江西德兴地区朱砂红斑岩铜矿成岩成矿年代学特征及其地质意义
肖荣 李晓峰 王翠云 韦星林 白艳萍
摘要：江西德兴斑岩铜矿是中国东部大型斑岩铜矿，由朱砂红、铜厂及富家坞三大矿床组成。在前人研究基础上，对德兴地区朱砂红斑岩铜矿含矿花岗闪长斑岩进行锆石SHRIMP UPb年代学和磷灰石IDTIMS UPb年代学研究。结果表明：花岗闪长斑岩的锆石SHRIMP UPb年龄为（171.3±1.7）Ma，平均标准权重偏差（MSWD）为1.4；热液蚀变磷灰石IDTIMS UPb年龄为（170.6±1.0）Ma，MSWD值为0.49。上述年龄数据表明：朱砂红斑岩铜矿含矿斑岩侵位和铜钼成矿作用均发生在中侏罗世，从岩浆侵位到热液成矿具有较短的岩浆热液演化过程。
关键词：斑岩铜矿；年代学；花岗闪长斑岩；磷灰石；锆石；UPb年龄；德兴地区；江西
中图分类号：P597+[KG-20x].[KG-10x]3；P61841文献标志码：A
0引言
图件引自文献[9]，有所修改江西德兴斑岩铜矿主要由铜厂、富家坞及朱砂红3个矿床组成。自20世纪80年代以来，众多学者对德兴斑岩铜矿的地质特征（包括围岩地层、岩体地球化学特征、控矿导矿构造、蚀变矿化特征）、成矿构造背景、成矿物质来源、成矿流体来源、成矿演化及沉淀机制等进行了大量研究，并取得了重要的研究成果[119]。以往的研究多集中于铜厂和富家坞矿床，而对朱砂红矿床的研究则相对较少[2022]。2009年以来，江西铜业集团地质勘探工程公司对朱砂红矿床进行了超过10 000 m的详细矿产地质钻探工作，为更深入、系统地了解朱砂红斑岩铜矿床的成岩成矿年代学、热液活动演化历史及其成因提供了有利条件。本文在详细的野外地质观察基础上，对朱砂红斑岩铜矿含矿花岗闪长斑岩开展锆石SHRIMP UPb年代学和热液磷灰石IDTIMS UPb定年工作，为研究朱砂红斑岩铜矿含矿岩体侵位时代及其岩浆热液演化历史提供较为精确的年代学证据。
1矿床地质特征
江西德兴斑岩铜矿位于江南造山带东段赣东北深大断裂的西北侧 （图1）。赣东北深大断裂带（由花桥构造杂岩带及茅桥蛇绿岩剪切带组成）、乐安江深大断裂带及泗洲庙复式向斜构成了德兴地区基本的地质构造格架。该区主要出露一套新元古代双桥山群浅变质火山碎屑沉积岩夹变质火山熔岩。在新元古代早期，该区发生了怀玉地体和九岭地体的碰撞对接，并伴随一系列超基性岩和基性岩侵入及大规模的韧性剪切变形作用[2324]。在中生代，由于受古太平洋板块向欧亚板块俯冲的影响，该区发生了大规模的中酸性岩浆活动，并形成了一系列相应的金属矿产，如德兴斑岩铜钼银矿床和银山铅锌银矿床[1011]。
图件引自江西铜业集团地质勘探工程公司内部资料，有所修改根据图2和江西铜业集团地质勘探工程公司资料，朱砂红岩体地表出露为一群密集的岩枝和岩脉，各岩脉产状、形态多样，单个脉体长数米至450 m，宽数十厘米至80 m。西部有两个较大岩枝，地表出露面积之和约0.06 km2。这群岩脉至地下-200 m标高处汇合成为一主岩体，并有膨胀变大趋势，至-300 m标高水平切面图上面积达 0.35 km2。主岩体朝NW340°方向倾伏，倾角60°～70°[1]。岩石类型主要有花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩和闪长（玢）岩。花岗闪长斑岩与围岩侵入接触关系明显，无明显的同化混染现象，与铜钼成矿作用关系密切；而石英闪长玢岩、闪长岩与花岗闪长斑岩相伴生，分布于其边部，呈岩脉产出，宽度由几厘米至几十厘米不等且矿化微弱。岩石岩相学观察表明，朱砂红斑岩铜矿热液蚀变作用具有多阶段性：钾化、黑云母化表现较弱，紧靠斑岩岩体接触带处分布；绿泥石化、石英绢云母化和碳酸盐化作用强烈，分布范围广，叠加早期热液蚀变。
矿石类型以细脉浸染状为主。矿石矿物主要为黄铜矿和辉钼矿，含有少量的砷黝铜矿和斑岩铜矿等；脉石矿物主要为石英、绢云母、绿泥石，并有少量碳酸盐与硫酸盐矿物。黄铁矿常被黄铜矿交代，呈交代残余结构、交代溶蚀结构及骸晶假象结构等；黄铜矿和闪锌矿常构成固溶体分离结构，方铅矿则常充填于黄铜矿的孔隙中。
2样品描述与分析方法
2.1样品描述
本次研究采集的花岗闪长斑岩样品（ZSH5、ZSH31）分别取自朱砂红钻孔ZK75与ZK16。两个样品均呈灰白色夹黄绿—墨绿色，具斑状结构、块状构造，基质具显微花岗结构[图3（a）]；
图3花岗闪长斑岩显微照片
Fig.3Photomicrographs of Granodiorit Porphyries
两个样品均表现出晚期的石英绢云母化蚀变叠加于早期的钾化（黑云母化）蚀变之上。斑晶为钾长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石。长石斑晶呈自形板状，大小一般为4 mm×2 mm，边缘在解理处发生绢云母化或碳酸盐化，大多数可见清晰聚片双晶及环带结构；黑云母等暗色矿物斑晶多呈自形或半自形片状，大部分绿泥石化，并析出磁铁矿；石英斑晶由于热液蚀变作用的叠加多呈熔蚀浑圆状或港湾状。基质由斜长石、石英、钾长石及黑云母组成。热液成因黑云母呈细小鳞片状分布于蚀变花岗闪长岩中[图3（b）]，副矿物主要有磁铁矿、磷灰石、锆石、金红石等。磷灰石呈两种形式产出，岩浆成因磷灰石多呈短柱状斑晶[图3（c）]或以包裹体的形式存于斜长石斑晶中；而热液成因磷灰石呈细长针状产出，主要为黑云母或角闪石经热液蚀变而成[图3（d）]，或呈针状发育于石英脉中。
2.2分析方法
2.2.1锆石SHRIMP UPb测年
本次研究工作的锆石SHRIMP UPb测年分析在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心完成。测试所需的锆石颗粒均采自朱砂红矿床的弱蚀变花岗闪长斑岩样品ZSH5。先将岩石样品破碎至0.2 mm粒度以下，用常规的人工淘洗和电磁分选方法处理样品，再在双目镜下逐个精选锆石颗粒。制样时首先将锆石样品与标样锆石（年龄为417 Ma）用环氧树脂固定和抛光，使锆石内部暴露，然后在阴极发光扫描电镜下照相，了解锆石的内外结构（如环带、表面光滑情况），选出最理想的锆石颗粒镀上黄金膜，其标准测定程序见文献[25]，数据处理采用Squid 程序[26]与ISOPLOT程序[27]。
摘要：江西德兴斑岩铜矿是中国东部大型斑岩铜矿，由朱砂红、铜厂及富家坞三大矿床组成。在前人研究基础上，对德兴地区朱砂红斑岩铜矿含矿花岗闪长斑岩进行锆石SHRIMP UPb年代学和磷灰石IDTIMS UPb年代学研究。结果表明：花岗闪长斑岩的锆石SHRIMP UPb年龄为（171.3±1.7）Ma，平均标准权重偏差（MSWD）为1.4；热液蚀变磷灰石IDTIMS UPb年龄为（170.6±1.0）Ma，MSWD值为0.49。上述年龄数据表明：朱砂红斑岩铜矿含矿斑岩侵位和铜钼成矿作用均发生在中侏罗世，从岩浆侵位到热液成矿具有较短的岩浆热液演化过程。
关键词：斑岩铜矿；年代学；花岗闪长斑岩；磷灰石；锆石；UPb年龄；德兴地区；江西
中图分类号：P597+[KG-20x].[KG-10x]3；P61841文献标志码：A
0引言
图件引自文献[9]，有所修改江西德兴斑岩铜矿主要由铜厂、富家坞及朱砂红3个矿床组成。自20世纪80年代以来，众多学者对德兴斑岩铜矿的地质特征（包括围岩地层、岩体地球化学特征、控矿导矿构造、蚀变矿化特征）、成矿构造背景、成矿物质来源、成矿流体来源、成矿演化及沉淀机制等进行了大量研究，并取得了重要的研究成果[119]。以往的研究多集中于铜厂和富家坞矿床，而对朱砂红矿床的研究则相对较少[2022]。2009年以来，江西铜业集团地质勘探工程公司对朱砂红矿床进行了超过10 000 m的详细矿产地质钻探工作，为更深入、系统地了解朱砂红斑岩铜矿床的成岩成矿年代学、热液活动演化历史及其成因提供了有利条件。本文在详细的野外地质观察基础上，对朱砂红斑岩铜矿含矿花岗闪长斑岩开展锆石SHRIMP UPb年代学和热液磷灰石IDTIMS UPb定年工作，为研究朱砂红斑岩铜矿含矿岩体侵位时代及其岩浆热液演化历史提供较为精确的年代学证据。
1矿床地质特征
江西德兴斑岩铜矿位于江南造山带东段赣东北深大断裂的西北侧 （图1）。赣东北深大断裂带（由花桥构造杂岩带及茅桥蛇绿岩剪切带组成）、乐安江深大断裂带及泗洲庙复式向斜构成了德兴地区基本的地质构造格架。该区主要出露一套新元古代双桥山群浅变质火山碎屑沉积岩夹变质火山熔岩。在新元古代早期，该区发生了怀玉地体和九岭地体的碰撞对接，并伴随一系列超基性岩和基性岩侵入及大规模的韧性剪切变形作用[2324]。在中生代，由于受古太平洋板块向欧亚板块俯冲的影响，该区发生了大规模的中酸性岩浆活动，并形成了一系列相应的金属矿产，如德兴斑岩铜钼银矿床和银山铅锌银矿床[1011]。
图件引自江西铜业集团地质勘探工程公司内部资料，有所修改根据图2和江西铜业集团地质勘探工程公司资料，朱砂红岩体地表出露为一群密集的岩枝和岩脉，各岩脉产状、形态多样，单个脉体长数米至450 m，宽数十厘米至80 m。西部有两个较大岩枝，地表出露面积之和约0.06 km2。这群岩脉至地下-200 m标高处汇合成为一主岩体，并有膨胀变大趋势，至-300 m标高水平切面图上面积达 0.35 km2。主岩体朝NW340°方向倾伏，倾角60°～70°[1]。岩石类型主要有花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩和闪长（玢）岩。花岗闪长斑岩与围岩侵入接触关系明显，无明显的同化混染现象，与铜钼成矿作用关系密切；而石英闪长玢岩、闪长岩与花岗闪长斑岩相伴生，分布于其边部，呈岩脉产出，宽度由几厘米至几十厘米不等且矿化微弱。岩石岩相学观察表明，朱砂红斑岩铜矿热液蚀变作用具有多阶段性：钾化、黑云母化表现较弱，紧靠斑岩岩体接触带处分布；绿泥石化、石英绢云母化和碳酸盐化作用强烈，分布范围广，叠加早期热液蚀变。
矿石类型以细脉浸染状为主。矿石矿物主要为黄铜矿和辉钼矿，含有少量的砷黝铜矿和斑岩铜矿等；脉石矿物主要为石英、绢云母、绿泥石，并有少量碳酸盐与硫酸盐矿物。黄铁矿常被黄铜矿交代，呈交代残余结构、交代溶蚀结构及骸晶假象结构等；黄铜矿和闪锌矿常构成固溶体分离结构，方铅矿则常充填于黄铜矿的孔隙中。
2样品描述与分析方法
2.1样品描述
本次研究采集的花岗闪长斑岩样品（ZSH5、ZSH31）分别取自朱砂红钻孔ZK75与ZK16。两个样品均呈灰白色夹黄绿—墨绿色，具斑状结构、块状构造，基质具显微花岗结构[图3（a）]；
图3花岗闪长斑岩显微照片
Fig.3Photomicrographs of Granodiorit Porphyries
两个样品均表现出晚期的石英绢云母化蚀变叠加于早期的钾化（黑云母化）蚀变之上。斑晶为钾长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石。长石斑晶呈自形板状，大小一般为4 mm×2 mm，边缘在解理处发生绢云母化或碳酸盐化，大多数可见清晰聚片双晶及环带结构；黑云母等暗色矿物斑晶多呈自形或半自形片状，大部分绿泥石化，并析出磁铁矿；石英斑晶由于热液蚀变作用的叠加多呈熔蚀浑圆状或港湾状。基质由斜长石、石英、钾长石及黑云母组成。热液成因黑云母呈细小鳞片状分布于蚀变花岗闪长岩中[图3（b）]，副矿物主要有磁铁矿、磷灰石、锆石、金红石等。磷灰石呈两种形式产出，岩浆成因磷灰石多呈短柱状斑晶[图3（c）]或以包裹体的形式存于斜长石斑晶中；而热液成因磷灰石呈细长针状产出，主要为黑云母或角闪石经热液蚀变而成[图3（d）]，或呈针状发育于石英脉中。
2.2分析方法
2.2.1锆石SHRIMP UPb测年
本次研究工作的锆石SHRIMP UPb测年分析在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心完成。测试所需的锆石颗粒均采自朱砂红矿床的弱蚀变花岗闪长斑岩样品ZSH5。先将岩石样品破碎至0.2 mm粒度以下，用常规的人工淘洗和电磁分选方法处理样品，再在双目镜下逐个精选锆石颗粒。制样时首先将锆石样品与标样锆石（年龄为417 Ma）用环氧树脂固定和抛光，使锆石内部暴露，然后在阴极发光扫描电镜下照相，了解锆石的内外结构（如环带、表面光滑情况），选出最理想的锆石颗粒镀上黄金膜，其标准测定程序见文献[25]，数据处理采用Squid 程序[26]与ISOPLOT程序[27]。
