南嶺鉬礦的巖漿巖成礦專屬性初步研究

黃 凡, 王登紅, 陳振宇, 王成輝, 劉善寶, 陳鄭輝

(中國地質(zhì)科學院 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)

南嶺鉬礦的巖漿巖成礦專屬性初步研究

黃 凡, 王登紅, 陳振宇, 王成輝, 劉善寶, 陳鄭輝

(中國地質(zhì)科學院 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)

南嶺地區(qū)鉬成 礦 與花崗質(zhì)巖漿 活動關系密切 , “成鉬”巖體常呈 小 巖株或巖瘤狀 產(chǎn)出, 出露面積 多 數(shù)＜3.5 km2,以鉀長石花崗巖/普通花崗巖類-二長花崗巖類-花崗閃長巖類系列為主。根據(jù)近年來南嶺地區(qū)鉬礦及其相關花崗巖的最新研究成果初步總結(jié)了“成鉬”巖體的成礦專屬性。結(jié)果表明, 南嶺地區(qū)“成鉬”巖體具有以下特征: (1) 極強的時代專屬性和地域差異性, 即成礦巖體集中形成于燕山期的 150~171 Ma、129~140 Ma 和 90~105 Ma 3 個主要階段。其中, 高峰期為150~171 Ma, 主要分布在南嶺中東段的贛南、粵北和湘南地區(qū)。 早白堊世巖體以南嶺東段的閩西南地區(qū)為主(90~140 Ma),其次為南嶺西段(90~105 Ma); (2) 化學成分專屬性不顯著, SiO2含量范圍較廣(58.04%~78.68%), 呈雙峰式分布(峰值分別為 62%~70%和 72%~78%), 但當巖體具有不同礦化組合時, 其 SiO2含量、堿含量(K2O+Na2O)、K2O/Na2O 比值和分異指數(shù)(DI)具有不同的特征范圍, 表現(xiàn)出一定的專屬性: 一般具不太高的 SiO2含量(65%~71%)、高堿(6%~9%)、高 K2O/Na2O比值(＞6)、高氧化態(tài)(磁鐵礦系列)和適度演化(70＜DI＜90)的巖體對形成較大規(guī)模的(獨立)鉬礦最為有利; (3) 富集 Rb、Th、U、K、Pb、Nd 等元素, 虧損 Ba、Sr、P、Ti、Nb、Zr、LREE 等, 具不同礦化組合的巖體稀土元素組成差異比較大:當與銅礦有關時, 各時代巖體稀土元素配分曲線呈右傾, 具有不明顯的 Eu 負異常(0.6＜δEu＜1); 獨立鉬礦與含銅礦化巖體特征相似, 但 Eu 負異常更不明顯(0.8＜δEu＜1); 與鎢、鉛、鋅、錫礦等相關的巖體稀土元素配分模式呈平臥海鷗狀, 具有明顯的 Eu 負異常(δEu＜0.45); (4) 巖石成因類型可以是 I 型、A 型和 S 型, 以后兩者為主, 當巖體為 I 型花崗巖時, 往往發(fā)育銅礦化, 當有幔源物質(zhì)參與成巖時往往對成鉬礦十分有利。

鉬礦; 花崗巖類; 成礦專屬性; 南嶺地區(qū)

南嶺地區(qū)在礦床學研究中被稱之為“南嶺鎢-錫-鉬-鈹-稀土-鉛-鋅-金成礦帶”(簡稱南嶺成礦帶,徐志剛等, 2008), 蘊含著豐富的有色、稀有、貴金屬和 鈾 等 礦 產(chǎn) 資 源 (陳 毓 川 等 , 1989; 王 登 紅 等 , 2010a)。據(jù)不完全統(tǒng)計, 探明的金屬資源量中, 鎢礦占全國的 83%, 錫礦占 63%, 鉛礦占 30%, 鋅礦占22%, 鈾礦占 60%, 鉭礦占 90%, 重稀土幾乎全部分布在本區(qū)(陳毓川等, 1989; 王登紅等, 2007)。這些礦產(chǎn)多與花崗質(zhì)巖漿活動密切相關, 表現(xiàn)出極強的花崗巖成礦專屬性(翁文灝, 1920; 謝家榮, 1936; 徐克勤等, 1963a, b; 聞廣等, 1958, 1983; 聞廣和聞格, 1963; 陳毓川, 1983; 陳毓川等, 1989), 其中, 與 S型花崗巖有關的礦床主要是鎢、錫、鈹、鉍、鉭、鈮、釷和稀土礦床; 與 I型花崗巖有關的主要是銅、鉛、鋅、鉬、鐵及斑巖型鎢礦, 而與 A 型花崗巖有關的則 主要是 鈮礦 床 (地礦部 南嶺 花 崗巖 專題組 ,1989)。雖然存在疑議(王清廉, 1987), 但事實證明,不同類型花崗巖確與特定的礦床存在時空和成因上的聯(lián)系, 這一規(guī)律在指導區(qū)域找礦實踐中取得了眾多成果(王登紅等, 2010a)。因此, 有必要對花崗巖及其相關成礦作用做進一步的總結(jié)研究, 以便于指導成礦預測和找礦勘查。本文從成巖時代、空間分布、巖石地球化學特征等方面初步探討了南嶺地區(qū)與鉬成礦作用有關花崗巖的鉬成礦專屬性。

1 南嶺鉬礦找礦進展及分布特征

南嶺 60 多種金屬礦產(chǎn)主要以共/伴生的形式出現(xiàn),重要的有鎢、錫、鉛、鋅、鉍等 22 種(盛繼福, 2004; 華仁民等, 2008), 鉬礦也一直作為共/伴生礦產(chǎn)進行評價的。截止到 2008 年, 南嶺已探明的共/伴生鉬金屬資源量僅占全國的約 2.14%。近幾年, 鉬找礦在全國范圍內(nèi)均取得了重大進展, 南嶺也發(fā)現(xiàn)了一批大中型鉬礦山, 找礦進展集中在中、東段, 特別是在贛南發(fā)現(xiàn)了一些大中型獨立鉬礦床, 如園嶺寨(黃凡等, 2012)、葛廷坑(吳俊華等, 2011)等。在已有的鎢錫多金屬礦區(qū)的深部和外圍也發(fā)現(xiàn)了一些鉬礦體, 如湘南瑤崗仙鎢礦楊梅嶺礦段深部發(fā)現(xiàn)富鉬厚石英脈型礦體、細脈型和砂巖角礫型鉬礦帶, 更深部發(fā)現(xiàn)了斑巖型鎢鉬礦(呂志成等, 2011), 湘南寶山鉛鋅銀礦中西部礦區(qū)深部找到了矽卡巖型銅鉬多金屬礦體(廖廷德, 2009), 粵北大寶山多金屬礦床中, 在花崗斑巖體頂部發(fā)現(xiàn)具有超大型遠景的斑巖型鉬礦化(祝新友等, 2011)。截止到 2012 年, 共探明小型規(guī)模以上的鉬礦床(包括共/伴生)60 余個, 其中, 中型 17 個, 大型 5個(圖 1、表 1), 南嶺地區(qū)查明鉬金屬資源量提升到170.56 萬噸, 占全國總量 6.3%。但目前發(fā)現(xiàn)的獨立鉬礦仍比較少, 輝鉬礦多伴生在鎢錫等多金屬礦床中,主要的礦種組合有鉬、銅-鉬、鐵-鉬、鎢-鉬-(錸)、鎢-(銅)-鉬、鎢-錫-鉬-鉍、鉬-鉍和鉬-鉛-鋅-(錫)等。獨立鉬礦床類型以斑巖型為主, 其次為石英脈型,共/伴生鉬礦床則以矽卡巖型和石英脈型為主。鉬的成礦時代主要集中在燕山期(王登紅等, 2013①), 以中- 晚 侏 羅 世 為 主 , 與 鎢 的 成 礦 時 代 一 致 (毛 景 文 等 , 2004), 其次是早白堊世和三疊紀。

2 南嶺代表性“成鉬”巖體的地質(zhì)、地球化學特征

圖 1 南嶺地區(qū)花崗巖類與鉬礦分布簡圖Fig.1 Distribution of the granites and the molybdenum (Mo) deposits in the Nanling region

表 1 南嶺地區(qū)主要鉬礦床一覽表Table 1 Major Mo deposits in the Nanling region

南嶺鉬礦以內(nèi)生為主, 成礦作用與花崗質(zhì)巖漿活動密切相關(表 2)。對“成鉬”巖體的一般地質(zhì)特征,前人總結(jié)為“小、新、淺、變、復”(李澤九, 1986), 后人進一步總結(jié)為“小巖體成大礦”(湯中立等, 2012),其“小、廣、大、高、淺(潛)”的特點具有指導找鉬的普遍意義。雖然從圖 1看南嶺鉬礦均圍繞大的花崗質(zhì)巖體分布, 但實際上鉬成礦多與小規(guī)模花崗質(zhì)巖漿活動密切相關, 如湘南分布在騎田嶺巖體周邊的小巖體, 寶山、黃沙坪、千里山等花崗質(zhì)巖體均形成了重要的多金屬礦床; 贛南九龍腦巖基及周邊的小巖體與九龍腦礦田的形成密切相關; 園嶺寨獨立大型鉬礦與園嶺寨花崗斑巖密切共生等。總體上, 南嶺地區(qū)除個別花崗巖基外, “成鉬”巖體主要呈小巖株狀或巖瘤產(chǎn)出, 一般出露面積小于 10 km2, 多數(shù)小于 3.5 km2(表 2), 并發(fā) 育強烈的熱 液 蝕變(如園 嶺寨花崗 斑 巖, 黃凡等, 2012), 表現(xiàn)出“小巖體成大礦”的特征。

根據(jù)成礦元素組合, 南嶺地區(qū)“成鉬”巖體總體上可以分為與獨立鉬礦有關(I)、與鎢錫鉬鉍鉛鋅成礦有關(II)、與鐵鎢銅鉬鉍鉛鋅成礦有關(III)、與鎢伴生鉬(鉍)礦有關(IV)和與銅鉬成礦有關(V)的巖體五類, 代表性巖體的巖石學和巖石地球化學特征見表3。

3 南嶺“成鉬”巖體的成礦專屬性

3.1 時代專屬性

同位素年齡統(tǒng)計(圖 2)可以看出, 南嶺地區(qū)“成鉬”巖體的成巖年齡范圍為 91.05~435.8 Ma, 可分為加里東期、印支期和燕山期 3 個期次, 主要集中在燕山期,細分為 150~171 Ma、129~140 Ma 和 90~105 Ma 3 個主要成巖階段, 高峰期集中在中-晚侏羅世(150~171 Ma),與鉬成礦時代基本一致。目前, 加里東期“成鉬”巖體僅見于廣西, 包括與社洞(平頭背)斑巖-矽卡巖型鎢鉬礦和白石頂石英脈型鉬礦有關的社山復式巖體(陳懋弘等, 2011)和桂嶺二長花崗巖(朱金初等, 2006; 李曉峰等, 2009); 印支期“成鉬”巖體有湘南的高坳背、錫田和荷花坪(王仙嶺巖體)(王彥斌等, 2010; 馬鐵球等, 2005; 劉國慶等, 2008; 付建明等, 2009; 蔡明海等, 2006; 鄭佳浩和郭春麗, 2012)。

表 2 南嶺地區(qū)與鉬成礦有關的重要巖體一覽表Table 2 Major ore-bearing granitic plutons related to Mo mineralization

續(xù)表 2:

圖 2 南嶺地區(qū)與鉬礦有關巖體的鋯石 U-Pb 年齡直方圖(年齡數(shù)據(jù)引自王登紅等, 2013①)Fig.2 Rock-forming age histograms of the granitic plutons related to the Mo deposits mineralized in the Nanling region

燕山期“成鉬”巖體大量發(fā)育, 但出露面積不大,多呈巖株狀產(chǎn)出, 個別大的花崗巖基也與鉬礦床的發(fā)育有關(表 2), 3 個階段(150~171 Ma、129~140 Ma和 90~105 Ma)的“成鉬”巖體分布各有特點。其中, 150~171 Ma 階段的“成鉬”巖體數(shù)量最多, 主要分布在南嶺中東段的贛南、粵北和湘南地區(qū), 以鎢錫多金屬伴生鉬礦為主, 近幾年發(fā)現(xiàn)了少量與獨立鉬礦床相關的巖體, 如園嶺寨花崗斑巖體; 129~140 Ma和 90~105 Ma 兩個階段的“成鉬”巖體主要分布在南嶺東、西兩段, 前者以閩西南地區(qū)更多見, 后者主要在南嶺西段。

由此, 南嶺地區(qū)“成鉬”巖體表現(xiàn)出顯著的時代專屬性, 即“成鉬”巖體主要形成于燕山期, 高峰期為燕山早期中-晚侏羅世(150~171 Ma)。所以, 成礦預測工作首先要重視中-晚侏羅世(150~171 Ma)的中酸性小巖體, 其次要注意早白堊世(90~140 Ma)的中酸性小巖體。同時, 也要注意這種時代專屬性的地域性差異, 即在南嶺中段要特別注意燕山早期的花崗巖類, 在西段和東段則要注意燕山晚期的花崗巖類。

3.2 空間專屬性

從圖 1 可見, 南嶺地區(qū)的鉬礦, 無論是獨立的還是共/伴生的, 在空間分布上并沒有特殊的選擇性,既不像南美的安第斯成礦帶也不像我國的秦嶺-大別成礦帶那樣明顯呈線狀分布, 而是呈“全面開花”的散布特點。與巖漿巖的空間平面關系也并無“專屬性”, 巖體內(nèi)部、外部和接觸帶均可能形成鉬礦, 巖體的不同部位也都有成礦的可能性, 巖體的大小、產(chǎn)狀及形態(tài)與鉬礦的成礦與否似無必然的選擇性。因此, 鉬礦與巖漿巖之間可能并無必然的“空間專屬性”。但實際上, 正如前文所述, 鉬成礦與中酸性小巖體在時空關系上更為密切, 某些被剝蝕出地表的小巖體可能對找鉬礦極為有利, 其成因可能與周邊花崗巖基無關。如園嶺寨大型鉬礦中花崗斑巖漿可能提供了一定的成礦物質(zhì), 但成巖成礦作用與其西約 5 km 處出露的同時期的柯樹北花崗巖基沒有直接的成因關系(Huang et al., 2014)。此外, 通常情況下, 復式巖體的晚期產(chǎn)物是有利于成礦的, 但南嶺地區(qū)鉬礦成礦卻呈現(xiàn)出相反的趨勢, 如千里山復式巖體, 成礦與早中期的黑云母二長花崗巖關系密切, 而與晚期的花崗斑巖關系不大(李紅艷等, 1996);社山復式巖體, 成礦與早期的花崗閃長(斑)巖有關而非晚期的花崗斑巖(陳懋弘等, 2011)。

表 3 具不同成礦元素組合代表性巖體的巖石學與地球化學特征Table 3 Petrological and geochemical characteristics of the representative granitic plutons with different ore metal assemblages

3.3 物質(zhì)專屬性

3.3.1 巖石特征

表 2 表明, 與獨立鉬成礦有關的巖體巖性一般以花崗斑巖或似斑狀花崗巖為主, 如園嶺寨、葛廷坑等;與鎢錫鉬鉍礦有關的巖體巖性一般為黑云母(二長)花崗巖, 出露面積大的可達 10~20 km2, 如千里山巖體, 西華山巖體, 小的不足 0.1 km2, 如黃沙、漂塘等;與鎢伴生鉬成礦有關的巖體巖性有黑云母花崗巖、白云母花崗巖、黑云母二長花崗巖、二云母花崗巖和鉀長花崗巖等, 以黑云母花崗巖、二云母花崗巖和白云母花崗巖等為主, 可以是大巖基也可以是小巖株, 以后者為主, 如九龍腦周邊鎢礦床等; 與鉛鋅鉬多金屬礦有關的巖體巖性有黑云母二長花崗巖、花崗斑巖、花崗閃長巖等, 以前兩者為主, 如黃沙坪鉛鋅多金屬礦床; 與銅鉬成礦有關的巖體巖性一般以花崗閃長巖、花崗閃長斑巖、(二長)花崗斑巖、二長(斑)巖為主, 如羅卜嶺銅鉬礦、圓珠頂銅鉬礦等。

在花崗巖標準礦物 QAP 分類圖解(圖 3)中, “成鉬”巖體的巖石類型主要集中在鉀長石花崗巖或普通花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖三個區(qū)域。其中, 與成獨立鉬礦有關巖體主要為堿性長石/鉀長石花崗巖和二長花崗巖, 以前者為主; 當發(fā)育銅礦化時主要為鉀長石花崗巖或普通花崗巖、二長花崗巖和花崗閃長巖; 當發(fā)育鉛鋅礦化時主要為鉀長石花崗巖或普通花崗巖、二長花崗巖; 當與鎢礦化有關時主要為二長花崗巖(由于淘錫坑樣品主要為云英巖化花崗巖, 部分樣品投點落入到富石英花崗巖區(qū)域)。需要注意的是, 同樣是與銅礦化有關的成鉬礦巖體, 巖性差異也比較大, 如大寶山銅鉬礦成礦巖體是鉀長花崗巖-二長花崗巖系列, 而圓珠頂銅鉬礦成礦巖體主要為二長花崗巖, 羅卜嶺和社山巖體則主要為花崗閃長巖類。

圖 3 南嶺地區(qū)與鉬礦有關巖體 CIPW 標準礦物 QAP 圖解Fig.3 The QAP diagram of the ore bearing granitic rocks related to the Mo deposits in the Nanling region

3.3.2 主量元素特征

南嶺地區(qū)“成鉬”巖體總體上以鉀長花崗巖-二長花崗巖-花崗閃長巖系列為主, 巖石 SiO2含量范圍較廣, 集中在 58.04%~78.68%, 在 SiO2含量直方圖 (圖 4)上 呈雙 峰 式 分 布, 即 在 62%~70% 和72%~78%出現(xiàn)峰值。前一峰值主要是與銅成礦有關的“成鉬”巖體, 即偏中性; 而其他“成鉬”巖體基本上集中在大于 66%的酸性巖類, 除獨立鉬礦外(SiO2=66.33% ~70.77%), 以第二峰值區(qū)為主, 一般以與鎢礦伴生鉬礦有關的巖體 SiO2含量最高。K2O+Na2O 含量集中在 3.41%~10.05%, 其中與銅有關的“成鉬”巖體的含量變化最大, 集中在 5.82%~ 8.84%, K2O/Na2O 比值一般＜4, 集中在 0.5~3 之間;與鉛鋅成礦有關的“成鉬”巖體 K2O+ Na2O 含量較高為 6%~8.6%, K2O/Na2O 比值較低, 集中在 1.3~3 之間; 與獨立鉬成礦有關的巖體 K2O+Na2O 含量集中在 7%~9%, K2O/Na2O 比值一般大于 6; 當與 Fe 礦化相關時, K2O/Na2O 比值較低, 集中在 1~2 之間; 與鎢伴生鉬有關的巖體 K2O+Na2O 含量變化范圍較大(4%~9%), K2O/Na2O 比值集中在 1~3 之間, 當巖體發(fā)生云英巖化時, K2O/Na2O 比值一般大于 30。總體上, 不太高的 SiO2含量(65%~70%)、高堿(7%~9%)、高 K2O/Na2O 比值(＞6)的巖體對形成規(guī)模較大的(獨立)鉬礦極為有利。

圖 4 南嶺地區(qū)與鉬礦有關巖體 SiO2含量直方圖解(數(shù)據(jù)來源同圖 3)Fig.4 SiO2content histogram of the ore-bearing granitic plutons related to the Mo deposits in the Nanling region

不同時代的“成鉬”巖體巖石化學性質(zhì)存在一定差異, 如閩西南與馬坑鉬鐵礦、學堂坑鉬礦有關的白堊紀大洋-莒舟黑云母花崗巖體與中侏羅世的園嶺寨花崗斑巖存在明顯差異; 志留紀的社山復式巖體與燕山期的“成鉬”巖體明顯不同, 在各種圖解中均呈現(xiàn)不同程度的離群分布(圖 5a、b、c)。在SiO2-(Na2O+K2O)圖(圖 5a)上, 巖石投點總體上位于亞堿性系列區(qū); 在 SiO2-K2O 圖(圖 5b)上, 除社山巖體部分樣品投點在鈣堿性系列外, 其余巖體總體屬于高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列, 其中, 贛南獨立鉬礦屬鉀玄巖系列。巖石 A/CNK 值變化較大, 總體上 A/CNK 值集中在 0.26~2.45 之間, 1 附近為投點密集區(qū)(圖 5c), 總體屬準鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)巖石, 不同區(qū)域具有相同礦化組合巖體的 A/CNK 值變化較大, 如與獨 立 鉬 成 礦 有 關的 園嶺 寨花 崗斑 巖的 A/CNK= 1.33~1.59, A/NK=1.62~1.83, 屬過鋁質(zhì)巖石, 與閩西南的成礦巖體明顯不同(A/CNK=0.82~1.10)。

礦 化 組 合 不 同 時 , “成 鉬 ”巖 體 在 SiO2-Fe2O3/FeO(圖 5d)圖解上有不同的分布區(qū)間, 并且與巖體的分異指數(shù)和堿度率關系密切(圖 5e), 形成鉬礦床的規(guī)模也存在一定的差異性(圖 5f): 與銅鉬礦有關巖體分布區(qū)域較廣, 分異程度總體較低(60＜DI＜90, 圖 5e), 涵蓋了磁鐵礦和鈦鐵礦系列(圖 5d),但當成鉬礦床規(guī)模比較大時, 其分異指數(shù)比較高(70＜DI＜80, 圖 5f); 與鉛鋅鉬成礦有關的巖體贛南和湘南表現(xiàn)不一, 贛南總體屬磁鐵礦系列, 湘南磁鐵礦和鈦鐵礦系列均有, 但以后者為主; 獨立鉬成礦有關的巖體具有較高的氧化態(tài), 總體屬磁鐵礦系列,閩西南(DI＞90)的成礦巖體比贛南(80＜DI＜90)的分異演化更徹底(圖 5e), 但成礦規(guī)模不如后者(圖 5f);與鎢礦伴生 鉬 礦 有關的巖體分異程度高(DI＞80),且 屬 于 鈦 鐵 礦 系 列 , 這 一 結(jié) 論 與 Takagi and Tsukimura(2010)得出的鉬成礦一般與磁鐵礦系列花崗巖類有關, 而鎢成礦一般與鈦鐵礦系列花崗巖類有關結(jié)論基本一致, 但當發(fā)育有銅礦化時則屬磁鐵礦系列?？傮w上, 隨著堿度率和分異指數(shù)的增大 ,“成鉬”巖體將依次出現(xiàn)銅鉬、(鉛鋅鉬)、鎢銅鉬、鉬、鎢(錫)鉬、鉛鋅鉬、鉬(鐵)等礦化組合(圖 5e)。

3.3.3 微量和稀土元素特征

南嶺地區(qū)不同時代“成鉬”巖體的微量元素和稀土元素特征有所不同(圖 6、7), 特別是在稀土元素特征上, 暗示了不同時代巖石成因的差異性。南嶺地區(qū)多數(shù)“成鉬”巖體微量元素蛛網(wǎng)圖具有一定相似性,均富集 Rb、Th、U、K、Pb、Nd 等, 表現(xiàn)為明顯的波峰, 虧損 Ba、Sr、P、Ti、Nb、Zr、LREE 等, 表現(xiàn)為明顯的波谷(圖 6)。巖石 Nb、Ti、P 的負異常, 顯示“成鉬”巖體巖漿以陸殼成因為主。

中侏羅世、晚侏羅世、早白堊世等不同時代的含銅的“成鉬”巖體的稀土元素總量集中在 105.39×10-6~ 301.18×10-6, 平均 165.72×10-6, δEu=0.59~1.00, 平均0.79, 整體表現(xiàn)為不明顯的 Eu 負異常, 配分模式基本一 致 , 均 表 現(xiàn) 為 右 傾 傾 斜 狀 (圖 7), LREE/HREE= 7.89~22.84, 平均 13.57, (La/Yb)N= 5.84~36.18, 平均18.12, 輕重稀土分餾明顯。其中, 中-晚侏羅世圓珠頂和 石 蛤 蟆 巖 體 的 LREE/HREE=16.12~22.84, (La/ Yb)N=23.55~36.18, 具有更明顯的輕重稀土分餾。

中侏羅世的營前巖體(鉛鋅銀鎢伴生鉬)、園嶺寨花 崗 斑 巖 ( 獨 立 鉬 礦 , LREE/HREE=8.85~13.43, δEu=0.80~0.90)和志留紀的社山復式巖體(鎢鉬銅)的稀土元素特征與含銅的成鉬巖體特征類似。

晚侏羅世與鎢礦伴生鉬相關的巖體稀土配分曲線均表 現(xiàn) 為海鷗 狀, 輕 重稀土 分 餾不明 顯(LREE/ HREE=0.44~4.54, 平 均 2.46), 明 顯 的 Eu 負 異 常(δEu=0.01~0.44, 平均 0.14), 具稀土元素的四分組效應。黃沙坪礦區(qū)的成礦巖體表現(xiàn)出相同的稀土配分特征, 特別是與淘錫坑鎢礦極為相似, 暗示了礦區(qū)可能存在鎢成礦作用, 最新的找礦進展證實在礦區(qū)深部確實存在鐵鎢礦體(田旭峰和龔述清, 2007;全鐵軍等, 2012)。

早白堊世早期與馬坑鉬鐵礦和學堂坑鉬礦相關的大洋-莒舟黑云母花崗巖(La/Yb)N=1.2~11.6, δEu= 0.14~0.52, 稀土元 素 配分曲線表現(xiàn) 為 不明顯的右 傾海鷗式; 晚白堊世昆侖關巖體輕重稀土分餾明顯,與含銅的成鉬巖體的稀土特征類似, 但具有更明顯的 Eu 負異常(δEu=0.55~0.60)。

圖 5 南嶺地區(qū)與鉬成礦有關花崗質(zhì)巖體主量元素相關圖解Fig.5 Plots of major elements for the ore-bearing granitic plutons related to the Mo deposits in the Nanling region

總體上, “成鉬”巖體在微量元素地球化學方面時代專屬性不強, 但礦化組合不同時, 稀土元素表現(xiàn) 出 一 定 的 專 屬 性 : 當 成 鉬 巖 體 與 銅 礦 有 關 時 ,各時代相關巖體稀土元素配分曲線為右傾狀, 輕重稀土分餾明顯, 具有不明顯的 Eu 負異常(0.6＜δEu＜1); 獨立鉬礦與成銅巖體特征相似, 但 Eu 負異常更不明顯(0.8＜δEu＜1); 與鎢鉛鋅錫等相關的成鉬巖體(營前巖體除外)稀土元素配分曲線呈平臥海鷗狀,輕重稀土分餾不明顯, 但具有明顯的 Eu 負異常(δEu＜0.45)。

3.3.4 巖石成因類型及物質(zhì)來源

圖 6 南嶺地區(qū)與鉬成礦有關花崗巖體微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(原始地幔數(shù)據(jù)引自 Sun and McDonough, 1989;數(shù)據(jù)來源同圖 3)Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams of the ore-bearing granitic rocks related to the Mo deposits in the Nanling region

前人研究將南嶺地區(qū)與鎢、錫、鉍等成礦有關的巖體歸為 S 型花崗巖, 而與銅、鉛、鋅、鉬成礦有關的巖體歸為 I型花崗巖(地礦部南嶺花崗巖專題組, 1989)。但從礦床的實際情況來看, 上述結(jié)論并不絕對, 因為 Mo 與這些成礦元素往往共/伴生于同一礦床中(表 1), 而其成礦巖體的成因類型歸屬只能為其中一種。新的統(tǒng)計表明(表 2, 圖 8a), “成鉬”巖體并不局限于 I 型花崗巖, 也可能是 S 型和 A 型花崗巖。實際上, 南嶺地區(qū)鉬成礦與 A 型和 S 型花崗巖關系更為密切, 如園嶺寨獨立大型鉬礦與 S 型花崗斑巖有關(黃凡等, 2012), 當“成鉬”巖體為 I 型花崗巖時, 往往發(fā)育銅礦化, 如羅卜嶺巖體(黃文婷等, 2013)。同時, 由于學術觀點的不同, 對于同一巖體不同作者給出了不同的結(jié)果, 如與鎢錫鉬鉍成礦密切相關的千里山巖體, 多數(shù)學者認為其屬于典型的殼源重熔型花崗巖漿或 S 型花崗巖(許寧和季壽元, 1987; 毛景文等, 1995a, b; 歐陽玉飛等, 2010), 但有學者根據(jù)新的測試數(shù)據(jù)將其定義為 A 型(陳斌等, 2011)。姚軍明等(2005)根據(jù)巖石地球化學特征, 將黃沙坪花崗巖厘定為 S 型花崗巖, 而全鐵軍等(2012)將其厘定為A型花崗巖。

圖 7 南嶺地區(qū)與鉬成礦有關花崗巖體稀土元素球粒隕石標準化圖(球粒隕石標準化數(shù)據(jù)引自 Boynton, 1984; 數(shù)據(jù)來源同圖 3)Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns of the ore-bearing granitic plutons related to the Mo deposits in the Nanling region

利用 CaO/(TFeO+MgO)-Al2O3/(TFeO+MgO)圖解(圖 8b), 判斷南嶺地區(qū)“成鉬”巖體主要來源于變質(zhì)雜砂巖和變質(zhì)玄武巖、變質(zhì)英云閃長巖的部分熔融, 后者主要是與銅礦化相關的巖體。此外, 還有部分巖體來自變質(zhì)泥巖的部分熔融。目前, 礦床地球化學研究表明, 成礦物質(zhì)的來源具有多源性, 可以與成礦 巖體 具 有相 同 或不 同 的物 質(zhì)來源 (黃 凡等 , 2009)。雖然兩者存在不確定性, 但對成礦巖體來說,其物源(源區(qū))性質(zhì)在一定程度上決定了鉬成礦作用的強弱, 即當有幔源物質(zhì)參與成巖時往往對成礦十分有利。如 張 理剛(1989)認為千 里 山巖體具 有較高的 δ18O 值(＞11‰), 高的放射成因 Pb 和87Sr/86Sr 初始比值(0.710~0.755), 暗示其可能是 1.3 Ga 前上地殼泥砂沉積(變質(zhì))巖深熔作用的結(jié)果, 而Nd 同位素分析顯示, 粗粒似斑狀黑云母花崗巖 εNd(t)為-8.2~-7.8, 等粒花崗巖的 εNd(t)為-5.9~-7.3, 斑巖的 εNd(t)為-7.1~-7.7, 均高于華南元古宙基底的 εNd(t)值, 暗示了部分幔源物質(zhì)參與了千里山巖體的成巖過程(陳斌等, 2011); 九龍腦花崗巖的 εNd(t)值為-10.5~-9.1, 兩階段模式年齡(t2DM)值為 1.84~1.63 Ga, 暗示其源區(qū)為古-中元古代地殼物質(zhì), 鋯石的εHf(t)值為-37.3~-11.1, Hf 模式年齡 tDM為 2.24~1.23 Ma, Hf 同位素組成變化均較大, 說明鋯石不是結(jié)晶于單一巖漿, 或者其源區(qū)受到其他來源物質(zhì)的影響, 而εHf(t)最低值為-37.3, 暗示其巖漿源區(qū)以古老下地殼物質(zhì)為主(郭春麗等, 2011); 羅卜嶺花崗閃長斑巖的87Sr/86Sr 初始比值為 0.706729~0.706416; εNd(t)值為-5.13~-4.15, 兩階段 Nd 模式年齡(t2DM)為 1.15~1.23 Ga,平均為 1.19 Ga, 表明其為中元古代變質(zhì)砂巖部分熔融而成, 而黑云母電子探針成分投圖均落入殼-?；煸磪^(qū)靠近幔源區(qū)部分, 顯示了幔源組分加入, 這也是對成礦有利的信息(毛建仁等, 2004; 趙希林, 2007; 趙希林和毛建仁, 2010; 趙希林等, 2013); 與獨 立 鉬 成 礦 有 關 的 園 嶺 寨 花 崗 斑 巖 鋯 石 εHf(t)為-9.27~-5.34(表 3), 顯示富集型地幔組成特征, 說明其源區(qū)遭受了幔源物質(zhì)的影響, 與主量元素和微量元素結(jié)果一致(黃凡等, 2012; Huang et al., 2014)。

圖 8 南嶺地區(qū)與鉬成礦有關巖體成因類型(底圖引自路遠發(fā), 2004)和源區(qū)(底圖據(jù) Altherr et al., 2000)判別圖解(數(shù)據(jù)來源同圖 3)Fig.8 Discrimination diagrams of genetic type and source region for the ore-bearing granitic plutons related to the Mo deposits in the Nanling region

4 結(jié) 論

(1) 南嶺地區(qū)“成鉬”巖體主要呈小巖株或巖瘤狀產(chǎn)出, 出露面積一般＜3.5 km2, 巖性主要為鉀長石花崗巖或普通花崗巖類、二長花崗巖類和花崗閃長巖類, 成巖年代主要集中在燕山期, 可進一步細分為 150~171 Ma、129~140 Ma 和 90~105 Ma 3 個主要成巖階段。成巖高峰期集中在中-晚侏羅世, 主要分布在南嶺中東段的贛南、粵北和湘南地區(qū), 以鎢錫多金屬共/伴生鉬礦和少量與獨立鉬礦床相關的巖體為主; 早白堊世“成鉬”巖體主要分布在南嶺的東、西兩段, 以南嶺東段的閩西南地區(qū)為主(90~140 Ma),其次為南嶺西段(90~105 Ma)。

(2) 南嶺地區(qū)“成鉬”巖體的 SiO2含量范圍較廣(58.04%~78.68%), 呈 雙 峰 式 分 布 (峰 值 分 別 為62%~70%和 72%~78%), 巖石總體屬于亞堿性和準鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)巖石。具有不同礦化組合時, 巖石化學特征不一, 不太高的 SiO2含量(65%~71%)、高堿(6%~9%)和高 K2O/Na2O 比值(＞6)的巖體對形成獨立鉬礦極為有利。

(3) 南嶺地區(qū)“成鉬”巖體的分異指數(shù)、堿度率和氧化狀態(tài)與不同礦化組合關系密切: 與銅礦化有關時, 巖體分異指 數(shù) 一般＜90, 成 鉬 規(guī)模比較大 時,分異指數(shù)比較高(70＜DI＜80); 獨立鉬礦有關的巖體具有較高的氧逸度, 總體屬磁鐵礦系列, 閩西南的成礦巖體比贛南的分異演化更徹底, 但成礦規(guī)模不如贛南; 與鎢-鉬有關的巖體分異程度高(DI＞80),且屬于鈦鐵礦系列, 但當發(fā)育有銅礦化時屬磁鐵礦系列; 與鉛鋅礦化有關時, 贛南總體屬磁鐵礦系列,湘南以鈦鐵礦系列為主。

(4) 南嶺地區(qū)“成鉬”巖體富集 Rb、Th、U、K、Pb、Nd 等元素, 虧損 Ba、Sr、P、Ti、Nb、Zr、LREE等; 不同時代和具有不同礦化組合的成礦巖體稀土元素組成差異比較大, 特別是具有不同礦化組合時,當成鉬巖體與銅礦有關時, 稀土元素配分模式為右傾狀, 具有不明顯的 Eu 負異常(0.6＜δEu＜1); 獨立鉬礦與含銅礦化巖體特征相似, 但 Eu 負異常更不明顯(0.8＜δEu＜1); 與鎢鉛鋅錫礦等相關時稀土元素配分模式呈平臥海鷗狀, 具有明顯的 Eu 負異常(δEu＜0.45)。

(5) 南嶺地區(qū)“成鉬”巖體巖石成因類型可以是 I型、A 型和 S 型, 以后兩者為主, 當巖體為 I 型花崗巖時, 往往發(fā)育銅礦化; 成礦巖體主要來源于變質(zhì)雜砂巖和變質(zhì)玄武巖、變質(zhì)英云閃長巖的部分熔融,后者主要是與銅礦化相關的巖體。此外, 還有部分巖體來自變質(zhì)泥巖的部分熔融。當有幔源物質(zhì)參與成巖時往往對成鉬礦是十分有利的。

總之, 南嶺地區(qū)鉬礦分布十分廣泛, 可以與多數(shù)內(nèi)生礦產(chǎn)組成不同的組合; 具有不同礦化元素組合的“成鉬”巖體, 成分差異比較明顯。需要說明的是,由于受多種因素制約, 上述“成鉬”花崗巖的特征并不絕對 , 需 要具體 問題 具 體分 析 , 但 對鉬 礦 的找 礦工作還是有參考價值的。

致謝:感謝盛繼福研究員對筆者的鼓勵和指導, 并對文章提出了寶貴的修改意見, 提高了文章質(zhì)量。謹以此文獻給導師陳毓川院士 80 華誕, 衷心感謝陳先生多年來的親傳身教！

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Preliminary Study on Metallogenic Specialization of the Granites Related to the Molybdenum Deposits in the Nanling Region

HUANG Fan, WANG Denghong, CHEN Zhenyu, WANG Chenghui, LIU Shanbao and CHEN Zhenghui
(MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resources Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China)

Molybdenum mineralization is closely associated with granitic magmatism in the Nanling region. Ore-bering plutons generally occur as small stocks or bosses with outcrop areas of ＜3.5 km2. The lithologies are mainly potassium feldspar granite - monzonitic granite - granodiorite. Based on the recently published data, metallogenic specialization of the granitic rocks related to molybdenum mineralization is discussed in this paper. The characteristics of metallogenic specialization can be concluded as follows: (1) Strong age specialization and geographical differences: ages of these granitoids related to the Mo deposits are mainly Yanshanian which can be subdivided into three stages: 150-171 Ma, 129-140 Ma, and 90-105 Ma. Inbeing the peak granitic magmatism, the 150-171 Ma plutons mainly distribute in the southern Jiangxi province, the northern Guangdong province, and the southern Hunan province; the early Cretaceous plutons distribute in the southwestern Fujian province (90-140 Ma) and the western part of Nanling (90-105 Ma); (2) Unobvious specialization of chemical composition: The SiO2contents change in a wide range of 58.04% to 78.68% with bimodal distribution (two peaks are 62%-70% and 72%-78%, respectively). SiO2, K2O+Na2O contents, K2O/Na2O ratios, and differentiation indices (DI) have different characteristics for different combinations of metallogenetic elements showing somewhat specialization. In general, the plutons with high SiO2contents (65%-71%), high alkali (6%-9%), high K2O/Na2O values (>6), high oxidation state (magnetite series) and moderate DI (70

molybdenum deposit; granitiods; metallogenic specialization; the Nanling region

P61; P595; P597

A

1001-1552(2014)02-0239-016

2013-09-03; 改回日期: 2013-11-11

項目資助: 中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項資金項目(編號: K1305、1022)、中國地質(zhì)大調(diào)查“中國礦產(chǎn)地質(zhì)與區(qū)域成礦規(guī)律綜合研究(中國礦產(chǎn)地質(zhì)志)項目”(編號: 1212011220369)、“南嶺地區(qū)巖漿巖成礦專屬性研究”項目(編號: 1212010633903)和“我國重要礦產(chǎn)和區(qū)域成礦規(guī)律研究”項目(編號: 1212011120989)資助。

黃凡(1983-), 男, 助理研究員, 主要從事礦床學研究。Email: hfhymn@163.com