劉戰(zhàn)慶, 劉善寶, 裴榮富 王成輝 陳國華,魏　錦, 張樹德, 劉小林

贛東北珍珠山花崗巖脈地球化學(xué)、鋯石U-Pb定年及Hf同位素組成研究

劉戰(zhàn)慶1,2, 劉善寶1*, 裴榮富1, 王成輝1, 陳國華3,魏錦3, 張樹德4, 劉小林4

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037; 2.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室，廣西 桂林 541004; 3.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 九一二大隊, 江西 鷹潭 335001; 4.崇義章源投資控股有限公司, 江西 贛州 341300)

贛東北塔前–朱溪–賦春成礦帶是一條重要的銅、鎢、鉬多金屬成礦帶, 該成礦帶及外圍成礦潛力巨大, 具有良好的找礦前景。本次選取該帶南緣珍珠山出露的兩條花崗巖脈為研究對象, 開展LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年、Hf同位素及地球化學(xué)研究, 對其成因、成巖時代和成礦作用進(jìn)行約束。結(jié)果表明, 花崗巖脈鋯石的206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為129.3±0.5 Ma (MSWD=0.99)和 133.3±0.8 Ma (MSWD=0.29), 為早白堊世; 花崗巖具有高 SiO2(74.10%～75.78%)、富 Na2O+K2O (6.99%～7.89%)、富Al2O3(13.94%～15.15%)、高FeOT/MgO值(7.50～12.36)、低CaO(0.31%～0.42%)及貧MgO(0.07%～0.13%)的特征。其中 Na2O/K2O=3.14～9.09, A/CNK=1.08～1.30, 屬過鋁質(zhì)堿性巖系列。稀土總量較低, 輕、重稀土分異較輕(LREE/HREE平均2.48), 具強負(fù)Eu異常(δEu平均0.07), 呈弱右傾海鷗形態(tài); 微量元素Ga/Al值高(3.41×10–4～4.27×10–4),相對虧損K、Ba、Nd、Sr等大離子親石元素, 富集U、Th、Nb、Ta、P等高場強元素。其中鋯石εHf(t)值為–5.09～ –0.05,顯示成巖物質(zhì)以殼源為主, 并有地幔成分參與, Hf單階段模式年齡范圍為 761～948 Ma, 兩階段模式年齡范圍為 1153～ 1463 Ma。綜合分析認(rèn)為珍珠山花崗巖屬于A1型花崗巖, 是在早白堊世構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換結(jié)束后非造山伸展拉張環(huán)境下侵位,巖脈中Sn、Nb含量高, 暗示該區(qū)具有較大的鎢錫鈮鉭礦找礦潛力。

贛東北; 珍珠山地區(qū); A1型花崗巖; 地球化學(xué); 鋯石U-Pb測年; Hf同位素

中國華南揚子陸塊與華夏陸塊在新元古代碰撞對接形成的欽–杭構(gòu)造帶, 由于其構(gòu)造活動性較強,成為地幔物質(zhì)上涌至地殼的一條非常重要的通道(洪大衛(wèi)等, 2002), 形成了規(guī)模巨大的金屬礦集區(qū)。特別是中生代中晚期錫多金屬礦床與北東向分布的A型花崗巖在成因上關(guān)系密切(朱金初等, 2008; 蔣少涌等, 2008), 在湘南–桂北地區(qū)的特征十分顯著。如在千里山、騎田嶺、九嶷山、花山–姑婆山等 A型花崗巖體的邊部, 相應(yīng)地分布著東坡、芙蓉、香花嶺、大坳、新路等以錫為主、錫鎢共生的重要礦床和礦田。同樣, 在南嶺及鄰近地區(qū)鎢、錫礦也非常集中, 以中生代中晚期鎢錫成礦最為突出(華仁民和毛景文, 1999; 華仁民等, 2003, 2005, 2008, 2010;毛景文等, 2006)。然而華南地區(qū)的揚子陸塊和華夏陸塊在構(gòu)造背景、基底及蓋層沉積物、巖漿活動等方面具有明顯的差異(Li et al., 2014), 從而造成了華夏陸塊的華南褶皺系具有高鎢的地球化學(xué)背景, 而揚子陸塊的江南造山帶東緣, 錫的地球化學(xué)背景較高。一般認(rèn)為, 錫礦化與幔源巖漿活動的關(guān)系較為密切, 因此, 沿發(fā)生強烈殼–幔相互作用的欽–杭帶呈NE向分布的A型花崗巖帶, 控制了中生代中期的大規(guī)模錫成礦作用, 而中生代晚期, 華南地區(qū)陸內(nèi)的強烈拉張和東南沿海廣泛的火山–巖漿活動,導(dǎo)致了又一次大規(guī)模的錫成礦作用(華仁民等, 2010)。

江西景德鎮(zhèn)朱溪銅鎢礦床發(fā)現(xiàn)于欽–杭構(gòu)造帶江西段塔前–朱溪–賦春成礦帶的中部, 是一個礦體厚度超過了500 m的超大型矽卡巖型銅鎢礦床, 礦石類型有矽卡巖型、斑巖型及云英巖型等, 顯示了鎢礦的形成與巖漿活動密切相關(guān)(陳國華等, 2012;劉善寶等, 2014; 劉戰(zhàn)慶等, 2014)。塔前–朱溪–賦春成礦帶內(nèi)地表出露的巖漿巖類型較多, 但規(guī)模不大,除了塔前鎮(zhèn)北側(cè)的毛家園花崗閃長巖體較大(面積約 4 km2)以外, 其他巖體出露規(guī)模較小, 多以中酸性小巖脈或小巖株產(chǎn)出。朱溪矽卡巖型超大型銅鎢礦床的發(fā)現(xiàn), 為在塔前–朱溪–賦春成礦帶及附近尋找與巖漿巖有關(guān)的鎢、錫、銅多金屬礦床提供了線索。本文在進(jìn)行塔前–朱溪–賦春成礦帶成礦規(guī)律與成礦預(yù)測研究的基礎(chǔ)上, 對出露于該成礦帶南東側(cè)珍珠山地區(qū), 與鎢、錫礦關(guān)系密切的花崗巖脈進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年、Hf同位素及地球化學(xué)研究, 對其成因、時代和成礦作用進(jìn)行約束, 為進(jìn)一步找礦提供了理論依據(jù)。

1　區(qū)域構(gòu)造背景

贛東北珍珠山地區(qū)的大地構(gòu)造位置處于揚子陸塊與華夏陸塊之間的欽(州)–杭(州)構(gòu)造帶江西段,屬于濱太平洋成礦域的揚子成礦省浙贛湘黔汞銻金成礦帶(裴榮富等, 2008; 毛景文等, 2011), 具體位置為江南陸塊銅金銀鉛鋅鈮鉭三級成礦帶的塔前–朱溪–賦春銅金成礦帶(江西省地礦局贛東北大隊地勘院, 2006), 其地層歸屬于下?lián)P子陸塊江南古島弧帶九嶺隆起帶和萬年隆起帶之間的萍(鄉(xiāng))–樂(平)坳陷帶的東端(楊明桂和王昆, 1994), 贛東北深大斷裂北西側(cè), 形成了“兩隆夾一坳”的構(gòu)造格局(圖1)。

塔前–朱溪–賦春成礦帶區(qū)域上主要分為三個構(gòu)造層, 其中包括變質(zhì)基底、推覆體和沉積蓋層。變質(zhì)基底為中元古界珍珠山群淺變質(zhì)巖系, 是一套深海盆地相夾濁流沉積的泥砂質(zhì)建造, 夾有海底火山噴發(fā)物; 其上部的推覆體由石炭系–三疊系沉積巖組成, 巖性主要是淺海相碳酸鹽巖和海陸交互相含煤建造及碎屑巖組合。四條大致平行的NE-SW向斷裂將其分成南北兩個狹長的推覆體, 北側(cè)為塔前–彈嶺–朱溪–壽安推覆體, 南側(cè)為橫路–月形–涌山–大游山推覆體, 二者在大游山處匯聚, 一直延伸到賦春一帶尖滅。沉積蓋層是景德鎮(zhèn)–雙田鎮(zhèn)地區(qū)的NE-SW向分布的侏羅系–白堊系碎屑巖。該帶出露的巖漿巖主要為淺–超淺成相, 巖石類型有超基性、基性至中酸性、酸性等巖漿巖, 規(guī)模不大, 多呈脈狀, 少數(shù)呈巖株、巖瘤產(chǎn)出。在石炭系–三疊系推覆體中產(chǎn)有與巖漿巖關(guān)系密切的朱溪、塔前、月形、彈嶺等鎢、銅、鉬多金屬礦床/礦點(劉善寶等, 2014)。

圖1　區(qū)域地質(zhì)背景圖Fig.1 Regional geological map of the study area

2　地質(zhì)概況與巖石學(xué)特征

珍珠山位于塔前–朱溪–賦春成礦帶石炭系–三疊系沉積–推覆體的東南側(cè)(圖 1)。區(qū)內(nèi)地層較為簡單, 構(gòu)造多樣(圖 2)。除部分位置被第四系覆蓋外,出露地層均為中元古代珍珠山巖群, 其巖性為一套淺變質(zhì)綠片巖相的綠泥絹云千枚巖、變余細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)絹云母千枚巖及凝灰質(zhì)絹云母千枚巖、變凝灰?guī)r所組成的類復(fù)理石海相沉積建造, 地層褶皺強烈, 呈NEE向展布的大型復(fù)式褶皺。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以NE向(局部呈NEE向)為主體, 同時發(fā)育NW 向斷裂。發(fā)育有韌性剪切帶, 呈發(fā)辮狀, 走向為NE至NEE向, 剪切方向為左行特征。

珍珠山地區(qū)巖漿巖出露較多, 除少量的云煌巖和石英脈外, 主要為花崗巖, 數(shù)量多達(dá)十幾處, 除朱家棚小巖體外, 其余均呈巖脈狀產(chǎn)出, 呈巖墻狀的在大塘塢北部有兩條。其中珍珠山–溪頭–大塘塢花崗巖墻長達(dá)6 km, 寬約20 m, 最寬處達(dá)34 m, 傾向 NW, 傾角 45°～73°, 局部傾向南東, 傾角 70°～ 82°。而大塘塢南側(cè)花崗巖脈長約1000 m, 寬18 m,風(fēng)化明顯, 風(fēng)化深度達(dá) 10 m, 形成白色的鈉質(zhì)高嶺土, 其走向NEE, 傾向NW, 傾角70°。巖石局部具鈉長石化、云英巖化、螢石化(圖2、圖3a, b)。

珍珠山地區(qū)花崗巖脈體, 巖石呈白色–淺灰白色, 風(fēng)化面呈灰白色–黃褐色, 似斑狀中粒結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖 3c)。斑晶主要礦物成分為石英、鈉長石和白云母, 含量為25%～55%, 粒徑為0.5～0.8 cm不等, 細(xì)粒基質(zhì)含量為 45%～75%, 礦物主要為石英、鈉長石、云母等, 粒徑為0.1～0.2 cm。石英總量約為20%～30%, 鈉長石約為55%～60%, 鈉長石表面高嶺石化明顯, 白云母含量約為5%～10%, 呈鱗片狀, 粒徑為0.1～0.5 cm不等, 少量黑云母(圖3d); 副礦物有黃鐵礦、磁鐵礦、毒砂、鐵閃鋅礦、磷灰石等, 方鉛礦、黑鎢礦少見, 偶見白鎢礦、閃鋅礦、錫石、螢石、黃銅礦等。巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造與礦物組合顯示, 其巖性為似斑狀白云母鈉長花崗巖。

圖2　珍珠山地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)江西省地質(zhì)調(diào)查院, 2000)Fig.2 Geological sketch of the Zhenzhushan area

圖3　珍珠山花崗巖脈地質(zhì)產(chǎn)狀及巖石特征Fig.3 Geological occurrence of the Zhenzhushan granite vein and its characteristics

3　鋯石U-Pb、Hf同位素測定

3.1測試方法

將巖石樣品表面清洗干凈并粉碎至 60～80目,再用淘洗法選出純度較高的單礦物。在雙目鏡下挑選出較為完整和透明度好的鋯石晶體。將待測鋯石用環(huán)氧樹脂固定制靶, 并對其進(jìn)行拋光, 然后進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)和背散射電子照相, 仔細(xì)對比分析。選取晶形較好, 具有明顯生長環(huán)帶的鋯石進(jìn)行測試。鋯石U-Pb年齡及原位Lu-Hf同位素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 LA-ICP-MS實驗室完成, 采用儀器為Finnigan Neptune型LA-ICP-MS及與之配套的Newwave UP213激光剝蝕系統(tǒng)。采用單點剝蝕, 以 GJ-1為外標(biāo), U、Th含量以鋯石 M127為外標(biāo)進(jìn)行校正(Slama et al., 2008)。為確保測試的精確度, 測試過程中每測定 5個樣品前后測定兩次鋯石標(biāo)樣GJ-1進(jìn)行監(jiān)測, 并測量一個Plesovice鋯石來觀察儀器運行狀態(tài)是否良好。數(shù)據(jù)處理采用ICP-MS DataCal 4.3程序(Liu et al., 2008), 鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0程序獲得。

3.2測試結(jié)果

珍珠山地區(qū)大塘塢北鈉長花崗巖脈(NDTW)樣品(采樣坐標(biāo): N29°12′44″, E117°30′01″)中鋯石共測試了20個點。結(jié)果顯示(表1), 鋯石中Th含量主體介于76×10–6～356×10–6之間, U含量主體介于133×10–6～ 800×10–6之間, Th與U值之間具有正相關(guān)性, 而且Th/U=0.14～0.92(>0.1), 表明樣品中鋯石多為巖漿結(jié)晶產(chǎn)物(簡平等, 2001; 吳元保和鄭永飛, 2004)。CL圖像顯示大多數(shù)鋯石具有明顯的生長環(huán)帶(圖 4a),顯示為典型的巖漿成因。在U-Pb年齡諧和圖中1、13和16號點偏離諧和線較遠(yuǎn), 6和19號點雖在諧和線上, 但較為分散, 其206Pb/238U年齡分別為168.8±1.1 Ma和184.2±1.0 Ma, 可能為捕獲鋯石或者繼承鋯石, 14號點信號錯誤, 觀測其CL圖像, 鋯石明顯有碎裂現(xiàn)象, 可能是導(dǎo)致信號錯誤的原因。其余的 14個點諧和度好, 較為集中(圖 4b), 其206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為 129.3±0.5 Ma(MSWD= 0.99)(圖4b)。

珍珠山地區(qū)大塘塢南鈉長花崗巖(DTWS)樣品(采樣坐標(biāo): N29°12′25″, E117°30′32″)中鋯石共測試了 20個點, 結(jié)果顯示(表 1), 鋯石中 Th=57×10–6～ 831×10–6, U=198×10–6～1716×10–6, Th與U值之間具有正相關(guān)性, 且 Th/U=0.11～1.58(>0.1), 表明樣品中鋯石多為巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。陰極發(fā)光(CL)照片顯示大多數(shù)鋯石具有明顯的生長環(huán)帶(圖 5a), 顯示為典型的巖漿成因。U-Pb年齡諧和圖中 1號點206Pb/238U年齡為177.8±2.3 Ma, CL圖像顯示, 測試點位于鋯石的核部, 很可能是繼承的鋯石, 2號點誤差大, 8、19號點錯誤, 普通Pb含量太高, 可能由鋯石發(fā)生破裂等因素引起。其余16個點諧和度較好, 分布集中(圖5b), 從而獲得206Pb/238U加權(quán)平均年齡為133.3± 0.8 Ma(MSWD=0.29)(圖5b)。

以上同位素測年結(jié)果顯示, 珍珠山地區(qū)的鈉長花崗巖脈的侵位結(jié)晶年齡在129～133 Ma之間, 屬于早白堊世。

圖4　珍珠山大塘塢北花崗巖(NDTW)中鋯石陰極發(fā)光圖(a)及U-Pb年齡諧和圖(b)Fig.4 Cathodoluminescence images (a) and U-Pb concordia diagram (b) for zircons from the North Datangwu granite in Zhenzhushan

圖5　珍珠山大塘塢南花崗巖(DTWS)中鋯石陰極發(fā)光圖(a)及U-Pb年齡諧和圖(b)Fig.5 Cathodoluminescence images (a) and U-Pb concordia diagram (b) for zircon grains from the South Datangwu granite in Zhenzhushan

表1　贛東北珍珠山花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測試結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic analysis of the granite of Zhenzhushan

3.3 鋯石的Hf同位素特征

對兩個樣品的已測年鋯石進(jìn)行原位 Hf同位素分析, 結(jié)果及計算參數(shù)如表2。

其中早白堊世(127.2～134.9 Ma)巖漿侵位結(jié)晶鋯石的176Hf/177Hf值變化在0.282545～0.282690之間, εHf(t)的范圍是–5.09～ –0.05, 平均為–3.03, 峰值在–4.00～–3.00之間, 變化范圍較小(圖 6a), 在 t-εHf(t)關(guān)系圖上, 樣品點均落在下地殼演化域之上, 且位于球粒隕石均一儲庫附近(圖 6b), 說明成巖過程中,主要以殼源物質(zhì)為主, 也有幔源物質(zhì)的加入; Hf單階段模式年齡tDM范圍為761～948 Ma; 兩階段模式年齡t2DM范圍為1153～1463 Ma。

捕獲或者繼承侏羅紀(jì)的鋯石 N6(168.8 Ma)、S1(177.8 Ma)、N19(184.2 Ma)的176Hf/177Hf值分別為0.282890、0.282882和0.282586, εHf(t)值分別為7.91、7.70和–2.60, 正負(fù)值均有, Hf單階段模式年齡 tDM分別為493 Ma、520 Ma、693 Ma, 兩階段模式年齡t2DM分別為927 Ma、714 Ma、1354 Ma, 顯示了繼承或捕獲鋯石可能是形成于殼幔混合作用的產(chǎn)物。這與區(qū)域上德興含銅金花崗閃長斑巖(172～176 Ma)中鋯石 εHf(t)平均值在 4.34～5.54之間, 兩階段模式年齡t2DM平均值介于776～1116 Ma之間, 是殼?；旌系漠a(chǎn)物(水新芳等, 2012)相對應(yīng)。

4　地球化學(xué)特征

4.1測試方法

樣品均采自采石坑內(nèi)新鮮的巖石(圖 2、3)。主量元素與微量元素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實驗測試中心完成。除FeO以外的其他主量元素測試時, 稱取樣品0.5000 g用無水四硼酸鋰和硝酸銨為氧化劑, 于 1200 ℃左右熔融制成玻璃片, 用PW4400型號的 X射線熒光光譜儀測定, 精密度RSD<2%～8% , 檢測下限為0.01%。測定FeO時, 另取試樣0.1000～0.5000 g于聚四氟坩堝中, 加入氫氟酸和硫酸分解樣品, 重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定FeO含量, 精密度RSD<10%, 檢測下限為0.05%。而Fe2O3含量由公式Fe2O3=FeOT–FeO×1.11134計算獲得。測定包微量元素含量時, 利用酸溶法將樣品溶液制備好后, 在ICP-MS ElementⅡ等離子體質(zhì)譜儀上測定,分析誤差為5%～10%。

4.2測試結(jié)果

4.2.1主量元素特征

珍珠山地區(qū)兩條似斑狀花崗巖脈巖石化學(xué)特征基本相近, 均具有高硅(SiO2=74.10%～75.78%)、富堿(ALK=6.99%～7.89%)、富鋁(Al2O3=13.94%～15.15%)、高Fe/Mg(FeOT/MgO=7.50～12.36)值、低鈣(CaO=0.31% ～0.42%)及貧鎂(MgO=0.07%～0.13%), 高 F (0.13%～ 0.33%)的特征(表3)。通過CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計算獲得:石英(Q)(29.76%～37.44%, 平均 31.96%); 鉀長石(4.41%～13.38%, 平均6.73%); 鈉長石(Ab)(45.39%～ 60.66%, 平均 56.20%);鈣長石(An)(0.18%～0.38%,平均0.19%); 剛玉(C)(1.67%～3.95%, 平均2.48%)。在 R1-R2圖解中(圖 7), 樣品主體落在堿性花崗巖范圍內(nèi), 少量落入正長花崗巖范圍內(nèi)。其中Na2O/K2O= 3.14～9.09(平均5.64), A/CNK=1.08～1.30 (平均1.15),屬于強過鋁質(zhì)花崗巖(圖 8a), 在 SiO2-AR圖解中落在堿性系列區(qū)域(圖8b)。

圖6　珍珠山花崗巖鋯石εHf(t)頻率直方圖及t-εHf(t)圖解Fig.6 εHf(t) frequency histogram and t-εHf(t) diagram of zircons from the Zhenzhushan granite

表2　珍珠山花崗巖LA-ICP-MS鋯石原位Hf同位素測試結(jié)果Table 2 The results of LA-ICP-MS zircon Hf isotopic in situ test for the granite in Zhenzhushan

表3　贛東北珍珠山花崗巖脈巖石主量元素(%)和微量元素(×10–6)分析結(jié)果Table 3 Major (%) and trace element (×10–6) contents for granites of Zhenzhushan

續(xù)表3:

圖7　珍珠山花崗巖R1-R2侵入巖分類圖解(據(jù)De La Roche et al., 1980)Fig.7 R1vs. R2diagram of classification for intrusive rock

4.2.2微量及稀土元素特征

微量及稀土元素分析結(jié)果(表3)顯示, 珍珠山花崗巖樣品中稀土元素總量較低, ΣREE=11.65×10–6～ 23.50×10–6, 強負(fù)Eu異常, δEu=0.04～0.09, 輕重稀土分異較為明顯, LREE/HREE=2.01～3.40, (La/Yb)N=4.81～ 10.21, 輕稀土內(nèi)部分異不明顯, (La/Sm)N=0.81～1.10,而重稀土內(nèi)部分異明顯, (Gd/Yb)N=5.75～ 9.32。輕稀土元素堿性較強, 而重稀土元素堿性較弱, 珍珠山花崗巖以富Na、K等的堿性礦物為主, 而Fe、Mn礦物含量極少, 因此表現(xiàn)出輕稀土相對富集而重稀土元素相對虧損。配位數(shù)高的磷灰石等礦物相對富集輕稀土, 而配位數(shù)低的石榴子石礦物相對富集重稀土, 在巖石中發(fā)現(xiàn)有少量的磷灰石, 而未見石榴石,也可能是造成輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損的原因。巖石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線顯示, 珍珠山地區(qū)大塘塢南、北兩條脈體特征相似, 整體上均呈微右傾“V”字形(圖 9a) 。重稀土元素分餾明顯的特征顯示了花崗巖經(jīng)歷了高度演化的過程。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上, 相對虧損Ba、K、Nd、Zr、Ti, 而相對富集U、Th、Nb、Ta、P(圖9b)。

圖8　珍珠山花崗巖A/CNK-A/NK(a, 據(jù)Maniar and Piccoli, 1989)及SiO2-AR圖解(b, 據(jù)Wright, 1969)Fig.8 A/CNK vs. A/NK (a) and SiO2vs. AR (b) diagrams of the Zhenzhushan granite

5　討 論

5.1巖石類型與成因

珍珠山地區(qū)花崗巖脈具有高硅、富堿、富鋁、高Fe/Mg值、低鈣及貧鎂, 高F的特征。在微量元素蛛網(wǎng)圖上, 虧損Ba、Ti、K、Nd、Sr, 富集Rb、U、Th、Nb、Ta、P等高場強元素(HFSE), 且具有高的 Ga/Al值(Ga/Al=3.41×10–4～4.27×10–4), 顯示典型的A型花崗巖特征。對于高硅(SiO2>74%)的花崗巖, SiO2-FeOT/MgO圖解最能有效地把大多數(shù)A型花崗巖與I型、S型花崗巖區(qū)別開來(Eby, 1990), 在圖10中, 樣品投點均落入A型花崗巖范圍。在Ce、Zr、K2O/MgO和FeOT/MgO-10000×Ga/Al圖解中, 樣品均落入A型花崗巖范圍(圖11)。像這種低REE含量的 A型花崗巖, 在黑龍江省也曾發(fā)現(xiàn)(Wu et al., 2002), 而在湖南錫田燕山晚期 A型花崗巖(姚遠(yuǎn)等, 2013)中細(xì)粒堿長花崗巖的ΣREE值也很低, 平均值為28.78×10–6(據(jù)祝新友等未發(fā)表數(shù)據(jù))?；◢弾r全巖稀土元素的豐度主要取決于副礦物和暗色礦物, 而珍珠山花崗巖中缺少黑云母等暗色礦物可能是其稀土元素總量低的原因。通常A型花崗巖被認(rèn)為是形成于伸展構(gòu)造背景下的產(chǎn)物, 根據(jù)其形成環(huán)境又可細(xì)分為 A1和 A2兩個亞類, A1型花崗巖形成于裂谷環(huán)境, 與熱點或地幔柱環(huán)境有關(guān), 具有和洋島玄武巖相似的比值特征, 代表了大陸裂谷或板內(nèi)背景下的巖漿作用; 而A2型花崗巖形成于后碰撞或后造山的環(huán)境, 其比值介于大陸地殼和島弧玄武巖之間,代表了經(jīng)歷過陸–陸碰撞或島弧巖漿作用之后地殼物質(zhì)的部分熔融(Eby, 1992)。A型花崗巖分類圖解(圖 12)顯示珍珠山地區(qū)花崗巖屬于 A1型花崗巖,形成于大陸裂谷或板內(nèi)巖漿區(qū), 其物質(zhì)來源與洋島玄武巖類似(Eby, 1992), 這樣也與其稀土元素含量相對較低的事實相符合。綜上分析, 珍珠山地區(qū)花崗巖屬于 A1型花崗巖, 形成于大陸板內(nèi)的伸展構(gòu)造環(huán)境。

圖 9 珍珠山花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton, 1984; 原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.9 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) of the Zhenzhushan granite

圖10　SiO2-FeOT/MgO圖解(據(jù)Eby, 1990)Fig.10 SiO2vs. FeOT/MgO diagram

5.2與大地構(gòu)造的演化關(guān)系

華南出露大面積晚中生代鈣堿性系列巖漿巖,以及一些面積雖小, 但意義非常重要的 A型花崗巖類及堿性侵入巖類(王強等, 2005), 同時也形成了大量的正長巖和輝長巖(He and Xu, 2012)。前人對華南晚中生代A型花崗巖類曾做了細(xì)致的研究, 對其形成構(gòu)造背景的認(rèn)識總結(jié)分為: 弧后伸展環(huán)境(Xu et al., 1999; Li, 2000; Jiang et al., 2011), 走滑系統(tǒng)(Xu et al., 1987), 裂谷或走滑+同期裂解(Gilder et al., 1991, 1996)環(huán)境, 但A型花崗巖是伸展構(gòu)造環(huán)境下的巖漿產(chǎn)物, 代表了拉張環(huán)境下的侵位產(chǎn)物(Loiselle and Wones, 1979; Whalen et al., 1987; Eby, 1992; 王德滋等, 1995; Wu et al., 2002; 王強等, 2005)的觀點已被廣泛接受。

圖11　Ce、Zr、K2O/MgO和FeOT/MgO-10000×Ga/Al圖解(據(jù)Whalen et al., 1987)Fig.11 Ce, Zr, K2O/MgO and FeOT/MgO vs. 10000×Ga/Al discrimination diagrams of granites

圖12　A型花崗巖的構(gòu)造環(huán)境圖解(據(jù)Eby, 1992)Fig.12 Discrimination diagrams of tectonic environment for A-type granites

中生代華南地區(qū)處在由古特提斯構(gòu)造域控制期向太平洋構(gòu)造域控制期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時期, 三疊紀(jì)–侏羅紀(jì)南北擠壓作用向東西擠壓作用轉(zhuǎn)化, 特別是中侏羅世太平洋構(gòu)造域控制作用開始加強, 開始了從EW向古特提斯構(gòu)造域向NE-NNE向太平洋構(gòu)造域的體制轉(zhuǎn)換; 到早白堊世全面完成轉(zhuǎn)換過程, 在地球動力學(xué)體制上, 由擠壓應(yīng)力體制轉(zhuǎn)換為伸展應(yīng)力體制, 并一直持續(xù)到中生代末期(余心起等, 2005); 包括贛東北在內(nèi)的整個華南地區(qū)在早白堊世有大量A型花崗巖類侵位,其統(tǒng)一的構(gòu)造動力背景是: 從晚侏羅世晚期(150 Ma)開始, 古太平洋板塊呈NNW向或NW向斜向非均速地向歐亞大陸俯沖, 華南腹地處于弧后伸展構(gòu)造環(huán)境下演化(Engebretson et al., 1985; Maruyama and Seno, 1986; Ratschbacher et al., 2000; 舒良樹和周新民, 2002), 而到了早白堊世(135～100 Ma), 俯沖速率大大加快(Maruyama and Seno, 1986), 大洋板塊俯沖較深,俯沖板塊所釋放的流體交代地幔楔橄欖巖, 并使其發(fā)生熔融產(chǎn)生玄武質(zhì)巖漿底侵, 導(dǎo)致殼–幔巖漿作用(Xu et al., 1999; Zhou and Li, 2000; 周新民, 2003), 在政和–大埔斷裂之東形成大面積島弧鈣堿性火山巖和侵入巖, 而在政和–大埔斷裂以西地區(qū)處于弧后伸展構(gòu)造環(huán)境。這種斜向俯沖作用, 可能引起NE-NNE向伸展性剪切斷裂帶活動(Xu et al., 1987; Gilder et al., 1993, 1996; Li et al., 2001)并向下切割至地幔; 也可能導(dǎo)致政和–大埔斷裂以西弧后伸展區(qū)軟流圈地幔上涌。也可能是中國東部的巖石圈在早白堊世減薄, 引起軟流圈地幔上涌(Wu et al., 2002; Deng et al., 2004), 加熱巖石圈地幔, 使其熔融, 引起巖石圈伸展, 加強了剪切斷裂帶的活動(Ren et al., 2002), 在弧后區(qū)形成A型花崗巖類或堿性巖、基性巖墻、走滑拉分盆地和變質(zhì)核雜巖(Faure et al., 1996; Gilder et al, 1996; Lin et al., 2000; Ratschbacher et al., 2000; Li, 2000; 周新民, 2003; He and Xu, 2012)。還有一種觀點認(rèn)為在140～ 125 Ma(早白堊世), 貫穿中國東部的郯廬斷裂的左旋走滑作用, 在中國東部產(chǎn)生南北向的伸展作用,并形成一系列的伸展盆地(Sun et al., 2007), 在這些伸展盆地中形成了大量的火山巖和侵入巖(Chen et al., 2001; Xie et al., 2003; Guo et al., 2005; Wang et al., 2006), 同時還形成了大量的礦床?？傮w來看本文所研究的珍珠山 A1型似斑狀花崗巖脈及華南地區(qū)大量的 A型花崗巖很可能就是在這種走滑+伸展的構(gòu)造背景下侵位的。

5.3成礦關(guān)系

花崗巖類富含成礦組分, 與各類礦產(chǎn)關(guān)系密切,被譽為“工業(yè)之母”。尤其是A型花崗巖以富含W、Sn、Mo、Bi、Nb、Ta和F的礦化為特征(Collins et al., 1982; Pitcher, 1983)。研究區(qū)位于塔前–朱溪–賦春成礦帶旁側(cè), 區(qū)內(nèi)韌性剪切帶、推覆構(gòu)造活躍, 褶皺、斷裂發(fā)育, 有利于成礦物質(zhì)運移和聚集; 成礦地質(zhì)條件優(yōu)越, 具有較強的W、Sn元素化探異常。本次采集的白云母鈉長花崗巖樣品, 化學(xué)分析結(jié)果顯示,其Nb、Sn含量明顯高(Nb=42.0×10–6～58.7×10–6, 平均 49.5×10–6; Sn=40.9×10–6～66.8×10–6, 平均 53.79× 10–6), 是造成珍珠山地區(qū)W、Sn化探異常的主要原因, 很有可能形成W、Sn、Nb礦床, 如尼日利亞Jos高原和我國蘇州的 Sn-W-Nb-Zn礦床(汪建明等, 1993), 在珍珠山東南的靈山 A型花崗巖就有大型Nb-Ta及W-Sn礦床產(chǎn)出(章崇真等, 1985; 楊明桂等, 2004; 章平和田邦生, 2005), 如松樹崗Nb-Ta、W-Sn礦床和黃山 Nb-Ta礦床。珍珠山花崗巖樣品點在Rb-Ba-Sr圖解中多落在與W、Sn、Mo有關(guān)的礦化花崗巖范圍內(nèi)及附近(圖13)。

圖13　花崗質(zhì)巖石的Rb-Ba-Sr圖解(據(jù)El Blouseily and EL Sokkary, 1975)Fig.13 Rb-Ba-Sr diagram of granitoids

珍珠山地區(qū)W、Sn元素的化探異常具有原生暈與次生暈異常相吻合, 異常小而分散, 連續(xù)性差,呈 NE向分布, 與區(qū)域總體構(gòu)造線相一致的特征(江西省地質(zhì)局贛東北大隊, 1982, 1983)。其中Sn異常形態(tài)與花崗巖脈走向和形態(tài)十分吻合, 在花崗巖原生暈中 Sn平均含量 105×10–6, 而圍巖中千枚巖 Sn含量僅為 5×10–6。W 元素異常分布有兩種類型, 一種分布在 Sn濃集帶中, 第二種分布于花崗巖脈之外,脈外側(cè)W異常值要比花崗巖脈中W異常高。W異常引起的原因和Sn異常引起的原因不同, W是熱液引起的, 偏向于圍巖; 珍珠山巖群中千枚巖中W含量高、Sn含量低, 揭示花崗巖脈外側(cè)W異?？赡苁菢?gòu)造及熱液活動的結(jié)果。在珍珠山鎮(zhèn)西側(cè)水竹塢區(qū)段, 分布多條石英細(xì)脈型黑鎢礦(化)帶, 礦化類型有石英脈型和構(gòu)造角礫巖型。含礦石英脈充填于構(gòu)造裂隙中, 多呈串珠狀 NNE向左型側(cè)列,礦物有黑鎢礦、白鎢礦、黃鐵礦等。構(gòu)造角礫巖型鎢礦帶具強烈硅化, 礦石呈微粒結(jié)構(gòu), 角礫狀構(gòu)造, 礦物有黑鎢礦、黃鐵礦、毒砂、白鎢礦、輝銻礦及螢石等。

中國東部燕山期受斷裂構(gòu)造所控制的巖漿活動,一種起源于地殼內(nèi)部的、沿斷層侵位的花崗質(zhì)巖漿巖體, 主要成分為殼源物質(zhì), 常具有較高的 SiO2含量, 堿性元素含量高, 一般形成與親石元素相關(guān)的礦床, 如W、Sn、U和REE等(萬天豐和趙慶樂, 2012)。在整個燕山期, 沿塔前–朱溪–賦春成礦帶坳陷盆地有斷斷續(xù)續(xù)小規(guī)模巖漿活動, 伴隨成礦熱液活動,為原有地層礦物質(zhì)的運移提供了充足的熱動力和礦物載體, 為該區(qū)形成W、Sn礦床提供了條件。珍珠山地區(qū)存在明顯的 W、Sn異常, 而花崗巖脈與Sn有著直接的聯(lián)系, 是尋找錫礦的主要標(biāo)志。W異常雖然與花崗巖脈在空間上存在一定距離, 但直接引起W異常的熱液石英細(xì)脈很可能與花崗巖脈是同一巖漿作用的產(chǎn)物。因此, 認(rèn)為珍珠山地區(qū)A型花崗巖脈是該區(qū)探尋W、Sn、Nb、Ta礦的重要標(biāo)志。

6　 結(jié) 論

(1) 珍珠山地區(qū)花崗巖具有高SiO2、富ALK、高FeOT/MgO值、低CaO及貧MgO的特征, 屬于過鋁質(zhì)低鉀堿性巖系列巖石。稀土總量較低、強負(fù)Eu異常, 輕重稀土分異較為明顯, 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈右傾“V”字型。微量元素Ga/Al值高, F含量較高, 虧損 Ba、Ti、K、Nd、Sr, 富集 Rb、U、Th、Nb、Ta、P, 屬于A1型花崗巖。

(2) 珍珠山地區(qū)兩條花崗巖脈, 其鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡分別為129.3±0.5 Ma (MSWD=0.99)和133.3±0.8 Ma (MSWD=0.29), 表明在早白堊世該區(qū)發(fā)生走滑+伸展的構(gòu)造伸展使巖漿侵位作用。鋯石的εHf(t)的范圍是ˉ5.09～ ˉ0.05, 顯示成巖物質(zhì)以殼源為主, 但有地幔組分的參與, 屬殼?；煸椿◢弾r, Hf單階段模式年齡范圍為761～948 Ma, 兩階段模式年齡范圍為1153～1463 Ma。

(3) 珍珠山地區(qū)A型花崗巖脈富含Nb、Sn元素,并與該區(qū)W、Sn化探異常有著密切聯(lián)系, 是尋找鎢錫、鈮鉭礦的重要標(biāo)志。

致謝： 野外工作得到了江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一二大隊康川、舒立旻等同志的幫助和支持, 在本文修改完成過程中, 兩位審稿專家提出了許多寶貴意見, 在此一并表示衷心的感謝。

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Geochemistry, Zircon U-Pb Dating and Hf Isotope Composition of Zhenzhushan Granite in Northeast Jiangxi Province

LIU Zhanqing1,2, LIU Shanbao1*, PEI Rongfu1, WANG Chenghui1, CHEN Guohua3, WEI Jin3, ZHANG Shude4and LIU Xiaolin4
(1. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China; 2. Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration, College of Earth Sciences, Guilin University of Technology, Guilin 541004, Guangxi, China; 3. No.912 Geological Team, Bureau of Geology and Mineral Resources of Jiangxi Province, Yingtan 335001, Jiangxi, China; 4. Zhangyuan Investment Holddings Limited, Ganzhou 341300, Jiangxi, China)

The discovery of the ultra-large skarn-type copper-tungsten deposit in the Taqian-Zhuxi-Fuchun metallogenic belt in Zhuxi, Northeast Jiangxi province, exhibits a huge metallogenic potential and prospect in the belt and its peripheral district. The Zhenzhushan area is located in the south margin of the Metallogenic belt where a number of granite veins exposed. Based on the detailed field geological survey, petrological and geochronological studies, LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of two big veins of porphyritic muscovite albite granite yielded weighted average ages of 129.3±0.5 Ma (MSWD=0.99) and 133.3±0.8 Ma (MSWD=0.29), respectively. The granites are rich in SiO2(74.10% ～75.78%), Na2O+K2O (6.99%～7.89%), Al2O3(13.94%～15.15%), poor in CaO (0.31%～0.42%) and MgO (0.07%～0.13%),with FeOT/MgO ratios of 7.50～12.36, Na2O/K2O ratios vary between 3.14 and 9.09, A/CNK=1.08～1.30, belonging to peraluminous alkaline rock series. The granites are characterized by low ΣREE value and weak REE fractionation (LREE/HREE average value is 2.48), and showing weakly right dipping seagull shapes with obvious negative Eu anomalies (δEu average value is 0.07). Moreover, the rocks are characterized by high Ga/Al values (3.41×10–4～4.27×10–4), and relatively depleted in K, Ba, Nd, Sr and other LILEs, yet enriched in U, Th, Nb, Ta, P and other HFSEs. The εHf(t) values of zircons range from –5.09 to –0.05, indicative of juvenile mantle components contribution. The granites were likely derived from mixed source of crust and mantle. The A1-type features of the granites in the Zhenzhushan area suggest that the area was in an anorogenic extensional setting. In addition, the high contents of Sn and Nb in the dykes implies a great potential for W-Sn-Nb-Ta prospecting in the area.

Northeast Jiangxi province; Zhenzhushan region; A1-type granite; rock geochemistry; zircon U-Pb dating; Hf isotopic

P597; P595

A

1001-1552(2016)04-0808-018

2014-11-05; 改回日期: 2015-05-07

項目資助: 中央地質(zhì)勘查基金(2013360010)、國土資源部公益性行業(yè)科研專項(201411035)、江西省國土資源廳地質(zhì)勘查基金(礦[2012]01-06)、桂林理工大學(xué)博士科研啟動基金(002401003373)和廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室系統(tǒng)研究課題(13-A-01-04)聯(lián)合資助。

劉戰(zhàn)慶(1975–), 男, 博士后, 主要從事礦產(chǎn)勘查、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與礦田構(gòu)造的教學(xué)與科研工作。Email: lzqgygcx2008@163.com

劉善寶(1970–), 博士, 副研究員, 主要從事成礦規(guī)律與成礦預(yù)測等研究。Email: liubaoshan7002@163.com