江西省是我国重要的金属成矿省.铜、钨、钽铌、金、稀土等储量均位于全国前列，被誉为该省矿产资源的"五朵金花"；此外，江西的铀矿和银矿也很丰富.江西金属矿产的总体分布格局是"北铜南钨"，即赣北地区发育多个大型铜矿(如赣东北德兴的铜厂、银山，赣西北九瑞的城门山、武山等)，而赣南则以钨矿(尤其是石英脉型钨矿)的密集产出为特征，相对来说，赣南地区缺乏独立的、较大规模的铜矿床.

前人对赣东北、赣西北地区的铜多金属矿床和赣南地区的石英脉型钨矿床都进行了较为深入细致的研究，取得了大量成果，但对位于二者之间的赣中地区的矿产资源的关注和研究则显得不足且较为零星.

本文研究的徐山钨矿位于江西中部的丰城.该矿床除了产钨外，还有铜伴生，因此又称为徐山钨铜矿.前人对该矿床的研究较少，已发表的文献主要集中于金属矿物的矿相学(徐国风，1981)、不同矿石类型中黑钨矿的对比(邹继蓉，1982)、含钨石英脉的显微组构(钟文华，1989)，以及元素地球化学晕(万大理，1991)等方面，至今缺少年代学研究工作.本文在对矿床进行地质特征调查的基础上，采用单颗粒白云母Rb-Sr等时线法开展了成矿年代学的初步研究.

1.   矿床地质概况

徐山钨铜矿床大地构造位置属于江南古陆南缘，华南加里东褶皱带武功山隆起东端(图 1)，黄金岭-老虎山向斜轴部.区域内出露地层以震旦系为主，其次有上泥盆-下石炭统的峡山群、上三叠-下侏罗统的安源群、第三系的衢江群以及第四系的红土砾石层与冲积层.本区燕山期岩浆活动强烈，在燕山早中期发育有3次花岗岩浆的侵入活动.

图  1  徐山钨铜矿大地构造位置略图

1.徐山钨铜矿；2.断裂；3.构造边界；4.背斜轴；5.地名；6.华北板块；7.扬子板块；8.华夏板块

Fig.  1.  A sketch tectonic map of Xushan W-Cu deposit

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徐山矿区地质概况如图 2所示.矿区主要发育有震旦系上部浅变质岩以及第四系残坡积层与冲积层.变质岩的主要岩石类型有：千枚岩、砂质千枚岩、千枚状粉砂岩、变质粉砂岩、变质砂岩等.第四系坡积物、冲积物中除了含有变质岩碎块、石英碎块、沙粒及粘土之外还含有少量钨矿物与锡石.区内发育的断裂主要为北东向和北北东向.矿区的岩浆岩为蚀变的黑云母花岗岩，隐伏于含矿石英脉下部.

图  2  徐山钨铜矿区地质简图(据钟文华，1989修改)

1.第四系浮土；2~4.震旦系板溪群上部浅变质岩系；5.石英脉型钨矿

Fig.  2.  The geological map of Xushan W-Cu ore district

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徐山钨铜矿床是一个由石英脉型、矽卡岩型、花岗岩型3种不同成因类型矿化叠置的"三位一体"矿床，3种矿化类型的空间分布关系见图 3所示.石英脉型和花岗岩型矿体的特征及相互关系基本符合"五层楼+地下室"或者"上脉下体"型钨矿床的特征.值得注意的是，矿石的钨含量和铜含量在这3种成因类型的矿体中都呈现正相关关系.因此从某种意义上来说，该矿床兼具赣南石英脉型钨矿与赣北矽卡岩型-斑岩型铜矿床的一些特征.

图  3  徐山钨铜矿床0线剖面图(万大理，1991)

1.震旦系板溪群上部浅变质岩系；2.矽卡岩型钨矿；3.花岗岩型钨矿；4.石英脉型钨矿；5.燕山期黑云母花岗岩

Fig.  3.  Central exploration section of Xushan W-Cu deposit

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石英脉型钨矿体主要产于震旦系浅变质岩中，走向NE-NEE，倾向SE，大致可以分成北组、中组和南组3组；矽卡岩型矿体主要产于外接触带的矽卡岩体内，呈似层状、透镜状产出；花岗岩型矿体主要产于花岗岩顶部与"舌部"前缘，呈似层状、扁豆状、透镜状产出.主要矿石矿物为黑钨矿、白钨矿、黄铜矿等，脉石矿物有石英、白云母、方解石、透辉石、石榴子石等.花岗岩发生的蚀变作用主要有微斜长石化、电气石化、钠长石化、云英岩化等；石英脉两侧变质岩发育有电气石化、黄铁矿化、碳酸盐化等蚀变；矽卡岩型钨铜矿体则伴有强烈的矽卡岩化，在接触带附近还发育有角岩化.

2.   样品特征及分析方法

本文的成矿年龄测定采用单颗粒白云母Rb-Sr等时线法，又称"微等时线法".白云母的晶体化学式为KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂，其中K⁺的离子半径为0.133 nm，而Rb⁺的离子半径为0.148 nm，两者离子半径相似，Rb⁺可以替代K⁺进入白云母的晶格，而Sr²⁺则由于自身化合价及离子半径原因很难进入白云母晶格，因此白云母具有较高的Rb/Sr比值，从而也成为Rb-Sr同位素定年的理想矿物.

近年来，中国科学院地质与地球物理研究所利用高精度IsoProbe-T型固体热电离质谱计，采用超低本底化学流程，先后对单颗粒金云母、单颗粒黄铁矿、单颗粒闪锌矿进行了Rb-Sr同位素测试，取得了一系列成功的实例(李秋立等，2006；韩以贵等，2007；Li et al., 2008；张长青等，2008)，同时也为金属矿床的年代学研究提供了新的途径.

本次测试样品(XS-11)采自徐山钨铜矿床-150 m中段巷道顶板，手标本大小约10 cm×8 cm×4 cm，与白云母共生的矿物有石英、黑钨矿、黄铁矿、黄铜矿等，其中白云母为细小鳞片状结构，发育于含钨石英脉侧边.与大吉山、茅坪等石英脉型黑钨矿发育的镶边白云母相比，该样品的白云母颗粒较小，大者约0.5 cm×0.3 cm.采用亚样品取样方法，从该手标本样品挑选6片白云母(样号XS-11-1~XS-11-6)，分别用于Rb-Sr同位素测试.为了实现最终的超低本底测试，整个样品制备过程在千级超净实验室中完成，具体流程如下：

(1) 清洗容样杯：将前人实验用过的容样杯用二次酸煮24 h后，用Milli Q高纯水分3次冲洗内壁与杯口，第一次洗完后加入6 N HCl放入烤箱(100 ℃±)回流24 h，后两次清洗后，分别注入Milli Q高纯水放入烤箱(100 ℃±)内回流24 h，最后蒸干容样杯备用.

(2) 称样：双目镜下挑选较为纯净的白云母单片，在超声波清洗器中清洗3次(先用酒精清洗1次，后用Milli Q高纯水清洗2次)，样品蒸干后，在超微电子天平下称重后转移到容样杯中.每个容样杯滴注6 μL Rb-Sr稀释剂与8滴HF溶样48 h.

(3) 过柱分离样品：装柱后，用Milli Q高纯水冲洗交换柱4次，加适量树脂于交换柱内，再滴注Milli Q高纯水滤洗2次，3.5 N HNO₃滤洗1次.先过柱分离Rb样品，在Rb样品内加2 μL 1%H₃PO₄，蒸干待测.而后用3 mL HNO₃分5次洗去交换柱中残余的Rb，最后滴入高纯水接Sr，接完后在Sr样品内加入2 μL 1%H₃PO₄，蒸干后待测.

质谱测试在中国科学院地质与地球物理研究所固体同位素地球化学实验室购置的英国GV公司(原MicroMass公司)最新产品IsoProbe-T型固体热电离质谱计上完成.采用单W灯丝加载样品，1 μL纯化的TaF5作为发射剂，以1 μL 2N HNO₃酸提取Sr加载于W灯丝.采用1 μL 2N HNO₃提取Rb加载于Ta灯丝，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值测量精度优于0.002%(李秋立等，2006).

3.   分析结果及讨论

3.1   分析结果

六件亚样品Rb-Sr同位素测试结果见表 1，所获得的⁸⁷Rb/⁸⁶Sr值为369.7~819.8，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值为1.623 677~2.569 813.利用Ludwig(2001)编写的Isoplot软件拟合的Rb-Sr等时线如图 4所示，获得的等时线年龄为147.1±3.4 Ma，I_Sr值为0.849±0.026，MSWD值为0.71，较低的MSWD值证明了该等时线具有较高的质量.

表  1  徐山钨铜矿床白云母Rb-Sr同位素测试结果

Table  Supplementary Table   Data of Rb-Sr isotope analysis for muscovite from Xushan W-Cu deposit

样品编号	质量(mg)	Rb(10-6)	Sr(10-6)	87Rb/86Sr	87Sr/86Sr	误差(2σ)
Xs-11-1	3.03	1 308.4	11.2	369.7	1.623 677	0.000 015
Xs-11-2	2.33	1 420.2	8.7	521.6	1.936 595	0.000 019
Xs-11-3	2.61	1 439.7	7.5	628.4	2.149 134	0.000 021
Xs-11-4	2.95	1 331.1	8.2	534.1	1.967 618	0.000 012
Xs-11-5	2.85	1 451.1	7.1	684.4	2.286 030	0.000 014
Xs-11-6	2.68	1 431.0	6.0	819.8	2.569 813	0.000 026

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图  4  徐山钨铜矿床白云母Rb-Sr同位素等时线

Fig.  4.  Rb-Sr isochron of muscovite from Xushan W-Cu deposit

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3.2   年龄的可靠性评价

采用亚样品取样可以很大程度地避免成矿流体与围岩之间发生同位素交换的影响，更有利于达到同位素平衡和Sr初始比值的均一(杨进辉等，2000).尽管取样位置间隔很近，各亚样品的⁸⁷Rb/⁸⁶Sr、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值仍显示出较为宽泛的变化范围，从而为获得较为合理的等时线奠定了基础.数据点偏离拟合的程度通常用加权平均方差MSWD值来表征.本次实验MSWD=0.71，小于1，说明数据点离散度较低，等时线质量较高；同时也一定程度上说明白云母形成之后很好地保持了Rb-Sr同位素体系的封闭，并未发生与外界环境之间的Rb-Sr物质交换.综上分析，本文获得的Rb-Sr等时线年龄147.1±3.4 Ma可以准确代表白云母的结晶年龄.前已述及，该白云母与黑钨矿密切共生，因此，147.1±3.4 Ma可以作为徐山钨铜矿床的成矿年龄.

4.   样品Sr同位素高初始比的原因及指示意义

Sr同位素初始比值(I_Sr)通常被用来判断岩浆岩及热液矿床的物质来源.如果未作Sr的本底扣除，可能会导致高Rb/Sr比值的样品的等时线斜率偏低，进而导致锶初始比值较低(李秋立等，2006).然而该类实验整个流程的本底为pg级，较常规流程的本底(10^-10g级)提高两个数量级(陈福坤等，2005；Li et al., 2005)，因而本文的测试值与真实值相当，本底的影响基本可以忽略不计.

本次实验获得的Sr同位素初始比值为0.849±0.026，不仅远远高于幔源岩石(0.704)，也明显高于普通壳源花岗岩(0.720)的这一比值，指示成矿流体和成矿物质都不可能直接来源于地幔.关于这一I_Sr比值明显高于一般壳源岩石的原因，笔者认为可能主要受控于以下两个因素：

(1) 通常Rb在岩浆体系中的总分配系数小于1，而Sr在岩浆体系中的总分配系数大于1(刘昌实和杨心宜，1991)，岩浆分离结晶的过程使得残余相逐渐富集不相容元素Rb而相对亏损Sr，因此壳源岩石的演化程度越高其Rb/Sr比值也越高.由此可以判断：作为岩浆熔体来源的壳源岩石本身就具有较高的演化程度和成熟度.例如，如果岩浆来自于加里东期花岗岩的重熔，那么它已经具有较高的I_Sr；而由这种岩浆体系演化到后期分异出的岩浆热液势必具有更高的Rb/Sr比值.

(2) 成矿流体在水-岩(花岗岩)反应的过程中萃取来的Sr本身就具有异常高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值.因为微量元素分析结果显示，赣南地区大多数与钨矿有关或邻近钨矿的花岗岩都有非常高的Rb/Sr比值.如果花岗岩的形成与水-岩反应之间，乃至与白云母最终形成之间存在一定的时间间隔，就可能会导致白云母Rb-Sr时钟开启时⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的比值较高.

因此，白云母的高I_Sr值可能反映了相关的花岗岩及矿床形成过程中基本上没有幔源物质的参与.这与赣南钨矿及其花岗岩的情况基本上是一致的(王旭东等，2009；华仁民等，2010).

5.   赣中中生代成矿作用及其与赣北、赣南的比较

赣中地区的金属矿产资源，虽然不及赣北的铜和赣南的钨那样引人注目，但也相当丰富.赣中地区既有永平、东乡等大型铜矿床，浒坑、下桐岭、徐山等钨矿床，还有冷水坑大型银铅锌矿床，宜春414矿、横峰葛源等大型钽铌矿床，此外，赣中地区有华南最具代表性的火山岩型铀矿床——相山铀矿.

除了徐山钨铜矿床外，笔者还测定了赣中地区分宜下桐岭钨矿的辉钼矿Re-Os年龄，为152 Ma(另文发表).而赣中另一个重要的钨矿——安福浒坑钨矿的Re-Os年龄为150 Ma(刘珺等，2008).此外，前人还测得赣中宜春414铌钽矿和铅山永平铜矿的成矿年龄分别为148.6 Ma和154 Ma(毛景文等，2004a).

由这些年龄数据可以初步认为，赣中地区与赣北、赣南一样，主要的成矿作用也发生在中生代，因此也是华南中生代大规模成矿作用的一部分.然而，由于赣中与赣北、赣南所处的大地构造位置和地质背景不同，因此造成了它们之间在成矿作用上的一些差异.

赣东北在构造上属于扬子陆块东缘的江南造山带(江南古陆)，铜、金以及白钨矿是江南造山带的特征成矿元素.赣东北与中生代花岗岩类有关的矿床如德兴的铜厂、银山，其成矿年龄主要为燕山早期的170 Ma左右(Lu et al., 2005；李晓峰等，2006)，是华南地区中生代3次大规模成矿作用中最早的一次(华仁民等，2005).该地区的金山金矿的成矿年龄比较复杂，至今未有定论，但肯定不会晚于德兴铜矿(毛光周等，2008).

赣西北地区的九瑞矿集区已经属于长江中下游成矿带，其中城门山铜矿石英脉中辉钼矿的Re-Os年龄为141 Ma、石英斑岩中浸染状辉钼矿的Re-Os年龄为137 Ma(吴良士和邹晓秋，1997)，斑岩型钼矿石中辉钼矿的模式年龄为142 Ma(毛景文等，2004a)；武山铜矿南矿带Re-Os年龄为146.4 Ma(李进文等，2007).邓晋福和吴宗絮(2001)认为这两个矿床的形成与下扬子克拉通岩石圈的减薄事件关系密切.城门山和武山铜矿的成矿年龄与长江中下游成矿带的鄂东南、铜陵、安庆等矿集区的铜矿为同一时期(毛景文等，2004b)，可以归入华南地区中生代3次大规模成矿作用中最晚的一次(华仁民等，2005).

赣南地处南岭东段，属于华夏地块范围的华南加里东褶皱带.震旦-寒武系陆源碎屑(-火山)沉积广泛发育，是钨的重要矿源层之一(一般含钨(10~16)×10^-6，钨的地壳丰度为1.1×10^-6).已知大型钨矿的围岩大多是震旦系、寒武系和泥盆系，其中赣南最发育的石英脉型和蚀变花岗岩型黑钨矿矿床多产于震旦系、寒武系硅铝质砂岩、板岩或凝灰岩、凝灰质砂岩中.如赣南的西华山、黄沙等钨矿的围岩主要是寒武系碎屑岩，局部有震旦系、泥盆系.在这一点上，徐山钨铜矿与赣南的钨矿类似.赣南钨矿的成矿年龄，近年来已经有大量的数据，明显集中在145~160 Ma，尤其是150~160 Ma(华仁民等，2010)，显示出短时间内"爆发"成矿的特点.

赣中地区位于赣北、赣南之间，实际上处在扬子地块和华夏地块的结合部位；在地质构造背景上既与赣北、赣南不同，又兼有二者的某些特征；并且与赣南较为相似.与赣南相比，该区钨矿床的规模较小、数量也较少，但钨矿伴生组分中铜的含量比赣南有所增加，甚至出现了钨铜矿床(徐山)、铜钨矿床(东乡、永平)等过渡类型.该区钨-铜系列矿床的形成时代多集中于145~155 Ma，明显晚于赣东北铜矿，与赣南钨矿形成时代基本相同或稍滞后.

近年来，扬子陆块与华夏地块的结合带的构造-沉积-岩浆-成矿作用正愈来愈受到关注和重视.其中，所谓的"钦杭成矿带"作为古板块结合带背景下的成矿带，因其发育有十余处特大型矿床及近百处大中型矿床，而受到诸多学者越来越多的关注(杨明桂等, 1997, 2009).而赣中地区恰处于钦杭成矿带的中-东段，而且该地区已经是国内重要的钨、铜、钽铌、银、铀成矿地区之一.因此可以预期，对赣中地区的成矿作用研究以及找矿勘查工作必将出现一个高潮.

6.   结论

(1) 利用单颗粒白云母Rb-Sr等时线法测定赣中地区徐山钨铜矿床的成矿年龄为147.1±3.4 Ma，与赣南地区大部分石英脉型钨矿的成矿时代相近，都形成于燕山中期，晚于赣东北德兴地区的铜矿而早于赣西北九瑞地区的铜矿.

(2) 白云母中Sr的高初始比值，主要反映了成矿流体对花岗岩及其源岩高I_Sr比值的继承，以及流体自生演化过程中对矿体围岩中Sr的萃取.据此判断，徐山钨铜矿床成矿流体乃至成矿物质都不可能来源于地幔物质.