安徽北淮阳地区金矿化相关火山岩的形成年代和源区特征:锆石U-Pb定年和Hf同位素的制约

安徽北淮阳地区金矿化相关火山岩的形成年代和源区特征：锆石U-Pb定年和Hf同位素的制约
王波华;李利;倪培;王国光;陈辉;江来利;张怀东
【摘要】This paper presents LA-ICP-MS zircon dating and zircon Hf isotopic data of the Xindianhe dacite related to gold mineralization in the Beihuaiyang zone,Anhui Province.The Th/U ratios of zircons range from
1.21 to
2.57,which indicated that they are magmatic zircons in origin.The Xindianhe dacite has weighted mean age of (130±2) Ma
(n=13,MSWD=1.4),which indicated it is the crystallization age of the Xindianhe dacite in consideration of euhedral texture and zonary structure of zircon mineral.The measurement of zircon Hf isotopes show that εHf(t) value ranges from-31.6 to-26.3 and corresponding two-stages ages are
2.82 to
3.15 Ga,which indicated that it was formed by the melting of the Meso-Archean to Neo-Archean basement.The gold mineralization in the Beihuaiyang region likely results from the large-scale magmatism related
to the orogenic collapse which were formed in the post-collisional extensional setting in the post early Cretaceous period.In combination with previous data,two-stages of gold mineralization are identified,i.e.,early stage epithermal gold mineralization (about 130 Ma age) and late stage porphyry Mo mineralization (about 114 Ma age).Therefore there is great prospecting potential for epithermal gold deposit in the Xindianhe region.%安徽北淮阳地区发育中酸性陆相火山岩相关的金矿化,本次研究选取金矿化相关的
新店河英安岩开展锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及LA-MC-ICP-MS Lu-Hf同位
素研究.结果显示锆石Th/U比值为1.21～2.57,明显高于Th/U比值小于0.1的变质成因的锆石,为典型岩浆成因锆石.英安岩年龄加权平均值为(130±2)
Ma(n=13,MSWD=1.4);结合锆石自形、发育岩浆环带等特点,该年龄是新店河英安岩的成岩年龄.锆石Hf同位素研究显示,新店河英安岩的εHf(t)在-31.6～-26.3之间,两阶段模式年龄变化范围为2.82～ 3.15 Ga,为中—新太古代的基底部分熔融而成.新店河英安岩有较好的金矿化潜力,因此北淮阳地区金矿化可能形成于早白垩世后碰撞伸展环境,是大别造山带构造垮塌导致的大规模岩浆作用的产物.结合前人资料,北淮阳地区矿化可以划分为两个阶段:早期火山热液型金矿化(130 Ma)和晚期斑岩型钼矿化(114 Ma).
【期刊名称】《矿产勘查》
【年(卷),期】2017(008)003
【总页数】10页(P348-357)
【关键词】金矿化;新店河英安岩;LA-ICP-MS锆石U-Pb定年;锆石Hf同位素;安徽【作者】王波华;李利;倪培;王国光;陈辉;江来利;张怀东
【作者单位】安徽省地质矿产勘查局313地质队,六安237010;南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,地质流体研究所,地球科学与工程学院,南京210046;南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,地质流体研究所,地球科学与工程学院,南京210046;南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,地质流体研究所,地球科学与工程学院,南京210046;国土资源部矿产勘查技术指导中心,北京100037;安徽省地质调查院,合肥230001;安徽省地质矿产勘查局313地质队,六安237010
【正文语种】中文
【中图分类】P588.14;P597
北淮阳地区(安徽段)是一个以Au、Pb、Zn、Mo为主的多金属成矿带，自西向东分别为银山铅锌多金属矿、沙坪沟钼矿、银水寺铅锌矿、汞洞冲铅锌矿及东溪金矿等，具有十分有利的区域成矿条件。

近年来，在安徽金寨县地区相继发现了铅锌、钼多金属矿床、矿(化)点，比较有代表意义的有：(1) 汞洞冲铅锌矿床(隐爆角砾岩型)；(2) 银水寺铅锌矿(层控夕卡岩型)；(3) 银山铅锌矿床(岩浆热液型)；(4) 沙坪
沟斑岩型钼矿床；(5) 青山钼矿点；(6) 古碑钼矿点；(7) 郎岭湾金矿(火山岩内构造破碎带型、石英细脉型)；(8) 戴家河金矿(石英脉型)；(9) 东溪金矿(火山岩型)；(10) 新店河金矿化点。

但相对于与该区毗邻的北淮阳地区(河南段)发现的星罗棋布的大中型金(银)、钼多金属矿床，安徽省北淮阳地区显得矿床稀少，且规模不大，与区内所处的成矿有利位置极不相称。

因此，有必要加强对区内矿床特征、矿床成因及成矿规律的总结，以指导找矿工作深入开展。

北淮阳地区(安徽段)广泛发育晚中生代的火山岩和侵入岩，同时区域上有钼、铅锌、金等多金属矿化。

前人对区域成矿地质、矿区地质进行了一定的研究[1-3]，另外
对新发现的沙坪沟斑岩钼矿取得了较深入的认识[4-7]，但是，目前关于北淮阳地
区(安徽段)与金矿化有关的年代学研究还很薄弱，影响了对研究区成矿规律的认识。

因此，迫切需要开展系统的成岩年代和锆石Hf同位素研究，深入探讨岩石成因和地质背景，进行成矿条件研究及成矿规律总结，对指导安徽大别山地区下一步的找矿工作具有重要的现实意义。

安徽省霍山县新店河地区位于霍山县城西约10 km，构造位置属于大别造山带东
北缘的北淮阳地区(安徽段)(图1)。

北淮阳地区是强烈的构造—岩浆活动带，时代
为中生代，广泛发育各类岩浆岩，主要为侵入岩，次为喷出岩。

中生代的岩浆作用可分为早、晚两期。

早期主要以大规模的喷发伴随深成作用为特征，深成岩体表现为挤压特点，多为长轴近东西向的椭圆形，火山岩则沿NW-NWW向呈带状分布，属高钾钙碱和钾玄岩系列，以幔壳混熔为主，是区内Au、Ag及Pb、Zn多金属
矿化的主要时期。

晚期岩浆活动以深成岩为主，表现为被动型的岩墙充填特点，呈NE-NNE向穿切早期岩体或火山岩，属于碱性系列，成因上与NE向构造紧密相关，是区内钼矿化的重要时期。

新店河地区地层较简单，基底构造层为新元古界—下古生界佛子岭岩群的中—浅
变质岩，为一套以石英片岩为主体的局部无序、整体有序的构造地层单位(图2)。

潘家岭岩组岩性组合为白云石英片岩、黑云石英片岩、二云石英片岩夹透镜状石英岩、斜长角闪岩等。

八道尖岩组主要岩性为薄层至中薄层石英岩、长石石英岩夹白云(二云)石英片岩，上部出现较多的中厚层石英岩。

诸佛庵岩组主要岩性为黑云石英片岩夹白云石英片岩、石英岩。

盖层为毛坦厂旋回和响洪甸旋回的火山岩，与下伏潘家岭岩组呈角度不整合接触关系。

毛坦厂旋回有黄石滩组和白云庵组组成(图2)。

岩性组合由下向上依次为：安
山岩、安山质集块岩、安山质集块角砾岩、安山质角砾凝灰岩、英安质晶屑凝灰熔岩、凝灰质砂砾岩、砂岩、粉砂岩等。

岩石硅化强烈，局部原岩面貌不清。

响洪甸旋回有黑石渡组、响洪甸组和下符桥组，喷发物为碱性玄武岩—响岩组合。

火山
机体主要为隆起岩堆及穹丘，局部为火山口和近火山口相岩石类型，为线型火山口群。

新店河地区共发现金矿化6处，主要位于董家崖、三宝尖一带的硅化岩中和蚀变
破碎的火山碎屑岩中。

区内的金矿(化)体走向有北东向和北西向两个方向，产于硅化岩中的矿化体有2处，呈北东走向，产于蚀变破碎的火山碎屑岩中的矿化体有4处，走向以北西向居多。

矿(化)体规模一般不大，矿化厚度多为1～2 m，少数为
5～6 m。

金品位在0.3×10-6～2.0×10-6之间。

通过1∶5万水系沉积物测量，新店河地区圈定了一个以金为主的综合异常(落Hs-4，图3)。

异常位于诸佛庵幅东部的新店河—董家崖一带，异常面积约5 km2。

异常落在新店河—戴家河晚侏罗世火山岩盆地的西段，该盆地自诸佛庵幅的狮子
山延至霍山县幅的大河厂，全长17.5 km，宽5 km。

异常区火山岩地层为上侏罗统黄石滩组、白云庵组，岩石组合为安山质、英安质熔岩、火山碎屑岩。

异常由Au、As、Sb、Pb、Ag元素组成，异常的西南部外围，分布着数个Zn、Sb、Pb
孤立异常。

Au、Sb异常均有三级浓度分带，最高值：Au：66.1×10-9, Sb：
18.87×10-6。

As异常具二级浓度带。

Au、As、Sb、Ag、Zn五元素异常套合极好。

在新店河地区内共圈出2个硅化岩带，总面积约0.8 km2。

硅化岩内发现2处金
矿化，围岩中具蚀变破碎带型金矿化4处，矿化厚度1～2 m，金品位在0.3×10-6～2.0×10-6之间。

硅化岩形态不规则，界线不清，呈渐变过渡关系。

硅化岩总
体展布方向为北西向。

原岩主要为黄石滩组的安山质集块岩、安山质集块角砾岩、安山质角砾凝灰岩。

岩石破碎、蚀变较强，蚀变类型主要为硅化，次为绿泥石化、绿帘石化等，局部见黄铁矿化、褐铁矿化。

硅化岩形成的后期，岩石遭受破碎并具石英、赤铁矿细脉充填。

在硅化岩的围岩中，有时也具有这种石英、赤铁矿细脉充填的蚀变、破碎，局部石英、赤铁矿细脉的含脉率达5%以上。

金矿化多与此有关。

本文选择新店河金矿英安岩作为研究对象；样品采集的地理坐标为：N31°25′45″、E116°14′21″。

英安岩斑晶成分主要为石英、斜长石和黑云母，石英具有熔蚀边。

基质矿物与斑晶成分基本一致。

斑晶物质和基质物质都发生了明显的蚀变作用，蚀变类型包括硅化、绢云母化、绿泥石化和黏土化等(图4)。

样品经人工破碎后，按常规的重力和磁选方法分选出锆石。

将分选出的锆石颗粒用混有固化剂的环氧树脂胶结制成锆石靶，然后将尽量多的锆石颗粒磨至最大出露截面面积，再进行单偏光、反射光及阴极发光(CL)的拍照，以获取锆石内部结构。

单偏光和反射光图像在内生金属矿床成矿机制国家重点实验室(南京大学)完成，阴极发光图像分析在大陆动力学国家重点实验室(西北大学)完成。

锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析在内生金属矿床成矿机制国家重点实验室(南京大学)完成。

使用仪器为Agilent 7500a ICP-MS，激光剥蚀系统为213 nm New Wave固体激光剥蚀系统。

分析过程详见文献[8]。

采用Andersen的方法进行锆石U-Pb数据的普通Pb校正[9]，校正后的结果利用Isoplot程序[10]计算锆石
U-Pb年龄及谐和曲线。

锆石Hf同位素分析在国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室(中国地质科学院矿产资源研究所)完成，使用仪器为Neptune多接收等离子质谱和New Wave UP213 紫外激光剥蚀系统(LA-MC-ICP-MS)，激光的输出能量可以调节，最大实际输出功率可达35 J·cm-2，根据锆石大小，剥蚀束斑的直径为40 μm或55
μm[11]，测定过程中使用国际锆石标样GJ1作为参考物质，本次分析测试标样GJ1的176Hf/177Hf加权平均值(0.282000±0.000005(2σ))与分析测试的
176Hf/177Hf加权平均值(0.282007±0.000007(2σ))在误差范围内一致[12]。

176Lu衰变常数采用1.865×10-11a-1 [13]，εHf(t)值计算采用球粒陨石的
176Hf/177Hf和176Lu/177Hf的推荐值：0.282772和0.0332[14], 单阶段模式年龄(TDM)计算采用亏损地幔推荐值：176Hf/177Hf=0.28325和
176Lu/177Hf=0.0384[15]。

两阶段模式年龄计算采用平均大陆地壳推荐值：176Lu/177Hf=0.015[15]。

新店河英安岩的锆石U-Pb结果见表1和图5。

锆石阴极发光图像(CL)显示，锆石颗粒长度为100～200 μm，长宽比为1∶1～1∶4。

多数锆石具有典型的岩浆锆石
震荡环带。

锆石U含量75×10-6～1764 ×10-6，Th含量74×10-6～4262 ×10-6，Th/U比值介于1.21～2.57之间(表1)。

Th/U比值与典型的岩浆锆石一致。

大多数U-Pb定年结果集中在谐和线附近。

英安岩206Pb/238U年龄加权平均值
为(130±2 )Ma(图5)。

结合锆石自形、发育岩浆环带等特点，该年龄被解释成新
店河英安岩的形成年龄。

新店河英安岩的锆石Lu-Hf同位素结果见表2和图6。

新店河英安岩的
176Hf/177Hf比值分布在0.281802～0.281951之间，平均值为0.281885；按
照锆石LA-ICP-MS U-Pb谐和年龄(130 Ma)计算，εHf(t)值为-31.6～-26.3，平
均为-28.6；两阶段模式年龄变化范围为2.82～3.15Ga，平均年龄为2.97 Ga(图
6A-B)。

本次研究的新店河英安岩的锆石Hf同位素组成[6]与所得同时代花岗岩结果一致(图6C-D)。

北淮阳地区(安徽段)发育强烈的火山活动，前人用K-Ar法获得年龄范围广，火山
活动时间长达33 Ma(116～149 Ma)，火山活动跨越晚侏罗世和早白垩世。

然而，由于K-Ar体系具有较低的封闭体系，因此可能会有误差较大的年龄数据[16-17]。

相对而言，锆石U-Pb同位素系统具有较高的封闭温度，受到变质作用和后期热液活动的影响较小，年龄数据可靠[18]。

本次分析测试的毛坦厂旋回的新店河英安岩的年龄为130 Ma，结合近年SHRIMP锆石U-Pb定年，SIMS锆石U-Pb定年和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果，北淮阳地区(安徽段)发育强烈的火山活动集中
在早白垩世，缺乏侏罗纪岩浆活动；火山活动时限12 Ma，集中在121～133
Ma[19-22](本次研究)。

北淮阳地区(安徽段)也发育强烈的燕山期侵入活动，时间
为138～114 Ma[6]。

该地区侵入活动可以划分为两期，早期形成时代为128～138 Ma，晚期形成时代为114～116 Ma。

其中，沙坪沟钼矿相关的花岗斑岩为
中地壳部分熔融，经历强烈的岩浆结晶分异作用的产物，形成于114 Ma。

因此，北淮阳地区(安徽段)晚中生代矿化作用存在两期，早期火山热液型金矿化，与之有
关的火山岩年龄为 130 Ma；晚期斑岩型钼矿化，其成岩成矿年龄大约为114
Ma[6-7]。

因锆石中的Lu/Hf比值较低(176Lu/177Hf通常小于0.002)，以及由176Lu衰变生成的176Hf极少，所以实验分析测试的锆石176Lu/177Hf比值可以代表该锆
石形成时的176Lu/177Hf比值，从而为讨论其成因提供了重要信息[23]。

通常认为负εHf(t)代表早期未受地幔组分影响的古老再循环基底地壳物质熔融形成的岩浆成分，而正εHf(t)值则指示了不同程度亏损地幔来源的幔源岩浆的贡献 [24]。

在
本文研究中，英安岩的εHf(t)值为-31.6～-26.3，两阶段模式年龄变化范围为
2.82～
3.15 Ga，指示新店河英安岩主要为太古宙再循环基底地壳熔融而成。

同时，前人研究表明大别造山带燕山期大规模后碰撞岩浆作用前存在3层地壳结构：现
今中大别的岩石组分代表了当时大别地区的上地壳，其具有年轻的中—新元古代
Hf模式年龄；现今北大别的岩石组分代表了当时大别地区的中地壳，以中元古代
Hf模式年龄为特征；燕山期大规模后碰撞花岗岩的岩浆源区是当时大别地区的下
地壳，其Hf模式年龄为古元古代—新太古代[25-26]。

本次研究的新店河英安岩
与燕山期大规模后碰撞花岗岩的锆石Hf同位素组成一致[6](图6C-D)，指示了其
具有相似的岩浆源区，均来自于当时大别地区的下地壳。

大量研究表明，大别造山带的超高压变质岩形成于三叠纪(245～210 Ma)的超高压—高压变质作用，是华南板块向华北板块俯冲的产物[17]。

连续的俯冲事件可以造成明显的地壳增厚，并且会导致铁镁质下地壳变成榴辉岩[27]。

北淮阳地区的沙坪沟钼矿附近侵入岩的详细研究表明，早期(大于130 Ma)低镁埃达克质花岗岩可
能形成于大别造山带榴辉岩相源区的增厚下地壳。

在130 Ma以后，大别造山带
的增厚下地壳发生减薄，形成正常厚度的下地壳，这样的源区在地幔上涌的条件下，可以产生不具有埃达克岩地球化学性质的高镁中性岩。

软流圈物质的持续上涌，持
续的拉张作用，大别造山带的中地壳发生了部分熔融，形成了晚期的石英正长岩以及钼矿化的花岗斑岩(116～114 Ma)。

本次研究表明，新店河英安岩形成于130 Ma，与大别地区燕山期大规模后碰撞花岗岩形成年代一致，属于三叠纪华南板块向华北板块大陆碰撞造山后伸展背景的产物。

而且，很多研究表明，在大约130 Ma[28-30]，大别地区岩石圈发生深刻变化，造山带发生强烈垮塌作用[31]，形成了大量伴生的基性岩脉以及高镁埃达克岩。

新店河英安岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果表明，其年龄为130 Ma，为早白垩世岩浆活动的产物。

锆石Lu-Hf同位素结果表明，其εHf(t)值为-31.6～-26.3，二阶段模式年龄变化范围为2.82～3.15 Ga，指示其为太古宙再循环基底地壳部分熔融而成。

北淮阳地区金矿化可能形成于早白垩世后碰撞伸展环境，是大别造山带构造垮塌导致的大规模岩浆活动的产物。