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    摘要

    宁芜玢岩型铁矿矿集区是中国东部重要的铁矿矿集区之一。宁芜矿集区在早白垩世135~126 Ma间连续发育了成分和源区相似的4组火山作用旋回,并伴随有两大类侵入岩发育:一类为辉石闪长玢岩-闪长玢岩,与玢岩型铁矿床的形成密切相关,主要发育于大王山火山旋回晚期(约131 Ma);另一类为花岗岩类侵入岩,形成于铁矿化之后,成岩时代与姑山和娘娘山火山旋回相近(130~126 Ma)。两类侵入岩源区的差异与联系目前尚未揭露。本次研究通过对两类侵入岩锆石年代学、Hf-O同位素特征的研究,区分了不同侵入岩源区差异。结果表明,与成矿母岩同旋回侵入岩锆石的δ18O集中于6.0‰~6.5‰,εHf(t)集中于−6.0~−5.0;成矿后形成的花岗岩类侵入岩锆石的δ18O集中于7.0 ‰至8.0 ‰,εHf(t)分布于-8.7~-1.2。结合前人研究,区内岩浆活动存在有富集地幔、太古代地壳和新元古代地壳3个岩浆源区,4个火山作用旋回的岩浆源区在130 Ma左右发生了改变。130 Ma之前的龙王山和大王山火山旋回的岩浆岩源区主要为受太古代地壳混染的富集地幔,而130 Ma之后的姑山和娘娘山火山作用旋回的岩浆岩源区主要为受新元古代地壳混染的富集地幔。多阶段火山作用中只有大王山旋回的闪长玢岩与玢岩型铁矿的形成有关。相比较其他火山旋回,大王山旋回具有更高的富集地幔组分以及更少的新元古代地壳的混染。因而,岩浆中较高比例的富集地幔含量是控制玢岩型铁矿形成的关键因素之一。

    Abstract

    The Ningwu ore district is the best-defined iron oxide-apatite (IOA) district in China, which hosts more than 30 IOA deposits and is one of the important Fe resource areas in eastern China. Four groups of volcanic cycles (suits) with similar compositions and magma sources have been continuously developed in the Ningwu district during 135~126 Ma. Two major types of intrusions have been formed with the multi-stage volcanism. One type is pyroxene diorite porphyrite/diorite porphyrite, closely related to the formation of IOA deposits and mainly deve-loped in the late of the Dawangshan volcanic cycle (~131 Ma). The other type is granite rocks, formed after Fe mineralization and of a similar age to the volcanic cycles of the Gushan and Niangniangshan (130~126 Ma). The relationship and differences between these two types of intrusions have not yet been revealed. In this contribution, chronology and Hf-O isotope characteristics of zircons from these two types of intrusions have been studied, effectively distinguishing the differences in the magma sources of different intrusions. Zircons from the syn-mineralization intrusion rocks have a concentrated δ18O range of 6.0‰ to 6.5‰, with εHf(t) values between-6.0 and-5.0. In comparison, the zircons of the post-mineralization intrusions have a higher δ18O range of 7.0‰~8.0‰, with εHf(t) range of-8.7 to-1.2. The magma source transformation of multi-stage volcanism happened at ~130 Ma. The source areas of volcanic and intrusive rocks formed in the Longwangshan and Dawangshan volcanism cycles (before 130 Ma) are mainly from the enriched mantle contaminated by the Archean crust. The source areas of volcanic and intrusive rocks formed in the Gushan and Niangniangshan volcanic cycles (after 130 Ma) are mainly from the enriched mantle contaminated by the Neoproterozoic crust. In multi-stage volcanic activity, only the Dawangshan cycle is related to the formation of IOA deposits. Compared to other volcanic cycles, the Dawangshan cycle has higher enriched mantle components and less contamination of the Neoproterozoic crust. Therefore, the higher enriched mantle content in the ore-forming parent rock is one of the key factors controlling the formation of IOA deposits.

    关键词

    锆石;Hf-O同位素;岩浆源区;玢岩型铁矿床;宁芜矿集区

    Keywords

    zircon, Hf-O isotope, magma source, iron oxide-apatite deposit, Ningwu ore district

  • 长江中下游多金属成矿带是中国东部最重要的成矿带之一,中生代岩浆活动剧烈并形成了大量的斑岩-矽卡岩型、玢岩型、热液脉型矿床(常印佛等,1991;Mao et al., 2011;毛景文等,2012;2020;周涛发等,2011a;2017;Yu et al., 2011)。其中,宁芜矿集区是最为重要的一个玢岩型铁矿矿集区(图1)。洋壳的俯冲作用控制着中国东部中生代的成矿作用。宁芜矿集区岩浆岩的活动处于区域大地构造挤压后的拉张时期,在较短的时间内(10 Ma)连续发育有龙王山、大王山、姑山和娘娘山4个火山作用旋回,每个火山作用旋回都伴随着次火山岩或侵入岩的发育。目前对宁芜矿集区岩浆岩成因的主要认识为岩石由大洋板块俯冲或加厚的古大陆下地壳部分熔融形成的富集地幔,在岩浆向上移动的过程中经历了或没有经历地壳同化混染作用,或直接来自超镁铁质成分较少的富集地幔源的部分熔融(邢凤鸣, 1996;邢凤鸣等,1999;王元龙等,2001;张旗等,2003;Hou et al., 2010; Mao et al., 2011;毛景文等,2012;周涛发等,2011a;Tang et al., 2013;薛怀民等, 2015;Yan et al., 2015;Chen et al., 2016;陈长健等,2017)。

    前人根据火山岩地质-地球化学特征的差异将宁芜矿集区发育的4组火山作用旋回分为2组,提出了岩浆特征的转折。毛建仁等(1990)认为大王山旋回与姑山旋回间存在火山作用由强到弱、岩性从中基性到中酸性的转换。Zhou等(2011b)通过对不同旋回火山岩的地质特征和年代学研究,认为宁芜地区的4个火山岩旋回可以分为2个阶段,早期包括龙王山旋回和大王山旋回,晚期包括姑山旋回和娘娘山旋回。Duan等(2023)通过对4组火山旋回中火山岩中锆石年代学、Hf-O同位素及微量元素的研究,确定了火山岩岩浆源区的变化,也将多阶段火山作用分为早期龙王山旋回-大王山旋回和姑山旋回-娘娘山旋回2个主要阶段。4个火山作用旋回晚期形成的侵入岩大致可分为2类:一类是与玢岩型铁矿相关的侵入岩,形成于早阶段火山旋回(主要形成于大王山火山旋回晚期);另一类是成矿期后穿切矿体的花岗质岩石,多形成于晚阶段火山旋回(姑山火山旋回和娘娘山火山旋回)。但目前对花岗质侵入岩的研究较少,缺失了较多的指示岩浆特征改变的信息。

    锆石作为副矿物普遍发育于各类岩浆岩中,由于其封闭温度高、抗风化能力强,即使经历风化、弱热液蚀变,甚至多次地质事件后仍可保存,并记录形成时岩浆岩的源区和岩浆性质等特征(Belousova et al. 2002;Hoskin et al.,2003;Valley, 2003),是研究岩石形成和演化的重要探针。锆石Hf-O同位素联合示踪是近年来岩石源区研究领域中成熟的重要示踪方法,锆石的氧同位素在不同的地质储库中具有差异明显的数值特征,能够有效示踪岩浆中各端员组分。本次研究通过对宁芜矿集区两类侵入岩的锆石年代学、Hf-O同位素特征的研究,有效区分了不同侵入岩源区的差异,进一步揭示了矿集区多阶段火山作用特征。

    图1宁芜矿集区矿产地质简图(据宁芜研究项目编写小组,1978修改)
    Fig. 1 Simplified geologic map of the Ningwu ore district, with corresponding distributions of Fe deposits (modified from the Ningwu Research Group, 1978)

    1 区域地质特征

    在中生代,宁芜矿集区内共发育有4个火山作用旋回,其中龙王山、大王山和姑山旋回以安山质岩石为主,娘娘山旋回以碱性火山岩(白榴石响岩和蓝方石响岩)为主,尽管娘娘山旋回存在一定的差异,但其并未形成一个独立的岩系(唐永成等,1998;王元龙等,2001)。在矿物学和地球化学特征上,娘娘山旋回火山岩与长江中下游多金属成矿带内发育的A型花岗岩均富含高钾矿物(钾长石),含有较少的斜长石和镁铁矿物的特征(唐永成等,1998),并具有相似的成岩年龄(范裕等,2008;Zhou et al.,2011b),可归为同一类型(毛建仁等,1990;唐永成等,1998;Mao et al.,2011)。

    研究普遍认为,宁芜矿集区发育的2类侵入岩(次火山岩)中与铁矿有关的闪长玢岩(辉石闪长玢岩)主要为大王山旋回后期的产物(宁芜研究项目编写小组,1978;毛建仁等,1990;常印佛等,1991;邢凤鸣,1996;侯可军等,2010;袁顺达等,2010;范裕等,2010;2011;Yu et al., 2011;段超等,2011;Zhou et al., 2011b;2013;Duan et al., 2012;2019;李锦伟等, 2012;Sun et al., 2017a;赵新福等,2020)。铁矿化后在矿集区中部发育有较大规模的花岗类侵入岩,形成于姑山旋回晚期,与娘娘山旋回相近或稍早(宁芜研究项目编写小组,1978)。其分布大致北起施川,南至青山-四合山,西至宁芜铁路一线,东至南山、陶村(高村)及围屏山一带,花岗岩类侵入体大多呈小岩体产出,它们在深部可能相连,呈长轴35°方向的似橄榄形大岩基(袁峰等,2011)。岩性以石英二长岩、石英闪长岩、石英二长斑岩、石英闪长斑岩、黑云母花岗岩 、文象花岗岩、花岗斑岩为主。在宁芜盆地整个火山岩作用的后期,矿集区部分地区发育有热液脉型(-斑岩型)铜、金矿床(点)(例如:铜井铜金矿、大平山铜矿等),其与火山岩晚期的娘娘山旋回(或及姑山旋回)相联系(宁芜项目研究小组,1978)。

    2样品特征与测试方法
    2.1 样品特征

    本次研究采集了与玢岩铁矿形成密切相关的大王山火山旋回晚期侵入岩(闪长玢岩)和成矿后姑山旋回晚期侵入岩(黑云母闪长玢岩)以及穿切矿体发育的侵入岩(花岗闪长斑岩)。样品采集与特征如下。

    DWS18-05样品为闪长玢岩(图2a),采自矿集区中部的凹山矿田南部,地理坐标为N31º39'29.94",E118º37'32.1",岩体侵入于大王山组二段安山岩中,岩石呈墨绿色,斑状结构,斑晶含量30%,主要为斜长石、角闪石、黑云母,基质主要为斜长石微晶。斜长石含量25%,粒径大小不一,0.5~2.5 mm,环带结构和聚片双晶结构发育;暗色矿物主要为角闪石,黑云母、辉石含量较少。基质以斜长石微晶为主,粒径0.02 mm左右。蚀变较发育,多为绿泥石化、绿帘石化和黏土化,碱性长石化少量发育。磁铁矿化呈星点状,粒径0.02~0.2 mm。

    GS18-05样品为黑云母闪长玢岩(图2b),采自矿集区中部凹山矿田以北,地理坐标为N31º43'40.5",E118º36'31.7",岩体侵入姑山组一段安山岩中。岩石呈墨绿色,斑状结构,斑晶含量50%,主要为斜长石和角闪石,基质主要为斜长石微晶。斜长石含量40%,粒径大小不一,0.5~4.0 mm,环带结构和聚片双晶结构发育;暗色矿物主要为角闪石和黑云母,含量约5%。岩石发育泥化、绿泥石化和绿帘石化蚀变。磁铁矿少量发育。

    HSQ20-04和HSQ20-05样品均为花岗闪长斑岩(图2c、d),采自和尚桥铁矿床采坑北邦,地理坐标为N31º37'57.3",E118º33'44.02"。岩体侵入矿体及其赋矿围岩中。岩石呈浅肉红色,斑状结构,斑晶含量50%左右,主要为斜长石、钾长石、石英、黑云母,基质为长石、石英。斜长石含量35%左右,粒径大小不一,大者3 mm小者0.5 mm,环带结构和聚片双晶结构发育,多发生钾长石化;石英斑晶呈他形,多发生熔蚀边现象;角闪石、黑云母含量较少。后期多发生绿泥石化、钾长石化、泥化等。黄铁矿化呈稀疏浸染状(或星点状)发育。

    2.2 测试方法

    将采集的4件样品粉碎,挑选出锆石单矿物颗粒开展锆石SIMS U-Pb定年和Hf、O同位素测试。将锆石颗粒与U-Pb定年参考物质一起制成环氧树脂靶。在显微镜下进行透-反射光观察拍照。锆石靶镀碳后,采用阴极发光图像揭露锆石颗粒内部结构,结合透-反射光观察选择测试锆石颗粒。去除锆石靶表面碳之后再经过超声洗涤和真空干燥,镀上纯金以备后续测试。测试顺序先后为锆石O同位素,锆石SIMS U-Pb定年,锆石Hf同位素。具体测试方法见下文。

    2.2.1 锆石O同位素

    锆石氧同位素测试在核工业北京地质研究院采用二次离子质谱CAMECA IMS-1280HR测试完成。测试方法据He等(2024)和Li等(2021),一次离子光路系统采用高斯模式,一次离子光阑大小为400 μm,Cs+一次离子束强度约为2 nA,栅格扫描大小为10 μm,调制一次离子光路系统使到达样品表面的一次离子束斑大小约为20 μm。以垂直入射的电子枪均匀覆盖于100 μm范围内来中和样品的表面荷电效应。经过-10 kV加速电压提取负二次离子。二次离子光路对比度光阑为400 μm,入口狭缝152 μm,视场光阑5001 μm,能量狭缝50 eV,出口狭缝405 μm,仪器质量分辨率约为2400(以10%峰高定义)。用参考物质Penglai锆石作为氧同位素测试主标样,Qinghu锆石作为质量监控标样。二次离子信号采用多接收系统的法拉第杯接收,采集16O和18O的信号,单点测试采集20个循环。单点测试时间约为3分40秒,其中包括60秒预剥蚀时间以及2分40秒信号采集时间及仪器参数优化时间。单点数据内精度优于0.2‰(1σ)。

    图2宁芜矿集区侵入岩显微镜正交偏光照片
    a.大王山旋回晚期闪长玢岩;b.姑山旋回晚期黑云母闪长玢岩;c、d.穿切矿体发育的花岗闪长斑岩
    Pl—斜长石;Kfs—钾长石;Amp—角闪石;Bt—黑云母;Q—石英
    Fig. 2 Orthogonally polarized micrographs of samples from the intrusions in the Ningwu ore district
    a. Diorite porphyrite intrudes in the late of the Dawangshan cycle; b. Biotite diorite porphyrite intrudes in the late of the Gushan cycle;c, d. Granodiorite porphyry cut through the Fe ore bodies at the Heshagnqiao mining pit
    Pl—Plagioclase; Kfs—K-feldspar; Amp—Amphibole; Bt—Biotite; Q—Quartz


    SIMS的仪器质量分馏(IMF)校正采用Penglai锆石标准,其中Penglai锆石氧同位素推荐值为5.31‰±0.10‰,测量的18O/16O比值通过维也纳平均标准海洋水(V-SMOW)值(18O/16O=0.002 005 2)校正后,减去IMF即为该点的δ18O值,计算公式如下:

    18O)M=(( 18O/16O)M/0.002 005 2−1)×1000(‰)

    IMF=(δ18O)M(Standard)−(δ18O)V-SMOW

    18O)Sample=(δ18O)M−IMF

    2.2.2 锆石SIMS U-Pb测年

    锆石氧同位素测试在核工业北京地质研究院二次离子质谱CAMECA IMS-1280HR测试完成。锆石测试颗粒与锆石O同位素测试相同。测试采用一次离子光路系统采用科勒模式,一次离子束强度约为10 nA,主要质量过滤光阑大小为200 µm,调制一次离子光路系统使到达样品表面的一次离子束斑大小约为20 µm×30 µm。二次离子光路对比度光阑为400 µm,入口狭缝80 µm,视场光阑7000 µm,能量狭缝50 eV,出口狭缝173 µm。实验过程中用参考物质Plesovice锆石定年主标样,Qinghu锆石作为质量监控标样。每次分析保证有Plesovice均匀间隔在待测样品点中间,以控制样品测试整个过程的仪器分馏等分析条件,同时分析Qinghu锆石参考物质。二次离子信号通过扫描磁场的方式采用单接收系统的电子倍增器接收,单点测试点采集7个循环,单点测试时间约为11分钟。采用标准比对法,计算真实值。经过普通铅校正后的数据使用Isoplot软件投点获得谐和图。

    2.2.3 锆石Hf同位素

    锆石Hf同位素测试在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成。使用Neptune多接收等离子质谱和Geolas 193 pro紫外激光剥蚀系统(LA-MC-ICP-MS)。实验过程中采用He作为剥蚀物质载气,根据锆石大小,剥蚀直径采用55 μm,测定时使用锆石国际标样GJ1和Plesovice作为参考物质,分析点与O同位素分析点为同一位置。相关仪器运行条件及详细分析流程见侯可军等(2007)。分析过程中锆石标准GJ1的176Hf/177Hf测试加权平均值分别为0.282 022±0.000 007(2σ),与文献报道值(Morel et al.,2006;侯可军等,2007)在误差范围内完全一致。

    3 测试结果
    3.1 锆石SIMS U-Pb年龄

    DWS18-05闪长玢岩样品中锆石颗粒无色透明,呈自形和棱柱形,粒径150~300 μm(图3)。共获得了20个有效锆石颗粒U-Pb年龄。锆石w(Th)和w(U)分别为58×10-6~210×10-6和100×10-6~238×10-6,Th/U值范围为0.58~0.95(表1),结合CL图像中的振荡生长分带,表明锆石为岩浆成因。20颗锆石颗粒的谐和年龄为(131.1±0.6)Ma(MSWD=1.0),加权平均年龄为(130.4±0.7)Ma(MSWD=0.4)(图4a)。

    GS18-05黑云母闪长玢岩样品中锆石颗粒无色透明,呈自形和棱柱形,粒径150~300 μm(图3)。获得了17颗有效锆石U-Pb年龄。锆石w(Th)和w(U)分别为38×10-6~150×10-6和53×10-6~148×10-6,Th/U值范围为0.65~1.03(表1),结合CL图像中的振荡生长分带,表明锆石为岩浆成因。17颗锆石颗粒的谐和年龄为(129.8±2.2)Ma(MSWD=1.7),加权平均年龄为(130.9±0.9)Ma(MSWD=0.9)(图4b)。

    HSQ20-04花岗闪长斑岩样品中锆石颗粒无色透明,呈自形和棱柱形,粒径100~400 μm (图3)。共获得了21个有效锆石颗粒U-Pb年龄。锆石w(Th)和w(U)分别为206×10-6~947×10-6和285×10-6~736×10-6,Th/U值范围为0.65~1.29(表1),结合CL图像中的振荡生长分带,表明锆石为岩浆成因。21颗锆石颗粒的谐和年龄为(129.8±0.5)Ma(MSWD=1.3),加权平均年龄为(129.3±0.6)Ma(MSWD=0.7)(图4c)。

    HSQ20-05花岗闪长斑岩样品中锆石颗粒无色透明,呈自形和棱柱形,粒径200~500 μm (图3)。共获得了23个有效锆石颗粒U-Pb年龄。锆石w(Th)和w(U)分别为178×10-6~953×10-6和250×10-6~815×10-6,Th/U值范围为0.65~1.30(表1),结合CL图像中的振荡生长分带,表明锆石为岩浆成因。23颗锆石颗粒的协和年龄为(129.4±0.6)Ma(MSWD=1.4),加权平均年龄为(128.7±0.6)Ma(MSWD=0.7)(图4d)。

    3.2 锆石Hf-O同位素

    宁芜矿集区火山岩锆石Hf-O同位素特征值见表2、图5和图6。样品锆石的δ18O值、εHf(t)值和TDM2年龄均呈现为单峰,εHf(t)与锆石U-Pb年龄呈现负相关关系(图6)。

    DWS18-05闪长玢岩中的锆石176Hf/177Hf比值在0.282 503~0.282 605之间,εHf(t)值为−6.7~−3.2。两阶段Hf模式年龄TDM2为1.10~1.27 Ga。这些锆石颗粒的δ18O值范围为6.04‰~6.65‰。统计显示,锆石的δ18O值、εHf(t)值和TDM2年龄均为单峰,分别集中在6.0‰~6.5 ‰(图5a)、−6.0~−5.0(图5b)和1200 Ma至1250 Ma(图5c)。

    GS18-05闪长玢岩中的锆石176Hf/177Hf比值在0.282 495~0.282 570之间,εHf(t)值为−7.0~−4.3。两阶段Hf模式年龄TDM2为1.16~1.28 Ga。这些锆石颗粒的δ18O值范围为7.05~7.52。统计显示,锆石的δ18O值、εHf(t)值和TDM2年龄均为单峰,分别集中在7.0‰~7.5‰(图5a)、−7.0~−5.5(图5b)和1200 Ma至1300 Ma(图5c)。

    HSQ20-04和HSQ20-05花岗闪长斑岩样品中的锆石176Hf/177Hf比值在0.282 448~0.282 660之间,εHf(t)值为-8.7~-1.2。两阶段Hf模式年龄TDM2为1.00~1.37 Ga。锆石的δ18O值范围为6.91‰~8.11‰。统计显示,锆石的δ18O值、εHf(t)值和TDM2年龄均为单峰,分别集中在7.0‰~8.0‰、-3.5~-2.0和1050 Ma至1150 Ma(图5)。

    图3 宁芜矿集区侵入岩典型锆石阴极发光照片
    实线椭圆为SIMS 206Pb/238U年龄测试位置,虚线圆圈为Lu-Hf同位素测试位置,实线圆圈为O同位素测试位置
    Fig. 3 Representative zircon grain cathodoluminescence (CL) images from intrusions in the Ningwu ore district
    The analytical positions are shown, with solid ellipses for 206Pb/238U ages, dashed circles for Lu-Hf isotope, and solid circles for O isotope

    4讨 论
    4.1宁芜矿集区多阶段火山作用时代

    在宁芜矿集区中生代晚期发育有4个火山作用旋回。在过去十多年中,通过锆石LA-(MC-)ICP-MS(激光剥蚀多收集器电感耦合等离子体质谱)、SIMS(二次离子质谱)等高精度U-Pb年龄测试,对区内火山岩、次火山岩和侵入岩的形成时代进行了约束,4个火山旋回形成于125~135 Ma。然而,由于火山旋回之间的时间间隔较短,且测试分析存在一定的误差,单个火山作用旋回显示出较大的成岩年龄阈值,导致2个相邻的火山旋回之间存在测试误差内的年龄重叠(图7)。这种现象在大王山旋回和姑山旋回的年代学研究中非常明显。本次研究对大王山旋回晚期侵入的闪长玢岩、姑山旋回晚期侵入的黑云母闪长玢岩以及侵入和尚桥铁矿床中的花岗闪长斑岩进行了SIMS锆石U-Pb测年,分别获得了(131.1±0.6)Ma、(129.8±2.2)Ma、(129.8±0.5)Ma和(129.4±0.6)Ma的成岩年龄。结合前人数据,对2期主要侵入岩的平均侵入时间进行计算,获得了与玢岩型铁矿矿化相关的或同旋回侵入岩形成时间为(130.7±0.6)Ma(n=20,2σ),晚期花岗类侵入岩的形成时间为(127.4±0.9)Ma(n=17,2σ)(图7)。

    表1 宁芜矿集区侵入岩锆石SIMS U-Pb 年代学测试数据
    Tabe 1 Zircon SIMS U-Pb dating results of the intrusions at Ningwu ore district


    样品原号

    w(B)/10-6

    Th/U

    206Pb

    /204Pb

    207Pb

    /206Pb

    ±%

    207Pb

    /235U

    ±%

    206Pb

    /238U

    ±%

    ρ

    T207/206

    /Ma

    ±Ma

    T207/235

    /Ma

    ±Ma

    T206/238

    /Ma

    ±Ma

    U

    Th

    DWS18-05@01

    171

    111

    0.648

    3.35E+04

    0.0486

    1.91

    0.1370

    2.26

    0.0204

    1.21

    0.54

    128.6

    44.3

    130.3

    2.8

    130.4

    1.6

    DWS18-05@02

    115

    70

    0.605

    1.44E+04

    0.0483

    2.34

    0.1367

    2.84

    0.0206

    1.60

    0.56

    112.0

    54.4

    130.1

    3.5

    131.1

    2.1

    DWS18-05@03

    238

    210

    0.884

    1.74E+04

    0.0485

    1.61

    0.1361

    1.96

    0.0204

    1.11

    0.57

    121.8

    37.5

    129.5

    2.4

    130.0

    1.4

    DWS18-05@05

    126

    78

    0.620

    6.61E+03

    0.0506

    3.23

    0.1428

    3.48

    0.0205

    1.29

    0.37

    220.6

    73.1

    135.5

    4.4

    130.7

    1.7

    DWS18-05@10

    154

    100

    0.650

    7.18E+03

    0.0487

    2.25

    0.1373

    2.57

    0.0205

    1.25

    0.49

    131.9

    52.0

    130.7

    3.2

    130.6

    1.6

    DWS18-05@11

    180

    115

    0.639

    1.71E+04

    0.0494

    2.58

    0.1396

    2.85

    0.0205

    1.21

    0.42

    164.5

    59.3

    132.7

    3.6

    130.9

    1.6

    DWS18-05@13

    171

    127

    0.743

    3.34E+04

    0.0508

    2.40

    0.1408

    2.68

    0.0201

    1.20

    0.45

    229.5

    54.5

    133.7

    3.4

    128.4

    1.5

    DWS18-05@14

    212

    197

    0.929

    2.71E+04

    0.0495

    1.66

    0.1407

    1.99

    0.0206

    1.10

    0.55

    172.8

    38.3

    133.7

    2.5

    131.5

    1.4

    DWS18-05@15

    223

    168

    0.756

    1.43E+04

    0.0480

    1.65

    0.1367

    2.00

    0.0207

    1.12

    0.56

    99.4

    38.6

    130.1

    2.4

    131.8

    1.5

    DWS18-05@17

    133

    99

    0.748

    1.71E+04

    0.0489

    2.36

    0.1363

    2.84

    0.0202

    1.59

    0.56

    140.9

    54.4

    129.8

    3.5

    129.2

    2.0

    DWS18-05@19

    100

    58

    0.579

    2.06E+04

    0.0501

    2.74

    0.1402

    3.00

    0.0203

    1.22

    0.41

    201.7

    62.3

    133.3

    3.7

    129.5

    1.6

    DWS18-05@20

    151

    113

    0.750

    6.64E+04

    0.0495

    1.98

    0.1399

    2.33

    0.0205

    1.23

    0.53

    169.9

    45.6

    132.9

    2.9

    130.9

    1.6

    DWS18-05@21

    103

    63

    0.615

    6.83E+03

    0.0491

    3.85

    0.1404

    4.05

    0.0207

    1.26

    0.31

    152.1

    87.9

    133.4

    5.1

    132.3

    1.6

    DWS18-05@22

    150

    102

    0.679

    >1 E+06

    0.0491

    1.99

    0.1382

    2.32

    0.0204

    1.19

    0.51

    154.6

    45.9

    131.4

    2.9

    130.2

    1.5

    DWS18-05@24

    130

    94

    0.723

    1.76E+04

    0.0501

    2.09

    0.1412

    2.45

    0.0204

    1.27

    0.52

    198.2

    47.9

    134.1

    3.1

    130.5

    1.6

    DWS18-05@25

    165

    155

    0.942

    1.06E+04

    0.0496

    1.88

    0.1387

    2.20

    0.0203

    1.15

    0.52

    176.4

    43.2

    131.9

    2.7

    129.4

    1.5

    DWS18-05@26

    119

    76

    0.637

    5.72E+03

    0.0501

    2.21

    0.1411

    2.53

    0.0204

    1.24

    0.49

    197.5

    50.5

    134.0

    3.2

    130.5

    1.6

    DWS18-05@27

    165

    157

    0.950

    9.17E+03

    0.0496

    1.87

    0.1394

    2.18

    0.0204

    1.12

    0.51

    177.0

    43.1

    132.5

    2.7

    130.0

    1.4

    DWS18-05@29

    137

    80

    0.584

    1.34E+04

    0.0492

    2.07

    0.1373

    2.40

    0.0203

    1.22

    0.51

    156.9

    47.8

    130.7

    3.0

    129.2

    1.6

    DWS18-05@30

    158

    110

    0.692

    1.05E+04

    0.0492

    2.41

    0.1400

    2.66

    0.0206

    1.11

    0.42

    158.2

    55.5

    133.0

    3.3

    131.6

    1.5

    GS18-05@08

    73

    59

    0.812

    7.12E+03

    0.0498

    2.83

    0.1377

    3.15

    0.0200

    1.39

    0.44

    187.3

    64.5

    131.0

    3.9

    127.9

    1.8

    GS18-05@09

    81

    54

    0.666

    6.54E+03

    0.0501

    2.63

    0.1436

    2.91

    0.0208

    1.26

    0.43

    197.3

    59.9

    136.3

    3.7

    132.8

    1.7

    GS18-05@10

    84

    60

    0.710

    4.64E+04

    0.0508

    2.55

    0.1450

    2.87

    0.0207

    1.32

    0.46

    232.8

    57.9

    137.5

    3.7

    132.1

    1.7

    GS18-05@11

    60

    57

    0.948

    >1 E+06

    0.0502

    3.06

    0.1382

    3.36

    0.0200

    1.39

    0.41

    205.4

    69.6

    131.5

    4.2

    127.4

    1.8

    GS18-05@12

    73

    51

    0.706

    >1 E+06

    0.0503

    2.76

    0.1421

    3.05

    0.0205

    1.29

    0.42

    209.9

    62.7

    134.9

    3.9

    130.7

    1.7

    GS18-05@13

    67

    44

    0.654

    3.33E+03

    0.0490

    2.91

    0.1387

    3.28

    0.0205

    1.50

    0.46

    145.5

    67.0

    131.9

    4.1

    131.1

    1.9

    GS18-05@15

    53

    38

    0.715

    3.61E+03

    0.0485

    3.22

    0.1400

    3.64

    0.0209

    1.69

    0.46

    124.5

    74.2

    133.1

    4.5

    133.5

    2.2

    GS18-05@17

    107

    72

    0.669

    5.30E+03

    0.0505

    2.27

    0.1424

    2.68

    0.0204

    1.42

    0.53

    219.3

    51.7

    135.2

    3.4

    130.5

    1.8

    GS18-05@18

    63

    44

    0.689

    >1 E+06

    0.0486

    3.57

    0.1361

    3.84

    0.0203

    1.41

    0.37

    130.8

    81.8

    129.6

    4.7

    129.5

    1.8

    GS18-05@19

    62

    49

    0.793

    5.03E+03

    0.0510

    3.56

    0.1425

    3.86

    0.0203

    1.50

    0.39

    240.5

    80.0

    135.3

    4.9

    129.4

    1.9

    GS18-05@20

    123

    127

    1.031

    2.60E+03

    0.0554

    4.55

    0.1419

    6.81

    0.0207

    1.34

    0.20

    185.1

    148.4

    134.7

    8.6

    131.9

    1.8

    GS18-05@22

    114

    77

    0.673

    5.45E+03

    0.0496

    2.42

    0.1414

    2.76

    0.0207

    1.33

    0.48

    177.6

    55.5

    134.3

    3.5

    131.9

    1.7

    GS18-05@24

    77

    52

    0.680

    1.64E+04

    0.0508

    2.65

    0.1430

    2.97

    0.0204

    1.34

    0.45

    233.6

    60.1

    135.7

    3.8

    130.2

    1.7

    GS18-05@25

    116

    80

    0.693

    2.50E+04

    0.0485

    2.21

    0.1365

    2.54

    0.0204

    1.26

    0.50

    121.4

    51.2

    129.9

    3.1

    130.4

    1.6

    GS18-05@26

    148

    150

    1.017

    6.45E+03

    0.0505

    1.98

    0.1373

    2.84

    0.0207

    1.21

    0.43

    109.9

    59.5

    130.6

    3.5

    131.8

    1.6

    GS18-05@28

    72

    50

    0.699

    1.03E+04

    0.0494

    2.73

    0.1420

    3.02

    0.0208

    1.29

    0.43

    168.4

    62.6

    134.8

    3.8

    132.9

    1.7

    GS18-05@30

    101

    67

    0.657

    1.06E+04

    0.0491

    2.33

    0.1389

    2.66

    0.0205

    1.28

    0.48

    153.6

    53.7

    132.1

    3.3

    130.9

    1.7

    HSQ20-04@01

    354

    296

    0.836

    5.78E+03

    0.0484

    2.56

    0.1354

    2.76

    0.0203

    1.05

    0.38

    119.3

    59.2

    128.9

    3.4

    129.4

    1.3

    HSQ20-04@02

    459

    341

    0.742

    2.08E+04

    0.0478

    2.35

    0.1326

    2.77

    0.0201

    1.45

    0.53

    89.6

    54.9

    126.5

    3.3

    128.4

    1.9

    HSQ20-04@03

    634

    758

    1.196

    1.03E+04

    0.0491

    1.89

    0.1382

    2.10

    0.0204

    0.93

    0.44

    152.7

    43.6

    131.4

    2.6

    130.2

    1.2

    HSQ20-04@04

    382

    247

    0.646

    9.43E+03

    0.0488

    2.43

    0.1379

    2.81

    0.0205

    1.40

    0.50

    138.2

    56.2

    131.2

    3.5

    130.8

    1.8

    HSQ20-04@05

    378

    326

    0.862

    7.31E+03

    0.0475

    2.47

    0.1337

    2.69

    0.0204

    1.07

    0.40

    74.4

    57.6

    127.4

    3.2

    130.2

    1.4

    HSQ20-04@07

    344

    357

    1.038

    1.09E+04

    0.0491

    3.15

    0.1396

    3.37

    0.0206

    1.21

    0.36

    153.6

    72.1

    132.7

    4.2

    131.6

    1.6

    HSQ20-04@08

    356

    322

    0.905

    1.69E+04

    0.0488

    2.54

    0.1366

    2.74

    0.0203

    1.03

    0.37

    136.4

    58.7

    130.0

    3.4

    129.7

    1.3


    续表1
    Continued Table1



    样品原号

    w(B)/10-6

    Th/U

    206Pb

    /204Pb

    207Pb

    /206Pb

    ±%

    207Pb

    /235U

    ±%

    206Pb

    /238U

    ±%

    ρ

    T207/206

    /Ma

    ±Ma

    T207/235

    /Ma

    ±Ma

    T206/238

    /Ma

    ±Ma

    U

    Th

    HSQ20-04@09

    560

    714

    1.276

    2.62E+04

    0.0486

    2.43

    0.1361

    2.65

    0.0203

    1.06

    0.40

    129.5

    56.2

    129.6

    3.2

    129.6

    1.4

    HSQ20-04@10

    620

    744

    1.200

    1.01E+04

    0.0486

    1.93

    0.1371

    2.12

    0.0205

    0.89

    0.42

    128.7

    44.7

    130.5

    2.6

    130.6

    1.2

    HSQ20-04@11

    385

    303

    0.786

    1.77E+04

    0.0505

    3.28

    0.1388

    3.47

    0.0199

    1.13

    0.33

    218.1

    74.2

    132.0

    4.3

    127.3

    1.4

    HSQ20-04@12

    429

    313

    0.730

    6.11E+03

    0.0490

    2.34

    0.1360

    2.59

    0.0201

    1.11

    0.43

    149.5

    53.9

    129.5

    3.2

    128.4

    1.4

    HSQ20-04@13

    285

    214

    0.753

    7.36E+03

    0.0497

    2.88

    0.1393

    3.08

    0.0203

    1.09

    0.35

    181.1

    65.7

    132.4

    3.8

    129.7

    1.4

    HSQ20-04@14

    390

    334

    0.857

    8.95E+03

    0.0507

    2.41

    0.1384

    2.62

    0.0198

    1.01

    0.39

    227.9

    54.8

    131.6

    3.2

    126.4

    1.3

    HSQ20-04@15

    319

    315

    0.985

    6.41E+03

    0.0505

    3.22

    0.1407

    3.43

    0.0202

    1.19

    0.35

    217.5

    72.8

    133.7

    4.3

    129.0

    1.5

    HSQ20-04@16

    342

    288

    0.840

    1.59E+04

    0.0482

    3.01

    0.1354

    3.23

    0.0204

    1.17

    0.36

    110.7

    69.6

    128.9

    3.9

    129.9

    1.5

    HSQ20-04@18

    422

    378

    0.895

    1.31E+04

    0.0496

    2.84

    0.1384

    3.27

    0.0203

    1.61

    0.49

    174.5

    65.0

    131.6

    4.0

    129.3

    2.1

    HSQ20-04@19

    286

    206

    0.720

    4.37E+03

    0.0507

    2.82

    0.1412

    3.05

    0.0202

    1.15

    0.38

    229.2

    63.9

    134.1

    3.8

    128.8

    1.5

    HSQ20-04@20

    377

    416

    1.106

    8.83E+03

    0.0492

    2.62

    0.1366

    2.89

    0.0201

    1.23

    0.42

    156.3

    60.1

    130.0

    3.5

    128.5

    1.6

    HSQ20-04@21

    736

    947

    1.287

    8.66E+03

    0.0488

    1.78

    0.1354

    2.06

    0.0201

    1.04

    0.50

    138.0

    41.3

    129.0

    2.5

    128.5

    1.3

    HSQ20-04@23

    351

    276

    0.787

    9.52E+03

    0.0491

    2.56

    0.1370

    2.89

    0.0202

    1.34

    0.46

    150.9

    59.0

    130.3

    3.5

    129.2

    1.7

    HSQ20-04@24

    512

    554

    1.083

    8.14E+04

    0.0473

    2.43

    0.1323

    2.78

    0.0203

    1.36

    0.49

    66.8

    56.9

    126.1

    3.3

    129.3

    1.7

    HSQ20-05@01

    347

    267

    0.769

    1.06E+04

    0.0511

    4.18

    0.1408

    4.32

    0.0200

    1.12

    0.26

    246.9

    93.4

    133.7

    5.4

    127.5

    1.4

    HSQ20-05@02

    468

    409

    0.874

    8.83E+03

    0.0485

    2.77

    0.1338

    3.02

    0.0200

    1.22

    0.40

    121.5

    63.9

    127.5

    3.6

    127.9

    1.5

    HSQ20-05@03

    555

    390

    0.702

    6.54E+03

    0.0490

    2.42

    0.1376

    2.62

    0.0204

    1.00

    0.38

    149.4

    55.8

    130.9

    3.2

    129.9

    1.3

    HSQ20-05@04

    422

    279

    0.661

    7.86E+03

    0.0477

    2.41

    0.1345

    2.66

    0.0205

    1.12

    0.42

    83.1

    56.2

    128.1

    3.2

    130.5

    1.4

    HSQ20-05@05

    452

    519

    1.150

    5.41E+03

    0.0489

    2.26

    0.1378

    2.48

    0.0204

    1.01

    0.41

    144.3

    52.3

    131.1

    3.1

    130.4

    1.3

    HSQ20-05@06

    408

    281

    0.688

    1.86E+04

    0.0479

    3.41

    0.1348

    3.57

    0.0204

    1.06

    0.30

    96.3

    78.7

    128.4

    4.3

    130.2

    1.4

    HSQ20-05@07

    381

    249

    0.654

    5.03E+03

    0.0476

    3.50

    0.1319

    3.66

    0.0201

    1.08

    0.29

    80.9

    81.0

    125.8

    4.3

    128.2

    1.4

    HSQ20-05@08

    432

    371

    0.859

    3.70E+04

    0.0505

    3.50

    0.1395

    3.64

    0.0200

    0.97

    0.27

    216.5

    79.2

    132.6

    4.5

    127.9

    1.2

    HSQ20-05@09

    483

    601

    1.244

    1.49E+04

    0.0498

    2.19

    0.1364

    2.51

    0.0199

    1.22

    0.49

    184.4

    50.3

    129.8

    3.1

    126.9

    1.5

    HSQ20-05@10

    462

    343

    0.743

    1.41E+04

    0.0498

    2.24

    0.1386

    2.45

    0.0202

    0.98

    0.40

    186.3

    51.4

    131.8

    3.0

    128.8

    1.2

    HSQ20-05@11

    449

    544

    1.212

    1.34E+04

    0.0489

    2.97

    0.1348

    3.15

    0.0200

    1.05

    0.33

    142.4

    68.4

    128.4

    3.8

    127.6

    1.3

    HSQ20-05@12

    423

    486

    1.151

    6.73E+03

    0.0494

    2.44

    0.1367

    2.65

    0.0201

    1.03

    0.39

    164.8

    56.1

    130.1

    3.2

    128.2

    1.3

    HSQ20-05@13

    353

    319

    0.905

    1.60E+04

    0.0501

    2.55

    0.1398

    2.75

    0.0202

    1.03

    0.37

    199.8

    58.2

    132.9

    3.4

    129.2

    1.3

    HSQ20-05@14

    334

    241

    0.722

    3.04E+04

    0.0484

    2.66

    0.1356

    2.87

    0.0203

    1.10

    0.38

    118.7

    61.5

    129.1

    3.5

    129.7

    1.4

    HSQ20-05@16

    714

    554

    0.776

    1.34E+04

    0.0487

    2.59

    0.1366

    2.79

    0.0203

    1.05

    0.38

    133.7

    59.8

    130.0

    3.4

    129.8

    1.4

    HSQ20-05@17

    725

    942

    1.298

    8.34E+03

    0.0495

    1.79

    0.1380

    2.03

    0.0202

    0.96

    0.47

    172.2

    41.4

    131.3

    2.5

    129.0

    1.2

    HSQ20-05@18

    612

    438

    0.715

    5.25E+04

    0.0484

    2.07

    0.1338

    2.36

    0.0200

    1.13

    0.48

    121.3

    48.1

    127.5

    2.8

    127.8

    1.4

    HSQ20-05@19

    815

    953

    1.169

    8.43E+03

    0.0479

    1.73

    0.1329

    1.95

    0.0201

    0.90

    0.46

    94.5

    40.4

    126.7

    2.3

    128.4

    1.1

    HSQ20-05@20

    471

    351

    0.745

    1.88E+04

    0.0474

    2.81

    0.1345

    3.17

    0.0206

    1.47

    0.46

    70.7

    65.6

    128.1

    3.8

    131.2

    1.9

    HSQ20-05@21

    250

    178

    0.713

    7.76E+03

    0.0496

    3.27

    0.1378

    3.51

    0.0202

    1.26

    0.36

    175.0

    74.6

    131.1

    4.3

    128.7

    1.6

    HSQ20-05@22

    330

    332

    1.007

    7.28E+03

    0.0503

    3.71

    0.1384

    3.86

    0.0200

    1.06

    0.27

    207.1

    83.9

    131.6

    4.8

    127.5

    1.3

    HSQ20-05@24

    417

    384

    0.922

    1.90E+04

    0.0496

    2.37

    0.1363

    2.59

    0.0199

    1.04

    0.40

    178.3

    54.3

    129.7

    3.2

    127.1

    1.3

    HSQ20-05@25

    337

    232

    0.688

    1.35E+04

    0.0491

    2.66

    0.1379

    2.89

    0.0203

    1.14

    0.39

    154.5

    61.1

    131.1

    3.6

    129.8

    1.5

    本次研究获得的地质年代学结果也与地质特征相符合,可以区分不同的地质事件。Zhou等(2011b)发现,姑山组下部的火山岩覆盖着闪长玢岩和角砾状铁矿石,姑山组火山岩晚期形成的岩墙侵入闪长玢岩和磁铁矿脉,姑山旋回形成于铁矿化之后。玢岩型铁矿床成矿时代约130 Ma(袁顺达等,2010;范裕等,2011;Zeng et al., 2016)。与玢岩型矿床相关的闪长岩产于约(130.8±0.6)Ma(图7),被认为是大王山火山旋回晚期的侵入相(次火山岩)。因此,大王山旋回形成于130 Ma或之前,而姑山旋回形成于130 Ma之后。130 Ma后,花岗岩类侵入并破坏了广泛发育的闪长玢岩和玢岩型铁矿体(侯可军等, 2010;Zhou et al., 2011b;袁峰等,2011;段超等,2011;Duan et al., 2012;王丽娟等, 2014)。这些新数据进一步确认了宁芜矿集区火山事件的地质年代学框架。

    图4宁芜矿集区侵入岩(a~d)锆石年龄特征
    Fig. 4 U-Pb isotopic age diagrams of zircons from intrusions (a~d) in the Ningwu ore district


    4.2宁芜矿集区侵入岩源区与成因特征

    前人研究认为,多阶段火山作用形成的4个火山旋回中每个旋回的火山岩与侵入岩(次火山岩)具有相似的岩浆源区和成分特征(宁芜研究项目编写小组,1978)。4组火山旋回具有相似的源区特征,都亏损高场强元素(HFSE),富集轻稀土元素和大离子亲石元素(LILE),具有岛弧成因岩浆岩的微量元素特征(薛怀民等, 2015; Yan et al., 2015),显示了Rb、Th、U、K和LREE的正异常,Ta、Ti和Nb的负异常。4组火山岩在Sr-Nd同位素示踪图解中沿地幔演化线分布,其中部分娘娘山组火山岩样品处于扬子克拉通下地壳的区域,指示娘娘山组火山岩混染了更多的大陆地壳物质,这与娘娘山组火山岩含有较高轻稀土元素的特征相一致。根据4组火山岩具有的相对基性的SiO2含量、高K2O、Th和U含量、高K2O/Na2O比值和较高Sr-Nd-Pb同位素组成,认为宁芜矿集区中的火山岩具有类似的岩浆来源,源于与古太平洋板块俯冲有关的富集地幔,并在上升过程中混染了地壳物质(邢凤鸣, 1996;邢凤鸣等, 1999; Mao et al., 2011; Yan et al., 2015)。这种火山岩具有的与俯冲作用相关的富集地幔的源区组分端员与长江中下游其他成矿母岩的特征相一致(Mao et al., 2011; Yan et al., 2015)。洋壳的俯冲作用控制着中国东部中生代的成矿作用,长江中下游地区存在有3个岩浆源区端员,即太古宙地壳基底、新元古代地壳基底和富集地幔(张旗等,2003;Yan et al.,2015;Chen et al.,2016;Duan et al., 2023)。


    表2宁芜矿集区侵入岩锆石Hf-O同位素测试数据
    Tabe 2 Zircon Hf-O isotopic data of the intrusions at Ningwu ore district




    样品编号

    t/Ma

    εHf (O)

    εHf (t)

    TDM1

    TDM2

    fLu/Hf

    δ18OVSMOW

    /‰

    abs

    /‰

    样品编号

    t/Ma

    εHf (O)

    εHf (t)

    TDM1

    TDM2

    fLu/Hf

    δ18OVSMOW

    /‰

    abs

    /‰

    DWS18-05-01

    130.4

    -8.0

    -5.3

    999

    1200

    -0.97

    6.18

    0.05

    HSQ20-04-05

    130.2

    -5.8

    -3.0

    902

    1091

    -0.98

    7.70

    0.07

    DWS18-05-02

    131.1

    -7.7

    -4.9

    980

    1185

    -0.98

    6.07

    0.08

    HSQ20-04-07

    131.6

    -5.5

    -2.6

    886

    1072

    -0.99

    7.27

    0.05

    DWS18-05-03

    130.0

    -8.7

    -5.9

    1016

    1230

    -0.98

    6.04

    0.05

    HSQ20-04-08

    129.7

    -4.9

    -2.1

    865

    1045

    -0.98

    7.29

    0.09

    DWS18-05-05

    130.7

    -8.6

    -5.8

    1012

    1225

    -0.98

    6.44

    0.06

    HSQ20-04-09

    129.6

    -5.0

    -2.2

    878

    1050

    -0.97

    7.49

    0.06

    DWS18-05-10

    130.6

    -9.5

    -6.7

    1056

    1271

    -0.97

    6.55

    0.09

    HSQ20-04-10

    130.6

    -5.3

    -2.5

    881

    1065

    -0.98

    7.45

    0.06

    DWS18-05-11

    130.9

    -7.4

    -4.6

    969

    1167

    -0.98

    6.41

    0.09

    HSQ20-04-11

    127.3

    -5.9

    -3.1

    904

    1093

    -0.98

    7.77

    0.06

    DWS18-05-13

    128.4

    -5.9

    -3.2

    912

    1097

    -0.97

    6.30

    0.06

    HSQ20-04-12

    128.4

    -6.2

    -3.5

    916

    1111

    -0.99

    7.55

    0.08

    DWS18-05-14

    131.5

    -8.2

    -5.4

    1013

    1209

    -0.96

    6.36

    0.06

    HSQ20-04-13

    129.7

    -6.1

    -3.3

    910

    1103

    -0.99

    7.51

    0.05

    DWS18-05-15

    131.8

    -8.4

    -5.6

    1011

    1216

    -0.97

    6.43

    0.09

    HSQ20-04-14

    126.4

    -6.2

    -3.5

    914

    1110

    -0.99

    8.11

    0.07

    DWS18-05-17

    129.2

    -8.4

    -5.6

    1003

    1215

    -0.98

    6.50

    0.08

    HSQ20-04-15

    129.0

    -5.4

    -2.6

    884

    1069

    -0.98

    7.36

    0.06

    DWS18-05-19

    129.5

    -8.7

    -5.9

    1014

    1230

    -0.98

    6.51

    0.09

    HSQ20-04-16

    129.9

    -5.2

    -2.3

    872

    1057

    -0.99

    7.66

    0.07

    DWS18-05-20

    130.9

    -8.2

    -5.4

    1002

    1209

    -0.98

    6.40

    0.09

    HSQ20-04-18

    129.3

    -5.3

    -2.5

    885

    1067

    -0.98

    7.70

    0.07

    DWS18-05-21

    132.3

    -8.9

    -6.1

    1026

    1241

    -0.98

    6.65

    0.09

    HSQ20-04-19

    128.8

    -5.6

    -2.8

    891

    1081

    -0.99

    7.57

    0.06

    DWS18-05-22

    130.2

    -9.5

    -6.7

    1049

    1271

    -0.98

    6.41

    0.08

    HSQ20-04-20

    128.5

    -5.7

    -2.9

    893

    1083

    -0.99

    7.62

    0.06

    DWS18-05-24

    130.5

    -8.4

    -5.6

    1008

    1218

    -0.98

    6.45

    0.06

    HSQ20-04-21

    128.5

    -4.5

    -1.7

    852

    1026

    -0.98

    7.56

    0.07

    DWS18-05-25

    129.4

    -6.1

    -3.3

    918

    1105

    -0.98

    6.32

    0.08

    HSQ20-04-23

    129.2

    -4.0

    -1.2

    828

    1001

    -0.99

    7.27

    0.07

    DWS18-05-26

    130.5

    -9.0

    -6.2

    1029

    1247

    -0.98

    6.50

    0.12

    HSQ20-04-24

    129.3

    -7.0

    -4.1

    943

    1145

    -0.99

    7.77

    0.07

    DWS18-05-27

    130.0

    -8.3

    -5.6

    1010

    1214

    -0.97

    6.45

    0.10

    HSQ20-05-01

    127.5

    -6.3

    -3.5

    917

    1112

    -0.99

    7.73

    0.06

    DWS18-05-29

    129.2

    -8.4

    -5.6

    1013

    1217

    -0.97

    6.44

    0.08

    HSQ20-05-02

    127.9

    -7.3

    -4.6

    957

    1164

    -0.99

    7.86

    0.08

    DWS18-05-30

    131.6

    -7.8

    -5.0

    985

    1189

    -0.98

    6.49

    0.08

    HSQ20-05-03

    129.9

    -7.5

    -4.7

    968

    1171

    -0.98

    7.01

    0.08

    GS18-05-08

    127.9

    -9.4

    -6.6

    1038

    1266

    -0.99

    7.36

    0.08

    HSQ20-05-04

    130.5

    -5.5

    -2.7

    889

    1075

    -0.98

    7.10

    0.07

    GS18-05-09

    132.8

    -9.3

    -6.5

    1038

    1260

    -0.98

    7.12

    0.08

    HSQ20-05-05

    130.4

    -5.3

    -2.5

    887

    1066

    -0.98

    7.95

    0.06

    GS18-05-10

    132.1

    -8.9

    -6.1

    1022

    1241

    -0.99

    7.50

    0.08

    HSQ20-05-06

    130.2

    -6.3

    -3.5

    920

    1112

    -0.98

    7.18

    0.07

    GS18-05-11

    127.4

    -8.6

    -5.9

    1017

    1228

    -0.98

    7.21

    0.06

    HSQ20-05-07

    128.2

    -11.5

    -8.7

    1129

    1367

    -0.98

    7.16

    0.07

    GS18-05-12

    130.7

    -9.8

    -7.0

    1056

    1283

    -0.98

    7.26

    0.05

    HSQ20-05-08

    127.9

    -6.1

    -3.3

    909

    1103

    -0.99

    7.90

    0.06

    GS18-05-13

    131.1

    -9.8

    -7.0

    1059

    1284

    -0.98

    7.18

    0.07

    HSQ20-05-09

    126.9

    -4.0

    -1.3

    837

    1002

    -0.97

    7.76

    0.05

    GS18-05-15

    133.5

    -9.5

    -6.6

    1047

    1267

    -0.98

    7.05

    0.06

    HSQ20-05-10

    128.8

    -6.1

    -3.3

    916

    1105

    -0.98

    7.14

    0.07

    GS18-05-17

    130.5

    -8.6

    -5.8

    1017

    1229

    -0.98

    7.22

    0.06

    HSQ20-05-11

    127.6

    -4.9

    -2.2

    872

    1049

    -0.98

    7.84

    0.06

    GS18-05-18

    129.5

    -9.0

    -6.2

    1027

    1246

    -0.98

    7.18

    0.08

    HSQ20-05-12

    128.2

    -5.5

    -2.7

    886

    1073

    -0.99

    7.85

    0.08

    GS18-05-19

    129.4

    -7.5

    -4.7

    965

    1174

    -0.99

    7.52

    0.06

    HSQ20-05-13

    129.2

    -5.2

    -2.4

    875

    1060

    -0.99

    8.05

    0.07

    GS18-05-20

    131.9

    -8.3

    -5.5

    1004

    1213

    -0.98

    7.28

    0.07

    HSQ20-05-14

    129.7

    -7.7

    -4.9

    973

    1180

    -0.98

    7.26

    0.05

    GS18-05-22

    131.9

    -9.7

    -6.9

    1056

    1280

    -0.98

    7.09

    0.05

    HSQ20-05-16

    129.8

    -5.5

    -2.7

    893

    1075

    -0.98

    7.16

    0.09

    GS18-05-24

    130.2

    -9.6

    -6.8

    1050

    1273

    -0.98

    7.47

    0.08

    HSQ20-05-17

    129.0

    -5.5

    -2.7

    900

    1076

    -0.97

    7.87

    0.07

    GS18-05-25

    130.4

    -8.5

    -5.7

    1008

    1220

    -0.98

    7.33

    0.08

    HSQ20-05-18

    127.8

    -6.5

    -3.8

    934

    1126

    -0.98

    6.93

    0.05

    GS18-05-26

    131.8

    -8.8

    -6.0

    1023

    1236

    -0.98

    7.47

    0.05

    HSQ20-05-19

    128.4

    -5.2

    -2.5

    887

    1061

    -0.97

    7.66

    0.05

    GS18-05-28

    132.9

    -9.1

    -6.2

    1030

    1250

    -0.98

    7.41

    0.06

    HSQ20-05-20

    131.2

    -7.1

    -4.3

    964

    1154

    -0.97

    6.93

    0.06

    GS18-05-30

    130.9

    -7.1

    -4.3

    956

    1155

    -0.98

    7.12

    0.06

    HSQ20-05-21

    128.7

    -6.0

    -3.2

    905

    1100

    -0.99

    7.98

    0.08

    HSQ20-04-01

    129.4

    -5.4

    -2.6

    883

    1069

    -0.98

    7.58

    0.06

    HSQ20-05-22

    127.5

    -5.6

    -2.9

    897

    1081

    -0.98

    7.65

    0.07

    HSQ20-04-02

    128.4

    -5.7

    -2.9

    895

    1083

    -0.98

    7.69

    0.06

    HSQ20-05-24

    127.1

    -6.0

    -3.3

    908

    1099

    -0.98

    7.89

    0.05

    HSQ20-04-03

    130.2

    -5.8

    -3.0

    907

    1091

    -0.98

    7.45

    0.06

    HSQ20-05-25

    129.8

    -5.7

    -2.9

    894

    1085

    -0.99

    7.73

    0.07

    HSQ20-04-04

    130.8

    -6.1

    -3.3

    914

    1104

    -0.98

    6.91

    0.09


    图5 宁芜矿集区侵入岩锆石Hf-O同位素值(a、b)及Hf 同位素两阶段模式年龄(c)直方图
    Fig. 5 Histograms of zircon Hf-O isotope compositions (a, b) and two-stage Hf isotope model ages (c) of intrusions in the Ningwu


    图6 芜矿集区侵入岩锆石Hf同位素特征
    虚线为平均大陆地壳的演化线,176Lu/177Hf = 0.015
    Fig. 6 εHf(t) values versus U-Pb ages of zircon grains from intrusions in the Ningwu ore distric
    The dashed lines indicate the evolutionary trends of the average continental crust, 176Lu/177Hf =0.015

    本次研究获得的大王山旋回闪长玢岩(DWS18-05)较姑山旋回黑云母闪长玢岩(GS18-05)的锆石δ18O值差异较大,分别集中于6.0‰~6.5 ‰和7.0‰~7.5‰(图5a),大王山旋回闪长玢岩具有略高的εHf(t)值(图5b,图6)以及和姑山旋回黑云母闪长玢岩相似的TDM2值(图5c),表现出姑山旋回黑云母闪长玢岩较大王山旋回闪长玢岩混染了更多的地壳物质。综合区域岩浆源区特征,锆石Hf-O同位素指示出大王山旋回闪长玢岩的源区为富集地幔混染太古代地壳物质,而新元古代地壳物质含量较少;姑山旋回黑云母闪长玢岩源区则为富集地幔混染了较多的新元古代地壳和较少的太古代地壳物质(图8)。两个侵入岩都耦合于对应火山旋回中火山岩的岩浆源区特征(大王山组火山岩锆石δ18O值集中于5.6‰~6.4‰,εHf(t)值集中于−6~−2;姑山组火山岩锆石δ18O值为6.7‰~8.3 ‰,εHf(t)值为−8.9~−1.2;Duan et al., 2023)。穿切和尚桥铁矿床矿体发育的花岗闪长斑岩(HSQ20-04/05)中锆石Hf-O同位素特征与大王山旋回闪长玢岩差异较大,与姑山旋回黑云母闪长玢岩既存在差异也存在联系。花岗闪长斑岩中锆石的δ18O值较高(集中于7.0‰~8.0‰,图5a),其阈值涵盖了姑山旋回锆石氧同位素的特征区间,远高于大王山旋回闪长玢岩。花岗闪长斑岩锆石的εHf(t)值较高(集中于−4.5~−2.0,图5b,图6)并具有较低的TDM2年龄(1050~1150 Ma,图5c),指示出岩浆源区具有较前2个旋回更新的壳源特征和更高的壳源物质比例(新元古代地壳),其特征与娘娘山旋回中火山岩的特征相类似(图8)。尽管宁芜矿集区大王山旋回和姑山旋回在成岩年代学研究出现了部分的重叠,但侵入岩中锆石Hf-O同位素特征鲜明的区别指示出宁芜矿集区多阶段火山作用在大王山旋回和姑山旋回之间(约130 Ma)存在岩浆源区的演化转变,富集地幔混染壳源物质的种类和多少产生了较大的差异。这可能与幔源岩浆侵入时间及在地壳中的停留时间有关。本次研究结果也进一步印证了宁芜矿集区岩浆作用存在富集地幔、太古代地壳和新元古代地壳3个岩浆源区。

    图7宁芜矿集区火山岩和侵入岩年代学特征
    数据据本文和张旗等, 2003;范裕等, 2010;侯可军等, 2010;薛怀民等, 2010;2015;袁峰等, 2011;Zhou et al., 2011b;段超等, 2011;Duan et al., 2012; 2023; Hou et al., 2012;李锦伟等, 2012;王丽娟等, 2014;Yan et al., 2015;杨颍鹤等, 2015; Sun et al., 2017a; Duan et al., 2023
    Fig. 7 Geochronological data for volcanic rocks and intrusions in the Ningwu ore district
    Data are from this study and Zhang et al., 2003; Fan et al., 2010; Hou et al., 2010; Xue et al., 2010; 2015; Yuan et al., 2011; Zhou et al., 2011b; Duan et al., 2011; 2012; 2023; Hou et al., 2012; Li et al., 2012; Wang et al., 2014; Yan et al., 2015; Yang et al., 2015; Sun et al., 2017a; Duan et al., 2023

    多阶段火山作用中只有大王山旋回闪长玢岩与玢岩型铁矿床的形成有关,相比大王山旋回具有更高的富集地幔组分以及更少的新元古代地壳的混染。因此,成矿母岩中较高的富集地幔含量是控制玢岩型铁矿床形成的关键因素之一。

    图8宁芜矿集区岩浆岩锆石Hf-O同位素特征
    区域太古宙崆岭群(εHf(t)=−65,δ18O=6.0‰)、新元古代基底(εHf(t)=−8,δ18O=10.3‰)和交代岩石圈地幔(εHf(t)=0,δ18O=5.3‰~7.6‰)Hf-O同位素数据区域源于Yan等(2015);投点数据源于本文和Duan等(2023);孙维安等(2017);Yan等(2015)
    Fig. 8 Plot of zircon εHf(t) versus δ18O values of the intrusions in the Ningwu ore district
    The fields of zircons equilibrated with mantle, the Archean Kongling Group and the Neoproterozoic basement are after Yan et al., 2015 and references therein. Endmembers used for mixing calculated lines are the Archean Kongling Group, with εHf(t)=−65 and δ18O=6.0‰, Neoproterozoic basement, with εHf(t)=−8 and δ18O=10.3‰, and the field of the metasomatized lithospheric mantle, with εHf(t)=0 and δ18O=5.3‰~7.6‰ (after Yan et al., 2015); data are from this study and Duan et al., 2023; Sun et al., 2017b; Yan et al., 2015

    5结 论

    (1) 宁芜矿集区侵入岩SIMS锆石U-Pb年代学研究进一步确定了矿集区中生代多阶段火山事件的年代学框架,与玢岩铁矿形成相关的侵入岩形成于130 Ma之前(约131 Ma),晚期穿切矿体的花岗质岩石形成于130 Ma之后。

    (2) 宁芜矿集区中生代岩浆作用存在3个岩浆源区端员:富集地幔、太古代和新元古代地壳基底。玢岩铁矿形成相关的大王山旋回的侵入岩、姑山旋回侵入岩以及成矿后穿切矿体发育的侵入岩之间具有较大的源区差异,指示出矿集区4组火山作用旋回在130 Ma发生了岩浆源区的改变。形成于130 Ma之前的龙王山和大王山火山作用旋回的岩浆源区主要为受太古代地壳混染的富集地幔,而形成于130 Ma之后的姑山和娘娘山火山作用旋回的岩浆源区主要为受新元古代地壳混染的富集地幔。成矿母岩中含有较高含量的富集地幔是控制玢岩型铁矿床形成的关键因素之一。

    致 谢 感谢安徽省地质矿产勘查局322地质队谢祖军教授级高级工程师和杨前国高级工程师在野外地质调查工作中给予的支持和帮助。感谢核工业北京地质研究院何升和武勇在锆石年代学和氧同位素测试中给予的帮助。感谢两位审稿专家对本文的详细审阅和提出的建设性修改意见。

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