广州地化所在应用锡石U–Pb年代学解决厄尔士成矿省锡矿成因争论方面取得重要进展

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发表时间: 2017-11-02 11:41:18 单位: 广州地化所


  广州地球化学研究所孙卫东研究员课题组章荣清博士后、德国克劳斯塔尔工业大学Bernd Lehmann教授和英国伦敦自然历史博物馆Reimar Seltmann教授等在多方合作下,选取厄尔士山脉五个典型锡矿床中的锡石进行LA-ICP-MS U–Pb定年,约束该区锡矿床成矿时代,间接探讨该区花岗岩岩浆热液作用发生的时限。

    厄尔士山脉/克鲁什涅山脉(德语:Erzgebirge,捷克语:Krušné hory)位于中欧德国和捷克交接部位的波西米亚地区(图1)。该地区盛产多种热液金属矿床,为现代采矿地质学的发源地,并且为矿床学一些基本理论的建立提供了基本素材。德国弗莱贝格附近的银矿开采始于公元1168年,而Krupka和Zinnwald地区的砂锡矿开采则可以追溯到青铜器时代。二战以后,厄尔士山脉成为欧洲主要的铀矿产区。该地区锡的总资源量可达100万吨,其中已经开采30万吨。即便如此,该地区仍然存在一系列函待解决的基本问题,例如,与花岗岩有关的锡矿床和稀有金属矿床的精确成矿时代以及这些花岗岩本身的成岩时代存在很大争议。根据地球化学、矿物学以及野外地质关系,当前经典和流行的观点认为厄尔士山脉关于花岗岩岩浆作用及其有关的岩浆热液矿床可以分为330~320 Ma和310~290 Ma两期,两者时间存在着约束较差的20 m.y.的间歇。该观点最近被一些包裹在云母中锆石/晶质铀矿的U–Pb定年和辉钼矿Re–Os定年工作所质疑。这些成岩成矿年代学争议主要是由于花岗岩的高分异属性及不同程度的热液叠加作用导致,即全岩/单矿物Rb–Sr、Sm–Nd、K–Ar、40Ar–39Ar同位素体系受到了扰动、变晶锆石的同位素体系为开放状态。

 

图1 厄尔士/克鲁什涅金属成矿省东部花岗岩类地质图 

  广州地球化学研究所孙卫东研究员课题组章荣清博士后、德国克劳斯塔尔工业大学Bernd Lehmann教授和英国伦敦自然历史博物馆Reimar Seltmann教授等在多方合作下,选取厄尔士山脉五个典型锡矿床中的锡石进行LA-ICP-MS U–Pb定年,约束该区锡矿床成矿时代,间接探讨该区花岗岩岩浆热液作用发生的时限。厄尔士山脉主要锡矿床的锡石具有高的Ti和W含量,低的Nb和Ta含量,具有明显的CL震荡环带。CL图像上看出只有少量的锡石颗粒被后期细脉确切,表明大多数锡石形成于同一阶段,受后期蚀变作用影响小(图2)。五个典型矿床的七个样品的定年结果汇总见表1。这些定年结果揭示了锡石的结晶年龄,即代表厄尔士山脉主要锡矿床的锡成矿事件的时限。

 

图2 用于LA-ICP-MS分析的典型锡石样品的CL图像。白色圆圈为激光分析束斑,大小为74 μm 

表1 厄尔士金属成矿省五个主要锡矿床的锡石U–Pb定年结果统计数据 

图3 厄尔士山脉典型锡矿床及相关花岗岩的年龄图谱 

  本文所获得的锡石U–Pb年龄以及前人的一些定年结果表明,厄尔士成矿省内碱长花岗岩岩浆作用及相关的锡成矿作用发生在较短的时间间隔范围内(图3)。320~326 Ma的时间跨度也与厄尔士成矿省内大型复式花岗岩岩基具有较长的岩浆热液活动历史模型吻合。该大型岩浆房可以演化出高分异的小体积的残留熔体,进而冷却形成碱长花岗岩、维持花岗岩周围大规模的流体活动。部分熔融形成稀有金属花岗岩的源岩,可能为冈瓦纳大陆边缘的晚新元古代和早古生代的变质火山沉积岩,这些变质火山沉积岩为厄尔士地区因推覆堆叠作用形成的基底。该区高温高压峰期变质作用发生在约340 Ma,随后迅速抬升,形成走滑断层以及发生大规模的晚造山和后造山花岗岩岩浆作用。含锡碱长花岗岩由经历了高度结晶分异的晚期熔体固结形成,其侵位时代早于320 Ma。 

  该论文近期在线发表在地质学领域国际著名期刊《Geology》上。本研究成果受到国家重点研发计划“深地资源勘查开采”专项“燕山期重大地质事件的深部过程与资源效应”(2016YFC0600408)、中国博士后基金(2015M572373)、欧盟Horizon 2020项目641650 FAME、德国联邦教育和研究部(BMBF)合作项目r4 Wirtschaftsstrategische Rohstoffe: ResErVar联合资助。 

    

    

  论文信息: 

  Rongqing Zhang, Bernd Lehmann, Reimar Seltmann, Weidong Sun, Congying Li. Cassiterite U-Pb geochronology constrains magmatic-hydrothermal evolution in complex evolved granite systems: The classic Erzgebirge tin province (Saxony and Bohemia). Geology, 2017, in press. 

  全文链接: 

  https://doi.org/10.1130/G39634.1 

  附件链接: 

  http://www.geosociety.org/datarepository/2017/2017364.pdf 


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