趙增霞 ,馮佐海*,劉 磊 ,肖 陽(yáng)
1. 桂林理工大學(xué) 廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,桂林 541004;
2. 桂林理工大學(xué) 有色金屬礦產(chǎn)勘查與資源高效利用協(xié)同創(chuàng)新中心,桂林 541004
中生代是華南地區(qū)花崗質(zhì)巖漿作用集中爆發(fā)的關(guān)鍵時(shí)期,形成了大規(guī)模的花崗巖和與之密切相關(guān)的Pb、Zn、W、Sn、Nb、Ta等多金屬礦床。位于湖南省常寧市的水口山礦田即是其中的典型代表,礦田內(nèi)金屬礦產(chǎn)資源豐富,盛產(chǎn)有色金屬礦產(chǎn)、貴金屬礦產(chǎn)等,享有“世界鉛都”、“中國(guó)鉛鋅工業(yè)搖籃”之美譽(yù),是中國(guó)重要的有色金屬產(chǎn)地之一。
水口山礦田下轄水口山鉛鋅礦床、康家灣鉛鋅礦床、新盟山鉛鋅礦床、石坳嶺鉛鋅礦床、龍王山金礦床和仙人巖金礦床等多個(gè)礦床。近幾十年來(lái),眾多專(zhuān)家學(xué)者前往水口山礦區(qū)開(kāi)展地質(zhì)研究工作,并在成巖成礦年齡(喻亨祥和劉家遠(yuǎn),1997;王岳軍等,2001;馬麗艷等,2006;甄世民,2012;左昌虎等,2014;Huang et al., 2015; 趙增霞,2017)、成巖成礦物質(zhì)來(lái)源(Wang et al., 2003; Zuo et al.,2014; Yang et al., 2016; 趙增霞,2017)和成礦流體演化(王卿鐸等,1992;劉清雙,1996;趙增霞,2017)等方面取得了一系列研究成果。但是前人工作主要針對(duì)礦田內(nèi)的水口山鉛鋅礦床和康家灣鉛鋅礦床以及相關(guān)的花崗閃長(zhǎng)巖,而對(duì)于礦田內(nèi)找礦希望較大的新盟山鉛鋅礦區(qū)目前研究程度較低,相關(guān)找礦工作效果并不理想,究其原因主要是缺乏對(duì)水口山礦田系統(tǒng)的基礎(chǔ)地質(zhì)理論研究,尤其是巖漿作用與成礦關(guān)系研究。因此,開(kāi)展水口山礦田成礦作用與構(gòu)造—巖漿演化關(guān)系研究具有十分重要的科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)意義。
本文在詳細(xì)的野外地質(zhì)工作和顯微觀察基礎(chǔ)上,選取水口山礦田內(nèi)與新盟山鉛鋅礦空間關(guān)系密切的新盟山英安玢巖為研究對(duì)象,通過(guò)巖相學(xué)、鋯石U-Pb定年、全巖巖石地球化學(xué)以及礦物化學(xué)、礦物溫度計(jì)等綜合研究,參照前人研究成果,探討新盟山英安玢巖的巖石地球化學(xué)性質(zhì)、形成時(shí)代、物質(zhì)來(lái)源及其與成礦作用的關(guān)系等,以期為水口山礦田及周邊地區(qū)礦產(chǎn)勘查評(píng)價(jià)和深部找礦工作提供理論指導(dǎo)。
水口山礦田地處湘桂多金屬成礦帶北部,構(gòu)造位置處于華夏板塊西北緣、湘桂坳陷帶北部(圖1a)。礦田內(nèi)主要出露古生界泥盆系至白堊系(圖1b),部分地區(qū)覆蓋第四系沉積物,沉積總厚度大于3 km。上三疊統(tǒng)以前主要為淺海相碳酸鹽建造間夾含鐵、煤濱海相砂、頁(yè)巖建造,上三疊統(tǒng)—白堊系以陸源碎屑磨拉石建造為主(李能強(qiáng)和彭超,1996)。礦田內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造比較發(fā)育,褶皺主要呈近SN向展布,局部轉(zhuǎn)向NNE向;斷裂主要近SN展布,其次為NE、NW和近EW向(圖1b),控制了礦田內(nèi)的巖漿活動(dòng)和成礦作用。礦田內(nèi)巖漿巖出露廣泛,共發(fā)現(xiàn)大小巖體或巖脈72個(gè),總出露面積約4.8 km2(圖1b),巖性主要為花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、英安玢巖、流紋英安巖等。新盟山鉛鋅礦位于水口山礦田東側(cè),屬湖南省常寧市松柏鎮(zhèn)管轄。北距衡陽(yáng)市40 km,南距常寧市35 km。有S214公路通過(guò)水口山礦田西側(cè),松柏鎮(zhèn)有簡(jiǎn)易公路縱貫工作區(qū),交通極為方便。
圖1 (a) 研究區(qū)構(gòu)造位置圖;(b) 水口山礦田地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)李能強(qiáng)和彭超,1996修改)Fig. 1 Tectonic setting (a) and geological sketch map of the Shuikoushan orefield
本次研究的樣品采自新盟山鉛鋅礦周邊的公路兩邊巖漿巖露頭,巖石呈灰白色至肉紅色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。由于遭受風(fēng)化,常見(jiàn)硅化、綠泥石化、絹云母化以及碳酸鹽化等蝕變。新盟山巖體斑晶成分主要為斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石、石英和鉀長(zhǎng)石等(圖2):斜長(zhǎng)石(約35%)呈自形—半自形長(zhǎng)柱狀,聚片雙晶發(fā)育,部分遭受絹云母化(圖2a);石英(約25%)呈他形粒狀,部分被交代溶蝕成港灣狀(圖2b);黑云母(約15%)呈褐色,片狀,多色性和吸收性明顯,部分發(fā)生綠泥石化(圖2c, d);鉀長(zhǎng)石(約15%)半自形—他形粒狀,常見(jiàn)有絹云母化、泥化(圖2a);角閃石(約10%)自形長(zhǎng)柱狀,暗綠或暗褐色,大多已蝕變(圖2c, d)?;|(zhì)為隱晶質(zhì),成分與斑晶類(lèi)似。副礦物主要為磷灰石、榍石、磁鐵礦和鋯石等。綜合巖相學(xué)和地質(zhì)特征,巖石定名為英安玢巖。
圖2 新盟山英安玢巖正交顯微照片F(xiàn)ig. 2 Microphotos of Xinmengshan dacite porphyry
在詳細(xì)的野外工作基礎(chǔ)上,選取合適的巖石樣品磨制成薄片和電探片,電探片用于礦物成分分析。粉碎全巖樣品至200目,用于主量元素、微量元素、稀土元素分析,主量元素分析由南京大學(xué)現(xiàn)代分析中心完成,微量元素、稀土元素測(cè)試和電子探針?lè)治鲇赡暇┐髮W(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。
主量元素采用X射線熒光光譜法(XRF)分析(FeO的含量通過(guò)濕化學(xué)方法分析,再計(jì)算出Fe2O3的含量),熔融法制得薄片,分析各元素含量,精度優(yōu)于0.5%。微量元素和稀土元素采用酸溶法(HF+HNO3) 測(cè)定,用Finnigan Element II型高分辨等離子質(zhì)譜(HR-ICP-MS)對(duì)樣品溶液進(jìn)行測(cè)定,檢測(cè)限小于0.5×10-9,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%,詳細(xì)測(cè)試流程參見(jiàn)高劍峰等(2003)。
電子探針?lè)治鲈谀暇┐髮W(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。首先在顯微鏡下觀察探針片,圈出即將分析的綠泥石。然后對(duì)探針片進(jìn)行清洗、噴碳,再裝入JEOL JXA-8100 型電子探針進(jìn)行原位測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中,電子束斑直徑小于1 μm,加速電壓為15 kV,電流約為20 nA 左右。實(shí)測(cè)了礦物中的Si、Ti、Al、Fetot、Mn、Mg、Ca、Na、K等元素含量,標(biāo)樣采用天然礦物和人工合成的化合物。原始數(shù)據(jù)通過(guò)JEOL 提供的ZAF方法校正。分析誤差與元素自身的絕對(duì)含量有關(guān),一般介于1%~5%之間。
粉碎后的新鮮巖石樣品,經(jīng)磁分選和重液分離出單顆粒鋯石,在雙目鏡下手工挑選出顆粒較大、晶形完好的鋯石制靶,拋光后用于拍攝反射光、透射光、陰極發(fā)光(CL)圖像以及LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年。CL圖像拍攝在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室JEOL-JXA-8100電子探針儀上完成,工作狀態(tài)為:加速電壓15 kV,束電流2×10-8A,束斑直徑1 μm。LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定,采用的儀器型號(hào)為Agilent 7500 a,配備UP213型固體激光剝蝕系統(tǒng),分析過(guò)程激光束斑直徑為25 μm,頻率為5 Hz。實(shí)驗(yàn)原理和詳細(xì)測(cè)試方法可參照J(rèn)ackson等(2004)。數(shù)據(jù)處理使用GLITTER4.0程序,計(jì)算獲得同位素比值、年齡和誤差,普通鉛校正采用Andersen(2002)的方法進(jìn)行。年齡計(jì)算和圖解使用SQUID 1.03 and Isoplot/Ex 2.49程序(Ludwig,2001)。
新盟山英安玢巖(樣號(hào)X04)中鋯石多呈無(wú)色至淺黃色,半透明至透明,晶體呈柱狀,長(zhǎng)軸約100~200 μm,長(zhǎng)短軸之比約1:1~3:1,陰極發(fā)光圖像(圖3)顯示新盟山英安玢巖中的鋯石發(fā)育較清晰的震蕩環(huán)帶,顯示出巖漿成因鋯石的特征。LAICP-MS 鋯石U-Pb年齡測(cè)試結(jié)果列于表1,由表1可看出鋯石的Th/U比值介于0.19~0.74之間,與巖漿鋯石具高Th/U值的特征一致(Corfu et al., 2003;吳元保和鄭永飛,2004)。
表1 新盟山英安玢巖LA-ICP-MS鋯石 U-Pb定年分析結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb analytical data for Xinmengshan dacite porphyry
圖3 新盟山英安玢巖鋯石CL照片(圖中白色圓圈為L(zhǎng)A-ICP-MS U-Pb定年點(diǎn)位)Fig. 3 Cathodoluminescence images of zircons for Xinmengshan dacite porphyry (The white circles are spots for LA-ICP-MS U-Pb dating)
在U-Pb年齡諧和圖上(圖4a),17個(gè)分析點(diǎn)全部投影于諧和線上或附近,獲得206Pb/238U加權(quán)平均年齡為152.9±1.2 Ma(MSWD=0.27,2σ,圖4b),可以代表新盟山英安玢巖的結(jié)晶年齡,表明其為燕山早期(晚侏羅世)產(chǎn)物。
圖4 新盟山英安玢巖LA-ICP-MS鋯石 U-Pb定年結(jié)果Fig. 4 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia plots and calculated weighted mean 206Pb/238U ages for Xinmengshan dacite porphyry
新盟山英安玢巖巖石地球化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表2。新盟山英安玢巖的燒失量(LOI)介于5.52%~7.55%之間,均值為6.47%,說(shuō)明巖石普遍遭受了不同程度的蝕變,這與該巖體的巖相學(xué)特征一致;巖體SiO2含量變化范圍介于66.26%~71.90%之間,均值為68.79%; TiO2含量介于0.61%~0.78%之間,均值為0.67%;Al2O3含量為13.14%~17.58%之間,均值為15.80%;全鐵含量Fe2O3T含量變化于5.30%~9.14%之間,均值為6.96%;MgO含量介于0.24%~0.64%之間,均值為0.41%;CaO含量變化范圍較大,介于0.06%~2.38%之間,均值為0.57%;Na、K含量很低,部分樣品的Na2O含量甚至低于檢測(cè)限,說(shuō)明這些元素由于在熱液作用中具有較強(qiáng)的活動(dòng)性,在蝕變過(guò)程中發(fā)生了大量的淋濾流失。
表2 新盟山英安玢巖主量元素(%)和微量元素(×10-6)分析結(jié)果Table 2 Major element content (%) and trace element content(×10-6) of Xinmengshan dacite porphyry
注:LOI為燒失量。FeOT=FeO+0.9×Fe2O3。δEu=EuN/(SmN× GdN)0.5,N為球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化
在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分圖(圖5a)中,新盟山英安玢巖相對(duì)富集輕稀土(LREEs),虧損重稀土(HREEs),呈右傾配分模式,輕、重稀土均顯示出一定程度的分餾。(La/Sm)N比值介于3.72~8.11之間,均值為6.00;(Gd/Yb)N比值介于1.53~3.79之間,均值為2.99;(La/Yb)N比值介于10.52~50.93之間,均值為35.20。Eu顯示出輕微的負(fù)異常,δEu=0.59~0.70,均值為0.64。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖5b)中,新盟山英安玢巖總體呈右傾模式,整體而言,富集Rb、Th、U、La、Pb、Nd、Zr和Hf等元素,虧損Nb、Ta、Ba、Sr、P等元素。
圖5 新盟山英安玢巖(a) 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分圖和 (b)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(陰影部分為水口山巖體,數(shù)據(jù)引自趙增霞,2017;球粒隕石和原始地幔數(shù)據(jù)引自McDonough and Sun,1995)Fig. 5 (a) Chondrite-normalized REE patterns and (b) mantle-normalized spidergrams of Xinmengshan dacite porphyry.(The dash area were samples from Shuikoushan granite (Zhao, 2017). The chondrite data and the primitive mantle data from McDonough and Sun,1995)
3.3.1 綠泥石礦物成分
綠泥石是新盟山英安玢巖中最主要的蝕變礦物,主要由角閃石、黑云母等暗色礦物蝕變而成。綠泥石的電子探針?lè)治鰯?shù)據(jù)及主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果列于表3。從表中可以看出:綠泥石的SiO2含量介于27.78%~28.87%之間,均值為28.17%;TiO2含量為0.07%~0.19%,均值為0.13%;Al2O3含量為17.42%~18.48%,均值為17.85%;FeO含量 為22.97%~25.54%,均 值 為24.75%;MnO含量為0.87%~1.39%,均值為1.02%;MgO含量為15.59%~16.44%,均 值 為16.17%;Fe/(Fe+Mg)比值介于0.44~0.48之間,均值為0.46;FM比值((Fe+Mn)/(Fe+Mn+Mg))為0.45~0.49,均值為0.47。
表3 新盟山英安玢巖綠泥石電子探針數(shù)據(jù)(%)和主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果Table 3 Electron microprobe analyses and major parameters of chlorite in Xinmengshan dacite porphyry
在綠泥石分類(lèi)圖解中(圖6),根據(jù)綠泥石結(jié)構(gòu)式中Si原子數(shù)與FM比值對(duì)綠泥石進(jìn)行分類(lèi),從圖中可以看出,新盟山英安玢巖中綠泥石主要為斜綠泥石。
圖6 新盟山英安玢巖綠泥石分類(lèi)圖解(據(jù)Melka, 1965修改)Fig. 6 Classification diagram for chlorite in Xinmengshan dacite porphyry
3.3.2 綠泥石成分溫度計(jì)
Cathelineau(1985)在研究墨西哥LosAzufres地?zé)嵯到y(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)該地區(qū)綠泥石四次配位的鋁(AlⅣ)與綠泥石形成溫度存在正相關(guān)關(guān)系,而巖石中的其它熱力學(xué)參數(shù)均無(wú)明顯關(guān)系,因此Cathelineau用線性回歸的方法得出AlⅣ與溫度之間的溫度方程:
后來(lái),Cathelineau在最初研究的基礎(chǔ)上,增加了SaltonSea地?zé)嵯到y(tǒng)的數(shù)據(jù),對(duì)之前的公式進(jìn)行了校正(Cathelineau, 1988),校正之后的表達(dá)式為:
Kranidiotis和 MacLean (1987)和Jowett (1991)考慮到Fe/(Fe+Mg)對(duì)綠泥石成分溫度計(jì)的影響,分別對(duì)公式(1)、(2)進(jìn)行了如下修正:
T=212(AlⅣ+0.35(Fe/(Fe+Mg)))+18 (Kranidiotis and
其中AlⅣ為綠泥石中基于氧原子數(shù)14四次配位的Al原子數(shù),T為攝氏溫度。
本次研究選用公式(3)、(4),對(duì)綠泥石進(jìn)行Fe/(Fe+Mg)校正后,再計(jì)算綠泥石的形成溫度,所得溫度分別為T(mén)1、T2,計(jì)算結(jié)果列于表3。計(jì)算可得,基于公式(3)得到的綠泥石蝕變溫度T1介于269~283℃之間,均值為276℃;基于公式(4)獲得的溫度T2介于272~291℃之間,均值為282℃。兩個(gè)公式計(jì)算結(jié)果誤差不大,表明新盟山英安玢巖的綠泥石形成溫度應(yīng)該在280℃左右。
水口山礦田內(nèi)巖漿巖分布廣泛,前人對(duì)此已開(kāi)展過(guò)一些同位素年代學(xué)研究工作,獲取了一些年齡數(shù)據(jù),如喻亨祥和劉家遠(yuǎn)(1997)運(yùn)用黑云母K-Ar法,獲取老鴉巢、鴨公塘、中區(qū)及麂牯嶺的花崗閃長(zhǎng)巖的年齡為161~143 Ma、礦田內(nèi)火山巖年齡為129~128 Ma;王岳軍等(2001) 運(yùn)用同位素稀釋法獲得水口山花崗閃長(zhǎng)巖單顆粒鋯石U-Pb年齡為172.3±1.6 Ma;馬麗艷等(2006)通過(guò)鋯石SHRIMP U-Pb定年,獲得水口山礦田內(nèi)四號(hào)花崗閃長(zhǎng)巖體年齡為163±2 Ma;甄世民等(2012)運(yùn)用鋯石LAICP-MS定年法,獲取仙人巖花崗斑巖鋯石U-Pb年齡為156±1.2 Ma;左昌虎等(2014)通過(guò)LA-ICPMS鋯石U-Pb定年獲得水口山四號(hào)巖體成巖年齡為156.0±1.0 Ma;Zuo 等(2014)通 過(guò)LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年獲得水口山礦田內(nèi)老盟山流紋英安巖成巖年齡為156.7±1.6 Ma;Yang 等 (2016)通過(guò)SIMS鋯石U-Pb定年獲得水口山四號(hào)巖體年齡為158.3±1.2 Ma;趙增霞(2017)通過(guò)LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年,獲得礦田內(nèi)石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖的年齡分別為158~157 Ma、154~152 Ma。
本次研究運(yùn)用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年法,獲得水口山礦田內(nèi)新盟山英安玢巖206Pb/238U加權(quán)平均年齡為152.9±1.2 Ma,這與礦田內(nèi)最近幾年獲得的較新的巖漿巖年齡數(shù)據(jù)一致(甄世民等, 2012;左昌虎等, 2014; Zuo et al., 2014; Yang et al., 2016; 趙增霞, 2017), 表明水口山礦田內(nèi)巖漿巖主要形成于158~152 Ma之間,屬于燕山早期晚侏羅世,與南嶺及湘南地區(qū)165~150 Ma大規(guī)模巖漿活動(dòng)相一致(華仁民等,2003,2005;毛景文等,2004;Li et al., 2007;Wang et al., 2011),印證了晚侏羅世水口山地區(qū)曾發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的構(gòu)造—巖漿事件。
趙增霞(2017)通過(guò)輝鉬礦Re-Os同位素定年和閃鋅礦Rb-Sr同位素定年,獲得水口山鉛鋅礦床成礦年齡約157~154 Ma。本次研究獲得的新盟山英安玢巖成巖年齡與礦田內(nèi)鉛鋅成礦時(shí)間大致相近,表明礦田內(nèi)成礦作用與周邊巖漿活動(dòng)關(guān)系密切,晚侏羅世研究區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)和成礦作用非常活躍。
關(guān)于水口山礦田內(nèi)巖漿巖的成巖物質(zhì)來(lái)源,目前主要有以下幾種觀點(diǎn):Wang等(2003)通過(guò)全巖地球化學(xué)及Sr-Nd同位素理論模擬,認(rèn)為水口山花崗閃長(zhǎng)巖源區(qū)為15%~30%的中下地殼物質(zhì)和70%~85%的虧損地幔物質(zhì);Zuo 等(2014)認(rèn)為水口山礦田內(nèi)老盟山流紋英安巖主要起源于古元古代地殼基底的部分熔融,并受到少量地幔物質(zhì)的混染;Yang 等(2016)基于全巖主微量元素和Sr-Nd同位素研究,認(rèn)為水口山四號(hào)巖體的形成與中下地殼鎂鐵質(zhì)源區(qū)角閃石的脫水熔融有關(guān);趙增霞(2017)認(rèn)為水口山礦田內(nèi)的花崗閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖均起源于元古界地殼物質(zhì)的部分熔融,并混有部分地幔物質(zhì),且石英閃長(zhǎng)巖比花崗閃長(zhǎng)巖源區(qū)混有更多的地幔物質(zhì)。
熱液蝕變會(huì)影響巖石主微量元素的含量,但一般認(rèn)為稀土元素和過(guò)渡元素在表生作用、熱液作用和低級(jí)變質(zhì)作用中具有相對(duì)穩(wěn)定的地球化學(xué)性質(zhì),能更有效地排除各種巖漿期后作用的影響,它們的含量在熱液蝕變過(guò)程中變化微弱(Humphris and Thompsonk, 1978; Rollinson, 1993; Jiang et al.,2005)。新盟山英安玢巖大部分主量元素如SiO2、Al2O3、MgO、MnO、CaO、K2O等元素含量與燒失量(LOI)具有非常明顯的線性關(guān)系(圖7b,d,e,f,h,i),F(xiàn)e2O3T雖然與LOI沒(méi)有明顯的線性關(guān)系,其含量隨著LOI的增加亦發(fā)生了非常明顯的變化(圖7c),表明它們?cè)谖g變過(guò)程中含量變化較大,不能代表原始樣品的元素含量,無(wú)法提供巖石成因的真實(shí)信息。而TiO2、P2O5含量隨著LOI增加沒(méi)有明顯變化(圖7a,g),說(shuō)明Ti、P元素在蝕變過(guò)程中性質(zhì)比較穩(wěn)定,可能基本保持了原始樣品的元素含量。相較于主量元素,稀土元素和部分微量元素 如U、Ta、Cr、Ni、Ga、V、W、Yb、Sn等,它們的含量隨著LOI增大能夠基本保持恒定(圖8a-i),因此,本文主要依據(jù)稀土元素和部分微量元素含量進(jìn)行新盟山英安玢巖巖漿來(lái)源的討論。
圖7 新盟山英安玢巖LOI與主量元素(%)協(xié)變圖解Fig. 7 Diagrams of major elements vs. loss of ignition (LOI) for Xinmengshan dacite porphyry
圖8 新盟山英安玢巖LOI與部分微量元素(×10-6)協(xié)變圖解Fig. 8 Diagrams of trace elements vs. loss of ignition (LOI) for Xinmengshan dacite porphyry
新盟山英安玢巖富集輕稀土元素,虧損重稀土元素,同時(shí)富集Rb、Th、U、La、Pb、Nd、Zr和Hf等元素,虧損Nb、Ta、Ba、Sr、P等元素,具有類(lèi)似殼源的地球化學(xué)特征(Taylor and Mclennan,1985; Jochum et al., 1997)。同時(shí),該巖體的Zr/Hf、Sm/Nd、Nb/Ta和Zr/Nb等比值也與陸殼比值類(lèi)似(Hergt et al., 1991; Miller et al., 1999; Gao et al.,2004),指示了新盟山英安玢巖的殼源屬性。
新盟山英安玢巖與同一礦田內(nèi)的水口山巖體(巖性為花崗閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖)顯示出類(lèi)似的稀土元素配分模式(圖5a),且在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上,二者也表現(xiàn)出類(lèi)似的特征,如都具有類(lèi)似的Nb/Ta比值、Pb富集峰、都虧損Ba、P、U等(圖5b),表明二者的巖漿來(lái)源有一定相似之處。前人研究表明,水口山巖體主要起源于元古界地殼物質(zhì)的部分熔融,并混有部分地幔物質(zhì)(趙增霞,2017)。新盟山英安玢巖與水口山巖體成巖時(shí)代一致,且空間關(guān)系密切(圖1b),相似的稀土元素和微量元素特征表明新盟山英安玢巖主要起源于地殼,可能混入部分地幔物質(zhì)。新盟山英安玢巖具有輕微的Eu負(fù)異常和明顯的P負(fù)異常,表明其形成過(guò)程中可能經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石、磷灰石等礦物的分離結(jié)晶。
礦物溫壓計(jì)是利用礦物特征來(lái)估測(cè)礦物平衡溫度和壓力的方法,對(duì)于研究成巖成礦的溫度、壓力、深度具有十分重要的地質(zhì)意義(Zhao et al., 2005;薛志遠(yuǎn), 2009; 雷敏等,2010)。綠泥石的形成過(guò)程是一個(gè)由反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制的水巖反應(yīng)過(guò)程,與流體活動(dòng)息息相關(guān)。研究區(qū)綠泥石含大量的二價(jià)鐵,說(shuō)明綠泥石主要形成于還原環(huán)境且與流體的沸騰作用密切相關(guān)(Inoue, 1995)。筆者曾對(duì)礦田內(nèi)水口山鉛鋅礦進(jìn)行了系統(tǒng)的流體包裹體研究,獲得水口山鉛鋅礦床銅鉬礦化溫度峰值為270~290℃,且該階段可能存在局部的流體沸騰作用;鉛鋅礦化溫度峰值為130~150℃,該階段流體演化以混合作用為主(趙增霞,2017)。
前人研究表明,水口山礦床鉛鋅礦化發(fā)生于淺成低溫環(huán)境,成礦作用與礦田內(nèi)巖漿活動(dòng)關(guān)系密切,成礦物質(zhì)主要來(lái)源于巖漿(趙增霞,2017)。新盟山英安玢巖的綠泥石蝕變溫度(約280℃)與礦田內(nèi)同時(shí)期的銅鉬礦化溫度大致相近,表明礦田內(nèi)的銅鉬礦化與巖漿巖的綠泥石化可能屬于同一期熱液流體作用,在巖漿作用晚期,富含成礦元素的中高溫巖漿熱液不斷交代早先形成的英安玢巖,產(chǎn)生了廣泛的綠泥石化,這個(gè)過(guò)程同時(shí)伴隨著水口山鉛鋅礦床Cu、Mo等成礦元素的沉淀。新盟山英安玢巖綠泥石化蝕變廣泛,指示周邊的新盟山鉛鋅礦可能也存在一定的Cu、Mo礦化。
晚侏羅世(J3,約160~150 Ma),俯沖的古太平洋板塊后撤,使華南地區(qū)處于全面拉張—伸展的構(gòu)造背景下(圖9;Zhou et al., 2006),引起巖石圈拉張減薄,軟流圈上涌并導(dǎo)致玄武質(zhì)巖漿底侵。水口山礦田內(nèi)的巖漿活動(dòng)和成礦作用分別發(fā)生于158~152 Ma和157~154 Ma之間,恰好處于古太平洋后撤時(shí)期,地殼物質(zhì)部分熔融(可能混有少量地幔物質(zhì))形成的花崗質(zhì)巖漿沿深大斷裂上侵或噴出地表,形成水口山礦田內(nèi)的花崗質(zhì)侵入巖和新盟山英安玢巖等巖漿巖(左昌虎等,2014)。
圖9 水口山礦田成巖成礦模式簡(jiǎn)圖(據(jù)Jiang et al., 2006修改)Fig. 9 Sketch map of magmatism and ore-forming in the Shuikoushan orefield (modified after Jiang et al., 2006)
巖漿結(jié)晶晚期,熱液流體在巖體周邊與圍巖中的碳酸巖鹽發(fā)生接觸熱變質(zhì)作用,形成矽卡巖化。富含Pb、Zn、Au、Ag、Cu、Mo等金屬元素的巖漿熱液沿深大斷裂運(yùn)移至地表較淺部位,在適宜的構(gòu)造部位富集沉淀成礦,在發(fā)生銅鉬礦化的同時(shí)熱液流體不斷交代新盟山英安玢巖,引起廣泛的綠泥石化。
(1)新盟山英安玢巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為152.9±1.2 Ma(MSWD=0.27,2σ,N=17),屬于燕山早期(晚侏羅世)產(chǎn)物。
(2)新盟山英安玢巖富集輕稀土元素和Rb、Th、U、La、Pb、Nd、Zr、Hf等元素,虧損重稀土元素和Nb、Ta、Ba、Sr、P等元素,主要起源于地殼物質(zhì)的部分熔融,可能混有少量地幔物質(zhì)。
(3)新盟山英安玢巖中的綠泥石主要為斜綠泥石,形成溫度約280℃,與礦田內(nèi)銅鉬礦化溫度一致。