景德鎮(zhèn)朱溪鎢(銅)礦床花崗斑巖的鋯石U-Pb年齡、地球化學(xué)特征及其與成礦關(guān)系探討

李巖 ,潘小菲,趙苗,陳國華,張?zhí)旄?劉茜,張誠

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京, 100037；2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京),北京, 100083； 3)江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局912大隊(duì),江西鷹潭, 335001

內(nèi)容提要：江西省景德鎮(zhèn)朱溪鎢(銅)多金屬礦是近年新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)矽卡巖型礦床,其研究基礎(chǔ)薄弱。為了確定與該礦床形成密切相關(guān)的花崗斑巖的侵位時(shí)代、巖石成因,以及與礦床的內(nèi)在關(guān)系。文章對礦區(qū)鉆孔中發(fā)育的花崗斑巖巖株進(jìn)行了巖相學(xué)、地球化學(xué)及鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)研究。研究的結(jié)果表明,花崗斑巖的侵位年齡為150Ma左右；巖石富硅〔SiO2平均為76.57%〕、富堿〔(Na2O+ K2O)平均為5.43%〕、A/CNK均大于1.0,屬過鋁質(zhì)巖石；富集輕稀土,虧損重稀土,且具有明顯的負(fù)銪異常(δEu=0.18～0.21)；富集Th、U、Rb等大離子親石元素；虧損Nb、Ti等高場強(qiáng)元素；與(華南)陸殼改造系列花崗巖(S型花崗巖)的地球化學(xué)特征相類似；鋯石εHf(t)為-16.5～0.6；兩階段Hf 模式年齡主要集中在1.58～2.58Ga,也表明朱溪花崗斑巖是由古元古代地殼組分熔融產(chǎn)生,且有少量地幔物質(zhì)參與。初步探討了朱溪大規(guī)模鎢(銅)礦化與花崗斑巖的密切關(guān)系,認(rèn)為花崗斑巖可能為其提供了成礦物質(zhì)及能量來源。

江西省是我國鎢礦的產(chǎn)量和出口大省,具有“世界鎢都”之稱(林黎等,2006),而且,由于大量鎢礦化均發(fā)育于江西南嶺一帶,一直以來流行的傳統(tǒng)觀念是江西省屬于“南鎢北銅” (豐成友等,2012)。但是,隨著贛北大型—超大型香爐山鎢礦以及陽儲嶺、大湖塘鎢礦的相繼發(fā)現(xiàn)逐漸改變這一傳統(tǒng)觀念,認(rèn)為贛東北地區(qū)同樣具有形成大型—超大型鎢礦床的潛力。朱溪鎢(銅)多金屬礦床位于江西景德鎮(zhèn)浮梁縣朱溪鎮(zhèn)西南麻油廠村頭(圖1),屬于贛東北地區(qū)。該礦原先為一小型銅礦點(diǎn),由私人或小公司斷斷續(xù)續(xù)開采近十幾年,因礦化規(guī)模不大,其礦化類型未確定,且一直在礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)與礦化有關(guān)的巖體,近兩年來,江西地礦局912大隊(duì)對其周圍及深部,開展了詳細(xì)的勘探,在原礦點(diǎn)西南200多米處深部新發(fā)現(xiàn)了厚度達(dá)200多米的鎢(銅)礦體,勘探資料顯示,朱溪礦區(qū)具有形成大型至超大型礦床的潛力(陳國華等,2012),因此,確定該礦床的形成過程對于該礦床的進(jìn)一步勘探以及尋找同類型的礦床具有重要的實(shí)際意義。然而之前對于該礦床的研究還比較少,僅何細(xì)榮等(2011)與陳國華等(2012)分別對朱溪礦床的找礦方向及地質(zhì)特征、控礦條件等做了初步的探討,并推測與礦區(qū)燕山期花崗質(zhì)巖漿的侵位有關(guān)。為了探討礦區(qū)花崗質(zhì)巖漿作用與該礦床形成的關(guān)系,對于礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的花崗質(zhì)巖石的研究是非常必要的。作者在對勘探巖芯(最深1700m)進(jìn)行詳細(xì)編錄后發(fā)現(xiàn),朱溪礦床下部的巨厚鎢(銅)礦化與勘探巖芯內(nèi)發(fā)現(xiàn)的僅5 m厚的花崗斑巖脈關(guān)系密切,且礦化屬于矽卡巖型。根據(jù)已開展的物探資料和礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)大范圍的透輝石蝕變推斷,該花崗斑巖脈僅是延脈,下部存在較大巖體或巖漿房,才能導(dǎo)致如此巨厚的W(Cu)礦化和大面積透閃石—透輝石的蝕變(圖1c)。由于鉆孔樣品有限且比較珍貴以及采樣困難等實(shí)際因素,本文僅選取巖芯內(nèi)與礦化關(guān)系密切的花崗斑巖,開展了詳細(xì)的巖石學(xué)、鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)以及主微量和稀土元素地球化學(xué)等研究,以確定該斑巖的侵位時(shí)代、巖石成因,進(jìn)而探討其巖漿作用與該區(qū)鎢(銅)礦化的內(nèi)在關(guān)系,為在江南地區(qū)尋找更多和更大規(guī)模的鎢銅多金屬礦、圈定有利的勘探開發(fā)遠(yuǎn)景區(qū)提供依據(jù)。

圖1 景德鎮(zhèn)朱溪鎢(銅)多金屬礦地質(zhì)圖：(a)據(jù)陳國華等,2012修改；(b)據(jù)楊明桂等,2009修改； (c)據(jù)陳國華等,2012修改Fig. 1 Geological map of the Zhuxi Cu—W polymetallic ore deposit, Jingdezhen： (a) modified after Chen Guohua et al., 2012；(b)modified after Yang Minggui et al., 2012；(c)modified after Chen Guohua et al., 2012 (b)圖：Q—第四系；K—白堊系；J—侏羅系；T—三疊系；P—二疊系；C—石炭系；Pt3—新元古界；γ—白堊紀(jì)花崗細(xì)晶巖；—白堊紀(jì)細(xì)?；◢弾r；γ—白堊紀(jì)花崗斑巖；γδ—白堊紀(jì)花崗閃長斑巖；β—白堊紀(jì)輝綠巖；—白堊紀(jì)輝長巖；q—石英脈；λπ—流紋斑巖；δ—閃長(玢)巖和二長巖；χ—煌斑巖；βμ—輝綠玢巖；ν—輝長巖Fig. (b): Q—Quaternary；K— Cretaceous；J—Jurassic；T— Triassic；P— Permian；C—Carboniferous；Pt3— Cretaceous gabbro； q— quartz vein；λπ— subrhyolite porphyry；δ— dioritic porphyrite and monzonite; χ— lamprophyre, βμ—sillite, ν- gabbro (c)圖：Q—第四系； T3a—安源群；T3q—青龍組；P3c—長興組；P2m—茅口組；P2q—棲霞組；C3—P1c—船山組；C2h—黃龍組；Pt3—新元古界；ι—細(xì)晶巖；γπ—花崗斑巖；δμ—二長閃長玢巖；χ—煌斑巖；YT—透閃石—陽起石化帶Fig. (c): Q—Quaternary；T3a— Anyuan Group；T3q—Qinglong Formation；P3c—Changxing Formation；P2m—Maokou Formation；P2q—Qixia Formation； C3—P1c—Chuanshan Formation；C2h—Huanglong Formation；Pt3— Neoproterozoic；ι— granite aplite；γπ—granite porphyry；δμ—monzonitic diorite porphyrite；χ—Lamprophyre；YT—tremolite and actinolite zone

1 區(qū)域地質(zhì)背景

朱溪鎢(銅)多金屬礦床大地構(gòu)造位置隸屬于欽州—杭州接合帶江西段萍鄉(xiāng)—樂萍凹陷帶之北緣(Shu Liangshu., 2008； 舒良樹等,2012),江南造山帶東段,贛東北深大斷裂北西側(cè)、宜豐—景德鎮(zhèn)深斷裂帶南側(cè),萍鄉(xiāng)—樂平銅鉛鋅金銀鈷成礦帶東端塔前—賦春有色金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)中(楊明桂等,1998,2009；華仁民等,2010)。其中發(fā)育石炭紀(jì)—三疊紀(jì)地層(圖1a、b),研究顯示,地層內(nèi)銅、鎢、鉬、鉛、鋅等元素背景值均較高(陳國華等,2012)。

朱溪礦區(qū)出露的地層從老到新依次為：新元古界雙橋山群、中石炭統(tǒng)黃龍組、上石炭統(tǒng)和下二疊統(tǒng)船山組、下二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組、上二疊統(tǒng)樂平組和長興組、上三疊統(tǒng)安源群,以及第四系(圖1c)。其中,新元古界雙橋山群為本區(qū)褶皺基底,中石炭統(tǒng)黃龍組和下二疊統(tǒng)船山組中W、Cu等元素背景值是克拉克值的2～14倍,二疊系下統(tǒng)茅口組下部的泥灰?guī)r及鎂質(zhì)黏土巖中浸染狀硫化物巖石的Cu、Zn、W、Mo等元素比區(qū)域背景值高幾倍到幾十倍,其很有可能為成礦時(shí)產(chǎn)生的擴(kuò)散暈。

礦區(qū)內(nèi)古生代沉積蓋層呈北東50°～55°走向、傾向北西的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)發(fā)育北東、北西和近東西向三組斷裂。北東向斜貫礦區(qū)北部的壓扭性斷裂(F1),為區(qū)域性斷裂,延長達(dá)數(shù)百千米,礦區(qū)內(nèi)該斷裂帶寬2～4m,由擠壓透鏡體、片理化碎裂巖組成,為本區(qū)主要控巖控礦構(gòu)造。北東向斷裂(F12)在礦區(qū)中部,為一擠壓帶,走向北東50°,延伸1000余米,略呈“S”形,發(fā)育于下二疊統(tǒng)棲霞組與茅口組地層界面處,上下巖層受擠壓強(qiáng)烈形成緊密褶皺及小斷裂。北東向斷裂F3在東南部構(gòu)成沿黃龍組與雙橋山群不整合面發(fā)育的層間破碎帶。區(qū)內(nèi)近東西向和近南北向斷裂,一般規(guī)模較小。其中,近東西向斷裂,在地表所見為F14斷裂,延長數(shù)百米,具壓扭性。一般深部東西向隱伏斷裂較發(fā)育,往往與北北東向扭裂復(fù)合形成較厚的礦體。

朱溪礦區(qū)巖漿活動受區(qū)域北東向斷裂的控制,均呈脈狀產(chǎn)出,地表僅少量出露。巖石類型主要有花崗巖、花崗斑巖、花崗閃長巖、二長巖以及煌斑巖脈。陳國華等(2012)研究發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)銅鎢多金屬礦化與晚侏羅世—早白堊世花崗巖類關(guān)系密切,且以花崗斑巖銅鎢含量最高。

2 樣品特征及分析方法

本文所研究的礦區(qū)花崗斑巖地表出露的規(guī)模較小,呈巖株或巖脈產(chǎn)出,在礦區(qū)42號勘探線中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組接觸帶可見一花崗斑巖巖株。此外,在Zk2808、Zk4207、Zk4208中亦可見到。本文研究的樣品Zk2808-1090.1、Zk2808-1091.1和Zk4207-902.1分別采自朱溪礦區(qū)鉆孔Zk2808和Zk4207,鉆孔位置如圖1c所示,所有樣品編號中的尾數(shù)(如Zk2808-1090.1 中的1090.1)是指該巖芯樣品離地表深度?；◢彴邘r巖株在鉆孔中揭露的厚度接近5m,巖株與圍巖接觸帶發(fā)生了綠泥石—綠簾石化、硅灰石化—大理巖化,以及弱的黃鐵礦、黃銅礦化(圖2a、b)。根據(jù)野外標(biāo)本鑒定和室內(nèi)顯微鏡觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn),所見的脈巖均為花崗斑巖,灰白色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,斑晶主要為石英,少量鉀長石和白云母；基質(zhì)以長石、石英為主,副礦物有鋯石、金紅石等,斑巖發(fā)生弱的絹云母化、碳酸鹽化和泥化蝕變,黃鐵礦化、黃銅礦化明顯(圖2c)。

圖2 樣品手標(biāo)本及顯微照片F(xiàn)ig. 2 Hand specimen photos and micro-photo of sample (a)Zk4207(鉆孔)深度902m處的花崗斑巖手標(biāo)本；(b) Zk4207(鉆孔)在904m處花崗斑巖與白云質(zhì)大理巖的接觸蝕變樣品； (c)較較新鮮花崗斑巖的顯微鏡特征,其中Qz—石英,Kfs—鉀長石,Mus—白云母,CP—黃銅礦,Py—黃鐵礦 (a)the granite porphyry from the depth of 901 m of ZK4207; (b) the alterted granitic porphyry from the contact belt between the granitic porphy and the dolomitic marble；(c)the micro photo of weakly altered granitic porphyry. Qz—quartz,Mus—muscovite,Cp—chalcopyrite,Py—pyrite

鋯石單礦物的分選在廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成,利用無污染標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)分選。鋯石制靶在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地學(xué)實(shí)驗(yàn)中心完成,陰極發(fā)光和透、反射光研究分別在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所和中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所完成。鋯石U-Pb同位素分析在中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地學(xué)實(shí)驗(yàn)中心激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室完成。激光剝蝕系統(tǒng)配備有美國New Wave貿(mào)易有限公司的UP193SS型激光器,激光波長193nm,束斑直徑為25μm,裝載He氣,流速為0.8L/min,激光頻率10 Hz,預(yù)剝蝕時(shí)間5 s,剝蝕時(shí)間45 s。等離子質(zhì)譜(ICP-MS)型號為美國Agilent公司生產(chǎn)的7500a質(zhì)譜儀；元素積分時(shí)間U、Th、Pb為20ms,Si、Zr為6ms,其它元素為10ms。數(shù)據(jù)處理軟件使用Glitter 4.4.1。年齡計(jì)算時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)進(jìn)行同位素比值校正,標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM為監(jiān)控盲樣；元素含量以國際標(biāo)樣NIST610為外標(biāo),Si為內(nèi)標(biāo)計(jì)算,NIST612和NIST614為監(jiān)控盲樣,204Pb校正方法同Andersen(2002)。主量和微量元素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心完成。主量元素分析采用X熒光光譜法(XRF)測試,誤差< 0.5%；微量元素用等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)測試。鋯石Hf同位素測試在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所配有193mn激光取樣系統(tǒng)上進(jìn)行的,激光束直徑為63μm,激光剝蝕時(shí)間為26s,采用國際標(biāo)樣915000作為外部標(biāo)樣,儀器運(yùn)行條件以及詳細(xì)分析過程數(shù)據(jù)處理見Wu Fuyuan 等(2006)。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年代學(xué)3.1.1 鉆孔Zk4207花崗斑巖樣品(Zk4207-902.1)

圖3 景德鎮(zhèn)朱溪礦床花崗斑巖中Zk4207-902.1(a)和Zk2808-1090.1(b) 鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及測試位置Fig. 3 Cathodoluminescence(CL)images of representative zircons from granitic porphyry Zk4207-902.1(a)and Zk2808-1090.1(b)in the Zhuxi deposit, Jingdezhen

3.1.2鉆孔Zk2808花崗斑巖樣品(Zk2808-1090.1)

該樣品鋯石主要呈自形粒狀,粒度較小,多在50～200μm之間,長寬比為5∶1～1∶1。CL圖像上,鋯石大多顏色較暗,個(gè)別因Th、U含量低而較亮(如圖3b中點(diǎn)8),具有核—邊或核—幔結(jié)構(gòu)。通過鋯石的陰極發(fā)光及透、反射光圖像可以發(fā)現(xiàn),該斑巖的鋯石大致可以分為兩類：一是長柱狀,即鋯石長寬比較大(1∶3或更大),透射光下無色透明,含包裹體和子礦物；反射光下鋯石表面較干凈；CL圖像中雖然鋯石整體顏色呈灰黑色或混濁狀,但仍能觀察到生長環(huán)帶,為巖漿鋯石。二是短柱狀,即鋯石長寬比較小(1∶3～1∶1),此類鋯石較少,透射光下無色透明,含包裹體和子礦物；反射光下鋯石表面較干凈；CL圖像中生長環(huán)帶不明顯,呈黑色或混濁狀,基本顯示為巖漿鋯石的特征,因此所測得的年齡能代表巖漿的結(jié)晶年齡。挑選晶形完好、表面干凈且子礦物少的鋯石,進(jìn)行了23個(gè)點(diǎn)的U-Pb同位素分析,最終得到22個(gè)點(diǎn)的U-Pb年齡(表1)。除測點(diǎn)2、7、11、19、22可能因后期熱液蝕變導(dǎo)致Th、U變化外,其余17個(gè)測點(diǎn)的Th/U值為0.11～0.72,暗示其巖漿成因。測點(diǎn)在U-Pb諧和圖上大致分為3組(圖4b),其中點(diǎn)1、3、7、10、11、13、15、16、18、19、20、23年齡集中于144±2 Ma～152±2 Ma,加權(quán)平均年齡為149.5±1.9 Ma,從CL圖像上,上述11個(gè)測試鋯石顆粒震蕩環(huán)帶清晰,測試點(diǎn)均完全落入具震蕩環(huán)帶的鋯石顆粒部分,測試數(shù)據(jù)應(yīng)指示了震蕩鋯石環(huán)帶形成并封閉的年齡,即代表了該花崗斑巖的結(jié)晶年齡。而點(diǎn)2、4、5、6、8、17年齡集中于164±2 Ma～174±3 Ma,加權(quán)平均年齡為169.0±3.4Ma；點(diǎn)14、21、22年齡集中于156±2 Ma～158±3 Ma,加權(quán)平均年齡為156.8±3 Ma。這9個(gè)點(diǎn)的CL圖像顯示,鋯石小且環(huán)帶不是很清晰,測試束斑占位可能超出了最外側(cè)的震蕩環(huán)帶部分而進(jìn)入了內(nèi)部繼承核,因此,年齡結(jié)果可能為繼承捕獲鋯石和巖漿震蕩環(huán)帶形成時(shí)的混合年齡。點(diǎn)9年齡為210±3 Ma,束斑測定部位為核部,代表了繼承鋯石的年齡。

3.2 地球化學(xué)特征

3.2.1主量元素

表2可以看出,礦區(qū)內(nèi)與礦化關(guān)系密切的花崗斑巖SiO2含量為72.64%～78.21%,平均為76.57%；TiO2、Fe2O3、MgO和CaO的含量分別為0.01%～0.15%、1.20%～1.22%、0.16%～0.64%和0.5%～1.12%；全堿含量較高,Na2O+ K2O為4.15%～8.19%,平均為5.43%； K2O/Na2O值為6.95～50.88,屬于超鉀質(zhì)系列(圖5b)。在TAS分類圖解中,樣品落入流紋巖/花崗巖區(qū)域內(nèi)(圖5a),在SiO2—K2O圖解中(圖5c),顯示鉀玄巖或高鉀鈣堿性巖石的特征。Al2O3含量為13.48%～13.64%,平均為13.59%。A/CNK值為1.48～2.90,A/NK值為1.67～3.25,在A/NK—A/CNK分類圖解中,落入過鋁質(zhì)范圍內(nèi)(圖5d)。

3.2.2 微量元素特征

朱溪礦區(qū)花崗斑巖的稀土和微量元素分析結(jié)果見表3,稀土元素總量(∑REE)為14.13～15.29 μg/g；(La/Yb)N比值為2.39～3.03,相對富集輕稀土元素(LREE),貧重稀土元素(HREE)；具有明顯的負(fù)Eu異常((Eu=0.18～0.21),暗示源區(qū)或者結(jié)晶分異過程中殘留有斜長石；稀土元素配分曲線為緩右傾“V”型(圖6b)。微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中,富集Th、U、Rb等大離子親石元素(LILE)；虧損Nb、Ti等高場強(qiáng)元素(HFSE)(圖6a)。

3.2.3鋯石Hf同位素

對進(jìn)行鋯石U-Pb定年的樣品進(jìn)行原位鋯石Hf同位素組成測定。由表4中Hf同位素測定點(diǎn)即樣品Zk4207-902.1的點(diǎn)1、2、5、6、8、10、11和樣品Zk2808-1090.1的點(diǎn)1、3、7、10、11、13、15、16、18、19、20、23可以看出,鋯石的n(176Hf)/n(177Hf)比值相對穩(wěn)定,變化于0. 2822144～0. 2826947之間；計(jì)算的εHf(t)為-16.5～0.6；兩階段Hf 模式年齡主要集中在1.58～2.58Ga,也表朱溪花崗斑巖是由古元古代地殼組分熔融產(chǎn)生。

文獻(xiàn)閱讀作為提高學(xué)生科研能力和學(xué)習(xí)能力的重要手段，近年來在本科經(jīng)濟(jì)學(xué)[1]、工學(xué)[2][3]以及某些快速發(fā)展領(lǐng)域的專業(yè)課學(xué)習(xí)中成為一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)[4]，而針對本科生的數(shù)學(xué)理論課程開展文獻(xiàn)閱讀的做法較為少見。

圖 4 景德鎮(zhèn)朱溪礦區(qū)花崗斑巖Zk4207-902.1(a)和Zk2808-1090.1(b)鋯石U-Pb一致曲線圖Fig. 4 U-Pb concordia diagrams of zircon LA-ICP-MS analyses for the granitic porphyry Zk4207-902.1(a)and Zk2808-1090.1(b)in the Zhuxi deposit, Jingdezhen

表2 景德鎮(zhèn)朱溪礦區(qū)花崗斑巖巖石化學(xué)成分(%)及相關(guān)參數(shù)Table 2 Major element compositions (%) of granite porphyry in Zhuxi deposit, Jingdezhen, and relative parameters

圖 5 景德鎮(zhèn)朱溪礦區(qū)花崗斑巖的巖石分類圖解Fig. 5 Classification diagrams for the granitic porphyry in the deposit, Jingdezhen (a)TAS分類圖解(據(jù)Le Maitre,1989),圖中堿性和亞堿性系列巖石區(qū)域據(jù)Irvine等(1971)； (b)K2O—Na2O分類圖解； (c)K2O—Si2O分類圖解(據(jù)Rickwood,1989)；(d)A/NK—A/CNK分類圖解 (a)TAS diagram (after Le Maitre, 1989), the line between alkaline and subalkaline series after Irvine et al.(1971); (b)K2O—Na2O diagram; (c)K2O—Si2O diagram; (d)A/NK—A/CNK diagram

圖 6 景德鎮(zhèn)朱溪礦床花崗斑巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(a)和稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化 配分型式圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough,1989)Fig. 6 Primitive mantle-normalized spider diagrams (a) and Chondrite-normalized REE distributions patterns(b) for trace elements( normalization values after Sun and McDonough,1989) of granite porphyry in the deposit, Jingdezhen

4 討論

4.1 花崗斑巖侵位時(shí)間

朱溪礦區(qū)花崗斑巖巖株測得大量的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡,年齡集中在183.7～149.5Ma之間,暗示了晚侏羅世到早白堊世該地區(qū)巖漿活動頻繁。根據(jù)鋯石特點(diǎn)和CL影像等剔除有疑問的數(shù)據(jù)后,我們認(rèn)為,兩個(gè)樣品(ZK2808-1090.1和Zk4207-902.1)所獲得的149.5±1.9 Ma、151±2 Ma年齡,在誤差范圍內(nèi)一致,代表了朱溪礦區(qū)花崗斑巖年齡,因此朱溪礦區(qū)花崗斑巖結(jié)晶年齡可能為150 Ma左右,系中生代晚侏羅世巖漿活動的產(chǎn)物。

4.2 花崗斑巖的成因及其成巖背景

巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示,朱溪礦區(qū)花崗斑巖具有高堿的特征,屬于超鉀質(zhì)系列。朱溪花崗斑巖的SiO2、Al2O3、Fe2O3、MnO和CaO 含量與徐克勤(1987)中給出的S型(改造型)花崗巖相似,FeO、TiO2、NK/A含量較之則明顯偏低,P2O5則略高。A′=[n(Al)-n(Na)-n(K)-2n(Ca)]×1000是用來判別I型(同熔型)還是S型(改造型)的重要參數(shù)(劉珺等,2008),在SiO2—A′的關(guān)系判別圖中,朱溪礦區(qū)花崗斑巖均落入S型區(qū)域(圖7),地球化學(xué)性質(zhì)與華南殼源改造(重熔)型花崗巖(S型花崗巖)(劉昌實(shí)等,1990)相似。徐克勤(1983)指出不同成因系列的花崗巖,微量元素有截然不同的分布特征,并以華南為例加以討論,其研究發(fā)現(xiàn),改造型(S型)花崗巖親氧元素以及稀堿金屬的平均含量,則明顯高于同熔型花崗巖。朱溪礦區(qū)花崗斑巖W(平均為11.95μg/g)、Rb(平均為567.33μg/g)含量均較高與華南改造型花崗巖相似,高于同熔型花崗巖。Th和Y隨著巖漿結(jié)晶分異演化的趨勢是區(qū)分花崗質(zhì)巖漿是準(zhǔn)鋁質(zhì)或過鋁質(zhì)的有效判據(jù)(Chappell,1999),Th和Y富集的礦物在過鋁質(zhì)的巖漿演化早期優(yōu)先結(jié)晶,因此分異S型花崗巖的Th和Y含量低,且隨著Rb增加而降低；而在準(zhǔn)鋁質(zhì)(分異I型花崗質(zhì)巖漿)中則相反。圖8可以看出朱溪花崗斑巖樣品的Rb—Th和Rb—Y圖與Chappell (1999)中Lachlan褶皺帶中S型花崗巖的演化趨勢一致,均為負(fù)相關(guān)關(guān)系,即隨著Rb的增加,Th和Y減少。因此,朱溪礦區(qū)花崗斑巖巖株具有(華南)陸殼改造系列花崗巖(S型花崗巖)的一些特征。另外,Xu Keqin (2000)和劉昌實(shí)等(1990)根據(jù)華南陸殼改造系列花崗巖的構(gòu)造背景、成巖物質(zhì)來源以及成巖方式的差異將其分為三種類型：同造山混合巖化花崗巖和巖漿花崗巖型、非造山陸殼重熔型以及同碰撞花崗巖。在礦物組合及化學(xué)成分上朱溪花崗斑巖不含堇青石、夕線石礦物組合,富硅、富鋁,這些特征與非造山陸殼重熔型相似。劉昌實(shí)等(1990)利用Sm—Nd、Rb—Sr同位素?cái)?shù)據(jù)對花崗質(zhì)巖石的源區(qū)構(gòu)成進(jìn)行定量計(jì)算,其結(jié)果表明:侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)侵位的華南非造山陸殼重熔型花崗巖類,其形成受太平洋板塊俯沖作用直接或間接的影響；其虧損地幔端元所占的比例較高,表明這些巖體形成時(shí),有可能有一部分地幔派生的巖漿直接加入,或者巖漿源區(qū)深度大,一部分下地殼鐵鎂質(zhì)麻粒巖參與部分熔融事件(劉昌實(shí)等,1990)。含二云母或石榴子石,REE顯示“海鷗式”配分圖或“四分組”效應(yīng)的花崗巖,指示巖體曾發(fā)生了強(qiáng)烈的巖漿—流體相互作用 (Whitney, 1988; 汪洋, 2008)。朱溪礦床花崗斑巖的稀土配分模式圖也為“海鷗式”,而且具有“四分組”效應(yīng),表明花崗斑巖具有上述強(qiáng)烈的巖漿—流體相互作用。

表3 景德鎮(zhèn)朱溪礦區(qū)花崗斑巖微量和稀土元素組成(μg/g)Table 3 Trace and rare earth element compositions of granite porphyry in Zhuxi deposit, Jingdezhen(μg/g)

圖7 景德鎮(zhèn)朱溪礦區(qū)花崗斑巖A′—SiO2 圖 (據(jù)劉昌實(shí)等,1990)Fig 7 A′—SiO2 diagram of the granitic porphyry in the deposit, Jingdezhen (after Liu Changshi et al., 1990)

圖8 景德鎮(zhèn)朱溪礦區(qū)花崗斑巖Y—Rb圖(a)和Th—Rb圖(b) (其中Lachlan褶皺帶的I型和S型花崗巖趨勢引自Chappell,1999)Fig. 8 Y—Rb(a)and Th—Rb(b)diagrams of the granite porphyry in the Zhuxi deposit, Jingdezhen (the trends of I-type and S-type granites in Lachlan fold belt were after Chappell, 1999)

近年來,鋯石原位Hf同位素示蹤研究越來越受到人們的重視,其可為示蹤巖漿源區(qū)和具體的巖漿過程提供證據(jù)(Amelin et al., 1999; Vervoort et al., 1999; Griffin et al., 2002; Griffin et al., 2004; 吳福元等,2007；董春艷等,2009；王彥斌等,2010；劉亮等,2011；黃道袤等,2012；梁清玲等,2013；盧仁等,2013；林彬等,2014)。在εHf(t)—t關(guān)系圖上(圖9a),朱溪花崗斑巖數(shù)據(jù)點(diǎn)多數(shù)位于地殼平均—球粒隕石之間,只有Zk2808-1090.1的點(diǎn)3與Zk4207-902.1的點(diǎn)6分別為0.6和0.2,表明朱溪花崗斑巖的源區(qū)物質(zhì)是以殼源物質(zhì)為主,可能有一定的幔源物質(zhì)參與(吳福元等,2007)。此外,由圖9b可知,朱溪花崗斑巖的εHf(t)變化較大,眾多的研究表明,鋯石U-Pb年齡均一,而εHf(t)值變化較大的特點(diǎn)指示其應(yīng)經(jīng)歷不同來源巖漿的混合過程(Belousova et al., 2006; Kemp et al., 2007；Andersen et al. , 2007 ；Yang et al., 2007) ,因此朱溪花崗斑巖可能來自于兩種或兩種以上的源巖部分熔融,或者后期經(jīng)歷了巖漿混合過程。

表4 景德鎮(zhèn)朱溪礦區(qū)花崗斑巖ε(Hf)同位素測試值及模式年齡Table 4 εHf values and model ages of granite porphyry in the Zhuxi deposit, Jingdezhen

圖9 景德鎮(zhèn)朱溪礦區(qū)花崗斑巖εHf (t)—t關(guān)系圖(據(jù)吳福元等,2007) (a)和εHf (t)柱狀圖(b)Fig.9 εHf (t)—t diagram(after Wu Fuyuan et al. , 2007) (a) and histogram of εHf (t) values (b) of the granite porphyry in the Zhuxi deposit, Jingdezhen

發(fā)生于華南地區(qū)的中生代印支構(gòu)造運(yùn)動以258～243Ma Sibumasu地塊與印支板塊—華南板塊的碰撞增生為代表,并且在245Ma左右造成東特提斯洋的關(guān)閉(Carter et al.,2001),同時(shí)也推動了華北板塊和華南板塊在印支期的碰撞拼合(吳福元和孫德有,1999)。如同世界上其他造山帶發(fā)生的大量地殼拉張一樣,華南印支造山運(yùn)動在造山期和造山期后都有強(qiáng)烈的拉張構(gòu)造發(fā)生(劉勉等,2002；華仁民等,2005),也已被大量研究證實(shí),華南地區(qū)中生代存在多階段地殼伸展、巖石圈減薄并伴隨大范圍的巖漿活動(Chung et al., 1997；Gilder et al., 1996；Gilder et al., 1995；李獻(xiàn)華,1997；李獻(xiàn)華,1999；孫濤等,2002；謝桂青,2003；鄒和平,2001； Chen et al,1998；Hong et al,1998；陳培榮等,2002)。中生代以來,中國東部發(fā)生了多幕次強(qiáng)烈的構(gòu)造活動,并伴隨有廣泛的巖漿活動(華仁民等,1999；毛景文等,2000)。220～240Ma期間華北與華南地塊碰撞對接連成一體,諸多證據(jù)表明主應(yīng)力場方向由南北向近東西方向發(fā)生了轉(zhuǎn)變,且這地球動力學(xué)調(diào)整發(fā)生在侏羅紀(jì)與白堊紀(jì)交界(Zhang et al., 1996；李錦軼等,1999；牛寶貴等,2003),該時(shí)期內(nèi)中國東部具有相同的地球動力場。

謝桂青(2003)提出華南地區(qū)巖石圈伸展發(fā)生與6個(gè)階段,主要可歸并為180～155Ma,145～125Ma和129～122Ma 3個(gè)階段,李獻(xiàn)華(1999)劃分出164～153Ma,146～136Ma,129～122Ma,109～101Ma和97～87Ma 5次花崗巖漿侵位事件。本文所測的朱溪地區(qū)花崗斑巖巖株年齡為150Ma,應(yīng)屬于謝桂青(2003)所提出的華南地區(qū)巖石圈3個(gè)伸展階段的180～155Ma階段,李獻(xiàn)華(1999)劃分出的華南5次花崗巖侵位事件中的164～153Ma階段；總之,朱溪礦床巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示與陸殼重熔型花崗巖相似,為華南地區(qū)中生代多階段地殼伸展、巖石圈減薄、地幔物質(zhì)上涌導(dǎo)致下地殼部分熔融的產(chǎn)物,其可能來自于兩種或兩種以上的源巖部分熔融,或者后期經(jīng)歷了巖漿混合過程。而且發(fā)生了強(qiáng)烈的巖體—流體相互作用。

4.3 與該區(qū)銅鎢礦化之間的關(guān)系

朱溪鎢(銅)多金屬礦床大地構(gòu)造位置隸屬于華南欽州—杭州接合帶江西段萍樂凹陷帶之北緣(Shu Liangshu et al., 2008； 舒良樹等,2012)。欽—杭結(jié)合帶位于華南地區(qū),大地構(gòu)造上屬于揚(yáng)子古陸塊與華夏古陸塊在新元古代的碰撞對接帶,中—晚侏羅世受華南地殼伸展、巖石圈減薄影響而再度活化,與此相關(guān)伴隨著大規(guī)模的巖漿活動以及與該階段的中酸性和酸性花崗巖漿的侵入活動有關(guān)的銅、鎢、錫多金屬礦化(徐德明等,2012)。燕山期開始(180～170Ma),華南內(nèi)部發(fā)生了較大規(guī)模的巖漿活動,如在贛南—閩西發(fā)現(xiàn)的A型花崗巖(176～178Ma)和雙峰式火山—侵入雜巖(158～179Ma)(陳培榮等,2002)；湘東南發(fā)現(xiàn)的堿性玄武巖(175～177Ma)(趙振華等,1998)；以及發(fā)育于江南造山帶鈣堿性巖漿活動,典型的代表有德興礦集區(qū)花崗閃長斑巖,其年齡集中于176～171Ma(王強(qiáng)等,2004；水新芳等,2012)。伴隨著該階段巖漿活動發(fā)生了大量的Cu、Pb、Zn、Au成礦作用,如德興斑巖型銅(金)礦、銀山銅(金)礦等。170Ma之后燕山中期伴隨著巖石圈的進(jìn)一步伸展—減薄,形成了大量的陸殼重熔型花崗巖類,其主要是地殼物質(zhì)部分熔融形成的,幔源物質(zhì)貢獻(xiàn)較少,總體顯示殼源巖石地球化學(xué)特征,其中代表有贛南的西華山花崗巖其年齡集中在150～157Ma(李億斗等,1986；陳志雄等,1989；McKee et al.,1987),此外粵北的佛崗、貴東、九峰,桂東北的花山、姑婆山、里松也發(fā)現(xiàn)了該階段形成的花崗巖類(陳志雄等,1989；李獻(xiàn)華,1999；鄧平等2000；陳小明等,2002；包志偉等,2003；朱金初等,1898；張德全等,1985；史明魁等,1981)。伴隨著該階段的巖漿活動發(fā)生了一系列的鎢錫成礦作用。華仁民等(2005)研究發(fā)現(xiàn)該階段成礦具有明顯的滯后性且與充分演化的改造型花崗巖或一些來源更深、侵位更淺的小巖體(如花崗斑巖)關(guān)系密切。而燕山晚期在華南地區(qū)巖石圈大規(guī)模伸展以及太平洋動力體系的影響,華南巖漿活動較燕山早期與中期更為強(qiáng)烈,主要為一些發(fā)育南嶺地區(qū)侵位較淺花崗巖類以及東南沿海的鈣堿系列火山—侵入巖,與之相關(guān)的發(fā)育大量的Sn、U、Pb、Zn、Ag、Cu等礦化(華仁民等,2005)。

本文所測得的來自兩個(gè)鉆孔的花崗斑巖年齡為149.5±1.9Ma、151±2Ma,表明朱溪礦區(qū)花崗斑巖侵位時(shí)代為晚侏羅—白堊世(150Ma左右),該時(shí)段恰好與燕山中期發(fā)生大規(guī)模成礦時(shí)期相對應(yīng)。根據(jù)鉆孔資料顯示,在花崗斑巖與碳酸鹽巖地層接觸部位發(fā)育厚大矽卡巖化伴隨著品位較高的鎢、銅礦化(陳國華等,2012),表明朱溪鎢(銅)多金屬礦床的矽卡巖化以及伴生的鎢、銅礦化與礦區(qū)花崗斑巖巖漿的侵入活動關(guān)系密切。另外,已獲得了朱溪礦區(qū)矽卡巖中一個(gè)輝鉬礦的錸—鋨模式年齡(145.9±2.2Ma,待發(fā)表數(shù)據(jù)),該錸—鋨模式年齡在誤差范圍內(nèi)與花崗巖侵位年齡一致。因此,筆者等認(rèn)為朱溪銅鎢多金屬礦床大規(guī)模礦化應(yīng)該與花崗斑巖株侵位時(shí)代同時(shí)或略晚,朱溪礦床應(yīng)屬于華南地區(qū)燕山中期W、Sn、Nb-Ta等金屬大規(guī)模成礦作用的產(chǎn)物之一(華仁民等,2005)。

同屬于華南地區(qū)燕山中期W、Sn、Nb—Ta等金屬大規(guī)模成礦作用產(chǎn)物的朱溪鎢(銅)多金屬礦床,其成礦作用肯定與區(qū)內(nèi)發(fā)育的各類花崗質(zhì)巖漿侵入活動密不可分。據(jù)地球化學(xué)資料顯示,朱溪礦區(qū)內(nèi)各類巖體礦質(zhì)含量均較高,且尤以花崗斑巖含W元素豐度最高(陳國華等,2012),花崗斑巖可能為朱溪礦床提供了部分金屬成礦物質(zhì)如鎢的來源。而且,陳國華等(2012)對朱溪礦床的黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦單礦物樣品進(jìn)行的硫同位素測試所獲得的12組數(shù)據(jù)顯示δ34S值較低,變化范圍窄,其平均值接近隕石硫數(shù)值,與沉積物硫化物不同,表明其硫來源于巖漿分異過程,間接指示與矽卡巖化和鎢銅礦化關(guān)系密切的花崗斑巖可能為其提供了成礦所需的礦化劑S和所需能量。

5 結(jié)論

(1)江西景德鎮(zhèn)朱溪鎢(銅)多金屬礦區(qū)內(nèi)兩個(gè)鉆孔內(nèi)花崗斑巖的鋯石LA-ICP-MS U-Pb 年齡分別為149.5±1.9Ma和151±2Ma,在誤差范圍內(nèi)一致,屬晚侏羅世巖漿活動的產(chǎn)物。

(2)景德鎮(zhèn)朱溪鎢(銅)多金屬礦區(qū)花崗斑巖富硅〔SiO2平均為76.57%〕、富堿〔(Na2O+ K2O)平均為5.43%〕、A/CNK均大于1.0,屬過鋁質(zhì)巖石；富集輕稀土,虧損重稀土,且具有明顯的負(fù)銪異常(δEu=0.18～0.21)；富集Th、U、Rb等大離子親石元素；虧損Nb、Ti等高場強(qiáng)元素；與(華南)陸殼改造系列花崗巖(S型花崗巖)的地球化學(xué)特征相類似且發(fā)生了強(qiáng)烈的巖體—流體相互作用。

(3)景德鎮(zhèn)朱溪鎢(銅)多金屬礦區(qū)花崗斑巖的鋯石Hf同位素研究表明成巖物質(zhì)主要源于古元古代地殼組分,且有少量地幔物質(zhì)參與,可能來自于兩種或兩種以上的源巖部分熔融,或者后期經(jīng)歷了巖漿混合過程。

致謝：感謝董春燕副研究員在文章寫作時(shí)給予的指點(diǎn),感謝蘇犁教授和李秋耘博士在測試鋯石時(shí)的指導(dǎo); 感謝審稿專家和章雨旭研究員提出的寶貴修改意見。