桂北平英花崗巖鋯石U-Pb年代學(xué)、Hf同位素、地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

張世濤，馬東升*，陸建軍，章榮清，蔡楊，丁超超.內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京00；.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州5060；.安徽省地質(zhì)調(diào)查院，合肥000；.廣西壯族自治區(qū)三一〇核地質(zhì)大隊(duì)，桂林5

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桂北平英花崗巖鋯石U-Pb年代學(xué)、Hf同位素、地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

張世濤1，馬東升1*，陸建軍1，章榮清2，蔡楊3，丁超超4
1.內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京210023；2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510640；3.安徽省地質(zhì)調(diào)查院，合肥230001；4.廣西壯族自治區(qū)三一〇核地質(zhì)大隊(duì)，桂林541213

摘要：通過對(duì)桂北平英花崗質(zhì)巖體詳細(xì)的鋯石U-Pb年代學(xué)、Hf同位素組成及巖石地球化學(xué)特征的研究，論證了巖體的形成時(shí)代、成因類型、源區(qū)性質(zhì)及其與寶壇錫礦的成礦關(guān)系。該巖體中心相-粗粒黑云母花崗巖的鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb定年表明，其(206)Pb/(238)U加權(quán)平均年齡為834.2±5.1 Ma，屬新元古代構(gòu)造巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。平英花崗巖具有高硅、富堿、強(qiáng)過鋁質(zhì)的特征，巖石富集Cs、Rb、U、Ta而虧損Ba、Sr、Ti等元素。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分曲線呈右傾形和強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常（Eu/Eu*=0.05～0.31）?；◢弾r中鋯石的ε(Hf)(t)值介于-12.6～-1.6之間，峰值在-4.8～-3.0之間；二階段模式年齡TC(DM)(Hf)在1.83～2.51 Ga之間，峰值在1.9～2.0 Ga之間。這些特征表明平英巖體形成于該區(qū)古元古代富硼基底的部分熔融作用，并經(jīng)歷了高度的分異演化過程。桂北九萬大山—元寶山地區(qū)的新元古代黑云母花崗巖具有良好的錫成礦潛力，是華南多時(shí)代花崗巖演化及錫多金屬成礦系列的重要組成部分。

關(guān)鍵詞：平英巖體；寶壇錫礦；鋯石U-Pb定年；Hf同位素；新元古代；桂北

位于揚(yáng)子板塊東南緣—江南造山帶西段的桂北九萬大山—元寶山地區(qū)是目前已知華南錫成礦時(shí)代最早的地區(qū)之一（毛景文等，1988）。區(qū)內(nèi)的錫多金屬礦床大多沿平英、田蓬、元寶山、三防等過鋁質(zhì)黑云母花崗巖體周圍分布，并以電英巖廣泛發(fā)育、圍巖多為鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖和成礦時(shí)代古老為特色（毛景文等，1990；朱立軍，1991；陳毓川和毛景文等，1995）。寶壇錫礦是區(qū)內(nèi)最大的錫多金屬礦床，位于成礦區(qū)南部的寶壇鄉(xiāng)境內(nèi)（圖1b），與平英巖體相鄰，由一洞、五地、沙坪、紅崗山、孟公山五個(gè)礦段組成（圖2）。寶壇錫礦的錫金屬儲(chǔ)量共計(jì)約有1×105t，平均品位0.43%（林進(jìn)姜等，1986a；Mao et al.,1995）。

圖1　桂北九萬大山—元寶山地區(qū)地質(zhì)及錫多金屬礦床分布簡圖（據(jù)毛景文等，1988修改）Fig.1 Simplified geological map of the Jiuwandashan-Yuanbaoshan region,Northern Guangxi,South China and the distribution of tin deposits in this region

前人曾對(duì)平英巖體進(jìn)行了年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，初步確定該巖體為分異程度較高的含錫花崗巖，并討論了其與寶壇錫礦的成因關(guān)系（彭大良等，1985；林進(jìn)姜等，1986a；毛景文等，1988）。但對(duì)于平英巖體的成巖時(shí)代，前人多用全巖Rb-Sr等時(shí)線法或鋯石U-Pb同位素稀釋法進(jìn)行測試，獲得的年齡變化范圍高達(dá)400多百萬年（717～1130 Ma），難以精確地限定巖體的成巖時(shí)代。關(guān)于平英巖體與寶壇錫礦之間的成因聯(lián)系，一些學(xué)者從平英花崗巖的巖石地球化學(xué)特征及寶壇錫礦C-O-S-Pb同位素等方面進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)二者之間存在密切的成因關(guān)系（林進(jìn)姜等，1986b;毛景文等，1988）。然而，另一些學(xué)者根據(jù)礦石產(chǎn)出層位和賦礦圍巖特征，認(rèn)為寶壇錫礦可能與基性巖有成因關(guān)系（程先耀等，1984）或?qū)賹涌匦湾a礦床（馮群耀等，1989）。

通過對(duì)平英花崗巖鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb定年和原位Hf同位素組成的測定，緊密結(jié)合巖體野外地質(zhì)及巖石地球化學(xué)特征，研究了該巖體的成巖時(shí)代、巖石成因類型、源區(qū)性質(zhì)及其與寶壇錫礦的成因聯(lián)系，旨在為探討桂北前寒武紀(jì)花崗巖成因及其與華南最早錫礦成礦事件的關(guān)系，為深入認(rèn)識(shí)華南多時(shí)代花崗巖演化與錫成礦的繼承性關(guān)系提供地球化學(xué)證據(jù)。

圖2　平英巖體及寶壇錫礦床地質(zhì)圖（據(jù)毛景文等，1988修改）Fig.2 Geological map of the Pingying pluton and the Baotan tin deposit

1　地質(zhì)背景

桂北九萬大山—元寶山錫多金屬成礦區(qū)位于揚(yáng)子板塊東南緣—江南造山帶西段，廣西壯族自治區(qū)北部的羅城縣—融水縣—環(huán)江縣境內(nèi)，面積約7900 km2（圖1a,b；毛景文等，1988）。

區(qū)域內(nèi)出露的地層從老到新依次是：四堡群、丹洲群、震旦系和泥盆系。四堡群和丹洲群曾經(jīng)歷了低級(jí)綠片巖相變質(zhì)，且二者呈角度不整合接觸。四堡群為一套巨厚的具復(fù)理石建造的半深?！詈Ｏ嗌百|(zhì)—粘土質(zhì)陸源碎屑沉積巖，并含鎂鐵質(zhì)—超鐵鎂質(zhì)火山巖夾層，如拉斑玄武巖、細(xì)碧巖和火山碎屑巖等（廣西地礦局，1985）。四堡群長期以來被認(rèn)為是中元古界（廣西地礦局，1985；毛景文等，1988；陳毓川和毛景文，1995），但近年來的研究發(fā)現(xiàn)，四堡群形成于871～835 Ma，應(yīng)屬上元古界（Wang et al.,2007;周金城等，2014）。丹洲群在空間上分布于四堡群的外圍，不整合覆蓋于四堡群之上，為一套比較穩(wěn)定的淺?！肷詈Ｏ喑练e巖，由變質(zhì)粉砂巖、千枚巖及少量碳酸鹽巖、細(xì)碧巖和火山碎屑巖組成（廣西地礦局，1985）。在區(qū)域的邊部出露少量震旦系和泥盆系的沉積巖，前者以砂巖、粉砂巖及砂質(zhì)板巖為主，后者主要是碳酸鹽巖（廣西地礦局，1985；毛景文等，1988）。

本區(qū)大面積出露的花崗巖類巖石侵入四堡群，并被上覆的丹洲群不整合覆蓋（廣西地礦局，1985）?；◢弾r類巖石可分為兩類：一類是花崗閃長巖，包括本洞、峒馬、洞格、蒙洞、大寨、才滾、龍有等巖體，總體出露面積較小；另一類是黑云母花崗巖，包括三防、元寶山、平英、田蓬、清明山等巖體，出露面積約占全部花崗巖類的90%以上（圖1b）。兩類花崗巖相伴而生，均受到NNE-NS向構(gòu)造控制，沿池洞（F1）、四堡（F2）和平洞嶺（F3）等大斷裂侵位（陳毓川和毛景文，1995）?；◢忛W長巖較黑云母花崗巖的形成稍早，如三防巖體侵入本洞巖體、田蓬巖體侵入才滾巖體等（圖1b;廣西地礦局，1985），但兩類花崗巖的同位素年齡都在800～835 Ma之間（王孝磊等，2006；Li et al.,1999; Wang et al.,2014; Yao et al.,2014），難以按照年齡分出早晚?；◢忛W長巖出主要由石英（25%～35%）、斜長石（An=10～40）（30%～40%）、黑云母（10%～25%）和鉀長石（5%～10%）組成，副礦物有鈦鐵礦、鋯石、磷灰石、磁鐵礦、獨(dú)居石、磷釔礦、金紅石等；黑云母花崗巖主要由石英（35%～42%）、鉀長石（25%～32%）、斜長石（An=5～10）（18%～25%）、黑云母（3%～5%）組成，副礦物有鈦鐵礦、磁鐵礦、電氣石、鋯石、磷灰石、獨(dú)居石、磷釔礦、金紅石、螢石、黃玉等（毛景文等，1988；邱檢生等，2002）。

平英巖體位于廣西壯族自治區(qū)羅城縣寶壇鄉(xiāng)境內(nèi)，與三防巖體沿同一斷裂（F1）侵位（圖1b）。巖體的形狀不甚規(guī)則，呈兩頭窄而中間寬，出露面積約18 km2（圖2）。巖體自中心到邊緣可以分為三個(gè)相帶，分別為中心相（粗粒黑云母花崗巖）、過渡相（中粒黑云母花崗巖）和邊緣相（細(xì)粒黑云母花崗巖）。黑云母花崗巖發(fā)生不同程度的鉀長石化和電氣石化，在巖體的邊部和頂部云英巖化蝕變強(qiáng)烈。此外，在平英花崗巖中普遍發(fā)現(xiàn)有分布不均勻的石英-電氣石球粒體（圖3e），其直徑在2～15 cm之間，主要由石英和電氣石組成，且隨著巖體的演化，石英-電氣石球粒體的含量逐漸增加。

黑云母花崗巖主要呈灰色至淺灰色，粗粒、中粒和細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖3a,c,e），主要由石英（35%～42%）、鉀長石（28%～35%）、斜長石（An=5～10）（20%～30%）、黑云母（3%～5%）及少量的白云母組成。石英主要呈它形粒狀分布在其它礦物顆粒之間（圖3d,f）；鉀長石主要有條紋長石和正長石，條紋長石呈自形到半自形板狀，細(xì)脈狀、粗脈狀、樹枝狀等的鈉長石（客晶）分布在鉀長石（主晶）中（圖3d,f）；正長石含量較低，發(fā)育卡斯巴雙晶；斜長石呈自形至半自形板狀，聚片雙晶發(fā)育，表面具有不同程度的絹云母化（圖3d,f）；黑云母多呈鱗片狀集合體產(chǎn)在其它礦物顆粒之間，并受到不同程度的綠泥石化（圖3b）。黑云母花崗巖中的副礦物主要有鈦鐵礦、磁鐵礦、電氣石、鋯石、磷灰石、獨(dú)居石、磷釔礦、金紅石、螢石、黃玉等。

2　樣品采集與分析方法

本次研究的樣品均采自平英巖體的地表露頭，較為新鮮，具體采樣位置見圖2。對(duì)鋯石進(jìn)行常規(guī)重砂分選后，在雙目鏡下挑選出晶形完好和具有代表性的鋯石顆粒進(jìn)行制靶，然后對(duì)鋯石進(jìn)行透射光和反射光觀察以及陰極發(fā)光（CL）照相。鋯石CL圖像在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司拍攝完成。通過對(duì)比，選擇晶形完好、環(huán)帶清晰、無裂縫的顆粒位置進(jìn)行鋯石U-Pb年齡和Hf同位素組成的測試。

鋯石U-Pb測年分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。所用儀器為Finnigan Neptune型LA-MC-ICP-MS及與之配套的New ware UP 213激光剝蝕系統(tǒng)，并以He為載氣。儀器工作參數(shù)為：激光束斑直徑40 μm，頻率10 Hz，能量密度約2.5 J/cm2，背景測量時(shí)間40 s，剝蝕時(shí)間50 s。為獲得高精度的年齡數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)所有目標(biāo)同位素信號(hào)同時(shí)接收并且不同質(zhì)量數(shù)的峰基本上都保持平坦，對(duì)信號(hào)較小的207Pb、206Pb、204Pb（+204Hg）和202Hg用離子計(jì)數(shù)器接收，而208Pb、232Th、238U信號(hào)用法拉第杯接收。均勻鋯石顆粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U的同位素比值測試精度（1σ）均為1%左右，對(duì)鋯石標(biāo)準(zhǔn)的定年精度和準(zhǔn)確度在0.5%（1σ）左右。采用單點(diǎn)剝蝕方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析前先用鋯石GJ-1調(diào)試儀器，使之達(dá)到最佳狀態(tài)。鋯石U-Pb定年以鋯石GJ-1為外標(biāo)，U、Th含量以鋯石M127為外標(biāo)進(jìn)行校正。測試過程中，每測10個(gè)樣品點(diǎn)前后重復(fù)測定兩個(gè)鋯石GJ-1對(duì)樣品進(jìn)行校正，并測量一個(gè)鋯石標(biāo)樣Plesovice，以保證儀器一直處于良好的狀態(tài)。詳細(xì)試驗(yàn)步驟和方法參見侯可軍等（2009）。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal 8.0程序（Liu et al.,2008）。絕大多數(shù)分析點(diǎn)206Pb/204Pb＞1000，未進(jìn)行普通鉛校正。鋯石年齡諧和圖用Isoplot 4.0軟件繪制而成。

圖3　平英花崗巖手標(biāo)本（a,c,e）及顯微（b,d,f）照片F(xiàn)ig.3 Photographs of hand specimens (a,c,e) and photomicrographs (b,d,f) of the Pingying granite

鋯石Hf同位素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Nepture多接收ICP-MS配套的New wave UP 213激光剝蝕系統(tǒng)上進(jìn)行。分析時(shí)所用激光的束斑直徑為40 μm，激光脈沖頻率為8 Hz，以He氣為載氣。為了校正176Lu和176Yb對(duì)176Hf的干擾，取176Lu/175Lu =0.02658和176Yb/173Yb = 0.796218作為定值，分別采用172Yb/173Yb = 1.35274，179Hf/177Hf =0.7325對(duì)Yb，Hf同位素比值進(jìn)行指數(shù)歸一化質(zhì)量歧視校正，Lu的質(zhì)量歧視和Yb一致（Chu et al.，2002）。詳細(xì)分析步驟可參見Wu等（2006）和侯可軍等（2007）。

全巖主量元素分析在核工業(yè)230研究所分析測試中心采用X射線熒光光譜儀（XRF）進(jìn)行分析，元素分析精度優(yōu)于5%。揮發(fā)性元素F在核工業(yè)230所分析測試中心采用離子選擇電極法進(jìn)行分析，分析精度優(yōu)于5%。微量元素和稀土元素分析在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室使用ICP-MS方法測定，儀器型號(hào)為Finni?gan ElementⅡ，詳細(xì)分析方法和步驟參見高劍峰等（2003）。

3　分析結(jié)果

3.1巖石地球化學(xué)特征

平英花崗巖全巖的主量和微量元素分析結(jié)果見表1?；◢弾r具有較高的SiO2（73.61～76.77 wt.%）、Al2O3（12.42～14.04 wt.%）、P2O5（0.11～0.18 wt.%）和全堿含量（K2O+Na2O，7.35～8.37 wt.%），表現(xiàn)出高硅、富堿的特征。它們的FeO （0.07～0.73 wt.%）、Fe2O3（0.68～2.35 wt.%）、MnO （0.02～0.06 wt.%）、MgO（0.13～0.76 wt.%）、TiO2（0.06～0.24 wt.%）和CaO（0.21～0.51 wt.%）含量較低，表現(xiàn)出高分異花崗巖的特征?；◢弾r的K2O＞Na2O，在硅-鉀圖解上，所有樣品點(diǎn)均落于高鉀鈣堿性系列區(qū)域（圖4a）；A/CNK值在1.09～1.37之間，在A/CNK-A/NK圖解上，絕大多數(shù)樣品點(diǎn)落入強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖區(qū)域（圖4b）。

圖4　平英巖體K2O-SiO2圖解(a,據(jù)Richter,1989)和A/CNK-A/NK圖解（b,據(jù)Maniar and Piccoli,1989）Fig.4 K2O-SiO2diagram (a) and A/CNK-A/NK diagram (b) for the Pingying granite

平英花崗巖的稀土總量較低，∑REE=59.1× 10-6～109.4×10-6，輕稀土相對(duì)富集，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈右傾型（圖5a）。(La/Yb)N比值在2.1～4.9之間，Eu/Eu*值在0.05～0.31之間。花崗巖具有較高的Cs、Rb、K等大離子親石元素和U、Pb、Ce、Hf、Ta等元素含量，較低的Ba、Sr、Ti含量，在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中，出現(xiàn)明顯的Cs、Rb、U、Ta正異常和Ba、Sr、Ti負(fù)異常（圖5b）?；◢弾r的Rb/Sr比值在7.1～44.5之間，在Rb-Sr-Ba三角圖解中，所有樣品均落入高分異花崗巖區(qū)域（圖6）。花崗巖全巖的F含量在570×10-6～3280×10-6之間，且隨著巖體的演化，其含量逐漸增高（表1）。成礦元素Sn和W亦有相同的分布規(guī)律，Sn的含量變化在8.1×10-6～14.9× 10-6之間，W含量變化在3.87×10-6～28.6×10-6之間（表1）。

3.2鋯石U-Pb年齡

樣品13PY-20A為粗粒黑云母花崗巖，其鋯石裂縫較少，多為無色透明，少數(shù)呈淺黃色到棕色，自形至半自形柱狀，長度為150～300 μm，長寬比例多在2:1～4:1之間。鋯石CL圖像顯示，大多數(shù)鋯石顆粒的振蕩環(huán)帶清晰，為典型的巖漿鋯石（圖7）。本次分析了14個(gè)鋯石點(diǎn)，其Th的含量為42×10-6～565×10-6，U含量為201×10-6～3338×10-6，Th/U比值在0.10～0.48之間，且多數(shù)集中在0.2～0.3之間（表2）。其中，11個(gè)巖漿鋯石測試點(diǎn)的206Pb/238U年齡在830～836 Ma之間，加權(quán)平均年齡為834.2±5.1 Ma (n=11,MSWD=0.06)，在諧和圖上投影點(diǎn)靠近諧和線（圖8）。其余的3顆鋯石核，具有較老的207Pb/206Pb年齡，分別為1011±63 Ma,2528±22 Ma和1044±45 Ma（表2，圖7）。

表1　平英花崗巖的主量元素（wt.%）和微量元素（×10-6）分析結(jié)果Table 1 Major (wt.%) and trace element (×10-6) concentrations of the Pingying granite

圖5　平英巖體稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線（a）及微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（b）（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)Sun和McDonough，1989;原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)Boynton,1984）Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b) for the Pingying granite

圖6　平英花崗巖Rb-Sr-Ba圖解Fig.6　Rb-Sr-Ba triangular diagram（after Müller and Groves,1997）for the Pingying granite

圖7　平英粗粒黑云母花崗巖鋯石CL照片（括號(hào)內(nèi)為207Pb/206Pb年齡，其它為206Pb/238Pb年齡）Fig.7 Cathodoluminescence (CL) images of zircons from the coarse-grained Pingying biotite granite

圖8　平英粗粒黑云母花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.8 Zircon U-Pb Concordia diagram for the coarse-grained Pingying biotite granite

3.3鋯石Hf同位素

樣品13PY-20A的鋯石Hf同位素分析結(jié)果列于表3。除繼承鋯石用測點(diǎn)的年齡計(jì)算外，其余鋯石Hf同位素計(jì)算所用的年齡為該樣品的加權(quán)平均年齡。本次分析了12個(gè)鋯石點(diǎn)，其中11個(gè)巖漿鋯石點(diǎn)的176Hf/177Hf比值變化范圍在0.281922～0.282241之間，平均值為0.282163，峰值在0.282153～0.282187之間，εHf(t)值變化在-12.6～-1.6之間，平均值為-4.3，峰值在-4.8～-3.0之間，兩階段模式年齡TDMC(Hf)值在1.83～2.51 Ga之間，平均值為2.0 Ga，峰值在1.9～2.0 Ga之間；1顆繼承鋯石的176Hf/177Hf比值為0.282207，εHf(t)值為2.3，兩階段模式年齡TDMC(Hf)值為1.74 Ga（表3,圖9）。

表2　平英花崗巖鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素分析結(jié)果Table 2 LA-MC-ICP-MS U-Pb isotopic compositions of zircon from the Pingying granite

表3　平英花崗巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果Table 3 Zircon Hf isotopic compositions of the Pingying granite

4　討論

4.1巖體的形成時(shí)代

前人曾對(duì)平英巖體進(jìn)行了較多的同位素年代學(xué)的研究。彭大良等（1985）利用全巖Rb-Sr等時(shí)線法，測得平英巖體的成巖年齡為836 Ma；同時(shí)利用單顆粒鋯石同位素稀釋法測得平英巖體的鋯石U-Pb年齡為848 Ma。林進(jìn)姜等（1986a）利用全巖Rb-Sr等時(shí)線法，測得平英巖體的成巖年齡為717 Ma。董寶林等（1987）利用同位素稀釋法，對(duì)平英巖體中心相-粗粒黑云母花崗巖進(jìn)行鋯石U-Pb定年，獲得一個(gè)上交點(diǎn)年齡為1130±200 Ma。毛景文等（1987）利用全巖Rb-Sr等時(shí)線法，測得平英巖體的成巖年齡為730 Ma。從這些年齡數(shù)據(jù)來看，其具有較大的變化范圍（730～1130 Ma）。

本文選取的測年樣品采自平英巖體的中部，遠(yuǎn)離礦體（圖2），對(duì)巖體中心相-粗粒黑云母花崗巖進(jìn)行鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb年齡測試，獲得的年齡為834.2±5.1 Ma（n=11,MSWD=0.06）。這一結(jié)果與Wang等（2014）獲得平英巖體的成巖年齡（835±5 Ma），與Li等（1999）利用鋯石SHRIMP U-Pb法獲得三防巖體的年齡（826±10 Ma）、與Yao等（2014）利用鋯石LA-ICP-MS U-Pb法測得元寶山巖體的年齡（823～833 Ma）基本一致。因此，我們將～834 Ma視為平英巖體的結(jié)晶年齡。

圖9　平英花崗巖鋯石Hf同位素組成和模式年齡統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.9 Histogram of εHf(t) and two-staged Hf model ages of zircons for the Pingying granite

4.2巖石成因類型

平英花崗巖具有高硅、富堿的特征；其A/ CNK值在1.09～1.37之間，基本落入強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖區(qū)域（圖4b）；CIPW計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)礦物剛玉含量為1.9%～4.3%；在ACF圖解中，樣品點(diǎn)基本落入S型花崗巖區(qū)域（圖10）；在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解中，Cs、Rb、U、Ta的正異常和Ba、Sr、Ti的負(fù)異常明顯；稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分配曲線呈右傾型，且Eu的負(fù)異常明顯（圖5b）；花崗巖的鋯石飽和溫度在707°C～781°C之間，平均值為735°C，略低于S型花崗巖的平均鋯石飽和溫度（764°C，King et al.,1997）。平英花崗巖的這些地質(zhì)地球化學(xué)特征與桂北九萬大山—元寶山地區(qū)三防、元寶山等典型的S型花崗巖相似（葛文春等，2001；邱檢生等，2002；Yao et al.,2014），因此平英花崗巖應(yīng)屬于過鋁質(zhì)的S型花崗巖。

圖10　平英花崗巖ACF圖解(據(jù)Hine et al.,1978)Fig.10 ACFdiagram for the Pingying granite

4.3巖體的源區(qū)特征

對(duì)桂北九萬大山—元寶山地區(qū)的兩類花崗巖，前人已有一些研究（葛文春等，2001；邱檢生等，2002；王孝磊等，2006）。它們的A/CNK值絕大多數(shù)大于1.1，CIPW計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)礦物剛玉的含量為1.53%～3.85%，具有典型S型花崗巖的地球化學(xué)特征（邱檢生等，2002）。與黑云母花崗巖相比，花崗閃長巖的SiO2含量59.21～70.82 wt.%（平均67.09 wt.%）較低，TiO2、MnO、MgO、CaO、Ni、Cr、V、Sc、REE總量、Eu/Eu*及CaO/ Na2O、Nb/Ta、(La/Yb)N等值較高，Rb/Sr和K2O/ Na2O比值較低；而黑云母花崗巖的SiO2含量在70.82～77.72wt.%（平均75.55wt.%）較高，K2O/Na2O 和Rb/Sr比值較高，REE總量相對(duì)較低，Eu的負(fù)異常強(qiáng)烈（葛文春等，2001；邱檢生等，2002）?；◢忛W長巖和黑云母花崗巖的巖石化學(xué)特征表明，二者的源區(qū)存在著明顯的差異?；◢忛W長巖的CaO/Na2O＞0.3，全巖δ18O值較低（本洞為8.1‰～9.6‰）；而黑云母花崗巖的CaO/Na2O＜0.3（平均0.18），全巖δ18O值較高（三防巖體10.1‰～14.1‰；趙子杰等，1987；邱檢生等，2002）。Wang等（2013）對(duì)元寶山、本洞、峒馬等巖體的鋯石原位氧同位素研究表明，總體上黑云母花崗巖較花崗閃長巖的δ18O值較高。這些數(shù)據(jù)表明，桂北地區(qū)的三防、元寶山等黑云母花崗巖應(yīng)來自源于成熟度較高的變泥質(zhì)巖，而本洞、峒馬、才滾等花崗閃長巖則主要來自源于成熟度較低的變質(zhì)雜砂巖或是混入一定量的鐵鎂質(zhì)成分的長英質(zhì)源巖（Sylvester,1988；王孝磊等，2006）。

平英巖體5件巖石化學(xué)數(shù)據(jù)表明，花崗巖全巖的CaO/Na2O比值均小于0.3（0.09～0.22）（表1），且具有高硅、富堿、鋁過飽等特征，與區(qū)域內(nèi)的三防、元寶山等黑云母花崗巖的巖石地球化學(xué)特征相似，表明平英花崗巖應(yīng)來自泥質(zhì)巖源區(qū)的部分熔融。平英花崗巖鋯石Hf同位素組成顯示，其εHf(t)值變化在-12.6～-1.6之間，峰值在-4.8～-3.0之間，兩階段模式年齡TDMC(Hf)值在1.83～2.51 Ga之間，峰值在1.9～2.0 Ga（表3，圖9），表明其巖漿主要來源于古元古代殼源基底物質(zhì)的部分熔融。邱檢生等（2002）測得平英花崗巖全巖的εNd(t) 值-4.19，Nd模式年齡為1.81 Ga，李獻(xiàn)華等（1991）和Chen等（1998）測得桂北地區(qū)四堡群變質(zhì)沉積巖的Nd模式年齡（1.80～1.91 Ga）都與本文的結(jié)論相吻合。

此外，對(duì)平英花崗巖一些鋯石核部或鋯石捕擄晶，進(jìn)行了同位素分析，測得207Pb/206Pb年齡值在1.0～2.5 Ga之間。對(duì)其中的一顆繼承鋯石（1044±45 Ma）進(jìn)行Hf同位素組成分析，測得其176Hf/177Hf比值為0.282207，εHf(t)值為2.3，兩階段模式年齡TDMC(Hf)值為1.74 Ga，明顯小于該巖體巖漿鋯石的兩階段模式年齡平均值（2.0 Ga），暗示在巖漿部分熔融過程中可能捕獲了少量的新生幔源巖漿物質(zhì)。

4.4花崗巖與成礦關(guān)系

桂北九萬大山—元寶山錫多金屬成礦區(qū)是華南地區(qū)重要的前寒武紀(jì)錫成礦區(qū)之一，區(qū)內(nèi)已探明的Sn金屬儲(chǔ)量約有20萬噸，是廣西錫金屬礦產(chǎn)資源的重要基地之一（Mao et al.,1995；鄧軍等，2013）。關(guān)于區(qū)域內(nèi)的錫多金屬礦床與黑云母花崗巖之間的成因聯(lián)系，一直存在較大爭議（程先耀等，1984;林進(jìn)姜等，1986a,b；毛景文等,1987;馮群耀等，1989; Chen,1995）。

寶壇錫礦床是區(qū)內(nèi)最大的錫礦床，亦是華南前寒武紀(jì)為數(shù)不多的大型錫礦床之一。錫礦體主要產(chǎn)于平英花崗巖的內(nèi)外接觸帶，且明顯的受到區(qū)域性次一級(jí)NNE-NE向斷裂構(gòu)造的控制。礦體主要呈脈狀、浸染狀、不規(guī)則狀等產(chǎn)于平英巖體頂部的云英巖化帶、四堡群變質(zhì)沉積巖和鎂鐵質(zhì)圍巖中，根據(jù)礦體的空間分布特征及穿插關(guān)系，可以劃分出云英巖型、電英巖Ⅰ型、電英巖Ⅱ型、錫石-石英脈型、錫石-硫化物型等五個(gè)礦化類型，并以電英巖型礦化為主（毛景文等，1988）。

平英花崗巖具有高硅、富堿、鋁過飽和等特征（表1）。巖體從中心到邊緣，自粗粒黑云母花崗逐漸過渡到中粒黑云母花崗巖和細(xì)粒黑云母花崗巖，表現(xiàn)出以下明顯的地球化學(xué)變化趨勢（表3），即：

（1）稀土總量由109.4×10-6降低到59.1×10-6，Eu的負(fù)異常越來越明顯，Eu/Eu*比值自0.31降低到0.05；

（2）Rb/Sr比值自7.1逐漸增高到44.5；

（3）在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中（圖5b），Cs、Rb、U、Ta的正異常和Ba、Sr、Ti的負(fù)異常逐漸增強(qiáng)；

（4)鋯石飽和溫度由781°C降低到707°C；

（5)礦化劑元素F的含量增加了3～6倍，由860×10-6增高到3280×10-6；

（6）成礦元素Sn、W也越來越富集，Sn的含量由8.1×10-6增加到14.9×10-6，W的含量由3.9× 10-6增加到28.6×10-6。

這些地球化學(xué)特征表明，平英花崗巖曾經(jīng)歷了高度的分異演化，具有一定的Sn（W）成礦作用潛力。

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，平英花崗巖中普遍富含石英-電氣石球粒體，且自巖體的中心到邊緣，花崗巖中石英-電氣石球粒體的含量逐漸增高，顯示出越到晚階段，越來越富集的特征。已有的研究表明，桂北地區(qū)是一個(gè)富硼的地球化學(xué)異常區(qū)（毛景文等，1988），區(qū)域內(nèi)各個(gè)時(shí)代地層及各類火成巖中，硼的富集系數(shù)均較高，其中四堡群的硼富集系數(shù)（K）達(dá)4.4。在區(qū)域內(nèi)的三防、元寶山等黑云母花崗巖中，也常見石英-電氣石球粒體，含量約占到巖體體積的2%（毛景文等，1988；陳毓川和毛景文，1995）。由此可知，桂北地區(qū)從基底地層到巖漿—熱液成礦作用過程中普遍富含硼（或電氣石）。

實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究表明，硼在硅酸鹽巖漿中的大量富集可以增加巖漿中H2O的溶解度，從而降低巖漿結(jié)晶的固相線，延長巖漿分異演化作用過程，從而使更多的不相容性（成礦）元素趨向于在殘余熔體中富集（Pichavant,1981; Pichavant and Manning,1984）。因此，硼是促使該區(qū)花崗質(zhì)巖漿高度分異，并導(dǎo)致巖漿期后熱液錫成礦的重要因素之一。

綜上所述，寶壇錫礦的成礦機(jī)制應(yīng)涉及以下過程，即：富硼的基底源區(qū)部分熔融形成花崗質(zhì)巖漿，并在向上侵位過程中不斷分異演化，形成富含揮發(fā)分和成礦元素的高分異巖漿及其期后熱液，后者運(yùn)移到有利的構(gòu)造部位沉淀富集，形成以電英巖化為特征的熱液錫礦床。平英花崗巖為后期的熱液錫成礦作用提供了充足的熱源和成礦物質(zhì)來源，但具體的成礦作用過程及硼在巖漿—熱液過程中的作用機(jī)理仍尚需進(jìn)一步研究。

致謝：野外工作得到廣西壯族自治區(qū)羅城仫佬族自治縣一洞錫礦的大力支持，韋黎榮總工程師、管云飛工程師等在采樣過程中提供了很大的幫助；鋯石U-Pb定年和Hf同位素分析得到中國地質(zhì)科學(xué)院侯可軍博士和郭春麗博士的指導(dǎo)和幫助；在文章撰寫過程中筆者與南京大學(xué)王孝磊博士、東華理工大學(xué)張勇博士等有益的交流和討論，深受啟發(fā)，在此一并表示衷心的感謝！

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Geochronology,Hf Isotopic Compositionsand Geochemical Characteristicsofthe Pingying Granite Plutonin Northern Guangxi,South China,and Its Geological Significance

ZHANG Shitao1，MA Dongsheng1*，LU Jianjun1，ZHANG Rongqing2，CAI Yang3，DING Chaochao4
1.State Key Laboratory for Mineral Deposits Research,School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,Nanjing 210023,China；2.Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny,Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China；3.Geological Survey of Auhui Province,Hefei 230001,China；4.Nuclear Geological Brigade of Guangxi Zhuang Autonomous Region,310,Guilin 541213,China

Abstract:Granite samples from the Pingying plutons have been analyzed for zircon U-Pb ages,Hf isotope and whole-rock geochemical compositions to discuss the emplacement age,genetic type,source and relationship with the Baotan tin deposit.Zircon LA-MC-ICP-MS U-Pb dating gives a weighted mean(206)Pb/(238)U age of 834.2±5.1 Ma for the coarse-grained biotite granite in the central phase,indicating that it was formed in the Neoproterozoic.The granite samples are strongly peraluminous with high silica and alkali contents and enriched in Cs,Rb,U and Ta,but relatively low in Ba,Sr and Ti.Chondrite-normalized REE diagrams of the granite arebook=93,ebook=96right inclined and show strongly negative Eu anomalies with Eu/Eu*values ranging from 0.05 to 0.31.The ε(Hf)(t) values of zircon grains vary from -12.6 to -1.6 with a peak of -4.8～-3.0,and the two-stage Hf model ages range from 1.83 to 2.51 Ga with a peak of 1.9～2.0 Ga.These characteristics indicate that the Pingying granite was formed by partial melting of the Paleoproterozoic basement rich in boron,and experienced strong differentiation.This study shows that the Neoproterozoic biotite granite in the Jiuwandashan-Yuanbaoshan area has the potential for tin mineralization and it is an important part of the evolution of multi-period granite and tin polymetallic metallogenic series in South China as well.

Key words:pingying granite; baotan tin deposit; zircon U-Pb dating; Hf isotopic composition; Neoproterozoic; Northern Guangxi

Corresponding author:MA Dongsheng,Professor; E-mail: dongsma@qq.com

*通訊作者：馬東升，男，1952年生，博士，教授，從事礦床地球化學(xué)研究；E-mail: dongsma@qq.com

作者簡介：張世濤，男，1989年生，碩士生，地球化學(xué)專業(yè)；E-mail: 2224055145@qq.com

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2012CB416702）；中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目（12120113067300）

收稿日期：2015-02-06；修回日期：2015-06-16

DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2015025

中圖分類號(hào)：P588.12

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7493（2016）01-0092-13