南嶺東段北部花崗巖的螢石成礦專(zhuān)屬性研究

方貴聰, 王登紅, 陳振宇, 陳鄭輝, 趙 正, 郭娜欣

(1.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 廣西 桂林 541004; 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院, 北京 100037; 3.國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn) 資源研究所, 北京 100037)

南嶺東段北部花崗巖的螢石成礦專(zhuān)屬性研究

方貴聰1,2, 王登紅3, 陳振宇3, 陳鄭輝3, 趙 正3, 郭娜欣2

(1.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 廣西 桂林 541004; 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院, 北京 100037; 3.國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn) 資源研究所, 北京 100037)

為了探討花崗巖的螢石成礦專(zhuān)屬性 特征, 在系統(tǒng)搜集前人成果基礎(chǔ)上, 對(duì)南嶺東段北部產(chǎn)螢石花崗 巖和非產(chǎn)螢石花崗巖開(kāi)展了元素地球化學(xué)測(cè)試和黑云母電子探針?lè)治?EPMA)與對(duì)比。結(jié)果表明: 產(chǎn)螢石花崗巖主要為黑云母花崗巖,屬于高鉀鈣堿性系列, 副礦物組合中常見(jiàn)螢石; 加里東期、印支期和燕山期的花崗巖均具有形成螢石礦床的可能性, 以燕山早期花崗巖的潛力最大。與非產(chǎn)螢石花崗巖相比, 產(chǎn)螢石花崗巖具較高的 Mo 含量和較低的 Th/U 比值; 其黑云母主要為鐵質(zhì)黑云母和鐵葉云母, 比非產(chǎn)螢石花崗巖的黑云母(主要為鐵白云母和鐵葉云母)更富 TiO2、MgO、Cl、F 而貧 Al2O3、FeO+Fe2O3; 黑云母的 F 與 Cl 含量呈正相關(guān), 而與 Al2O3含量呈負(fù)相關(guān); 產(chǎn)螢石花崗巖形成于相對(duì)高溫、低壓和高氧逸度的環(huán)境, 巖漿來(lái)源主要為地殼, 但有少量幔源, 與鎢多金屬礦床關(guān)系較為密切。

南嶺; 螢石礦; 花崗巖; 地球化學(xué); 黑云母; 電子探針; 成礦專(zhuān)屬性

螢石礦是我國(guó)戰(zhàn)略性及優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源, 國(guó)務(wù)院辦公廳[2010]1 號(hào)文件宣布對(duì)螢石礦的開(kāi)采和生產(chǎn)進(jìn)行控制, 體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)螢石資源儲(chǔ)備的重視, 螢石礦的勘查和發(fā)現(xiàn)也因此而具有重要的戰(zhàn)略意義。數(shù)十年來(lái), 前人對(duì)我國(guó)螢石礦床的地質(zhì)特征、成礦規(guī)律、礦床成因等做了不少研究, 為螢石找礦勘查提供了 重要參考 (曹 俊臣, 1987, 1994; 吳自強(qiáng) 等 , 1989; 許成和黃智龍, 2001; 張興陽(yáng)等, 2006; 鄭大中和鄭若鋒, 2006; 徐有華, 2008; 聶鳳軍等, 2008;許東青, 2009; Sun et al., 2010; 李暉, 2010; 王和平等, 2012; Claude et al., 2013; 曾昭法等, 2013)。然而,前人研究多集中在螢石礦本身, 極少涉及巖體; 我國(guó)大部分螢石礦床集中在東部和東南部巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈地帶(曹俊臣, 1987), 螢石礦床與巖漿巖的密切關(guān)系不言而喻, 巖漿巖的螢石成礦專(zhuān)屬性特征將是尋找螢石礦床的重要線(xiàn)索。

南嶺東段北部指西起湖南桂東, 東到福建龍巖,北自江西寧都, 南到江西全南的廣大地區(qū)(圖 1), 是我國(guó)重要的螢石礦床聚集區(qū), 也是環(huán)太平洋螢石成礦帶的重要組成部分, 區(qū)內(nèi)的贛南興國(guó)縣因螢石資源豐富而享有“螢石王國(guó)”美稱(chēng)。該區(qū)花崗巖分布廣泛, 根據(jù)巖體與螢石礦床空間關(guān)系, 大體可分為產(chǎn)螢石花崗巖體和非產(chǎn)螢石花崗巖體。產(chǎn)螢石花崗巖體與螢石礦床具有密切關(guān)系, 表現(xiàn)為絕大多數(shù)螢石礦床均產(chǎn)于花崗巖體內(nèi)或接觸帶附近, 如黃上、石寮、兩江等螢石礦床產(chǎn)在花崗巖體內(nèi)部, 隆平、窯下、江頭、黃梅亭、店木前等螢石礦床緊靠接觸帶產(chǎn)出, 少數(shù)螢石礦床位于接觸帶之外 1～5 km 處, 如謝坊和筠門(mén)嶺螢石礦床。此外, 還有部分巖體中螢石是其中的組成礦物之一, 如湖南洞二長(zhǎng)花崗巖體和大坪二長(zhǎng)花崗巖體。而非產(chǎn)螢石花崗巖體內(nèi)部或附近均未發(fā)現(xiàn)螢石礦床, 如贛南鵝婆、萬(wàn)田、白鵝、陡水、油山等巖體。本研究對(duì)兩類(lèi)花崗巖體開(kāi)展了元素地球化學(xué)測(cè)試和黑云母電子探針?lè)治?并結(jié)合前人研究成果, 試圖總結(jié)花崗巖的螢石成礦專(zhuān)屬性特征, 以期為螢石礦床勘查提供有利指導(dǎo)。

1 巖體地質(zhì)概況

南嶺東段北部分布花崗巖大小巖體 500 余處,總面積約 36000 km2, 呈帶狀分布, 主要侵入于震旦系、寒武系和泥盆系, 以巖基、巖株、巖枝、巖瘤等形式產(chǎn)出, 侵入界線(xiàn)較為清楚(圖 1)。各巖體展布形態(tài)明顯受到 NE 向、EW 向、SN 向斷裂帶控制, 以NE 向斷裂帶的控制最為明顯, 導(dǎo)致多數(shù)巖體長(zhǎng)軸多呈北東向(如大埠巖體、古田巖體、鵝婆巖體、江背巖體、彈前巖體), 局部地區(qū) EW 向和 SN 向斷裂對(duì)巖體的展布影響較大, 如諸廣山巖體呈東西向延伸, 萬(wàn)洋山巖體呈近南北向展布。部分巖體受到不同方向斷裂構(gòu)造的聯(lián)合控制而同時(shí)呈現(xiàn)出不同的分布形跡, 如良村巖體主體呈 NNW 向, 而南端轉(zhuǎn)為NE向。

圖 1 南嶺東段北部花崗巖及螢石礦床分布圖(據(jù)王登紅等, 2013①王登紅, 陳振宇等. 2013. 南嶺巖漿巖成礦專(zhuān)屬性研究報(bào)告.簡(jiǎn)化)Fig.1 Map showing the distribution of the granites and fluorite deposits in the northern part of the eastern Nanling region

該區(qū)發(fā)育各時(shí)期花崗巖, 自加里東期至燕山期均有出露, 以侏羅紀(jì)花崗巖分布最為廣泛, 規(guī)模最大, 與礦化最為密切, 數(shù)量眾多的鎢、錫、鉬、鉍等礦床一般都產(chǎn)在侏羅紀(jì)花崗巖體的內(nèi)外接觸帶, 與之表現(xiàn)出密切的空間、時(shí)間和成因關(guān)系。各巖體一般具有多期次、多階段侵入特征, 形成“體中體”型的復(fù)式巖體, 內(nèi)部往往表現(xiàn)出不同的巖性差別。

2 地質(zhì)特征對(duì)比

區(qū)內(nèi)產(chǎn)螢石花崗巖體 20 余處(表 1、表 2), 出露總面積約 7000 km2, 巖體規(guī)模大小不等, 大者超過(guò)1000 km2, 如萬(wàn)洋山、彈前等巖體, 小則不足 20 km2,如贛南筆架山巖體、山貫巖體和銅坑嶂巖體。這些巖體的內(nèi)外接觸帶上均有螢石礦床產(chǎn)出, 而且不同規(guī)模的巖體均可以形成大型的螢石礦床, 表明巖體的剝蝕程度不會(huì)明顯影響螢石礦床的產(chǎn)出及規(guī)模,不存在“小巖體成大礦, 大巖基不成礦”的情況。黑云母花崗巖是產(chǎn)螢石礦的主要巖石類(lèi)型, 多數(shù)大中型螢石礦均產(chǎn)在黑云母花崗巖中, 由于其中某些礦物成份或巖石結(jié)構(gòu)上的變化, 黑云母花崗巖局部也會(huì)過(guò)渡為二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖、二云母花崗巖、花崗斑巖等, 一般為深成、中深成巖石, 呈灰白至淺肉紅色 , 多 顯典型 的花 崗 結(jié)構(gòu) 和 似斑 狀結(jié)構(gòu) , 少 數(shù)巖石呈斑狀結(jié)構(gòu)、二長(zhǎng)結(jié)構(gòu)等, 其中以中粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)的巖石最為常見(jiàn), 如寧化巖體的灰白-淺肉紅色似斑狀中粗粒黑云母花崗巖、大富足巖體的中粗粒似斑狀黑云母花崗巖等, 也有部分巖石為中?；蚣?xì)粒結(jié)構(gòu), 如江背巖體的中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖和大埠巖體的中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖。在似斑狀結(jié)構(gòu)的巖石中, 斑晶主要由淺肉紅色鉀長(zhǎng)石組成,少量為斜長(zhǎng)石和石英, 未蝕變的巖體其鉀長(zhǎng)石呈完好的自形厚板狀, 部分為板條狀, 卡式雙晶發(fā)育。鉀長(zhǎng)石斑晶在巖石中的體積分?jǐn)?shù)一般在 5%～17%, 在少數(shù)多斑結(jié)構(gòu)的巖石中可達(dá) 25%～45%之多, 斑晶大小一般(5～15) mm×(15～25) mm, 巨斑可達(dá)(20～30) mm× (40～70) mm。副礦物較復(fù)雜, 以磁鐵礦、鋯石、磷灰最為常見(jiàn), 次有鈦鐵礦、銳鈦礦、金紅石、尖晶石、石榴石等, 褐釔鈮礦、磷釔礦、獨(dú)居石等稀土礦物及黃鐵礦、輝鉬礦、黃銅礦等金屬硫化礦物在部分巖體中也常見(jiàn), 不少巖體如湖南洞、寧化、清溪、銅坑嶂等可見(jiàn)螢石(圖 2)。

表 1 南嶺東段北部部分產(chǎn)螢石和非產(chǎn)螢石花崗巖總體特征簡(jiǎn)表Table 1 General characteristics of the granites in the northern part of the eastern Nanling region

表 2 南嶺東段北部部分產(chǎn)螢石和非產(chǎn)螢石花崗巖體礦物組成特征表Table 2 Mineral compositions of the granites in the northern part of the eastern Nanling region

眾所周知, 產(chǎn)鎢多金屬礦花崗巖體絕大多數(shù)形成于燕山早期(陳毓川等, 1989; 毛景文等, 2007; 王登紅等, 2010), 而產(chǎn)螢石花崗巖體形成年齡與之不同, 其年代跨度較大, 不僅有燕山早期, 也有加里東期和印支期, 如產(chǎn)出銅坑嶂伴生螢石礦的銅坑嶂花崗巖體形成于 138 Ma(蘇慧敏等, 2010), 產(chǎn)出筠門(mén)嶺螢石礦的水頭巖體形成于 142.7 Ma(于揚(yáng)等, 2012a); 產(chǎn)出朱婆坑和小溪螢石礦的清溪巖體形成于 229.3 Ma(于揚(yáng)等, 2012b), 產(chǎn)出謝坊、石下、橋背坑等螢石礦的大富足巖體形成于 233.4 Ma(黃凡等, 2012); 巖體中含螢石的湖南洞巖體形成于 447.2 Ma(王永磊等, 2012), 產(chǎn)出中沙、楊坊和安遠(yuǎn)螢石礦的寧化巖體形成于 448.2 Ma(張愛(ài)梅等, 2010)。這些數(shù)據(jù)表明, 燕山期、加里東期和印支期的花崗巖體均具有形成螢石礦床的可能性, 但以燕山早期花崗巖體產(chǎn)螢石數(shù)量最多, 潛力最大。

非產(chǎn)螢石花崗巖體, 如會(huì)同、鵝婆、油山、萬(wàn)田、陡水等巖體, 一般出露面積在 100～500 km2, 巖性多樣, 如鵝婆巖體為混合黑云母花崗巖, 油山和萬(wàn)田巖體為黑云母花崗巖, 陡水巖體為白云母花崗巖, 主要礦物成分與產(chǎn)螢石花崗巖大同小異, 副礦物組合也較為復(fù)雜, 但其中難以見(jiàn)到螢石。

圖 2 彈前花崗巖體鋯石、磷灰石(a)和湖南洞花崗巖螢石(b)顯微照片F(xiàn)ig.2 Microphotographs of zircon and apatite in the Tanqian granite (a) and fluorite in the Hunandong granite (b)

3 地球化學(xué)特征對(duì)比

3.1 樣品采集與分析

用于主量、微量和稀土元素測(cè)試的樣品采于 2處產(chǎn)螢石花崗巖體(大坪、良村)及 6 處非產(chǎn)螢石花崗巖體(彈前、白鵝、萬(wàn)田、陡水、油山、鵝婆)。產(chǎn)螢石巖體中可見(jiàn)脈狀螢石, 螢石一般呈紫色或綠色,而非產(chǎn)螢石巖體內(nèi)部或附近均未見(jiàn)螢石礦床, 巖石中也未見(jiàn)螢石。測(cè)試工作在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成, 巖石樣品碎成 200 目以下的粉末后, 主量元素采用 XRF 法在 X 熒光光譜儀(3080E)上測(cè)定, 稀土元素和除 Sr、Ba 之外的微量元素采用等離子質(zhì)譜(Excell)ICP-MS 測(cè)定, Sr、Ba采用等離子光譜(IRIS)ICP-AES 法測(cè)定, 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 3。

用于電子探針?lè)治龅臉悠凡勺源笃?、清溪、良村、攸?zhèn) 4 處產(chǎn)螢石花崗巖體(7 件探針片)及草林、小溪洞、金山銀背、中村等 12 處非產(chǎn)螢石花崗巖體(12件探針片), 分析測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所的成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。所選黑云母均呈半自形、片狀、中粗粒, 鏡下顯褐色-褐黃色的多色性, 很少有變質(zhì)變形現(xiàn)象, 測(cè)定點(diǎn)數(shù)達(dá)110 點(diǎn)。所用儀器為日本電子 JOEL 公司生產(chǎn)的JXA-823V 型電子探針?lè)治鰞x, 實(shí)驗(yàn)中的加速電壓為 15 kV, 束流為 2.0×10-8A, 束斑大小為 5 μm。

表 3 產(chǎn)螢石與非產(chǎn)螢石花崗巖體的主要化學(xué)成分含量(%)、微量和稀土元素含量(×10-6)及相關(guān)地球化學(xué)參數(shù)Table 3 Contents of major (%) and trace elements (×10-6) of the granites

續(xù)表 3:

3.2 主要化學(xué)成分特征

圖 3 和表 3 顯示, 產(chǎn)螢石花崗巖體 SiO2= 72.38% ～75.87%, Al2O3=11.19%～14.19%, CaO=0.38%～0.96%, Na2O=1.56%～3.82%, K2O=4.35%～4.42%, 在 TAS 圖解中落于花崗巖區(qū)域; 里特曼指數(shù)σ=1.06～2.31, 屬于高鉀鈣堿性系列; 全堿含量(Na2O+K2O)=5.91%～ 8.24%, Na2O/K2O=0.36～0.86, 鋁飽 和 指數(shù) A/CNK= 1.11～1.4, 為 過(guò) 鋁 質(zhì) 花 崗 巖 。 非 產(chǎn) 螢 石 巖 體 SiO2= 67.21%～79.7%, Al2O3=8.79%～15.48%, CaO=0.15%～1.17%, Na2O=0.55%～2.98%, K2O=3.73%～ 5.76%, 在TAS 圖解中大部分落于花崗巖的區(qū)域, 少部分落于花 崗 閃 長(zhǎng) 巖 區(qū) 域 , 其 里 特 曼 指 數(shù) σ =0.5～0.75 或1.93～2.16, 屬 于 鈣堿 性系 列或鉀 玄巖 系列; 全 堿含量(Na2O+K2O)=4.28%～8.24%, Na2O/ K2O=0.15～0.57,鋁飽和指數(shù) A/CNK=1.01～1.57, 為過(guò)鋁質(zhì)巖石。

圖 3 產(chǎn)螢石與非產(chǎn)螢石花崗巖的 TAS 分類(lèi)圖解(a, 底圖據(jù) Middlemost, 1994)、巖石系列 SiO2-K2O 圖解(b, 底圖據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976)和 A/CNK-A/NK 圖解(c, 底圖據(jù) Maniar and Piccoli, 1989)Fig.3 TAS (a), SiO2vs. K2O (b) and A/CNK vs. A/NK (c) diagrams of the granites

3.3 微量元素及稀土元素地球化學(xué)特征

產(chǎn)螢石花崗巖體和非產(chǎn)螢石花崗巖體的微量元素含量(表 3、圖 4)顯示, 兩者的微量元素特征相似,均呈現(xiàn) Sr、P 和 Ti明顯虧損, 其中 Sr 虧損指示斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶, 因?yàn)?Sr2+與 Ca2+化學(xué)性質(zhì)相似, 相容于斜長(zhǎng)石; P 虧損指示磷灰石的分離結(jié)晶; Ti虧損指示鈦鐵礦的分離結(jié)晶, 也指示巖漿物質(zhì)主要來(lái)源于地殼, 因?yàn)?Ti 不易進(jìn)入熔體而殘留在源區(qū); 兩者的Sr/Ba、Nb/Tb 和 Zr/Hf 也未顯示明顯差別。但兩者的個(gè)別微量元素特征存在明顯差別, 如產(chǎn)螢石花崗巖中 Mo 含量 3.57×10-6～7.28×10-6, 而非產(chǎn)螢石花崗巖 Mo 含量大多數(shù)都小于 2×10-6; 產(chǎn)螢石花崗巖Th/U=2.3～3.68, 而大部分非產(chǎn)螢石花崗巖 Th/U 比值均大于4。

產(chǎn)螢石巖體與非產(chǎn)螢石巖體的稀土元素含量特征相似, ΣREE=98.36×10-6～292.71×10-6, 輕稀土富集, 重稀土虧損, 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線(xiàn)呈右傾形式(LaN/YbN=1.15～15.10), 均具有明顯的負(fù)銪異常(δEu=0.09～0.77)。

3.4 黑云母標(biāo)型特征

云母是花崗巖中的重要造巖礦物, 因含有親鐵、親氧(Si、Al、K 等)和親氣(F)元素以及有“中間層”的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而具有荷集多種類(lèi)型元素的能力, 因此它的某些特征是判別花崗巖巖漿來(lái)源、成巖環(huán)境和成巖成礦演化的良好標(biāo)志(洪大衛(wèi), 1982;楊文金等, 1986)。本區(qū)產(chǎn)螢石和非產(chǎn)螢石花崗巖體中黑云母的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果及根據(jù)剩余氧計(jì)算法(鄭巧榮, 1983)計(jì)算出的陽(yáng)離子系數(shù)列于表 4。

黑云母類(lèi)型上, 產(chǎn)螢石和非產(chǎn)螢石花崗巖具有較明顯差別, 前者主要為鐵質(zhì)黑云母, 部分為鐵葉云母, 而后者主要為鐵白云母和鐵葉云母, 僅個(gè)別為鐵質(zhì)黑云母(圖 5)。

圖 4 產(chǎn)螢石與非產(chǎn)螢石花崗巖體微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖和稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖(球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù) Sun and McDonough, 1989)Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams (a) and chondrite-normalized REE patterns (b) for the granites

圖 5 產(chǎn) 螢 石 和非 產(chǎn)螢 石 花崗 巖體 黑 云母 Mg-(AlⅥ+ Fe3++Ti)-(Fe2++Mn)分類(lèi)圖解(底圖據(jù) Foster, 1960)Fig.5 Mg-(AlⅥ+Fe3++Ti)-(Fe2++Mn) diagram of biotite from the granites

化學(xué)成分上, 從 TiO2、MgO、Cl與 F 的相關(guān)圖解(圖 6a、b、c)中可以看出, 產(chǎn)螢石的花崗巖多數(shù)落在非產(chǎn)螢石花崗巖右(上)方, 而在 Al2O3與 F 的相關(guān)圖解(圖 6d)中則相反, 產(chǎn)螢石的花崗巖多數(shù)落在非產(chǎn)螢石花崗巖左(上)方; 表 4 顯示, 產(chǎn)螢石花崗巖中黑云母的含鐵系數(shù)(F′=0.58～0.78), 總體上比非產(chǎn)螢石花崗巖(F′=0.64～0.91)略低, 而前者含鎂系數(shù)(M′= 0.22～0.42, MF=0.245～0.475)總體比后者(M′=0.13～0.36, MF=0.085～0.385)高?？梢?jiàn), 產(chǎn)螢石花崗巖的黑云母具有富 TiO2、MgO、Cl、F 而貧 Al2O3、Fe 的特征。從圖 6c 和圖 6d 還可以發(fā)現(xiàn), 產(chǎn)螢石花崗巖的黑云母中 F 與 Cl 含量呈明顯正相關(guān)關(guān)系, 而與Al2O3含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。地礦部南嶺項(xiàng)目花崗巖專(zhuān)題組(1989)研究表明, 黑云母的 F 含量在一定程度上反映了花崗巖可能存在的礦化類(lèi)型及強(qiáng)度, 南嶺與鎢、錫、鈮鉭及重稀土礦化有關(guān)的花崗巖黑云母F 含量在 1%以上, 而與銅、輕稀土礦化有關(guān)的花崗巖的黑云母 F 含量一般為 0.1%～0.8%, 本區(qū)產(chǎn)螢石花崗巖黑云母 F 含量除個(gè)別外, 均大于 1%, 而非產(chǎn)螢石花崗巖 F 含量大部分小于 1%, 少部分大于 1% (表 4), 表明產(chǎn)螢石花崗巖與鎢、錫、鈮鉭及重稀土礦較為密切。較高的 F 含量不僅有利于形成螢石礦,也有利于鎢多金屬元素的遷移和富集, 眾多鎢多金屬礦床中產(chǎn)大量伴生螢石礦的地質(zhì)現(xiàn)象支持了這一觀點(diǎn), 尤以湖南柿竹園鎢礦為突出, 伴生螢石礦儲(chǔ)量高達(dá) 4500 萬(wàn)噸, 占全國(guó)伴生螢石礦儲(chǔ)量的 76%,為世界罕見(jiàn); 在贛南盤(pán)古山鎢礦和上坪鎢礦中也常見(jiàn)礦脈中伴生有螢石。

在 巖 漿來(lái) 源 上, 由 MgO-(Fe2O3+FeO)/(Fe2O3+ FeO+MgO)圖解(圖 7)可見(jiàn), 所測(cè)花崗巖中的黑云母主要為殼源, 相關(guān)研究(毛景文, 1995; 沈渭洲和王德滋, 1995)也表明, 與柿竹園超大型螢石礦床有關(guān)的千里山花崗巖主要來(lái)自地殼。但圖 7 顯示, 產(chǎn)螢石巖體中的黑云母總體上落于靠近殼幔源一側(cè), 而非產(chǎn)螢石巖體中的黑云母落在相對(duì)遠(yuǎn)離殼幔源一側(cè),表明產(chǎn)螢石花崗巖的形成可能有少量幔源參與。

表 4 產(chǎn)螢石和非產(chǎn)螢石花崗巖體的黑云母電子探針成分(%)及陽(yáng)離子系數(shù)Table 4 Compositions (%) and calculated cation numbers of the biotites from the granites

成巖環(huán)境上, 黑云母形成時(shí)的溫度和壓力受其含鐵度的制約, 一般情況下含鐵度高者其形成溫度較低、壓力較高、氧逸度低, 含鐵度低者其形成溫度高、壓力低、氧逸度高(程啟芬等, 1987), 壓力降低、氧逸度和硫逸度升高通常使從巖漿晶出的黑云母成分向富鎂方向轉(zhuǎn)變(Eugster and Wones, 1962),產(chǎn)螢石花崗巖中黑云母的含鐵系數(shù)(F′=0.58～0.78)總體上比非產(chǎn)螢石花崗巖(F′=0.64～0.91)低, 而含鎂系數(shù)(M′=0.22～0.42)總體比后者(M′=0.13～0.36)高(表 4),在 Fe3+-Fe2+-Mg2+圖解(圖 8)中, 產(chǎn)螢石巖體多數(shù)位于 NNO 線(xiàn)附近或之上, 而非產(chǎn)螢石巖體多數(shù)落于QFM 線(xiàn)之下, 表明產(chǎn)螢石花崗巖比非產(chǎn)螢石花崗巖形成于相對(duì)高溫、低壓、高氧逸度的環(huán)境。De Albuquerque (1973)和 Buddington and Lindsley (1964)研究表明, 黑云母的高鈦和結(jié)構(gòu)式中低 AlⅥ指示其形成于相對(duì)高溫和高氧逸度的介質(zhì)環(huán)境, 楊文金等(1986)也指出, 溫度較高時(shí) Al 易進(jìn)入四面體, 溫度較低時(shí) Al易進(jìn)入八面體。本次研究顯示, 產(chǎn)螢石花崗巖黑云母具有高 TiO2、AlⅣ而低 AlⅥ的特征(表 4),而非產(chǎn)螢石花崗巖的 AlⅣ和 AlⅥ差異不明顯, 也表明了產(chǎn)螢石花崗巖的形成溫度和氧逸度較高。

圖 6 產(chǎn)螢石和非產(chǎn)螢石花崗巖體黑云母中 F 與各成分含量相關(guān)圖解Fig.6 TiO2, MgO, Cl and Al2O3vs. F diagrams of the biotites from the granites

圖 7 產(chǎn)螢石和非產(chǎn)螢石花崗巖黑云母 MgO-(Fe2O3+ FeO)/(Fe2O3+FeO+MgO)圖 解 (底 圖 據(jù) 張 玉 學(xué) , 1982)Fig.7 MgO vs. (Fe2O3+FeO)/(Fe2O3+FeO+MgO) diagram of the biotites from the granites

圖 8 產(chǎn)螢石和非產(chǎn)螢石花崗巖黑云母 Fe3+-Fe2+-Mg2+圖解(底圖據(jù) Wones and Eugster, 1965)Fig.8 Fe3+-Fe2+-Mg2+diagram of the biotites from the granites

4 花崗巖的螢石成礦專(zhuān)屬性特征

上述花崗巖地質(zhì)、巖石學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)及黑云母化學(xué)成分的對(duì)比表明, 南嶺東段北部花崗巖具有如下螢石成礦專(zhuān)屬性特征:

(1) 產(chǎn)螢石花崗巖主要為黑云母花崗巖, 屬于高鉀鈣堿性系列, 副礦物組合中常見(jiàn)螢石。

(2) 燕山期、加里東期和印支期的花崗巖均具有形成螢石礦床的可能性, 但以燕山早期花崗巖產(chǎn)螢石數(shù)量最多, 潛力最大。

(3) 與 非 產(chǎn) 螢 石 花 崗 巖 相 比 , 產(chǎn) 螢 石 花 崗 巖中 Mo 含量較高, Th/U 比值較低; 其黑云母主要為鐵質(zhì)黑云母和鐵葉云母, 而非產(chǎn)螢石花崗巖中的黑云母主要為鐵白云母和鐵葉云母, 前者比后者更富 TiO2、MgO、Cl、F 而貧 Al2O3、Fe; 黑云母的 F 與 Cl含量呈正相關(guān), 而與 Al2O3含量呈 負(fù)相關(guān);

(4) 黑云母化學(xué)成分表明, 產(chǎn)螢石花崗巖的巖漿來(lái)源主要為地殼, 可能有少量幔源物質(zhì)參與, 巖體形成于相對(duì)高溫、低壓和高氧逸度的環(huán)境, 與鎢多金屬礦床的關(guān)系比較密切。

5 找礦建議

理論源于實(shí)踐, 也應(yīng)服務(wù)實(shí)踐。通過(guò)本次研究,筆者對(duì)下一步螢石找礦勘查提出以下幾點(diǎn)建議:

(1) 產(chǎn) 螢石花崗 巖 一般屬于 高 鉀鈣堿性 系 列,螢石是常見(jiàn)副礦物之一, 因此對(duì)于由變質(zhì)作用產(chǎn)生的鉀長(zhǎng)石化現(xiàn)象及鏡下可見(jiàn)螢石的花崗巖應(yīng)引起重視。

(2) 產(chǎn)螢石花崗巖與鎢多金屬礦床的關(guān)系較為密切, 應(yīng)注意在鎢多金屬礦床及周邊尋找螢石礦床;但與鎢多金屬礦床有關(guān)的花崗巖絕大多數(shù)形成于燕山早期, 而與螢石礦床有關(guān)的花崗巖既有燕山期的,也有加里東期和印支期的巖體, 因此以往不常見(jiàn)鎢多金屬礦床的加里東期、印支期巖體分布區(qū), 仍值得開(kāi)展螢石礦的勘查工作。

(3) 產(chǎn)螢石花崗巖中 Mo 含量較高, 也不乏伴生螢 石礦 的 鉬礦 床, 如贛 南銅 坑 嶂鉬 礦, 因此 對(duì)于有鉬礦床產(chǎn)出的巖體, 應(yīng)注意尋找獨(dú)立螢石礦或者與鉬伴生的螢石礦。另外, Mo 的化探異常也值得重視。

(4) 螢石礦床在 大 巖體和小 巖 體中均有產(chǎn) 出,不受巖體剝蝕程度的影響, 也不存在“小巖體成大礦, 大巖基不成礦”的情況, 因此不應(yīng)根據(jù)巖體的出露規(guī)模來(lái)判斷螢石成礦的可能性。

(5) 花崗巖中 黑 云母的成礦 專(zhuān) 屬性較為顯 著,螢石找礦過(guò)程中應(yīng)加以運(yùn)用。

致謝: 長(zhǎng)江大學(xué)路遠(yuǎn)發(fā)教授在審稿過(guò)程中提出了很多建設(shè)性意見(jiàn)。同時(shí), 特別感謝我們的導(dǎo)師——陳毓川院士, 他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn), 學(xué)識(shí)淵博, 無(wú)論實(shí)踐還是理論, 也無(wú)論學(xué)術(shù)研究還是為人處世, 一直以來(lái)都給予了我們悉心指導(dǎo)和教育, 老先生為了讓學(xué)生及時(shí) 完 成 論 文 采 樣 工 作 , 曾 多 次 親 臨 野 外 下 井 穿 巷 ,不辭勞苦, 值他八十大壽來(lái)臨之際, 真心祝愿他老人家身體健康, 壽比南山！

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Metallogenetic Specialization of the Fluorite-bearing Granites in the Northern Part of the Eastern Nanling Region

FANG Guicong1,2, WANG Denghong3, CHEN Zhenyu3, CHEN Zhenghui3, ZHAO Zheng3and GUO Naxin2
(1. College of Earth Science, Guilin University of Technology, Guilin 541004, Guangxi, China; 2. Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China; 3. MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resources Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China)

Fluorite deposits in the northern part of the eastern Nanling region are intimately associated with granitic intrusions. To investigate their fluorite-metallogenetic specialization, the chemical compositions of biotites and whole rock of the granites were analyzed. The granites are divided into two groups: fluorite-bearing and fluorite-barren granites. The fluorite-bearing granites are mainly biotite granites, high potassium calc-alkaline, whose accessory minerals commonly include fluorite. The fluorite-bearing granites have higher Mo contents and lower Th/U ratios than those of the fluorite-barren counterparts. Biotite in the fluorite-bearing granites is ferruginous biotite and siderophyllite biotite, which are characterized by higher contents of TiO2, MgO, Cl, and F and lower contents of Al2O3, TFe2O3than those of the fluorite-barren granites. F and Cl contents of the fluorite-bearing granites show an obvious positive correlation, while the F and Al2O3contents negatively correlated. The compositions of the biotites indicate that the fluorite-bearing granites were mainly derived from crustal sources with involvement of the mantle, and crystallized at conditions of high temperature, low pressure and high fO2.

the Nanling region; fluorite deposit; granite; geochemistry; biotite; electron probe microanalysis; metallogenetic specialization

P612; P595

A

1001-1552(2014)02-0312-013

2013-10-23; 改回日期: 2013-12-08

項(xiàng)目資助: 國(guó)家深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究專(zhuān)項(xiàng)“南嶺成礦帶地殼巖漿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)探測(cè)實(shí)驗(yàn)”(編號(hào): SinoProbe-03-01)、中國(guó)地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目“南嶺地區(qū)巖漿巖成礦專(zhuān)屬性研究”(編號(hào): 1212011120989)、國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放研究項(xiàng)目“南嶺科學(xué)鉆(SP-NLSD-2)花崗巖-云英巖化帶-鎢礦石英脈: 地球化學(xué)特征及巖漿-流體演化”、“我國(guó)重要礦產(chǎn)和區(qū)域成礦規(guī)律研究”課題(編號(hào): 1212010633903)、“南嶺于都-贛縣礦集區(qū)立體探測(cè)技術(shù)與深部成礦預(yù)測(cè)示范”課題(編號(hào): 201011048)和中國(guó)地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目“廣東諸廣山南部整裝勘查區(qū)鈾多金屬礦成礦地質(zhì)條件與綜合找礦方法研究”(編號(hào): 12120113090500)資助。

方貴聰(1985-), 男, 博士研究生, 成礦規(guī)律和成礦預(yù)測(cè)研究方向。Email: fanggcong@163.com

陳振宇(1978-), 男, 副研究員, 主要從事礦物學(xué)與微束分析研究。Email: czy7803@126.com