何晗晗,王登紅,王瑞江,李建康,趙 芝,黃 凡,于 揚,張怡軍(.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京 00037;.湖南省湘南地質(zhì)勘查院,湖南郴州 43000)
湘南地區(qū)騎田嶺與香花嶺巖體的成礦特征對比
何晗晗1,王登紅1,王瑞江1,李建康1,趙芝1,黃凡1,于揚1,張怡軍2
(1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京100037;2.湖南省湘南地質(zhì)勘查院,湖南郴州423000)
湘南地區(qū)是典型的稀有-有色多金屬成礦區(qū),成礦作用與廣泛發(fā)育的燕山早期花崗質(zhì)巖漿活動密切相關(guān)。以騎田嶺和香花嶺兩個典型成礦巖體為研究對象,對比總結(jié)了其巖石學(xué)、地球化學(xué)、成礦學(xué)等方面的特征。騎田嶺巖性主要為黑云母二長花崗巖,香花嶺則以鋰白云母花崗巖、鐵鋰云母花崗巖等為主;騎田嶺花崗巖具有高硅堿、弱過鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)的特點,屬于鈣堿性系列,而香花嶺花崗巖較騎田嶺更富硅堿,分異程度更高,且高度富集揮發(fā)分氟,是高酸富堿氟、高度分異的堿性-過堿性花崗巖;高分異的香花嶺巖體發(fā)育鎢、錫、鈮、鉭等有色-稀有金屬礦床,而同時期的騎田嶺巖體僅形成鎢、錫礦床。造成這種差異性的原因:從含礦性角度,騎田嶺花崗巖中稀有金屬含量遠不如香花嶺巖體;香花嶺花崗巖的高分異演化有利于稀有金屬和揮發(fā)分的逐步富集成礦;騎田嶺巖基已遭受高度風(fēng)化剝蝕作用也可能是原因之一。綜合騎田嶺巖體的地球化學(xué)成礦圖解推斷,巖體西北部是有利的成礦部位,結(jié)合香花嶺小巖體的成礦,認為盡管在受風(fēng)化剝蝕影響較大的巖體西北部找到礦化并非易事,但若附近有出露或隱伏的小巖體,將會是有利的稀有-有色金屬礦化部位。
花崗巖;地球化學(xué)特征;成礦特征;騎田嶺;香花嶺
湘南地區(qū)經(jīng)歷了長期多旋回的構(gòu)造發(fā)展歷史,于中侏羅世至晚侏羅世發(fā)生了大規(guī)模的巖漿活動,伴隨著形成一系列多金屬礦床,是南嶺有色、稀有多金屬成礦帶的重要組成部分[1]。區(qū)內(nèi)多金屬成礦作用與廣泛分布的燕山早期花崗質(zhì)巖石具有密切的成因聯(lián)系,前人對此做了大量的研究工作[1-10]。騎田嶺與香花嶺巖體是研究區(qū)內(nèi)成礦巖體的典型代表,二者均位于郴州-藍山巖漿巖構(gòu)造帶內(nèi),侵位于燕山早期,巖體內(nèi)部及周邊礦產(chǎn)資源豐富,但二者在成礦特征上存在差異:騎田嶺大巖基內(nèi)部及接觸帶形成了大型的鎢錫礦床;而香花嶺地區(qū)則發(fā)育豐富的鎢錫鈮鉭等有色-稀有金屬礦床。對這兩個巖體成礦差異性的對比,將有助于研究湘南地區(qū)大巖基與小巖體及其與多金屬成礦的關(guān)系,從而為成礦預(yù)測打下基礎(chǔ)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,對騎田嶺和香花嶺巖體在地球化學(xué)、成因、成礦特征等方面進行了分析總結(jié),并指出了騎田嶺巖體有利的礦化地區(qū)及區(qū)內(nèi)小巖體成礦的有利條件。
騎田嶺巖體位于湖南省郴州市西南約40 km處,為一出露面積約517 km2的大巖基,侵位于邵陽-郴州NW向斷裂帶和茶陵-郴州NNE向斷裂帶的交匯部位。香花嶺巖體位于騎田嶺巖體西南方向約20 km處,地表出露面積約7.5 km2,包括大小不等的侵入體21個,一般呈小巖株或巖滴狀產(chǎn)出[11],規(guī)模較大者主要有癩子嶺巖體、尖峰嶺巖體(430)和通天廟巖體,巖體侵位于南嶺東西向構(gòu)造帶中段北緣與耒(陽)-臨(武)南北構(gòu)造帶南端西側(cè)復(fù)合部位的通天廟穹隆中(圖1)。
圖1 騎田嶺地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖 (據(jù)湖南省湘南地質(zhì)隊1991資料修改)Fig.1 Geology map of Qitianling area
1.1侵位時代
對騎田嶺巖體的早期研究認為巖體侵位于印支-燕山期[4,7,12],并將其劃分為2個超單元(菜嶺超單元和芙蓉超單元),10個單元[13]。隨著測年技術(shù)的發(fā)展,對前人劃為印支期的菜嶺超單元花崗巖進行鋯石U-Pb、長石Ar-Ar及全巖Rb-Sr測年,結(jié)果顯示其年齡為160±2 Ma[14]、139.57 ±2.79 Ma、140.55±2.81 Ma、144.91±2.90 Ma[15]、159±1.2 Ma[16],表明菜嶺超單元與芙蓉超單元花崗巖均屬于燕山期,而非印支-燕山期。朱金初等[17]梳理了騎田嶺花崗巖基的同位素年齡數(shù)據(jù),指出騎田嶺花崗質(zhì)巖漿活動主要集中在中-晚侏羅世,并將其劃分為3個侵入階段:163~160、157~153和150~146 Ma。李華芹等[18]通過對騎田嶺巖體內(nèi)花崗斑巖和細?;◢弾rSHRIMP U -Pb和Rb-Sr等時線年代學(xué)研究表明,在騎田嶺花崗巖主體侵入之后于晚侏羅世晚期(146~140 Ma)又發(fā)生了一次主要的巖漿活動事件。
對香花嶺巖體的年齡測試工作,最早由中國地質(zhì)科學(xué)院貴陽地球化學(xué)研究所對尖峰嶺鈮鉭礦區(qū)樣品運用黑云母K-Ar法測年,測試結(jié)果為170 Ma[2]。近十幾年來,研究者通過對香花嶺花崗巖進行全巖Rb-Sr、黑云母K-Ar、鋯石U-Pb等方法測年,獲得成巖年齡數(shù)據(jù)有153 Ma[19]、157 Ma[20]、160.7 Ma[21]、160.7 Ma[22]、150.88 Ma[23]等,因此,香花嶺花崗巖侵位于150~160 Ma,與騎田嶺花崗巖屬于同時期巖體。
1.2巖石學(xué)特征
騎田嶺巖體的巖石類型主要有黑云母二長花崗巖、黑云母花崗巖、細粒含斑鉀長花崗巖、中細粒少斑黑云母鉀長花崗巖、中粗粒斑狀角閃石黑云母鉀長(二長)花崗巖、中粒多斑角閃石黑云母二長花崗巖、細中粒斑狀角閃石黑云母二長花崗巖、花崗閃長巖、石英二長巖等,巖體接觸帶和巖體內(nèi)部有花崗斑巖、石英斑巖和細?;◢弾r等脈巖侵入。主要礦物有鉀長石、斜長石、黑云母、石英、角閃石等,鉀長石多呈自形-半自形板狀,大小在1 cm×2 cm左右,有的可大于5 cm,表面常因風(fēng)化而呈渾濁的灰色,具泥化和絹云母化,卡氏雙晶偶見(圖2a);斜長石呈自形-半自形的板條狀,大小0.5 cm×1.5 cm左右,一般可見聚片雙晶,偶見環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖2a、2b);石英為他形晶,表明略具裂隙,并有集中分布現(xiàn)象。角閃石黑云母二長花崗巖中普遍含有角閃石,單偏光下深綠色,兩組解理清晰可見(圖2c、2d)。與騎田嶺二長花崗巖相比,香花嶺花崗巖中鉀長石與斜長石含量明顯較低,顆粒較小,而石英含量增加,顆粒變大;暗色礦物仍以云母為主,不同于騎田嶺花崗巖中的黑云母(圖2e),癩子嶺與尖峰嶺花崗巖中的云母(2%~10%)以鋰白云母、鐵鋰云母及鋰云母為主。鋰白云母在單偏光下呈淺粉色-淺藍粉色,弱的多色性,可觀察到閃突起:正低突起-正中突起;鋰云母,單偏光下淺粉色,無閃突起,弱的多色性;鐵鋰云母主要在尖峰嶺花崗巖中,淺灰綠色或淺黃色,弱的多色性,無閃突起。騎田嶺與香花嶺(尖峰嶺、癩子嶺)巖體不同巖性特征見表1。
圖2 騎田嶺與香花嶺花崗巖的顯微照片F(xiàn)ig.2 Micrographs of granites from Qitianling and Xianghualing plutons
表1 騎田嶺與香花嶺巖體的不同巖性特征Table 1 Characteristics of different lithology from Qitianling and Xianghualing plutons
圖3 騎田嶺花崗巖與香花嶺花崗巖SiO2-AR圖解(仿Wright[26])Fig.3 SiO2-AR plot of Qitianling and Xianghualing granites AR=[Al2O3+CaO+(K2O+Na2O)]/[Al2O3+CaO-(K2O+ Na2O)],SiO2>50%、K2O/Na2O=1~2.5時,用2Na2O代替K2O+Na2O
騎田嶺樣品采自巖體內(nèi)20 m淺鉆,選取淺鉆最底部新鮮樣品作為測試對象,測試工作于2014年由國家地質(zhì)實驗測試中心完成。
2.1主量元素
樣品主量元素分析結(jié)果見表2,巖體各化學(xué)參數(shù)見表3。
(1)騎田嶺巖體 SiO2含量較高,最高值77.23%,平均71.42%,略低于華南花崗巖的平均值(72.20%[24]);香花嶺花崗巖SiO270.78%~79.2%,均值74.1%,高于騎田嶺花崗巖,也高于華南燕山早期花崗巖中平均含量 (72.76%[2]),屬于高酸性花崗巖。
(2)騎田嶺巖體Al2O3含量變化不大,平均13.66%,Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)(分子數(shù))值為0.97~3.4,平均1.65,為弱過鋁質(zhì)-過鋁質(zhì);香花嶺花崗巖中 Al2O3平均含量為 13.52%,Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)(分子數(shù))為0.89~1.30,平均1.10,表現(xiàn)為準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)。
(3)騎田嶺花崗巖K2O平均含量(5.55%)略高于華南燕山早期花崗巖(4.71%[2]),Na2O平均含量(1.55%)低于華南燕山早期花崗巖(3.27%[2]),堿鋁指數(shù)((K2O+Na2O)/Al2O3(分子數(shù)))為0.28~0.80,平均0.59;香花嶺花崗巖K2O(4.5%)、Na2O(3.9%)含量略高于中國花崗巖類平均含量(K2O=4.32%,Na2O=3.54%[24]),堿鋁指數(shù)大于0.7,平均0.84,顯示出富堿特征。
(4)騎田嶺花崗巖固結(jié)指數(shù)(SI)為2.02~7.55,巖漿分異程度較高。δ<3.3,屬于鈣堿性系列,在SiO2-AR圖解上(圖3)投影在鈣堿性-堿性范圍內(nèi),以鈣堿性為主;香花嶺花崗巖的固結(jié)指數(shù)為0.17~8.15,巖漿分異程度高,在SiO2-AR圖解上投影在堿性-過堿性范圍內(nèi),以堿性為主(圖4)。
(5)香花嶺花崗巖F含量為0.27%~1.66%,平均0.78%,高于騎田嶺花崗巖,高于花崗巖平均值(0.45%[24]),屬于富氟花崗巖類。
因此,香花嶺花崗巖較騎田嶺更富硅、堿,分異程度更高,且高度富集揮發(fā)分氟。此外,騎田嶺花崗巖類巖石的主元素二元素組分變異圖(圖5)顯示,SiO2與Al2O3、MgO、TiO2含量上存在明顯的負相關(guān)性,與Fe2O3之間為極弱的負相關(guān)性,都為線性關(guān)系;香花嶺花崗巖的SiO2與MgO、TiO2、Fe2O3幾乎不存在相關(guān)性,與Al2O3顯示負相關(guān)關(guān)系,總體來說香花嶺花崗巖的巖石成分并非直線相關(guān)的巖漿演化趨勢。
表3 騎田嶺巖體與香花嶺巖體各化學(xué)參數(shù)Table 3 Chemical parameters of Qitianling and Xianghualing granites
圖4 騎田嶺和香花嶺巖石TAS圖解(仿Middlemost[27],香花嶺花崗巖數(shù)據(jù)來自文獻[6])Fig.4 TAS disgram for the Qitianling and Xianghualing granites
2.2成因類型
對于南嶺地區(qū)侏羅紀花崗巖的成因類型研究一直備受爭議,因為該種類型花崗巖一般經(jīng)歷了強烈的分異[28-29],無論是I型、S型或者A型,當它們經(jīng)歷高度分異結(jié)晶作用之后,其礦物組成和化學(xué)成分都趨近于低共結(jié)的花崗巖,從而使得上述3種類型的鑒定出現(xiàn)困難[30],因此可能會出現(xiàn)運用判別圖解對同一花崗巖得出不同結(jié)論的現(xiàn)象,甚至同一巖體可能會被不同的學(xué)者定義為I型、S型或A型,如騎田嶺花崗巖。對于騎田嶺花崗巖的成因類型,主要有3種觀點:①早期觀點將騎田嶺花崗巖歸為S型花崗巖[4,31]。雖然錫礦化大多與高分異S型花崗巖密切相關(guān),但騎田嶺花崗巖低87Sr/86Sr初始值(0.708)、高εNd值(-5.1~-5.8)特征不符合典型的S型花崗巖定義[32-33];②近年來許多研究認為,騎田嶺花崗巖富硅、堿、高場強元素(HFSE)、低鐵鎂比值的特征,屬于廣義的A型花崗巖[34-39],是南嶺中段北東向高εNd(t)值、低TDM值花崗巖帶的組成部分,屬于后造山的伸展背景;③也有研究者認為,騎田嶺花崗巖為I型花崗巖[28,40],雖然晚期次騎田嶺花崗巖具有A型花崗巖的地球化學(xué)特征,這是原始巖漿演化后期的分異作用導(dǎo)致,早期次騎田嶺貧硅堿富鈣鎂鐵花崗巖顯示出I型花崗巖特征[40]。
對于騎田嶺主體花崗巖的形成過程,既有觀點認為巖漿形成于上地殼[12,41]或下地殼[42]的部分熔融;也有學(xué)者通過對花崗巖中的暗色包體Sr、Nd同位素及年代學(xué)研究,認為騎田嶺巖漿的形成過程亦包括了重要的巖漿混合作用[43-44],晚期次的花崗巖演化可能還存在著重要的結(jié)晶分異作用[40-41];但不論過程如何,地幔物質(zhì)在騎田嶺的成巖成礦過程中起著重要的作用為大多數(shù)研究所證實[12,16-17,28,33,36,38,40,42-43]。
對于同時期的香花嶺巖體,早期研究認為癩子嶺和尖峰嶺花崗巖均屬于S型花崗巖[6];近年來有研究認為,香花嶺與騎田嶺同處于杭州-諸廣山-花山高εNd(t)值、低TDM值花崗巖帶[45-46],具有A型花崗巖特征;朱金初等[27]根據(jù)癩子嶺分異較低的粗粒斑狀黑云母花崗巖的微量元素及Hf同位素特征,推測癩子嶺花崗巖的原始巖漿,可能來源于深部鋁質(zhì)A型騎田嶺花崗巖巖基,或者是與騎田嶺花崗巖巖基類似的鋁質(zhì)A型花崗質(zhì)巖漿體的分離結(jié)晶作用;Chen等[47]進一步運用重力學(xué)方法獲得香花嶺與騎田嶺花崗質(zhì)侵入體在中下地殼相連的證據(jù);來守華等[23]通過地球化學(xué)判別圖解認為癩子嶺花崗巖屬于廣義上的A型花崗巖,形成于伸展背景,是古老的地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。
結(jié)合本次所得數(shù)據(jù)進行地球化學(xué)投圖(圖6),發(fā)現(xiàn)運用不同的判別圖解投圖獲得的結(jié)果差別較大,結(jié)合前人研究騎田嶺、香花嶺花崗巖的形成均有幔源物質(zhì)的作用,因此判斷二者均非S型花崗巖。筆者傾向于認為騎田嶺與香花嶺花崗巖均屬于I型花崗巖,從巖相學(xué)角度來說,騎田嶺早期主體花崗巖普遍含有角閃石[16,33],而角閃石是 I型花崗巖的標志性礦物之一[30],并且P2O5隨著SiO2含量增加而降低 (圖6d),這也是I型花崗巖的重要特征;對于香花嶺花崗巖,其原始巖漿可能源于騎田嶺花崗巖巖基[29,47]。至于投點落于A型花崗巖范圍之內(nèi),很可能與晚階段巖漿的分異有關(guān),是晚階段巖漿向過鋁質(zhì)、過堿性方向演化的結(jié)果[30,40,49]。
圖5 騎田嶺巖體與香花嶺巖體主量元素哈克圖解Fig.5 Harker disgrams for major elements from Qitianling and Xianghualing granites
前人研究指出[50], “中酸性花崗巖的大巖基及其接觸帶經(jīng)常有礦點之存在,但很少有工業(yè)礦床之出現(xiàn),而小巖體,如巖株(有的分枝如樅樹狀)、巖瘤、巖墻及巖枝等,則往往伴有工業(yè)礦床,特別是在大巖體周圍出現(xiàn)的亦可能是派生出來的小巖體或巖枝,附近則經(jīng)常形成大型礦床”,這一觀點在湘南騎田嶺礦集區(qū)得到了印證。礦集區(qū)內(nèi)巖體以騎田嶺巖基為中心,包括周邊香花嶺等一眾小巖體,騎田嶺巖基內(nèi)出現(xiàn)多處鉛鋅錫礦化,但規(guī)模較小,一般屬礦點或礦化點,而同處于郴州-藍山構(gòu)造巖漿巖帶內(nèi)的香花嶺小巖體則形成了大型的稀有有色多金屬礦床,并與同樣圍繞騎田嶺巖基展布的坪寶礦田、東坡-柿竹園礦田等構(gòu)成了騎田嶺礦集區(qū)。
圖6 騎田嶺與香花嶺花崗巖成因類型判別圖解Fig.6 Discriminant diagrams of Qitianling and Xianghualing granites
3.1不同礦種類型
北東方向的郴州-藍山巖漿巖構(gòu)造帶內(nèi)由千里山經(jīng)騎田嶺至香花嶺,內(nèi)生金屬礦產(chǎn)具有由W、Bi為主向以 Sn為主至 Pb(Zn)為主的變化趨勢[51]。騎田嶺礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有20余種,以W、Sn為主,次為Cu、Pb、Zn、Bi、Mo及部分非金屬如石墨等,礦床(點)達100余處[51],具大型規(guī)模的礦床有新田嶺鎢礦床、芙蓉錫礦床,巖體內(nèi)部小斷裂附近發(fā)育鉛鋅礦化點,但不成規(guī)模;香花嶺地區(qū)是稀有-有色多金屬礦產(chǎn)的富集地,除鎢錫礦床外,更主要的是鋰鈹鈮鉭等稀有金屬礦產(chǎn),除此之外,已知有用礦產(chǎn)還有Pb、Zn、Ag、Mo、Bi、Rb、Cs、Zr、Hf、Ga、Ge、In、Cd、REE及非金屬螢石礦[52]。騎田嶺礦區(qū)除未發(fā)現(xiàn)稀有金屬礦床外,其余產(chǎn)出的各礦種與香花嶺礦區(qū)并無太大差異,實際上湘南已知的錫鉛鋅礦床,都伴生有W、Mo、Bi、Cu、Ag等可供綜合利用。
騎田嶺地區(qū)的鎢礦以巖體北部新田嶺超大型鎢礦床為代表,巖體南部主要是錫礦,以芙蓉錫礦田為主,而鉛鋅礦化 (點)則分布在巖體中偏南部(圖7);不同于騎田嶺礦區(qū),香花嶺礦區(qū)各礦床是圍繞通天廟穹隆背斜構(gòu)造呈環(huán)形展布:背斜北部以塘官鋪錫礦、甘溪坪錫礦、蕉溪鉛鋅礦床和門頭嶺鉛鋅礦床為代表;背斜東部以鐵砂坪鈹多金屬礦床為代表;背斜南東以茶山錫鉛鋅礦床為代表;背斜南部以泡金山鉛鋅礦、東山鎢礦、香花鋪鈹?shù)V、尖峰嶺鈮鉭礦等為代表。對于單個巖體如尖峰嶺,礦床分布以巖體為中心,巖體內(nèi)部以花崗巖型鉭鈮礦床、細晶巖脈型鉭鈮礦床、斑巖脈型錫鉛鋅銀礦床為主,在巖體近圍以接觸交代礦床為主,遠離巖體發(fā)育熱液裂隙充填交代型礦床、層控型鉛鋅礦床等[5,52-53]。癩子嶺巖體也有相似的空間垂直分帶特征(圖8)[27,52]。
圖7 騎田嶺與香花嶺礦區(qū)礦產(chǎn)分布圖 (據(jù)1∶20萬桂陽幅地質(zhì)礦產(chǎn)圖)Fig.7 Mineral deposits in Qiangtianling and Xianghualing ore districts
3.2成礦特征分析
圖8 香花嶺礦床分帶示意圖 (據(jù)文獻[52])Fig.8 Zonation schematic diagram of Xianghualing deposit
3.2.1成巖與成礦的關(guān)系不論是騎田嶺鎢錫礦,還是香花嶺稀有金屬礦床,成礦與巖漿的侵位活動具有密不可分的關(guān)系。對于騎田嶺巖體北部接觸帶的新田嶺大型矽卡巖-石英脈型鎢鉬礦床,近年來蔡明海等[54]、袁順達等[55]分別運用石英Rb -Sr、輝鉬礦Re-Os方法獲得礦區(qū)的成礦年齡157 Ma、157.1~161.7 Ma,Shuang等[56]通過對新田嶺礦區(qū)內(nèi)的花崗巖鋯石U-Pb測年獲得162.9 Ma的成巖年齡,與朱金初等[17]劃分的騎田嶺第一階段花崗巖(160~163 Ma)具有成因聯(lián)系,此外蔡明海等[54]對礦床內(nèi)黃鐵礦中的He同位素分析顯示成礦流體有地幔的參與,袁順達等[55]進一步證實礦區(qū)輝鉬礦中Re的含量屬于殼?;煸捶秶虼诵绿飵X鎢礦床的形成受到幔源物質(zhì)的影響。
對于芙蓉礦田,表4列出了近幾十年來前人對芙蓉錫礦區(qū)的年齡測試結(jié)果,可以看出不同的測試方法所得年齡結(jié)果相差較大。對于白臘水礦帶,其成礦年齡測試結(jié)果主要集中在兩個范圍:133~140 Ma(多是由Rb-Sr及K-Ar法測得)以及150~160 Ma(多是由礦石LA及金云母或角閃石Ar-Ar法測定);黑山里-麻子坪礦帶,王志強等[66]通過錫石 LA測得瓦渣池礦床成礦年齡為156.5 Ma;山門口-狗頭嶺礦帶,前人[60-61]通過白云母Ar-Ar法測得淘錫窩礦床和山門口礦床的成礦年齡集中在154.8~160.1 Ma,而馬麗艷等[59]通過對礦帶內(nèi)含礦云英巖和似斑狀黑云母花崗巖進行全巖Rb-Sr法測試,獲得結(jié)果為146~155 Ma。因此對于芙蓉礦田的成礦時代,前人的測試結(jié)果大致可歸納為兩個范圍133~140、150~161 Ma,而騎田嶺主體花崗巖侵位時間介于153~163 Ma[17],晚期細?;◢弾r或花崗斑巖則于140~145 Ma之前侵位[18],因此,對于芙蓉礦區(qū)成巖與成礦的關(guān)系,存在不同觀點,主要有以下4種:①成礦遠晚于主體黑云母花崗巖的形成時代,成礦作用可能與主體花崗巖的侵位關(guān)系并不密切,更主要的是與晚期細?;◢弾r或花崗斑巖有關(guān)[18,63,67-68];②騎田嶺主體黑云母花崗巖為芙蓉錫礦成礦母巖[38,60-61];③ 兩階段成礦,早階段主體花崗巖侵位時形成了云英巖型錫礦,晚階段花崗巖侵位時形成了破碎帶矽卡巖型、破碎帶蝕變花崗巖型錫礦等[69];④白蠟水-安源錫礦脈的形成與主體角閃石黑云母花崗巖密切相關(guān),黑山里-麻子坪錫礦脈與細?;◢弾r在成因上關(guān)系更為密切,而山門口-狗頭嶺礦脈可能與中粒黑云母花崗巖和細?;◢弾r均有成因聯(lián)系[66]。
表4 芙蓉錫礦的測年結(jié)果統(tǒng)計Table 4 Dating results of Furong tin deposit
對于香花嶺礦區(qū),Yuan等[70]測得尖峰嶺云英巖型錫礦床中白云母Ar-Ar坪年齡為(158.7± 1.2)Ma,香花鋪鎢礦中的白云母坪年齡為161.3 ±1.1 Ma,香花嶺錫礦中的白云母坪年齡為154.4 ±1.1 Ma,因此香花嶺地區(qū)的鎢錫礦化集中在150 ~160 Ma間,與騎田嶺鎢錫成礦處于同一時期,與南嶺地區(qū)大規(guī)模鎢錫成礦時限一致,在成因上與癩子嶺、尖峰嶺巖體的侵位密切相關(guān)。王新元等[52]進一步將香花嶺巖漿侵位與成礦的過程概括為:①巖漿從邊緣向內(nèi)部結(jié)晶時,富含的揮發(fā)分(F和H2O)不易丟失,一方面促進巖漿的分異和演化,同時又聚集于巖體頂部形成熔漿區(qū);②巖漿溫度下降至一定時,揮發(fā)分大量析出并捕獲巖漿中的金屬組分 (W、Sn、Nb、Ta、Be等),形成氟的絡(luò)合物聚集于巖體頂部熔漿中,隨著揮發(fā)分的聚集內(nèi)壓增大,當大于外壓時,熔漿侵入,含礦揮發(fā)分逸出,系統(tǒng)開放;③巖體在含礦揮發(fā)分的作用下發(fā)生自變質(zhì)作用,形成鈉長石化和云英巖化,鈉質(zhì)降低,大量的鈮鉭、F絡(luò)合物分解形成鈮鐵礦、鉭鈮鐵礦、細晶石等礦物,同時云英巖化的過程中,W和Sn的氟絡(luò)合物發(fā)生分解,形成少量鎢錫石英脈。
3.2.2造成成礦差異的可能因素騎田嶺與香花嶺花崗巖中稀有金屬元素的含礦差異性是造成二者成礦差異的重要因素。同時期同一構(gòu)造背景的騎田嶺與香花嶺巖體,不論是屬于I型花崗巖,還是屬于近年來討論較多的與鎢錫礦化有關(guān)的A型花崗巖,均是富含鎢、錫的花崗巖類巖石。騎田嶺花崗巖主要成礦元素W、Sn、Pb、Zn、Mo的平均含量(wB/10-6,下同)分別為23.2、21.0、51.2、93.1、2.64(本次測試未發(fā)表數(shù)據(jù),共29個樣品),遠高于中國花崗巖中這些成礦元素的平均含量(0.7、2、26、43、0.49[24]);香花嶺花崗巖的有色金屬含量亦是如此,甚至遠高于華南花崗巖。但騎田嶺花崗巖中Li、Be、Nb、Ta等稀有金屬含量,相對于香花嶺明顯偏低,癩子嶺花崗巖的Li、Be、Nb、Ta含量(wB/10-6,下同)分別為 502、73、74.4、40.8[6],而騎田嶺只有81.14、10.67、28.21、3.76(本次測試未發(fā)表數(shù)據(jù),共29個樣品)。
再者,香花嶺巖體高度發(fā)育的巖漿分異和演化有利于稀有金屬元素和揮發(fā)分的逐步富集成礦,騎田嶺花崗巖的分異程度不如香花嶺巖體。除以上內(nèi)部因素外,外部因素如巖體遭受風(fēng)化剝蝕的程度也是需要考慮的,騎田嶺巖基侵位面積較大,比香花嶺小巖體更易遭受風(fēng)化剝蝕,更多的礦化或已被剝蝕。
圖9 騎田嶺巖體南東-北西向侵位示意圖(據(jù)莊錦良等[5]修改)Fig.9 Emplacement schematic diagram of Qitianling pluton
3.2.3有利的成礦地區(qū)騎田嶺花崗巖相對華南花崗巖而言是富集Li、Rb、Sr、Be等稀有金屬元素的,受巖體本身傾斜侵位的影響(圖9),顯示出自SE向NW逐漸升高或降低的分帶性[71],尤其是元素F的含量,在巖體北西部位花崗巖中遠高于南東部位??紤]到F的高含量是有利成礦的重要標志[52,72-73],嘗試將騎田嶺巖體的 Li、Rb、Sr、Ba含量投于可判別巖體含礦性的F-(Li+ Rb)-(Sr+Ba)三角圖(圖10)上,發(fā)現(xiàn)這部分高F的花崗巖(ZK2044、ZK2064、ZK2068、ZK2097、ZK2456、ZK2535,F(xiàn)=0.12%~0.23%)落于“成礦花崗巖區(qū)”,進一步將這部分樣品投于K2O-Na2O圖解(圖11),顯示樣品亦均位于桂北含錫花崗巖范圍之內(nèi),表明北西部位這些富F花崗巖具有成礦潛力。
圖10 湘南及其鄰區(qū)成礦與非成礦花崗巖的F-(Li+Rb)-(Sr+Ba)圖解(底圖據(jù)文獻[4-5];成礦與非成礦花崗巖數(shù)據(jù)來自文獻[4];千里山花崗巖數(shù)據(jù)來自文獻[74];騎田嶺為本項目測試數(shù)據(jù))Fig.10 F-(Li+Rb)-(Sr+Ba)diagram of mineralization and non-mineralized granite in South Hunan and neighboring area—成礦花崗巖區(qū);Ⅱ—含礦性有限的花崗巖;Ⅲ—非成礦花崗巖
圖11 騎田嶺與香花嶺花崗巖的K2O-Na2O圖解(底圖據(jù)文獻[1])Fig.11 K2O-Na2O diagram of both Qitianling and Xianghualing granites
3.3香花嶺對于小巖體成礦的指示意義
湘南地區(qū)小巖體分布眾多。據(jù)莊錦良等[4]不完全統(tǒng)計,以騎田嶺巖基為中心,在其北西約700 km2范圍內(nèi)出露118個小巖體,呈放射狀大致作北西西或近東西排列,由巖體在斜向侵位過程中大規(guī)模巖漿活動產(chǎn)生側(cè)向擠壓而形成,典型的有黃沙坪、何家渡、大坊等。這些小巖體有的成礦,但大部分未發(fā)生礦化。對于現(xiàn)今討論較多的“小巖體成礦”,實際上大部分小巖體是未能成礦的,王登紅等[75]就指出廣義上“小巖體成礦”中的“成”可以理解為一種成因聯(lián)系,即小巖體與成礦之間存在成因聯(lián)系,但并非充要條件,例如若沒有成礦物質(zhì)來源是不可能成礦的。
對于小巖體,成礦物質(zhì)來源是一個亟待解決的難題,或依附于大巖基或來源于周圍地層,前者較為普遍,因此大巖基周邊的小巖體往往伴隨著大型礦床的產(chǎn)出,所以盡管在受風(fēng)化剝蝕程度影響較大的騎田嶺巖體西北側(cè)找到礦化并非易事,但若附近有出露或隱伏的小巖體,會是有利的稀有-有色金屬礦化部位;后者如黃沙坪小巖體群,各小巖體彼此孤立存在,不出現(xiàn)明顯分帶,但巖體發(fā)生了多階段的侵位[4,76],這種巖漿多階段的頻繁活動,給上升的深部成礦溶液 (包括被加熱的古地下水、熱鹵水)開辟了上升溢出的通道,從而提供了充足的成礦物質(zhì)。
騎田嶺巖體與香花嶺巖體同處于北東向的郴州-藍山構(gòu)造巖漿巖帶內(nèi),屬于燕山早期的含礦巖體,通過對比分析二者的巖石學(xué)、地球化學(xué)以及成礦特征,取得了以下幾點主要認識:
(1)騎田嶺黑云母二長花崗巖具有高硅、弱過鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)、高分異的特點,屬于鈣堿性系列;香花嶺花崗巖以鐵鋰云母花崗巖、鋰白云母花崗巖為主,具有高酸度、準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)、富堿、富氟和高度分異的特點,屬于堿性-過堿性系列。
(2)騎田嶺與香花嶺地區(qū)均發(fā)育鎢錫礦床,兩地區(qū)鎢錫礦化屬于同一時期(150~160 Ma)產(chǎn)物,且在成因上均與巖漿的侵位活動有關(guān)。不同于香花嶺地區(qū)稀有金屬礦床的普遍發(fā)育,騎田嶺巖體內(nèi)部及周邊并未發(fā)現(xiàn)稀有金屬礦化。造成這種差異性的原因:從含礦性角度,騎田嶺花崗巖中稀有金屬含量雖較為富集但還遠不如香花嶺巖體;香花嶺花崗巖的高分異演化有利于稀有金屬和揮發(fā)分的逐步富集成礦;騎田嶺巖基遭受的高度風(fēng)化剝蝕作用也可能是導(dǎo)致未發(fā)現(xiàn)稀有金屬礦化的原因之一。
(3)綜合騎田嶺巖體的地球化學(xué)成礦圖解推斷,巖體西北部是有利的成礦部位,若是附近出露有類似香花嶺這樣的小巖體或隱伏巖體,會是有利的稀有-有色金屬礦化地區(qū)。
樣品測試工作由中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實驗測試中心完成,室內(nèi)工作得到了中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所鄒天人老師的指導(dǎo),在此深表感謝!
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Metallogenic characteristics comparison between Qitianling and Xianghualing intrusion in South Hunan
HE Han-han1,WANG Deng-hong1,WANG Rui-jiang1,LI Jian-kang1,ZHAO Zhi1,HUANG Fan1,
YU Yang1,ZHANG Yi-jun2
(1.MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resource Assessment,Institute of Mineral Resources,Chinese A-cademy of Geological Sciences,Beijing 100083,China;2.Southern Hunan Institute of Geology and Survey,Chenzhou 423000,China)
Southern Hunan is a typical non-ferous and rare metal polymetallic metallogenic area in which mineralization is closely related to well-developed granitic magmatism of Early Yanshanperiod.This paper compares different characteristics of petrology,geochemistry,genesis and mineralization between Qitianling and Xianghualing granitoids.It is found that the Qitianling biotite adamellite is weakly peraluminous to peraluminous with high content of silicon,high differentiation,and thus belong to calc-alkaline series,while the granitoids in Xianghualing area are mainly Li-muscovite and zinnwaldite granites,higher contents of silicon and K2O+Na2O than Qitianling granitoids.Besides,the granites of Xianghualing small intrusion are weakly peraluminous with high content of fluoride,with well-developed magmatic fractionation and belong to alkaline to peralkaline series. In terms of the mineralization,there are many W,Sn,Nb,Ta deposits in related to small intrusions in Xianghualing area,while only tungsten and tin deposits exist in Qitianling area.We proposed some reasons for this phenomenon.Firstly,the content of rare metal elements in Qitianling granites is lower than that in Xianghualing granites.Secondly,well-developed magmatic fractionation and magmatic-hydrothermal evolution are responsible for high-degree enrichment of rare-metalelements,base metal elements,volatiles in the rocks and further mineralization.Thirdly,the Qitianling batholith experienced strong weathering and denudation.However,the geochemical diagram of mineralization indicates that the northwest side of Qitianling batholithis is favorable for polymetallic mineralization especially when a small intrusion as Xianghualing pluton exists in that place.
granite;geochemistry;metallogenic features;Qitianling intrusion;Xianghualing intrusion
P588.121;P618.4
A
1674-9057(2016)01-0076-14
10.3969/j.issn.1674-9057.2016.01.011
2015-06-08
中國地質(zhì)大調(diào)查項目 (1212011220369);國家深部探測技術(shù)與實驗研究專項課題 (SinoProbe 0301)
何晗晗 (1991—),女,碩士研究生,構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè),he.hanhan@163.com。
王登紅,博士,研究員,wangdenghong@sina.com。
引文格式:何晗晗,王登紅,王瑞江,等.湘南地區(qū)騎田嶺與香花嶺巖體的成礦特征對比[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報,2016,36(1):76-89.