江西瑞昌市寶山花崗閃長斑巖地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

蔣金明，沙元成，李永明，胡正華，2

(1.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西南昌 330030;2.成都理工大學(xué)，四川成都 610059)

寶山銅多金屬礦床位于揚子地塊北緣的下?lián)P子坳陷帶、九江坳陷的次級構(gòu)造界首-大橋背斜之西段(蔣少涌等，2008)。其南北分別與江南褶皺造山帶、大別山隆起毗鄰，東與安慶、廬江、貴池，銅陵礦帶遙相對應(yīng)，地處長江中下游斷塊拗陷的構(gòu)造轉(zhuǎn)折部位(翟裕生等，1999;李啟全等，1997)。自上世紀30年代以來，區(qū)內(nèi)已完成了大量的區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)勘查及科研工作，并相繼發(fā)現(xiàn)了武山銅礦、城門山銅鉬礦、金雞窩銅礦、洋雞山金礦以及東雷灣、銅嶺、丁家山、宋家沖、鄧家山、通江嶺等銅礦床(點) (包家寶等，2002;曹鐘清等，2006)，上述等具有經(jīng)濟價值的礦床均與燕山期巖漿巖密切相關(guān)(楊明桂等，2004;包家寶等，2002)。寶山礦床主礦體亦賦存于燕山期中酸性花崗閃長斑巖及其接觸帶附近的奧陶系碳酸鹽巖(多已發(fā)生矽卡巖等蝕變)內(nèi)，然而以往僅對區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的含礦巖體如武山、城門山、東雷灣及鄧家山等巖體研究較為詳細，而對規(guī)模相對較小的寶山巖體的研究卻明顯偏少，尤其在地球化學(xué)研究方面更顯不足(蔣少涌等，2008)。最近勘查成果表明該礦床屬斑巖-矽卡巖型，已達中型以上規(guī)模，因而對寶山巖體巖石學(xué)及地球化學(xué)特征研究，無疑對分析周邊為數(shù)眾多的小巖體成礦潛力有較好的借鑒意義。

1 巖體地質(zhì)與巖石學(xué)特征

寶山巖體分布于鴉頭山—寶山下—老屋寶山—戴家一帶，呈“V”形巖墻產(chǎn)出(圖1)，與奧陶-志留系地層褶皺軸近平行，出露面積0.54 km2，以老屋寶山為界可分成東西兩段。西段長大于4 000 m，地面出露寬范圍約200～800 m，呈北西西向展布，傾向南西，接觸面傾角大于60°。平面上寶山下附近巖體出露較寬，向西巖體多未被剝蝕出，斷續(xù)呈巖墻或巖枝出露;剖面上呈鋸齒狀與志留系泥砂質(zhì)碎屑巖呈陡傾角侵入接觸，深部與奧陶系灰?guī)r接觸產(chǎn)狀變緩。巖體東段呈北東東向展布，長900 m，寬100～200 m，傾向南東，傾角45°。據(jù)老屋寶山人工剝采面及鉆探中的巖心分析，寶山巖體大致可劃分為兩個相帶，相當于二次涌動侵入。早期巖體以多斑、聚斑、斑狀結(jié)構(gòu)為主;晚期為隱伏巖體即鉆孔所見為多斑、斑狀結(jié)構(gòu)為主，且規(guī)模較大，有明顯向南及深部延伸的特點，并與礦化關(guān)系密切，兩期巖體接觸面發(fā)育明顯鐵皮殼現(xiàn)象，且晚期侵入巖體有較強的銅礦化現(xiàn)象，與上部第一次弱銅礦化侵入體分界清晰。礦體類型主要有斑巖型與矽卡巖型，呈似層狀、透鏡狀，產(chǎn)狀與巖體產(chǎn)狀近一致。本次寶山兩期巖體進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年(蔣少涌等，2013)①樓法生，李永明，王先廣，等.2014.江西省瑞昌市寶山——夫山銅多金屬礦調(diào)查評價報告.。測試結(jié)果顯示，早期巖體(樣品編號15-1)鋯石U-Pb年齡為(142.8±2.8)Ma，這既與陳志洪等(2011)對寶山巖體鋯石U-Pb同位素測年(143.6±1.2)Ma相似，又與整個九瑞地區(qū)其他礦床(如城門山、武山、洋雞山、丁家山、東雷灣等)成礦斑巖體年齡一致(蔣少涌等，2013);晚期巖體(樣品編號15-2)鋯石U-Pb年齡為(136.8± 0.6)Ma。

圖1 寶山銅多金屬礦地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geological map of the Baoshan copper polymetallic ore deposit

寶山巖體巖石類型為淺成—超淺成相中酸性侵入巖，以花崗閃長斑巖為主，斑狀結(jié)構(gòu)，具密斑、聚斑、多斑之特點，塊狀構(gòu)造，基質(zhì)為花崗微晶—隱晶、霏細、霏細嵌晶以及微粒結(jié)構(gòu)。斑晶成份有斜長石、石英、角閃石、黑云母。斜長石斑晶:呈自形-半自形板狀，An 27～40，屬中—更長石，環(huán)帶構(gòu)造明顯，具卡鈉復(fù)合雙晶，常見絹云母化，高嶺石化，含量25%～60%;石英斑晶:呈雙錐狀、半渾園狀，易碎裂，常熔蝕成港灣狀，并殘留了高溫石英(β)假象，含量5～10%;黑云母斑晶:片狀，常被白云母、方解石、或綠泥石交代，Ng≈N米-褐黃，Np-淺黃之多色性，含量3%～5%;角閃石斑晶:呈近自形柱狀，常見被綠泥石化或碳酸鹽化，含量5% ～15%?；|(zhì)成份以斜長石、鉀長石、石英為主，次為少量黑云母及角閃石，見有微量—微黃鐵礦、榍石、磷灰石、磷鐵礦、鋯石、方解石、鈦鐵礦、白鈦礦、磁鐵礦、黃銅礦、螢石等分布。

2 巖石地球化學(xué)特征

對寶山花崗閃長斑巖采取4個樣品(取樣位置見圖1)，主要采自鉆孔孔深200～720 m遠離礦體、無(或微弱)蝕變的新鮮巖石，由國土資源部南昌礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心進行了主量元素、微量元素、稀土元素含量測定，使用檢測儀器主要有X熒光光譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等，分析結(jié)果見表1～3。

2.1 主量元素

主量元素分析結(jié)果(表1)顯示，寶山巖體與武山巖體(樓法生等，2014)相近，含相對較高的SiO2(65.46% ～70.96%，平均為 67.34%)，Al2O3(14.84%～16.90%，平均15.67%)，全堿(K2O+ Na2O=6.61%～7.86%，平均7.20%)等含量;在SiO2-K2O圖解上，樣品點落入高鉀鈣堿性巖石區(qū)域(圖2)，屬高鉀鈣堿性巖。寶山花崗閃長斑巖里特曼指數(shù)δ為1.87～2.46，小于臨界值3.3，為亞堿性系列中的鈣堿性系列花崗巖(邱家驤，1991)，這與SiO2-AR圖解結(jié)果一致(圖3)。樣品的MgO含量為1.11%～1.83%(平均值1.53%)，A/CNK值為0.83～0.99，平均0.90;A/NK 1.35～1.81平均1.60，表明巖石是準鋁質(zhì)的 (Maniar et al.，1989)，K/N為0.79～1.13，平均0.97;在A/NK-A/NCK圖解中，所有樣品均落在準鋁質(zhì)的區(qū)域(圖5)，與前一結(jié)論相吻合。

在巖石K2O-Na2O關(guān)系成因判別圖解中，所有樣品均落在I型的花崗巖區(qū)域，表明寶山花崗閃長斑巖屬于I型侵入巖(圖12)。

2.2 微量元素

從球粒隕石標準化后的微量元素蛛網(wǎng)圖配分曲線(圖8)及表2、表3中可以看出，該區(qū)巖石相對富集K，Sr，La，具較高的親石元素的含量(如K= 26 268×10－6～34 151×10－6，平均29 724×10－6，Sr=253×10－6～1 072×10－6，平均578×10－6)，虧損高場強元素Nb，Ti含量(Nb=8.85×10－6～15.3 ×10－6，平均11.84×10－6，Ti=2 098×10－6～2 998×10－6，平均2 682×10－6)，有較高的Sr/Y比值(22.78～57.63，平均39.91)，且具有相對較高的相容元素含量(V=48.3×10－6～86.1×10－6，平均73.98×10－6;Cr=26.2×10－6～31.8×10－6，平均28.5×10－6;Co=7.63×10－6～11.5×10－6，平均8.75×10－6;Ni=8.46×10－6～12.9×10－6，平均9.79×10－6)。綜上所述，寶山花崗閃長斑巖具有埃達克質(zhì)巖石微量元素特征。

從圖11、表2中還可看出，寶山巖體主要造礦元素Cu，Au，Mo，Ag，W等含量較高(表2)，分別為維氏平均值1～7、74～388、7～70、1～6、2～5倍，顯示寶山巖體為成礦的有利巖體，尤其利于銅、金、鉬等礦的形成。

2.3 稀土元素

在原始地幔標準化后的稀土元素分布圖(圖9)及表3中不難發(fā)現(xiàn)，各樣品稀土配分型式圖相似，均為向右傾的鋸齒狀曲線，稀土總量(∑REE)為108.1×10－6～131.68×10－6，LREE/HREE= 7.87～16.72。稀土總量偏低，輕稀土明顯富集，重稀土虧損。輕稀土元素內(nèi)部分異明顯，為陡右傾斜;重稀土為分異不顯著的緩右傾斜。低Yb(0.75～1.95)×10－6，平均1.35×10－6、低Y(9.02～18.6)×10－6，平均13.73×10－6，δEu=0.80～0.86，銪虧損極弱，無Eu負異常，反映巖漿有殼幔源物質(zhì)混入，該巖體源區(qū)演化過程中長石分離結(jié)晶作用不明顯且?guī)r體形成于還原環(huán)境(王中剛等，1989)，這與(La/Yb)N=6.37～6.89，(La/Sm)N= 3.45～5.33參數(shù)相互印證。

表1 寶山巖體主要巖石化學(xué)成份平均含量及特征數(shù)值Table 1 Results of mayor(wt%)element compostion of the Baoshan granondiorite

表2 寶山花崗閃長斑巖微量元素平均含量(×10－6，Au:×10－9)Table 2 Results of trace(×10－6，Au:×10－9)element compostion of the Baoshan granondiorite

表3 寶山花崗閃長斑巖稀土元素平均含量(×10－6)Table 3 Results of rare earth element(×10－6)element compostion of the Baoshan granondiorite

圖2 寶山花崗閃長斑巖SiO2-K2O圖解Fig.2 SiO2-K2O diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

3 討論

圖3 寶山花崗閃長斑巖SiO2-AR圖解Fig.3 SiO2-AR diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

(1)寶山花崗閃長斑巖具有埃達克質(zhì)巖石的地球化學(xué)特征，表現(xiàn)為:含有較高含量的 SiO2(65.46% ～70.96%，平均為 67.34%)、Al2O3(14.84% ～16.90%，平均15.67%)、全堿含量(K2O+Na2O=6.61%～7.86%，平均7.20%)、Sr( 253×10－6～1072×10－6，平均578×10－6)，中等至高的Sr/Y比值(22.78～57.63，平均39.91)，同時虧損高場強元素如Nb、Ti;中等MgO含量為1.11%～1.83%(平均值1.53%)，在SiO2-K2O圖解表現(xiàn)為高鉀鈣堿性巖;輕稀土明顯富集(LREE/HREE= 7.87～16.72)，δEu=0.80～0.86，銪虧損極弱，無明顯Eu負異常，低Y(9.02×10－6～18.6×10－6，平均13.73×10－6);低Yb(0.75～1.95，平均1.35);并具有相對較高的相容元素含量(V=48.3×10－6～86.1×10－6，平均73.98×10－6，Cr=26.2×10－6～31.8×10－6，平均28.5×10－6;Co=7.63×10－6～11.5×10－6，平均8.75×10－6;Ni=8.46×10－6～12.9×10－6，平均9.79×10－6。

圖4 寶山花崗閃長斑巖Na2O-K2O圖解Fig.4 Na2O－K2O diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

圖5 寶山花崗閃長斑巖A/NK-A/NCK圖解(據(jù)Maniar等，1989)Fig.5 A/NK-A/NCK diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

圖6 寶山花崗閃長斑巖Rb-Yb+Nb圖解Fig.6 Rb-Yb+Nb diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

圖7 寶山花崗閃長斑巖Rb-Yb+Ta圖解Fig.7 Rb-Yb+Ta diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

(2)如前所述，寶山花崗閃長斑巖體主要為鈣堿性系列，同時在構(gòu)造環(huán)境Rb-(Y+Nb)和Rb-(Yb+Ta)判別圖中顯示為火山弧型花崗巖(圖9)，富集輕稀土而虧重稀土，(La/Yb)N比值為6.37～6.89，且無明顯的Eu負異常，δEu＞0.7，綜合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景分析，上述特征可能與拆沉下地殼與上地?；詭r漿發(fā)生大規(guī)?；烊居嘘P(guān)，可能由于地幔萃取的Cu，Au又回饋到巖漿，從而提供大量的成礦物質(zhì)并造成花崗閃長斑巖其他地球化學(xué)成分發(fā)生變化(王中剛等，1989;羅小洪，2006;李亮等，2009)所導(dǎo)致的。

(3)由于殼、幔物質(zhì)成分存在明顯的差異，已有研究成果將花崗巖的Al2O3/TiO2比值作為源區(qū)部分熔融溫度的間接指示劑，寶山花崗閃長斑巖的Al2O3/TiO2比值為30.36～42.94，處于Al2O3/TiO2＜100區(qū)間，據(jù)此推斷其形成溫度較高(＞875℃) (Sylvester，1998;蔣少涌，2008)。

(4)有關(guān)研究顯示，高Sr低Yb為特征的花崗巖形成壓力較大，將寶山花崗閃長斑巖相關(guān)數(shù)據(jù)投入張旗等(2006)的Yb-Sr相關(guān)圖中，樣品位于I區(qū)或I區(qū)與II區(qū)交界處(圖9)，說明寶山巖體具有相對高Sr低Yb特征，形成壓力較高，從而推測寶山巖漿源區(qū)形成壓力應(yīng)＞1.2 GPa，對應(yīng)深度為＞40 km(張旗等，2006;蔣少涌等，2008)。

圖8 微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖(原始地幔標準化值Sun and McDonough，1989)Fig.8 PM-normalized trace element spider diagram

圖9 稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖Fig.9 Chondrite-normaliced REE distribution patterns

圖10 寶山花崗閃長斑巖Yb-Sr圖解(底圖據(jù)張旗等，2006)Fig.10 Yb-Sr diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

4 結(jié)論

(1)寶山花崗閃長斑巖為高鉀鈣堿性巖，形成于火山弧環(huán)境，成巖物質(zhì)具有殼?；旌蟻碓?，既有埃達克質(zhì)巖的地球化學(xué)特征，又表現(xiàn)有I型花崗巖的某些特征，其形成的溫度較高、壓力較大。

(2)據(jù)鋯石 U-Pb定年結(jié)果，巖體主體結(jié)晶年代定為(142.8±2.8)Ma，由此推斷寶山花崗閃長斑巖是在侏羅世(～143 Ma左右)時由拆沉的加厚下地殼巖石熔融形成的，巖漿熔體上升過程中與地?；詭r漿發(fā)生了相互反應(yīng)，并最終侵位于上地殼極淺部位，是一超淺成侵入體。

圖11 寶山花崗閃長斑巖主要成礦元素豐度值曲線圖Fig.11 Main metallogenic element abundance value curve for the Baoshan porphyritic granodiorite

圖12 寶山花崗閃長斑巖K2O-Na2O圖解Fig.12 K2O-Na2O diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

(3)根據(jù)Na2O-K2O成因判別圖，寶山巖體樣品落入I型花崗巖區(qū)域;同時巖體的微量元素分析結(jié)果(表2、圖12)顯示主要造礦元素Au，Cu，Mo含量遠高維氏平均值，兩者均表明寶山巖體為銅、金、鉬等成礦的有利巖體，本次勘查成果也進一步證實寶山銅礦已達中型以上規(guī)模，且寶山巖體與寶山銅多金屬礦床關(guān)系極為密切。

致謝:本文系集體勞動成果，成文過程中得到江西省地質(zhì)調(diào)查研究院總工程師樓法生教授級高工悉心幫助與指導(dǎo)，在此一并致以誠摯的感謝!

包家寶，湯樹清，余志慶.2002.江西銅礦地質(zhì)［M］.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社:220-274.

曹鐘清，田邦生，章平.2006.九瑞地區(qū)銅礦資源預(yù)測與勘查［J］.東華理工學(xué)院學(xué)報，29(增刊):38-44.

陳志洪，邢光福，郭坤一等.2011.長江中下游成礦帶九瑞礦集區(qū)(北部)含礦巖體的鋯石U-Pb定年及其地質(zhì)意義［J］.地質(zhì)學(xué)報，87(7):1146-1158.

蔣少涌，李亮，朱碧，等.2008.江西武山銅礦區(qū)花崗閃長斑巖的地球化學(xué)和Sr-Nd-Hf同位素組成及成因探討［J］.巖石學(xué)報，24 (8):1679-1690.

蔣少涌，徐耀明，朱志勇，等.2013.九瑞礦集區(qū)燕山期構(gòu)造-巖漿作用及其與銅金多金屬成礦關(guān)系研究［J］.巖石學(xué)報，29(12): 4051-4068.

李亮，蔣少涌.2009.長江中下游地區(qū)九瑞礦集區(qū)鄧家山花崗閃長斑巖的地球化學(xué)與成因研究［J］.巖石學(xué)報，025(11):2877-2888

李啟全，羅健雄.1997.九瑞地區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境新述［J］.江西地質(zhì)，11(3):67-73.

羅小洪.2006.九瑞地區(qū)中生代巖漿活動及其大地構(gòu)造意義［J］.東華理工學(xué)院學(xué)報，29(2):121-126.

邱家驤.1991.應(yīng)用巖漿巖巖石學(xué)［M］.北京:中國地質(zhì)大學(xué)出版社:159-161.

王中剛，于學(xué)元，趙振華，等.1989.稀土元素地球化學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社:220-235.

楊明桂，賴新民，黃水保.2004.江西北部金屬成礦地質(zhì)［M］.北京:中國大地出版社:40-155.

翟裕生，姚書振，周宗桂.1999.長江中下游銅金礦床礦田構(gòu)造［M］.武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社.

張旗，王焰，李承東，等.2006.花崗巖的Sr Yb分類及其地質(zhì)意義［J］.巖石學(xué)報，22(9):2249-2269.

Maniar P D，Piccoli P M.1989.Tectonic discrimination of granitoids［J］.Geological Society of America Bulletin，101(5):635-643.

Sylvestcr P J.1998.Post-collisional strongly peraluminous granites［J］.Lithosphere，45(1-4):29-44.