安徽宣城地区马山埠岩体成岩年代学及其地质意义

周宇章，赵丽丽，金敏，陆三明，亓华胜，谢祖军

（1安徽省公益性地质调查管理中心，安徽合肥 230001；2中国科学技术大学，安徽合肥 230026；3安徽省地质矿产勘查局322地质队，安徽马鞍山 243000）

0 引言

长江中下游地区是我国东部一条重要的铁铜金成矿带，该成矿带在元古宙活动性基底上发育新元古代直至中生代早-中三叠世的稳定盖层沉积，印支-燕山期发生活化，尤其燕山期以来，强烈的构造-岩浆活动使该区受到岩浆热液作用的叠加改造，为区内矿床的形成创造了有利条件，形成了一系列铁铜金矿床200 余处[1～3]。主要分布于鄂东南、九瑞、安庆-贵池、庐枞、铜陵、宁芜、宁镇等七个大型矿集区内。近年来，随着安徽省地质勘查基金的持续投入，在长江中下游成矿带的南东部南陵-宣城地区实现了重大找矿突破，形成长江中下游成矿带内第八个矿集区南陵-宣城矿集区（图1）。

南陵-宣城矿集区内目前已发现铜山-荞麦山、马尾山、麻姑山、茶亭等大小内生金属矿床10 多处，矿种涉及铜、铅锌、金、钼，但其各矿床研究程度均不高，处于勘查程度高，研究程度低状态，有限的勘查研究工作主要集中于矿床矿体方面[4～9]，而对成矿岩体的研究工作非常薄弱[10]。自20 世纪60 年代以来，研究区相继发现了马尾山高岭土矿、铜山-荞麦山铜硫矿、马尾山铅锌矿等重要矿产资源，发现这些矿床的形成均与马山埠岩体有关。而目前关于马山埠岩体的研究，尤其成岩成矿时代等方面缺少精确的数据，从而阻碍了矿床与区域成矿的关系的综合研究。本文在系统分析前人资料的基础上，通过野外详细考察，以马山埠岩体为研究对象，选择代表性样品对其开展LA-ICPMS锆石U-Pb测年，精确厘定马山埠岩体时代，并结合区域资料，对其成岩成矿地质背景进行了探讨。

图1 长江中下游成矿带区域地质简图Figure 1.Regional geological sketch map of the metallogenic belt in the middle and lower reaches of the Yangtze River

1 研究区地质特征

研究区位于扬子准地台、下扬子台坳南部边缘，处于长兴-广德凹断褶束及宁芜凹断褶束两个IV 级构造的结合部位。区域地层大致由三套沉积建造组成：志留系-泥盆系海相碎屑岩建造；石炭系-三叠系中统中、下部的海相碳酸盐建造；三叠系中统上部及二叠系陆相碎屑岩建造等。其中石炭系中上统黄龙组、船山组-二叠系下统栖霞组的碳酸盐岩沉积建造与区内的Cu、Au、S、Pb、Zn等矿床的关系密切，是区域内重要的赋矿层位。

构造以褶皱和断裂为主。褶皱为敬亭山-狸桥复背斜，呈北东向展布，与本区铜多金属矿密切相关。其可分为敬亭山不完整背斜、花山向斜、昆山复向斜（含昆山向斜、马山埠背斜、陈家湾向斜三个次级褶皱）、新河庄背斜等次一级褶皱。研究区断层主要分为两组：北东向断裂平行于褶皱分布，多表现为逆断层，伴有岩体侵位和金属矿化现象发生，既是容浆构造又是容矿构造，相对延伸较长；北西向断裂对北东向断裂起错断作用，逆断层、正断层均有，延伸较短（图2、3）。

图2 研究区地质简图Figure 2.Geological sketch map of the study area

研究区岩浆岩主要为燕山期侵入岩，总体可分为三类。第一类侵入岩以中偏基性为主，岩性由辉石闪长岩、闪长岩等组成，以昆山岩体为代表，属SiO2弱饱和的钙碱系列，与区域S、Pb、Zn、Au成矿关系甚密；第二类侵入岩以中偏酸性为主，以马山埠岩体为代表，岩性为花岗闪长（斑）岩，属SiO2饱和的碱钙系列，岩体与围岩有强烈的接触变质和矿化蚀变现象，与Cu、S、W 矿床相关，如荞麦山铜硫矿床就产于其上、下接触带中；第三类侵入岩以中偏酸性为主，代表性岩体为麻姑山岩体，岩性为花岗闪长斑岩，与Cu、Mo 矿床相关。

本次研究对象马山埠岩体主体岩性为花岗闪长（斑）岩，通过野外调查，其侵位于马山埠背斜核部，呈岩墙、岩枝状产出。长2800m，宽300～400m，北东向延伸，面积约1km2。围岩主要为石炭-二叠纪的黄龙组、船山组、栖霞组灰岩。受岩体侵入影响，围岩主要发生矽卡岩化、大理岩化、绿泥石化、黄铁矿化等矿化蚀变，形成铜硫矿、铅锌矿等矿床。在风化作用下，地表岩体形成灰白色高岭土矿床，马尾山高岭土矿即发育于此。

图3 马山埠岩体剖面示意图Figure 3.Section sketch map of Mashanbu rock mass

2 锆石ICPMS测试情况

2.1 岩石学特征

样品采集于马尾山铅锌矿区钻孔ZK20+02，新鲜岩石样品呈浅灰色略带肉红色，块状构造，斑状及似斑状结构，基质为石英、长石，呈微细粒结构。主要矿物为斜长石（含量50%～60%）、石英（25%）、钾长石（10%）；次要矿物为黑云母、角闪石（多已透辉石化、绿泥石化），约占10%；副矿物有磷灰石、榍石、锆石。镜下斜长石多呈聚片及卡纳双晶，环带构造清晰。蚀变主要为膏化、硅化、矽卡岩化以及钠长石化。

2.2 分析方法

锆石单矿物挑选制靶工作由廊坊市诚信地质服务有限公司完成。样品首先经过人工破碎,按常规重力和磁选等方法分选出锆石。然后在双目镜下挑选出晶形完好、透明度和色泽度高的锆石颗粒,将其与标准锆石在玻璃板上用环氧树脂固定、压平、烘干、抛光、镀金,制成样品靶[11]。

阴极发光(CL)照相主要用于检查锆石内部结构和选择分析区域，由中国科学院地质与地球物理研究所扫描电镜室完成。所采用工作电压15kV，电流4nA。

锆石激光原位U-Pb同位素分析在合肥工业大学资环学院质谱实验室进行，采用激光-电感耦合等离子质谱仪(LA-ICPMS)完成。分析测试方法原理同文献[12]，实验使用激光器为GEOLAS，激光剥蚀系统波为193nm，工作参数：剥蚀物质载He 为0.6L/min，激光脉冲频率为5Hz，剥蚀孔径为32μm，剥蚀时间为90s，背景测量时间为25s，脉冲能量密度为10J/cm2；测试质谱仪为Agilent7500a，该仪器独有的屏蔽炬可明显提高分析灵敏度。工作参数：Rf 功率为1300W，进样深度为5.6mm，等离子气体Ar 为15L/min，辅助气体Ar 为1L/min，补偿气体Ar 为0.8～0.9L/min。使用nist610 玻璃作为元素外标，标准锆石91500 进行同位素分馏校正，锆石标样Plesovice 作为同位素监控样，本实验锆石标样的测定结果与误差与推荐值一致。数据处理采用中国地质大学(武汉)开发的ICPMSDataCal8.0 软件完成，选取谐和度＞90%的样品点进行数据分析，采用ISOPlot软件绘制谐和图并计算加权平均年龄[12]。

2.3 分析测试结果

花岗闪长岩中的锆石均透明，呈微黄色，棱柱状，自形晶体，长150～300μm，宽60～150μm，长宽比大多2：1。在CL阴极发光照片中，均显示清晰的震荡环带，内部纯净，无矿物包裹体，表示锆石为典型的岩浆锆石成因，个别锆石有继承核（图4）。U-Pb定年的测点主要选择在锆石边缘、环带完整清晰的部位进行。

图4 花岗闪长岩锆石阴极发光照片Figure 4.Zircon cathodoluminescence photos of granodiorite

本次测定的花岗闪长岩的13 个数据的Th/U 为0.71～1.31，均大于0.5（仅XC01-28 测点为0.31）（表1），且各样品的Th、U之间呈显著的正相关，表明本次锆石均为岩浆成因，13 个测点给出130±3.6Ma-140±4.0Ma的206Pb/238U年龄，测点数据成群分布于U-Pb 谐和曲线图中(图5)，加权平均年龄为135.1±2.0Ma，代表了花岗闪长岩的侵位年龄。

表1 花岗闪长岩锆石测龄Pb同位素分析结果Table1.Zircondating Pbisotopeanaly sisresults ofgranodiorite

图5 花岗闪长岩LA-ICPMS锆石U-Pb定年协和图Figure 5.LA-ICPMS zircon U-Pb dating concordance map of granodiorite

3 讨论

3.1 马山埠岩体成岩时代

该区长期以来矿产勘查工作取得很大进展，但一直以来对马山埠岩体未开展年代学，有限的工作均围绕矿体、矿床进行，缺乏年代学资料。本次工作在详细考察铜山-荞麦山铜铅锌矿床的基础上，通过岩心取样，直接获取与成矿息息相关的马山埠岩体花岗闪长岩，采用锆石LA-ICPMS 方法进行年代学测试。得到成岩年代为135.1±2.0Ma，该年龄精确代表了岩体的成岩年龄，为矿床研究乃至区域成矿背景认识的深入研究提供了有效数据。

3.2 区域成岩时代对比

作为我国重要的成矿带之一，长江中下游地区的地质研究工作一直以来就为各地质学者、地质学家们所重视。从构造背景研究上，常印佛等提出中下扬子“一盖多底”的地壳结构[13]，得到众多学者的认同。近年来随着地球物理测深技术的进步，该观点得到了进一步支持[14～18]。在浅部构造特征研究中，笔者在野外调查中发现，研究区内露头的断裂特征主要表现为由南东向北西逆冲的一系列逆断层,前人认为长江中下游成矿带以长江断裂为界，两侧表现为对冲构造，但其活动的一致性，不同的学者具有不同的观点[19～23]，研究区构造特征很可能属于对冲构造的南翼，为晚侏罗世区域陆内挤压造山的结果。

董树文通过重新厘定燕山运动特征和时限，提出晚侏罗世-早白垩世，特提斯构造域向太平洋构造域转换阶段对长江中下游地区成岩成矿起重要的控制作用[17、24]，此阶段内区域应力由挤压转向拉伸，岩石圈由挤压增厚而发生拆沉，这在深部地球物理探测工作中得到较好的印证[20、25～27]，另外区域内大量的岩石地球化学数值分析也得出类似结论[4、10、28～29]。

前人研究表明，长江中下游成矿带区域成岩成矿作用主要发生于145～120Ma之间[30]，而岩浆活动和成矿作用具有明显的分区性和阶段性特征[3、23、31-32]。隆起区侵入岩的成岩年龄在146～135Ma，属于高碱钙碱性系列[1、33]，与区域铜金矿成矿作用有关；凹陷区侵入岩主要成岩年龄为134～126Ma，属于橄榄安粗岩系列，与区域铁硫矿成矿作用密切相关；而与铀、金矿化有关的A 型花岗岩主要集中于126～123Ma，属于碱性（A型）花岗岩系列[34]，其在隆起区、凹陷区皆有产出。高钾钙碱性系列岩石成岩阶段属于区域内由挤压向伸展过渡时期的产物，橄榄玄粗岩系列岩石属于区域伸展作用的产物，而碱性（A型）花岗岩系列岩石的形成表明区域伸展作用达到高潮[16]。

马山埠花岗闪长岩年龄135.1Ma，对应于长江中下游断隆区岩浆活动系列，应为区域应力由挤压转向伸展构造背景下的高钾钙碱性系列岩石，其源区应为富集型地幔，并具有壳幔混合特征。根据野外调查，马山埠岩体侵位于马山埠背斜核部沿轴面发育的系列北东向断层内。燕山早期，强烈的挤压应力下，区域地层隆起褶皱，并沿褶皱轴面发育一系列北东向逆冲断层，岩石圈增厚。而后随着应力减弱，导致增厚的富集岩石圈地幔的拆沉，软流圈地幔物质上涌并导致富集岩石圈地幔发生部分熔融，形成的基性岩浆上升到下地壳同化混染壳源物质，形成的岩浆沿马山埠背斜核部构造裂隙贯入。

3.3 找矿方向预测

长江中下游成矿带内矿产资源丰富，但以铁铜矿为主，前人通过多项研究对区内铁铜矿床特征进行了多方面的研究。铁矿主要形成于断凹区的火山盆地中，形成时间为127～123Ma，形成于燕山期的区域拉伸背景下；区内铜矿主要分为两种，一种为形成于海西期拉张构造背景下的层控型铜矿床，一种为145～135Ma主要形成于断隆区的矽卡岩型、接触交代型铜矿床[3、31、35]。根据区内地层-构造-岩浆岩活动特征对比，区内类似于长江中下游成矿带内断隆区铜金矿床成矿特征，在茶亭大型铜金矿勘查、研究过程中，更是说明铜金矿应为本区的主攻矿种，但作为同一成矿系列，铅锌矿化在本区内已有不同程度被揭示，因此铜矿外围铅锌矿勘查工作也应引起重视。

长江中下游成矿带的控矿构造为沿基底结合带复活的网状断裂系统。长江中下游成矿带处于特提斯、古亚洲、太平洋三大构造体制转换的关键地带，“结点成矿”成为成矿带内的重要找矿方向[36～38]。长江中下游研究区内主要发育北东、北西向两组断裂构造，深部地球物理探测表明现有矿床的深部多为该两组断裂交汇处，该处岩浆活动相对频繁，地层活化程度较高[39]，因此结点成矿亦将成为一重要找矿方向。同时，根据近年来的找矿成果和勘查工作总结，结合本区成岩成矿研究新认识，深部“棋盘式”构造格架有利于矿质岩浆的上涌，电法工作对本区找矿具有积极意义[40、41]。

4 结论

（1）通过野外调查和锆石LA-ICPMS 测龄，马埠山岩体花岗闪长岩的成岩年龄为135.1±2.0Ma，岩体侵位于马山埠背斜核部。岩浆活动造成围岩矿化蚀变，与区内矿床的形成息息相关。

（2）马山埠花岗闪长岩年龄表明，该岩体的形成可能为中国东部晚侏罗-早白垩世燕山运动岩浆活动的产物，是特提斯构造体制向环太平洋构造体制转换早期的岩石圈伸展构造背景下的产物；

（3）研究区内找矿方向主要为深部构造结点处，岩浆活动较活跃地区，主要通过电法等物探工作手段，结合深部钻探验证，在了解深部结构的基础上，以铜金矿找矿为主，同时亦要重视铅锌等矿种的勘查工作。