2021, Vol. 37
2. 中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037;
3. 临沂大学地质与古生物研究所, 临沂 276000;
4. 中国科学院地球化学研究所, 矿床地球化学国家重点实验室, 贵阳 550081
2. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;
3. Institute of Geology and Paleontology, Linyi University, Linyi 276000, China;
4. State Key Laboratory of Ore Deposit Geochemistry, Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550081, China
滇东南自东向西发育老君山、薄竹山、个旧三个花岗岩体(图 1a)，围绕三个岩体形成了三个著名的矿集区，构成滇东南W-Sn多金属成矿带，是华南西部岩浆-成矿带的重要组成部分(涂光炽，2002；张洪培等，2006；毛景文等, 2008a, 2020；Li et al., 2019b；Mao et al., 2019)。薄竹山岩体东南官房一带的官房钨矿，包括菖蒲塘、腰店或团山、官房、二河沟、山水等五个矿段(大型，张亚辉和张世涛，2011)，矿体多产于远离接触带的碳酸盐岩、碎屑岩的构造裂隙中，赋矿围岩主要为矽卡岩，以往研究多认为成岩成矿作用与薄竹山岩体相关，但长期以来花岗岩年代学的研究存在争议：张世涛和陈国昌(1997)根据岩体侵入接触关系，结合Rb-Sr定年结果，将23个侵入体建立了7个单元，归并为2个序列和1个独立单元，认为该岩体为多期次的复式岩体；程彦博等(2010)、李建德(2018)应用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法，获得近于一致的年龄(约88Ma)；张亚辉(2013)获得的辉钼矿Re-Os等时线年龄91.55±3.4Ma，从而认为成岩成矿年代一致，为同一期岩浆作用的产物。近年来在官房一带深部和外围找矿实践表明，区内存在两类产状不同、矿物组合不同的矽卡岩，且含矿具有明显的差异，那么官房钨矿附近是否存在不同期次的成岩成矿作用导致成矿差异显著？因此急需加强该区年代学研究，更好地指导找矿实践。
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图 1 滇东南地区大地构造略图(a, 据李建康等，2013)和官房矿区地质简图(b，据张亚辉和张世涛，2011修改) Fig. 1 Simplified geological map of southeastern Yunnan Province showing distribution of major tectonic units (a, modified after Li et al., 2013) and geological sketch map of the Guanfang mining district (b, Zhang and Zhang, 2011) |
石榴子石是矽卡岩中常见的矿物，具有较高的U-Pb同位素体系封闭温度(>850℃；Mezger et al., 1989)，因而其U-Pb同位素年龄可用于限定变质和岩浆作用时间(Barrie，1990；Burton and O'Nions，1991)。但由于自然界中的石榴子石通常含有较低的U，较高的普通Pb和富U的包裹体等，导致石榴子石U-Pb定年没有得到广泛应用(Vance et al., 1998；Lima et al., 2012；Baxter and Scherer, 2013; 张立中等，2020)。近年来得益于激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)分析技术的发展，为成功获得石榴子石这一低U矿物高分辨率定年提供了可能，现可以对U含量低于1×10-6的样品进行定年(Tang et al., 2021)，结合矿物学研究，可精确限定矽卡岩矿床成岩成矿时代。但目前，主要应用于矽卡岩型Fe-Cu-Ag-Pb-Zn矿床精确定年研究，针对矽卡岩型W多金属矿床的定年研究鲜有报道(Deng et al., 2017, 2019；Seman et al., 2017；Fu et al., 2018；Gevedon et al., 2018；Wafforn et al., 2018；Yang et al., 2018；Zhang et al., 2018, 2019; Li et al., 2019a；Luo et al., 2019；Zang et al., 2019；杨超等，2019；Duan et al., 2020；林彬等，2020；张立中等，2020；张小波等，2020；Tang et al., 2021)。本文在前人工作的基础上，尝试对官房钨矿床矽卡岩中的石榴子石进行原位LA-SF-ICP-MS U-Pb定年，精确测定矽卡岩成岩年龄，结合区内矽卡岩型钨矿床的特征，从而获取钨矿的成矿年代上限，这对于构建区域W-Sn成岩成矿的时间格架，正确认识矿床成因，掌握成矿规律，推动区域W-Sn找矿勘查突破具有重要意义(袁顺达等，2020)。
1 区域地质背景滇东南大地构造上处于扬子地块、华夏地块、印支地块三大构造单元的接合部位(图 1a)，是环太平洋与特提斯两大构造域复合作用的产物(周建平等，1998；Roger et al., 2000；Yan et al., 2006；Cheng et al., 2013a)。官房钨矿所在的薄竹山矿集区与老君山矿集区、个旧矿集区等构成滇东南W-Sn多金属成矿带(涂光炽, 2002；张洪培等，2006；毛景文等, 2008b, 2020；Li et al. 2019b)。
滇东南古生界沉积建造主要表现为砂泥质建造和碳酸盐建造，根据沉积界面一般可分为上、下两个构造层，寒武系-奥陶系为下构造层，为类复理石沉积，由下往上沉积特征趋于稳定；加里东运动之后泥盆系不整合面之上为上构造层。薄竹山矿集区位于滇东南W-Sn多金属成矿带中部，总体以薄竹山花岗岩体为中心，岩体南部、东部主要出露寒武系和奥陶系，西北部白牛厂一带寒武系出露也相对集中。薄竹山一带寒武系由下往上，由浅海陆棚相砂泥质沉积逐渐转化为滨海潮坪相白云质碳酸盐岩和砂泥质的沉积；奥陶系仅出露下统，岩性为浅海陆棚相砂岩、页岩、灰岩互层，地层被泥盆系超覆，缺失志留系。薄竹山岩体西部和岩体以北主要出露上古生界，中生界集中分布在岩体外围东北老回龙一带，且多缺失侏罗系、白垩系(张世涛和陈国昌，1997；张亚辉等，2014)。
滇东南构造格架以发育不同方向深大断裂为主要特征，根据其活动程度可分为两类：一是长期演化运动的哀牢山断裂、红河断裂，该组断裂形成于中元古代，控制着一系列岩浆活动；二是形成于古生代并于海西期再次活动的同生大断裂，包括南盘江断裂、文麻断裂、弥勒-师宗断裂等，具继承性多期次特点。上述两种深大断裂控制了老君山、薄竹山、个旧三个矿集区的时空分布(图 1a)。区域内主要构造线方向为北东向，其次为北西向。薄竹山一带褶皱与断裂较为发育，薄竹山穹窿、白牛厂背斜、大黑山-老回龙向斜为区内主要褶皱；断裂分为北东、北西向断层，其中以北东向断层规模最大，多时空、多期次的褶皱断层相互叠加改造，使得成矿元素的运移更为有利(张世涛和陈国昌，1997)。
区内岩浆活动较为强烈，主要表现为二叠纪玄武岩的大面积喷发与燕山期酸性岩浆侵入，另外见有辉绿岩脉，辉长岩脉零星分布。二叠纪峨眉山玄武岩广泛分布于川滇黔地区，分布面积大于25×104km2，为一套大陆裂谷型拉斑玄武岩系列组合，喷发期大致为~260Ma，薄竹山岩体外围以北见有分布。较大的燕山期岩体包括老君山花岗岩体、薄竹山花岗岩体、个旧花岗岩体，其中薄竹山花岗岩体位于文山县城以西约30km处，呈纺锤状沿300°~320°方向展布，长约20km，宽2~10km，出露面积约120km2，主要岩性为黑云二长花岗岩，岩体侵入于古生界寒武系、奥陶系和泥盆系地层中，外接触带发育各种接触变质作用，如矽卡岩化、角岩化、大理岩化和硅化等(张世涛和陈国昌，1997；解洪晶等，2009)。
2 矿床地质特征 2.1 矿区地质概况矿区东侧出露薄竹山岩体所作底单元(K1-2S)，岩性主要为黑云二长花岗岩，与矿区内地层呈侵入接触，近年来施工的钻探工程深部揭露花岗岩体(图 2)，PD4坑道工程也揭穿花岗岩脉。地球化学数据显示，薄竹山花岗岩主要呈准铝质-弱过铝质，轻稀土富集，具中等负Eu异常，富集Rb、Th、La、Nd等大离子亲石元素，亏损Ta、Nb、P、Ti等高场强元素，属高分异S型花岗岩(程彦博等，2010；李建德，2018)。
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图 2 官房矿区Ⅵ勘探线剖面图 Fig. 2 Geological sections along exploration line Ⅵ of the Guanfang mining district |
矿区出露地层简单(图 1b)，仅见寒武系中统田蓬组(
矿区位于薄竹山花岗岩体南侧(图 1b)，薄竹山穹窿的南翼总体为倾向南南东的单斜构造，倾角25°~53°。区内断裂构造发育近东西、北东、北西向三组断裂，其中F1断裂规模相对较大，为一正断层，走向近东西向，长度大于3.5km，倾向延深大于160m，断层倾向340°~8°，倾角60°~80°，局部向南陡倾。断层上盘地层主要为
目前官房钨矿经地表工程、地下穿脉平坑和钻孔控制11条矿体，包括10条钨矿体，1条铅锌矿体，钨矿体以KT1、KT3、KT5、KT6、KT9为主矿体，其余钨矿体规模较小，铅锌矿体为KT11(据2011年官房钨矿资源储量核实报告)。本次采样的KT5隐伏矿体分布于矿区中部偏南，走向近东西，长约165m，倾向北，倾角55°~66°，延深60m，矿体由PD4的三个穿脉控制，矿体产出标高1592~1642m，厚1.34~14.04m，平均5.90m，呈似层状、透镜状产出。矿石为矽卡岩型白钨矿，WO3含量0.25%~0.94%，平均0.80%；矿石矿物主要为白钨矿，脉石矿物为石榴子石、辉石、符山石等矽卡岩矿物；矿石主要呈自形-半自形粒状结构，浸染状构造，偶见团块状构造，手标本中可见白钨矿、石榴子石、辉石共生的团块状矿石等。矿区内近矿围岩蚀变明显，主要有矽卡岩化、大理岩化、角岩化、硅化等，尤以矽卡岩化最为常见，且与矿化关系密切，矽卡岩多见于层间破碎带，呈似层状、透镜状和脉状，多不与花岗岩体接触而形成远端矽卡岩，主要为(石榴子石)辉石矽卡岩，PD4中局部揭露花岗岩与碳酸盐岩接触带上的矽卡岩(图 2)。
根据矿区矿体地质特征、矿物共生组合及矿物的穿插关系(图 3)，KT5所对应的成矿作用可划分为4个成矿阶段(图 4)：(1)矽卡岩阶段：主要生成硅灰石、石榴子石、辉石等无水硅酸盐矿物，并伴随有白钨矿、磁铁矿生成，其中白钨矿多以半自形-他形细粒状分布于细-中粒辉石颗粒之间(图 3d)。(2)退化蚀变阶段：早期的矽卡岩矿物被交代，形成透闪石、阳起石、绿泥石和绿帘石等含水硅酸盐矿物。随着早期硅酸盐矿物被交代，大量的中-大颗粒白钨矿及磁铁矿开始析出(图 3e, f)。(3)石英-硫化物阶段：以石英+辉钼矿+少量其他硫化物(包括黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等)组合为特征，依据矿物间相互穿插关系，硫化物的形成顺序为早期黄铁矿-辉钼矿-磁黄铁矿→晚期黄铁矿-闪锌矿-黄铜矿，其中黄铁矿多呈自形-半自形粒状产出，而黄铜矿往往为他形晶。(4)碳酸盐-萤石阶段：主要矿物有石英、方解石、萤石、绿泥石等，发育石英-萤石-碳酸盐脉、萤石-方解石脉、无矿石英脉，基本不含硫化物，无钨矿化。石榴子石主要形成于矽卡岩阶段，白钨矿生长于矽卡岩阶段后期及退化蚀变阶段，多呈半自形-他形粒状，常嵌在辉石、符山石或阳起石、透闪石颗粒之间(图 3e, f)。
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图 3 官房矿区石榴子石手标本及显微照片 (a)石榴子石-辉石矽卡岩(GF2020-25，GrtⅠ)；(b)发育在灰岩中的辉石矽卡岩条带(钻孔CK13，GrtⅠ)；(c)含钨石榴子石-辉石矽卡岩(GF2020-20，GrtⅡ)；(d)石榴子石与辉石紧密共生(GF2020-19，GrtⅠ，单偏光)；(e)中-大颗粒白钨矿与纤柱状阳起石共生(GF2020-23，GrtⅡ，单偏光)；(f)白钨矿与透闪石共生(GF2020-23，GrtⅡ，正交偏光). Grt-石榴子石；Px-辉石；Act-阳起石；Tre-透闪石；Sch-白钨矿 Fig. 3 Hand samples and micrographs of typical garnets in the Guanfang deposit (a) garnet pyroxene skarn(GF2020-25, GrtⅠ); (b) pyroxene skarn band developed in limestone (Drilling CK13, GrtⅠ); (c)W-bearing garnet pyroxene skarn(GF2020-20, GrtⅡ); (d) garnets and pyroxene are closely paragenetic in the skarn(GF2020-19, GrtⅠ, plane-polarized light); (e) paragenesis of medium to large particle scheelite with fibrous columnar actinolite (GF2020-23, GrtⅡ, plane-polarized light); (f) scheelite associated with tremolite (GF2020-23, GrtⅡ, cross-polarized light). Grt-garnet; Px-pyroxene; Act-ctinolite; Tre-tremolite; Sch-scheelite |
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图 4 官房钨矿床主要矿物生成顺序表 Fig. 4 Formation sequence of main minerals of the Guanfang mining district |
依据详细的野外调查和镜下观察，可见两类产状不同和矿物组合不同的矽卡岩，第一类矽卡岩仅见矽卡岩阶段矿物组合，见少量白钨矿，岩石多呈层状产于灰岩或大理岩层间裂隙中，局部呈脉状产于灰岩裂隙中，大理岩化较弱(图 3b)，主要为浅褐色-浅灰色石榴子石-辉石矽卡岩、辉石矽卡岩(GrtⅠ)，石榴子石多呈浅褐色，呈细粒状，单偏光下半自形-他形晶，正高突起，糙面较为显著，无环带结构，正交镜下具均质性，具一级灰干涉色，辉石多呈团块状与石榴子石共生(图 3a, b, d)。第二类矽卡岩呈层状产于大理岩层间破碎带中，主要为棕色-浅灰绿色石榴子石-辉石矽卡岩(图 3c)、符山石-辉石矽卡岩(GrtⅡ)，常见阳起石、透闪石等退蚀变阶段矿物，见大量白钨矿，晚期见方解石、石英细脉穿插。石榴子石呈四角三八面体或菱形十二面体产出，半自形-他形晶，少量自形晶，粒径中等，正高突起，糙面较为显著，无环带结构，正交镜下具均质性，少量的锰铝榴石显示光性异常。
3 采样及分析方法 3.1 样品采集样品采自官房钨矿的平硐PD4及钻孔CK13中，探矿工程主要揭露薄竹山花岗岩体所作底单元、寒武系下统田蓬组第一段第三亚段(
电子探针分析在中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室完成，采用JEOL公司JXA-8230M电子探针分析。工作条件为加速电压为15kV，电流为20nA，束斑直径1~2μm。标样采用美国SPI公司的矿物标样，主要为：金红石(Ti)、透辉石(Ca、Si)、镁铝榴石(Al、Fe)、铁铝榴石(Si、Mg)、蔷薇辉石(Mn)。基质效应通过ZAF校正，分析精度一般优于1%~5%，分析流程及详细步骤参考He et al.(2021)。
石榴子石微量元素分析在中国科学院海洋研究所大洋岩石圈与地幔动力学超净实验室完成，采用Photo Machine 193nm的ArF准分子激光发生器与Agilent 7900联机测试。考虑到石榴子石相对均一的物质成份，本次采用较大的激光剥蚀束斑(直径40μm)与较小的激光能量密度(4.72J/cm2)以确保单矿物不被击穿。单个测点一次分析53个元素，包括主量、微量元素，测试时间包括25秒的背景采集时间、50秒的激光剥蚀时间以及35秒清洗时间。分析流程及详细步骤参考Xiao et al.(2020)，离线数据处理使用ICPMSDataCal(Liu et al., 2008；Lin et al., 2016)。
石榴子石U-Pb定年在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室完成。在进行测试之前，挑选合适的样品磨制约0.04mm厚的探针片，并结合偏光显微镜下石榴子石晶体特征以及主量元素测定结果，圈定晶体结构良好的钙铁榴石颗粒进行分析，测试时尽量避开矿物裂隙、包裹体及其它杂质部位，减少普通铅的影响。本次分析仪器为Thermo Element XR型高分辨磁质谱(HR-ICP-MS)和准分子激光剥蚀系统(GeoLasPro 193nm)联机。激光剥蚀束斑直径设置为32μm，激光能量密度为3J/cm2，剥蚀频率为5Hz，采用He作为剥蚀物质的载气(0.45L/S)，Ar为辅助气。单点剥蚀采样用时90秒，包括背景采集时间20秒、激光剥蚀时间35秒以及清洗时间35秒。样品测试之前按NIST SRM 612、91500、Willsboro、QC04顺序各分析2次，每分析10~15个样品点后，重复上述标样顺序各分析2次，最终结束时，以与开始测试分析时相反的顺序各分析2次。分析时以标准锆石91500(1062Ma)为主标样，石榴子石标样QC04为质控样进行同位素分馏校正，QC04的206Pb/238U加权平均年龄为132.8±1.9Ma(MSWD=0.6，n=14)，与推荐值在误差范围内一致(130±1Ma；Deng et al., 2017)。分析流程及详细步骤参考Tang et al.(2020, 2021)，QC04、Willsboro的详细描述见Tang et al.(2021)，锆石标样91500的U-Th-Pb同位素比值参考Wiedenbeck et al. (1995)。分析结果利用ICPMSDataCal软件进行处理(Liu et al., 2008；Lin et al., 2016)，所有样品的U-Pb年龄谐和图绘制利用Isoplot 4.5软件完成(Ludwig，2012)。
4 分析结果 4.1 主量元素分析结果本次对官房钨矿采样的GF2020-19、GF2020-20两件样品，进行电子探针分析，分析结果详见表 1、表 2。
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表 1 官房钨矿床石榴子石电子探针分析结果(wt%)及端元组分 Table 1 Components(wt%) and endmember compositions of garnets from the Guanfang tungsten deposit |
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表 2 官房钨矿床辉石电子探针分析结果(wt%)及端元组分 Table 2 Components(wt%) and endmember compositions of pyroxenes from the Guanfang tungsten deposit |
Grt Ⅰ(样品GF2020-19)：SiO2、CaO和MgO含量分别为35.67%~36.35%、32.96%~33.78%和0.42%~0.76%，Al2O3、TiO2和FeOT含量分别为8.57%~10.09%、0.24%~0.61%和17.59%~20.13%，MnO含量较低(< 0.1%)。化学成分计算表明，GrtⅠ属于钙铁榴石-钙铝榴石(And53.08Gro41.39~And60.15Gro32.73)，含镁铝榴石(1.63%~2.98%)、铁铝榴石(2.57%~4.21%)和锰铝榴石(0.01%~0.07%)(表 1)。
Grt Ⅱ(样品GF2020-20)：相对于GrtⅠ，其SiO2(35.48%~36.07%)和Al2O3(5.88%~8.49%)的含量相对减少，而TiO2(0.14%~0.69%)、MnO(0.01%~0.24%)、CaO(32.90%~33.77%)、MgO(0.35%~0.87%)和FeOT含量(19.93%~22.45%)相对增加。GrtⅡ属钙铁榴石-钙铝榴石(And60.56Gro33.57~And72.18Gro23.04)，另有镁铝榴石(1.41%~3.42%)、铁铝榴石(1.81%~3.37%)和锰铝榴石(0.03%~0.54%)(表 1)。
分析表明，两期石榴子石均属钙铁榴石-钙铝榴石固溶体系列，早期石榴子石具有的钙铁榴石组分相对更低。在石榴子石三角分类图中，Grt Ⅰ、Grt Ⅱ均落入全球氧化型W矽卡岩型矿床范围(图 5)。
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图 5 滇东南官房矿区石榴子石分类三角图解(底图据Meinert, 1992) Fig. 5 Triangular classification diagram of garnet from the Guanfang mining district in southeastern Yunnan Province (base map after Meinert, 1992) |
与Grt Ⅰ共生的辉石，SiO2含量为49.37%~52.01%，CaO为23.12%~24.46%，FeOT为10.97%~19.81%，MnO为0.92%~1.70%，MgO为4.87%~11.00%，Al2O3、TiO2、Cr2O3、Na2O和K2O含量均小于1%，其辉石端元组分以透辉石(Di)和锰钙辉石(Jo)为主，少量钙铁辉石(Hd)，透辉石含量为29.86%~64.12%，钙铁辉石含量为31.48%~64.97%，钙锰辉石含量为3.11%~5.78%(表 2)。
与Grt Ⅱ共生的辉石，SiO2含量为50.91%~54.79%，CaO为24.18%~25.97%，FeOT为2.07%~13.89%，MgO为9.41%~17.30%，MnO、Al2O3、TiO2、Cr2O3、Na2O和K2O含量均小于1%，其辉石端元组分以透辉石(Di)和锰钙辉石(Jo)为主，少量钙铁辉石(Hd)，透辉石含量为55.66%~96.52%，钙铁辉石含量为2.03%~42.31%，锰钙辉石含量为1.44%~2.43%(表 2)。
分析表明，与石榴子石共生的辉石均以透辉石和钙铁辉石为主，与第一期石榴子石(GrtⅠ)共生的辉石钙铁辉石端元含量较高；而与第二期石榴子石(GrtⅡ)共生的辉石透辉石端元含量较高。
4.2 微量元素分析结果GrtⅠ石榴子石稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈M型(图 6a)，轻重稀土元素有一定的分异。ΣREE为50.14×10-6~81.19×10-6，LREE为40.81×10-6~69.89×10-6，HREE为9.33×10-6~17.96×10-6，LREE/HREE比值在2.39~6.19之间，(La/Yb)N=0.14~0.55，具有较明显的Eu正异常(δEu=1.22~1.40)，具有明显的Ce异常，δCe=0.69~0.79(图 6a、表 3)。高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf含量分别为1.64×10-6~14.99×10-6、0.12×10-6~0.68×10-6、17.58×10-6~115.8×10-6、0.40×10-6~2.65×10-6。
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图 6 官房矿区石榴子石球粒陨石标准化稀土元素配分模式(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(标准化值据Sun and McDonough, 1989) Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and PM-normalized trace elements patterns (b) of the garnets from the Guanfang Mining district(normalization values after Sun and McDonough, 1989) |
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表 3 官房钨矿床石榴子石微量元素(×10-6)组成 Table 3 Content of trace elements (×10-6) of garnets in the Guanfang tungsten deposit |
Grt Ⅱ石榴子石配分曲线与Grt Ⅰ相似，轻重稀土分异减弱，ΣREE为54.65×10-6~91.95×10-6，LREE为35.97×10-6~64.09×10-6，HREE为13.36×10-6~27.86×10-6，LREE/HREE比值在1.93~3.44之间，呈现出Eu负异常特征(δEu = 0.55~0.64)，具有明显的Ce异常，δCe = 1.11~1.31(图 6a、表 3)。高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf含量分别为6.97×10-6~30.18×10-6、0.51×10-6~1.89×10-6、126.1×10-6~235.2×10-6、3.19×10-6~7.03×10-6。
微量元素数据表明，所有的石榴子石具有极其亏损Rb、Ba、Sr、K等大离子亲石元素，2个样品的石榴子石亏损高场强元素(HFSE)且含量有较大的差异，另外稀土元素(REE) 差异也较大，主要体现在Eu异常(图 6a)。
4.3 石榴子石U-Pb年龄LA-SF-ICP-MS获得的主要同位素信号，包括238U、206Pb、207Pb、202Hg、204Pb、232Th等在40秒信号采集区，数据整体平稳(图 7a, 7b)，另外除辉石中存在少量的包裹体外，本次也没有在石榴子石中发现较大的流体包裹体，这些特征暗示石榴子石中的U主要来自矿物晶格中，因而石榴子石U-Pb年龄能够代表矿物的形成年龄。
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图 7 官房矿区石榴子石LA-SF-ICP-MS U-Pb定年数据谱线 Fig. 7 Date curves of LA-SF-ICP-MS U-Pb dating of garnet from the Guanfang mining district |
本次对GF2020-20(GrtⅡ)样品分析了25个U-Pb同位素测点，除测试过程中，可能剥蚀到细小的包裹体或者其他裂隙导致数据信号差，不稳定外，共获得22个有效数据点(表 4、图 8)，其Th含量为0.3×10-6~16.7×10-6，平均值为8.9×10-6；U含量为0.5×10-6~15.8×10-6，平均值为8.3×10-6；Pb含量为0.2×10-6~11.3×10-6，平均值为1.9×10-6，207Pb/206Pb比值变化为0.10~0.87，207Pb/235U比值变化为0.03~43.63，206Pb/238U比值变化为0.01~0.93。因普通Pb含量较高，采用T-W反谐和图法进行普通铅校正(Yuan et al., 2008；崔玉荣等, 2012；郝爽等，2016; Tang et al., 2020, 2021)获得石榴子石样品T-W (207Pb/206Pb-238U/206Pb)图下交点年龄为87.6±2.3Ma(MSWD=1.5，n=22)。
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表 4 官房钨矿床石榴子石原位LA-ICP-MS U-Pb定年分析结果 Table 4 LA-ICP-MS U-Pb dating of the garnets in the Guanfang tungsten deposit |
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图 8 官房矿区石榴子石LA-SF-ICP-MS U-Pb定年结果 Fig. 8 Result of LA-SF-ICP-MS U-Pb dating of garnet from the Guanfang mining district |
另外对GF2020-19(Grt Ⅰ)样品分析了42个U-Pb同位素测点，共获得32个有效数据点(表 4、图 8)。其Th含量为0.1×10-6~1.7×10-6，平均值为0.9×10-6；U含量为0.03×10-6~2.6×10-6，平均值为1.4×10-6；Pb含量为0.2×10-6~7.5×10-6，平均值为2.5×10-6，207Pb/206Pb比值变化为0.44~0.94，207Pb/235U比值变化为0.01~0.93，206Pb/238U比值变化为0.03~43.63。T-W图下交点年龄为101.3±5.4Ma(MSWD=2.0，n=32)。
5 讨论 5.1 成岩成矿时代官房钨矿床多产于远离接触带的碳酸盐岩、碎屑岩的构造裂隙中，赋矿围岩主要为矽卡岩，因此获得成岩成矿时代是正确理解成矿作用的关键(宋世伟等，2018)。以往对矽卡岩型矿床，通过岩体锆石U-Pb年龄与硫化物的Re-Os年龄约束成岩成矿年龄，但对矽卡岩的形成时代却鲜有精确的年代学制约。本次获得Grt Ⅱ石榴子石样品T-W图下交点年龄为87.6±2.3Ma(MSWD=1.5，n=22)，代表了本期矽卡岩的成岩时代。程彦博等(2010)获得3个锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为86.51±0.52Ma、87.54±0.65Ma和87.83±0.39Ma；李建德(2018)获得7个锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄介于87.33~91.17Ma之间，二者在误差范围内一致，限定了薄竹山花岗岩体的成岩时代。张亚辉(2013)通过对官房矿段PD4(1664m标高)矽卡岩内与白钨矿共生的含辉钼矿矽卡岩矿石采样，获得的辉钼矿Re-Os等时线年龄91.55±3.4Ma，限定了白钨矿成矿时代。三者在误差范围内一致，因此认为，~88Ma的花岗岩侵位、矽卡岩的成岩、白钨矿的成矿时代一致，代表了同一期的成岩成矿作用，也说明本次石榴子石U-Pb年龄可靠。根据官房矽卡岩型钨矿床的成矿特征，Grt Ⅱ石榴子石贯穿矽卡岩阶段，白钨矿在矽卡岩阶段后期生成，嵌布于石榴子石、辉石、透闪石、阳起石等矿物中(图 3d, e)，矽卡岩成岩时代与白钨矿成矿近于一致，获得了石榴子石U-Pb年龄，也间接限定了白钨矿的成矿时代。
另外本次对KT5附近不含矿的矽卡岩采样分析，获得Grt Ⅰ石榴子石样品T-W图下交点年龄为101.3±5.4Ma(MSWD=2，n=32)，~101Ma的矽卡岩成岩时代是首次报道的，外围薄竹山岩体尚未发现同期次花岗岩，暗示区内可能存在另一期的岩浆-热液活动。
5.2 滇东南W-Sn成矿作用期次华南地区中生代成矿事件分为三个阶段，其中晚白垩世(第三期)钨锡铜多金属矿床主成矿期为100~90Ma(毛景文等，2008b；Mao et al., 2021)。前人的研究表明，薄竹山与老君山、个旧等成岩成矿年龄多集中在~90Ma，说明该区岩浆-热液活动和W-Sn成矿作用的高峰期发生在77~94Ma(Yan et al., 2006；刘玉平等, 2007, 2011；程彦博等，2010；程彦博，2012；张娟等，2012；Feng et al., 2013；李进文等，2013；李开文等，2013；王小娟, 2013, 2014；刘艳宾等，2014；Xu et al., 2015；Zhang et al. 2016；蓝江波等，2016；赵震宇，2017；李建德，2018；王礼兵和艾金彪，2018；郭佳，2019；许赛华等，2019)。蓝江波等(2016)首次在都龙锡锌多金属矿金石坡矿段获得含斑二云母花岗岩锆石U-Pb加权平均年龄103.5±1.1Ma，95.9±0.9Ma，117.1±0.9Ma，说明区内存在更早的岩浆活动，综合已有研究成果，他将这一复式岩体形成年龄划分为80~88Ma、90~98Ma、100~118Ma等三幕。本次获得石榴子石样品T-W图下交点年龄101.3±5.4Ma、87.6±2.3Ma，分别对应第一、第三幕(图 9)，因而认为其代表了两期独立的矽卡岩成岩事件，暗示滇东南地区至少存在~101Ma和~88Ma两期岩浆-热液事件，其中~88Ma为该区W-Sn多金属矿主要成矿期，成矿作用与同期花岗岩密切相关。野外观察和镜下鉴定结果显示，官房矿区~101Ma的矽卡岩中见微弱W矿化，说明该区早期可能存在一期与W成矿有关的岩浆-热液-成矿事件，但矿化较弱，这一认识和发现对于区域找矿部署有很强的实践意义。
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图 9 滇东南燕山晚期成岩成矿年龄谱系图 数据来源：Yan et al., 2006；刘玉平等, 2007, 2011；程彦博等，2010；程彦博，2012；Feng et al., 2013；张娟等，2012；李进文等，2013；李开文等，2013；王小娟, 2013, 2014；刘艳宾等，2014；Xu et al., 2015；蓝江波等，2016；Zhang et al., 2016；赵震宇，2017；李建德，2018；王礼兵和艾金彪，2018；许赛华等，2019；郭佳，2019 Fig. 9 Age spectrum of Late Yanshanian diagenesis and mineralization in southeastern Yunnan Data sources: Yan et al., 2006; Liu et al., 2007, 2011; Cheng et al., 2010; Cheng, 2012; Feng et al., 2013; Zhang et al., 2012; Li et al., 2013a; Li et al., 2013b; Wang et al., 2013, 2014; Liu et al., 2014; Xu et al., 2015, 2019; Lan et al., 2016; Zhang et al., 2016; Zhao, 2017; Li, 2018; Wang and Ai, 2018; Guo, 2019 |
(1) 电子探针分析结果表明，官房矽卡岩钨矿床石榴子石属钙铁榴石-钙铝榴石固溶体系列，石榴子石特征暗示流体具有弱氧化性。
(2) 官房钨矿床石榴子石U-Pb年龄为101.3±5.4Ma、87.6±2.3Ma，官房钨矿区存在早白垩世(GrtⅠ)和晚白垩世(GrtⅡ)两期矽卡岩成岩事件。
(3) 综合区域上的成岩成矿年龄谱系，~88Ma为该区W-Sn多金属矿主要成矿期，成矿作用与同期花岗岩密切相关；~101Ma可能为另外一期矽卡岩成岩事件。
致谢 野外工作得到了云南省玉溪市天马金属制品有限公司李杰等的大力支持；研究工作得到了昆明理工大学朱杰勇教授、朱俊讲师、白光顺博士，中国科学院海洋研究所孙普助理研究员，中国科学院地球化学研究所陈应华博士等的帮助；审稿人对论文的进一步修改建议对提高论文质量大有裨益；在此一并表示衷心的感谢。
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