长江中下游金属成矿带燕山成矿阶段同位素年代学及地球化学研究进展

陈丽蓉

（东华理工大学，江西 南昌 330013）

长江中下游地区是中国东部重要的多金属成矿带，其岩浆岩主要形成于早白垩世早期和中期。根据地理位置，长江中下游成矿带是从湖北鄂城到江苏镇江，依次经过七个大型矿集区。其中，栖霞—庐枞为主要的金属成矿带，主要有大龙山式—晚燕山早期（126～100Ma），丁家山式—早燕山早期（195～175Ma）。该成矿带位于长江中下游火山岩带，总体呈NE向展布，带内有宁芜和庐枞火山盆地矿化集中区（巫建华等，2017）。

到目前为止，前人对长江中下游成矿带的研究很多，但针对其金属成矿带的研究相对而言较少。但金属矿作为一种重要的战略资源，对其形成于规律与勘查技术的研究具有重大意义。本文主要对近年来长江中下游金属成矿带与金属矿相关的成岩成矿同位素年代学、岩石地球化学的研究成果进行了总结，并提出了一些目前还存在的一些问题，旨在对长江中下游金属成矿带感兴趣的研究者提供有意义的参考价值。

1 地质背景

长江中下游地区位于扬子克拉通北缘，以华北地块和秦岭-大别造山带为分界线（图1a）。主要受到北西向的襄广(襄樊-广济)、北东向的郯庐(郯城-庐江)和北东东向的阳常(阳新-常州)大断裂和其他走滑断层的限制（图1b）。地质历史发展演化分别为基底发育阶段、盖层沉积阶段和板内变形阶段。区内发育了沿长江两侧分布的断陷型火山岩盆地，主要有金牛、怀宁、庐枞、繁昌、滁州、宁芜、溧水和溧阳盆地（图1b）。根据火山岩/潜火山岩的地球化学性质，这些火山岩盆地可分为：①宁芜、庐枞和溧水盆地的橄榄玄粗岩系列火山岩盆地；②金牛、繁昌、滁州和溧阳盆地的高钾钙碱性系列火山岩盆地。从空间上来看，第一类主要位于盆地带的内侧，而第二类则主要位于其周边（图1b）。

图1 长江中下游成矿带主要岩浆岩分布略图（据张赞赞等，2018修改）

区域内火山岩盆地的下伏基底分为克拉通基底和震旦纪以来的沉积盖层两个部分。目前，扬子克拉通区域内的太古代岩石仍只见于湖北宜昌一带，但从一些火山岩中捕获的锆石以及沉积岩中碎屑锆石等的U-Pb年龄以及显生宙花岗岩类侵入岩的Nd同位素模式年龄发现，扬子克拉通内存在着太古宙或古元古宙的基底（薛怀民等，2010）。通过同位素年龄资料，证明了扬子克拉通经历过一次最强烈的构造－岩浆－热事件是在约700～825Ma的新元古代。扬子克拉通之上的沉积盖层主要是陆表海环境下沉积的陆源碎屑岩或碳酸盐以及大别山造山带局部沉积的陆相碎屑岩。

2 成岩成矿同位素年代学研究进展

成岩成矿同位素年代学的研究是探索成矿规律以及成矿作用的关键，同时也是矿床学研究的热点。矿床精确定年主要是利用，通过锆石U-Pb年龄对成岩成矿时限进行精细约束。近年来，随着岩浆岩SHRIMP和LA-ICPMS锆石U-Pb定年技术的不断提高以及对长江中下游成矿带岩浆活动研究的不断深入，目前已有部分代表性的定年数据（表1）。

表1 长江中下游岩浆岩形成时代

2.1 庐枞火山盆地

该盆地位于长江中下游成矿带中部（图1b），是重要的成矿区域及主要的赋含金属矿区域之一。燕山期大规模岩浆活动主要集中在早白垩世，形成了大量的橄榄安粗质火山岩、次火山岩和侵入岩，在130～123Ma之间，盆地内形成了双庙和浮山旋回的火山岩及富碱正长岩和“A型”花岗岩类岩石，并形成了相关的矿床（张赞赞等，2018）。侵入岩可分为早期侵入岩—盆地北部的闪长（玢）岩（138～134Ma）（汪晶等，2014）、二长岩（134～130Ma）（周涛发，2017），与龙门院、砖桥旋回火山活动密切相关；晚期侵入岩—盆地南部的正长岩（129～123Ma）、“A型”花岗岩类（126～23Ma）。目前在该盆地发现的与金属矿有关的岩石主要有：“A型”花岗岩。

2.1.1 “A型”花岗岩

庐枞火山岩矿集区成矿作用时期为145～124Ma，在火山-岩浆活动期间，形成了脉状铜金矿系列及与富碱侵入岩有关的金属成矿系列（如“黄梅尖式”、“陶家巷式”）。前人对该区“A型”花岗岩与矿床的关系进行研究，认为盆地东南部铁、金属矿床与“A型”花岗岩有关。在126～123Ma之间，长江中下游成矿带发生岩浆侵入活动，此时的伸展构造背景已占主导地位。而经研究，该阶段发育的矿化主要为金-金属等多金属矿化，如庐枞盆地南缘系列的金金属矿床(点)均位于“A型”花岗岩的内部，其形成时代为126～123Ma左右（周涛发等，2017）。

黄梅尖岩体以石英正长岩为主，其次为正长岩、正长斑岩以及少量细粒正长花岗岩，是热液型金属矿床的产出岩体。岩体东侧侵入到中侏罗统的象山群长石石英砂岩中，西侧侵入于庐枞盆地的火山岩；在岩体北部与围岩接触带附近（外接触带的象山群砂岩中）有热液型金属矿床产出。薛怀民等(2016)对庐枞盆地南侧的钾质侵入岩带进行了SHRIMP和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年：其形成时间在130～123Ma之间，峰值约126Ma，其中正长岩和石英正长岩的形成时间稍早，其侵位年龄为130±1Ma。该地区已知并具有工业意义的金属矿化成矿期为：130Ma、110Ma、66Ma，110Ma为主成矿期。而大龙山岩体的围岩为侏罗系的长石石英砂岩，围岩普遍受到热接触变质而发生角岩化，局部并发生有接触交代现象（如硅化、电气石化、钾长石化等）。在岩体西南部与围岩（象山群砂岩呈顶垂体）接触带附近有热液型金属矿床产出，其侵位年龄为128.2±1.3Ma；而大龙山石英正长岩的成岩年龄为126.7±2.1 Ma(薛怀民等,2016)。

2.1.2 隐伏岩体

根据近年来隐伏岩体的LA-ICP-MS，U-Pb同位素定年结果，大部分隐伏岩体为砖桥旋回产物。如盆地北部隐伏二长-正长质侵入岩锆石LA-ICP-MS，U-Pb同位素定年为：清水塘133.2±1.4Ma、牛头山131.2±1.2Ma、刘墩131.3±1.3Ma、乔冲131.0±1.4Ma、牛头山131.2±1.2Ma、李家庄130.9±1.2Ma；钱铺深部隐伏正长－二长岩锆石LA-ICP-MS锆 石U-Pb年 龄 分 别 为132.6±1.2Ma、133.28±0.4Ma；盆地中北部的小岭地区隐伏侵入岩LAICP-MS，U-Pb同位素年龄：正长岩132.6±1.9Ma、二长岩132.5±0.6Ma；东顾山隐伏花岗岩的年龄为96.7±1.3Ma；砖桥地区岩石的LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年：粗安岩、正长岩和黑云母二长岩年龄分别是131.29±0.85Ma，130.95±0.56Ma，130.88±0.41Ma（范裕等，2014；张舒等，2017；张赞赞等，2018）。

2.2 宁芜火山盆地

宁芜盆地位于长江中下游成矿带东部（图1b），盆地内白垩系陆相岩浆岩广泛发育，盆地内发育了龙王山、大王山、姑山和娘娘山4期火山喷发旋回。高精度锆石U-Pb定年结果显示龙王山岩浆岩年龄为135～131Ma，大王山岩浆岩年龄为132～127Ma，姑山岩浆岩年龄为132～128Ma，娘娘山岩浆岩年龄为131～119Ma，4个组的岩浆岩年龄在误差范围内几乎一致，均为早白垩世(杨颍鹤等，2015)。此外，该盆地火山岩浆活动时限（约135～119Ma）与侵入岩的形成时间基本相同。长江中下游地区岩浆岩的形成时代分期集中于145～136Ma，135～127Ma和126～120Ma，以宁芜盆地为代表的断凹区火山岩主要属于第二期岩浆作用产物（周涛发等，2011）。可见这些火山岩盆地的形成可能受到统一的动力学背景控制，但目前对其研究较少。

3 含矿岩体地球化学特征

长江中下游地区火山岩在地球化学性质上以相对富碱、高钾、明显富集铷、钍等强不相容元素和轻稀土元素，亏损高场强元素铌、钽、钛为特征。这也使得长江中下游金属成矿带的含矿岩体（以庐枞火山盆地、宁芜火山盆地为主），具有类似的同位素地球化学特征。

薛怀民等（2016）对庐枞盆地内的中生代火山/潜火山岩进行同位素地球化学研究，该区火山岩具有富碱和高钾的特征，地球化学上表现为富集铷、钍、钾等强不相容元素和轻稀土元素，属典型的橄榄玄粗岩系列；并且对盆地南缘的富钾侵入岩进行研究也同样发现：该钾质侵入岩带以高钾、富碱、富集铷、钍、钾等强不相容元素和轻稀土元素、亏损高场强元素铌、钽、钛为特征。该富钾侵入岩地球化学上都具有明显的大陆弧的特征，与盆地内的火山杂岩一样，暗示它们的岩浆源区可能形成于俯冲带环境，意味着扬子地块北缘先前（推测为古元古代晚期）曾发生过俯冲作用，上地幔的交代富集可能就与这次的俯冲作用有关。该岩带内SiO2含量的变化范围较大（62.67%～73.32%），以中酸性和酸性岩类为主，中性岩占的比例相对较少，岩石化学上以富碱和高钾为特征。在SiO2-K2O关系图上，除个别样品外，主要位于高钾钙碱性系列和橄榄玄粗岩系列区域。张舒等(2017)在分析隐伏岩体地球化学特征时发现：岩浆岩同样上述地球化学特征，表明了隐伏岩体为橄榄玄粗质岩石，同时结合Sr-Nd同位素特征，推测出岩浆源区可能为EMI型富集地幔。

4 总结

长江中下游地区作为我国东部重要的多金属成矿带，对其成矿带内成岩成矿的研究较多，但主要集中于含铜、铁、金等岩石及其矿体形成的年代学研究，相比而言对金属矿成岩成矿的研究较少。虽然也有少部分研究者对与金属矿化密切相关的“A型”花岗岩进行了相关报道，但部分岩体研究缺乏精确的实验数据支撑、成岩物质来源和形成环境存在争议等有待进一步系统的深入研究。对于长江中下游金属矿带成矿年代学与地球化学的研究存在的问题主要有以下几个方面：

（1）与金属矿相关的成岩成矿年代学数据不足：虽然前人对该区“A型”花岗岩的研究进行了相关的工作，但仍有部分岩体的形成时代没有精准的年代学数据约束。前人对江北“A型”花岗岩带大龙山岩体热冷却和热液金属矿化成因开展了研究，得到的石英正长岩全岩Rb-Sr等时线年龄为133.9±6.1Ma和136±5Ma，之后与大龙山岩体成岩有关的年龄鲜有报道，不利于指导长江中下游深部找矿工作。

（2）关于区内“A型”花岗岩的岩浆源区及形成环境存在争议，缺乏岩体系统性的研究：关于长江中下游地区“A型”花岗岩的岩浆源区和形成环境，不同的学者研究得到的结果也存在分歧：对于岩浆源区讨论，有人认为该区“A型”花岗岩来源富集地幔，由碱性玄武岩浆分异演化的正长岩浆经历显著的地壳物质混染形成的；而有人认为地壳是岩浆主要来源。对于形成环境探讨，有人认为是板内剪切产生的拉张环境；有人依据花岗岩空间分布认为是洋脊俯冲形成的板片窗伸展；部分学者结合区域周边地质特征提出古太平洋板片后撤的模式或三叠纪华北和华南碰撞后伸展。综上所述，目前对于长江中下游金属成矿带的成岩成矿年代学、“A型”花岗岩的岩浆源区及其形成环境还存在一些问题，有待于进一步研究。