粵西天堂銅多金屬礦床斑巖地球化學(xué)特征分析

梁 錦 李強(qiáng)強(qiáng) 周永章 李紅中 馬占武

(1.中山大學(xué)地球科學(xué)系，廣東廣州510275;2.廣東省地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源探查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州，510275;3.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京100029;4.北方民族大學(xué)土木工程學(xué)院，寧夏銀川750021)

欽杭結(jié)合帶位于華夏陸塊和揚(yáng)子克拉通之間并經(jīng)歷了復(fù)雜開(kāi)合演化過(guò)程［1］，其南段的粵西地區(qū)廣泛發(fā)育有大量與斑巖密切相關(guān)的金屬礦床和礦化點(diǎn)［2］。在欽杭結(jié)合帶南段，斑巖型礦床以封開(kāi)圓珠頂銅鉬礦、信宜銀巖錫礦、韶關(guān)大寶山銅多金屬礦、信宜錫坪銅鉬礦、新興天堂銅多金屬礦床最為代表，而斑巖體則表現(xiàn)為含礦巖石或與礦體緊密相關(guān)的侵入體［2］。粵西新興天堂銅多金屬礦床的成礦時(shí)代［3］、礦物學(xué)及硫化物的同位素［4］已經(jīng)受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，研究成果證實(shí)其成礦物質(zhì)屬于晚中生代以來(lái)華南地區(qū)巖石圈伸展作用下殼?；旌献饔玫漠a(chǎn)物［3-4］。盡管如此，天堂礦區(qū)與成礦作用關(guān)系密切的斑巖體卻尚未受到人們的重視，尤其是該斑巖體具有的重要地質(zhì)指示意義為認(rèn)識(shí)礦床成因及構(gòu)造背景提供了重要依據(jù)。因此，本研究選擇粵西天堂銅多金屬礦床內(nèi)與成礦作用關(guān)系密切的二長(zhǎng)花崗斑巖為對(duì)象，通過(guò)對(duì)其地球化學(xué)特征的研究來(lái)探究其物質(zhì)來(lái)源及大地構(gòu)造背景。

1 地球化學(xué)特征

1.1 主量元素

天堂礦區(qū)斑巖主量元素中SiO2含量為69.92%～76.06%，平均為74.03%，略高于全球花崗巖SiO2平均值［5-6］。Al2O3含量為12.76% ～15.34%，平均為13.53%;CaO含量為0.72% ～1.35%，平均為1.09%;Na2O含量較高，均值為2.57%(2.28% ～3.13%);K2O含量為 4.37% ～7.48%，均值為5.64%。全堿含量(K2O+Na2O)為 6.99% ～9.92%，平均為8.20%;w(K2O)/w(Na2O)為1.58～3.06，平均為2.23;鋁飽和指數(shù)(A/CNK)較集中，平均為1.10，最小為1.06，最大為1.14，整體飽和指數(shù)較低;鋁堿比值(A/NK)為1.21～1.41，平均為1.31。Fe2O3含量較低(0.85% ～1.72%)，平均為1.34%;樣品MgO含量為0.21% ～0.43%，平均為0.35%。MnO含量平均為0.03%(0.02% ～0.04%);TiO2含量為0.11% ～0.19%，平均為0.16%;P2O5含量為0.03%～0.05%，平均為0.04%。巖石里特曼指數(shù)σ為1.50 ～3.66，平均為2.22。

1.2 微量和稀土元素

天堂礦區(qū)斑巖樣品的微量元素組成及原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化后的蜘蛛圖基本一致，見(jiàn)圖1。該斑巖相對(duì)富集強(qiáng)不相容元素，Rb含量為(309.00～540.40)×10－6，平均為396.36 ×10－6，在蜘蛛圖解上顯示為明顯的正異常。Ba含量為(221.40～877.30)×10－6，平均為343.76×10－6;Sr含量為(68.81～131.10)×10－6，平均為 103.30 ×10－6，相對(duì)虧損嚴(yán)重，在蜘蛛圖解上顯示明顯負(fù)異常。而高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)Th含量為(60.61～134.10)×10－6，平均為 87.03×10－6;U 含量為(17.51 ～ 36.18)× 10－6，平均為27.98×10－6，相對(duì)富集，在蜘蛛圖解上顯示明顯的正異常;Nb含量為(12.93～23.86)×10－6，平均為17.77×10－6;Ta含量為(1.12～3.63)×10－6，平均為2.45×10－6;Ti相對(duì)虧損并在蜘蛛圖解上顯示負(fù)異常。此外，高場(chǎng)強(qiáng)元素P在蜘蛛圖解上也顯示明顯負(fù)異常。δRb/δSr值為 2.99 ～5.03，平均為 3.91，顯著高于全球上地殼平均值［7］;δRb/δBa 值為 0.62～1.60，平均為 1.30，遠(yuǎn)低于全球上地殼平均值［7］。δZr/δHf值為 27.37 ～30.55，平均為 28.79，低于全球花崗巖平均水平［8］;δNb/δTa 值為4.52 ～11.54，平均為8.28，低于地殼平均值［9］。

圖1 天堂礦區(qū)微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化［10］Fig.1 Normalization of primitive mantle of the trace element in Tiantang ore deposit［10］

天堂礦區(qū)斑巖稀土元素總量較高，稀土總量為(149.98 ～381.77)× 10－6，平均為 245.36 ×10－6。輕重稀土含量比值為7.87～12.45，平均為9.87，顯示為輕稀土富集，重稀土虧損。輕稀土元素δLa/δSm值為1.67～2.79，平均為2.25，顯示樣品輕稀土富集程度較均等。重稀土元素 δGd/δYb值為 8.75～16.31，平均為12.41，顯示重稀土分餾程度較低。稀土配分曲線(xiàn)斜率δLa/δYb值為3.14～3.69，平均為3.50，在稀土配分曲線(xiàn)圖上總體顯示為右傾，見(jiàn)圖2。而巖漿分異度δEu值為0.20～0.41，平均為0.28，顯示Eu虧損強(qiáng)烈，在稀土配分曲線(xiàn)上顯示顯著的Eu負(fù)異常。此外，除個(gè)別樣品外，δCe值基本大于1(1.01～1.25)，均值為1.08，在稀土配分曲線(xiàn)上顯示微弱正異常。

2 討論

2.1 巖石類(lèi)型及成因

天堂含礦斑巖可能為過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列二長(zhǎng)花崗斑巖，巖漿來(lái)源可能主要為地殼。

圖2 天堂礦區(qū)稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化［10］Fig.2 Chondrite normalization of REE in Tiantang ore deposit［10］

(1)天堂礦區(qū)斑巖SiO2含量平均為74.03%(69.92% ～76.06%)，全堿含量(K2O+Na2O)較高，平均為8.20%(6.99% ～9.92%)。K2O含量較高，平均為5.64%(4.37% ～7.48%)，均落在高鉀鈣堿性范圍。整體鋁飽和指數(shù)較高，A/CNK為1.06～1.14，平均為1.10;鋁堿比值A(chǔ)/NK為1.21～1.41，平均為1.31，樣品整體為過(guò)鋁質(zhì)。巖石里特曼指數(shù)σ為1.50～3.66，平均為2.22，屬鈣堿性。在哈克圖解中，氧化物含量隨SiO2含量增高，氧化物含量并無(wú)規(guī)律變化，表明巖漿演化過(guò)程中結(jié)晶分異程度不明顯。整體來(lái)看，天堂礦區(qū)斑巖具有高硅、高堿、富鋁的特征，推斷巖體為過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列二長(zhǎng)花崗斑巖。

(2)在微量元素組成上，天堂含礦斑巖富集Rb、K、Th、U，強(qiáng)烈虧損 Ba、Sr、P、Ti，Nb、Ta 虧損較弱。由于Rb的離子半徑大，電價(jià)低，不能產(chǎn)生廣泛的類(lèi)質(zhì)同像，而B(niǎo)a則是巖漿作用過(guò)程中典型的分散元素，因而Rb、Ba對(duì)巖漿的演化程度具有特別指示作用。巖漿結(jié)晶作用過(guò)程中，Rb主要替代鉀長(zhǎng)石中的K，Sr主要替代斜長(zhǎng)石中的Ca，隨著巖漿演化和結(jié)晶分異進(jìn)行，巖漿呈富鉀貧鈣趨勢(shì)，鉀長(zhǎng)石逐漸增多，斜長(zhǎng)石明顯減少，因而出現(xiàn)Rb富集、Sr強(qiáng)烈虧損。P、Ti的虧損，說(shuō)明巖漿可能經(jīng)歷了磷灰石和榍石、鈦鐵礦、金紅石等含P、Ti礦物的分離結(jié)晶作用;Nb、Ta虧損較弱，δNb/δTa值平均為8.28，顯著小于球粒隕石平均值，顯示可能具有殼源性質(zhì)。

(3)天堂礦區(qū)斑巖稀土總量較高，稀土總量值為(149.98 ～381.77)×10－6，平均為 245.36 ×10－6。輕重稀土比值平均為9.87，顯示為輕稀土富集，重稀土虧損。輕稀土元素分餾度(δLa/δSm)平均為2.25，顯示樣品輕稀土富集程度較均等。重稀土元素分餾值位(δGd/δYb)平均為12.41，顯示重稀土分餾程度較低。稀土配分曲線(xiàn)斜率(δLa/δYb)平均為3.50，在稀土配分曲線(xiàn)圖上總體顯示為右傾。δEu值為0.20～0.41，平均為0.28，顯示Eu虧損強(qiáng)烈，在稀土配分曲線(xiàn)上顯示顯著Eu負(fù)異常，小于殼型花崗巖平均值［11］，顯示巖漿來(lái)源主要為地殼熔融，也指示成巖過(guò)程中存在富輕稀土元素礦物(如磷灰石)和斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。樣品整體δCe值基本大于1(1.01～1.25)，均值為1.08，在稀土配分曲線(xiàn)上顯示微弱正異常。

2.2 構(gòu)造背景

δRb－ δ(Y+Yb)、δRb －δ(Ta+Yb)判別圖顯示，天堂樣品基本落在syn－COLG(同碰撞花崗巖)范圍內(nèi)。后碰撞構(gòu)造環(huán)境，可認(rèn)為是主洋盆閉合后，連續(xù)的板塊匯聚導(dǎo)致陸內(nèi)的逆沖、扭動(dòng)構(gòu)造和地塊的橫向擠壓或逃逸，或沿巨大剪切帶仍然有大量水平方向塊體運(yùn)動(dòng)的陸內(nèi)環(huán)境，作為一個(gè)獨(dú)立的地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境，見(jiàn)圖3。廣義的同碰撞過(guò)程，可認(rèn)為是洋盆消失后的陸陸碰撞及其后的繼續(xù)匯聚等與碰撞有關(guān)的作用過(guò)程。據(jù)此推斷，天堂礦區(qū)斑巖形成可能是陸陸碰撞后續(xù)演化的結(jié)果。

圖3 天堂礦區(qū)二長(zhǎng)花崗斑巖構(gòu)造環(huán)境判別Fig.3 Tectonic discrimination diagrams of monzonitic granite porphyry in Tiantang mining area

3 結(jié)論

(1)天堂礦區(qū)斑巖為高硅、高堿、富鋁的過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列二長(zhǎng)花崗斑巖。主量元素中SiO2含量為69.92% ～76.06%、平均為74.03%，Al2O3平均含量為13.53%;K2O平均含量為5.64%。巖石的A/CNK平均值為1.10，A/NK平均值為1.31。

(2)天堂礦區(qū)斑巖的微量元素表現(xiàn)為富集Rb、K、Th、U，強(qiáng)烈虧損 Ba、Sr、P、Ti，Nb、Ta 虧損較弱。巖石的 Rb平均含量396.36×10－6;Ba平均含量為343.76×10－6;Sr平均含量103.30×10－6。

(3)天堂礦區(qū)斑巖經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土配分曲線(xiàn)圖上總體顯示為右傾且強(qiáng)烈Eu負(fù)異常。天堂礦區(qū)斑巖的稀土總量值為(149.98～381.77)×10－6，平均為245.36 ×10－6，輕重稀土含量比值平均為 9.87，δLa/δYb 值平均為 3.50，δEu 值平均為0.28。

(4)天堂礦區(qū)斑巖形成是陸陸碰撞后續(xù)演化的產(chǎn)物。微量元素的 δRb－ δ(Y+Yb)、δRb － δ(Yb+Ta)判別圖示蹤結(jié)果指示天堂樣品吻合同碰撞花崗巖特征。

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