鄂東南礦集區(qū)銅山口侵入體地球化學(xué)特征及其成因研究

劉 坤, 王敏芳*, 李喆明, 魏克濤, 王 帥,郭曉南, 王 偉, 江 兵, 楊曉聲

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 資源學(xué)院,湖北 武漢 430074; 2.湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊(duì),湖北 黃石 435000;3.大冶有色銅山口公司,湖北 黃石 435000)

鄂東南礦集區(qū)銅山口侵入體地球化學(xué)特征及其成因研究

劉 坤1, 王敏芳1*, 李喆明2, 魏克濤2, 王 帥1,郭曉南1, 王 偉1, 江 兵3, 楊曉聲3

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 資源學(xué)院,湖北 武漢 430074; 2.湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊(duì),湖北 黃石 435000;3.大冶有色銅山口公司,湖北 黃石 435000)

銅山口銅(鉬)礦床位于長江中下游成礦帶鄂東南礦集區(qū),成礦作用與銅山口花崗閃長斑巖體密切相關(guān)。對花崗閃長斑巖體進(jìn)行了詳細(xì)的地球化學(xué)研究,研究顯示,巖石富集大離子親石元素,虧損高場強(qiáng)元素,為準(zhǔn)鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列,具有埃達(dá)克質(zhì)巖的地球化學(xué)特征:高SiO2和Al2O3,高Sr,低Y、Yb,具有較高的Sr/Y比值和(La/Yb)N比值。富集LREE,具有微弱的Eu負(fù)異常。與典型的埃達(dá)克巖相比,銅山口侵入體具有較低的Mg#以及MgO、Cr、Ni含量,具有較高的K2O含量。研究認(rèn)為,銅山口花崗閃長斑巖形成溫度較高(985～1 000℃),壓力>1.2 GPa,深度>40 km,是富集地幔部分熔融的產(chǎn)物,在成巖過程中可能經(jīng)歷了地殼混染以及鐵鎂質(zhì)物質(zhì)分離結(jié)晶作用(AFC),約5%下地殼物質(zhì)參與巖漿形成。

銅山口侵入體;花崗閃長斑巖;地球化學(xué)

銅山口銅(鉬)礦床位于鄂東南礦集區(qū),是一個(gè)大型的矽卡巖—斑巖型復(fù)合型礦床[1-5]。前人對其開展了大量的研究工作,主要集中在巖體成因、礦床地質(zhì)特征、礦物標(biāo)型特征、成礦流體、礦床成因以及成礦年代研究等方面[1-3,6-13]。目前,關(guān)于該礦床的成礦巖體的成因尚存在爭議,王強(qiáng)等[6]認(rèn)為巖體是拆沉下地殼部分熔融產(chǎn)生的熔體上升過程中與地幔橄欖巖發(fā)生交代作用的產(chǎn)物,且不存在AFC過程;而Li等[2]則認(rèn)為巖漿起源于與俯沖作用有關(guān)的富集地幔的部分熔融,少量下地殼物質(zhì)參與成巖作用;謝桂青等[3,14]通過研究鄂東南地區(qū)侵入巖的地球化學(xué)特征,認(rèn)為鄂東南地區(qū)侵入巖是富集地幔的部分熔融同化混染下地殼并發(fā)生分離結(jié)晶作用的產(chǎn)物,且有一定量下地殼物質(zhì)參與成巖作用。本文在對銅山口礦床花崗閃長斑巖體地球化學(xué)特征研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探討了巖體的成因、成巖環(huán)境,并且與典型埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征進(jìn)行對比。研究顯示,巖石樣品中MgO、Cr、Ni的含量以及K2O/Na2O比值差異否定了拆沉下地殼部分熔融作用的存在;而Harker顯示的SiO2含量與鐵鎂質(zhì)礦物的相關(guān)關(guān)系以及巖石固結(jié)指數(shù)與主量元素含量之間關(guān)系證明AFC過程存在。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂東南礦集區(qū)位于揚(yáng)子板塊北緣,大別山造山帶以南,深斷裂及次級斷裂構(gòu)造發(fā)育,礦集區(qū)被三個(gè)主要的斷裂所圍限,即襄樊—廣濟(jì)斷裂、麻團(tuán)斷裂以及南部陽新斷裂(圖1)。區(qū)內(nèi)地層出露較全,從寒武系到第四系均有出露,巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,區(qū)內(nèi)自北向南依次分布有鄂城、鐵山、金山店、靈鄉(xiāng)、陽新和殷祖等6個(gè)大巖體和銅綠山、銅山口、姜橋、何錫鋪、豐山洞等數(shù)十個(gè)小巖體,侵入巖主體侵位于143—126 Ma,且從早到晚存在由中基性向酸性演化的趨勢;火山巖主要分布于保安太和靈鄉(xiāng)和花湖一帶,火山巖噴發(fā)形成于130—125 Ma,在成分上具有雙峰式特征。

圖1 長江中下游地區(qū)大冶Cu-Fe-Au-Mo礦集區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[4],修改)Fig.1 Geological map of Daye Cu-Fe-Au-Mo district,eastern Yangtze Craton,eastern China1.第四系沖積物;2.白堊系碎屑巖;3.三疊系中統(tǒng)—侏羅系;4.泥盆系—三疊系下統(tǒng);5.奧陶系—志留系;6.花崗巖、石英閃長巖、閃長巖;7.花崗閃長巖;8.閃長巖、石英閃長巖;9.閃長巖;10.火山巖;11.鐵礦;12.鐵—銅—金礦;13.銅礦;14.鎢—銅—鉬礦;15.銅—鉬礦;16.金—銅礦;17.城鎮(zhèn)。

2 銅山口巖體地質(zhì)特征

銅山口巖體位于鄂東南礦集區(qū)中南部,位于靈鄉(xiāng)巖體的南緣中部。其出露形態(tài)似上大下小的蘑菇狀,略呈北西向橢圓形,中心直徑500～600 m,出露面積0.33 km2(圖2),分別由東部的銅山口巖株和西部的獅子山巖株組成,是燕山期巖漿多期次侵入的復(fù)式巖體。按侵入的先后順序,依次為花崗閃長斑巖株、花崗閃長斑巖脈、石英二長斑巖筒和花崗細(xì)晶斑巖[1]。其中,花崗閃長斑巖株是雜巖體的主體,與成礦作用關(guān)系密切。巖體內(nèi)部向圍巖蝕變分帶依次為:鉀硅化帶—絹英巖化帶—矽卡巖化帶—蛇紋石化帶—碳酸鹽化帶。

本次主要采集花崗閃長斑巖樣品,從采樣現(xiàn)場觀察及鏡下鑒定,巖石為斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斑晶含量約為50%～55%,基質(zhì)含量為45%～50%。斑晶主要為斜長石,次為石英、黑云母、鉀長石等。基質(zhì)粒度為0.01～0.05 mm,主要由長英質(zhì)礦物組成。副礦物主要為磁鐵礦、磷灰石、榍石和鋯石。

圖2 銅山口銅(鉬)礦床區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)文獻(xiàn)[1],修改)Fig.2 Geological map of Tongshankou copper(molybdenum)deposit1-3.三疊系下統(tǒng)大冶群第4～6段;4.三疊系中下統(tǒng)上部燧石灰?guī)r;5.花崗閃長斑巖株;6.花崗閃長斑巖脈;7.石英二長斑巖筒;8.石英鉀長石化帶;9.絹云母硅化帶;10.矽卡巖化帶;11.蛇紋石綠泥石化帶;12.鐵帽;13.巖體界限;14.地層界線;15.蝕變帶界限;16.斷層;17.銅礦體;18.鉬礦體。

3 樣品采集及測試方法

本次研究的樣品采自于銅山口礦床的露天采場和鉆孔巖心,在測試之前進(jìn)行了詳細(xì)的室內(nèi)巖相學(xué)觀察,選擇新鮮未蝕變或者微弱蝕變的巖石樣品進(jìn)行相關(guān)測試。測試巖體樣品7件,6件來自于露天采場-46 m(樣品TSK-18、TSK-20、TSK-24、TSK-1-1、TSK-1-2、TSK-1-3),1件來自ZK2604巖心-504.78 m標(biāo)高(ZK2604-9)。

巖石樣品的主量元素、微量元素、稀土元素采用常規(guī)方法磨至200目以下。主量元素含量的測試在澳實(shí)(廣州)分析檢測有限公司完成,采用XRF法(硼酸鋰/偏硼酸鋰熔融,X射線熒光光譜分析)。微量元素和稀土元素測試在地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)法完成。

4 巖石地球化學(xué)特征

4.1 主量元素

本次研究的巖石樣品共7件,其主量元素測試結(jié)果見表1。由表1可知,巖石樣品整體具有較高的SiO2(62.86%～68.14%,平均為65.34%)和Al2O3(14.42%～15.55%,平均含量為15.05%);較低的MgO(1.28%～2.64%,平均為1.87%),FeOT(2.63%～5.51%,平均為4.03%),CaO(2.17%～4.56%,平均為3.11%),P2O5(0.214%～0.341%,平均為0.280%),中等的全堿含量(Na2O+K2O=7.18%～8.63%,平均為7.72%)。Mg#為41～56,平均為48。巖漿巖的里特曼指數(shù)(σ)為2.03～2.98,平均為2.55,與鄂東南地區(qū)平均值(2.89)接近[4]。A/CNK值為0.81～1.04,平均0.94,表明巖石是準(zhǔn)鋁質(zhì)的,屬于I型花崗巖[15-16]。樣品的鋁飽和指數(shù)(A/CNK)分布在0.80～1.03之間,為準(zhǔn)鋁質(zhì)(圖3-a)。SiO2-K2O圖解(圖3-b)顯示樣品主要為高鉀鈣堿性系列,少數(shù)為鉀玄巖系列。

4.2 微量元素

樣品的微量元素分析結(jié)果見表2,分析結(jié)果顯示樣品中相容元素含量很低(Ni=11.5×10-6～19.62×10-6,平均14.66×10-6;Cr=12×10-6～32.78×10-6,平均23.69×10-6),而不相容元素含量則很高。此外,巖石還富集大離子親石元素(Sr=538.31×10-6～1 186.33×10-6,平均為860.25×10-6;Ba=763×10-6～960×10-6,平均含量876.47×10-6),虧損高場強(qiáng)元素(Nb=9.85×10-6～10.82×10-6,平均為10.52×10-6;Ta=0.63×10-6～0.64×10-6,平均含量為0.64×10-6)。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素圖解顯示(圖4-a),各樣品的總體分布模式一致,具右傾特征,巖石樣品中富集Rb、Sr、Th、U,虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta、P、Ti。

表1 銅山口巖體主量元素分析結(jié)果(wt%)

注:“<0.01”表示含量低于檢出限;Mg#=100×Mg2+/(Mg2++Fe2+(全鐵))。

圖3 銅山口花崗閃長斑巖A/CNK-A/NK圖解(a)(底圖據(jù)Maniar[17])和K2O-SiO2圖解(b)(底圖據(jù)Taylor [18]和Middlemost [19])Fig.3 A/CNK vs A/NK diagram (a)and K2O vs SiO2 diagram (b) of Tongshankou granodiorite porphyries

4.3 稀土元素

樣品的稀土元素含量分析結(jié)果見表3,分析結(jié)果顯示稀土總量為145.95×10-6～219.89×10-6,平均為184.77×10-6;輕稀土總量為137.83×10-6～207.56×10-6,平均為174.99×10-6;重稀土總量為8.12×10-6～11.67×10-6,平均為9.77×10-6。稀土元素配分模式圖(圖4-b)顯示,銅山口巖體呈現(xiàn)右傾的稀土配分模式,富集LREE,虧損HREE。輕重稀土分異明顯(LaN/YbN為24.33～36.42,平均為27.98),具有微弱的Eu負(fù)異常(Eu/*Eu=0.87～1.01,平均為0.94),Ce異常不明顯。

表2 銅山口巖體微量元素分析結(jié)果(10-6)

圖4 銅山口侵入體原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素圖解(a)(原始地幔數(shù)據(jù)據(jù)Sun and McDonough[20])和稀土元素分布模式圖解(b)(球粒隕石數(shù)據(jù)據(jù)Boynton[21])Fig.4 Primitive mantle-normalized trace elements diagram (a) and rare earth elements patterns diagram (b) of Tongshankou intrusion

5 銅山口侵入體與埃達(dá)克巖的元素地球化學(xué)特征對比

埃達(dá)克巖是具有特定地球化學(xué)特征的一套中酸性火山巖和侵入巖組合。其地球化學(xué)標(biāo)志是:SiO2≥ 56%,Al2O3≥15%,MgO < 3%,貧Y和Yb( Y < 18×10-6,Yb≤ 1.9×10-6),Sr> 400×10-6,LREE富集,無Eu異?；蛴休p微的負(fù)Eu異常[22-24]。具有埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征的巖石存在四種成因模式:①俯沖洋殼的部分熔融[22];②玄武質(zhì)巖漿的地殼混染與分離結(jié)晶過程(AFC)[25];③增厚玄武質(zhì)下地殼的熔融[26-29];④拆沉下地殼的熔融[30]。

元素地球化學(xué)特征分析表明,銅山口侵入體具有埃達(dá)克質(zhì)巖屬性:高SiO2和Al2O3,高Sr,低Y、Yb,具有較高的Sr/Y比值和(La/Yb)N比值;巖石富集輕稀土,Eu異常不明顯。在Sr/Y-Y圖解(圖5-a)和(La/Yb)N-YbN(圖5-b)圖解中所有樣品均落入埃達(dá)克巖區(qū)域。銅山口侵入體與產(chǎn)于遼西地區(qū)和Adak島的埃達(dá)克巖對比(表5),產(chǎn)于遼西地區(qū)和Adak島的埃達(dá)克巖均具有較高的Mg#和MgO、Cr、Ni含量,三者Al2O3、Na2O、Y、Yb含量以及δEu 、Sr/Y比值接近;銅山口侵入體中K2O含量高于其他兩種埃達(dá)克巖,這與張旗等[27]的研究成果一致。

表3 銅山口巖體稀土元素分析結(jié)果(10-6)

注:Eu/*Eu=EuN/(SmN×GdN)1/2,EuN、SmN、GdN為球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值。

圖5 銅山口侵入體Sr/Y-Y圖解(a)和(La/Yb)N-(Yb)N圖解(b)(底圖據(jù)Defant and Drummond[22])Fig.5 Sr/Y versus Y diagram (a) and (La/Yb)N versus (Yb)N diagram (b)of Tongshankou intrusion

6 銅山口侵入體的物源成因和成巖環(huán)境探討

6.1 銅山口侵入體物源成因

Harker圖解顯示(圖6):SiO2與MgO、FeOT、MnO、TiO2、P2O5、CaO呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系,與K2O呈正相關(guān)關(guān)系,指示了侵入巖經(jīng)歷了鐵鎂質(zhì)礦物分離結(jié)晶作用。與遼西地區(qū)由拆沉下地殼產(chǎn)生的熔體上升過程中同地幔橄欖巖發(fā)生交代作用產(chǎn)生的埃達(dá)克巖相比(表4)(MgO平均為3.87%,最高可達(dá)5.68%;Cr=130×10-6～402×10-6;Ni=85×10-6～311×10-6)[32],銅山口侵入體具有較低的相容元素含量(例如,MgO=1.28%～2.64%,平均為1.87%;Cr=12×10-6～32.8×10-6,平均23.69×10-6;Ni=8.7×10-6～19.62 ×10-6,平均14.66×10-6),說明銅山口侵入體不可能由拆沉下地殼部分熔融并隨后交代地幔橄欖巖而產(chǎn)生。其次研究的樣品K2O/Na2O(0.79%～2.12%,平均為1.19%)變化較大,明顯與拆沉下地殼部分熔融形成的C型埃達(dá)克巖(K2O/Na2O比值穩(wěn)定且K2O/Na2O≈1)[33]不同。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)表明玄武質(zhì)下地殼部分熔融所形成的巖漿通常具有較高的Na2O(>4.3%)[34],而本文研究的銅山口侵入巖Na2O變化較大(2.30%～4.19%,平均為3.65%)。

吳利仁認(rèn)為lgSI{SI為巖石固結(jié)指數(shù),SI=100*w(MgO)/(w(MgO)+w(Fe2O3) +w(FeO)+w(Na2O)+w(K2O))}對巖石主量元素含量關(guān)系能更好地反應(yīng)巖石同化特征[35]。如果它們之間呈直線相關(guān)關(guān)系時(shí)不顯示同化作用的存在,相反則表明受到同化作用。在銅山口巖體中,lgSI-MgO顯示直線相關(guān)關(guān)系(圖7-a),表明MgO未曾受到同化作用,而SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、K2O、FeOT都曾受到地殼同化或混合作用影響(圖7-b,f)。通過收集前人數(shù)據(jù),并結(jié)合本文實(shí)際測試數(shù)據(jù),筆者總結(jié)了不同成巖成礦系列花崗巖的稀土元素組成特征(表5)。結(jié)果表明,銅山口侵入體稀土元素分配特征與以幔源為主的同熔型花崗巖系列相似,Sr-Nd同位素模擬計(jì)算顯示約5%下地殼物質(zhì)參與巖漿形成(圖8),并且根據(jù)La/Sm-La圖解,顯示其巖漿經(jīng)歷了部分熔融作用(圖9-a)。同時(shí),結(jié)合前人關(guān)于銅山口侵入體的Sr-Nd-Hf同位素?cái)?shù)據(jù),通過分析筆者認(rèn)為銅山口侵入體源于富集地幔的部分熔融,成巖過程中有少量的地殼物質(zhì)混入并發(fā)生鐵鎂質(zhì)物質(zhì)分離結(jié)晶作用。

表4 銅山口侵入體與典型埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征對比

注:常量元素單位為%,微量元素單位為10-6;括號內(nèi)數(shù)據(jù)為平均數(shù),俯沖洋殼部分熔融成因的埃達(dá)克巖數(shù)值為平均值。

圖6 銅山口侵入巖Harker圖解Fig.6 Haker diagram of the Tongshankou intrusion

6.2 成巖環(huán)境探討

目前對于花崗巖巖漿起源溫度的認(rèn)識主要是通過實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究獲得的。同時(shí)利用花崗巖的礦物學(xué)和地球化學(xué)資料,也可以間接地推斷花崗巖的形成溫度條件。Sylvester[37]提出利用花崗巖的Al2O3/TiO2比值可作為源區(qū)部分熔融溫度的指示劑。當(dāng)巖石的Al2O3/TiO2>100時(shí),部分熔融溫度<875℃;當(dāng)巖石的Al2O3/TiO2<100,部分熔融溫度>875℃。由表1可知,銅山口侵入體的Al2O3/TiO2比值為24.76～34.09,結(jié)合前人[38]熔融包裹體測溫?cái)?shù)據(jù),銅山口侵入體形成溫度為985～1 000℃。

表5 不同成巖成礦系列花崗巖的稀土元素特征表

注:據(jù)楊超群[36]進(jìn)行綜合;銅山口數(shù)據(jù)7個(gè)來自本文,其余來自Li等[2]。

圖7 銅山口巖體巖石固結(jié)指數(shù)和主量元素含量(wt%)關(guān)系圖Fig.7 Diagram of solidification index (SI) versus major elements from Tongshankou intrusion

圖8 銅山口侵入體Sr-Nd同位素模擬計(jì)算圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[14],Sr-Nd同位素?cái)?shù)據(jù)據(jù)文獻(xiàn)[2])Fig.8 Sr-Nd isotope simulation diagram of Tongshankou intrusive rocks

前人研究表明,花崗巖的源巖以中基性巖石為主,它們在熔融時(shí)主要受斜長石、石榴子石、角閃石、金紅石等礦物的制約[39-41]。玄武巖熔融實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)巖漿源區(qū)存在斜長石時(shí),巖漿起源的壓力較低(<0.8 GPa),若源區(qū)中出現(xiàn)石榴子石和角閃石而斜長石消失,則形成壓力較高(>1.2 GPa);當(dāng)源區(qū)出現(xiàn)石榴子石和金紅石而角閃石消失時(shí),則壓力可高達(dá)1.8～2.2 GPa以上[39]。張旗等[42]提出,根據(jù)花崗巖的Sr、Yb地球化學(xué)特征,可用于判別花崗巖形成時(shí)的壓力,認(rèn)為具有高Sr、低Yb特征的花崗巖形成壓力較大,源區(qū)中有石榴子石殘留。本次將銅山口花崗閃長斑巖數(shù)據(jù)投入張旗[18]的Yb-Sr圖解(圖9-b),數(shù)據(jù)投點(diǎn)落在Ⅰ區(qū)域內(nèi),說明巖石具有高Sr、低Yb特征,因此說明其形成壓力較高。

銅山口侵入體強(qiáng)烈虧損HREE和Y,并且富集Sr,暗示其源區(qū)有石榴石殘余,而斜長石很少或沒有[22,26]。玄武質(zhì)巖石熔融實(shí)驗(yàn)表明,>1.0 GPa的條件下熔融殘留體中將出現(xiàn)石榴石,但只有>1.2 GPa(相當(dāng)于40 km)的條件下熔體才能夠與殘留石榴石平衡,并且熔體強(qiáng)烈虧損HREE與Y[43-45]。結(jié)合上述玄武巖熔融實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),銅山口巖漿源區(qū)形成壓力>1.2 GPa,對應(yīng)深度>40 km[39,42]。

7 結(jié)論

(1) 銅山口侵入體為準(zhǔn)鋁質(zhì),高鉀鈣堿性系列,具有埃達(dá)克質(zhì)巖地球化學(xué)特征。高SiO2和Al2O3,高Sr,低Y、Yb,具有較高的Sr/Y比值和(La/Yb)N比值。巖石富集輕稀土,Eu異常不明顯,富集大離子親石元素,虧損高場強(qiáng)元素。與典型的埃達(dá)克巖相比,具有較低的Mg#以及MgO、Cr、Ni含量,具有較高的K2O含量。

圖9 銅山口花崗閃長斑巖La/Sm-La圖解(a)和Yb-Sr圖解(底圖據(jù)張旗等[42])(b)Fig.9 La/Sm versus La diagram (a) and Yb versus Sr diagram (b) of Tongshankou intrusionⅠ.高Sr低Yb型;Ⅱ.低Sr低Yb型;Ⅲ.高Sr高Yb型;Ⅳ.低Sr高Yb型;Ⅴ.非常低Sr高Yb型。

(2) 銅山口侵入體可能是富集地幔部分熔融進(jìn)入下地殼經(jīng)歷同化混染作用并發(fā)生鐵鎂質(zhì)物質(zhì)分離結(jié)晶作用的產(chǎn)物,約5%的下地殼物質(zhì)參與巖漿形成。經(jīng)歷了SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、K2O、FeOT同化或混合作用,MgO同化作用不明顯。形成銅山口侵入體的巖漿來源較深(>40 km),形成壓力>1.2 GPa,形成溫度較高(985～1 000℃)。

致謝:野外地質(zhì)工作得到了鄂東南地質(zhì)大隊(duì)的大力支持和幫助;審稿專家給論文提出了許多建設(shè)性的意見,在此一并致以謝忱！

[1] 呂新彪,姚書振,林新多.湖北大冶銅山口矽卡巖—斑巖復(fù)合型銅(鉬)礦床地質(zhì)特征和成礦機(jī)制[J].地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),1992,17(2):172-180.

[2] Li Jianwei,Zhao Xinfu,Zhou Meifu,et al.Origin of the Tongshankou porphyry-skarn Cu-Mo deposit,eastern Yangtze craton,Eastern China:geochronological,geochemical,and Sr-Nd-Hf isotopic constraints[J].Miner Deposit,2008,43(3):315-336.

[3] 謝桂青,李瑞玲,蔣國豪,等.鄂東南地區(qū)晚中生代侵入巖的地球化學(xué)和成因及對巖石圈減薄時(shí)限的制約[J].巖石學(xué)報(bào),2008,24(8):1703-1717.

[4] 舒全安,陳培良,程建榮,等.鄂東鐵銅礦產(chǎn)地質(zhì)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1992:1-532.

[5] 謝桂青,朱喬喬,李瑞玲,等.鄂東南地區(qū)斑巖—矽卡巖型銅鐵多金屬礦的礦化類型、分布規(guī)律及找礦方向[J].資源環(huán)境與工程,2013,27(S1):36-40.

[6] 王強(qiáng),趙振華,許繼峰,等.鄂東南銅山口、殷祖埃達(dá)克質(zhì)(adakitic)侵入巖的地球化學(xué)特征對比:(拆沉)下地殼熔融與斑巖銅礦的成因[J].巖石學(xué)報(bào),2004,20(2):352-360.

[7] Wang Qiang,Zhao Zhenhua,Bao Zhiwei,et al.Geochemistry and petrogenesis of Tongshankou and Yinzu adakitic intrusive rocks and the associated porphyry copper-molybdenum mineralization in southeast Hubei,East China[J].Resource Geology,2004,54(2):137-152.

[8] 方可棟.銅山口銅礦床成巖成礦演化機(jī)理探討[J].地質(zhì)與勘探,1994(5):7-13.

[9] 劉彬,馬昌前,劉園園,等.鄂東南銅山口銅(鉬)礦床黑云母礦物化學(xué)特征及其對巖石成因與成礦的指示[J].巖石礦物學(xué)雜志,2010,29(2):152-165.

[10] 王曉蕊.銅山口斑巖—矽卡巖型銅鉬礦床流體包裹體特征研究[J].礦物學(xué)報(bào),2013(增刊):502.

[11] 夏林,徐啟東,呂古賢,等.湖北省銅山口銅(鉬)礦床成礦流體水—巖反應(yīng)數(shù)值模擬[J].現(xiàn)代地質(zhì),2003,17(1):41-46.

[12] 趙新福,李建威,馬昌前,等.鄂東南鐵銅礦集區(qū)銅山口銅(鉬)礦床40Ar/39Ar年代學(xué)及對區(qū)域成礦作用的指示[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2006,80(6):850-862.

[13] 謝桂青,毛景文,李瑞玲,等.鄂東南地區(qū)Cu-Au-Mo-(W) 礦床的成礦時(shí)代及其成礦地球動(dòng)力學(xué)背景探討:輝鉬礦Re-Os 同位素年齡[J].礦床地質(zhì),2006,24 (1):44-52.

[14] Xie Guiqing,Mao Jingwen,Li Ruiling,et al.Geochemistry and Nd-Sr isotopic studies of Late Mesozoic granitoids in the southeastern Hubei Province,Middle-Lower Yangtze River belt,Eastern China:Petrogenesis and tectonic setting[J].Lithos,2008,104:216-230.

[15] Chappell BW,White AJR.Two constrasting granite types[J].Pacific Geol,1974,8:173-174.

[16] White AJR,Chappell BW.Granitoid types and their distribution in Lachlan Fold Belt,southeastern Australia[J].Geological Society of America Memoir,1983,159(12):21-34.

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

[18] Peccerillo Angelo,Taylor S R.Geochemistry of eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu,Northern Turkey[J].Mineral Petrol,1976,58(1):19.

[19] Middlemost EAK.Magmas and magmatic Rosks[M].London:Longman,1985:1-266.

[20] Sun SS.and McDonough WF.Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts:Implications for mantle composition and processes[C]//Saunders A D and Norry M J,eds.Magmatism in the ocean basins.London:Geological Society of London,1989,42:313-345.

[21] William V.Boynton.Comsmochemistry of the rare earth elements:meteorite studies[C]//Henderson P E,ed.Rare earth element geochemistry.Elsevicer Science,1984,2:63-114.

[22] Dedant M J,Drummond MS.Derivation of some modern arc magmas by melting of young subducted lithosphere[J].Nature,1990,347:662-665.

[23] Drummond M S,Defant M J.A model f or trondh jemite -tonalite - dacite genesis and crustal growth via slab mel ting:Archaean t o modern comparisons[J].J.Geoph ys.Res.,1990,95(B13):21503-21521.

[24] 王焰,張旗,錢青.埃達(dá)克巖( adakite)的地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義[J].地質(zhì)科學(xué),2000,35(2):251-256.

[25] Castillo P R,Janney P E,and Solidum R U.Petrology and geochemistry of Camiguin island,southern Philippines:insights to the source Of adakites and other lavas in a complex arc setting[J].Miner Petrol,1999,134(1):33-51.

[26] Atherton M P,Petfod N..Generation of sodium-rich magmas from newly undeplated basaltic[J].Nature,1993,362:144-146.

[27] 張旗,王焰,錢青,等.中國東部燕山期埃達(dá)克巖的特征及其構(gòu)造—成礦意義[J].巖石學(xué)報(bào),2001,17(2):237-244.

[28] 張旗,錢青,王二七,等.燕山中晚期的中國東部高原:埃達(dá)克巖的啟示[J].地球科學(xué),2001,36(2):248-255.

[29] 王強(qiáng),趙振華,熊小林,等.底侵玄武質(zhì)下地殼的熔融:來自安徽沙溪adakite質(zhì)富鈉石英閃長玢巖的證據(jù)[J].地球化學(xué),2001,30(4):354-363.

[30] Xu J F,Shinjo R,Defant M J et al.Origin of Mesozoic adakitic intrusive rocks in the Ningzhen area of east china:partial melting of delaminated lower continental crust?[J].Geology,2002,30(12):111-115.

[31] Kay R.W.Alutian magnesian andesites:melts from subduction Pacific ocean crust[J].Geotherm.Res,1978,4(1/2):117-132.

[32] Gao S,Rudnick,Yuan HL,et al.Recycling lower continental crust in the North China craton [J].Nature,2004,432:892-897.

[33] Xiao L and Clements JD.Origin of potassic (C type) adakite magmas:Experimental and field constraints[J].Lithos,2007,95(3/4):399-414.

[34] Rapp R P,Wastson E B.Dehydration melting of metabasalt at 8～32 kbar:Implication for continental growth and crust mantle recycling[J].Journal of Petrology,1995,36(4):891-931.

[35] 吳利仁.華東及鄰區(qū)中、新生代火山巖[M].北京:科學(xué)出版社,1984:1-287.

[36] 楊超群.斑巖礦床的某些新進(jìn)展[J].巖石地球化學(xué)通報(bào),1983(3):30-34.

[37] Sylvester P J.Post-collisional strongly peraluminous granites[J].Lithos,1998,45(1):29-34.

[38] 譚秋明.鄂東南地區(qū)巖漿巖中的礦物包裹體特征及其地質(zhì)意義[J].湖北地質(zhì),1991,5(1):37-47.

[39] Xiong XL,Adam J.and Green TH.Rutile stability and rutile/melt HFSE partitioning during parial melting of hydrous basalt:Implications for TTG genesis[J].Chem.Geol,2005,218(3/4):339-359.

[40] Xiong XL.Trace element evidence for growth of early continental crust by melting of rutile-bearing hydrous eclogite[J].Geology,2006,34(11):945-948.

[41] 吳福元,李獻(xiàn)華,楊進(jìn)輝,等.花崗巖成因研究的若干問題[J].巖石學(xué)報(bào),2007,23(6):1217-1238.

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

[43] Sen C,Dunn.T.Dehydration melting of a bassaltic composition amphibolite at 1.5 and 2.0 GPa:implications for the origin of adakites[J].Contrib.Mineral.Petro,1994,117(4):394-409.

[44] Rapp R P.Amphibole-out phase boundary in partially melted metabasalt,its control over liduid fraction and composition,and source permeability[J].J Geophys Res,1995,100(B8):15601-15610.

[45] Rapp R P,Shimizu N,Norman M D,et al.Reaction between slab-derived melts and peridorite in the mantle wedge:experimental constraints at 3.8Gpa[J].Chemical Geology,1999,160(4):335-356.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Study on Geochemical Characteristics and Genesis ofTongshankou Intrusion,Southeastern Hubei Province

LIU Kun1, WANG Minfang1*, LI Zheming2, WEI Ketao2, WANG Shuai1,GUO Xiaonan1, WANG Wei1, JIANG Bing3, YANG Xiaosheng3

(1.FacultyofEarthResources,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074; 2.FirstGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Huangshi,Hubei435000;3.TongshankouCompanyofDayeNonferrous,Huangshi,Hubei435000)

The Tongshankou Cu(Mo) deposit,located in southeastern Hubei district of metallogenic belt along the middle-lower reaches of Yangtze River,eastern China,is a typical skarn-porphyry composite deposit. Mineralization is closely associated with Tongshankou granodiorite and Lower Triassic marine carbonates. In this paper,the authors report major,trace and rare earth elements of the ore-relate Tongshankou granodiorite. The trace elements are characterized by enrichment of LILE,depletion of HFSE.The study shows that the rocks are metaluminous and high-K calc-alkaline,and have geochemical characteristics of adakitic affinity:with high SiO2,Al2O3and Sr contents,low Y and Yb contents,high Sr/Y and(La/Yb)Nratios. The REE characteristics are LREE enriched,and lack any significant negative Eu anomaly. Compared with typical adakites,Tongshankou intrusive rocks had lower Mg#,MgO、Cr、Ni content and higher K2O content. These data suggested that Tongshankou granodiorite was formed at higher temperature(985～1 000℃)and pressure(>1.2 GPa),which were mainly derived from partial melting of an enriched mantle source that possibly experienced significant contamination of lower crust materials and fractional crystallization of mafic minerals in the course of the diagenesis(AFC),nearly 5 percent lower crust materials participated in the forming of magma.

Tongshankou intrusion; granodiorite; geochemistry

2015-03-16;改回日期:2015-05-25

國家自然科學(xué)基金面上基金項(xiàng)目(編號:41272097)和中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(SKJ2015010)資助。

劉坤(1988-),男,碩士研究生,礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，從事礦床學(xué)教學(xué)及地球化學(xué)研究工作。E-mail:lk102217@163.com

*通訊作者:王敏芳(1980-),女,副教授,礦床學(xué)專業(yè),從事礦床學(xué)教學(xué)和研究工作。E-mail:wang_minfang@163.com

P59; P588.12+1

A

1671-1211(2016)01-0025-09

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201601005

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20151217.0912.002.html 數(shù)字出版日期:2015-12-17 09:12