羅 鵬，陳 迪，楊 俊，凌躍新，羅 來

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長(zhǎng)沙 410116）

與花崗巖類有關(guān)的鎢礦是最重要的鎢礦類型，自二十世紀(jì)四十年代起，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)花崗巖類與鎢礦（包括黑鎢礦和白鎢礦）關(guān)系的研究取得了一系列成果[1-7]。華南是世界最大的鎢礦集中區(qū)，其中南嶺鎢礦帶是最重要的世界級(jí)鎢成礦帶之一。前人對(duì)南嶺鎢礦的成礦時(shí)代、礦床成因、成礦母巖、賦礦構(gòu)造、大地構(gòu)造背景等進(jìn)行了大量而深入的研究，提出了南嶺鎢礦“五層樓”的成礦模型，取得了國(guó)際領(lǐng)先的研究成果[8-14]。多數(shù)研究表明南嶺與燕山早期花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)有關(guān)的大規(guī)模鎢錫多金屬成礦作用主要發(fā)生于165～150 Ma，在130～90 Ma也存在花崗巖的礦化作用，具有集中分布和階段爆發(fā)的特征[15-16]。另一方面，隨著研究的不斷深入，近年來華南地區(qū)與印支期花崗巖有關(guān)的鎢成礦作用報(bào)道也越來越多，成礦年齡集中在214～231 Ma之間[17]。

川口巖體位于南嶺成礦帶的北西側(cè)，出露面積約14 km2，賦存著大型川口鎢礦床。自該礦床發(fā)現(xiàn)以來，前人對(duì)川口巖體及川口鎢礦床的地質(zhì)特征、地球化學(xué)、年代學(xué)、礦床成因、成礦理化條件、成礦模式等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得了一系列的進(jìn)展[18-22]。在成巖成礦年代學(xué)研究方面，柏道遠(yuǎn)等[19]利用黑云母K-Ar法獲得了川口花崗巖體成巖年齡為164~ 176 Ma，認(rèn)為川口巖體屬于華南地區(qū)廣泛發(fā)育的燕山期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物；近年來的研究顯示川口花崗巖體及相關(guān)的鎢礦床時(shí)代均為印支期，如彭能立等[20]利用輝鉬礦Re-Os定年方法獲取三角潭鎢礦成礦年齡為225.8±4.4 Ma，Li等[21]在川口楊林坳鎢礦獲得了川口花崗巖成巖年齡為227 ~ 237 Ma、輝鉬礦 Re-Os年齡為 212.5±7.3 Ma，Qin等[22]報(bào)道了三角潭鎢礦與黃龍鎢礦的輝鉬礦Re-Os年齡分別為230.6±2.9 Ma與229.4±2.6 Ma等。前述高精度的成巖成礦年齡表明，川口花崗巖體及相關(guān)鎢礦床存在密切的時(shí)間及空間上的聯(lián)系。但是，作為一個(gè)由二十余個(gè)大小巖體組成的巖體群，川口巖體內(nèi)存在多期的巖漿侵入活動(dòng)，目前已報(bào)道的花崗巖成巖年齡還較有限，并不足以精確厘定川口巖體的巖漿侵入期次及其時(shí)代，從而制約了從整體上討論川口巖體的成巖成礦特征。為此，本次研究對(duì)川口巖體各類型花崗巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)、全巖Sr-Nd同位素組成以及巖體和川口鎢礦的形成時(shí)代進(jìn)行了研究，探討了成巖成礦物質(zhì)來源與成因關(guān)系，同時(shí)進(jìn)一步梳理總結(jié)了區(qū)域印支期花崗巖的鎢成礦作用，以期為華南地區(qū)印支期鎢礦的找礦工作提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景與巖石學(xué)特征

川口花崗巖及川口鎢礦床位于衡陽市以東約40 km，大地構(gòu)造位置上位于揚(yáng)子與華夏兩大地塊碰撞拼貼帶上，處于北北東向茶陵—郴州大斷裂與北西向常德—安仁基底隱伏大斷裂所組成的三角區(qū)域內(nèi)（圖1a）。川口花崗巖侵位于北北西向蕉園背斜核部，北西側(cè)發(fā)育有印支期將軍廟花崗巖體。蕉園背斜核部為組成褶皺基底的青白口紀(jì)冷家溪群黃滸洞組巖屑砂巖、板巖等，兩翼為泥盆系—石炭系沉積蓋層，與下伏冷家溪群為角度不整合接觸。川口花崗巖包括二十余個(gè)大小不等的巖體，略具南北向成群產(chǎn)出，地表出露總面積約14 km2。鉆孔資料證明在小巖體之間的變質(zhì)圍巖之下有隱伏花崗巖存在，推斷一些小巖體在下部可能連通。巖體與圍巖侵入接觸界線呈波狀展布，接觸面多傾向圍巖，所侵入的圍巖均發(fā)生較強(qiáng)的角巖化、斑點(diǎn)板巖化等熱接觸變質(zhì)。巖體中見有少量的角巖化砂巖捕虜體及圍巖殘留頂蓋。巖體及圍巖中發(fā)育較多的石英脈及少量的花崗偉晶巖脈；石英脈寬可達(dá)10 m，與黑鎢礦、白鎢礦成礦關(guān)系密切，在川口花崗巖巖體群內(nèi)外接觸帶已發(fā)現(xiàn)多處鎢礦產(chǎn)地（圖1b）。

圖1 川口鎢礦床區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖（據(jù)文獻(xiàn)[23]修改）Fig.1 Regional geological sketch of the Chuankou tungsten deposit (modified after Ref.[23])

川口花崗巖主要巖石類型為二長(zhǎng)花崗巖和白云母花崗巖，包括斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖、中細(xì)粒含斑二云母二長(zhǎng)花崗巖。斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖為川口花崗巖的主體，呈灰白色、少部分為肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量10%～15%（圖2a、c），主要為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英；長(zhǎng)石斑晶呈半自形板狀，鉀長(zhǎng)石具卡氏雙晶，石英呈粒狀；局部斑晶有富集特征，斑晶含量可達(dá)25%左右，在巖體邊部，長(zhǎng)石斑晶具有弱定向性?；|(zhì)主要由鉀長(zhǎng)石（24%～40%）、斜長(zhǎng)石（30%～43%）、石英（20% ～ 25%）、黑云母（5% ～ 8%）、白云母（3%～5%）組成，長(zhǎng)石自形程度較好，呈半自形板狀；石英呈它形粒狀，黑云母呈片狀；副礦物常見有鈦鐵礦、鋯石、磷釔礦等。中細(xì)粒含斑二云母二長(zhǎng)花崗巖呈淺灰色、灰白色，主體不發(fā)育斑晶，少部分含斑（斑晶含量一般＜5%，局部有斑晶富集特征，但含量不超過10%），斑晶為石英，偶見長(zhǎng)石斑晶；基質(zhì)主要由鉀長(zhǎng)石（34%）、斜長(zhǎng)石（28%）、石英（30%）、白云母（3%～6%）組成，暗色礦物較少，見黑云母、電氣石（含量2%～4%）等；副礦物常見有鋯石、磷釔礦等。白云母花崗巖呈灰白色，塊狀構(gòu)造，組成礦物為石英（35%）、鉀長(zhǎng)石（35%）、斜長(zhǎng)石（23%）、白云母（5%）（圖2b、d）；多呈小巖株產(chǎn)出，巖體與圍巖接觸帶多發(fā)育石英脈，石英脈與花崗巖的接觸處多見云英巖化。

川口鎢礦床為高（中）溫?zé)嵋航淮涮钚玩u礦床，鎢礦化類型可見石英脈型的黑鎢礦與微細(xì)脈狀產(chǎn)出的白鎢礦，礦體主要賦存于巖體內(nèi)接觸帶的斷裂構(gòu)造中，其空間分布及其形態(tài)、產(chǎn)狀受控于巖體接觸帶形態(tài)和巖漿冷卻時(shí)形成的橫節(jié)理。黑鎢礦礦床中礦石類型有石英-黑鎢礦礦石、石英-黃銅礦-黑鎢礦礦石、石英-黃鐵礦礦石、黃銅礦礦石。礦石中金屬礦物主要為黑鎢礦、白鎢礦，次為錫石、毒砂、輝鉬礦、輝鉍礦、黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦等；非金屬礦物以石英為主，見有少量長(zhǎng)石、電氣石、重晶石、方解石。黑鎢礦呈黑色，半金屬光澤，黑鎢礦石比重較大，黑鎢礦大小不等，多呈塊狀、團(tuán)粒狀（圖2e）、星點(diǎn)狀產(chǎn)出；礦石結(jié)構(gòu)有自形晶粒結(jié)構(gòu)、他形—半自形晶粒結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、溶蝕交代結(jié)構(gòu)等；礦石常見梳狀、塊狀、浸染狀、脈狀、晶洞狀構(gòu)造等。白鎢礦呈自形晶、半自形晶或他形晶（圖2f），與石英、重晶石、方解石等共生分布于礦脈內(nèi)的晶洞壁，晶洞一般呈橢圓形，大小不一，其長(zhǎng)軸大致垂直脈體走向，多呈線形排列，分布于脈體中部近頂板部位；礦脈兩側(cè)多見有云英巖化，云英巖化作用強(qiáng)烈時(shí)，花崗巖被云英巖取代；脈體中的云英巖化花崗巖與圍巖（云英巖化花崗巖）界線清楚，顯示脈狀充填礦床的特點(diǎn)。礦床的圍巖蝕變發(fā)育，多見有硅化、云英巖化，電氣石化、絹云母化，其中云英巖化與成礦關(guān)系最為密切。礦石礦物中，輝鉬礦與黑鎢礦、石英脈、云英巖化花崗巖伴生，呈片狀集合體產(chǎn)出，一般大小1～2 cm，輝鉬礦呈淺灰色，強(qiáng)金屬光澤，硬度較低，能用指甲刻劃。

圖2 川口花崗巖與鎢礦石露頭及鏡下特征Fig.2 Photographs and photomicrographs of the Chuankou granite and tungsten

2 樣品制備與分析方法

本次研究的花崗巖樣品采自川口花崗巖巖體群中，3件Re-Os同位素測(cè)年樣品分別采自于川口鎢礦區(qū)的南灣鎢礦、三角潭鎢礦及小三角潭鎢礦，采樣位置見圖1。選取11件花崗巖樣品進(jìn)行主量元素及微量元素分析，其中6件樣品同時(shí)進(jìn)行Rb-Sr、Sm-Nd同位素分析，1件挑選鋯石用于鋯石U-Pb定年。所采集樣品的碎樣及單顆粒礦物的人工挑選在湖南省地質(zhì)調(diào)查院巖土巖礦測(cè)試中心完成，鋯石SHRIMP測(cè)年的制靶、陰極發(fā)光圖像、透射光和反射光圖像分別在北京離子探針中心和中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素實(shí)驗(yàn)室完成，輝鉬礦Re-OS同位素測(cè)年工作在國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成。

樣品的主量元素、微量元素與稀土元素、Sr-Nd同位素分析在國(guó)土資源部中南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成。主量元素采用四硼酸鋰熔片–XRF分析法（FeO用硫酸-氫氟酸溶礦—重鉻酸鉀滴定法測(cè)定），在X熒光光譜儀上完成；微量元素采用四酸溶礦–ICP–MS分析法，在質(zhì)譜儀Thermoelemental X7完成；稀土元素采用過氧化鈉融熔–ICP–MS分析法，在 Thermoelemental X7完成。巖石Sr、Nd同位素質(zhì)譜分析在MAT261多接收質(zhì)譜儀上完成，用88Sr/86Sr =8.3752和146Nd/144Nd=0.7219對(duì)Sr和Nd作質(zhì)量分餾校正，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)樣NBS987(Sr)和本實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)ZkbzNd(Nd)控制儀器工作狀態(tài)，國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04411 ( Rb-Sr)和GBW04419 ( Sm-Nd)監(jiān)控分析流程，精度87Rb/86Sr好于1%，147Sm/144Nd好于0.5%。

SHRIMP鋯石 U-Pb同位素測(cè)年在北京離子探針中心SHRIMP-Ⅱ儀器上完成，測(cè)試樣品編號(hào)為D1036，詳細(xì)的分析流程和原理見Williams和Claesson[24]以及宋彪等[25]所采用的分析方法。結(jié)合鋯石CL圖像及顯微鏡反射光、透射光照片，在觀察鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)排除裂隙、包裹體后，挑選14個(gè)待測(cè)鋯石顆粒進(jìn)行SHRIMP U-Pb同位素測(cè)年。分析時(shí)，采用跳峰掃描，記錄 Zr2O+、204Pb+、207Pb+、206Pb+、208Pb+、U+、Th+、ThO+、UO+9 個(gè) 離 子束峰，每5次掃描記錄一次平均值；一次離子流約為9nA，10KV的O2-，靶徑約為25～30μm，質(zhì)量分辨率約5000（1%峰高）。采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用鋯石TEMORA（417 Ma）進(jìn)行校正，應(yīng)用SL13標(biāo)定樣品的U、Th和Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，數(shù)據(jù)處理應(yīng)用Ludwig SQUIDI1.0和ISOPLOT程序自動(dòng)完成[26]。所采用的206Pb/238U加權(quán)平均年齡具有95%的置信度。

輝鉬礦Re-Os同位素分析測(cè)試在國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成，測(cè)試用的單礦物輝鉬礦樣品純度達(dá)95%以上，分析測(cè)試過程包括輝鉬礦Re、Os化學(xué)分離步驟和質(zhì)譜測(cè)定，具體的Re和Os分離等化學(xué)處理過程及質(zhì)譜測(cè)試過程參見文獻(xiàn)[27]。Re、Os同位素比值的測(cè)定儀器為美國(guó)產(chǎn)TJA X-series電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS），對(duì)于Re的測(cè)定，選擇質(zhì)量數(shù)185與187，用190監(jiān)測(cè)Os；對(duì)于Os的測(cè)定，選擇質(zhì)量數(shù)為 186、187、188、189、190與192，采用185監(jiān)測(cè)Re。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖（D1036）中鋯石呈柱狀晶形，粒徑介于100～400 μm，長(zhǎng)寬比在2:1～4:1，晶形比較完整，無裂紋，發(fā)育典型的巖漿振蕩環(huán)帶(圖3)。選擇鋯石中振蕩環(huán)帶清晰、裂紋不發(fā)育且表面干凈的位置進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表1。14個(gè)分析點(diǎn)U、Th含量分別為292×10-6～ 2380×10-6、148×10-6～ 1464×10-6，Th/U比值為0.25～1.47，均值為0.5，具巖漿鋯石特征。這14個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)均落在諧和曲線上或附近（圖4a），其中9個(gè)測(cè)點(diǎn)206Pb/238U年齡集中于217.2 Ma～229.1 Ma之間，加權(quán)平均年齡值為223.1±2.6 Ma（MSWD=1.3）（圖4b），代表巖體結(jié)晶年齡。測(cè)試點(diǎn)2.1、3.1、7.1和14.1年齡分別為418.5 Ma、424.1 Ma、441.5 Ma、247.5 Ma，為捕獲鋯石年齡，可能反映本區(qū)存在加里東期和海西期巖漿活動(dòng)；測(cè)試點(diǎn)6.1單點(diǎn)年齡198.4 Ma，可能為混染鋯石年齡，因此這5個(gè)測(cè)點(diǎn)年齡未參加加權(quán)平均值計(jì)算。

圖3 川口花崗巖（D1036）鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.3 Cathodoluminesence images of zircons from the Chuankou granite (sample D1036)

圖4 川口花崗巖（D1036）鋯石SHRIMP U-Pb年齡諧和圖（a）與206Pb/238U年齡加權(quán)平均圖（b）Fig.4 U-Pb concordia diagram (a) and weighted mean 206Pb/238U age diagram (b) of zircons from the Chuankou granites (sample D1036)

表1 川口花崗巖SHRIMP鋯石U-Pb分析結(jié)果Table 1 SHRIMP zircon U-Pb dating results of the Chuankou granite

結(jié)合前人報(bào)道的川口花崗巖巖體群中細(xì)粒含斑二云母二長(zhǎng)花崗巖（D1037）、白云母花崗巖（CK-7）LA-ICP-MS鋯石U-Pb法測(cè)年結(jié)果分別為206.4±1.4 Ma與202.0±1.8 Ma[23]，表明川口花崗巖體群形成于印支期，且經(jīng)歷了多期成巖事件。

3.2 輝鉬礦Re-Os年齡

本次三件輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)年樣品分別采自川口鎢礦的不同礦區(qū)，其中樣品CK-8、CK-9采自川口隆起帶西翼（西翼以黑鎢礦為主）、NW-1采自川口隆起帶東翼（東翼以白鎢礦為主）。輝鉬礦的Re-Os同位素分析結(jié)果列于表2中，輝鉬礦中 Re的 含 量 為 4.49×10-6～ 6.115×10-6，187Re含 量 為 2.822×10-6～ 3.843×10-6，187Os含 量 為10.67×10-9～ 14.45×10-9，模式年齡為 225.3±3.4～226.5±3.2 Ma，在誤差范圍內(nèi)一致，加權(quán)平均年齡為225.8±1.2 Ma，表明川口隆起帶中的鎢礦床均形成于印支期。

表2 川口鎢礦區(qū)輝鉬礦Re-Os同位素?cái)?shù)據(jù)Table 2 Re-Os isotopic data of molybdenites from the Chuankou tungsten deposit

3.3 主量元素地球化學(xué)特征

川口花崗巖的主量元素分析結(jié)果如表3所示，主要表現(xiàn)為以下特征：二長(zhǎng)花崗巖與白云母花崗巖均具有較高的SiO2（72.5%～75.5%）、K2O（2.67%～4.97%）含量，K2O/Na2O比值多數(shù)大于1；具有較高的全堿含量（ALK =7.23%～8.88%，平均為8.16%），高于正常的世界花崗巖ALK值（7.75%）和我國(guó)花崗巖ALK值（7.82%）[28]，并具有較高的鋁飽和指數(shù)（A/CNK =1.40～1.96），在全巖A/CNK-A/NK圖解（圖5）中，投影點(diǎn)均落入過鋁質(zhì)區(qū)，表明川口花崗巖屬過鋁質(zhì)花崗巖。上述主量元素地球化學(xué)特征表明川口花崗巖富硅、富堿、富鉀、富鋁，屬于過鋁質(zhì)花崗巖。在全巖SiO2-K2O圖解（圖6）中，除一個(gè)點(diǎn)外，其余均顯示為高鉀鈣堿性系列。

圖6 川口花崗巖全巖SiO2-K2O圖解[30]Fig.6 SiO2-K2O diagram of the Chuankou granites[30]

表3 川口花崗巖巖石化學(xué)成分（wt%）及相關(guān)參數(shù)Table 3 Major element compositions（wt%）and relative parameter of the Chuankou granites

圖5 川口花崗巖全巖A/CNK-A/NK圖解[29]Fig.5 A/CNK-A/NK diagram of the Chuankou granites[29]

3.4 微量元素和稀土元素地球化學(xué)特征

川口花崗巖的微量元素與稀土元素分析結(jié)果見表4。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖7）上，可看出二長(zhǎng)花崗巖與白云母花崗巖的微量元素變化特征相似，均表現(xiàn)為富含大離子親石元素Rb和高場(chǎng)強(qiáng)元素Hf、Th、U等，而虧損大離子親石元素Ba、Sr與相容元素Ti，表明它們可能來自同一巖漿源區(qū)并經(jīng)歷了較大程度的長(zhǎng)石、鈦鐵礦等礦物的結(jié)晶分離。從川口巖體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布型式圖（圖8）上可以看出，二長(zhǎng)花崗巖與白云母花崗巖的稀土元素曲線特征大致相似，均表現(xiàn)為稀土總量偏低（∑REE=17.38×10-6～ 134.94×10-6），輕重稀土分異較明顯（LREE=15.25×10-6～122.18×10-6，HREE=2.13×10-6～ 15.29×10-6；LREE/HREE=1.75～9.89，平均為5.83），略呈右傾式分布，稍微富集輕稀土（[La/Yb]N平均為5.63），均具有強(qiáng)烈的負(fù)Eu異常（δEu=0.02～0.46，平均為0.26）等特征，表明花崗巖經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石等礦物的結(jié)晶分離。

圖7 川口花崗巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖[31]Fig.7 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram of the Chuankou granites[31]

圖8 川口花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布型式[32]Fig.8 Chondrite-normalized REE distribution pattern of the Chuankou granites[32]

表4 川口花崗巖全巖微量和稀土元素分析結(jié)果（×10-6）Table 4 Trace element and REE compositions of the Chuankou granites（×10-6）

3.5 Sr、Nd 同位素組成

川口花崗巖Sr、Nd同位素分析數(shù)據(jù)見表5，其初始Sr比值、εNd(t)值以及Nd的模式年齡是根據(jù)樣品對(duì)應(yīng)的年齡223.1±2.6 Ma（本文）、206.4±1.4 Ma和 202.0±1.8 Ma[23]進(jìn)行計(jì)算，樣品的87Rb/86Sr比值為 25.25~766.30，87Sr/86Sr比值為0.79779~3.23373，計(jì)算得到初始的87Sr/86Sr比值 (87Sr/86Sr)i=0.723186~0.802227。均 大 于 0.7，未出現(xiàn)異常，其計(jì)算結(jié)果有意義。樣品147Sm/144Nd比值為0.1260~0.2680，143Nd/144Nd比值為0.512057~0.512250，εNd(t)=-9.6~-8.38，兩階段Nd模式年齡t2DM＝1.67～1.78 Ga。

表5 川口花崗全巖Sr-Nd同位素分析結(jié)果Table 5 Sr- Nd isotopic compositions of the Chuankou granite

4 討論

4.1 巖石成因

川口花崗巖體中的二長(zhǎng)花崗巖、白云母花崗巖均含過鋁質(zhì)花崗巖的特征礦物白云母等，具有高的SiO2含量（均值分別為73.9%和75.2%）、高的A/CNK值（均值分別為1.08和1.21），尤其是白云母花崗巖的A/CNK值>1.1，顯示為強(qiáng)過鋁質(zhì)的特征；富集大離子元素 Rb、Th、U 而明顯虧損 Ba、Sr、Ti，輕稀土存在一定程度的富集，稀土配分曲線呈輕稀土右傾、中－重稀土相對(duì)平坦，Eu虧損相對(duì)明顯，上述特征表明川口花崗巖具殼源重熔S型花崗巖特征。

川口花崗巖(87Sr/86Sr)i值為0.723186~0.802227，大于大陸地殼(87Sr/86Sr)i平均值0.719[33]，?Nd(t)=-9.60~-8.38，符合殼源S型花崗巖的Sr-Nd同位素特征。它們的兩階段Nd模式年齡t2DM＝1.67～1.78 Ga，表明其主要起源于中元古代地殼基底重熔；在εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖解（圖9）上，樣品投點(diǎn)大部分落入S型花崗巖范圍，以上均顯示川口花崗巖為殼源成因的S型花崗巖。

圖9 川口花崗巖εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖解[35]Fig.9 εNd(t) vs.(87Sr/86Sr)i diagram of the Chuankou granite [35]

鋯石是巖漿巖中最早結(jié)晶的副礦物之一，對(duì)溫度極為敏感且不易遭受后期流體的蝕變，其結(jié)晶溫度可近似代表花崗質(zhì)巖漿的近液相線溫度。采用Watson和Harrison[34]從高溫實(shí)驗(yàn)得到的Zr飽和溫度計(jì)，估算得到二長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶時(shí)的溫度范圍在655.7～749.5℃之間，白云母花崗巖結(jié)晶時(shí)的溫度范圍在660.4～689.8℃之間，表明川口花崗巖巖體群的結(jié)晶溫度較低，這與地殼重熔S型花崗巖特征一致。

4.2 巖漿源區(qū)

川口花崗巖強(qiáng)烈虧損 Ba、Sr、Ti，而 Nb 與 Tb略虧損，Nb/Tb（2.0～6.4，平均為4.3）低于正?；◢弾r與大陸地殼的平均值（～11）[36]；在Nb/Ta-Nb圖解（圖10）上，樣品投點(diǎn)均位于上地殼平均值右下方，說明川口花崗巖原始巖漿來源于地殼物質(zhì)的熔融[37]。

圖10 川口花崗巖Nb-Nb/Ta圖解[37]Fig.10 Nb vs.Nb/Ta diagram of the Chuankou granites[37]

過鋁質(zhì)花崗巖Rb-Sr-Ba的變化與它們?cè)磶r中起作用的泥質(zhì)巖及砂屑巖的源區(qū)一致，因此，可利用Rb-Sr-Ba系統(tǒng)比值確定花崗巖源區(qū)的成分[38]。在Rb/Sr-Rb/Ba圖解（圖11）中，川口巖體樣品的投影點(diǎn)均位于富泥質(zhì)源區(qū)。CaO/Na2O比值是判斷過鋁質(zhì)花崗巖源區(qū)的一個(gè)重要指標(biāo)，富泥質(zhì)原巖生成的花崗巖CaO/Na2O一般小于0.3，而富砂屑原巖生成的花崗巖CaO/Na2O一般大于0.3[39]。川口花崗巖樣品的CaO/Na2O在0.04～0.30之間，平均為0.16，說明其源區(qū)物質(zhì)主要由泥質(zhì)巖組成。

圖11 川口花崗巖Rb/Sr-Rb/Ba圖解[38]Fig.11 Rb/Sr vs.Rb/Ba diagram of the Chuankou granite[38]

川口花崗巖具有較高的(87Sr/86Sr)i（0.723186~0.802227）、較低的εNd(t)（-9.60～-8.38）值，顯示出殼源花崗巖的Sr-Nd同位素特征，在εNd(t)-t圖解（圖12）上，樣品點(diǎn)落在南嶺地區(qū)前寒武紀(jì)地殼演化域[11]，兩階段Nd模式年齡為1.67～1.78 Ga，表明花崗巖成巖物質(zhì)來源于中元古代早期地殼。

圖12 川口花崗巖εNd(t)-t圖解[11]Fig 12 εNd(t) vs.t diagram of the Chuankou granites[11]

綜上，川口花崗巖巖體可能是由中元古代早期的泥質(zhì)巖低程度部分熔融而來。

4.3 巖漿演化

在主要氧化物的Harker圖解（圖13）上，二長(zhǎng)花崗巖及白云母花崗巖的SiO2與TiO2、CaO、FeOT有較好的負(fù)相關(guān)趨勢(shì)，說明鈦鐵氧化礦、斜長(zhǎng)石等礦物的分離結(jié)晶作用明顯，也表明二長(zhǎng)花崗巖與白云母花崗巖有相同的演化趨勢(shì)線且演化程度逐漸增高。

圖13 川口花崗巖SiO2與主要氧化物的Harker圖解[40]Fig.13 Harher diagram of the main oxides for the Chuankou granites[40]

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布型式圖上（圖8）可以看出，川口花崗巖部分樣品具有典型的M型四分組效應(yīng)，且在后期形成的白云母花崗巖中尤為明顯，說明其為高度演化的晚期晚階段花崗巖[41]。從微量元素圖解（圖7）可看出，二長(zhǎng)花崗巖與白云母花崗巖均明顯虧損 Ba、Sr、P、Ti、Nb 與 Eu等元素，暗示了花崗質(zhì)巖漿經(jīng)歷了強(qiáng)烈的結(jié)晶分離作用。Nb-Ti的虧損可能是由于含Ti礦物相（鈦鐵氧化礦、榍石等）的分離結(jié)晶作用所致，而P的虧損應(yīng)該是磷灰石的分離結(jié)晶造成的。強(qiáng)烈的Eu虧損必須有大量的鉀長(zhǎng)石或斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分異，斜長(zhǎng)石的分離會(huì)導(dǎo)致Sr-Eu負(fù)異常，鉀長(zhǎng)石的分離會(huì)造成Ba-Eu負(fù)異常。

4.4 成巖成礦關(guān)系

一般認(rèn)為，南嶺地區(qū)的鎢錫多金屬成礦作用與該區(qū)廣泛分布的花崗巖具有密切的成因聯(lián)系[42-43]；而近年來，一些學(xué)者對(duì)花崗巖與成礦作用的成因關(guān)系提出了質(zhì)疑，如張旗等[44]認(rèn)為花崗巖與成礦作用不是成因聯(lián)系而是時(shí)空關(guān)系。為此，本文從川口鎢礦成礦所需的物源條件、流體來源與成巖成礦時(shí)差對(duì)川口花崗巖與鎢成礦的關(guān)系進(jìn)行探討。

花崗巖是否能夠成為鎢成礦的母巖，取決于花崗巖漿的含礦性、巖漿是否經(jīng)歷了導(dǎo)致成礦元素富集的演化作用、是否存在有利于成礦元素遷移富集的流體環(huán)境等三個(gè)方面的因素，而巖石化學(xué)、礦物化學(xué)研究可以作為花崗巖成礦示蹤的重要手段[45]。前述研究表明，川口花崗質(zhì)巖漿在形成過程中經(jīng)歷了強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用而發(fā)生了高度演化。Nb與Ta、Zr與Hf是兩對(duì)地球化學(xué)“孿生”元素，在巖漿演化過程中，它們極其相似的半徑和電價(jià)使得它們?cè)谌垠w與晶體之間的分配系數(shù)也近似。因此，Nb/Ta、Zr/Hf在巖漿演化過程中幾乎不發(fā)生變化，只有當(dāng)巖漿高度演化并產(chǎn)生富揮發(fā)分流體時(shí)才會(huì)偏離大陸地殼的平均值[46-47]。在SiO2-Zr/Hf、SiO2-Nb/Ta圖解（圖14a, b）上，川口花崗巖體樣品投點(diǎn)均不同程度偏離大陸地殼平均值，表明其巖漿經(jīng)歷了高度演化并產(chǎn)生了富揮發(fā)分流體。

圖14 川口花崗巖SiO2-Zr/Hf圖解（a）與SiO2-Nb/Ta圖解（b）[40]Fig.14 SiO2vs.Zr/Hf diagram (a) and SiO2vs.Nb/Ta diagram (b) of the Chuankou granites [40]

稀土元素中Y和Ho具有相近的離子半徑與化合價(jià)，表現(xiàn)出相似的地球化學(xué)特征，在相同來源的流體中兩者的比值（Y/Ho）會(huì)保持相對(duì)穩(wěn)定，因而對(duì)流體混合作用具有良好的指示作用，可用于熱液源區(qū)的判別[48]。在Y/Ho-La/Lu圖解（圖15a）中，川口鎢礦的Y/Ho比值與花崗巖的Y/Ho比值相近，且在Y-Ho圖解（圖15b）中顯示出良好的線性關(guān)系，說明川口鎢礦與川口花崗巖之間存在密切的成因關(guān)系。

圖15 川口鎢礦及花崗巖的Y-Ho圖解（a）與Y/Ho-La/Lu圖解（b）[22]Fig.15 The Y versus Ho diagram (a) and Y/Ho versus La/Lu diagram (b) of the Chuankou tungsten and granites [22]

Mao等[49]在綜合分析、對(duì)比中國(guó)各種類型鉬礦床中輝鉬礦的錸含量后，總結(jié)認(rèn)為從地幔到殼幔混合源再到地殼，礦石中的錸含量呈數(shù)量級(jí)下降，從幔源、I型到S型花崗巖有關(guān)的礦床，Re含量從n×10-4→n×10-5→n×10-6變化。因此，輝鉬礦中的錸含量可以指示成礦物質(zhì)來源[49-50]。川口鎢礦中Re含量為4.49×10-6～6.12×10-6，與Mao等[49]總結(jié)的來自殼源輝鉬礦中的Re含量相當(dāng)，說明其成礦物質(zhì)來源于地殼。川口鎢礦賦存于花崗巖巖體內(nèi)外接觸帶中，花崗巖中W含量1.39×10-6～37.02×10-6，高于一般花崗巖的鎢豐度1×10-6～2.5×10-6[51]以及巖體圍巖冷家溪群黃滸洞組中鎢的平均豐度3.54×10-6[23]，可以為成礦作用提供豐富的物源。川口鎢礦脈石英與鎢礦物中的流體包裹體均含有CO2、CH4、N2，指示成礦流體主要來自巖漿熱液，石英中流體包裹體的δ18O為+11.1～+14.4‰，黑鎢礦中流體包裹體的δ18O為+8.9‰，白鎢礦中流體包裹體δ18O為+6.6～+8.3‰，水氧同位素δ18OH2O值在6.47～9.95‰，屬于巖漿水范疇[52]。

花崗巖基從開始侵位到冷凝結(jié)晶完成所需時(shí)間一般不超過10 Ma[53]。目前獲得川口地區(qū)花崗巖巖體群中二長(zhǎng)花崗巖及白云母花崗巖年齡分別為 223.1±2.6 Ma、206.4±1.4 Ma 與 202.0±1.8 Ma，可分為 223.1±2.6 Ma、206.4±1.4～ 202.0±1.8 Ma兩期，反映了川口地區(qū)印支期兩階段甚至多階段的巖漿活動(dòng)。本文測(cè)得川口鎢礦的三角潭、小三角潭及南灣礦區(qū)與鎢礦伴生的輝鉬礦Re-Os模式年齡225.3～226.5 Ma及Re-Os加權(quán)平均年齡225.8±1.2 Ma，以及前人報(bào)道的三角潭礦區(qū)輝鉬礦Re-Os年齡224.9±1.3 Ma[20]，與含斑二云母二長(zhǎng)花崗巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡（223.1±2.6 Ma）在誤差范圍內(nèi)一致，均為晚三疊世，并且成巖與成礦同時(shí)發(fā)生，沒有時(shí)間差，表明川口鎢礦與川口花崗巖有密切的成因聯(lián)系。

綜上所述，本文認(rèn)為川口花崗巖體及黑鎢礦床可能存在以下成巖成礦過程：印支期華南地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的陸內(nèi)伸展－減薄，中元古代的變質(zhì)泥巖發(fā)生低程度部分熔融形成了川口花崗巖體；巖漿演化過程中經(jīng)歷了高度分離結(jié)晶并產(chǎn)生富揮發(fā)分的流體，為巖漿期后熱液階段成礦作用提供了初始成礦流體；初始成礦流體演化過程中經(jīng)歷了自然冷卻以及與地層水的混合作用等過程[52]，使得成礦流體的物理化學(xué)條件不斷改變，從而使鎢不斷富集沉淀成礦。

4.5 華南印支期鎢礦成礦作用

根據(jù)前人的統(tǒng)計(jì)分析[54]，華南地區(qū)印支期花崗巖根據(jù)礦物學(xué)和巖石地球化學(xué)特征可分為S型和I型花崗巖兩類，大多數(shù)花崗巖的A/CNK值在0.86～2.45之間，在K2O-SiO2判別圖上落在高鉀系列范圍內(nèi)，F(xiàn)eOT/(FeOT+MgO)比值較低（0.56～0.98），屬高鉀過鋁質(zhì)堿性花崗巖類；εNd(t)值為-14.42～-4.1，模式年齡tDM為2.09～1.63 Ga，多數(shù)起源于穩(wěn)定的古老變質(zhì)巖，其形成過程中很少有地幔組分參與；它們形成于印支運(yùn)動(dòng)之后的后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境，可能為古老的變質(zhì)沉積巖在地殼增厚之后的地幔上涌、巖石圈伸展減薄環(huán)境下發(fā)生部分熔融所形成。川口巖體高硅、富堿，屬于高鉀鈣堿性系列的分異S型花崗巖，微量元素、稀土元素組成特征，以及Sr、Nd同位素組成均與前述華南地區(qū)印支期花崗巖特征相近，形成的構(gòu)造環(huán)境亦為后造山伸展構(gòu)造環(huán)境[55]。

在華南地區(qū)，已報(bào)道的印支期花崗巖及礦床年齡數(shù)據(jù)顯示，花崗巖成巖年齡集中于202～249 Ma，鎢礦床成礦年齡介于211～232 Ma，成巖成礦時(shí)代基本吻合（表6、圖16），表明華南地區(qū)存在區(qū)域性的、強(qiáng)烈的印支期成巖、成礦作用，本次的研究也為區(qū)域上提供了一個(gè)印支期巖漿作用形成大型礦床的典型案例。

圖16 華南印支期花崗巖與鎢礦床分布圖（據(jù)文獻(xiàn)[54]修改）Fig.16 Schematic map showing the distribution of the Indosinian granites and tungsten deposits in South China[54]

表6 華南地區(qū)印支期鎢礦床形成年齡及相關(guān)巖體年齡表Table 6 Age data of both Indosinian tungsten deposits and relevant granites in South China

饒家榮等[67]利用深部地球物理資料對(duì)湖南的研究認(rèn)為，揚(yáng)子、華夏古板塊的NE向結(jié)合帶南東邊界為川口、雙排一線，與NW向的常德—安仁深大斷裂在研究區(qū)交匯，在交匯部位發(fā)育有W、Pb、Zn礦床。NW向常德-安仁構(gòu)造帶沿線發(fā)育有呈線性展布的巖壩橋、桃江、溈山、歇馬、南岳、川口、五峰仙等印支期巖體，已獲得的巖體年齡數(shù)據(jù)（202～244 Ma）[68-69]表明這些印支期花崗巖體侵位時(shí)代滯后于印支運(yùn)動(dòng)的變質(zhì)峰期（243～258 Ma）且不具有擠壓變形的特征，說明是形成于印支運(yùn)動(dòng)碰撞擠壓之后的伸展構(gòu)造背景，此類特殊的區(qū)域構(gòu)造背景和構(gòu)造部位有利于大規(guī)模成巖、成礦，具有較大印支期礦產(chǎn)找礦潛力。

華南地區(qū)在印支期存在一次區(qū)域性的、強(qiáng)烈的花崗巖成巖與鎢成礦作用，川口花崗巖體與川口鎢礦為這一區(qū)域成巖成礦事件的組成部分，且其成礦規(guī)模達(dá)到了大型，說明華南地區(qū)印支期花崗巖具有較大的鎢礦找礦潛力，這也為近年來逐漸增加的印支期鎢礦床報(bào)道所證實(shí)。

5 結(jié)論

（1）川口花崗巖富硅、富堿、富鉀、富鋁，具較高的(87Sr/86Sr)i（0.723186~0.802227）、較低的εNd(t)（-9.60～-8.38）值，屬于高鉀鈣堿性系列的殼源重熔S型花崗巖；SHRIMP鋯石U-Pb年齡為223.1±2.6 Ma，表明其形成于印支期。

（2）川口鎢礦中輝鉬礦的Re-Os加權(quán)平均年齡為225.8±1.2 Ma，結(jié)合川口鎢礦與川口花崗巖微量元素、Re同位素及流體包裹體氧同位素特征，認(rèn)為川口鎢礦與川口花崗巖在空間與時(shí)間上存在密切的成因關(guān)系，川口鎢礦床為印支期巖漿成礦作用的結(jié)果。

（3）華南地區(qū)存在區(qū)域性的、強(qiáng)烈的印支期巖漿侵入及伴生的成礦作用，形成的花崗巖成分上多屬于高鉀過鋁質(zhì)堿性花崗巖類，成巖成礦時(shí)代多滯后于印支運(yùn)動(dòng)的變質(zhì)峰期，表明其形成于印支運(yùn)動(dòng)碰撞擠壓之后的伸展構(gòu)造背景，具有較大印支期礦產(chǎn)找礦潛力。