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广西金秀龙围铜矿Re—Os同位素定年

范文

陈朝新+董海雨+张宏

（1.广西机电工业学校，广西南宁 530023；2.桂林理工大学，广西桂林 541004）

摘要：广西金秀龙围铜矿位于大瑶山多金属成矿带的东部，是石英脉型铜矿床；矿体呈脉状、部分呈透镜体状产于断裂破碎带内的下泥盆统（D1）；矿化主要有黄铜矿化、黄铁矿化及辉铜矿化，矿石矿物主要为黄铜矿及辉铜矿。矿床中黄铁矿样品的Re-Os等时线年龄为449±140Ma，结合矿床地质特征，暗示该地区铜矿主要形成于加里东期，也暗示该地区加里东期之后没有明显的岩浆热液活动。

关键词： Re-Os定年；铜矿；龙围；广西

1.前言

广西大瑶山地区是重要的铜、金多金属产地之一，该地区发生了多期构造-岩浆-成矿作用，成矿地质背景复杂。目前，已发现矿床、矿点或矿化点达200 多处。长期以来，前人对该区做了一定量的找矿勘探和研究工作[1-10]，但对该地区矿床的成因至今尚无统一认识：有、燕山期成矿[1]、加里东期-燕山期成矿[2，3]。

金秀龙围铜矿位大瑶山多金属成矿带的东部，是石英脉型铜矿床，矿区附近分布多个铜矿床（点）；矿区位于金秀县黄洞乡附近的龙围村一带，矿区中心地理坐标：东经110°12′00″，北纬24°22′00″，面积约15.3km2。

2.龙围铜矿及附近地区地质特征

该地区主要出露寒武系上统至泥盆系下统地层，两者呈角度不整合接触关系；其中寒武系由碎屑岩组成，主要出露于该地区的西南部和西北部；下泥盆统的陆屑和含铁建造大面积出露于区域的中、北、南部地区（图1）。

矿区及附近发育有三组断裂构造，第一组为近南北向断裂，第二组为近北东向断裂，第三组为北西向断裂，常见第二组断裂切割第一、第三组断裂。其中，第一组和第二组断裂构造较为发育（图1）。

矿区及附近虽然未见岩浆岩，但是研究区东南的泥盆纪、寒武纪地层中可见一较大规模的加里东期花岗岩岩体。

3.矿床地质特征

龙围铜矿矿体产于泥盆系莲花山组上段（D1l2）紫红色砂岩的断层破碎带中，矿体主要呈脉状、团块状、浸染状、碎裂状、部分呈透镜体状分布在硅化构造角砾岩带、硅化碎裂岩带中。矿区内共发现两条沿断层破碎带形成的铜矿脉；矿脉与断层破碎带走向大致平行（断层产状：倾向103°～112°，倾角67°～75°），矿脉沿断层走向具有收缩-膨胀的现象，沿倾向呈交汇状产出（图1）。含矿岩石主要为硅化构造角砾岩、硅化碎裂岩；矿化主要有黄铜矿化、黄铁矿化以及少量辉铜矿化。主要矿石矿物为黄铜矿、辉铜矿等，主要脉石矿物为石英、方解石、绢云母等。

4.黄铁矿Re-Os年龄

本文采用黄铁矿Re-Os同位素年龄测定技术，以限定该地区铜矿的形成年代。

4.1测试样品的选择

Re-Os同位素体系作为亲铁、亲铜元素，是SCLM（大陆岩石圈地幔）定年的理想方法，并得到成功应用[11-14]。年龄的测定精度主要取决于Os同位素测定精度。一般说来样品的Re/Os比值越高，中子照射185Re和187Re后获得的186Os和188Os相对量就越大，分析精度就越高，而黄铁矿中的Re/Os比值一般来说明显高于黄铜矿。

4.2 样品制备

样品采自龙围铜矿两个矿井下的主要矿体中，选择脉状矿体中与黄铜矿共生的黄铁矿的块状矿石7块，分别经粗碎至0.5cm左右大小，用研钵研磨，然后用筛网选出60-80目区间的颗粒。在显微镜下手工挑出黄铁矿单矿物，每个样品挑出大于3克的黄铁矿单矿物，然后再各自用研钵细磨，筛选出200目以上的黄铁矿粉末各2克。加工过程中保证矿石样品之间无互相污染。最后送至中国科学院广州地球化学研究所实验室进行测试。

4.3 测试方法

本项测试由广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室完成。以下测试流程由该实验室实验人员提供。测试步骤：

（1）化学分离流程

样品用Carius管法进行分解后[15]，先用四氯化碳溶剂萃取技术将样品中的 Os提取出来[16]；Re再用阳离子交换树脂进行分离富集，最后用 BPHA螯合树脂将干扰元素（Zr、Hf、Mo和W）分离。将分离后的Os用微蒸馏法进行纯化，具体步骤可参见文献[17]。纯化后的Os 样品可用于N-TIMS测定。

（2）负离子热电离质谱（N-TIMS）测定Os同位素

N-，是目前Re-Os同位素测定最常用和最成功的方法[18，19]。

（3）同位素稀释电感耦合等离子体质谱法（ID-ICPMS）测定Re含量。

本研究采用同位素稀释电感耦合等离子体质谱法（ID-ICPMS）测定Re含量。

（4）Re-Os同位素全流程空白

全流程空白的分析方法同样品一样，采用同位素稀释法测定，多次测定的结果显示，Re的全流程空白为（12.53±2）pg， Os为（0.33±0.01）pg， 187Os/188Os = 0.29±0.01。

具体步骤及实验系数见参考文献[20]。

4.4 测试结果

7 件黄铁矿样品的Re-Os 同位素测试结果列于表1。

由表1可見，样品中Re、Os含量均较低，且含量变化较大。黄铁矿中ω（Re）为[（234. 7±29.5）- （7029.7± 52.1）]×10-12，ω（Os）为[（11.8±0.1）-（165.3±1.6）]×10-12。采用衰变常数（λ）1.666×10-11[21]，利用ISOPLOT软件（Model3）将分析数据回归成等时线，样品中Ⅰ0-3、Ⅰ-2这2个样品因为Re和Os含量太低、误差太大或离线远而去除，其他5个样品回归成等时线，其N（187Os）/N（188Os）初始比值为0.228±1.1，获得等时线年龄为449±140Ma（图3）。

5.结论

该Re-Os同位素测年数据暗示是该地区加里东期构造热事件的反映，同时，该数据说明该地区在加里东期以后，不存在对矿体、矿化体中黄铁矿产生重要扰动的（构造）热事件--没有使其同位素时钟重起，暗示该地区在加里东期之后没有发生规模较大的热液作用。这与矿区附近区域地质背景是相吻合的--加里东期岩体较发育，而未见印支、燕山期岩体，也暗示在矿区及附近的铜矿体、矿化体主要是加里东期形成的。

在野外，龙围铜矿及周边地区的铜矿体、矿化体明显受印支期或燕山期构造运动形成的北东向构造破碎带的影响。矿体、矿化体受构造改造发生强烈破碎以及后期硅化交代现象，并且显微镜下明显见有矿化后的硅化作用，说明矿体、矿化体被构造改造作用的存在。推测该地区矿体、矿化体在加里东期形成后，在印支期或燕山期构造作用下，受到地下水或天水（低温热液）的影响可能发生了一定规模的二次运移。

致谢：感谢中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室的老师们的大力支持和帮助！

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