王 森, 張 達, Absai Vatuva, 閆鵬程, 馬 帥,馮海濱, 宇騰達, 白 昱, 狄永軍

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室, 北京 100083)

0 引 言

福建龍巖地區(qū)位于華夏陸塊東南緣, 歐亞板塊與太平洋板塊的接合部位。區(qū)域上處于政和-大埔斷裂帶以西, 南平-寧化構(gòu)造帶以南的閩西南地區(qū), 是中國東南構(gòu)造-巖漿活動帶的重要組成部分, 同時也是E-W向古特提斯構(gòu)造域向NE向環(huán)太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)換的典型區(qū)域[1]。自古元古代以來, 該區(qū)經(jīng)歷了華夏古陸的形成與裂解, 新元古代與揚子古陸聚合,早古生代區(qū)域隆升, 晚古生代伸展斷陷以及中生代構(gòu)造-巖漿活動等重要演化階段。其中晚中生代以來,閩西南地區(qū)發(fā)生了強烈的構(gòu)造-巖漿活動, 形成了大規(guī)模酸性、中酸性侵入巖體, 并伴隨Fe、Mo、Pb、Zn等成礦作用。大洋、莒舟花崗巖體位于著名的馬坑鐵礦東西兩側(cè)(圖 1), 作為重要的成礦圍巖, 與鐵、鉬礦床成因關(guān)系密切。前人對馬坑鐵礦的賦礦層位、成礦圍巖、控礦構(gòu)造、礦床特征及成礦物理化學(xué)條件等進行了大量研究[2–6], 但仍然存在一些問題與不足之處, 其中礦床成因一直存在爭議, 主要有層控鈣夕卡巖型鐵礦床說[7]、海相火山沉積-熱液改造礦床說[8]、陸源沉積-熱液改造礦床說[9]及復(fù)合疊生層狀礦床說[10]。主流觀點認(rèn)為馬坑鐵礦與大洋、莒舟巖體有關(guān), 張承帥等[11–12]與毛建仁等[13]對大洋、莒舟巖體進行了定年研究, 得出了125～145 Ma的成巖年齡, 張承帥等[11–12]與 Zhanget al.[14]對大洋巖體進行Sr-Nd、Lu-Hf同位素測試, 但由于研究出發(fā)點不同, 缺少對莒舟巖體的同位素示蹤及對比研究工作, 因此顯得不夠系統(tǒng)。在對馬坑鐵礦找礦預(yù)測綜合研究專題工作中, 發(fā)現(xiàn)地表褐鐵礦化帶及夕卡巖礦化帶與莒舟巖體關(guān)系密切, 多沿莒舟巖體外接觸帶分布。筆者在前人研究基礎(chǔ)上, 利用巖石地球化學(xué)、U-Pb-Hf同位素年代學(xué)方法, 擬對大洋、莒舟巖體的地球化學(xué)成分、侵位時代及成因類型進行對比研究, 并探討巖石成因、構(gòu)造環(huán)境及其與成礦的關(guān)系, 為揭示馬坑鐵礦的礦床成因提供巖石地球化學(xué)及同位素年代學(xué)約束, 為閩西南地區(qū)“馬坑式”礦床的找礦預(yù)測工作提供重要的參考依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于政和-大埔斷裂帶以西, 南平-寧化構(gòu)造巖漿帶以南, 閩西南永梅凹陷帶的東部。區(qū)內(nèi)地層主要為前泥盆紀(jì)基底巖系與晚古生代-中三疊世碳酸鹽巖、碎屑沉積巖, 以及中新生代陸相碎屑-火山巖。其中, 馬坑礦區(qū)主要出露下石炭統(tǒng)林地組(C1l)海陸交互相粗碎屑巖, 上石炭統(tǒng)經(jīng)畬組(C2j)—下二疊統(tǒng)棲霞組(P2q)碳酸鹽巖, 以及上二疊統(tǒng)文筆山組(P2w)—童子巖組(P2t)海陸交互相含煤細碎屑巖、淺海相含鈣細碎屑巖。區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜多樣, 以NE向展布的推覆(滑脫)構(gòu)造及復(fù)式褶皺帶為主。在地表, 構(gòu)造線的展布方向主要為 NE向, 其次為 NW、NWN向, 少量近NS向。其中, NE向褶皺及斷裂控制著馬坑磁鐵礦體的形態(tài)與分布。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈, 從加里東到喜山期均有強弱不同的巖漿活動, 以中生代酸性—中性侵入巖體為主, 火山盆地及侵入巖體的形態(tài)及展布明顯受 NE向構(gòu)造控制。龍巖地區(qū)主要出露晚燕山期花崗巖, 單個巖體規(guī)模不大, 具有多期次活動的特征, 與鐵、鉛、鋅、鉬等多金屬礦床關(guān)系密切。其中, 大洋、莒舟巖體位于馬坑鐵礦的兩側(cè), 是主要的成礦要素之一。

2 樣品描述及分析方法

本次研究共采集了18件樣品, 均取自大洋和莒舟巖體, 具體采樣位置見圖1, 其中樣品J218-b3和J218-b6取自馬坑井下 218穿脈, ZK7924-b17和ZK7924-b18分別取自鉆孔7924的995 m和999 m深處。巖石學(xué)特征表明, 大洋、莒舟花崗巖具有多期活動的特征, 巖性比較復(fù)雜, 主要為粗?；◢弾r、

細?；◢弾r、似斑狀花崗巖、正長花崗巖及花崗閃長巖?，F(xiàn)對以上幾種花崗巖做如下描述。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置(a)及區(qū)域地質(zhì)簡圖(b)Fig.1 Tectonic location (a) and simplified geological map (b) of the Makeng area底圖據(jù)福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局1∶5萬福建省地質(zhì)構(gòu)造圖(2000)。1–侏羅系; 2–文賓山組; 3–溪口組; 4–翠屏山組; 5–童子巖組; 6–文筆山組; 7–棲霞組; 8–林地組; 9–天瓦崠組; 10–奧陶系; 11–寒武系; 12–花崗巖; 13–推覆構(gòu)造; 14–滑脫構(gòu)造; 15–斷層; 16–地質(zhì)界線; 17–平行不整合; 18–角度不整合; 19–采樣位置及點號; 20–馬坑礦區(qū)位置

(1) 花崗閃長巖 花崗結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造。主要礦物為斜長石(45%)、鉀長石(20%)、石英(20%)和少量角閃石(7%)。斜長石為自形-半自形寬板狀, 粒度較細(0.5～1 mm), 發(fā)育聚片雙晶(圖2a)。

(2) 花崗巖 主要礦物為鉀長石(50%)、石英(20%)、斜長石(＜20%)和角閃石(8%)。其中鉀長石為自形-半自形寬板狀(圖 2b)。具有粗細兩種粒度, 粗?；◢弾r礦物粒徑主要為 4～6 mm, 細?；◢弾r石英和長石粒徑整體上小于 1 mm。鉀長石蝕變較強,多發(fā)生黏土礦化。

(3) 似斑狀花崗巖 似斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造,斑晶為石英(圖 2c)和鉀長石(圖 2d), 石英斑晶為他形粒狀, 粒徑為 2～3 mm, 鉀長石為自形-半自形寬板狀, 長4～7 mm?；|(zhì)為顯晶質(zhì), 由斜長石、鉀長石、石英及黑云母組成, 粒徑以0.5～1 mm為主。主要礦物為石英(25%)、鉀長石(40%)、斜長石(25%)及少量角閃石(5%), 副礦物主要為磁鐵礦(＜5%)。

在對樣品進行薄片鑒定的基礎(chǔ)上, 選擇大洋、莒舟共18件樣品進行了主元素、微量和稀土元素分析測試，在國家地質(zhì)實驗測試中心完成。其中, 主元素用 X射線熒光光譜儀測定(XRF), 并用等離子光譜法進行驗證, 微量元素和稀土元素采用等離子質(zhì)譜儀測定(ICP-MS), 詳細流程同文獻[15]。

鋯石的分選由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成, 鋯石挑選、制靶及陰極發(fā)光(CL)成像在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司實驗室完成。鋯石LA-ICPMS U-Pb 同位素分析在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所激光燒蝕多接收器等離子體質(zhì)譜儀上進行, 具體測試原理及詳細分析流程和數(shù)據(jù)處理過程見文獻[16]。鋯石 Lu-Hf 同位素分析是在 LA-ICPMS鋯石 U-Pb定年基礎(chǔ)上, 參照鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像, 選擇在原位年齡分析位置或其附近進行, 采用蓬萊鋯石[17]作為參考物質(zhì), 其精度為 0.282882±0.000006 (2s,n=56), 實驗詳細操作方法和原理見Wuet al.[18]。

圖2 大洋、莒舟花崗巖正交偏光顯微照片F(xiàn)ig.2 Cross-polarized photomicrographs showing mineral association and texture of the Dayang and Juzhou granites

3 地球化學(xué)特征

選取新鮮的巖石樣品進行地球化學(xué)成分測試,主元素、微量元素分析在國家地質(zhì)實驗測試中心完成。其中, 主元素用 X射線熒光光譜儀測定(XRF),并用等離子光譜法進行驗證, 微量和稀土元素采用等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定。

3.1 主元素特征

主元素分析結(jié)果(表1)表明, 大洋、莒舟巖體成分比較接近, 總體上具有富硅、富鋁、低鈦、高鉀鈣堿性特征。其中, SiO2含量為 75.75%～78.38%,Al2O3含量為 11.46%～12.81%, TiO2含量為 0.02% ～0.19%, 巖石全堿(ALK)含量為 7.80%～8.87%, 里特曼指數(shù)σ為 1.72～2.32, K2O＞Na2O, 具有相對富鉀,貧鐵、鎂、鈣的特征。在K2O-SiO2圖解(圖3a)上, 樣品落入高鉀鈣堿區(qū)域。在A/NK-A/CNK圖解(圖3b)上, 樣品落入偏鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)區(qū)域。

3.2 稀土、微量元素特征

微量和稀土元素分析結(jié)果見表 1, 微量元素蛛網(wǎng)圖和REE分布模式圖見圖4。兩個巖體的稀土含量具有一定的差異性, 大洋巖體的總稀土含量∑REE 92.76×10–6～ 169.56×10–6, 而莒舟巖體的總稀土含量∑REE 175.51×10–6～ 203.31×10–6。大洋巖體(La/Yb)N= 0.26～4.31, 整體上小于 1, 相對富集重稀土元素, 而莒舟巖體(La/Yb)N=2.55～13.46, 明顯富集輕稀土元素。稀土元素分布模式表明, 大洋巖體表現(xiàn)出略微左傾的“V”字形, 而莒舟巖體則表現(xiàn)為明顯的右傾型(圖4a), 部分樣品具有四分組效應(yīng)。兩個巖體的樣品均具有顯著的負(fù)銪異常,δEu平均值分別為0.09和0.22, 這種強烈的銪異?？赡苁鞘芰黧w交代作用影響所造成的, 稀土分布模式出現(xiàn)的四分組效應(yīng)也表明受流體交代作用影響。

微量元素總體上均表現(xiàn)出富集大離子親石元素(LILE)K、Rb、Cs、Pb 等, 虧損高場強元素(HFSE)Nb、Ta、Zr、Ce、Ti等特征(圖 4b)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上, 兩個巖體的樣品曲線特征相近, 具有明顯的殼源特征。虧損 Sr、Ba, 富集 Pb、Th、U, 表明巖漿巖經(jīng)歷了斜長石、磷灰石以及黑云母等礦物的分離結(jié)晶作用。Rb/Sr和Rb/Ta值較高, 平均值分別為 9.01和 23.63, 并且 Nb、Ti負(fù)異常明顯, 表現(xiàn)出殼源花崗巖特征。Ni含量為 1.21×10–6～ 8.32×10–6(平均 6.53×10–6), Cr含量為 2.70×10–6～ 16.91×10–6(平均 12.38×10–6), 遠低于原始地幔中 Ni和Cr的平均值, 說明巖漿物質(zhì)可能起源于大陸地殼原巖[20]。

4 同位素年代學(xué)特征

對大洋、莒舟花崗巖選取 4件代表性樣品, 進行LA-ICPMS鋯石 U-Pb測年。其中所選樣品分別為 D3079-b5花崗閃長巖、D3082-b2細?；◢弾r及D3083-b1、D3086-b1似斑狀花崗巖。所選鋯石均為柱狀晶體, 晶形較好, 粒徑集中于70～150 μm之間,陰極發(fā)光圖像(圖5)中可見巖漿振蕩環(huán)帶, 表現(xiàn)出典型的巖漿鋯石特征。

圖3 大洋和莒舟巖花崗巖的及K2O-SiO2 (a)及A/NK-A/CNK (b)圖解Fig.3 The K2O-SiO2 (a) and A/NK-A/CNK (b) diagrams for the Dayang and Juzhou granites

表1 大洋、莒舟花崗巖主元素(%)、微量和稀土元素(×10–6)分析結(jié)果Table 1 Major elements, REEs and trace elements analytical results of the Dayang and Juzhou granites

(續(xù)表 1)

圖4 大洋、莒舟花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布模式圖(a)及微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)[19])Fig.4 Chondrite-normalized REEs patterns (a) and primitive mantle normalized spider diagram (b) of Dayang and Juzhou granites(normalization values after [19])

圖5 代表性鋯石陰極發(fā)光圖像及測試點位置Fig.5 Cathodoluminescence images and test locations of typical zircons from granite samples

4.1 鋯石U-Pb定年

鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb年齡數(shù)據(jù)見表2, 樣品 D3097-b5中 27顆鋯石206Pb/238U年齡值集中于131～140 Ma之間, 諧和圖上表現(xiàn)密集的簇狀(圖6),表明鋯石具有較好的封閉性。表觀年齡加權(quán)平均值為(136.2±0.9) Ma (MSWD=3.3); 樣品 D3082-b1中15顆鋯石206Pb/238U年齡集中于119～130 Ma之間,諧和圖上整體上比較密集(圖6), 表觀年齡加權(quán)平均值為(125.0±1.7) Ma (MSWD=2.4); D3083-b1中26顆鋯石的206Pb/238U年齡值集中于 129～135 Ma之間,在鋯石U-Pb年齡諧和圖上表現(xiàn)為密集的簇狀, 說明鋯石具有較好的封閉性, 表面年齡加權(quán)平均值為(132.0±0.6) Ma (MSWD=1.2)。對樣品 D3086-b1 共選取了26個測試點, 除12號點206Pb/238U年齡值偏大外, 其他值位于129～137 Ma之間, 在年齡諧和圖上表現(xiàn)密集的簇狀, 鋯石表觀年齡加權(quán)平均值為(132.4±0.8) Ma (MSWD=3.5)。

上述4件樣品的鋯石Th/U值相對較高, 均大于0.4(表2), 也表明了鋯石為巖漿成因[21]。上述結(jié)果表明, 大洋、莒舟巖體形成于125～132 Ma, 為白堊世早期多期侵入花崗巖。

4.2 鋯石鉿同位素

在LA-ICPMS鋯石U-Pb測年基礎(chǔ)上, 選擇大洋、莒舟巖體鋯石U-Pb年齡比較接近的兩個樣品(D3083-b1

和D3086-b1), 進行鋯石微區(qū)原位鉿同位素測試。分析結(jié)果見表 3。樣品 D3083-b1176Hf/177Hf值為0.282255～0.282523(加權(quán)平均值為 0.282431, 誤差2σ=0.000013),εHf(t)值變化范圍介于–16.47 ～ –5.95之間(平均值為 - 9.49),對應(yīng)的二階段模式年齡TDM2為 1567～2221 Ma, 均值為1789 Ma。樣品D3086-b1176Hf/177Hf值在0.282383～0.282599間(均值為0.282479,誤差 2σ=0.000048),εHf(t)值變化范圍介于–11.05 ～–3.35之間(平均值為–7.57), 對應(yīng)的的二階段模式年齡TDM2為 1400～1889 Ma, 均值為 1669 Ma。

表2 花崗巖鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb年齡數(shù)據(jù)表Table 2 LA-MC-ICPMS U-Pb dating data of zircon from granites

(續(xù)表 2)

圖6 花崗巖樣品鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.6 Zircon U-Pb concordia diagrams for granite samples

表3 鋯石鉿同位素組成Table 3 Hf isotope compositions of zircons in Dayang and Juzhou granites

5 討 論

5.1 花崗巖侵位時代

馬坑鐵礦的礦床成因一直是眾多地質(zhì)學(xué)者研究的一個熱點問題, 主流觀點認(rèn)為磁鐵礦的形成與大洋、莒舟花崗巖的侵位有關(guān)[14,22]。毛建仁等[13]首次利用鋯石 U-Pb測年方法對莒舟巖體進行年齡測定,獲得了(136.0±1.7) Ma和(133.8±1) Ma成巖年齡。張承帥[22]對大洋、莒舟進行了大量的鋯石 U-Pb定年研究, 分別獲得了127～132 Ma和125～130 Ma的成巖年齡(表4), 并認(rèn)為大洋、莒舟巖體為復(fù)式巖體。本次鋯石 U-Pb定年研究獲得了大洋巖體 125～136 Ma和莒舟巖體132 Ma的侵位年齡。閆鵬程[23]對馬坑鐵礦 218穿脈莒舟鋯石 U-Pb測年, 獲得了(154.85±0.87) Ma的成巖年齡。張達等(尚未發(fā)表)對大洋巖體進行系統(tǒng)采樣, 獲得了(137.2±1.1) Ma和(135.82±0.71) Ma 的鋯石U-Pb年齡。以上數(shù)據(jù)說明大洋、莒舟巖體侵位時間總體上一致, 巖漿活動多期侵入, 且時限較長。其中, 大洋巖體侵位時間為125～145 Ma, 莒舟巖體為 125～155 Ma, 說明大洋、莒舟巖體經(jīng)歷了晚侏羅世末期—早白堊世早期的多期侵位形成, 這種特征與閩西南地區(qū)廣泛存在且多期發(fā)育的晚侏羅世—早白堊世鈣堿性花崗質(zhì)巖漿活動[24–25]相似, 在區(qū)域上與層控型Fe、Sn礦床關(guān)系密切。大洋、莒舟巖體在巖石學(xué)特征和侵位年齡上均具有多期次侵入的特點, 這種多期次侵入構(gòu)造往往控制著一些金屬礦床的分布[26], 與成礦關(guān)系密切。

表4 大洋、莒舟巖體鋯石U-Pb測年結(jié)果Table 4 U-Pb dating results of zircons in Dayang and Juzhou granites

5.2 成因及源區(qū)

大洋、莒舟巖體在地球化學(xué)成分上屬于高硅、富鋁、高鉀鈣堿性系列, 其A/CNK值以大于1為主,顯示出偏鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)的特征, 說明成巖物質(zhì)主要來源于地殼。具有微量元素 Ba、Ti、Nb、Zr、Ta虧損的特征, 與陸殼重熔型花崗巖相似[27–28], 同時稀土元素分布模式及鉛正異常也表明其殼源成因。在稀土分布模式上, 莒舟巖體富集輕稀土元素, 表現(xiàn)出“右傾”模式, 而大洋巖體輕重稀土差異不明顯,并且表現(xiàn)出較強烈的負(fù)銪異常, 這說明大洋和莒舟巖體可能經(jīng)歷了不同程度的分離結(jié)晶或者改造作用。

自然界中花崗巖的成因類型主要有I型、S型和A型[29], 目前Whalenet al.[30]的指標(biāo)被視為判定花崗巖成因類型的最有效的依據(jù), 但是對于高程度分異的花崗巖, 由于其礦物組成和化學(xué)成分都接近于低共熔花崗巖, 導(dǎo)致分異的I型、S型和A型花崗巖成分上部分重疊[29], 因此需要綜合各方面特征予以判斷。在 Zr-10000×Ga/Al(圖 7a)和 Ce-10000×Ga/Al(圖7b)判別圖解中樣品主要落入A型花崗巖與I型、S型花崗巖的分界線附近。樣品的FeO*/MgO整體上比較低, 均值為 9.28, 明顯不同于 A型花崗巖顯著富鐵質(zhì)(FeO*/MgO＞10[30])特征, 且 Zr+Nb+Ce+Y(均值 299×10–6)含量較低, 顯著低于 Whalenet al.[30]建議的 A 型花崗巖的下限值(350×10–6)。在(Na2O+K2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)和 FeO*/MgO- (Zr+Nb+Ce+Y)綜合圖解中(圖7c、圖7d), 樣品則主要落入了分異的I型、S型花崗巖區(qū)。以上特征表明, 大洋、莒舟巖體并非為典型的 A型花崗巖, 更可能為高分異的I型或S型花崗巖?；◢弾r中P2O5含量均低于0.2%, 明顯不同于S型花崗巖具有高的P2O5(＞0.2%)的特征[31],在花崗巖的Harker圖解(圖8)中, SiO2與P2O5負(fù)相關(guān), 與Pb呈正相關(guān), Rb與Y、Th呈正相關(guān), 表現(xiàn)出 I型花崗巖的特征。此外, 大洋-莒舟花崗巖具有高SiO2和明顯高的Y和Th的含量, 明顯虧損Ba、Ta、Nb、Sr、P、Ti及Eu元素, 指示母巖漿可能經(jīng)歷了顯著的結(jié)晶分離作用。根據(jù)上述特征推測這兩個巖體為高分異的Ⅰ型花崗巖。

圖7 花崗巖成因判別圖解(底圖據(jù)[30])Fig.7 Discrimination diagrams for granites (after [30])

鋯石作為探討地殼演化及示蹤巖石源區(qū)的重要工具, 具有良好的穩(wěn)定性, 通常可以準(zhǔn)確獲得鋯石形成時的鉿同位素組成[32]。大洋、莒舟巖體εHf(t)值分別為–16.47 ～ –5.95 和–11.05 ～ –3.35, 同時εHf(0)= –6.0 ～ –14.6, 均為負(fù)值, 在 εHf與鋯石結(jié)晶年齡圖解中均落入地殼區(qū)域(圖 9)。εHf(t)與εHf(0)均為負(fù)值, 表明大洋、莒舟主要由地殼物質(zhì)熔融形成[33]。

對應(yīng)的Hf二階段模式年齡為1567～2221 Ma (均值 1789 Ma)和 1400～ 1889 Ma (均值為 1669 Ma), 指示其巖漿源區(qū)可能為古元古-中元古代物質(zhì), 并且源區(qū)物質(zhì)的形成可能與華夏陸塊古元古-中元古代地殼增生事件相關(guān)。此外, 兩個巖體εHf(t)值及二階段年齡值存一定的差異, 說明兩個巖體可能存在不同的巖漿源區(qū)。

5.3 構(gòu)造意義

龍巖地區(qū)位于華夏陸塊東南緣, 古太平洋板塊與歐亞板塊的結(jié)合部位, 為永梅坳陷帶中生代構(gòu)造-巖漿活動最強烈的地區(qū)之一。大洋、莒舟花崗巖為高硅、高堿、鈣堿性系列巖石, 與中國東南沿海中生代中酸性火山巖地球化學(xué)特征相似[27,34,35], 具有伸展環(huán)境的特點。在花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(圖10)中, 樣品主要落入了板內(nèi)花崗巖區(qū)。在Rb-Hf-Ta三角圖解(圖11)中, 多數(shù)樣品落入了碰撞后環(huán)境。

圖8 大洋、莒舟花崗巖Harker圖解Fig.8 Harker diagrams for Dayang and Juzhou granites

圖9 大洋、莒舟花崗巖εHf(t)-t關(guān)系圖Fig.9 εHf(t)-t diagram for Dayang and Juzhou granites

中—晚侏羅世, 古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖,直接導(dǎo)致東亞晚侏羅世大陸內(nèi)部廣泛變形和陸內(nèi)造山[37]。晚侏羅世—早白堊世, 華南地區(qū)進入擠壓松弛階段, 開始由擠壓向拉張環(huán)境轉(zhuǎn)換, 從而導(dǎo)致該區(qū)大規(guī)模巖石圈減薄、大規(guī)模巖漿活動及成礦作用[35,38–40], 其主要標(biāo)志是華南地區(qū)廣泛發(fā)育的雙峰式火山巖、A型花崗巖、基性巖墻群及一系列 NE向展布的拉張盆地[34,39–41]。大洋、莒舟花崗巖形成于125～155 Ma, 處于晚侏羅—早白堊世, 與區(qū)域上巖石圈拉張環(huán)境相吻合。此外, 巖石地球化學(xué)及同位素特征所反映的構(gòu)造環(huán)境與華南晚侏羅—早白堊世伸展構(gòu)造環(huán)境一致, 說明閩西南地區(qū)晚中生構(gòu)造環(huán)境發(fā)生了擠壓—伸展轉(zhuǎn)變, 進入大規(guī)模陸內(nèi)拉張作用階段。

5.4 與成礦關(guān)系的探討

在巖石地球化學(xué)及同位素年代學(xué)研究基礎(chǔ)上,以礦床成因為出發(fā)點, 探討大洋、莒舟巖體與成礦的關(guān)系。胡受奚等[42]研究認(rèn)為, 與巖漿巖有關(guān)的鐵、銅礦床含礦性最重要、最有效的化學(xué)參數(shù)是Na2O、K2O、SiO2的含量以及它們的相關(guān)性。大洋、莒舟巖體為 SiO2含量較高(75.75%～78.38%)的高分異 I型花崗巖, Na2O+K2O 7.80%～8.87%, 且K2O＞Na2O,有利于鐵、銅礦化。在SiO2-Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)含礦性圖解(圖 12)中, 樣品均落入為含礦性巖體區(qū)域, 說明大洋、莒舟巖體具有成礦潛力。此外, 從主元素及微量成分來看, 巖體在結(jié)晶分異過程中具有高硅、富堿金屬和揮發(fā)分趨勢, 成礦元素可能與這些組分結(jié)合成化合物或絡(luò)合物共同轉(zhuǎn)移, 并在一定的構(gòu)造部位富集成礦[19]。因此, 大洋莒舟巖體在地球化學(xué)組成上具有較好的含礦性和成礦潛力。

構(gòu)造環(huán)境方面, 造山帶由擠壓向伸展的轉(zhuǎn)變期往往是大規(guī)模成礦的有利時期[44–45]。大洋、莒舟巖體形成于晚侏羅—早白堊世, 微量元素地球化學(xué)特征表現(xiàn)出后造山花崗巖的特征, 在區(qū)域上處于板塊擠壓向伸展轉(zhuǎn)換的環(huán)境, 具備良好的成礦構(gòu)造環(huán)境。

圖10 花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(底圖據(jù)[36])Fig.10 Discrimination diagrams showing magmatic sources and tectonic settings for granites (after [36])VAG-火山弧花崗巖; ORG-洋脊花崗巖; WPG-板內(nèi)花崗巖; Syn-COLG-同碰撞花崗巖

此外, 張承帥等[46]測得馬坑鐵(鉬)礦床的輝鉬礦Re-Os年齡為(133±0.75) Ma, 與巖體的侵位年齡非常接近, 表明巖體與成礦關(guān)系密切。

礦化分布特征方面, 馬坑礦區(qū)褐鐵礦化夕卡巖帶、絹英巖化帶多沿莒舟巖體的外接觸帶分布, 而這種現(xiàn)象在大洋巖體接觸帶附近表現(xiàn)不明顯。從稀土、微量元素特征來看, 兩個巖體成分存在一定的差異, 特別是稀土元素含量及分布模式不同, 說明兩個巖體可能具有不同的來源或者經(jīng)歷了不同的巖漿演化過程。這種差異在鉿同位素特征上也明顯表現(xiàn)出來, 總體上, 莒舟巖體具有較新的陸殼物質(zhì)成分來源。在空間上, 主礦體的分布靠近莒舟巖體一側(cè), 并且地表礦化蝕變帶均沿莒舟巖體外接觸帶分布, 也說明莒舟巖體可能與成礦關(guān)系更加密切。同時, 以上認(rèn)識也為該區(qū)下一階段找礦預(yù)測工作提供可靠參考, 具有重要的找礦意義。

6 結(jié) 論

(1)利用 LA-ICPMS鋯石 U-Pb定年方法測得大洋巖體花崗閃長巖的年齡為(136.2±0.9) Ma, 細?；◢弾r的年齡為(125.0±1.7) Ma, 似斑狀花崗巖的年齡為(132.0±0.2) Ma, 莒舟似斑狀花崗巖的年齡為(132.4±0.8) Ma, 至少存在三期巖漿活動。結(jié)合巖石學(xué)特征及前人研究結(jié)果, 認(rèn)為大洋和莒舟巖體為多期次侵入體, 侵位時期分別為 125～145 Ma和125～155 Ma。

圖11 花崗巖Rb-Hf-Ta構(gòu)造判別圖解(底圖據(jù)[36])Fig.11 Rb-Hf-Ta diagram for discrimination of tectonic settings for Dayang and Juzhou granites (after [36])

圖12 SiO2-Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)判別圖(底圖據(jù)[43])Fig.12 SiO2-Al2O3/(K2O+Na2O+CaO) diagram for discrimination of ore-bearing potential for Dayang and Juzhou granites

(2) 兩個代表性巖體鋯石εHf(t)值分別為–16.47～–5.95 和–11.05 ～ –3.35, 二階段模式年齡為 1567～2221 Ma和1400～1889 Ma, 指示其巖漿源區(qū)可能為古元古-中元古代物質(zhì)。兩個巖體鉿同位素存在一定的差異性, 說明大洋、莒舟巖體可能具有不同的源區(qū), Hf二階段模式年齡暗示閩西南地區(qū)古元古代晚期—中元古代早期曾發(fā)生一次重要的地殼增生事件。

(3) 大洋、莒舟巖體為一套高硅、富鋁、高鉀鈣堿性系列, 具有分異I型花崗巖的特征, 為造山后花崗巖, 具有造山后伸展構(gòu)造環(huán)境特征。兩個巖體的稀土元素分布模式不同, 說明可能具有不同的源區(qū)或經(jīng)歷了不同程度的巖漿演化。

(4) 巖石地球化學(xué)成分特征表明, 大洋、莒舟巖體具有良好的成礦潛力?；◢弾r侵位于晚侏羅-早白堊世,形成于擠壓之后的伸展環(huán)境, 為區(qū)域上大規(guī)模成礦的有利時期。馬坑礦區(qū)地表礦化蝕變與莒舟巖體關(guān)系密切, 并且兩個巖體具有不同的稀土元素和鉿同位素特征, 推測馬坑鐵(鉬)礦床與莒舟巖體關(guān)系比較密切。

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