桐柏地区火神庙矽卡岩型铁矿床的成矿时代、矿床成因及其与古生代构造-岩浆活动的关系

• 作者: 柴明春 胡浩 李建威 杜世广 侯林枫
• 来源期刊: 中国科学（地球科学）
• 关键词: 火神庙矽卡岩型铁矿床 桐柏地区 北秦岭造山带 古生代成矿作用
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 2163-2183
• 页数: 21页
• 语种: 中文

摘要

秦岭造山带是中国最重要的金-钼-银铅锌多金属成矿带之一,成矿带内的多金属矿床主要形成于中生代,迄今为止很少发现与古生代区域地质作用有关的矿床.本文报道北秦岭桐柏地区火神庙矽卡岩型铁矿床热液石榴子石和相关岩浆岩的锆石U-Pb年龄,揭示该矿床为早志留世商丹洋俯冲过程中岩浆活动和岩浆热液成矿作用的产物.该矿床以发育透镜状、似层状铁矿体为特征,主要由块状和浸染状磁铁矿、石榴子石、透辉石、绿帘石、角闪石、阳起石等组成.矿石中石榴子石主要由钙铁榴石和少量钙铝榴石(Ad83.1 Gr13.3～Ad86.5Gr10.2)组成,具有富集轻稀土(∑LREE=57.85～103.82ppm)、可损重稀土(∑HREE=5.50～11.34ppm)与显著的铕正异常(δEu=1.09～1.89)和铈正异常(δCe=1.39～1.69)等特征.这些特征显示矿石中的石榴子石为热液成因,明显不同于桐柏地区区域变质成因石榴子石,后者主要由铁铝榴石-锰铝榴石-钙铝榴石(Al47.4Sp30.4Gr13.8～Al51.9Sp24.8Gr17.6)组成,具有亏损轻稀土(∑LREE=0.14～0.69ppm)、富集重稀土(∑HREE=95.68～841.60ppm)、显著的铕负异常(δEu=0.24～0.51)等特征.此外,矿石中石榴子石发育含子晶多相流体包裹体,进一步支持其为热液成因,因而石榴子石U-Pb年龄可有效约束火神庙铁矿床的成矿时代.本文对采自铁矿石中的两件热液石榴子石样品进行了LA-ICPMS U-Pb定年,在Tera-Wasserburg谐和图中获得下交点年龄分别为(437±9)Ma和(437±10)Ma(2σ),与邻近火神庙铁矿床产出的辉长闪长岩(438士4)～(436±3)Ma和花岗岩(430±4)Ma的锆石U-Pb年龄在误差范围内完全一致,表明火神庙矽卡岩型铁矿床形成于早志留世,与区域古生代岩浆活动有关.与铁矿床时空关系密切的辉长闪长岩和花岗岩富集大离子亲石元素(Ba、K、Sr)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta、P、Ti),全岩样品的(87Sr/86Sr)i=0.7039～0.7042,εNd(t)=3.32～～4.33,锆石的εHf(t)=13.0～14.9.上述地球化学特征表明与成矿有关的中基性-酸性岩浆岩是商丹洋俯冲过程中弧岩浆活动的产物.早古生代火神庙矽卡岩型铁矿床的厘定表明,以商丹缝合带为界线的北秦岭造山带具有寻找古生代多金属矿床的潜力.