金山金矿的成矿时代
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发布时间：2022-04-23 18:17
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时间：2022-05-07 08:22
矿床是在岩石圈构造演化过程中，在特定的时间和空间形成的元素超量聚集体。成矿年代学研究对于认识矿床成因、成矿事件与其他异常地质事件的耦合关系、确定找矿模型和扩大找矿远景均具有至关重要的理论和实际意义。因此，如何对矿床的成矿时代进行合理、有效的研究一直是矿床地质学家和同位素地球化学家探索的科学问题。对于金山金矿这种产在变质地体中的矿床，成矿时代对于划分矿床类型和成因模式的研究更是十分重要的。
一、已有的研究成果
关于金山递进变形韧性剪切带的年龄、成矿以及地质热事件时代，许多地质工作者曾利用各种同位素测年方法和手段进行了大量分析和研究，并已发表大量年龄测试数据。但这些已发表的年龄数据相互之间差别很大。归纳起来，基本上可分为4组年龄，每组年龄对应于不同的构造活动期。
1)晋宁期的年龄(610～780Ma):如刘英俊等(1989)测得的矿石铅的模式年龄为610～775Ma;朱恺军等(1991a，1991b)测得的黄铁矿的铅同位素模式年龄为610～780Ma;张金春(1994)利用Rb－Sr法测得超糜棱岩和石英脉全岩Rb－Sr年龄为(717±6)Ma;韦星林(1996)发表的剪切带千糜岩和初糜棱岩的Rb－Sr同位素等时线年龄分别为(732.1±61.9)Ma和(714.5±60.5)Ma。
2)加里东期的年龄(406～516Ma):如黄宏立等(1990)根据Holms－Houtermans黄铁矿铅单阶段演化模式计算的年龄值为450～516Ma;王秀璋等(1999b)测得的石英脉型和剪切带矿石石英流体包裹体Rb－Sr等时线年龄为(406±25)Ma。
3)海西期的年龄(269.9～379Ma):李晓峰等(2002b)测得两个含金糜棱岩伊利石的K－Ar年龄分别为(299.5±2.7)Ma和(317.9±1.8)Ma，含金石英脉中伊利石的K－Ar年龄为(269.9±1.7)Ma;毛光周等(2008)测得含金石英脉型矿石的石英流体包裹体Rb－Sr年龄为(379±49)Ma。
4)燕山期的年龄(161～167.9Ma):如伍勤生等(1989)测得含金硅质糜棱岩中伊利石的Rb－Sr等时线年龄为167.9Ma;张金春(1994)测得绿泥石化千枚岩全岩Rb－Sr年龄为(161±6)Ma。
如此多的可能与成矿有关的地质事件年龄数据说明目前对金山金矿的成矿时代还没有一个统一的认识。在金山，存在多期次地质热事件的叠加也使得人们普遍认为金山金矿是多期成矿作用叠加的产物。例如毛光周等(2008)提出晋宁期是金山金矿蚀变岩型金矿体形成的主要时期，而海西期则是含金石英脉型金矿体形成的主要时期。
从以上列举的前人测试所用矿物及所采用的方法来看，或多或少都存在一些问题。例如，在构造运动叠加强烈的地区，硫化物的Pb－Pb同位素的模式年龄可能不代表确切的地质意义。从金山金矿的地质特征来看，由于金的矿化与剪切带密切相关，流体的渠化作用有可能造成矿物内部Rb－Sr同位素体系的不平衡;同样，由于后期构造叠加的影响，从而会造成矿物中不同期次流体包裹体的叠加，致使流体包裹体中的Rb－Sr同位素体系扰动或者说是不同源的Rb－Sr体系的叠加，从而影响Rb－Sr同位素的准确定年。同时，全岩Rb－Sr同位素体系的封闭温度在500℃左右，而绢云母的Rb－Sr同位素体系的封闭温度在200～500℃之间(Chesley，1999)，而金山金矿的成矿温度在300～350℃之间，故利用全岩或者绢云母的Rb－Sr同位素定年有可能得出不同的成矿作用时间。
二、热液蚀变绢云母的Ar－Ar年龄
不同尺度的构造特征表明，金山金矿的成矿作用是同构造的。岩石的多期变形变质作用制约了准确、精细的矿床形成年代学研究(李晓峰等，2000a)。由于绢云母的Ar－Ar同位素体系封闭温度在300～350℃之间，与金山金矿的成矿温度一致，因此绢云母的Ar－Ar年龄能够代表成矿作用的时间。为了正确了解金山金矿的成矿时代以及后期热液事件的影响，本文利用纹层状石英脉中滑动面上热液蚀变绢云母进行了Ar－Ar分阶段年龄测试;同时，还对金山周边地区其他与剪切带有关的金矿(如花桥金矿、上洛金矿和*石金矿)进行了热液蚀变绢云母Ar－Ar分阶段年龄测试，从而对整个德兴地区金矿的成矿年龄进行对比分析。
(一)分析方法
本次用于40Ar/39Ar年代学测试的绢云母样品选自金山金矿、花桥金矿、上洛金矿以及*石金矿的含金石英脉样品。绢云母取自含金石英脉纹层中热液蚀变的绢云母。样品测试工作在中国地质科学院地质研究所完成。采用常规40Ar/39Ar阶段升温测年法，选纯的矿物(纯度＞99%)在丙酮中用超声波清洗。清洗后的样品被封进石英瓶中送核反应堆接受中子照射，照射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H8孔道，其中子流密度为6.4×1012ncm－2s－1，照射总时间为3540min，积分中子通量为1.3×1018ncm－2;同期接受中子照射的还有用作监控样的标准样:ZBH－25黑云母国内标样，标准年龄(132.7±1.2)Ma。样品的阶段升温加热使用电子轰击炉，每一个阶段加热30min，净化30min。质谱分析是在MM－1200B质谱计上进行的，每个峰值均采集8组数据。所有的数据在回归到时间零点值后再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和干扰元素同位素校正。中子照射过程所产生的干扰同位素校正系数通过分析照射过的K2SO4和CaF2获得，其值为:(36Ar/37Ar)Ca=0.0002389，(40Ar/39Ar)K=0.004782，(39Ar/37Ar)Ca=0.000806，37Ar经过放射性衰变校正;40K衰变常数=5.543×10－10a－1;年龄误差以1σ给出。详细实验流程见有关文献(陈文等，1994)。
(二)测试结果
金山金矿蚀变绢云母(样品J20)、*石金矿蚀变绢云母(样品HMS－3)、上洛金矿蚀变绢云母(样品SL－2)和花桥金矿蚀变绢云母(样品HQ－1)的Ar－Ar年龄分析结果分别列于表8－1至表8－4，其年龄谱系图见图8－1。
图8－1 德兴地区与剪切带有关的金矿绢云母Ar－Ar年龄谱系图
由图8－1可以看出，金山金矿样品J20含金石英脉纹层中热液蚀变绢云母经过11个阶段的分步加热，加热温度区间为500～1400℃，其中在900～1000℃温度范围内释放出了54%的39Ar。在这个温度区间，对应的视年龄分别为(390.2±4.6)Ma和(381.9±4.8)Ma，平均为395Ma。该样品没有获得比较合理的坪年龄和等时线年龄，所获得的总体年龄为431.4Ma。
*石金矿样品HMS－3含金石英脉纹层中热液蚀变绢云母经过14个阶段的分步加热，加热温度区间为600～1340℃，其中在1160～1230℃温度范围内释放出了45%的39Ar。在这个温度区间，对应的视年龄分别为(639.2±5.7)Ma、(669.6±6.3)Ma和(673.1±7.1)Ma，平均为660.8Ma。该样品也没有获得比较合理的坪年龄和等时线年龄，所获得的总体年龄为606.4Ma。
上洛金矿样品HMS－3含金石英脉纹层中热液蚀变绢云母经过14个阶段的分步加热，加热温度区间为600～1400℃，其中在1040～1140℃温度范围内释放出了40%的39Ar。在这个温度区间，对应的视年龄分别为(510.1±4.8)Ma、(528.8±4.63)Ma和(525.9±4.6)Ma，平均为521.6Ma。该样品也没有获得比较合理的坪年龄和等时线年龄，所获得的总体年龄为517.3Ma。
花桥金矿样品HMS－3含金石英脉纹层中热液蚀变绢云母经过15个阶段的分步加热，加热温度区间为600～1400℃，其中在1040～1140℃温度范围内释放出了28.2%的39Ar。在这个温度区间，对应的视年龄分别为(583.7±7.0)Ma、(573.2±7.1)Ma和(575.9±6.7)Ma，平均为544.2Ma。该样品也没有获得比较合理的坪年龄和等时线年龄，所获得的总体年龄为579.9Ma。
从以上不同矿床热液蚀变绢云母Ar－Ar年龄测试结果(表8－1至表8－4)和谱系图(图8－1)来看，不管哪一个样品都没有获得理想的坪年龄，但是从数据来看，每一个样品在不同的加热阶段都存在一个绢云母中39Ar释放最高的年龄段，并且这些年龄段之间年龄的差别不是很大。另外，从这些年龄谱系图和分析结果来看，这些数据也反映了德兴地区与剪切带有关的金矿的成矿作用是多期次叠加作用的结果(图2－3)。一方面，不同矿床形成时代相差较大;另一方面，每个样品较难得到合适的坪年龄，这些也可能反映了成矿作用过程中的多次地震泵事件的叠加。
表8－1 金山金矿蚀变绢云母(J20)Ar－Ar年龄分析结果
注:下标m代表样品中测定的同位素比值;总体年龄=431.4Ma;F=40Ar*/39Ar。
表8－2 *石金矿蚀变绢云母(HMS－3)Ar－Ar年龄分析结果
注:下标m代表样品中测定的同位素比值;总体年龄=606.4Ma;F=40Ar*/39Ar。
表8－3 上洛金矿蚀变绢云母(SL－2)Ar－Ar年龄分析结果
注:下标m代表样品中测定的同位素比值;总体年龄=517.3Ma;F=40Ar*/39Ar。
表8－4 花桥金矿蚀变绢云母(HQ－1)Ar－Ar年龄分析结果
注:下标m代表样品中测定的同位素比值;总体年龄=579.9Ma;F=40Ar*/39Ar。
从云母类矿物Ar－Ar坪年龄和等时线年龄的定义来看，其所需的累计39Ar释放量大于40%是人为设定的。另外，从分析所用绢云母样品的XRD衍射结果来看，绢云母的结晶度较大，可能反映了绢云母中混层矿物的存在。虽然，绢云母的Ar－Ar分析结果不能给出准确、合理的金矿的成矿年龄，但是它至少能够反映后期热液流体作用的叠加，这说明在德兴地区存在着明显的后期构造热事件。不一致的最大39Ar释放量的年龄段说明不同的金矿所遭受的后期影响具不一致性。
三、金山金矿的成矿时代讨论
同位素测年是一项非常复杂的工作，从最初方法的确定、样品的采集、处理和测试到最后结果的计算和解释等，每一步都要求细心严格、准确无误。对于金山韧性剪切带来说，它经历过长期复杂的递进剪切和成矿作用过程，牵涉到多种变形机制和成矿机制。如剪切带内的石英脉最早形成于剪切带韧性剪切活动初期的压溶作用(即所谓的“变质分异脉”)，而变质分异脉又在持续的递进剪切过程中遭受压扁拉长和压溶作用，即使后来形成的富含金元素的含金石英脉也同样遭受韧性剪切和流体的改造。因而剪切带内仅石英脉就形成于递进剪切变形过程中的不同时期，而这些石英脉都可能会含有各种各样的流体包裹体。黄铁矿同样形成于剪切带的不同活动时期，许多发育压力影的黄铁矿甚至形成于金山剪切带之前，至于同构造的黄铁矿(即在金山剪切带活动过程中形成的黄铁矿)既有在早期由压溶作用形成的流体在其沉淀过程中形成的，也有在后来的含金石英脉以及层纹状含金石英脉形成过程中结晶的。实际上在成矿期后的任何热液活动中都可能形成黄铁矿。另外，早期和晚期的黄铁矿都可以表现出不同的形状———规则的自形和不规则的他形及碎裂状，仅靠形状难以判断其形成的早晚或与哪一期构造热液活动有关。剪切带在韧－脆性活动停止之后所经历的任何构造变形都属于叠加变形，这些叠加变形构造发生在浅地表，基本为脆性变形构造，如矿区内发育的不同方向的断层。叠加变形是区域构造演化历史的一部分，其本身与剪切带无关，即使平行于剪切带叠加发育的断层与剪切带之间也同样不存在成因上的联系。但需要注意的是，任何成矿后热液事件(无论是岩浆热液事件或地下水热液事件)都可能会对已有矿体存在一定程度的影响，如形成新生热液矿物，或导致一定程度的次生交代蚀变等。就像次生淋滤改造作用一样，它们一般不能作为成矿作用的一部分。所以，一方面不能笼统地把所有在同一矿床观测到的热液活动当成是“多期次成矿”，另一方面在采样做同位素测年时务必注意“后构造”或成矿后构造－热液事件对已形成构造和矿床的影响。
关于金山剪切带的活动年龄，作者倾向于利用矿石铅和剪切带千糜岩和初糜棱岩样品作出的同位素年龄，也就是成矿时代为新元古代。金山剪切带是晋宁期构造活动的产物，剪切带的形成可能与江南古岛弧造山作用有关，是区域挤压构造运动的结果。金山剪切带金的成矿作用也至少是从新元古代晋宁期就开始的，但不能排除后来的脆性变形构造叠加和相应的叠加成矿作用的存在。作者认为在利用其他矿物如伊利石、绢云母、黄铁矿测年时必须要十分慎重。因为除了上述情况外，对伊利石、绢云母(白云母)来说，部分原因是它们的形成温度比较低，一般不超过300～350℃，而且两者之间在一定温度－压力流体条件下可以互相转变，如伊利石在进变质作用下可能会生成绢云母(白云母)。金山所处的地质体不可避免地受到晋宁期之后的加里东期、海西期、燕山期等重要构造运动事件和热事件的影响，都有可能形成新的伊利石、绢云母(白云母)或其他矿物如黄铁矿等。因此，如果不小心采到这些可能是后来形成的新生矿物，得出的年龄肯定会晚于晋宁期。关于金山递进韧性剪切带从剪切带开始活动到最后结束的持续时间，目前还无法给出准确答案。但根据现有年龄测试资料可以作出一个粗略估算。首先糜棱岩的年龄虽然不能代表金山剪切带的最早活动年龄，但比较接近。已有的金山剪切带糜棱岩的年龄大体介于715～732Ma之间。纹层状石英脉中剪切滑动面上热液蚀变绢云母的Ar－Ar年龄变化在560～660Ma之间，可以基本代表金山韧性剪切成矿后期成矿阶段年龄。糜棱岩和绢云母的年龄之差为72～155Ma。按照这个估算，金山递进韧性剪切带从开始到结束可能跨过了至少72Ma。
