王和平,陳 祺,歐陽永棚,王淼林,饒建鋒,魏 錦

(1.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 九O一地質(zhì)大隊(duì),江西 萍鄉(xiāng) 337000; 2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 九一二大隊(duì),江西 鷹潭 335001)

江西省朱溪礦集區(qū)位于揚(yáng)子板塊與華夏板塊碰撞拼接的欽杭結(jié)合帶東端,橫跨了揚(yáng)子板塊下?lián)P子地塊江南東部隆起帶九嶺逆沖隆起和欽杭結(jié)合帶北段萍(鄉(xiāng))萬(年)疊覆帶萍鄉(xiāng)—樂平拗陷[1],處于濱太平洋成礦域下?lián)P子成礦亞省江南隆起東段Au-Ag-Pb-Zn-W-Mn-V-螢石成礦帶,橫跨九嶺—鄣公山隆起Cu-Pb-Zn-W-Sn-Au成礦亞帶和萍鄉(xiāng)—樂平燕山期Cu-Pb-Zn-Au-Ag-Co-煤-高嶺土成礦亞帶,主體隸屬于塔前—清華Cu-Au多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)[2]。

近年來江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局在該區(qū)域開展了地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查,在張家塢地區(qū)發(fā)現(xiàn)含銅花崗閃長斑巖,該區(qū)良好的區(qū)域成礦背景指示了張家塢地區(qū)具有較大成礦潛力。

本文通過對張家塢地區(qū)黃銅礦化花崗閃長斑巖開展巖相學(xué)和地球化學(xué)特征研究,探討其動(dòng)力學(xué)背景及其成礦潛力,以期為下一步在朱溪礦集區(qū)的找礦工作提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

朱溪礦集區(qū)地質(zhì)簡圖如圖1所示(據(jù)文獻(xiàn)[3]修改)。

圖1 朱溪礦集區(qū)地質(zhì)簡圖

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子板塊與華夏板塊碰撞拼接的欽杭結(jié)合帶江西段[1-2],屬揚(yáng)子地層區(qū)的一部分。區(qū)內(nèi)地層具有典型的二元結(jié)構(gòu),由變質(zhì)基底和沉積蓋層組成。基底地層為新元古代萬年群,為一套深海盆地相夾濁流沉積的泥砂質(zhì)建造。沉積蓋層主要由泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系和第四系組成。

地表出露的巖漿巖規(guī)模相對較小,其形態(tài)多呈脈狀,少數(shù)呈巖株、巖瘤狀產(chǎn)出,屬淺成-超淺成相。巖漿巖類型從超基性-基性至中酸性-酸性均有產(chǎn)出,但以中酸性-酸性巖漿巖為主。此外,在新元古代萬年群淺變質(zhì)巖中亦見有變質(zhì)海相火山巖,巖性主要為變細(xì)碧巖(青盤巖化)-石英角斑巖系的變質(zhì)熔巖和變質(zhì)火山碎屑巖(變余)沉凝灰?guī)r、變余凝灰質(zhì)砂巖等。

2 巖石學(xué)特征

花崗閃長斑巖侵入體位于華子峰、巖口以東,張家塢以北,零星狀產(chǎn)出,面積0.63 km2,呈不規(guī)則葫蘆狀或不規(guī)則狀,其野外特征及巖相學(xué)特征如圖2所示。朱溪礦集區(qū)張家塢花崗閃長斑巖QAP圖解如圖3所示。

Afs—堿性長石 Bt—黑云母 Qz—石英 Pl—斜長石 Py—黃鐵礦 Clp—黃銅礦

圖3 朱溪礦集區(qū)張家塢花崗閃長斑巖QAP圖

該花崗閃長斑巖地表主體侵位于石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層中,深部亦可見其侵位于新元古界萬年群。巖體周圍發(fā)生了明顯的接觸熱變質(zhì)作用和接觸交代作用。其中熱變質(zhì)作用主要包括大理巖化和角巖化,大理巖化過程中形成了大理巖及大理巖化灰?guī)r,角巖化過程則形成了角巖及角巖化巖石,主要分布于侵入體南接觸帶,熱變質(zhì)范圍最大寬約125 m,北接觸帶熱變質(zhì)作用微弱。接觸交代作用主要形成矽卡巖化巖石,甚至矽卡巖,分布于二疊紀(jì)碳酸鹽巖地層中,多呈透鏡狀捕虜體出現(xiàn),與黃銅、黃鐵礦化關(guān)系密切,巖體邊部發(fā)生強(qiáng)烈的同化混染作用。

花崗閃長斑巖呈淺灰色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造(圖2b)。斑晶主要為斜長石(30%～35%)、石英(15%～20%)、堿性長石(5%～8%)及少量黑云母(5%～8%),在QAP圖解中,落入花崗閃長巖區(qū)域。斜長石斑晶呈板柱狀和粒狀,半自形-它形,粒徑約1.0～2.0 mm,具聚片雙晶和環(huán)帶結(jié)構(gòu),有泥化(圖2c)。石英斑晶呈它形粒狀,粒徑約0.5～1.5 mm,無色透明,正低突起,無解理,一級灰白干涉色(圖2c)。堿性長石斑晶呈板柱狀和粒狀,半自形-它形,粒徑約0.5～1.0 mm,主要為正長石,具卡氏雙晶,有泥化(圖2c)。黑云母斑晶呈片狀,較自形,粒徑約0.3～1.0 mm,大部分已蝕變退色并析出鐵質(zhì),部分有綠泥石化(圖2c)?；|(zhì)主要為微粒狀長石和石英。巖石具黃鐵礦化和黃銅礦化(圖2d),黃鐵礦呈細(xì)粒狀和微粒狀,它形,在薄片中黑色不透明,在反射光下呈淺黃色;黃銅礦呈微粒狀,它形。

花崗閃長斑巖侵入體中局部見石英閃長玢巖、石英正長斑巖,與花崗閃長斑巖呈漸變過渡關(guān)系,巖性特征基本相似,僅礦物成分有異,分布無規(guī)律。

3 巖石地球化學(xué)特征

主量和微量、稀土元素分析在江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一二大隊(duì)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素采用X射線熒光光譜方法分析完成,微量、稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀完成。

張家塢花崗閃長斑巖主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析結(jié)果見表1所列,稀土、微量元素分析結(jié)果見表2所列,A/CNK-A/NK圖解如圖4所示(底圖據(jù)文獻(xiàn)[4])，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線如圖5所示,微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖如圖6所示,標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[5]。

表1 張家塢花崗閃長斑巖主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析結(jié)果 %

表2 張家塢花崗閃長斑巖稀土、微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析結(jié)果

續(xù)表

注:各元素、ΣREE、ΣLREE、ΣHREE的數(shù)值均乘以10-6后為對應(yīng)項(xiàng)目的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

圖4 張家塢花崗閃長斑巖A/CNK-A/NK圖解 圖5 張家塢花崗閃長斑巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線

圖6 張家塢花崗閃長斑巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

(1) 主量元素特征。由主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析結(jié)果可知，w(SiO2)為66.60%～66.84%,w(Al2O3) 為15.64%～16.70%,w(TiO2) 為0.43%～0.47%,w(MgO) 為1.11%～1.29%,w(CaO) 為3.70%～4.62%,w(K2O) 為5.28%～5.94%,w(Na2O) 為3.23～3.66%,w(K2O+Na2O)為8.76%～9.60%,A/CNK值為1.18～1.27,A/NK值為1.65～1.83,在A/CNK-A/NK圖解中,顯示為過鋁質(zhì)花崗閃長巖。

(2) 稀土、微量元素特征。稀土元素(rare earth element,REE)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)ΣREE為(85.55～101.77)×10-6,平均為92.98×10-6;輕稀土元素(light rare earth element,LREE)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)ΣLREE為(69.89～82.65)×10-6,平均為75.64×10-6;重稀土元素(heavy rare earth element,HREE)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)ΣHREE為(15.26～20.62)×10-6,平均為17.34×10-6;輕重稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值(ΣLREE/ΣHREE)為3.94～4.61,(La/Yb)N值為9.86～16.72,表明輕重稀土元素分餾明顯。δEu值為0.81～0.92,表現(xiàn)出Eu的負(fù)異常。8個(gè)巖石樣品球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線變化一致,表現(xiàn)為明顯的右傾曲線。

從圖6可以看出,花崗閃長斑巖樣品微量元素總體配分模式基本一致。花崗閃長斑巖富集Rb、Th、U、K等大離子親石元素,虧損Ta、Nb、P、Ti等元素。P元素的虧損說明在巖漿演化過程中可能有磷灰石等含磷礦物的分離結(jié)晶作用,Ti元素的虧損說明在巖漿演化過程中可能存在鈦鐵礦、榍石等含鈦礦物的分離結(jié)晶。

4 討 論

4.1 巖石成因

張家塢花崗閃長斑巖主量、微量元素分析結(jié)果表明,w(SiO2)為66.60%～66.84%(平均66.71%),w(Al2O3) 為15.64%～16.70%(平均16.10%),w(MgO) 為1.11%～1.29%(平均1.21%),w(Sr) 為(382.9～529.4)×10-6(平均433.8×10-6),w(Y)為(7.32～14.33)×10-6(平均9.54×10-6),w(Yb) 為(0.54～1.04)×10-6(平均0.70×10-6),具有高Si、高Al,相對低Mg、高Sr,低Y 、Yb,LREE富集等特征,這些地球化學(xué)特征與埃達(dá)克(質(zhì))巖地球化學(xué)特征(w(SiO2)≥56%,w(MgO)<3%,w(Sr)≥400×10-6,w(Y)≤18×10-6,w(Yb)≤1.9×10-6,w(Sr)/w(Y)≥40)[5]吻合。因此,本文認(rèn)為張家塢花崗閃長斑巖為埃達(dá)克巖。

目前,學(xué)術(shù)界對于埃達(dá)克巖的成因還存在爭議,綜合各種巖石學(xué)研究來看,主要有以下5種觀點(diǎn):① 來源于俯沖大洋板塊的部分熔融[6];② 來源于加厚下地殼部分熔融[7-10];③ 來源于拆沉下地殼的部分熔融[7-9];④ 來源于在石榴石穩(wěn)定和/或含水或角閃石脫水熔融條件下玄武質(zhì)巖石的部分熔融[11-13];⑤ 來源于幔源鎂鐵質(zhì)巖漿與殼源長英質(zhì)巖漿混合[14]。

張家塢花崗閃長斑巖具有低Mg、Ni及Cr特征;在顯微鏡下觀察以及追溯野外露頭,并未發(fā)現(xiàn)暗色包體。從地球化學(xué)特征分析,其A/CNK值為1.18～1.27,平均大于1.10,為過鋁質(zhì)花崗巖;w(Nb)/w(Ta)為9.84～23.90,平均為16.04,略高于地殼值(11.00～13.00)[15-16];w(Zr)/w(Hf)為31.91～36.39,平均為33.76,接近殼源巖石(約33.00)[17];w(Nb)/w(U)為2.77～3.44,平均為3.13,明顯低于原始地幔(30.00)。以上特征說明,張家塢花崗閃長斑巖原始巖漿無幔源巖漿參與,可排除原始巖漿來源于幔源鎂鐵質(zhì)巖漿與殼源長英質(zhì)巖漿混合和來源于拆沉下地殼的可能性。不同于來源俯沖大洋板塊部分熔融巖漿形成的長江中下游埃達(dá)克(質(zhì))巖(低K),張家塢花崗閃長斑巖為富K的C型埃達(dá)克(質(zhì))巖,另外由俯沖熔融形成的埃達(dá)克巖往往具有低的w(Rb)/w(Sr)比值[18],而張家塢花崗閃長斑巖具有相對高的w(Rb)/w(Sr)(0.37～0.55),因此,可排除俯沖大洋板塊的部分熔融。

張家塢花崗閃長斑巖SiO2-MgO圖解如圖7所示(底圖引自文獻(xiàn)[19])。

圖7 張家塢花崗閃長斑巖SiO2-MgO圖

張家塢花崗閃長斑巖具有高Si、富K、低Mg等特征，與來源于加厚下地殼部分熔融產(chǎn)生的埃達(dá)克(質(zhì))巖特征相符合,在SiO2-MgO圖解中,所有花崗閃長斑巖樣品落入增厚下地殼熔融形成的埃達(dá)克(質(zhì))巖中。因此,本文認(rèn)為張家塢花崗閃長斑巖巖漿來源于加厚下地殼部分熔融。

4.2 動(dòng)力學(xué)背景

塔前—大游山地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)頻繁,在漫長的地殼演化歷史進(jìn)程中,主要經(jīng)歷了四堡-晉寧期強(qiáng)烈褶皺作用、加里東期褶皺疊加和北東向韌性變形作用、印支-華力西期陸內(nèi)變形及陸內(nèi)造山作用和燕山-喜山期陸內(nèi)造山及伸展作用等[1-2]。

文獻(xiàn)[20]通過激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀開展鋯石U-Pb定年,測得張家塢花崗閃長斑巖成巖年齡為(155.6±1.9) Ma,形成于中侏羅世。在燕山期,研究區(qū)內(nèi)正經(jīng)歷陸內(nèi)造山及伸展作用。由于張家塢花崗閃長斑巖來源于加厚下地殼的部分熔融,表明研究區(qū)已完成陸內(nèi)造山作用,正經(jīng)歷巖石圈伸展作用。中-晚侏羅世(165～155 Ma)是華南地區(qū)全面走向伸展-裂解時(shí)期,軟流圈上涌導(dǎo)致玄武質(zhì)巖漿底侵的背景下同時(shí)形成了晚中生代大花崗巖省[21-23]。文獻(xiàn)[24-28]通過研究華南變質(zhì)核雜巖、花崗巖,認(rèn)為在中生代華南地區(qū)存在巖石圈伸展減薄事件。綜合以上研究成果,本文認(rèn)為由于受巖石圈伸展作用的影響,軟流圈上涌,對下地殼產(chǎn)生底劈作用,為下地殼巖石的熔融提供熱量使下地殼發(fā)生部分熔融,巖漿沿構(gòu)造向上運(yùn)移,形成張家塢花崗閃長斑巖。

4.3 成礦潛力分析

一般認(rèn)為,斑巖成礦來源于俯沖洋殼部分熔融形成[29-31],全球大型斑巖銅礦多分布于島弧和大陸邊緣弧環(huán)境,但是在我國華南出現(xiàn)大量陸內(nèi)斑巖型銅礦,與巖石圈伸展作用有關(guān)[32],成礦期集中在180～170 Ma[22,33]、165～155 Ma[21,23]、105～90 Ma[33]。塔前—大游山地區(qū)大地構(gòu)造位置位于欽杭成礦帶上,在成礦帶上分布德興銅礦、永平銅礦、東鄉(xiāng)銅礦、紅山銅礦等斑巖型銅礦,在張家塢地段附近更是發(fā)現(xiàn)了朱溪鎢銅多金屬礦床。張家塢花崗閃長斑巖在年代學(xué)上處于華南重要的銅成礦期,具有巖石圈伸展構(gòu)造背景。以上研究結(jié)果表明,張家塢地段在成礦區(qū)域地質(zhì)背景和成礦年代學(xué)上均具有形成銅礦優(yōu)勢。

文獻(xiàn)[34]對橫路—賦春成礦帶內(nèi)淺變質(zhì)巖進(jìn)行研究時(shí),測得Cu等成礦元素在新元古界萬年群淺變質(zhì)巖中含量是地殼元素豐度值的幾倍至幾十倍。塔前—大游山地區(qū)基底地層為新元古代萬年群淺變質(zhì)巖,具備為銅礦化提供初始成礦物質(zhì)的基礎(chǔ)條件。研究區(qū)經(jīng)歷了多期多階段的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),出露脆性斷裂構(gòu)造、韌性剪切系統(tǒng)、推滑覆構(gòu)造,這些廣泛發(fā)育的構(gòu)造可以成為良好的導(dǎo)礦通道。

有關(guān)巖石學(xué)研究表明,壓力越高,金屬元素越容易儲存在流體中,在巖漿從深處往淺處運(yùn)移的過程中,巖漿流體將出熔,由于壓力的釋放,金屬元素將進(jìn)入到巖漿流體中[35-37],順著導(dǎo)礦構(gòu)造遷移,富集成礦?；◢忛W長斑巖來源于加厚的下地殼部分熔融,意味著巖漿來源于相對高溫、高壓環(huán)境下,具有較強(qiáng)的攜帶成礦物質(zhì)遷移能力。同時(shí)在顯微鏡下觀察可見黃銅礦化,佐證了成巖巖漿中攜帶Cu元素。另外,相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),在華南地區(qū),與斑巖銅礦成礦作用有關(guān)的巖石具有高鉀鈣堿性特征,與Cu-Mo-Au 礦床有關(guān)的花崗巖稀土配分呈右傾的陡傾斜,δEu分餾不明顯,大多數(shù)與成礦有關(guān)的花崗巖均呈虧損 Nb、Ta、Ti等特征[38]。這與本次發(fā)現(xiàn)的花崗閃長斑巖巖石地球化學(xué)特征相似。

綜上所述,本文認(rèn)為塔前—大游山地區(qū)具有良好的斑巖型銅礦成礦潛力。

5 結(jié) 論

(1) 張家塢花崗閃長斑巖具高Si、高Al、高堿等特征;稀土元素?cái)?shù)據(jù)顯示輕重稀土元素分餾明顯,Eu呈負(fù)異常,球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線表現(xiàn)出明顯的右傾趨勢;富集Rb、Th、U、K等大離子親石元素,虧損Ta、Nb、P、Ti等元素;具高Sr,低Y、Yb,LREE富集等特征。這些地球化學(xué)特征與埃達(dá)克(質(zhì))巖地球化學(xué)特征類似。

(2) 花崗閃長斑巖具有高Si,富K,低Mg,低Ni、Cr等特征,與來源于加厚下地殼部分熔融產(chǎn)生的埃達(dá)克(質(zhì))巖地球化學(xué)特征相符合。對于成巖時(shí)的動(dòng)力學(xué)背景,本文認(rèn)為由于受巖石圈伸展作用的影響,軟流圈上涌,對下地殼產(chǎn)生底劈作用,為下地殼巖石的熔融提供熱量，使加厚的下地殼發(fā)生部分熔融,進(jìn)而導(dǎo)致巖石圈減薄。

(3) 張家塢花崗閃長斑巖在年代學(xué)上處于華南重要的成礦期,具有巖石圈伸展構(gòu)造背景;基底地層具有較高的Cu元素豐度值;發(fā)育較多的脆性斷裂構(gòu)造、韌性剪切系統(tǒng)、推滑覆構(gòu)造;花崗巖具有與華南地區(qū)成礦花崗巖相似的地球化學(xué)特征。本文認(rèn)為塔前—大游山地區(qū)具有良好的斑巖型銅礦成礦潛力。