南嶺東段含稀土礦花崗巖體中暗色包體地質特征*
——以陂頭巖體為例

范飛鵬，肖惠良，陳樂柱，鮑曉明，蔡逸濤，周　延，李海立

(1 南京地質礦產(chǎn)研究所， 南京 210016)　(2 中國地質科學院， 北京 100037)

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南嶺東段含稀土礦花崗巖體中暗色包體地質特征*
——以陂頭巖體為例

范飛鵬1，肖惠良1，陳樂柱1，鮑曉明1，蔡逸濤1，周延1，李海立2

(1 南京地質礦產(chǎn)研究所， 南京 210016)(2 中國地質科學院， 北京 100037)

摘要：在野外地質調查和室內綜合研究的基礎上，通過研究南嶺東段風化殼淋積型礦中含稀土礦花崗巖層中暗色包體的地質特征,發(fā)現(xiàn)分布在巖體中的大量暗色包體具流面和流線構造，主要組成礦物為石英、輝石和斜長石，具典型的輝長結構。暗色包體低硅、鉀和鈉，高鈣、鋁、鎂、鐵、鈦和錳，屬亞堿性—鋁不飽和型；富集U、La、Pr、Nd、Sm、Dy，虧損Nb、Sr、Zr、Hf、Ti等微量元素；REE總量低于寄主含礦花崗巖層稀土總量，Ce和Eu具有明顯的負異常。這些特征說明暗色包體的原巖可能來自早期基性巖，其形成與燕山早期陂頭巖體的分異演化關系密切。與南嶺地區(qū)花崗巖中此類暗色包體進行對比，有助于在該區(qū)尋找稀土礦床和稀有金屬礦床。

關鍵詞：風化殼淋積型；稀土礦；暗色包體；南嶺東段；燕山早期

花崗巖中的捕擄體和包體是落入熔漿中的巖塊發(fā)展至不同階段的產(chǎn)物[1-2],對花崗巖成因及成礦研究具有重要意義。國內外學者對花崗巖中暗色微粒包體進行了詳細研究[3-29]，認為暗色包體主要是由混入花崗巖漿中的中基性巖漿固結而成[6-9,15-22]和巖石部分熔融后的殘余物[1-2,5,12-14,18-22,30-35]。在贛南地區(qū)部分稀土礦的含礦花崗巖層中可見大量暗色包體(或捕擄體)，對成礦和找礦具有指示作用[36]，但前人對這類暗色包體研究較少。南嶺地區(qū)風化殼淋積型稀土礦中含礦層位為花崗巖(堿性花崗巖)[37]，母巖多為黑云母二長花崗巖，屬準鋁質A型花崗巖，稀土礦形成的時間為第三紀—第四紀[36]。變質基底層、巖漿多期活動和巖漿期后脆性斷裂構造活動是此類礦床形成的主要因素[34]。前人對南嶺地區(qū)風化殼淋積型型稀土礦中暗色包體僅有形態(tài)特征的描述，在巖石學和地球化學方面研究較少。本文通過對此類暗色包體進行巖石學及地球化學方面研究，探討其成因及對稀土礦成礦作用的影響，這對研究該類礦床和指導找礦具有重要意義。

1區(qū)域地質特征

研究區(qū)處于南嶺東段鎢錫多金屬成礦帶，受北東向大型構造控制，構造—巖漿活動頻繁。

變質基底構造層由震旦系、寒武系及奧陶系淺變質巖系組成，沉積蓋層主要為泥盆系、石炭系、二疊系、下侏羅統(tǒng)、白堊系和古近系。

褶皺構造主要為基底褶皺(加里東期)和蓋層褶皺?；遵薨櫽奢S向北西—近南北向、軸面近乎直立的不完整緊閉背斜和向斜組成。受后期構造—巖漿活動影響，蓋層褶皺形態(tài)復雜，軸向多變，多呈波狀和穹窿狀。斷裂構造主要為北西向、北東向、北東東向、東西向線性構造。

區(qū)內以印支期—燕山期巖漿活動最為強烈，見少量加里東期巖體。巖體主要為龍源壩復式巖體、陂頭復式巖體和塔背巖體。印支晚期巖體中可見偉晶花崗巖捕擄體，多沿流面構造線定向分布，長石多呈定向排列，斑晶多>1.5 cm。燕山期巖體屬S 型花崗巖，多侵位于早期巖體，來源于早元古代殼—幔分異產(chǎn)生的地殼[38-39]，代表性巖體為陂頭巖體和塔背巖體，可見大量暗色包體和花崗巖捕擄體。陂頭巖體屬殼—幔混合，塔背巖體屬幔源型，兩者為板內裂谷型環(huán)境[38-39]。

巖體多侵位于震旦系、寒武系、泥盆系和二疊系，白堊系地層分布在北部，第四系坡積物分布在河谷及低凹地段。

圖1　陂頭地區(qū)地質簡圖(據(jù)文獻[34]修改)Fig.1　Generalized geologic map of the Pitou area (modified after reference [34])1-白堊—第四系；2-白堊系；3-侏羅系；4-石炭系；5-泥盆—侏羅系；6-泥盆—石炭系；7-泥盆系；8-奧陶系；9-寒武系；10-震旦系；11-震旦系—寒武系；12-燕山晚期花崗斑巖；13-燕山晚期花崗巖；14-燕山早期第二階段第二次花崗巖；15-燕山早期第二階段第一次侵入花崗巖；16-燕山早期第一階段第二次侵入花崗巖；17-燕山早期第一階段第一次侵入花崗巖和閃長巖；18-燕山早期第三階段侵入正長巖；19-燕山早期第一階段次安山玢巖；20-加里東期二長花崗巖；21-斷層；22-地質界線；23-稀土礦點分布區(qū)

2暗色包體地質特征

區(qū)內稀土礦點主要分布于陂頭巖體，含礦母巖均為印支—燕山期花崗巖巖體。陂頭巖體主要為黑云母花崗巖和黑云母二長花崗巖，磚紅色—紅褐色，中粒似斑狀花崗結構，塊狀構造，主要礦物為石英、鉀長石、斜長石和黑云母，含少量角閃石。顯微鏡下鉀長石和斜長石礦物晶面粘土化強烈，黑云母具弱的綠泥石化。副礦物為鈦鐵礦、磁鐵礦、鋯石、螢石、獨居石、釷石和少量磷灰石等。巖漿期后斷裂活動頻繁，巖體風化強烈，風化色呈紅褐色、磚紅色，風化層較厚。

稀土礦點(床)分布的巖體均侵入早期巖體以及震旦系和寒武系，在巖體接觸帶及巖體頂部見大量暗色包體，這些暗色包體“鑲嵌”在風化剝蝕面上，具有明顯的流面和流線構造，風化后呈現(xiàn)為“蛋殼”，多呈橢圓狀(圖2)。含礦巖體整體受NEE向斷裂控制，主要為構造—巖漿活動形成的斷裂和巖漿期后斷裂。

圖2　研究區(qū)暗色包體地質特征Fig.2　Geologic characteristics of dark enclaves in the studied area

暗色包體為輝長巖，多呈橢圓狀，隨深度增加有變小消失的趨勢，主要分布于全風化和半風化花崗巖層，圍巖主要為黑云母二長花崗巖和黑云母花崗巖，風化色多呈紅褐色、磚紅色和紫紅色。全風化層多呈松散狀，大多數(shù)長石風化成粘土礦物，并見少量云母，暗色包體主要分布在全風化層底部。半風化層巖石中黑云母和長石礦物大多保留完好，部分長石完全粘土化，顏色呈淺黃褐色略帶紅色，原巖結構基本保留。

本次研究選取的暗色包體顯微鏡下顯示主要礦物為輝石和斜長石，同時見少量黑云母、角閃石、磁黃鐵礦和磷灰石等礦物。斜長石多搭構成三角格架，格架內多充填輝石，構成輝長結構(圖3)；輝石和斜長石多綠泥石化，石英礦物邊緣見溶蝕邊和裂紋；黑云母多被磁黃鐵礦占據(jù)，大多呈現(xiàn)骸晶結構；磷灰石多穿切斜長石。

3樣品采集及實驗測試

典型樣品均從采礦面剝離出來，選取直徑較大的樣品用去離子水進行多次清洗后逐層進行剝皮，直至露出新鮮面以及風化影響較小的核部，確保樣品具有一定的新鮮度，再清洗進行薄片鏡下研究。

選取蝕變和風化較弱的樣品進行主量、微量和稀土元素測試，樣品加工和測試在國土資源部華東礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。主量元素采用XRF分析，精度優(yōu)于1%，其中主量元素測試得到的為TFe2O3，然后酸消解、重鉻酸鉀滴定測量氧化亞鐵(0.01%～100%)，用所測TFe2O3和FeO含量計算Fe2O3含量，公式為w( Fe2O3)=w(TFe2O3) -w(FeO)×1.11134。燒失量：空坩堝在1000℃馬弗爐中灼燒至恒重，冷卻后，稱其重量m1，稱取樣品1g(m)于恒重好的坩堝中，在1000°馬弗爐中灼燒至恒重，冷卻后，稱其重量m2，w( LOI)=(m+m1-m2)/m×100%。

稀土元素和微量元素采用ICP-MS測定。粉末樣品在105℃下烘干備用，樣品前處理在100級超凈實驗室進行。準確稱取50mg樣品于15mLPFA管型熔樣瓶中，用少量蒸餾水潤濕，分別加入1mLHF、1mLHNO3和1mLHCLO4溶液，密封加熱至150℃，放置過夜，冷卻后開蓋蒸干，加入1:1稀王水，密封加熱至130℃，保溫3小時以溶解殘渣，保證分解完全。待溶液冷卻后，定容至100mL。樣品溶液在Finnigan MAT Element 2型高分辨電感耦合等離子體質譜儀(美國熱電公司)進行分析測定，各元素檢出限<0.5×10-9,精密度<5%。

4分析測試結果

4.1主量元素

暗色包體及塔背、陂頭和車步巖體主量元素地球化學分析數(shù)據(jù)見表1，可知暗色包體SiO2含量為48.67%～49.07%，與車步輝長巖體的SiO2含量相近，但小于塔背和陂頭巖體的SiO2含量。暗色包體的CaO含量為8.09%～8.99%，Al2O3含量為13.4%～13.52%，MgO含量為5.13%～5.32%，P2O5含量為0.23%，CaO、Al2O3、MgO及 P2O5的含量均小于塔背正長巖和車步輝長巖的相應含量，均大于其余花崗巖類的相應含量。暗色包體的Fe2O3含量為5.4%～ 5.58%，F(xiàn)eO含量為9.31%～ 9.43%，TiO2含量為2.63%～ 2.67%，MnO含量為0.21%～ 0.218%，F(xiàn)e2O3、FeO、TiO2及MnO

表1　暗色包體及塔背、陂頭和車步巖體主量元素地球化學分析數(shù)據(jù)(%)

含量均大于區(qū)內塔背、陂頭和車步巖體的相應含量。暗色包體的K2O含量為0.41%～ 0.85%，Na2O含量為1.78%～ 2.19%，均小于區(qū)內塔背、陂頭和車步巖體的相應含量。暗色包體鋁飽和指數(shù)為0.68～0.70，與車步輝長巖的鋁飽和指數(shù)接近，屬鋁不飽和型。在(Na2O + K2O)-SiO2分類圖中暗色包體主要分布在亞堿性輝長巖區(qū)(圖4)。

圖4　研究區(qū)暗色包體(Na2O+K2O)-SiO2分類圖(底圖據(jù)文獻[40])Fig.4　(Na2O+K2O) vs. SiO2 discrimination diagram of dark enclaves in the studied area

4.2微量元素

相對于原始地幔[43]，研究區(qū)暗色包體微量元素原始地幔標準化配分曲線與塔背巖體、陂頭巖體和車步巖體的曲線相差較大(圖5)，U、La、Pr、Nd、Sm、Dy等相對富集，虧損Nb、Sr、Zr、Hf、Ti等(表2)，反映研究區(qū)暗色包體與區(qū)其他內各巖體具有不同特征。在指示巖石分異演化的元素比值上，暗色包體Nb/Ta為13.88～14.62，大于陂頭巖體的Nb/Ta值，小于塔背巖體和車步輝長巖體的Nb/Ta值；Zr/Hf為44.36～45.1，小于塔背正長花崗巖的Zr/Hf值，大于陂頭巖體和車步輝長巖體的Zr/Hf值；暗色包體Rb/Sr為0.2～0.33，大于車步輝長巖體的Rb/Sr值，小塔背和陂頭巖體的Rb/Sr值(表2)，說明暗色包體與車步輝長巖體具一定的相似特征，與陂頭巖體分異演化關系較密切。

4.3稀土元素

巖石稀土元素分析結果(表2)表明，暗色包體與寄主含礦花崗巖層具有相似的曲線形態(tài)，但曲線較寄主含礦花崗巖層緩(圖6)，REE總量低于寄主含礦花崗巖層的稀土總量，輕重稀土分異不明顯。δCe為0.25～0.28，Ce具有明顯的負異常；δEu為0.6～0.85，Eu具有明顯的負異常，(La/Yb)N為4.35～5.23。

表2暗色包體與含礦花崗巖層、區(qū)內各巖體和地層微量元素及稀土元素組成(×10-6)

Table 2Trace element and rare earth element compositions of dark enclaves, ore-bearing granites ,rock mass and strata in the studied area (×10-6)

樣品PTK-YQ1PTK-YQ2PTK-4-H3PTK-4-H5PTK-4-H8PTK-4-H9PTK-4-H10塔背巖體陂頭巖體車步巖體Z∈OD樣品數(shù)量1111111352Sr196324231.653.70373.00Rb39.310692.27196.4062.55Ba391506950.33321.60222.50Th2.823.0910.3831.664.88U0.780.882.584.811.06Nb11.813.687.7333.9619.25Ta0.850.935.372.601.18Zr189.4186.3571.67150.20150.50Hf4.24.210.286.163.84Ga23.121.726.9320.909.20Nb/Ta13.8814.6216.3313.0616.31Zr/Hf45.1044.3655.6124.3839.24Rb/Sr0.200.330.403.660.17La60.6081.30205.00245.00328.00186.0052.6065.63102.9818.3529.1923.4825.8824.74Ce39.2047.20189.00179.00251.00207.0012.80113.23191.6039.6023.4429.0740.7629.54Pr17.1023.0045.8054.4079.1048.7012.1012.7923.505.126.844.934.465.47Nd76.0097.40174.00212.00285.00189.0043.5044.3082.1821.7520.3216.934.8919.33Sm19.5024.4031.4037.7046.0026.606.807.8814.845.213.813.302.473.31Eu5.925.104.925.645.572.821.002.491.251.590.670.680.330.59Gd23.1027.2031.1029.9026.9015.203.586.5411.355.342.612.701.732.24Tb3.614.284.233.722.841.730.450.951.680.870.480.500.300.42Dy20.7024.8021.2018.2013.007.822.165.319.325.132.132.491.351.86Ho3.984.713.803.152.151.280.361.021.761.040.340.440.220.35Er10.7013.009.667.825.393.070.942.914.892.820.901.220.600.99Tm1.481.741.301.070.770.430.140.440.690.420.110.160.070.15Yb9.4210.507.716.294.622.581.002.944.462.590.761.020.460.93Lu1.321.541.030.860.630.350.130.470.640.390.130.190.070.17Y81.00134.00112.0085.7056.3028.607.3827.3044.1627.458.7912.896.129.9ΣREE292.63366.17730.15804.751050.97692.58137.56266.91451.03110.2191.7387.1183.5990.09LREE/HREE2.943.178.1210.3317.6720.3414.7012.4311.954.9511.308.9916.4111.67LaN/YbN4.355.2317.9726.3247.9848.7235.5415.5216.695.1025.9515.5638.0217.98δEu0.850.600.480.500.450.390.561.050.280.90.620.680.460.63δCe0.280.250.440.350.360.500.12資料來源本文實測[39][44]

圖5　暗色包體與區(qū)內塔背、陂頭和車步巖體的微量元素原始地幔標準化配分曲線圖[42]Fig.5　Primitive mantle-normalized trace element spider diagrams of dark enclaves and rock mass at Tabei, Pitou and Chebu in the studied area[42]

圖6　暗色包體與含礦花崗巖層稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖[42]Fig.6　Chondrite-normalized REE patterns of dark enclaves and ore-bearing granites[42]

暗色包體與區(qū)內塔背、陂頭和車步巖體的稀土元素球粒隕石標準化配分曲線均呈右傾型(圖7)。暗色包體的稀土元素總量低于陂頭巖體的稀土元素總量，但高于塔背正長巖體和車步輝長巖體的稀土元素總量。陂頭巖體Eu出現(xiàn)更明顯的負異常，Ce負異常不明顯。

圖7　暗色包體與區(qū)內塔背、陂頭和車步巖體稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖[42]Fig.7　Chondrite-normalized REE patterns f of dark enclaves and rock mass in the Tabei, Pitou and Chebu areas[42]

暗色包體與區(qū)內各地層的稀土元素球粒隕石標準化曲線均呈略向右傾斜(圖8)。暗色包體的稀土元素總量遠高于各地層的稀土元素總量。除了奧陶系(O)呈現(xiàn)出Eu的負異常外，其余泥盆系(D)，寒武系(∈)和震旦系(Z)均出現(xiàn)與暗色包體相似的Eu和Ce弱負異常，說明包體在形成過程中與地殼關系較為密切。

圖8　暗色包體與區(qū)內老地層稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖[42]Fig.8　Chondrite-normalized REE patterns of dark enclaves and the old strata in the studied area[42]

5討論

5.1暗色包體的形成時代

有學者認為該地區(qū)雙峰式侵入雜巖形成于早—中侏羅世[44]。區(qū)內車步輝長巖體SHRIMP U-Pb 鋯石年齡為172.9 Ma[45]，陂頭巖體的全巖—礦物Rb-Sr等時線年齡為178.15 ±0.84 Ma[46]，單顆粒鋯石U-Pb 同位素年齡為186.3±1.1Ma[38]，塔背正長巖體單顆粒鋯石U-Pb 同位素年齡 為188.6±2.2 Ma[38]，均為燕山早期。這些年齡樣品均采自陂頭南部，經(jīng)項目組野外調查發(fā)現(xiàn)，黃田江為一北東東向斷裂帶，斷裂帶南部研究程度較高主要因為巖石風化較弱，保存較完整。而斷裂帶以北巖石風化強烈，所有的稀土礦均分布于其中，暗色包體均分布于強風化巖體中，說明包體原巖形成時間早于巖體。

5.2暗色包體的來源及形成

從巖石地球化學特征看，暗色包體主量元素地球化學特征與區(qū)內輝長巖的地球化學特征較相似，但微量元素和稀土元素地球化學特征相差較大，說明暗色包體與區(qū)內輝長巖可能不是同一期。從稀土元素球粒隕石標準化配分曲線看，區(qū)內陂頭巖體具有明顯的Eu負異常，暗色包體Eu虧損一般。區(qū)內泥盆系、寒武系和震旦系的稀土元素總量雖小于暗色包體的含量，但稀土元素配分曲線特征與暗色包體的曲線特征相近，均具有Ce和Eu負異常。結合暗色包體顯微鏡下特征，說明區(qū)內暗色包體應為早期基性巖，雖被后期巖漿熱液熔融改造和元素交換遷移，但仍保留原巖的某些地質特征，與車步輝長巖明顯不同。

5.3對稀土礦形成的指示作用

南嶺乃至整個華南地區(qū)在印支期和燕山期巖漿活動十分強烈[44]，巖漿對上覆蓋層進行了強烈的原地重熔和改造，蓋層和巖漿之間各種元素進行了重新分配和組合?；◢弾r熱液流體中的成礦元素含量取決于卷入熔融的沉積—變質原巖中成礦元素的原始濃度[47]，上覆蓋層的特征和含礦性決定花崗巖的礦化特征，特別是早期這類基性巖和老地層對稀土礦的后期富集成礦奠定了基礎，這類暗色包體也是解密地質事件的關鍵。

6結論

(1)區(qū)內淋積型稀土礦層中的暗色包體為蓋層巖塊，屬于早期基性巖類受后期巖漿熱液熔融改造形成，仍保留原巖巖石化學方面的特征。對比研究南嶺地區(qū)含稀土礦強風化花崗巖中的暗色包體，對尋找稀土礦床和稀有金屬礦床具有重要意義。

(2)暗色包體是上覆巖塊被巖漿熔融的特定階段，其形成與燕山早期陂頭巖體的分異演化關系密切，說明燕山期在南嶺地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模巖漿侵位，蓋層多被熔融形成含礦的花崗巖層。

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DOI:10.16788/j.hddz.32-1865/P.2016.01.005

* 收稿日期：2015-01-30改回日期：2015-05-12責任編輯：譚桂麗

基金項目:中國地質調查局地質調查項目(項目編號：1212011120813、1212011120811、1212010881305、1212010533003)資助。

第一作者簡介：范飛鵬，1982年生，男，高級工程師，主要從事礦產(chǎn)資源勘查和礦床學研究工作。

中圖分類號：P588.12+4

文獻標識碼：A

文章編號：2096-1871(2016)01-036-09

Geological features of dark enclaves in REE-bearing granites in eastern Nanling: an example from the Pitou rock mass

FAN Fei-peng1， XIAO Hui-liang1， CHEN Le-zhu1，BAO Xiao-ming1， CAI Yi-tao1， ZHOU Yan1, LI Hai-li2

(1.NanjingInstituteofGeologyandMineralResources，Nanjing210016，China)(2InstituteofGeologyChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China)

Abstract：On the basis of field geological survey and indoor integrated study, this study analyzed the geological features of dark enclaves from the REE-bearing granites in weathering crust infiltration deposits in eastern Nanling. A large amount of dark enclaves in the rock mass is found to occur in platy and linear structures, and consists of quartz, pyroxene and plagioclase with typical gabbro texture. The dark enclaves are low in Si, K and Na, and high in Ca, Al, Mg, Fe, Ti and Mn, belonging to sub-alkaline-aluminum unsaturated type; enriched in U, U, La, Pr, Nd, Sm, Dy and depleted in Nb, Sr, Zr, Hf, Ti. The total REE content of dark enclaves is lower than that of host bearing granite, with obvious negative Ce and Eu anomalies. All these characteristics suggest that the protolith may originate from the early mafic rocks related to differentiation and evolution of Pitou rock mass in early Yanshanian. Comparison with dark enclaves of granites in the Nanling area will help search for rare earth deposits and rare metal deposits.

Key words:weathering crust infiltration deposit; rare earth deposit ; dark enclaves; eastern Nanling; Early Yanshanian