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华南是世界上最重要的锡成矿省之一,锡矿储量丰富,累计发现矿产地约600处,锡储量占到世界的60%以上(陈郑辉等,2015;夏庆霖等,2018;赵葵东等,2022),且其成矿作用与花岗岩类密切相关,主要发生在中生代,尤其是燕山期,是中国东部大规模成矿作用或“成矿大爆发”的重要组成部分(毛景文等,1999;华仁民等,1999)。武夷山成矿带处于扬子、华南两大构造板块的交接部位,构造变形复杂,成矿条件优越(Zhou et al., 2006;毛建仁等,2014;Guo et al., 2018;2019),目前在该区已发现岩背、淘锡坝、凤凰岽、苦竹岽、矿背、曲水坑等一系列大中型锡矿床(梅勇文,1992;鄢新华,1994;徐贻赣等,2001)。该区域发育的锡成矿作用独树一帜,不仅类型十分丰富,而且在紧邻福建紫金山超大型斑岩型铜金矿的西侧,发育大型独立斑岩型锡矿床-岩背锡矿,但随着长期大规模开采,锡资源量逐渐枯竭,未来锡矿供给并不乐观。
淘锡坝锡矿床位于锡坑迳矿田北西部,前人对其开展了大量的地球化学、成矿年代学、成矿流体及同位素方面的研究。但是对于矿床内发育的钾长花岗岩形成时代以及成因一直存在争议,早期的研究多采用Rb-Sr等时线定年法,其结果为114~128 Ma,显示花岗岩形成于早白垩世晚期(沈渭洲等,1994;王德滋等,1994;邱检生等,2005;梅玉萍等,2007),后期更高精度的锆石U-Pb定年结果为136~142 Ma(邱检生等,2006;柳勇,2011;梁鹤,2017;彭琳琳,2019;熊明福,2020)。目前的研究显示,淘锡坝锡矿具有多期次锡矿化的特征,成矿时代为114~138.2 Ma,由于缺乏有效的成岩成矿年代学和地球化学约束,多期岩浆活动与成矿之间的关系依然不明确。同时,在时代和成岩成矿关系研究方面的缺乏造成了对该矿床类型出现了包括层间隐爆裂隙带型、斑岩型、岩浆热液交代型等的一系列不同的成因认识(徐贻赣等,2001;柳勇,2011;唐石,2017;Liu et al., 2021)。
本文选取淘锡坝矿床凝灰岩与花岗岩为研究对象,通过对凝灰岩及不同岩相花岗岩进行详细的岩石学、地球化学和年代学研究,准确厘定其形成时代,并尝试讨论不同期次岩浆岩成因,进而揭示淘锡坝成矿作用与多期次岩浆活动的关系。
1区域地质研究区地处江西南部会昌、安远、寻乌县交界部位,大地构造上处于华南地块与华夏地块碰撞带之武夷山成矿带西坡南段与南岭成矿带东段的复合部位(图1a),区域上成矿作用复杂且多样。武夷山多金属成矿带位于中国东南沿海活动大陆边缘内侧,扬子板块与华夏地块的陆缘造山带内。中-新元古代武夷山处于裂谷期,发育海底火山喷流型块状硫化物矿床,如弋阳铁砂街铜矿床、于都银坑铅锌金银矿床等(毛建仁等,2010),新元古代华南先后发生古板块俯冲-聚合与裂解事件(舒良树,2012),加里东期华夏陆块与下扬子陆块基本拼贴完成,武夷-云开造山带发育强烈的岩浆活动与变质作用,加里东期花岗岩发育,该时期形成的矿床有广西牛塘界钨矿床、南平西坑式铌钽矿床等(陈毓川等,2014),印支期华南内部以造山运动为主,并且华北板块与华南板块完成拼合(毛景文等,1999;华仁民等,1999;2005),印支运动之后,华南总体进入陆内再造环境,受太平洋板块向西俯冲挤压作用的影响,经历了由东西向为主的古亚洲洋-古特提斯洋向北东向为主的古太平洋构造域的转换(舒良树等,2004),并且形成了重要的构造-岩浆-成矿带(毛建仁等,2011),燕山期开始,华南进入“局部伸展-拉张”环境,岩石圈减薄、大陆地壳开始拉张裂解,晚期壳-幔相互作用强烈,并且发生多期次、大规模的岩浆活动,形成了良好的成矿条件(李献华等,1999;华仁民等,2005),造成本区广泛的W、Sn、Nb-Ta、Cu、Pb-Zn、Ag等大规模矿化,形成了如冷水坑银矿、永平铜矿、紫金山金铜矿、马坑铁矿、银坑金多金属矿等,晚白垩世太平洋俯冲带已经大幅度向东后撤,华南普遍处于拉张环境,发育一系列断陷盆地(舒良树等,2004),到了新生代,由于古太平洋对华南消减的基本终止和印度板块对欧亚板块的碰撞,华南岩石圈进一步地伸展、减薄,只有少量的玄武岩浆喷发,并没有花岗质岩浆活动(周新民等,2000)。
图1密坑山杂岩体大地构造位置图(a,据梁鹤等,2017)和地质图(b,据邱检生等,2005)
Fig. 1 Tectonic setting (a, after Liang et al., 2017) and geological map of the Mikengshan Complex (b, after Qiu et al., 2005)
锡坑迳矿田位于江西省会昌县清溪乡,区内锡矿床主要围绕密坑山岩体接触带及附近产出。区域上主要出露的地层为上侏罗统鸡笼嶂组的中酸性火山岩,其也是本区的赋矿层位,由密坑山岩体中心向外依次发育熔结凝灰岩、碎斑流纹斑岩、英安流纹岩等,矿田东北部为上白垩统的泥岩、细砂岩,外围则为古老的震旦系—寒武系(图1b)。区域上的构造主要为断裂,有NE向、NW向和NNE向断裂,大致呈环状或放射状围绕锡坑迳矿田产出,如NNE向鹰潭-安远、石城-寻乌断裂带,东西向龙南-寻乌断裂带,NW向会昌-上杭断裂带,NE向龙南-安远断裂带等,控制了本区火山-侵入杂岩系分布,并决定了本区锡多金属矿的产出。矿田出露的岩浆岩为密坑山杂岩体,其主体岩性为黑云母钾长花岗岩,侵入于上侏罗统鸡笼嶂组流纹质凝灰熔岩及火山碎屑岩中,为一破火山中央岩株,并延伸出部分小岩枝,如矿田西侧苦竹岽岩体,东南侧岩背斑岩体等(图1b),依结构的不同,密坑山杂岩体可进一步区分为粗粒似斑状花岗岩、中粒似斑状花岗岩和细粒花岗岩3类,另外,还发育有花岗斑岩以及小规模的晚期基性岩脉,花岗斑岩主要分布在矿田东南方向的岩背锡矿(图1b)。
2矿床地质淘锡坝锡矿床位于江西省会昌县境内,锡坑迳矿田的北部,查明矿床锡金属资源储量5.88×104t,品位为0.48%;伴生铜资源储量0.83×104t,品位为0.13%,矿床规模达到大型(彭琳琳,2019)。矿床出露的地层主要为上侏罗统鸡笼嶂组的第二段,为一套流纹质火山碎屑岩-火山熔岩组合。集块岩或含集块凝灰熔岩主要分布在中西部,少部分出露,角砾或含角砾凝灰熔岩分布在北部以及西部。其中,西部夹杂隐爆角砾岩,晶屑或含晶屑凝灰熔岩是矿体主要赋矿围岩,主要分布在矿床的中部(图2)。矿床内的构造主要为成矿期后断裂,对矿体有一定的破坏作用,规模较大的有4条,北西向断裂F1、F2,北北东向断裂F3,北东向断裂F4。其中,F1被F3和F4错断,F3为不连续的平移断层。矿床出露的岩浆岩有早白垩世密坑山单元第二次的(多斑)巨粗斑中-粗(粒)黑云母花岗岩,早白垩世密坑山单元第四次的(含斑)细粒黑云母花岗岩,闪长玢岩,集中分布在矿床的东南部(图2)。
矿区矿体主要产在花岗岩与火山岩接触外带的层间隐爆裂隙带中,查明工业矿体11个,分别为Ⅴ11、Ⅴ10、Ⅴ9、Ⅴ4、Ⅴ3-1、Ⅴ3、Ⅴ3-2、Ⅴ12、Ⅴ13、Ⅴ15、Ⅴ16,呈缓倾斜,似层状,形态简单,走向300°~325°,倾向西南,倾角30°~45°。矿体长500~1200 m,宽120~500 m,平均厚度1.34~22.59 m,Sn平均品位0.25%~0.43%,提交锡金属量5.02万t,随着勘察工作的不断深入,圈定了北东-南西向的矿体(图2,图3)。
矿区主要发育有3种矿化类型:产在云英岩中、产在火山岩中以及产在晚期石英脉中的锡矿化,其中产在火山岩中的锡矿化为本区最主要的矿化类型,约占矿区锡资源总量的94%:①产在云英岩中的锡矿化分布在花岗岩与火山岩接触带的云英岩中,锡石主要呈浸染状,矿石矿物组合主要为锡石+石英+黑鳞云母+黄玉,规模不大;②产在火山岩中的锡矿化分布在花岗岩与火山岩接触带外带的火山岩层间隐爆裂隙带中,矿石矿物组合主要为锡石+石英+绿泥石+黄铜矿(黄铁矿),野外钻孔可见锡石主要呈浸染状、细脉浸染状产出,常与硫化物共生,多伴随硅化、黑云母化、萤石化、绿泥石化等蚀变;③产在晚期石英脉中的锡矿化则是随着石英-云母脉穿插在火山岩中,锡石呈星点状、团块状或不连续脉状产出。矿石矿物组合主要为锡石+石英+黑鳞云母。
图2淘锡坝矿床地质图(据柳勇,2011)
Fig. 2 Geological map of the Taoxiba deposit (after Liu, 2011)
矿石矿物组合较复杂,金属矿物主要有锡石、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉钼矿、磁黄铁矿、黑钨矿、毒砂、自然铋等。脉石矿物主要有石英、黄玉、黑鳞云母、萤石、绿泥石、叶腊石、高岭石、绢云母等。矿石结构主要为自形-半自形结构、他形粒状结构、交代结构、固溶体分离结构等。矿石构造主要为浸染状和微细脉浸染状构造,部分角砾状构造等。矿区蚀变广泛发育,种类繁多,具多阶段多类型相互叠加的特点,花岗岩发育的蚀变主要有硅化、云英岩化、黄铁矿化、萤石化、钠长石化等,火山岩发育的蚀变主要有硅化、黄铁矿化、黄铜矿化、黄玉化、黑云母化、绢云母化、萤石化、绿泥石化、叶腊石化等,蚀变受岩体接触带部位和构造裂隙控制,以面型分布为主,具一定的水平分带特征,由矿体到围岩依次为黄玉-石英-绿泥石化、绿泥石-绢云母化、黏土-绢云母化,蚀变带之间呈过渡变化,没有截然界线(徐敏林等,2011),其中,黄玉化、黄铁矿化、黄铜矿化、黑云母化、萤石化等与成矿密切相关。
3样品及分析方法本文主要针对淘锡坝矿床的凝灰岩、细粒花岗岩、中粒似斑状花岗岩以及粗粒似斑状花岗岩开展了锆石U-Pb年代学以及全岩主、微量元素的分析,采集了4件样品用于年代学分析,14件样品用于全岩主、微量元素分析,采样位置及样品信息详见表1。
凝灰岩:矿床中西部大范围出露(图2)。岩石呈灰黑色-青灰色,块状构造,具凝灰结构(图4a~c)。岩石主要由晶屑和火山灰组成。晶屑主要为石英(约20%)、斜长石(约10%)、黑鳞云母(5%),局部含次棱角状火山角砾(0.5~2.0 cm)(<5%),基质为石英(<0.05 mm)、绢云母等。副矿物主要发育锡石、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、自然铋、方铅矿等金属矿物(<1%)。岩石多发生硅化、绢云母化蚀变,云母多发生绿泥石化蚀变。
粗粒似斑状花岗岩:主要分布在矿床的东南部,中部零星出露(图2)。岩石可见块状构造,似斑状结构,基质粗粒结构(图4d~f)。斑晶为石英(约20%),钾长石、斜长石(约20%)。石英斑晶呈不规则粒状,钾长石呈自形-半自形板状(0.4 cm×0.4 cm~1.5 cm×2.0 cm),卡式双晶发育。基质主要包括石英、斜长石、钠长石、黑鳞云母、绢云母、黄玉等。
中粒似斑状花岗岩:主要分布在矿床的东南部,中部零星出露(图2)。岩石可见块状构造,似斑状结构,基质中粒结构(图4g~i)。斑晶为石英(约30%),钾长石、斜长石(约15%)。石英斑晶呈不规则粒状,最大可达3 mm,钾长石呈自形-半自形板状(0.3 cm×0.5 cm~1 cm×2 cm),卡式双晶发育。基质主要包括石英、斜长石、钠长石、黑鳞云母、绢云母、黄玉等。
图3淘锡坝矿床100号勘探线剖面图
Fig.3 Geological cross-section at the exploration line 100 through the Taoxiba deposit
表1淘锡坝矿床样品采集及分析测试表
Table 1 Sample location and analysis content of rock samples from the Taoxiba tin deposit
样品号
岩性
采集位置
测试类型
ZK100-1-26.18
凝灰岩
钻孔ZK100-1孔深26.18 m处
全岩主、微量元素/锆石定年
ZK104-1-143.6
钻孔ZK104-1孔深143.6 m处
全岩主、微量元素
ZK104-1-171.48
钻孔ZK104-1孔深171.48 m处
全岩主、微量元素
ZK104-1-482.5
钻孔ZK104-1孔深482.5 m处
全岩主、微量元素
ZK104-2-62.2
细粒花岗岩
钻孔ZK104-2孔深62.2 m处
锆石定年
TXB-2
钻孔ZK104-2
全岩主、微量元素
ZK100-1-165.28
钻孔ZK100-1孔深165.28 m处
全岩主、微量元素
MKS-1
钻孔ZK100-1
全岩主、微量元素
ZK104-1-574.4
中粒似斑状花岗岩
钻孔ZK104-1孔深574.4 m处
全岩主、微量元素/锆石定年
TXB-1
钻孔ZK104-1
全岩主、微量元素
TXB-3
钻孔ZK104-1
全岩主、微量元素
ZK111-1-333.1
钻孔ZK111-1孔深333.1 m处
全岩主、微量元素
ZK104-1-465.78
粗粒似斑状花岗岩
钻孔ZK104-1孔深465.78 m处
锆石定年
ZK104-1-511.7
钻孔ZK104-1孔深511.7 m处
全岩主、微量元素
ZK104-1-514.7
钻孔ZK104-1孔深514.7 m处
全岩主、微量元素
ZK104-1-587.6
钻孔ZK111-1孔深587.6 m处
全岩主、微量元素
细粒花岗岩:矿床东北角少部分出露(图2)。岩石可见块状构造,细粒结构(图4j~l),主要由石英(60%)、钾长石(15%)、斜长石(5%)、黑云母(15%)、绢云母(4%)等组成,钾长石呈自形-半自形板状(0.3 cm×0.5 cm~0.5 cm×1.0 cm),卡式双晶发育。
(1)全岩主、微量元素分析
主量、微量、稀土元素分析均由国土资源部长沙矿产资源监督检测中心完成,主量元素采用X-射线荧光光谱仪(XRF)分析,微量、稀土元素采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析,分析参照(GB/T 14506-2010)执行,加入国家一级标准物质对准确度进行控制、加入平行分析样品对精密度进行控制,分析结果满足(DZ/T 0130-2006)的要求。
(2)锆石LA-ICP-MS U-Pb测年
锆石U-Pb定年实验由自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成,首先将样品破碎,淘洗后保留重砂部分,对重砂部分样品进行电磁分选和重液分选后得到一定纯度的锆石,然后在双目镜下仔细挑选出不同晶形、不同颜色的锆石单矿物,再在玻璃板上对锆石进行精选。样品的制靶与测试由自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成。测试是由Newwave UP213激光剥蚀系统Finnigan Neptune型LA-ICP-MS进行分析的。测试的标准物质为SRM 612、锆石91500及锆石Plesovice。测试时,首先用1次SRM 612和3次Plesovice锆石进行仪器调试及外标校正;然后每10个锆石样品数据,前后各2个锆石915002及2个锆石Plesovice标样;最后,测试结束时,用SRM 612测试1次,再用91500标样、锆石Plesovice分别进行2次试验。采用线性内插法(锆石91500的数据)对所得的50个样品实验数据进行校正,使用ICP-MS DataCal 8.3对数据进行处理,再作锆石U-Pb年龄计算。
4分析结果4.1锆石U-Pb年代学结果凝灰岩及花岗岩锆石LA-ICP-MS的U-Pb同位素定年结果见表2。凝灰岩中的锆石呈自形-半自形,锆石颗粒在100μm×80μm~70μm×30μm之间,绝大部分长宽比介于3∶2~4∶3,大部分呈长柱状,其余为残缺柱状及碎块状(图5)。花岗岩中锆石颗粒有粗粒→中粒→细粒变小的趋势,粗粒似斑状花岗岩中粒径在110μm×90μm~60μm×10μm之间,中粒似斑状花岗岩粒径在70μm×60μm~50μm×40μm之间,细粒花岗岩在60μm×60μm~50μm×40μm之间。锆石颗粒自形程度差,多为残缺柱状,少部分为碎块状,阴极发光影像显示凝灰岩与花岗岩锆石均具明显的岩浆成因韵律环带(图5)。
图4淘锡坝矿床凝灰岩、花岗岩手标本及其镜下特征
a~c.淘锡坝凝灰岩样品手标本及其显微特征;d~f.淘锡坝粗粒似斑状花岗岩样品手标本及其显微特征;g~f.淘锡坝中粒似斑状花岗岩样品手标本及其显微特征;j~l.淘锡坝细粒花岗岩样品手标本及其显微特征
Bi—黑云母;Ser—绢云母;Qtz—石英
Fig. 4 Representative field photographs and micro-photographs of the tuff and granite from the Taoxiba deposit
a~c. Hand specimen and microscopic characteristic of the tuff in Taoxiba deposit; d~f. Hand specimen and microscopic characteristic of the coarse grained porphyritic granite in Taoxiba deposit; g~f. Hand specimen and microscopic characteristic of the Medium Grained Porphyritic granite in
Taoxiba deposit; j~l. Hand specimen and microscopic characteristic of the fine-grained granite in Taoxiba deposit Bi—Biotite; Ser—Sericite; Qtz—Quartz
凝灰岩(ZK100-1-26.18)样品中锆石w(Pb)为14.55×10-6~45.55×10-6,w(Th)为193.90×10-6~1271.55×10-6,w(U)为548.03×10-6~1871.65×10-6,Th/U比值为0.24~0.82,206Pb/238U比值为0.0217~0.0247,206Pb/238U的年龄为(138.78±6.62)Ma~(157.13±6.46)Ma,加权平均年龄为(148.4±1.7)Ma(MSWD=1.4),20颗锆石的谐和年龄为(147.9±1.8)Ma(MSWD=10.9)(图6a、b)。
表2淘锡坝矿床凝灰岩及花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果
Table 2 Isotopic results of the LA-ICP-MS zircon U-Pb of the tuff and granite in Taoxiba deposit
测点号
w(B)/10-6
Th/U
同位素比值
年龄/Ma
Th
Ua
Pb
Pb207/
Pb206
2δ
Pb207/
U235
2δ
Pb206/
U238
2δ
Pb207/
Pb206
2δ
Pb207/
U235
2δ
Pb206/
U238
2δ
凝灰岩(ZK100-1-26.18)
26.18-2
408.91
995.00
27.26
0.41
0.0534
0.0047
0.1787
0.0112
0.0247
0.0010
297.67
188.21
166.78
9.65
157.13
6.46
26.18-5
416.30
1364.52
33.68
0.31
0.0494
0.0028
0.1605
0.0106
0.0229
0.0010
144.68
129.18
150.99
9.29
146.15
6.33
26.18-7
314.21
705.73
18.53
0.45
0.0516
0.0050
0.1710
0.0181
0.0234
0.0007
199.78
227.33
159.79
15.59
148.84
4.34
26.18-8
1271.55
1548.74
44.19
0.82
0.0518
0.0059
0.1596
0.0193
0.0217
0.0012
223.29
263.26
149.98
16.93
138.17
7.85
26.18-11
459.43
1412.22
35.55
0.33
0.0508
0.0027
0.1684
0.0133
0.0235
0.0011
213.50
120.85
157.74
11.56
149.77
6.79
26.18-12
401.43
1443.01
32.10
0.28
0.0533
0.0074
0.1629
0.0175
0.0221
0.0016
295.83
345.19
153.13
15.43
140.74
9.83
26.18-13
441.97
931.50
23.93
0.47
0.0483
0.0048
0.1522
0.0131
0.0226
0.0006
45.95
229.15
143.56
11.50
144.26
3.93
26.18-14
334.20
902.89
22.98
0.37
0.0495
0.0037
0.1598
0.0127
0.0231
0.0006
125.71
188.76
150.27
11.09
147.38
4.05
26.18-15
667.18
1214.95
33.51
0.55
0.0481
0.0026
0.1599
0.0099
0.0238
0.0007
83.74
129.82
150.50
8.64
151.72
4.27
26.18-16
313.58
656.40
17.75
0.48
0.0499
0.0047
0.1675
0.0165
0.0242
0.0010
242.73
147.20
156.82
14.55
153.87
6.32
26.18-17
261.21
777.90
19.79
0.34
0.0527
0.0039
0.1692
0.0121
0.0232
0.0008
279.88
169.26
158.52
10.44
147.55
5.23
26.18-18
193.90
814.25
19.83
0.24
0.0513
0.0051
0.1631
0.0150
0.0230
0.0005
182.03
238.22
153.10
13.04
146.48
2.97
26.18-19
379.50
575.95
16.01
0.66
0.0456
0.0046
0.1520
0.0166
0.0240
0.0009
2.27
196.54
143.21
14.75
152.83
5.85
26.18-21
351.37
695.47
19.10
0.51
0.0516
0.0045
0.1698
0.0171
0.0237
0.0009
207.72
215.79
158.75
14.65
150.74
5.81
26.18-22
635.50
1210.57
31.98
0.52
0.0560
0.0040
0.1757
0.0102
0.0227
0.0009
416.80
166.61
164.21
8.79
144.67
5.85
26.18-23
663.21
1871.65
45.55
0.35
0.0515
0.0026
0.1560
0.0107
0.0218
0.0011
244.34
113.89
147.06
9.32
138.78
6.62
26.18-24
359.50
1064.84
26.22
0.34
0.0530
0.0046
0.1635
0.0118
0.0223
0.0009
280.22
192.42
153.55
10.23
141.94
5.37
26.18-25
284.33
548.03
14.45
0.52
0.0520
0.0039
0.1681
0.0130
0.0232
0.0009
251.72
164.67
157.55
11.22
147.74
5.77
26.18-26
484.64
1211.57
30.69
0.40
0.0495
0.0071
0.1656
0.0218
0.0241
0.0015
122.27
330.88
155.28
19.02
153.72
9.56
26.18-29
210.53
700.91
16.83
0.30
0.0554
0.0057
0.1711
0.0163
0.0221
0.0010
361.13
222.67
159.96
14.01
141.16
6.18
粗粒似斑状花岗岩(ZK104-1-456.78)
456.78-1
311.99
2049.66
40.90
0.15
0.0499
0.0039
0.1443
0.0186
0.0208
0.0015
161.22
186.19
136.46
16.46
132.55
9.56
456.78-2
675.90
3393.73
63.16
0.20
0.0499
0.0028
0.1323
0.0115
0.0192
0.0012
178.79
130.09
126.04
10.23
122.79
7.43
456.78-3
2044.78
5636.75
126.33
0.36
0.0475
0.0027
0.1327
0.0071
0.0203
0.0010
62.08
131.96
126.44
6.38
129.78
6.56
456.78-4
1805.42
5715.84
116.10
0.32
0.0500
0.0027
0.1266
0.0057
0.0185
0.0009
188.09
129.34
120.98
5.11
118.22
5.93
456.78-5
850.06
4359.04
87.92
0.20
0.0511
0.0023
0.1339
0.0095
0.0192
0.0011
235.55
108.00
127.47
8.49
122.30
6.87
456.78-6
1033.50
4003.69
83.25
0.26
0.0523
0.0026
0.1425
0.0080
0.0200
0.0007
289.42
114.46
135.19
7.09
127.74
4.56
456.78-7
1715.77
5028.57
113.19
0.34
0.0490
0.0021
0.1376
0.0067
0.0206
0.0008
131.64
99.33
130.82
5.92
131.63
5.03
456.78-8
1101.43
4641.97
93.55
0.24
0.0521
0.0030
0.1380
0.0117
0.0195
0.0010
277.79
132.39
131.12
10.42
124.44
6.34
456.78-9
1929.98
7769.67
160.74
0.25
0.0514
0.0023
0.1361
0.0070
0.0196
0.0011
251.38
101.14
129.50
6.28
124.99
6.89
456.78-11
663.96
3739.73
75.09
0.18
0.0502
0.0022
0.1331
0.0077
0.0196
0.0008
190.72
97.10
126.79
6.90
124.86
5.25
456.78-12
2051.46
8259.58
163.51
0.25
0.0517
0.0024
0.1333
0.0088
0.0191
0.0007
267.12
110.15
127.04
7.88
121.72
4.42
456.78-13
698.40
3075.05
65.58
0.23
0.0498
0.0019
0.1364
0.0076
0.0201
0.0007
172.81
88.55
129.69
6.79
128.21
4.12
456.78-14
3499.53
12718.90
301.72
0.28
0.0508
0.0021
0.1452
0.0055
0.0210
0.0008
224.92
95.44
137.61
4.88
133.75
5.16
456.78-16
1008.48
2584.10
56.33
0.39
0.0553
0.0025
0.1489
0.0103
0.0196
0.0010
407.76
97.99
140.74
9.06
125.05
6.21
456.78-17
726.33
1823.05
39.47
0.40
0.0487
0.0038
0.1394
0.0182
0.0209
0.0021
117.43
174.72
132.28
16.16
133.35
13.37
456.78-18
828.75
7953.17
165.92
0.10
0.0497
0.0013
0.1471
0.0041
0.0214
0.0005
176.00
61.48
139.35
3.65
136.75
3.02
456.78-19
1707.10
6655.99
135.48
0.26
0.0511
0.0023
0.1372
0.0062
0.0195
0.0010
235.77
107.71
130.54
5.57
124.70
6.20
456.78-20
288.51
3494.08
68.15
0.08
0.0530
0.0038
0.1461
0.0116
0.0200
0.0008
313.91
158.39
138.36
10.16
127.35
5.34
456.78-21
561.66
2735.67
52.04
0.21
0.0494
0.0023
0.1260
0.0082
0.0182
0.0008
155.33
105.45
120.40
7.40
116.04
4.96
456.78-22
1023.56
4028.84
83.21
0.25
0.0516
0.0032
0.1439
0.0084
0.0200
0.0009
249.19
143.57
136.46
7.44
127.61
5.47
456.78-23
1092.14
4436.95
90.79
0.25
0.0536
0.0027
0.1454
0.0061
0.0193
0.0005
334.98
110.02
137.77
5.44
123.45
3.34
续表2
Continued Table2
测点号
w(B)/10-6
Th/U
同位素比值
年龄/Ma
Th
U
Pb
Pb207/
Pb206
2δ
Pb207/
U235
2δ
Pb206/
U238
2δ
Pb207/
Pb206
2δ
Pb207/
U235
2δ
Pb206/
U238
2δ
粗粒似斑状花岗岩(ZK104-1-456.78)
456.78-24
783.79
2919.18
58.58
0.27
0.0506
0.0038
0.1321
0.0089
0.0186
0.0006
200.27
181.82
125.91
8.00
119.05
3.61
456.78-26
358.05
3965.69
78.64
0.09
0.0498
0.0014
0.1357
0.0053
0.0194
0.0005
178.41
65.92
129.19
4.73
123.56
3.12
456.78-27
1036.30
3491.61
78.63
0.30
0.0520
0.0025
0.1504
0.0085
0.0206
0.0009
269.29
113.41
142.18
7.52
131.24
5.69
456.78-28
947.73
3636.96
76.22
0.26
0.0497
0.0024
0.1399
0.0082
0.0200
0.0007
162.50
115.62
132.87
7.29
127.71
4.34
456.78-29
893.65
2676.02
59.78
0.33
0.0492
0.0019
0.1414
0.0060
0.0205
0.0007
147.45
91.79
134.21
5.37
130.86
4.56
456.78-30
213.47
815.20
19.75
0.26
0.0521
0.0040
0.1593
0.0115
0.0218
0.0010
267.10
186.27
150.01
10.14
138.79
6.49
中粒似斑状花岗岩(ZK104-1-574.4)
574.4-1
609.58
3857.90
76.79
0.16
0.0507
0.0021
0.1468
0.0052
0.0209
0.0008
220.99
96.48
139.05
4.65
133.08
4.91
574.4-2
1023.05
3320.56
71.38
0.31
0.0490
0.0024
0.1395
0.0092
0.0206
0.0012
133.23
116.56
132.55
8.13
131.24
7.48
574.4-4
642.70
5039.93
98.05
0.13
0.0510
0.0027
0.1447
0.0096
0.0204
0.0006
230.66
124.92
137.17
8.47
130.24
3.66
574.4-8
169.93
568.48
12.43
0.30
0.0519
0.0055
0.1473
0.0171
0.0205
0.0013
211.53
256.50
139.10
15.22
131.10
8.39
574.4-10
974.08
5105.61
103.00
0.19
0.0505
0.0031
0.1356
0.0107
0.0195
0.0010
202.60
143.17
129.01
9.57
124.42
6.09
574.4-11
573.21
3564.23
71.67
0.16
0.0511
0.0025
0.1388
0.0072
0.0200
0.0006
236.35
111.16
131.96
6.41
127.70
3.71
574.4-12
560.44
2969.13
64.89
0.19
0.0519
0.0025
0.1471
0.0078
0.0210
0.0010
270.71
116.69
139.33
6.93
133.80
6.08
574.4-15
5324.37
9461.61
224.49
0.56
0.0510
0.0013
0.1393
0.0038
0.0202
0.0004
232.84
62.44
132.37
3.36
129.07
2.44
574.4-16
689.18
1935.30
43.59
0.36
0.0496
0.0032
0.1355
0.0102
0.0203
0.0010
157.71
145.78
128.91
9.08
129.33
6.43
574.4-19
1325.75
4050.47
83.91
0.33
0.0508
0.0029
0.1380
0.0103
0.0202
0.0010
212.03
129.57
131.09
9.16
129.07
6.45
574.4-20
1289.84
7337.97
162.73
0.18
0.0499
0.0022
0.1407
0.0064
0.0210
0.0011
178.52
106.65
133.66
5.69
133.94
6.76
574.4-23
1504.04
5813.13
127.32
0.26
0.0530
0.0023
0.1515
0.0083
0.0208
0.0005
315.80
99.85
143.12
7.36
132.52
3.34
574.4-25
577.33
3271.11
61.74
0.18
0.0499
0.0038
0.1326
0.0124
0.0193
0.0009
165.31
180.21
126.31
11.22
123.12
5.86
574.4-26
889.12
3279.92
70.53
0.27
0.0490
0.0017
0.1344
0.0088
0.0198
0.0010
140.41
81.52
128.00
7.87
126.21
6.37
574.4-27
1110.47
3871.44
78.05
0.29
0.0506
0.0033
0.1435
0.0156
0.0204
0.0015
212.59
151.83
136.06
13.74
130.32
9.61
574.4-29
2033.78
4533.81
90.53
0.45
0.0497
0.0016
0.1327
0.0078
0.0191
0.0008
174.54
77.01
126.44
7.01
122.26
4.92
细粒花岗岩(ZK104-2-62.2)
62.2-2
963.24
4555.57
87.22
0.21
0.0511
0.0028
0.1359
0.0068
0.0191
0.0007
225.69
132.54
129.35
6.09
121.67
4.72
62.2-3
438.57
5365.76
106.05
0.08
0.0486
0.0023
0.1382
0.0088
0.0204
0.0013
119.21
109.31
131.35
7.86
130.15
8.06
62.2-4
1573.95
5748.62
118.87
0.27
0.0514
0.0041
0.1361
0.0095
0.0188
0.0011
242.24
177.98
129.49
8.54
120.16
7.05
62.2-9
1243.14
5731.15
116.96
0.22
0.0497
0.0018
0.1339
0.0062
0.0193
0.0007
171.57
86.34
127.55
5.55
123.14
4.24
62.2-12
1039.27
5139.17
104.02
0.20
0.0496
0.0024
0.1317
0.0075
0.0191
0.0007
159.28
117.79
125.57
6.74
121.77
4.56
62.2-18
337.68
6425.79
119.71
0.05
0.0507
0.0028
0.1340
0.0058
0.0192
0.0008
211.80
125.40
127.69
5.22
122.40
4.99
62.2-20
2931.16
10951.98
233.76
0.27
0.0492
0.0019
0.1380
0.0066
0.0203
0.0012
152.12
91.88
131.21
5.89
129.42
7.54
62.2-21
699.43
2102.74
46.90
0.33
0.0501
0.0030
0.1440
0.0136
0.0207
0.0017
186.19
123.33
136.40
12.00
131.84
10.63
62.2-23
783.34
2978.61
61.51
0.26
0.0499
0.0024
0.1341
0.0080
0.0193
0.0008
171.99
111.92
127.69
7.17
122.97
5.36
62.2-25
655.82
2238.18
49.87
0.29
0.0512
0.0039
0.1444
0.0126
0.0201
0.0010
237.48
172.03
136.86
11.10
128.54
6.03
62.2-26
2012.56
4879.12
109.06
0.41
0.0512
0.0033
0.1402
0.0077
0.0197
0.0009
234.33
155.85
133.19
6.88
125.50
5.70
62.2-29
395.27
2570.25
55.62
0.15
0.0480
0.0032
0.1422
0.0113
0.0212
0.0011
62.82
166.35
134.82
9.98
135.08
6.73
注:比值单位为1。
粗粒似斑状花岗岩(ZK104-1-456.78)样品中,锆石w(Pb)为19.75×10-6~301.72×10-6,w(Th)为213.47×10-6~3499.53×10-6,w(U)为815.20×10-6~12718.90×10-6,Th/U比值为0.08~0.40,206Pb/238U为0.0185~0.0218,206Pb/238U年龄为(118.22±5.93)Ma~(138.79±6.49)Ma,加权平均年龄为(129.7±1.7)Ma(MSWD=0.74),27颗锆石的谐和年龄为(130.2±2.5)Ma(MSWD=14)(图6c、d)。
图5淘锡坝矿床凝灰岩与花岗岩测年锆石CL图像及测点编号
Fig.5 Analysis sites and cathodoluminescence (CL) images of typical zircons in tuff and granite from the Taoxiba deposit
中粒似斑状花岗岩(ZK104-1-574.4)样品中,锆石w(Pb)为43.59×10-6~224.49×10-6,w(Th)为169.93×10-6~5324.37×10-6,w(U)为568.48×10-6~9461.61×10-6,Th/U比值为0.13~0.56,206Pb/238U为0.0191~0.0209,206Pb/238U的年龄为(122.26±4.92)Ma~(133.94±6.76)Ma,加权平均年龄为(129.7±1.7)Ma(MSWD=0.54),16颗锆石的谐和年龄为(129.5±1.5)Ma(MSWD=12)(图6e、f)。
细粒花岗岩(ZK104-2-62.2)样品中,锆石w(Pb)为49.87×10-6~233.76×10-6,w(Th)为337.68×10-6~2931.16×10-6,w(U)为2102.74×10-6~10951.98×10-6,Th/U比值为0.05~0.41,206Pb/238U为0.0188~0.0212,206Pb/238U的年龄为(120.16±7.05)Ma~(135.08±6.73)Ma,加权平均年龄为(122.3±2.2)Ma(MSWD=0.16),12颗锆石的谐和年龄为(123.5±3.8)Ma(MSWD=20)(图6g、h)。
图6淘锡坝凝灰岩(a、b)、花岗岩(c~h)锆石U-Pb年龄谐和图及加权平均年龄图
Fig.6 Diagrams of zircon U-Pb concordia age and weighted average ages of the tuff (a,b) and granite (c~h) from the Taoxiba deposit
4.2主、微量元素淘锡坝矿床凝灰岩和花岗岩的主量元素分析结果见表3。地球化学特征显示淘锡坝花岗岩w(K2O)为4.45%~7.87%,属高钾钙碱性-钾玄武系列,凝灰岩w(K2O)为0.09%~5.22%,含量变化大,横跨低钾-钙碱性-高钾钙碱性系列(图7a)。花岗岩w(Al2O3)为12.14%~14.50%,凝灰岩w(Al2O3)为6.87%~16.40%,有更大的变化范围,二者MgO没有明显差别,w(MgO)为0.04%~0.14%,w(MgO)与w(SiO2)之间没有明显的线性关系,TFeO/MgO比值介于4.05~28.05,A/CNK为1.00~1.28,平均值1.09,A/NK为1.07~1.52,平均值1.20,A/CNK-A/NK图解(图7b)中花岗岩与凝灰岩均落在过铝质区域。花岗岩w(CaO)偏低,w(CaO)为0.04%~0.88%,凝灰岩w(CaO)为0.25%~3.86%。AR介于2.96~5.49,平均值4.28,AR-SiO2图解(图7c)中,花岗岩与凝灰岩均落在碱性-钙碱性区域。另外,淘锡坝岩浆岩具有高硅、富碱的特征,花岗岩w(SiO2)为72.32%~77.01%,w(Na2O+K2O)为7.84%~10.16%;凝灰岩w(SiO2)为72.13%~85.83%,w(Na2O+K2O)为6.88%~7.49%。在TAS图解(图7d)中,凝灰岩、花岗岩均落在花岗岩中。
图7淘锡坝矿床凝灰岩和花岗岩的SiO2-K2O(a)、A/CNK-A/NK(b)、AR-SiO2(c)和SiO2-Na2O+K2O(d)关系图
不同类型锡矿数据(图中画圈区域)来源于邱检生等,2005;周振华,2011;周双,2012;来守华,2014;谢明璜等,2014;徐斌,2015;贾宏翔,2016;郑浩,2018;陈薇,2019;高旭,2019;孙转荣,2020;熊明福,2020;陈绍聪,2022
Fig. 7 SiO2-K2O (a), A/CNK-A/NK (b), AR-SiO2(c) and SiO2-Na2O+K2O (d) diagrams of the tuff and granite from the Taoxiba deposit
Data on different types of tin deposits (circled area in the diagram) come from Qiu et al., 2005; Zhou, 2011; Zhou, 2012; Lai, 2014; Xie et al., 2014; Xu, 2015; Jia, 2016; Zheng, 2018; Chen, 2019; Gao, 2019; Sun, 2020; Xiong, 2020; Chen, 2022
表3淘锡坝凝灰岩与花岗岩主量元素(w(B)/%)与微量元素(w(B)/10-6)分析结果
Table 3 Major element (w(B)/%) and trace element(w(B)/10-6)analytical results of the tuff and granite in Taoxiba deposit
组分
凝灰岩
细粒花岗岩
中粒似斑状花岗岩
粗粒似斑状花岗岩
ZK100-1-
26.18
ZK104-1-
143.6
ZK104-1-
171.48
ZK104-1-
482.5
TXB-2
ZK100-1-
165.28
MKS-1
ZK104-1-
574.4
TXB-1
TXB-3
ZK111-1-
333.1
ZK104-1-
511.7
ZK104-1-
514.7
ZK104-1-
587.6
SiO2
85.83
72.13
74.59
78.35
75.49
74.12
76.03
72.32
74.31
74.54
77.01
74.06
75.23
72.45
TiO2
0.17
0.09
0.09
0.08
0.05
0.05
0.05
0.09
0.09
0.11
0.09
0.09
0.09
0.1
Al2O3
6.87
16.4
13.4
11.24
12.49
13.15
13.26
14.13
13.25
13
12.14
13.47
12.66
14.5
Fe2O3
0.17
2.55
2.56
1.16
1.73
1.06
1.1
1.2
1.31
1.53
1.47
1.42
1.72
1.54
MnO
0.01
0.06
0.07
0.03
0.04
0.03
0.02
0.03
0.03
0.04
0.04
0.03
0.04
0.04
MgO
0.04
0.14
0.08
0.07
0.07
0.08
0.13
0.09
0.08
0.08
0.12
0.1
0.09
0.09
CaO
3.86
2.2
0.49
0.25
0.69
0.88
0.04
0.56
0.72
0.73
0.59
0.82
0.88
0.84
Na2O
4.69
2.27
3.38
0.08
3.82
3.83
4.04
3.85
3.14
3.77
3.03
4.29
K2O
0.09
0.82
2.19
5.22
4.45
7.87
4.76
6.33
4.91
4.86
4.92
4.97
4.90
5.46
P2O5
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.02
0.01
0.02
0.01
0.02
LOI
2.21
2.53
1.04
0.76
0.92
1.88
1.26
0.86
0.79
2.85
1.8
1
0.87
3.63
总和
99.26
96.93
99.21
99.44
99.32
99.21
100.48
99.45
99.54
101.61
101.33
99.75
99.52
102.96
Rb
34.06
238.61
647.68
512.62
932.49
1390.43
1202.83
865.08
597.82
434.03
947.47
941.34
920.05
1841.09
Ba
2.37
3.54
35.43
24.33
21.38
41.29
82.53
49.56
26.66
4.24
15.87
93.52
26.05
5.02
Th
8.01
12.97
3.75
4.19
15.98
22.06
7.88
11.67
16.8
8.41
31.19
9.52
12.17
5.81
U
4.05
21.46
4.16
2.82
29.19
17.32
9.14
16.91
11.85
8.15
15.8
12.15
3.59
16.78
K
722.21
6790.46
18179.85
43324.48
36957.39
65339.53
39480.98
52530.63
40775.99
40369.22
40800.89
41224.26
40651.47
45325.1
Ta
2.85
1.66
1.62
1.55
19.34
20.15
11.33
13.04
6.89
8.17
7.08
12.76
30.12
38.67
Nb
24.78
15.96
18.45
17.4
70.17
100.46
49.52
68.57
59.94
40.64
31.78
59.88
88.91
122.16
Sr
17.02
12.92
12.15
8.22
13.19
13.63
8.14
6.53
8.6
8.35
25.27
12.77
5.47
11.48
P
30.55
43.65
52.38
39.28
34.92
26.19
56.74
56.74
61.1
69.83
43.65
65.47
52.38
69.83
Zr
229.92
156.87
188.1
122.99
152.51
178.24
114.49
203.93
182.27
159.65
208.42
170.51
77.58
64.24
Hf
7.06
6
5.83
4.6
10.08
10.19
5.1
9.56
7.84
6.45
10.03
7.76
5.05
3.96
Ti
795.25
421.55
434.46
302.39
211.91
187.49
340.57
436.96
344.19
348.55
413.63
360.32
204.8
254.35
Be
1.4
3.05
7.67
43.2
6.8
3.24
10.44
13.53
35.31
5.49
3.27
15.19
18.05
5.45
Ga
3.49
19.67
25.51
13.32
35.1
32.55
32.18
34.42
25.34
33.92
32.47
32.5
36.74
49.81
Zr/Hf
32.59
26.13
32.26
26.74
15.13
17.5
22.44
21.33
23.26
24.75
20.79
21.97
15.37
16.24
续表3
Continued Table3
组分
凝灰岩
细粒花岗岩
中粒似斑状花岗岩
粗粒似斑状花岗岩
ZK100-1-
26.18
ZK104-1-
143.6
ZK104-1-
171.48
ZK104-1-
482.5
TXB-2
ZK100-1-
165.28
MKS-1
ZK104-1-
574.4
TXB-1
TXB-3
ZK111-1-
333.1
ZK104-1-
511.7
ZK104-1-
514.7
ZK104-1-
587.6
Nb/Ta
8.69
9.61
11.36
11.21
3.63
4.99
4.37
5.26
8.7
4.98
4.49
4.69
2.95
3.16
Rb/Sr
2
18.47
53.32
62.33
70.7
102.01
147.75
132.5
69.53
51.97
37.49
73.7
168.08
160.43
Rb/Ba
14.39
67.46
18.28
21.07
43.61
33.68
14.57
17.46
22.42
102.49
59.71
10.07
35.32
366.75
Ga/Al
0.0001
0.00023
0.00036
0.00022
0.00053
0.00047
0.00046
0.00046
0.00036
0.00049
0.00051
0.00046
0.00055
0.00065
La
23.45
26.19
22.55
16.38
68.22
66.51
31.15
30.52
35.9
38.04
53.95
54.85
53.08
44.64
Ce
62.16
38.48
46.78
27.95
142.52
109.8
41.7
51.76
59.9
70.81
98.93
95.95
80.19
79.88
Pr
9.48
6.57
5.49
4.46
13.65
13.29
7.87
6.45
7.17
8.66
11.19
10.96
11.84
9.05
Nd
42.89
24.87
19.09
17.68
46.92
50.67
24.6
20.41
21.47
27.63
40.14
32.78
38.79
28.07
Sm
12.29
6.22
3.3
3.98
8.63
9.72
5.37
3.66
3.73
4.53
8.22
5.93
8.07
4.78
Eu
0.78
0.56
0.22
0.22
0.05
0.11
0.12
0.18
0.13
0.15
0.12
0.29
0.32
0.18
Gd
9.32
5.71
2.62
3.23
8.14
8.4
4.53
3.35
3.39
4.16
7.28
5.66
7.4
4.47
Tb
2.5
1.51
0.44
0.66
2.06
2.02
1.35
0.74
0.76
0.91
1.75
1.38
2.01
0.98
Dy
12.39
8.24
1.72
3.25
12.12
10.27
7.55
4
3.97
5.08
8.98
8
11.79
5.62
Ho
2.49
1.78
0.38
0.69
3.12
2.39
1.75
0.96
1.05
1.2
2.04
1.93
2.91
1.34
Er
6.74
5.66
1.09
1.94
10.59
7.68
5.47
3.14
3.27
3.88
6.33
6.41
8.72
4.65
Tm
1.04
0.89
0.15
0.31
2.11
1.36
0.94
0.56
0.62
0.7
1.09
1.12
1.62
0.87
Yb
7.38
6.65
1.07
2.19
16.37
10.09
6.64
4.4
4.67
5.36
7.86
8.65
10.97
6.48
Lu
0.95
0.83
0.15
0.3
2.34
1.44
0.89
0.62
0.65
0.77
1.12
1.23
1.62
0.98
Y
58.39
47.49
10.05
15.36
71.44
69.59
33.01
26.84
25.98
30.38
49.5
50.62
76.69
33.93
ΣREE
193.86
134.17
105.03
83.23
336.84
293.74
139.95
130.75
146.69
171.86
248.99
235.14
239.31
192
LREE
151.04
102.89
97.43
70.67
279.99
250.1
110.82
112.98
128.3
149.81
212.54
200.76
192.29
166.6
HREE
42.82
31.28
7.61
12.57
56.84
43.64
29.13
17.77
18.39
22.05
36.44
34.38
47.02
25.39
LREE/HREE
3.53
3.29
12.8
5.62
4.93
5.73
3.8
6.36
6.98
6.79
5.83
5.84
4.09
6.56
LaN/YbN
2.28
2.82
15.17
5.36
2.99
4.73
3.36
4.97
5.51
5.09
4.92
4.55
3.47
4.94
δEu
0.21
0.28
0.22
0.18
0.02
0.04
0.07
0.15
0.11
0.1
0.05
0.15
0.12
0.12
δCe
1.02
0.7
1
0.79
1.08
0.85
0.64
0.86
0.86
0.92
0.94
0.9
0.75
0.92
注:比值单位为1。
淘锡坝矿床凝灰岩和花岗岩的微量及稀土元素分析结果见表3。淘锡坝花岗岩与凝灰岩微量元素变化特征类似,均富集大离子亲石元素Rb及高场强元素Th、U及稀土元素La、Ce,明显亏损Ba、Sr、Nb、Ti、P等元素(图8a),但花岗岩更富集Rb,花岗岩w(Rb)为434.03×10-6~1841.09×10-6,凝灰岩w(Rb)为34.06×10-6~647.68×10-6,凝灰岩具有更强烈的Nb、La、Ta亏损。凝灰岩Rb/Sr比值介于2.00~62.33,平均值34.03,花岗岩为37.49~168.08,平均值101.42,指示更高的演化程度;凝灰岩Nb/Ta比值介于8.69~11.36,Zr/Hf比值介于26.13~32.26,花岗岩则为2.95~8.70、15.13~24.78,含量稍低,二者均具有高Ga/Al比值介于0.10×10-3~0.65×10-3,平均值0.42×10-3,w(Zr+Nb+Ce+Y)为183.70×10-6~510.07×10-6。在球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(图8b)中,凝灰岩与花岗岩均呈较右倾“V”字型,较富集轻稀土元素,w(ΣREE)为83.23×10-6~336.84×10-6,低于热液型、矽卡岩型锡矿,如芙蓉、个旧、都龙锡矿等,高于云英岩型、石英脉型锡矿,比较接近斑岩型锡矿。δCe介于0.64~1.08,(La/Yb)N介于2.28~15.17,轻、重稀土元素分馏不明显,δEu介于0.02~0.28,明显高于其他类型锡矿(图8b)。
4.3锆石微量元素淘锡坝矿床花岗岩及凝灰岩锆石微量元素分析结果见表4。花岗岩与凝灰岩锆石微量都具有明显的Ce正异常和Eu负异常,球粒陨石标准化稀土元素配分曲线呈重稀土元素富集、轻稀土元素亏损的左倾谱型(图9a~d),所有样品颗粒的Th/U比值均大于0.1,具有典型岩浆成因锆石的特征(Belousova et al., 2002)。花岗岩中的锆石相比凝灰岩具有更低的Th、U、Pb含量,更低的Th/U比值。另外,花岗岩较凝灰岩有更高的(Yb/Gd)N比值(花岗岩(Yb/Gd)N为19.40~156.50;凝灰岩(Yb/Gd)N为10.41~25.47)以及Nb、Ta含量(花岗岩w(Nb)为12.57×10-6~337.53×10-6,w(Ta)为8.09×10-6~166.29×10-6;凝灰岩w(Nb)为6.03×10-6~27.39×10-6,w(Ta)为2.23×10-6~9.05×10-6)。
淘锡坝矿床凝灰岩w(ΣREE)为895.10×10-6~1977.38×10-6,粗粒似斑状花岗岩w(ΣREE)为750.81×10-6~8212.92×10-6,中粒似斑状花岗岩w(ΣREE)为896.22×10-6~4176.48×10-6,细粒花岗岩w(ΣREE)为1468.90×10-6~5188.56×10-6,与凝灰岩相比,花岗岩具有更高的ΣREE。另外,凝灰岩锆石相较花岗岩锆石具有更低的δEu值,凝灰岩锆石δEu为0.02~0.16,粗粒似斑状花岗岩锆石δEu为0.01~0.83,中粒似斑状花岗岩锆石δEu为0.01~0.72,细粒花岗岩锆石δEu为0.0063~0.9600;凝灰岩锆石δCe为1.73~31.60,粗粒似斑状花岗岩锆石δCe为0.97~28.80,中粒似斑状花岗岩锆石δCe为1.66~78.90,细粒花岗岩锆石δCe为1.39~43.90。
图8淘锡坝凝灰岩与花岗岩微量元素原始地幔标准化蛛网图(a)和稀土元素球粒陨石标准化分布型式图(b)(标准化数据来自Sun et al., 1989;数据来源同图7)
Fig. 8 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram (a) and chondrite-normalized REE patterns (b) of the tuff and granite from the Taoxiba deposit (the normalization values are after Sun et al, 1989; data source is the same as Fig. 7)
表4淘锡坝锡矿凝灰岩及花岗岩锆石微量元素(w(B)/10-6)分析结果
Table 4 Zircon trace element analytical results (w(B)/10-6) of the tuff and granite in Taoxiba deposit
测点
号
年龄/
Ma
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Y
Zr
Hf
Nb
Ta
Ti
Th
U
Pb
凝灰岩(ZK100-1-26.18)
2
157.13
6.89
29.57
2.55
15.03
12.22
0.68
46.36
14.71
177.66
63.80
289.59
58.68
533.10
88.61
1728.52
484720.78
9040.89
18.50
5.73
5.81
408.91
995.00
27.26
5
146.15
-
13.51
-
1.22
3.78
0.22
34.60
14.18
181.59
69.66
329.06
70.71
623.09
101.22
1926.60
479217.15
10088.08
25.52
8.85
-
416.30
1364.52
33.68
7
148.84
0.71
17.52
0.99
16.33
9.53
0.53
29.73
10.30
138.07
48.78
214.80
47.03
407.58
68.12
1398.35
496359.99
8497.42
12.06
4.20
4.00
314.21
705.73
18.53
8
138.17
0.31
28.70
0.16
3.93
7.32
0.72
49.67
17.44
216.80
74.52
343.02
69.24
608.52
101.86
2101.30
454448.29
8306.13
19.88
7.51
4.20
1271.55
1548.74
44.19
11
149.77
-
9.23
0.29
2.52
8.84
0.36
53.04
21.19
258.73
95.03
457.47
92.99
810.10
133.30
2684.86
469982.04
10052.10
16.18
4.91
-
459.43
1412.22
35.55
12
140.74
-
9.42
0.11
1.29
4.81
0.15
36.58
16.54
217.42
82.35
366.46
85.70
716.63
115.80
2193.19
522429.03
10018.97
16.72
4.69
-
401.43
1443.01
32.10
13
144.26
0.37
17.93
0.49
7.12
10.71
1.23
62.68
22.16
264.21
97.26
429.60
91.87
763.88
129.71
2652.15
468555.84
8563.80
7.30
2.57
12.56
441.97
931.50
23.93
14
147.38
-
12.71
0.20
1.30
4.93
0.45
26.85
9.65
131.07
49.96
230.14
48.46
443.15
74.52
1427.60
491261.70
9269.23
13.73
4.51
-
334.20
902.89
22.98
15
151.72
0.72
29.93
0.55
3.97
7.29
0.71
50.25
18.10
227.99
80.96
360.07
76.16
656.34
108.92
2279.17
461545.02
8359.52
24.79
6.97
3.89
667.18
1214.95
33.51
16
153.87
-
17.16
-
3.56
10.63
0.96
53.16
17.37
206.29
72.73
319.86
64.90
543.83
92.94
1965.20
483376.35
8351.96
7.90
2.60
-
313.58
656.40
17.75
17
147.55
-
13.00
-
1.42
4.66
0.43
29.38
10.78
142.86
51.96
254.39
53.52
480.08
78.27
1520.19
482669.64
8967.07
13.03
4.77
4.52
261.21
777.90
19.79
18
146.48
-
5.59
-
0.72
2.45
0.13
20.64
7.59
113.26
43.92
223.97
47.72
433.82
73.56
1268.87
483259.97
9445.72
10.20
3.02
-
193.90
814.25
19.83
19
152.83
0.40
22.16
0.31
4.58
6.25
0.89
33.38
10.35
125.04
44.89
202.15
39.91
347.09
57.71
1246.13
490497.24
7571.05
7.78
2.33
-
379.50
575.95
16.01
21
150.74
208.70
456.19
45.46
151.75
32.92
1.23
50.87
13.96
154.17
55.85
245.52
50.35
436.89
73.52
1518.29
488757.31
8328.31
13.15
4.31
8.50
351.37
695.47
19.10
22
144.67
-
21.76
0.30
1.64
7.18
0.38
45.03
14.37
191.90
68.06
314.84
63.77
559.70
92.15
1861.53
496205.14
9409.89
19.85
6.04
4.54
635.50
1210.57
31.98
23
138.78
-
14.73
0.18
1.32
4.21
0.30
38.39
14.14
195.29
74.56
353.99
73.64
621.82
102.06
2060.37
460011.29
10032.53
27.39
9.05
-
663.21
1871.65
45.55
24
141.94
-
12.61
0.22
1.37
4.39
0.58
31.15
12.43
163.16
61.24
297.24
63.36
581.22
98.39
1701.15
476037.72
9390.25
16.91
6.55
4.01
359.50
1064.84
26.22
25
147.74
-
16.71
0.48
4.19
9.28
1.31
44.34
14.26
172.96
63.89
286.68
58.71
520.54
86.53
1797.09
489043.57
8159.76
6.03
2.23
4.71
284.33
548.03
14.45
26
153.72
-
17.07
-
1.66
4.10
0.52
38.36
14.30
180.74
70.17
306.99
68.57
589.43
94.61
1814.38
507823.45
10221.74
20.37
6.55
6.68
484.64
1211.57
30.69
29
141.16
-
10.38
0.14
3.73
10.89
0.85
40.52
12.67
148.11
51.55
236.84
50.60
461.54
81.50
1381.77
458304.41
8987.25
15.23
5.68
5.68
210.53
700.91
16.83
细粒花岗岩(ZK104-2-62.2)
2
121.67
0.55
25.88
0.39
3.00
4.39
0.08
31.76
16.51
265.50
99.11
564.83
149.20
1441.04
241.76
2625.97
453376.62
15323.27
161.48
104.67
30.44
963.24
4555.57
87.22
3
130.15
-
11.78
-
0.97
2.27
0.09
16.07
9.20
149.42
61.16
361.55
112.30
1259.47
232.02
1270.10
465668.12
22146.11
79.14
109.01
-
438.57
5365.76
106.05
4
120.16
0.68
19.00
1.16
6.30
12.46
-
61.16
36.91
539.30
186.01
919.18
232.49
2197.00
357.00
3138.42
400108.19
15984.63
214.31
104.53
121.15
1573.95
5748.62
118.87
9
123.14
2.05
48.37
4.83
27.96
18.45
0.13
49.53
19.81
280.40
115.41
610.41
154.39
1509.95
244.77
3263.57
483623.84
14169.90
181.14
98.11
6.86
1243.14
5731.15
116.96
12
121.77
-
30.68
0.22
1.43
5.21
0.05
33.63
17.22
252.89
104.96
591.09
155.68
1497.22
247.38
2890.75
481321.70
14844.52
146.64
102.49
2.28
1039.27
5139.17
104.02
18
122.4
1.91
12.95
1.18
4.18
6.16
-
14.67
10.17
157.10
65.71
428.97
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61.51
续表4-1
Continued Table4-1
测点
号
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La
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Eu
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续表4-2
Continued Table4-2
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号
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57.60
20.79
8.80
726.33
1823.05
39.47
18
136.75
0.53
32.77
0.50
4.37
6.67
0.22
39.35
22.87
371.89
149.31
903.73
256.37
2789.17
473.03
2983.44
449036.18
21213.25
185.46
166.29
6.10
828.75
7953.17
165.92
19
124.7
2.59
60.68
3.66
16.03
22.68
0.30
80.55
40.40
598.51
226.64
1143.23
288.92
2615.34
410.85
6020.07
472501.88
13500.38
274.55
114.05
11.37
1707.10
6655.99
135.48
20
127.35
1.22
10.80
1.07
3.75
3.56
0.08
16.06
10.06
138.43
55.85
327.74
90.65
975.89
164.36
1117.67
501031.45
20338.74
69.18
82.58
-
288.51
3494.08
68.15
21
116.04
-
18.12
-
0.55
1.98
-
16.32
7.40
113.97
49.11
273.38
66.61
665.58
110.86
1603.57
489971.66
11871.35
82.15
42.21
-
561.66
2735.67
52.04
22
127.61
0.43
26.49
0.53
2.98
6.37
-
29.95
14.92
212.77
86.15
467.76
113.78
1099.53
183.52
2583.71
462478.46
12672.07
159.13
78.09
5.76
1023.56
4028.84
83.21
23
123.45
0.94
30.75
0.92
5.85
9.56
0.29
55.21
26.16
386.40
143.43
726.39
166.35
1662.87
272.73
4019.58
472634.93
14027.59
205.20
97.52
8.66
1092.14
4436.95
90.79
24
119.05
2.23
29.86
1.26
5.79
8.04
0.20
39.63
17.19
256.29
98.54
542.48
128.43
1189.36
194.64
2792.93
478648.46
10637.20
86.83
33.21
3.82
783.79
2919.18
58.58
26
123.56
0.19
15.35
0.18
1.73
3.37
-
21.57
11.68
180.96
78.19
441.25
117.83
1235.32
217.45
2164.81
468968.99
15265.80
93.23
92.49
2.54
358.05
3965.69
78.64
27
131.24
0.41
30.14
0.43
2.42
5.79
0.02
33.67
15.10
222.91
83.91
446.58
101.84
1003.75
163.49
2529.43
482473.74
10691.99
127.94
50.40
-
1036.30
3491.61
78.63
28
127.71
0.59
22.80
0.62
2.81
3.82
0.06
23.17
10.61
161.84
70.33
380.89
94.21
882.05
155.57
2052.04
471430.69
12229.18
90.83
50.71
-
947.73
3636.96
76.22
29
130.86
-
23.27
0.25
2.72
4.64
0.03
36.52
15.03
212.49
87.36
461.18
104.65
964.88
158.35
2774.75
446264.93
9429.93
39.22
18.09
3.85
893.65
2676.02
59.78
30
138.79
-
9.07
-
1.66
1.49
0.08
10.92
6.67
82.61
32.00
161.30
36.23
348.51
60.26
876.95
481152.93
10934.69
59.10
23.72
-
213.47
815.20
19.75
图9淘锡坝凝灰岩(a)与花岗岩(b~d)锆石稀土元素球粒陨石标准化分布型式图(标准化数据来源Sun et al., 1989)
Fig. 9 Chondrite-normalized REE patterns of zircons in tuff (a) and granite (b~d) from the Taoxiba deposit (the normalization
values are after Sun et al., 1989)
Ballard等(2002)提出了Ce4+/Ce3+比值的详细计算公式:
Ce4+/Ce3+=(Cemelt-Cezircon/)/(Cezircon/-Cemelt)
使用Ballard等(2002)和Zhang等(2013)提出的模型,估算了Ce3+和Ce4+的锆石熔体分配系数,并且可以从Blundy等(1994)提出的晶格应变模型中推导出和的参数。计算得到凝灰岩Ce4+/Ce3+比值为6.10~41.03,粗粒似斑状花岗岩Ce4+/Ce3+比值为5.01~42.18,中粒似斑状花岗岩的Ce4+/Ce3+比值为8.40~41.33,细粒花岗岩Ce4+/Ce3+比值为2.55~23.44。
温度与锆石中的Ti含量关系密切,其关系呈对数线性变化,可作为锆石Ti地质温度计,利用Ferry等(2007)修订的锆石Ti温度计计算公式:
T=(5080±30)/[(6.01±0.03)-lg(Ti)]-273
剔除异常点,得到火山岩锆石Ti温度在709.03~820.20℃,平均745.24℃,粗粒花岗岩在719.02~868.18℃,平均777.05℃,中粒花岗岩在700.16~841.60℃,平均752.53℃,细粒花岗岩在758.48~925.14℃,平均818.87℃。
5讨论5.1成岩时代前人对锡坑迳矿田不同岩相的形成时代开展了大量的研究,但是尚未得到统一认识(图10)。前期多采用全岩Rb-Sr法测得凝灰岩成岩年龄为122~154 Ma(熊小林等,1994;王德滋等,1994;刘昌实等,1994;赖章忠等,1996;Liu et al., 1999),高精度的锆石U-Pb年龄为139.6~145.22 Ma(柳勇,2011;梁鹤,2017;彭琳琳,2019;熊明福,2020;Li et al., 2021;Liu et al., 2022;李前,2022)。而对于斑状花岗岩,早期全岩Rb-Sr年龄在90~124.5 Ma(王德滋等,1993;1994;邱检生等,2005),后期锆石U-Pb年龄为134.1~138.6 Ma(邱检生等,2006;梁鹤,2017;彭琳琳,2019;Liu et al., 2022)。岩背矿床花岗斑岩全岩Rb-Sr、黑云母K-Ar年龄分别为113.8 Ma、114.1 Ma、128 Ma(王德滋等,1993;沈渭洲等,1994;梅勇文,1994),为早白垩世晚期,后期梁鹤(2017)、彭琳琳(2019)、Li等(2021)、熊明福(2020)测得锆石U-Pb年龄分别为137.7 Ma、136.3 Ma、138.4 Ma、135.5~136.5 Ma,为早白垩世早期。
笔者对淘锡坝矿床的凝灰岩、粗粒似斑状花岗岩、中粒似斑状花岗岩、细粒花岗岩4个岩相进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年分析,得到4组加权平均年龄,分别为(148.4±1.7)Ma、(129.7±1.7)Ma、(129.3±1.5)Ma、(122.3±2.2)Ma,属早白垩世早期。综合前人的测年结果,考虑到淘锡坝高分异岩浆岩有流体导致的蚀变,使得岩石Rb/Sr比值过大, Rb-Sr同位素年龄分析不一定准确,排除误差较大的Rb-Sr年龄,淘锡坝锡矿至少存在2期酸性岩浆侵入活动,分别为凝灰岩(140~148.4 Ma)和花岗岩(122.3~138 Ma)。
图10淘锡坝矿床凝灰岩(a)与花岗岩(b)成岩年龄对比图
Fig. 10 Comparison of rock-forming ages of the tuff (a) and granite (b) from the Taoxiba deposit
5.2花岗岩成因与锡矿相关的花岗岩一般经历了高度的分异演化,而高演化的I型和S型花岗岩具有与A型花岗岩相似的地球化学特征,并且常缺乏特征矿物,导致与锡成矿相关花岗岩类型判别仍存在不少争议(蒋少涌等,2006;Zhang et al., 2017;Li et al., 2018)。前人研究发现与锡成矿相关岩体多为S型花岗岩(Chen et al., 1992;Blevin et al., 1995),如广西大厂、湖南柿竹园、云南都龙、广东洋滨锡矿等成矿花岗岩,但近年研究的发现,华南有不少锡矿床与A型花岗岩有关,如南岭中西段含钨锡的A型花岗岩带(Jiang et al., 2006;朱金初,2008),腾冲-梁河锡成矿带中的A型花岗岩(Chen et al., 2015),典型的锡矿有岩浆热液型的香花岭、芙蓉锡矿,矽卡岩型的黄岗梁、荷花坪锡矿,云英岩型的天堂山、来利山锡矿等,另外一些成锡花岗岩还具有I型花岗岩的特征,如岩浆热液型的内蒙古维拉斯托、云南个旧锡矿,云英岩型的小龙河锡矿等(周振华等,2011;蔡明海等,2013;来守华,2014;贾宏翔等,2016;陈薇,2019;陈绍聪,2022)。另外,对于同一锡矿的花岗岩成因类型也有许多争议,如柿竹园锡矿的成矿花岗岩,前人将其归为高分异的I型或S型花岗岩(Mao et al., 1995),但是近几年的研究认为其为壳-幔相互作用形成的A型花岗岩(Jiang et al., 2006;Chen et al., 2016)。
前人对密坑山花岗岩的成因类型认识主要分为S型(刘昌实等,1994;沈渭洲等,1996;柳勇,2011)和A型花岗岩(邱检生等,2005;王强等,2005;梁鹤,2017;熊明福,2020;李前,2022)2种。笔者研究发现,淘锡坝矿床花岗岩为过铝质(A/CNK介于1.00~1.28,平均1.07,<1.1),暗色矿物主要为黑云母,未见独居石、石榴子石、菫青石等副矿物;总体具有高硅(w(SiO2)为72.32%~77.01%,平均74.56%),低铝(w(Al2O3)为12.14%~14.50%,平均13.21%),富碱(w(Na2O+K2O)为7.84%~10.16%,平均8.67%),富钾(K2O/Na2O比值为1.22~1.65,平均1.38),高TFeO/MgO(7.76~20.99,平均14.04),高Ga/Al(0.36×10-3~0.65×10-3,平均0.49×10-3)的特点,Ti和P的含量也很低。其中,w(P2O5)为0.02%,w(TiO2)为0.05%~0.11%,这点与典型S型花岗岩有一定区别,后者常具较高的P2O5含量,且随分异作用的进行P2O5有递增的趋势(Chapell et al., 1992)。微量元素组成方面,淘锡坝花岗岩富集不相容元素Rb、Th、U、Nb、Zr,亏损Ba、Sr等元素,其Rb/Sr、Rb/Ba比值分别为37.49~168.08、10.07~366.75,远高于Whalen等(1987)总结的S型和I型花岗岩的平均值(S型分别为1.81和0.46;I型分别为0.06和0.07),w(Zr+Nb+Ce+Y)为248.78×10-6~510.07×10-6,在Zr+Nb+Ce+Y-(K2O+Na2O)/CaO和Zr+Nb+Ce+Y-FeOt/MgO关系图(图11a、b)中,花岗岩样品大部分落在A型花岗岩区域,少部分落在I型&S型花岗岩过渡边缘。从构造背景来看,华南燕山晚期(125~98 Ma)处于软流圈上涌的陆内岩石圈伸展拉张环境(毛景文等,2008),具有形成A型花岗岩的动力地质前提。通过Watson等(1983)提出的方法,计算得到淘锡坝花岗岩锆饱和温度(TZr)为793.87~816.00℃,而S型花岗岩一般<700°C(Watson et al., 1983),较高的锆饱和温度同样不支持岩体为S型花岗岩。因此,淘锡坝花岗岩应属A型花岗岩。
在花岗质岩浆作用过程中,Ti主要被钛铁矿、金红石、榍石、黑云母和锐钛矿吸收。含Ti相在相对中低温下的分离将导致Ti、Nb、Ta的显著耗尽。Eu、Sr、Ba通过取代到钾长石中的K+位点和/或斜长石中的Ca2+位点而稳定存在。淘锡坝花岗岩中的Sr、Ba、P、Ti显著贫化,表明长石、黑云母、含钛矿物和磷灰石在岩浆过程中有明显的分离结晶。另外,Eu/Eu*比值、Rb/Sr比值、Sr和Ba可以用作判别分离结晶的标记。Rb/Sr与Sr、Rb与Sr、Ba与Sr、Ba与Eu/Eu*之间的相关性表明,淘锡坝矿床凝灰岩与花岗岩有着不同的演化进程,同时,并未显现出连续的演化趋势,凝灰岩主要是钾长石的分离结晶,而花岗岩主要是斜长石的分离结晶(图12a~d)。对于稀土元素(La和Yb),载体矿物包括锆石、磷灰石、褐帘石和独居石。La和La/Yb之间的相关性表明,凝灰岩熔体受到褐帘石和独居石分离结晶的限制、而花岗岩熔体则是受到磷灰石的分离结晶控制(图12e),Eu/Eu*与Sr的相关性同样暗示凝灰岩与花岗岩不同的演化方式(图12f)。同时,李前(2022)的研究表明,淘锡坝钾长似斑状花岗岩和花岗斑岩的锆石Hf同位素特征显示其εHf(t)范围为-6.0~-1.8,来源于古老地壳物质,并且有明显的幔源物质的加入,凝灰岩的εHf(t)的范围为-14.9~-9.0,起源于华南基地中元古代—古元古代古老地壳物质的部分熔融,二者在源区和演化进程上均具有显著的差异,因此,淘锡坝矿床凝灰岩和花岗岩虽然在空间上紧密共存,但应分属不同起源、经历不同演化过程的产物。
图11淘锡坝矿床花岗岩(K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)(a)和FeOt/MgO-(Zr+Nb+Ce+Y)关系图(b)(据Eby, 1990;密坑山钾长花岗岩数据引自邱检生等,2005)
OGT—I、S和M型花岗岩;FG—分异I型花岗岩;A—A型花岗岩
Fig. 11 (K2O+Na2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y) (a) and FeOt/MgO-(Zr+Nb+Ce+Y) (b) diagrams of granite from the Taoxiba deposit (after Eby,1990;the data of potassium feldspar granite in Mikengshan are cited from Qiu et al., 2005)
OGT—I-, S-and M-type granite; FG—Differentiated I-type granite; A—A-type granite
5.3成岩成矿关系探讨与动力学背景前人对锡坑迳矿田的成矿时代厘定开展了一定的工作(表5),邱检生等(2006)获得岩背矿床辉钼矿Re-Os年龄为114~120.0 Ma,彭琳琳(2019)采用锡石U-Pb同位素方法测得年龄128.15 Ma,Liu等(2021)获得岩背矿床锡石U-Pb年龄为130.4~133.5 Ma,淘锡坝矿床的锡石U-Pb年龄为135.9~136.7 Ma。综合来看,锡坑迳矿田的锡成矿年龄介于114~138.2 Ma之间,与花岗岩结晶年龄(122.3~138 Ma)一致,同属早白垩世,而凝灰岩结晶年龄为140~148.4 Ma,属晚侏罗世(图13),从时代的一致性来看,淘锡坝矿床的成矿作用应与花岗岩密切相关。
另外,中-粗粒似斑状花岗岩为淘锡坝矿床主体侵入岩相,晚期细粒花岗岩呈岩株状产于中-粗粒似斑状花岗岩中,淘锡坝锡矿体主要分布在花岗岩与火山岩内外接触带中,并且岩体的产状对锡矿体的分布具有明显的控制作用,岩体由陡变缓和走向发生转折的部位是锡矿化的富集部位,此外,矿区火山岩期后广泛发育的隐爆层间裂隙带为本区重要的储矿构造,为岩浆期后热液充填成矿提供了空间。以上均指示花岗岩与本区的锡矿化密切相关,火山岩提供贮矿空间。另外,中-粗粒似斑状与细粒花岗岩中Sn、Cu、F等元素含量较高,为酸性岩维氏值的5~8倍,尤其是F为8~10倍,有利于锡的富集与成矿,与华南成锡花岗岩一致(曾载淋等,2009),淘锡坝中-粗粒似斑状与细粒花岗岩地球化学特征也很类似,同样为过铝质,钙碱性花岗岩,富硅、富碱,富集Rb、Th、U,亏损Ti、P、Ba、Sr等元素,并且具有相似的稀土元素配分曲线,岩浆演化进程图解(图12)也指示它们为同源岩浆形成。另外,密坑山单元第四期次(K1Mk4)的细粒花岗岩为矿田内苦竹岽锡矿床的成矿母岩(徐贻赣等,2001),具有成锡的潜力,同样可能为淘锡坝矿床带来成矿物质,因此,结合成岩成矿年龄,本区的中-粗粒似斑状花岗岩与细粒花岗岩都与锡矿化密切相关。
与花岗岩有关的热液金属矿床中,成矿岩体的氧逸度与成矿密切相关,例如与Cu矿相关的花岗岩具有高的氧逸度条件,而与铜矿、钼矿相比,锡矿往往形成于低氧逸度的环境(Lehmann,1990)。这是由于在高氧逸度的环境下,锡以四价的形式存在,Sn4+离子半径与Fe3+、Nb5+、Ta5+、Ti4+等离子半径接近,以类质同象置换的方法形成含锡矿物,在硅酸盐中,替代Fe,Mg进入硅酸盐晶格,特别优先富集于黑云母中,与Nb5+、Ta5+可以类质同象形成象钽锡石类的矿物,在含钛矿物(钛铁矿、榍石等)中,替代Ti4+(陈骏等,2000)。因此,高氧逸度环境下,不利于锡的富集。低氧逸度环境下,锡以Sn2+的形式存在,Sn2+具有大的离子半径,不易进入矿物晶格中,更加偏向富集于岩浆晚期流体之中,有利于锡矿的形成。
图12淘锡坝矿床凝灰岩与花岗岩Rb/Sr-Sr(a)、Rb-Sr(b)、Ba-Sr(c)、Ba-Eu/Eu*(d)、La/Yb-La(e)和Eu/Eu*-Sr(f)关系图(图例同图7;凝灰岩与花岗斑岩数据引自熊明福,2020,斑状花岗岩数据引自邱检生等,2005)
Zr—锆石;Ap—磷灰石;Mon—独居石;Allan—褐帘石;Opx—斜方辉石;Grt—石榴子石;Amp—角闪石;Cpx—斜辉石;Kf—钾长石;Pl—斜长石;Bi—黑云母
Fig. 12 Rb/Sr-Sr (a), Rb-Sr (b), Ba-Sr (c), Ba-Eu/Eu* (d), La/Yb-La (e) and Eu/Eu*-Sr (f) diagrams of tuff and granite from the Taoxiba deposit (the legends are the same as Fig. 7; tuff and granite porphyry data are cited from Xiong, 2020, and porphyritic granite data are cited from Qiu et al., 2005)
Zr—Zircon; Ap—Apatite; Mon—Monazite; Allan—Allanite; Opx—Orthopyroxene; Grt—Garnet; Amp—Amphibole; Cpx—Clinopyroxene;
Kf—K-felspar; Pl—Plagioclase; Bi—Biotite
图13淘锡坝矿床成岩成矿年龄与不同类型锡矿床成矿年龄数据对比图
Fig. 13 Comparison Chart of rock-forming and ore-forming ages of the Taoxiba deposit with different types of tin ore deposits
表5锡坑迳矿田成矿时代表
Table 5 Metallogenic ages of the Xikengjing ore field
矿床
测试方法
年龄/Ma
资料来源
淘锡坝
锡石U-Pb
135.9±1.5
Liu et al., 2021
淘锡坝
锡石U-Pb
136.7±1.4
Liu et al., 2021
岩背
锡石U-Pb
130.4~133.5
Liu et al., 2021
岩背
锡石U-Pb
128.1±0.88
彭琳琳,2019
岩背
锡石U-Pb
136.9±2.4
李前,2022
岩背
锡石U-Pb
138.2±9.2
李前,2022
岩背
辉钼矿Re-Os
114±1.6
邱检生等,2006
岩背
辉钼矿Re-Os
120.0±5.3
邱检生等,2006
通过Trail等(2012)提出的锆石氧逸度计算方法得到淘锡坝凝灰岩氧逸度(logf(O2))在-14.56~-22.65之间,粗粒似斑状花岗岩在-9.09~-19.59之间,中粒似斑状花岗岩在-11.19~-20.01之间,细粒花岗岩在-8.44~-22.71之间,在logf(O2)-T图解(图14a)中,淘锡坝样品点主要分布在NNO(镍-镍氧化物缓冲剂)与WM(方铁矿-磁铁矿缓冲剂)之间,极少部分在NNO(镍-镍氧化物缓冲剂)之上,与华南典型锡矿锆石氧逸度一致。另外,Trail等(2012)提出EuN/EuN*(EuN/EuN*=EuN/(SmN×GdN)1/2)可以作为判断岩浆相对氧逸度的标准之一,通过其公式计算得到淘锡坝凝灰岩Eu/Eu*为0.39~0.65,平均0.49;粗粒似斑状花岗岩Eu/Eu*为0.04~0.31,平均0.18;中粒似斑状花岗岩Eu/Eu*为0.07~0.35,平均0.22;细粒花岗岩Eu/Eu*为0.37~0.77,平均0.57。在Ce4+/Ce3+-Eu/Eu*图解(图14b)中,通过与典型铜-钼、银-铅-锌、及钨-钼-锡赋矿岩体的锆石相对氧逸度进行对比,可以发现,淘锡坝矿床中的凝灰岩与花岗岩锆石Ce4+/Ce3+和Eu/Eu*比值远低于德兴斑岩型铜矿床及普朗铜矿,相比之下呈相对还原的环境,与斑岩型钼矿(如沙坪沟钼矿)相比,亦呈低的氧逸度特征,大部分花岗岩样品点落在“钨-锡”区域,与石门寺钨矿、寨坪银-铅-锌赋矿岩体的氧逸度接近,与锡山锡矿的氧逸度范围吻合较好。总的来看,较斑岩铜-钼、银-铅-锌及钨-钼矿床来说,淘锡坝锡矿床具有相对较低的氧逸度,并且淘锡坝花岗岩具有比火山岩更低的氧逸度,指示矿区的花岗岩更有利于成矿。
与成锡相关的花岗岩,除了具有低的氧逸度条件外,还具有高的岩浆分异程度(Gulson et al., 1992)。淘锡坝花岗岩富硅、富碱,富集Rb、Th、U,亏损Ti、P、Ba、Sr等元素,并且有强烈的Eu负异常,都表示淘锡坝花岗岩经历了高程度分异演化。另外,过铝质花岗岩体Nb、Ta含量随着岩浆演化程度增大而升高,并且Nb/Ta比值有逐渐降低的趋势(Dostal et al., 2000; Weyer et al., 2003),并且在岩浆演化过程中,受Y、REE、P、Th、U等元素的影响,Hf含量不断升高,致使Zr/Hf比值随着演化程度的增加而不断下降(Černý et al., 1985; Wang et al., 2003),淘锡坝花岗岩相较凝灰岩具有更高的Nb、Ta含量,更低的Nb/Ta比值(花岗岩Nb/Ta比值为2.95~8.70;凝灰岩Nb/Ta比值为8.69~11.21),以及更高的Hf含量,更低的Zr/Hf比值(花岗岩Zr/Hf比值为15.13~24.75;凝灰岩Zr/Hf比值为26.13~32.59),均指示淘锡坝的花岗岩具有比凝灰岩更高的演化程度。淘锡坝花岗岩随着演化程度增加,Nb/Ta和Zr/Hf比值降低的趋势与华南的成锡花岗岩类似,如热液型的香花岭,芙蓉锡矿、石英脉型的石雷钨锡矿、矽卡岩型的黄岗梁、都龙锡矿以及斑岩型的洋滨锡矿等(图15a、b)。在Nb/Ta-Zr/Hf图解(图15a)中,淘锡坝花岗岩与凝灰岩明显分为两部分,低演化程度的凝灰岩落在无矿区域,而高演化程度的花岗岩基本落在“Sn-W-U”区域,少部分落在Ta-Cs-Li-Nb-Be-Sn-W区域;在Nb/Ta-K/Rb图解(图15b)中,凝灰岩落在空白区域,花岗岩则基本落在“伟晶岩或云英岩演化区”。综上,本区的花岗岩应该与成矿关系密切。
图14淘锡坝锡矿凝灰岩与花岗岩logf(O2)-T(a,据Eugster et al., 1962)和Ce4+/Ce3+-Eu/Eu*关系图(b,据降珂楠等,2022)(图例同图7)
MH—磁铁矿-赤铁矿缓冲剂;NNO—镍-镍氧化物缓冲剂;FMQ—铁橄榄石-磁铁矿-石英缓冲剂;WM—方铁矿-磁铁矿缓冲剂;
IW—铁-方铁矿缓冲剂
Fig. 14 logf(O2)-T(a, after Eugster et al., 1962) and Ce4+/Ce3+-Eu/Eu* (b, after Jiang et al., 2022) diagrams of tuff and granite from the Taoxiba deposit(legends are the same as Fig. 7)
MH—Magnetite-hematite buffer; NNO—Ni-Nicoxide buffer; FMQ—Fayalite magnetite quartz buffer; WM—Wustite magnetite buffer;
IW—Fe-wustite buffer
毛景文等(2008)将华南地区中生代的大规模成矿作用划分为晚三叠世(230~210 Ma)、中晚侏罗世(170~150 Ma)和早中白垩世(134~80 Ma)3个阶段。其中,第一阶段发育的典型锡矿有南岭成矿带中段的矽卡岩型的锡田、荷花坪锡矿等;第二阶段发育的典型锡矿有南岭成矿带中段的岩浆热液型的芙蓉、香花岭、柿竹园锡矿;第三阶段发育的典型锡矿有滇东南-桂西北锡钨矿带的大厂、都龙矽卡岩型锡矿以及岩浆热液型个旧锡矿,浙江沿海中生代火山活动带的洋滨、云开地块粤西段的银岩斑岩型锡矿,滇西腾冲地块的小龙河、南岭成矿带东段的粤北天堂山云英岩型锡矿,大兴安岭成矿带南段的黄岗梁、维拉斯托锡矿等。淘锡坝成矿时代在114~138.2 Ma之间(邱检生等,2006;彭琳琳,2019;Liu et al., 2021;李前,2022),与花岗岩锆石U-Pb年龄时间一致(122.3~138 Ma),均形成于华南第三期大规模成矿作用时期——早中白垩世(134~80 Ma)。该时期华南处于板块俯冲造山环境,板片大面积撕裂,地幔物质上涌同熔地壳物质,形成花岗岩浆,为华南斑岩型-矽卡岩型铜矿、矽卡岩型、石英脉型和少量云英岩型钨锡多金属矿床形成的重要时期。
从构造演化角度来看,燕山晚期华南大陆发生广泛的地壳伸展作用,导致陆内深断裂活化(李献华等,1999;华仁民等,2005)。太平洋板块俯冲方向的大角度改变使得软流圈上涌,俯冲板片的表面温度升高,温度的骤升会使俯冲板片中的多硅白云母熔融释放出大量F(Zhang et al., 2017;2018),加上强烈的壳幔相互作用,形成高F、Cl等元素含量的岩浆热液,逐渐分异演化形成淘锡坝A型花岗岩。华南地块具有极高的Sn、W地壳背景值(陈骏等,2000;赵起超等,2014),低温熔融过程中含锡矿物较稳定,不易进入熔体中,软流圈上涌带来大量热源,在高温条件下的熔融过程使含锡矿物发生分解,Sn、REE、Pb、Cd等元素优先分配到熔体中,并在演化过程中多次抽取,结合高温迁移过程进一步富集在岩浆晚期(Wolf et al., 2018)。低氧逸度的环境,Sn主要以Sn2+形式存在,不易进入到金红石、钛铁矿以及云母等矿物晶格中,倾向于在演化晚期的熔/流体中富集(Linnen et al., 1995;1996;蒋少涌等,2006)。随着岩浆的演化,挥发分(F、B、Cl等)会在晚期岩浆中富集,并使固相线温度和熔体的黏度下降(Pollard et al., 1987;Audetat et al., 2000),此外,晚期熔体中F的富集还可以提高Sn在熔体中的溶解度,有利于Sn、W等成矿元素的迁移和富集,随着温度的降低锡以锡石的形式在花岗岩与凝灰岩接触带以及凝灰岩的层间裂隙带中逐渐沉淀下来,形成本区的锡矿化。
图15淘锡坝凝灰岩与花岗岩Nb/Ta-Zr/Hf(a)和Nb/Ta-K/Rb(b)关系图(图例同图7)
Fig. 15 Nb/Ta-Zr/Hf (a) and Nb/Ta-K/Rb (b) diagrams of tuff and granite from the Taoxiba deposit (legends are the same as Figure 7)
6结论(1)淘锡坝凝灰岩锆石U-Pb加权平均年龄为(148.4±1.7)Ma,形成于晚侏罗世早期。粗粒似斑状花岗岩为(129.7±1.7)Ma;中粒似斑状花岗岩为(129.3±1.5)Ma;细粒花岗岩为(122.3±2.2)Ma,形成于早白垩世早期。结合前人的数据,将淘锡坝矿床分为140~148.4 Ma(中酸性凝灰岩)和122.3~138 Ma(花岗岩类)2个主成岩期。
(2)淘锡坝花岗岩具有高硅、富钾、贫钙的特点,w(SiO2)为72.32%~77.01%,w(K2O)为4.45%~7.87%,w(CaO)为0.04%~0.88%,成因类型属A型花岗岩;凝灰岩具有富硅、钾含量变化大、相对富钙的特点,w(SiO2)为72.13%~85.83%,w(K2O)为0.09%~5.22%,w(CaO)为0.25%~3.86%,二者均为过铝质岩石,A/CNK为1.00~1.28,并且具有高Ga/Al比值以及Zr+Nb+Ce+Y含量,微量元素特征类似,稀土元素总量相对较低,富集大离子亲石元素Rb、高场强元素Th、U及稀土元素La、Ce,明显亏损Ba、Sr、Nb、Ti、P等元素。
(3)前人所测淘锡坝成矿年龄为114~138.2 Ma,与淘锡坝花岗岩成岩年龄122.3~138 Ma时代一致。另外,淘锡坝花岗岩具有比凝灰岩更高的演化程度以及更低的氧逸度条件,均指示淘锡坝锡成矿作用与花岗岩密切相关,成矿母岩应为中-粗粒似斑状花岗岩以及细粒花岗岩。淘锡坝岩浆岩的形成与俯冲古太平洋板块后撤所导致的岩石伸展过程有关。
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参考文献
摘要
淘锡坝大型锡矿位于华南武夷山成矿带与南岭成矿带的交接部位,其矿床类型、成因、成岩成矿关系十分复杂,且一直缺乏有效的约束。文章围绕着矿床内发育的岩浆岩开展了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究。淘锡坝矿床岩浆岩具有多阶段多岩相演化特征,从早到晚分别为:凝灰岩→中-粗粒似斑状花岗岩→细粒花岗岩→花岗斑岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究显示,淘锡坝锡矿具有140~148.4 Ma(中酸性火山岩)和122.3~138 Ma(花岗岩类)2个主成岩期。淘锡坝花岗岩具有高硅、富钾、贫钙的特点,属A型花岗岩,凝灰岩具有高硅、富钙的特点。尽管二者均相对富集不相容元素Rb、Th、U、Nb,亏损Ba、Sr等高场强元素,但其具有不同来源和演化进程,前者主来源于古老地壳物质,并且有明显的幔源物质的加入,经历了斜长石的分离结晶,后者主要来源于古老地壳物质的部分熔融,经历了钾长石的分离结晶。此外,淘锡坝花岗岩成岩年龄与成矿年龄一致,而凝灰岩年龄则显著早于成矿年龄(114~138.2 Ma),并且花岗岩相对于凝灰岩具有更高的演化程度和更低的氧逸度条件,更加有利于锡的富集。因此,淘锡坝矿床锡矿化应与花岗岩关系更为密切,成矿母岩为中-粗粒似斑状花岗岩与细粒花岗岩,形成于燕山晚期华南大规模陆壳伸展的背景之下。
Abstract
The Taoxiba large tin deposit is located at the junction of Wuyishan Metallogenic Belt and Nanling Metallogenic Belt in South China. Its deposit type, genesis, magmatism and relationship between magmatism and mine-ralization are very complex, and has been lack of effective constraints. This article conducts systematic petrology, zircon U-Pb chronology, and rock geochemistry research on magmatic rocks developed in the ore deposit. The magmatic rocks in the Taoxiba deposit exhibit multi-stage and multi-phases evolution characteristics, ranging from early to late: tuff→medium to coarse-grained porphyritic granite→fine-grained granite→granite porphyry. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating studies show that it has two main magmatic periods: 140~148.4 Ma (intermediate - acid volcanic rocks) and 122.3~138 Ma (granitoid). The Taoxiba granite has the characteristics of high silicon, rich potassium and poor calcium, belongs to A-type granite, and the tuff has the characteristics of being rich in silicon and calcium. Although they both are relatively enriched in incompatible elements such as Rb, Th, U, Nb, and depleted in Ba, Sr, etc., they have different sources and evolutionary processes. The former mainly comes from old crustal materials, with a significant addition of mantle derived materials, and has undergone the fractional crystallization of potassium feldspar. The latter mainly comes from partial melting of old crustal materials, and has undergone the fractional crystallization of plagioclase. In addition, the forming age of the Taoxiba granite is consistent with the mineralization age, while the tuff age is significantly older than the mineralization age, and the granite has a higher degree of evolution and lower oxygen fugacity conditions compared to tuff, which is more conducive to the enrichment of tin. The mineralization of the Taoxiba tin deposit is more closely related to granite, and the metallogenic parent rock is medium to coarse-grained porphyritic granite and fine-grained granite, formed in the context of large-scale continental extension in southern China during the late Yanshanian period.