含钾热液矿物⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学已经成为确定热液矿床成矿年代的重要方法之一(Haeussler et al., 1995; Foster et al., 1998; Bierlein et al., 1999; 王义天等, 2001; Selby et al., 2002; Li et al., 2003, 2012, 2014; Phillips and Miller, 2006; Arancibia et al., 2006; Peng et al., 2006; Xie et al., 2007, 2011; 谢桂青等, 2008)。在低温脉状金锑矿床中，由于脉体中矿物组成相对简单，缺乏可用于定年的矿物，精确厘定低温矿床的成矿时代一直是该类矿床研究的重要内容，近年工作暗示热液云母⁴⁰Ar-³⁹Ar是一种探讨低温金属矿床的重要方法。如陈懋弘等(2009)通过热液绢云母⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素法测定了烂泥沟金矿的成矿时代，与其对矿石中含砷黄铁矿Re-Os测年结果(Chen et al., 2015)在误差范围内基本一致。

全球锑矿资源主要来源于石英脉型锑(金)矿床，此类型矿床从太古代到显生宙均有产出(Nesbitt et al., 1989)，中国锑矿床主要形成于中生代和新生代(王永磊等, 2014)，主要集中于湘中地区。该地区内已探明172余处低温锑(金)矿床和矿点，其中包括著名的锡矿山超大型锑矿床、龙山大型锑金矿床等，锑储量超过全球锑储量的40%，是全球最重要的锑金成矿区之一(肖启明等, 1992; 胡瑞忠等, 2007)。已有研究主要集中该地区锑金矿床的成矿物质来源和矿床成因等方面，取得了重要进展(谌锡霖等, 1983; 刘焕品等, 1985; 邹同熙，1988；李智明，1993; 文国璋等, 1993; Wu, 1993;印建平和戴塔根, 1999; 金景福等, 2001; 陶琰等, 2001; 彭建堂和胡瑞忠, 2001; 彭建堂等, 2002; 马东升等, 2002a, b, 2003; Fan et al., 2004; Yang et al., 2006)

Hu et al. (1996)通过方解石Sm-Nd等时线首次测定了锡矿山锑矿床成矿年龄为156.3±12Ma，Peng et al. (2003)获得锡矿山不同阶段热液方解石Sm-Nd等时线年龄分别为155.5±1.1Ma和124.1±3.7Ma。但是由于湘中地区其他锑(金)矿床矿石矿物组合简单，缺少合适的测年矿物，其精确的成矿年代尚未得到有效制约，限制了对该地区低温锑金矿床成因的深入认识，也制约了对湘中地区不同锑金矿床时空分布关系的探讨。

本文在龙山金锑矿床(包括龙山矿区和谢家山矿区)地质研究的基础上，选择新发现的谢家山矿区成矿第Ⅰ阶段石英硫化物脉中的白云母为研究对象，利用⁴⁰Ar-³⁹Ar阶段加热同位素测年方法对龙山锑金矿床开展了成矿时代研究，获得了精确的成矿年龄，结合湘中地区其他Sb-Au矿床的已知成矿时代，初步探讨了该地区中低温Sb-Au矿床的成矿构造背景。

1 区域地质背景

湘中地区位于扬子地块与华夏地块接触带，其中湘中盆地位于雪峰成矿带的东南缘。该地区地层具有明显的“二元”结构，由基底和盖层组成：基底由前泥盆系变质、浅变质巨厚碎屑岩组成，主要分布于盆地边缘及内部次级隆起带；盖层由古生代碳酸盐岩及碎屑岩系组成(马东升等, 2002a)。其中上元古界板溪群和富含火山物质的震旦系江口组地层是重要的金锑赋矿层位，主要由一套浅变质砂砾岩、板岩、凝灰岩组成，局部含有基性、中酸性火山岩及碳酸盐岩和炭质板岩等组成。古生代至中生代沉积盖层主要由泥质页岩、粉砂岩、灰岩、白云岩等代表海相、陆相及海-陆过渡相沉积岩为主，其中泥盆系佘田桥组陆源细碎屑岩-碳酸盐岩建造是锡矿山超大型锑矿的主要赋矿围岩(彭建堂和胡瑞忠, 2001)。

湘中地区经历了多期构造事件(邱元禧等, 1998)。这些构造体系控制了区内岩浆活动、沉积岩以及矿产的分布，形成了“四隆两盆”的构造格局(图 1)，即：雪峰弧形隆起、沩山隆起、白马山龙山隆起和四明山关帝庙隆起以及涟源盆地和邵阳盆地。区域构造以断裂为主，包括基底断裂和盖层断裂，方向以北北东-北东向、北西向、北东东向、南北向和近东西向为主，其中基底深大断裂以北东向、北西向为主，许多矿床沿着深大断裂带分布，如锡矿山锑矿床就分布在姚江-城步断裂带与锡矿山-涟源断裂带的交汇处(马东升等, 2002b; 刘鹏程等, 2008)。

湘中地区岩浆活动作为多期构造事件的响应，具有多期多阶段性的特点，往往形成复式岩体。加里东期以酸性岩浆的侵入为特征，形成大面积花岗岩类，主要分布白马山-龙山隆起带内，如白马山复式岩体(孙涛, 2006; Wang et al., 2007)。印支期花岗岩分布最为广泛，出露面积较大的有白马山岩体、沩山岩体、紫云山岩体，歇马岩体和关帝庙岩体等(图 1)。已有数据显示这些侵入岩的形成年龄主要集中在204~244Ma之间(王岳军等, 2005; 陈卫峰等, 2007; Wang et al., 2007; 罗志高等, 2010; 刘凯等, 2014; Fu et al., 2015)。燕山期岩浆活动广泛，但规模较小，多以岩脉的形式产出，侵位叠加于印支期岩体之中(付山岭, 2015)。

2 矿床地质特征

龙山锑金矿位于湖南省新邵县，由龙山和谢家山两个矿区组成(图 2)，是湘中地区规模最大的脉状锑金矿床，累计探获资源储量Sb金属量16.57万吨(333+334₁)，Au金属量16.19吨(333+334₁)(中国人民解放军00535部队, 1983^①; 湖南省地质矿产开发局418队, 2006^②)，达到大型矿床规模。

① 中国人民解放军00535部队. 1983.湖南省新邵县龙山锑金矿区1、2号矿脉勘探地质报告

② 湖南省地质矿产开发局418队. 2006.湖南省新邵县龙山矿区及外围金锑矿普查报告

① 湖南省地质局区域地质调查队. 1977.涟邵龙山地区1/5万区域地质调查报告

龙山锑金矿位于白马山-龙山东西向构造隆起带与北东向宁乡-新宁基底断裂带和北西向锡矿山-涟源基底断裂带交汇部位(刘鹏程等, 2008)。龙山锑金矿床位于龙山穹窿之上，龙山穹窿的核部由前泥盆系地层(震旦系、寒武系、奥陶系)构成，泥盆系围绕穹窿呈环带状展布(图 2)。地层总体为一套在坳拉槽环境中沉积的裂谷式沉积建造(庞保成等, 2011)。

龙山锑金矿区出露地层为震旦系下统江口组上段浅变质碎屑岩系，总厚度大于2300m。地层中Au、Sb、W、As等物质含量高，其中Au、Sb的含量分别高于上部大陆地壳平均值1.6倍~8.6倍和9.5倍~21.0倍(马东升等, 2002a)，是区域重要矿源层。江口组上段地层由老至新分为四个岩性亚段，其中第一亚段岩性主要以灰绿色板岩为主，夹浅灰绿色绢云母板岩，为矿区主要赋矿地层(图 3、图 4)；第二亚段岩性主要为含砾砂质板岩，也是矿区主要赋矿地层；第三、四亚段以灰绿-灰黑色含砾砂质板岩为主，夹绢云母板岩，少见矿化(图 3)。

① 湖南省有色金属地质勘查局二四六队. 1999.湖南省新邵县龙山锑金矿勘探地质报告

矿区构造活动与区域构造相吻合，经历了多期构造活动，形成了以龙山穹窿为主体，并伴随北西西、北北东、北东、北西向等多组不同方向断裂(刘鹏程等, 2008)。龙山倒转复式背斜控制了龙山锑金矿床的就位及矿体(脉)的展布，核部发育的多组断裂控制了矿体的就位，其中与区域劈理大角度相交的NWW向断裂为主要的容矿构造，与NNE、NE向断裂及密集的轴面劈理相交部位成矿有利，沿其交线附近往往有板柱状矿体分布，矿体倾向延深大于走向长，一般延深为走向长的1~5倍，并明显向北西侧伏(图 4)，与褶皱轴面倾向大体一致(李己华等, 2004; 郑时干, 2006; 贺文华等, 2015)。

目前龙山矿区和谢家山矿区已发现金锑矿脉(体)32条，其中龙山矿区22条，谢家山矿区10条，矿脉以锑金矿化为主，局部发育单金矿脉。龙山矿区矿脉严格受断裂控制，亦可相应分为NWW、NNE、NW及NE向四组，其中以北西西向矿脉为主，次为北北东向，均受断裂构造控制。各组矿脉均具不同程度的金、锑矿化，北西西向矿脉以1号脉为代表，北北东向矿脉以7号脉为代表(刘鹏程等, 2008; 庞保成等, 2011)。矿体形态多呈脉状、透镜状等，在走向上存在分枝复合、尖灭再现现象。矿脉厚度一般为0.8~1m，最厚可达6m，最薄处不足0.1m。金品位平均在5g/t左右，最高可达45g/t，锑品位一般在3%左右，最高可达50%以上。

矿石矿物以辉锑矿为主，次为自然金、黄铁矿、毒砂、白钨矿、黑钨矿，还可见少量方铅矿、脆硫锑铅矿、硫铜锑矿等；脉石矿物主要为石英、云母、绿泥石、方解石，可见少量的白云石、菱铁矿、金红石等。辉锑矿主要为显微半自形-自形柱状结构，呈显微鳞片变晶结构，粒径为0.01~0.05mm，一般0.03mm。少量结晶程度较好的辉锑矿呈长柱状，粒径为0.15~2mm(图 5e、图 6a)。自然金主要呈微粒状充填于黄铁矿裂隙、黄铁矿晶体的边缘或石英的粒间或者间隙中(图 6e, f)。毒砂呈菱面状、短柱状以及不规则粒状，颗粒比较均匀，一般为0.2~0.5mm(图 5f, g)。黄铁矿呈浸染状，粒径一般为0.05~2mm(图 5h, i)。

矿区围岩蚀变有黄铁矿化、毒砂化、以及碳酸盐化等，主要沿着含矿断裂破碎带及其两侧分布，蚀变带宽2~90m，据野外观察，按蚀变种类、组合、强弱和与矿体的空间位置，自矿脉(体)中心往两侧岩石颜色变深、砾石逐渐增多、丝绢光泽逐渐减弱。具有内、中、外三带的分带特征，但无明显界线(刘鹏程等, 2008; 刘远栋等, 2010)。内带：内带紧靠矿脉产出，连续性差，有时本身就是矿体(图 5f)。蚀变组合主要为黄铁矿化、毒砂化以及伴生的硅化组成，其带宽变化较大，在矿化富集地段，宽度可达10余米，而在无矿地段，该带宽度变小或完全缺失；中带及外带：带宽约数十厘米至数米，主要由硅化、碳酸盐化及少量的硫化物组成，金矿化较弱(刘鹏程等, 2008; 刘远栋等, 2010; 庞保成等, 2011)。

龙山锑金矿床的形成经历了相对复杂的地质构造和热液活动，根据矿脉穿插关系以及矿物共生组合关系(图 5)，可将整个成矿过程划分为四个阶段：

第Ⅰ阶段：辉锑矿-黄铁矿-白钨矿阶段：此阶段主要发育于谢家山矿区，形成的石英硫化物脉走向北东，倾向南东，脉体多被后期北西西向矿脉错段(图 5b)。该阶段少量发生变形的石英白钨矿脉被辉锑矿脉穿切(图 5a)，脉体主要由石英、云母组成，可见少量黄铁矿、辉锑矿、毒砂等硫化物，脉体两侧蚀变较弱。

第Ⅱ阶段：白钨矿-辉锑矿-黄铁矿-自然金阶段，为两个矿区北西西向矿脉所独有，倾向北北东，两个矿区均可见辉锑矿黄铁矿石英脉，黄铁矿呈细脉状或细脉浸染状与辉锑矿共生(图 5h, i、图 6c)，黄铁矿作为金的载体，金呈微粒状充填于黄铁矿裂隙、黄铁矿晶体的边缘或石英的粒间或者间隙中(图 6e, f)。其中在谢家山矿区该阶段出露较多辉锑矿、白钨矿、自然金三者共存矿石(图 5k)，白钨矿呈颗粒状被辉锑矿胶结(图 6d)或者呈脉状与辉锑矿共生，辉锑矿为金的载体，矿石品位较高，此外该矿区还可见少量黑钨矿与白钨矿共生(图 5l)。脉体两侧地层蚀变较强，主要为黄铁矿化蚀变。

第Ⅲ阶段：辉锑矿-黄铁矿-毒砂-自然金阶段，主要发育于两个矿区北东向矿脉，错断北西西向矿脉，倾向北西。该阶段两个矿区也均可见辉锑矿黄铁矿石英脉，黄铁矿呈细脉状或细脉浸染状与辉锑矿共生。此外在龙山矿区可见大量毒砂呈针状、星散状分布于含矿破碎带及矿脉两侧的围岩中(图 5f, g)，毒砂颗粒较细，毒砂为金的载体，此类矿石一般含金较高，平均可达8g/t以上，微量硫铜锑矿与毒砂共生或交代毒砂(图 6b)。脉体两侧地层蚀变较强，毒砂化蚀变最为显著。

第Ⅳ阶段：辉锑矿-碳酸盐阶段，该阶段同样发育于两个矿区北东向脉体中，矿石矿物以辉锑矿为主，重结晶的辉锑矿呈脉状产于破碎带中(图 5j)，或者呈网脉状胶结围岩角砾和石英，部分辉锑矿石英脉穿切第Ⅲ阶段辉锑矿脉，此外含有少量黄铁矿、毒砂、自然金以及微量脆硫锑铅矿等，该阶段有较多的方解石、白云石等碳酸盐矿物生成。

各阶段矿物生成顺序见表 1。

3 测试方法与测试结果

本研究通过详细的野外地质考察及镜下观察，发现在谢家山矿区的1工区298m中段成矿第Ⅰ阶段的含矿石英脉(图 7b)中产有纯度较高，自形程度较好，呈鳞片状产出的白云母(图 7c，d)，并选取了适量的白云母单矿物样品用于⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素定年。

3.1 测试方法

选取的样品经过破碎、筛选至40~60目，在双目镜下挑选，使白云母的纯度大于99%，用超声波洗净。洗净后的样品被封进石英管中，而后在核反应堆进行快中子辐照。本次样品的辐照工作是在中国原子能科学研究院的“游泳池堆”中进行的。使用B4孔道，照射时间为24h，积分中子通量为2.65×10¹³n·cm²s^-1；同时接受辐照的还有监测中子通量的BSP-1角闪石国际标样。样品重量W=31.9mg，辐照参数J=0.00264±0.0000132。辐照后的样品放置3个月以上，当放射性剂量降至安全操作范围时，进行阶段升温测试工作。本次研究中，在对温控表和炉内温度进行校正后，所采用温度范围为600~1420℃，每个温度段释放的气体经过冷阱(干冰加酒精，-80℃)、一级锆铝泵(加热状态)、二级锆铝泵(一个为室温状态，一个为加热状态)纯化后，进入到质谱中进行⁴⁰Ar到³⁶Ar同位素的分析，质谱分析是在核工业北京地质研究院分析测试中心Thermo Fisher Helix SFT惰性气体同位素质谱仪上进行的。所有的数据都经过质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和校正因子校正。中子辐照过程中所产生的干扰同位素校正系数通过分析辐照过的K₂SO₄和CaF₂来获得，其值为(³⁶Ar/³⁷Ar)_Ca=0.000278，(³⁹Ar/³⁷Ar)_Ca=0.000852，(⁴⁰Ar/³⁹Ar)_K=0.001147，仪器所得到的同位素强度采用Koppers编写的Ar-Ar数据处理软件ArArCALC Version 2.40进行Ar-Ar年龄计算(Koppers, 2002)，得到坪年龄、等时线年龄、反等时线年龄等相关年龄信息。详细实验流程见文献张佳等(2014)。

3.2 测试结果

龙山锑金矿床白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar阶段升温测年数据见表 2，相应的坪年龄谱(图 8)及等时线和反等时线年龄如图 9。在630~1400℃温度范围内，对龙山锑金矿的白云母进行了10个阶段的释热分析，其中710~1300℃构成的坪年龄为162.5±1.8Ma，对应了96.17%的³⁹Ar释放量，相应的³⁹Ar/³⁶Ar-⁴⁰Ar/³⁶Ar等时线年龄为161.1±1.2Ma(MSWD=1.03)，⁴⁰Ar/³⁶Ar初始值为310.3±3.9；³⁹Ar/⁴⁰Ar-³⁶Ar/⁴⁰Ar反等时线年龄为162.1±1.2Ma(MSWD=1.01)，⁴⁰Ar/³⁶Ar初始值为310.7±3.8。

4 讨论 4.1 成矿时代

从测试结果可以看出，含矿石英脉中白云母坪年龄、相应的等时线年龄和反等时线年龄在误差范围内一致，由等时线得到的⁴⁰Ar/³⁶Ar初始比值为310.3±3.9，与现代大气氩同位素比值(298.56±0.31; Lee et al., 2006)在误差范围内基本一致，表明白云母形成时没有捕获过剩氩。因此，样品的坪年龄可以代表矿物的结晶年龄。

本次用于⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素测年的白云母产于龙山锑金矿床谢家山矿区石英硫化物脉中。已有研究表明白云母K-Ar同位素体系的封闭温度(350±50℃，)，与该矿床成矿期的石英和白钨矿中原生包裹体的均一温度(230~310℃)一致(作者未发表数据)，推测本次分析的白云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素坪年龄162.5±1.8Ma可以代表龙山锑金矿床一期的成矿年龄。由于低温热液矿床的成矿作用经常经历多期次作用，且成矿作用非常复杂，因此是否还存在其他期次成矿作用需要进一步研究。

史明魁等(1993)通过测定龙山锑金矿床中与辉锑矿共生的石英中流体包裹体，获得Rb-Sr等时线年龄为175±27Ma，由于石英流体包裹体Rb-Sr等时线方法本身的缺陷(由于包裹体内的Rb、Sr含量极低，常难以测准，Kesler et al., 2005; Gu et al., 2012)，而且该方法得到的等时线年龄不一定能够代表矿床的成矿年龄，因此测试误差较大；付山岭(2015)测得的龙山锑金矿床5号矿脉的锆石(U-Th)/He年龄为160.7±7.3Ma；Hu et al. (1996)首次通过方解石Sm-Nd等时线测定了锡矿山锑矿床成矿年龄为156.3±12Ma；Peng et al. (2003)通过对湘中地区锡矿山锑矿床的热液成因方解石Sm-Nd同位素体系研究，得到该矿床的早晚两期成矿作用时间分别是155±1.1Ma和124±3.7Ma。因此湘中地区可能存在155~162Ma的热液成矿事件。

4.2 地质意义

由于湘中地区大多数锑金矿床内未发现与成矿有关的岩浆岩出露，该地区锑金矿床与岩浆活动之间的联系一直存在很大争议(彭渤和陈广浩, 2000)，但是在其周缘确有少量花岗岩、花岗斑岩和基性岩脉存在，遥感资料显示的环状构造和地球物理资料显示的异常特征也表明，其深部可能存在隐伏岩体(吴继承等, 2007; 刘远栋等, 2010; 庞保成等, 2011; 胡瑞忠等, 2016)。在湘中地区锡矿山、龙山等矿区出现规模较大的Bi元素的高背景区，与重力资料推测的这些地区隐伏岩体的范围完全吻合，跨越各时代的区域性Bi元素的增高，主要与燕山期酸性岩浆活动有关(饶家荣等, 1999)。在龙山矿区北西侧出露两条钠长微晶闪长岩脉，整个矿区的北外侧有燕山期的岩脉产出(郑时干, 2006; 刘鹏程等, 2008; 庞保成等, 2011)。并且已有的资料研究表明湘中地区龙山锑金矿床、古台山金锑矿床以及大新金矿床的硫同位素主要来源于岩浆硫(龚贵伦等, 2007; 吴继承等, 2007; 刘远栋等, 2010; 作者未发表数据)。这些证据暗示湘中地区岩浆活动与金锑矿床之间可能有紧密的空间分布关系。

我国华南中生代矿床可以分为与长英质侵入岩有关的多金属热液矿床以及没有与岩浆活动有直接联系的低温热液矿床，其中燕山早期，有大量的高温W-Sn矿床以及低温Sb-Au矿床生成。例如在我国南岭地区，大量的钨锡、铅锌多金属矿床形成于161~150Ma(Hu and Zhou, 2012)，其中包括柿竹园钨锡钼铋多金属矿床、芙蓉锡矿、新田岭钨矿、香花岭锡矿、瑶岗仙钨矿以及黄沙坪铅锌锡钼矿、水口山铅锌金矿等(李红艳等, 1996; 毛景文等, 2004, 2007, 2008; Peng et al., 2006; 彭建堂等, 2007; 马丽艳等, 2007; Yuan et al., 2008; Huang et al., 2015)。这些矿床时空上以及成因上都与该地区大面积分布的150~160Ma的花岗岩侵入体有关(Hu et al., 2012a, b; Wei et al., 2012)。这些W-Sn矿床、铅锌矿床与湘中地区155~162Ma低温锑(金)矿床形成时代基本一致，而且Wei et al. (2012)认为西华山锑矿床中岩浆水和少量的大气水混合作用触发了黑钨矿的沉淀。因此这些高温W-Sn矿床与低温Sb-Au存在特定的构造热演化和岩浆活动的联系(Hu and Zhou, 2012)

Mao et al. (2013)提出南岭地区侏罗纪发生板片大面积撕裂或开天窗，导致幔源物质直接上涌到地壳，形成了161~150Ma大规模钨锡多金属矿床；大规模的岩浆活动所产生的巨大的能量引发流体向外流动以及区域受热，进而产生一系列对流循环和低温成矿事件，在南岭西北及北部地区均出现Sb-Hg-Au矿化。由此可见，湘中地区155~162Ma低温热液成矿事件与南岭地区161~150Ma大规模钨锡多金属矿床的形成具有相似的动力学背景。

5 结论

(1) 龙山锑金矿床热液白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素坪年龄为162.5±1.8Ma，暗示该区存在晚侏罗世热液成矿事件，是否还有其他期次需要进一步研究。

(2) 湘中地区在155~162Ma存在一次比较大的热液成矿事件，也与南岭地区161~150Ma大规模钨锡多金属矿床的形成时代基本一致，认为二者可能为华南同一成矿事件的产物。

致谢      野外工作得到了湖南省核工业地质局三〇四大队和湖南新龙矿业有限责任公司地测科刘立辉主任、周靖平副主任、袁亮工程师等全体工作人员的支持与帮助。白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar测试得到了核工业北京地质研究院分析测试中心张佳助理工程师的全力支持。文章定稿过程中，朱乔乔博士给予了建议。两位审稿专家在审稿过程中提出了宝贵的意见和建议。在此一并表示感谢。