锡矿资源在全世界范围内的分布极不均匀,其中东南亚巨型锡矿带是世界上最重要的锡成矿区域,历史上Sn产量曾一度占据世界产量的54 %(Taylor, 1979; Lehmann, 1990;Schwartz, 1995)。东南亚巨型锡矿带长约2800公里,由缅甸、泰国延伸至马来西亚及印度尼西亚的锡矿岛,向北与我国的云南西部相连。近年来毛伟及其所在的研究团队在缅甸开展了较系统的野外地质调查和采样工作,并在室内开展了精细的地球化学研究,取得了重要的研究进展。
图1 (A)东南亚大地构造划分图;(B)东南亚花岗岩带分布简图
缅甸是东南亚巨型锡矿带的重要组成部分,境内发育的原生Sn-W矿床和砂锡矿床总共超过600个,主要沿一条南北狭长的板岩带分布。缅甸Sn-W矿床的勘探工作可以追溯至一个世纪之前(Campbell, 1920; Brown and Heron, 1923; Chhibber, 1934; Clegg, 1944)。近年来随着缅甸政治和经济上逐步开放,对缅甸Sn-W矿床的科研工作也取得了一系列重要的进展(Jiang et al., 2017, 2019; Li, H, 2018; Li, J.X., et al., 2018, 2019a, b)。本次研究对缅甸南部丹老地区的Kuntabin矿床进行了系统的成岩成矿年代学、成矿物质来源和锡石地球化学特征研究。主要取得了如下认识:
1. 锡石地球化学特征
通过锡石阴极发光图像分析和LA-ICP-MS微量元素分析,在Kuntabin矿床鉴别出三期不同类型的锡石。
阴极发光特征:
Cst-I:黑色CL,可见环带,自形,溶蚀构造、角砾构造发育,被后期锡石充填。
Cst-II:灰色CL,环带清晰,自形,裂隙发育,被后期锡石充填。
Cst-III:白色CL,未见环带,他形,细脉状充填在早期锡石裂隙中。
图2. 锡石阴极发光图像和微量元素含量 微量元素特征: 三期锡石具有显著不同的微量元素含量特征,与锡石的阴极发光图像和EMPA面扫描图像具有很好的对应关系。前人研究表明,Al、Ti、W为矿物阴极发光的触发剂(Activator),而Fe会吸收矿物的阴极发光效应。尽管与Cst-II相比,Cst-I含有更高的W和相近的Al、Ti含量,但Cst-I中更高的Fe含量决定了其阴极发光呈现黑色的特征。三期锡石微区结构特征和微量元素特征的不同代表了成矿流体物理化学性质的显著变化。 表1. Kuntabin Sn-W矿床锡石微量元素含量特征(平均值ppm)
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Al |
Ti |
W |
Fe |
Nb |
Cst-I |
10.5 |
4613 |
344 |
952 |
3421 |
Cst-II |
22.8 |
4616 |
15 |
424 |
327 |
Cst-III |
- |
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- |
- |
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2. 成岩成矿物质来源
Kuntabin Sn-W矿床的成矿花岗岩中锆石εHf(t)值的范围为-16.0至-8.9,平均值为~-12.6。辉钼矿Re含量范围为1.94至2.36 ppm,平均值为~2.16 ppm。综合对比缅甸多个不同类型矿床中锆石εHf(t)值和辉钼矿的Re含量显示,两者整体呈现正相关关系。辉钼矿中的Re含量与矿床类型密切相关,斑岩Cu (Mo)矿床的辉钼矿Re含量通常大于100 ppm,斑岩Mo (Cu)矿床的辉钼矿Re含量通常为10~100 ppm,花岗岩相关的Sn-W矿床的辉钼矿Re含量通常低于10 ppm甚至低于1ppm。Kuntabin矿床极低的锆石εHf(t)值和辉钼矿Re含量表明成岩成矿物质主要是古元古代陆壳物质重熔的产物。
3. 成岩成矿年代学
锆石LA-ICP-MS U-Pb测试结果显示成矿花岗岩的成岩年龄为90.1 ± 0.7 Ma。锡石LA-ICP-MS U-Pb测试结果显示锡成矿年龄为88.1 ± 1.9 Ma。辉钼矿Re-Os测试获得的模式年龄为87.7 ± 0.5 Ma,等时线年龄为88.7 ± 2.7 Ma,与锡石年龄在误差范围内一致,这也印证了锡石U-Pb定年结果的准确性。
图3. Kuntabin矿床锡石Tera-Wasserburg U-Pb谐和图
缅甸所处的西部锡矿带的岩浆作用主要分为三个阶段:早中侏罗世(~185至165 Ma)的岩浆活动主要分布于Sibumasu地块的北部,形成于腾冲地块和Sibumasu地块之间的洋壳向东俯冲的背景(图4)。早白垩世岩浆活动(~130至105 Ma)主要分布于腾冲地块和Sibumasu地块的北部,形成于中特提斯洋向东俯冲的大陆弧背景。从~105 Ma至90 Ma之间,岩浆活动在腾冲地块和Sibumasu地块广泛缺失,推断认为代表了中特提斯洋沿着Myitkyina缝合带的闭合,即西缅地块和腾冲-Sibumasu地块的碰撞阶段。与之对比,西缅地块在~115 Ma至90 Ma期间在新特提斯洋向东俯冲的背景下,发育了大量的岩浆作用。晚白垩世以来,在新特提斯洋壳继续向东俯冲至腾冲-Sibumasu地块之下,形成了缅甸大规模与花岗岩相关的Sn-W成矿作用(Charusiri et al., 1993; Gardiner et al., 2016, 2018; Thein, 2017; Jiang et al., 2017; Li, J.X. et al., 2018, 2019a, b)。本研究提出,Kuntabin矿床的形成代表了新特提斯洋壳俯冲至腾冲-Sibumasu地块之下所产生的最早的岩浆活动和Sn-W成矿作用。
图4.东南亚花岗岩省构造模式图(~90 Ma)
该研究成果近期发表在国际矿床学权威期刊Economic Geology上,第一作者是中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室毛伟副研究员,通讯作者为钟宏研究员。该成果受到国家重点研发计划(批准号: 2016YFC0600405)、国家自然科学基金(批准号: 41425011, 41703049)和矿床地球化学国家重点实验室领域前沿项目:《东南亚中南半岛锡成矿作用研究》的资助。
论文信息:
Wei Mao, Hong Zhong*, Jiehua Yang*, Yanwen Tang, Liang Liu, Yazhou Fu, Xingchun Zhang, Kyaing Sein, Soe Myint Aung, Jie Li, and Le Zhang, 2020, Combined Zircon, Molybdenite, and Cassiterite Geochronology and Cassiterite Geochemistry of the Kuntabin Tin-Tungsten Deposit in Myanmar, Economic Geology, v. 115, p. 603-625.
全文链接:
https://doi.org/10.5382/econgeo.4713
(矿床室 毛伟 供稿)
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