福建行洛坑钨矿床白钨矿Sm-Nd等时线年龄及微量元素地球化学特征

行洛坑超大型钨矿床位于福建省宁化县东部,是武夷山成矿带内最大的钨矿床,具有储量大、品位低、黑钨矿与白钨矿资源量相近的特点。白钨矿作为含钨矿物,其形成年龄可以代表矿床的成矿时代,其地球化学特征反映了成矿作用环境和过程。文章在对行洛坑钨矿床钨矿脉特征、黑钨矿与白钨矿赋存状态开展调查的基础上,挑选白钨矿单矿物进行了Sm-Nd等时线测年和微量元素测试。研究结果显示,白钨矿结晶年龄为(142.6±2.8)Ma,略小于黑钨矿原位U-Pb年龄(150.5±8.1)Ma和石英流体包裹体Rb-Sr等时线年龄(147.5±2.9)Ma,与矿区隐伏岩体成岩年龄143.5~149.5 Ma在误差范围内完全吻合,也与矿物结晶世代关系吻合,都属于晚侏罗世的产物,说明钨成矿与隐伏岩体成岩近于同时或稍晚发生。白钨矿中微量及稀土元素特征显示第一世代成矿流体中Eu3+<<Eu2+,指示成矿流体为还原性流体;第二世代成矿流体中Eu3+>>Eu2+,指示成矿流体为氧化性流体。行洛坑钨矿成矿与华南中生代大规模成矿作用及其大地构造背景和动力学环境密切相关。

福建行洛坑大型钨矿的地质特征、成矿时代及其找矿意义

行洛坑钨矿是目前福建最大也是武夷山成矿带最大的钨矿,已知储量主要分布于岩体内部,宜归属于斑岩型钨矿范畴。本文通过Re-Os法和Rb-Sr等时线法测定花岗岩体中辉钼矿的Re-Os等时线年龄为156.3±4.8Ma,石英脉中流体包裹体的Rb-Sr等时线年龄为147.5±2.9Ma,表明成矿作用与岩浆岩的形成基本同步,并延续了大约10Ma。因此,行洛坑钨矿虽然属于斑岩型钨钼矿但岩体以外的空间也可能找到石英脉钨矿,而整个武夷山成矿带中生代持续而复杂的成矿历史预示了其良好的找矿前景。

闽西行洛坑钨矿流体演化过程与成矿机制:白钨矿原位微量元素、Sr同位素的制约

行洛坑钨矿位于武夷山成矿带中部,是该带目前规模最大的钨矿床。钨矿体主要产于强烈蚀变的似斑状黑云母花岗岩岩株顶部,发育细脉浸染状、网脉状及大脉状多种矿化类型,黑钨矿与白钨矿含量近1∶1。关于矿床的流体演化过程与成矿机制目前仍不清楚,成因存在较大争议。本文在详细成矿阶段划分的基础上,对不同阶段产出的不同世代白钨矿开展了系统的原位LA-ICP-MS微量元素和Sr同位素、以及流体包裹体和H-O同位素的研究工作。行洛坑钨矿由早至晚可以划分为3个成矿阶段:细脉浸染状白钨矿-辉钼矿阶段(阶段Ⅰ)、钾长石-白钨矿-黑钨矿-绿柱石阶段(阶段Ⅱ)及硫化物-黑钨矿-白钨矿-碳酸盐阶段(阶段Ⅲ)。流体包裹体研究显示成矿流体为中高温、低盐度的Na Cl-H_2O-CO_2体系。H-O与Sr同位素表明成矿流体主要为岩浆流体,仅成矿晚期阶段有少量的大气降水加入。阶段I白钨矿相对富REE、Mo、Na和Nb,贫Sr;而随着流体演化,白钨矿REE、Mo、Na、Nb含量逐渐降低,Sr含量显著升高。阶段I白钨矿呈自形-半自形粒状,CL图像显示细密的、均匀的震荡环带,稀土元素主要与Na和Nb结合进入白钨矿晶格;阶段Ⅱ、阶段Ⅲ白钨矿呈半自形-他形,不发育或仅发育宽缓的、不规则震荡环带,稀土元素与Ca(Ca的离子空位)结合置换白钨矿中的Ca。结合蚀变与矿化特征,认为阶段I白钨矿形成于低水岩比环境,由初始岩浆流体沿微小裂隙渗透交代而形成;而阶段Ⅱ、Ⅲ白钨矿形成于高水岩比环境,CO_2的不混溶作用伴随强烈的水岩反应导致了钨的富集沉淀。结合矿床地质特征,认为行洛坑钨矿属于广义的斑岩型钨矿,细脉浸染状矿化构成了钨成矿的基础,而网脉状、大脉状矿化的叠加是钨进一步富集的关键。

福建行洛坑钨矿床黑钨矿LA-ICP-MS U-Pb年龄和微量元素地球化学特征

为精确厘定福建行洛坑钨矿床成矿时代和揭示其成矿流体演化特征,利用LA-ICP-MS对矿床中的浸染状石英细脉和大脉中的黑钨矿进行了U-Pb年代学和微量元素地球化学研究。结果表明,石英细脉和大脉中黑钨矿的原位U-Pb年龄分别为(151.3±5.8)Ma和(150.5±8.1)Ma。钨成矿时代与南岭地区钨矿化幕次相吻合,表明华南晚侏罗世大规模钨成矿作用可能从南岭地区向东延伸至武夷山成矿带。细脉黑钨矿较大脉黑钨矿具有更低的δEu值,但Nb、Ta含量更高,暗示早期的浸染状石英细脉形成于相对还原环境,晚期可能由于大气降水的增加使氧逸度升高。此外,黑钨矿Y/Ho、Zr/Hf值的非CHARAC行为及其稀土模式四分组效应暗示钨成矿过程中氟对钨等元素的迁移、富集起着重要作用。黑钨矿稀土总量和稀土配分曲线与南岭地区石英脉型钨矿相似,均为重稀土富集型。研究表明行洛坑钨矿属于石英脉型钨矿而非以往认为的斑岩型钨矿。