福建上杭縣浸銅湖礦床成礦巖體的地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

李 斌，魯安懷，賴健清，楊 牧

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福建上杭縣浸銅湖礦床成礦巖體的地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

李 斌1, 2, 3，魯安懷1, 2，賴健清1, 2，楊 牧1, 2

(1. 中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙410083；2. 中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長沙 410083；3. 南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，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 210093)

華南晚中生代發(fā)育大規(guī)模的巖漿活動及巨量金屬成礦，成巖成礦作用一直是大花崗巖成礦省研究的主要內(nèi)容。閩西浸銅湖銅鉬礦床中發(fā)育有與礦化同時代的花崗閃長斑巖及花崗斑巖。為查明這兩個巖體與礦化的關(guān)系，對其進(jìn)行詳細(xì)的巖石地球化學(xué)分析。研究表明：花崗閃長斑巖屬弱過鋁質(zhì)巖，具埃達(dá)克質(zhì)巖石的親緣性。元素和同位素特征指示其為俯沖交代富集地幔來源，分離結(jié)晶作用控制著巖體的形成?；◢彴邘r屬過鋁質(zhì)巖，發(fā)生斜長石的分離結(jié)晶?；◢彴邘r的Sr-Nd同位素組成排除華夏元古代陸殼基底物質(zhì)及幔源巖漿參與的可能，指示其物質(zhì)來源應(yīng)為早期就位的火成巖或正變質(zhì)巖。浸銅湖礦床形成于受古太平洋板塊俯沖、折返影響而形成的伸展構(gòu)造環(huán)境。

花崗斑巖; 花崗閃長斑巖；微量元素；Sr-Nd同位素；浸銅湖；福建

浸銅湖銅鉬礦床位于福建省上杭縣的紫金山礦田內(nèi)[1]，屬紫金山淺成低溫?zé)嵋?斑巖成礦體系的一部分[2]。紫金山礦田內(nèi)主要發(fā)育有中晚侏羅世的殼源S型花崗巖以及白堊紀(jì)的中酸性次火山巖?淺成斑巖侵入體[1, 3?9]，后者與礦田內(nèi)發(fā)育的斑巖?淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)密切相關(guān)[1, 3?7, 10?11]。紫金山礦田內(nèi)白堊紀(jì)巖漿事件具多期次、多階段的特點(diǎn)。前人對礦田進(jìn)行了大量的研究工作[1, 3, 10]，積累了很多有意義的數(shù)據(jù)。然而，對礦田內(nèi)巖基及巖體的寬泛研究雖然便于討論大尺度的構(gòu)造—巖漿演化過程，卻缺乏對具體礦床中特定巖體及礦化的精細(xì)刻畫，這制約著對不同成礦體系成巖成礦機(jī)制的深入解析，也不利于對紫金山礦田這一復(fù)雜且礦化類型齊全的淺成低溫?zé)嵋?斑巖成礦系統(tǒng)進(jìn)行綜合系統(tǒng)的研究。

斑巖型銅鉬礦床主要形成于高氧逸度的巖漿體系，其抑制巖漿熔體中形成大量的硫化物相，阻止了巖漿中親銅和親硫元素的流失[12]。而親銅和親鐵元素主要以硫化物的形式儲集在地幔中，硫化物在高氧逸度的條件下將發(fā)生分解并釋放S和金屬元素進(jìn)入到熔體中形成含礦巖漿[12?14]。此外，洋殼板片熔融導(dǎo)致斑巖Cu-Au礦床多產(chǎn)在俯沖帶地區(qū)，俯沖作用為形成高氧逸度和高水含量的巖漿創(chuàng)造了條件[15]。除板片熔融來源以外，與大型斑巖礦床有關(guān)的埃達(dá)克質(zhì)巖也可來源于富水玄武質(zhì)巖漿經(jīng)過角閃石±石榴子石的結(jié)晶分異作用[15?16]。因此，如何形成埃達(dá)克質(zhì)巖漿存在有較大的爭議。

對礦床中與礦化同期發(fā)育的含礦與不含礦巖體的對比研究是進(jìn)行成巖成礦作用探討的最有效手 段[6, 17]。通過對含礦與不含礦巖體的物質(zhì)來源，結(jié)晶分異及成巖物理化學(xué)條件的對比，可判斷相應(yīng)的成礦物質(zhì)來源及礦質(zhì)運(yùn)移、沉淀的機(jī)制，并為進(jìn)一步確定找礦標(biāo)志及進(jìn)行找礦預(yù)測提供依據(jù)。浸銅湖銅鉬礦床中與礦化密切相關(guān)的主要為花崗閃長斑巖及花崗斑巖，其研究工作也相對薄弱，缺乏精確地巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)，這成為制約巖漿演化及礦床成因研究的重要因素。

為更好地理解紫金山礦田內(nèi)的構(gòu)造?巖漿?礦化演化機(jī)制，本文作者對前人研究相對較少的浸銅湖礦床開展了系統(tǒng)的巖石地球化學(xué)的研究，以期闡明相應(yīng)巖體的成因及其與成礦的關(guān)系，揭示殼幔組分在成巖成礦過程中的作用，并為進(jìn)一步探討華南白堊紀(jì)時期的構(gòu)造?巖漿演化模式及金屬成礦作用提供新的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

華夏地塊北緣以江山?紹興斷裂與萍鄉(xiāng)?玉山斷裂為界，向西南延伸到衡陽?祁東?永州?桂林一帶，南部以海南島南部的九所?陵水?dāng)嗔褞榻?(見圖1)[18?22]。從新元古代開始，華夏與揚(yáng)子地塊發(fā)生碰撞聚合[23]，逐漸形成了延伸約1500 km的江南新元古代弧形造山帶。政和?大埔斷裂是華夏地塊內(nèi)對中生代火成巖具有分區(qū)控制作用的基底斷裂，可能為兩個大地構(gòu)造單元之間的縫合線[5?6, 22?24]。政和?大浦?jǐn)嗔殉蔔E向延伸，其西側(cè)為武夷隆起，巖漿產(chǎn)物以花崗巖類為主；斷裂以東火山巖大面積出露(見圖1)[24]。

華夏基底變質(zhì)巖主要為古元古代的花崗巖和變質(zhì)巖，中元古代的沉積巖以及新元古代的角閃巖、片麻巖、混合巖以及綠片巖[25]。不同于元古代變質(zhì)巖的零星分布，古生代海相及陸相沉積地層分布較廣[25?26]。晚石炭世到早三疊世主要為淺海相的碳酸鹽巖沉 積[20]。中二疊世到早三疊世多發(fā)育粉砂巖、砂巖、泥巖和碳酸鹽巖沉積[26]。從三疊紀(jì)開始，受印支運(yùn)動影響廣泛發(fā)育陸內(nèi)的造山運(yùn)動[27]。中晚侏羅世到白堊紀(jì)時期發(fā)育大規(guī)模的巖漿活動，且具有向洋年輕化的分布特征(見圖1)[20]。內(nèi)陸發(fā)育侏羅紀(jì)的火山巖和花崗巖(見圖1)，沿海發(fā)育白堊紀(jì)火山巖、花崗巖和玄武巖(見圖1)[19?20]。福建地區(qū)典型火山巖系列有南源群(143~130 Ma)以及石帽山群(104~95 Ma)，以長英質(zhì)的火山熔巖為主[28]。

福建紫金山礦田位于福建省的西南部(見圖2)，大地構(gòu)造單元屬上杭火山盆地的東北緣(見圖2(a))，且位于云霄—上杭構(gòu)造帶與宣和復(fù)背斜的交匯部位(見圖2(a))。樓子壩群包括細(xì)粒變質(zhì)砂巖和千枚巖，為紫金山礦田內(nèi)發(fā)育的新元古代地層；且不整合接觸于泥盆紀(jì)?石炭紀(jì)時期天瓦崠組和林地組的碎屑巖及灰?guī)r(見圖2(b))。紫金山礦田發(fā)育大規(guī)模的晚中生代火山巖及侵入巖。中晚侏羅世時期以紫金山復(fù)式花崗雜巖體及才溪二長花崗巖為主，約占礦田總面積的一半以上(見圖2(b))。白堊紀(jì)的火山巖系列有凝灰?guī)r，隱爆角礫巖，英安玢巖等火山熔巖及次火山巖；地表出露明顯的侵入巖有四方花崗閃長巖，羅卜嶺花崗閃長斑巖等(見圖2(b))。浸銅湖礦床中主要發(fā)育有四方花崗閃長巖及與成礦有關(guān)的花崗閃長斑巖和花崗斑巖，此外還有后期的石英二長巖及二長巖脈侵入。

圖1 華南中生代花崗巖及火山巖分布圖(據(jù)文獻(xiàn)[18?20]改繪)：1—古近紀(jì)巖漿巖；2—白堊紀(jì)火山巖；3—白堊紀(jì)花崗巖； 4—侏羅紀(jì)火山巖；5—侏羅紀(jì)花崗巖；6—三疊紀(jì)花崗巖；7—中生代玄武巖；Ⅰ—江山?紹興斷裂；Ⅱ—萍鄉(xiāng)?玉山斷裂；Ⅲ—政和?大浦?jǐn)嗔?；Ⅳ—長樂?南澳斷裂

圖2 福建西南部區(qū)域構(gòu)造圖及紫金山礦田地質(zhì)圖 (據(jù)文獻(xiàn)[2, 8?9]改繪)：1—礦床；2—斷裂；3—羅卜嶺花崗閃長斑巖(K1)；4—英安玢巖(K1)；5—隱爆角礫巖(K1)；6—凝灰?guī)r(K1)；7—四方花崗閃長巖(K1)；8—才溪二長花崗巖(J3)；9—紫金山復(fù)式巖體(J2-J3)；10—第四系沉積；11—石帽山群(白堊紀(jì))；12—林地組(石炭紀(jì))；13—天瓦崠組(泥盆紀(jì))；14—樓子壩群(新元古代)

2 樣品采集及巖相學(xué)特征

浸銅湖銅鉬礦區(qū)內(nèi)花崗閃長斑巖出露面積較小，僅0.2 km2(見圖2(b))[7]?；◢忛W長斑巖淺部風(fēng)化較強(qiáng)，含礦部位發(fā)育較強(qiáng)的蝕變，而深部遠(yuǎn)離礦體則較為新鮮[7]。本研究樣品采自鉆孔ZK4012，距地表158~555 m位置，樣品經(jīng)歷較弱的蝕變影響?；◢忛W長斑巖呈灰白色或輕微紅色，斑狀結(jié)構(gòu)(見圖3(a)和(b))，發(fā)育自形到半自形斜長石、石英、角閃石、黑云母以及鉀長石斑晶，粒徑約為1~5 mm，散布在細(xì)?；|(zhì)中(粒徑0.02~0.5 mm)，基質(zhì)主要包含有鉀長石、斜長石、石英和少量黑云母、磷灰石、鋯石、磁鐵礦及金紅石等。斑晶中自形板狀斜長石(約40%，體積分?jǐn)?shù))發(fā)育有鈉長石雙晶及振蕩環(huán)帶。自形?半自形的鉀長石 (＜15%，約0.5 mm)和石英(＜15%，約0.5 mm)斑晶與其他透明礦物不規(guī)則交生。角閃石(約15%，＜5 mm)與黑云母(約10%，＜3 mm)斑晶均呈自形或半自形嵌布在基質(zhì)中(見圖3(a)和(b))。

浸銅湖花崗斑巖樣品采自紫金山礦田內(nèi)鉆孔ZK23201，深度為287~1003 m(見圖2(b))。花崗斑巖呈淺肉紅色、灰白色，具中細(xì)?；◢?、斑狀結(jié)構(gòu)；斑晶主要有石英 (55%)、斜長石(30%)、黑云母(15%) (見圖3(c)和(d))；基質(zhì)則主要由堿性長石、斜長石和石英組成。石英礦物粒徑一般為0.5~4 mm(見圖3(c)和(d))。副礦物組合為榍石?鋯石?磷灰石等。

圖3　浸銅湖花崗閃長斑巖及花崗斑巖的巖相學(xué)顯微照片

3 實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行巖石地球化學(xué)分析時，首先將樣品破碎、磨細(xì)(75 μm)后制成分析樣品。主、微量元素和Sr-Nd同位素測試均在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。其中主量元素分析方法為X熒光光譜法，儀器為美國熱電ARL9800XP+型XRF射線熒光光譜儀，大多數(shù)元素的分析精度優(yōu)于5%；微量元素用ICP-MS測定(Finnigan Element II型)。

Sr、Nd同位素采用BioRad AG 50W×8陽離子樹脂純化Sr、Nd元素，用TIMS(Finnigan Triton TI型)分析測試，Sr測試過程中采用86Sr/88Sr=0.1194校正質(zhì)量分餾。Nd測試過程中采用146Nd/144Nd=0.7219校正質(zhì)量分餾。

4 結(jié)果

4.1 主量及微量元素

詳細(xì)的主、微量元素分析測試結(jié)果見表1和表2。花崗閃長斑巖SiO2的含量為64.65%~65.85%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，CaO的含量為2.52%~4.08%，全堿的為5.99%~7.68%。在硅堿(TAS)巖石分類圖解上，樣品基本落在花崗閃長巖的區(qū)域(見圖4(a))。在A/CNK?A/NK圖解上，表現(xiàn)出弱過鋁質(zhì)的特征(見圖4(b))，且表現(xiàn)出高K2O及低Na2O/K2O比值的特點(diǎn)，屬高鉀鈣堿性巖系列(見圖4(c))；此外，其Na2O/K2O比值隨SiO2含量的變化表現(xiàn)出較陡的演化趨勢(見圖4(d))。相比而言，花崗斑巖的具高SiO2含量，變化為71.50%~76.70%，落在花崗巖區(qū)域(見圖4(a))，屬過鋁質(zhì)(見圖4(b))。花崗斑巖具有較高的鉀含量以及較緩的Na2O/K2O演化趨勢(見圖4(c)和(d))。

在Harker圖解上，花崗閃長斑巖及花崗斑巖在主量及微量元素上均表現(xiàn)出協(xié)變性：SiO2和TiO2，F(xiàn)e2O3T，CaO，Al2O3，P2O5，MgO，Cr以及Sr(見圖5[29])。花崗閃長斑巖具相對較陡的演化趨勢，而花崗斑巖的演化趨勢則相對平坦。前者在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分圖解上(見圖6(a))，表現(xiàn)出相對富集輕稀土 (ΣLREE=1.09×10?4~1.61×10?4)，具明顯右傾的特征且輕重稀土分異明顯[(La/Yb)N=11.4~21.3]，卻有較弱的重稀土分異特征[(Gd/Yb)N=1.31~1.80]，幾乎無Eu異常。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上(見圖6(b))，樣品表現(xiàn)出富集大離子親石元素(LILEs，如Rb、Ba、Th、U和Pb)，虧損高場強(qiáng)元素(HFSEs，如Nb、Ta、P及Ti)的特征。其高Sr(4.38×10?4~5.50×10?4)，低Y (1.28×10?5~2.01×10?5)及HREE含量(如Yb=1.32×10?6~2.24×10?6)，較高的Sr/Y(24~39)以及(La/Yb)N比值具埃達(dá)克質(zhì)巖石的親緣性?；◢彴邘r的稀土元素特征則表現(xiàn)為具明顯的Eu負(fù)異常，且虧損Sr、P、Ti等元素，具有明顯的Pb正異常。

表1 浸銅湖銅鉬礦中羅卜嶺花崗閃長斑巖與花崗斑巖的主量元素成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

Note: Mg#=(Mg)/[(Mg)+(FeT)].

圖4 浸銅湖花崗閃長斑巖及花崗斑巖的巖石分類圖解(部分花崗閃長斑巖數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)[6])

表2 浸銅湖銅鉬礦中羅卜嶺花崗閃長斑巖與花崗斑巖的微量元素成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，10?6)

Note: Eu/Eu*=EuN/(SmN* GdN)1/2, N denotes chondrite normalization[30].

4.2 Sr-Nd同位素組成

樣品的Sr、Nd同位素測試結(jié)果列于表3?；◢忛W長斑巖的初始87Sr/86Sr 值為0.7065 ~ 0.7068，Nd()值為?4.0~?3.1，兩階段Nd模式年齡變化范圍為1.15 Ga到1.23 Ga(見圖7)?；◢彴邘r的初始87Sr/86Sr比值為0.7078~0.7242，Nd()值為?6.1~?5.7，兩階段Nd模式年齡變化范圍為1.37 Ga到1.39 Ga(見圖7)。

圖5 浸銅湖花崗閃長斑巖及花崗斑巖的主量及微量元素組成變異圖解(部分花崗閃長斑巖數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)[6]；圖5(f)中不同類型的埃達(dá)克質(zhì)巖石數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)[29])

圖6 浸銅湖侵入巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a, 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[32])和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b, 標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻(xiàn)[30])(灰色陰影代表華夏沿海白堊紀(jì)玄武質(zhì)巖，綠色陰影代表內(nèi)陸玄武質(zhì)巖[12, 33])

Fig. 6 Chondrite-normalized REE (normalization values from Ref. [32]) ((a), (c)) and primitive mantle-normalized mulit-element patterns (normalization values from Ref. [30]) ((b), (d)) for intrusions from Jintonghu deposit (Gray shaded fields without outline are for coeval basaltic volcanic rocks in Coastal Cathaysia, while green shaded field are for Cretaceous mafic rocks in Interior Cathaysia[12, 33])

表3 浸銅湖花崗閃長斑巖及花崗斑巖的Sr-Nd同位素組成分析結(jié)果

圖7 浸銅湖侵入巖的年齡?εNd(t)圖以及初始87Sr/86Sr?εNd(t)圖

5 討論

5.1 巖漿來源

巖體的形成及其上侵過程中極易受陸殼混染作用的影響，而陸殼混染作用則會導(dǎo)致巖漿表現(xiàn)出不相容元素含量高的特點(diǎn)。這對判斷巖漿源區(qū)的性質(zhì)存在一定的干擾。實(shí)際上，花崗閃長斑巖的K2O含量及大部分不相容元素的含量明顯的高于下地殼的平均值[34]，因此，這些元素對地殼混染均不敏感。均一的Nd同位素組成以及繼承鋯石的存在充分說明地殼混染作用并不明顯。花崗閃長斑巖與花崗斑巖的鋯石U-Pb定年顯示其年齡分別為(103.1±1.1) Ma和(101.1±1.9) Ma，顯示其形成時代相近。此外，浸銅湖和羅卜嶺銅鉬礦床對應(yīng)的成礦年齡為(104.9±1.6)~(104.6±1.0) (輝鉬礦的Re-Os等時線年齡)[7]，這表明花崗閃長斑巖與花崗斑巖的形成和礦化的形成為同時代的產(chǎn)物，存在成巖與成礦的對應(yīng)關(guān)系?；◢忛W長斑巖具有相對較高的Mg含量(見圖5(f))，落在純殼源熔融物來源的埃達(dá)克巖范圍之外[35]，表明其不可能是殼源的。此外，花崗閃長斑巖的Nd同位素組成也位于華夏元古代地殼基底演化域的上方(見圖5(f))，這更加排除了華夏基底地殼物質(zhì)發(fā)生直接熔融而成巖的可能。花崗閃長斑巖在Sr-Nd同位素組成上與MORB存在明顯不同，這排除了其屬年輕俯沖板片部分熔融的可能。此外，實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)表明俯沖洋殼板片直接熔融形成的埃達(dá)克質(zhì)巖石表現(xiàn)出富Na2O低K2O的特征[35?36]，這與羅卜嶺巖體高K2O含量的特征明顯不符。因此，花崗閃長斑巖不屬于俯沖洋殼直接熔融的產(chǎn)物[35]。下地殼發(fā)生拆沉作用形成的埃達(dá)克質(zhì)巖石具有高Cr、Ni含量和高M(jìn)g指數(shù)的特點(diǎn)[37]。而花崗閃長斑巖的Cr、Ni含量以及Mg指數(shù)相對較低，這排除了拆沉下地殼的成因模式。而巖漿混合作用則缺乏巖相學(xué)及地球化學(xué)的證據(jù)。除此以外，交代巖石圈地幔直接部分熔融也是形成埃達(dá)克質(zhì)巖石[38]，其往往表現(xiàn)出極高的鉀含量，屬橄欖玄粗巖系列。浸銅湖的花崗閃長斑巖均屬高鉀鈣堿性系列巖(見圖4(c))，這與此種成因模式也不相符。

在排除了陸殼混染作用的前提下，花崗閃長斑巖的地球化學(xué)特征應(yīng)繼承自巖漿源區(qū)?；◢忛W長斑巖的Sr?Nd同位素組成與同時代巖石圈地幔來源的玄武質(zhì)巖極為相似(見圖7)。兩者在稀土及微量元素的分布趨勢上也基本重疊(見圖6(a)和(b))。此外，花崗閃長斑巖富集大離子親石元素元素，虧損高場強(qiáng)元素，有明顯的Ta, Nb及Ti負(fù)異常(見圖6(a)和(b))；其La/Nb和Ba/Nb比值也與弧巖漿的類似，表明其形成與俯沖作用有關(guān)(見圖8)。巖體的Nb/U 比值(1.2~2.6)明顯低于MORB的，洋島玄武巖(OIB)(約47)，陸弧火山巖(Nb/U=12)[37]，上地殼(Nb/U≈9)以及平均地殼(Nb/U≈6.2)[36]，這說明源區(qū)有俯沖流體和熔融物的加入；而其Ce/Pb 比值變化范圍為2.4~6.5，也明顯不同于MORB及OIB(約25)，類似于陸弧火山巖(Ce/Pb=7.7)[37]、上地殼(Ce/Pb≈3.9)以及下地殼 (Ce/Pb≈5.0)[34]，這些均表明俯沖作用的影響。因此，可以判斷花崗閃長斑巖應(yīng)來源于來源于俯沖板片流體或熔融物交代的富集巖石圈地幔[12, 33]。

浸銅湖花崗斑巖具有明顯高于華夏元古代地殼的Nd()值(見圖7)，指示其初始巖漿不可能為單純的陸殼物質(zhì)來源。其多變的初始Sr同位素組成，則可能指示巖漿混合作用或源區(qū)的不均一性。浸銅湖花崗斑巖為典型的黑云母花崗巖，造巖礦物主要為黑云母、石英和兩種長石，雖然巖石化學(xué)上表現(xiàn)出過鋁質(zhì)，但不含S型花崗巖的特征礦物富鋁礦物白云母或堇青石，也沒有I型花崗巖的特征礦物角閃石。這一特征與燕山早期“南嶺系列”花崗巖極為類似。新近的研究表明“南嶺系列”花崗巖屬高分異的I型花崗巖，不屬于強(qiáng)過鋁質(zhì)的S型花崗巖?；◢彴邘r的P2O5與SiO2也存在負(fù)相關(guān)關(guān)系(見圖5(e))，屬典型高分異I型花崗巖的特征，其源巖以火成巖為主。花崗斑巖的同位素組成也表明不是單純陸殼物質(zhì)熔融的產(chǎn)物。因此，華夏早期形成的火成巖可能浸銅湖花崗斑巖的主要物質(zhì)來源。

圖8 巖體的La/Nb?Ba/Nb圖

5.2 巖石成因

如圖4(d)所示，花崗斑巖的Na2O/K2O比值隨著SiO2含量的增加而降低指示長石的分離結(jié)晶，這表征著巖漿的結(jié)晶分異作用在巖漿演化過程中起到了重要作用，而不是反映巖漿源區(qū)的性質(zhì)。TiO2、Fe2O3T、MgO、CaO、Al2O3、Ni與SiO2表現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明花崗閃長斑巖與花崗斑巖均發(fā)生顯著的分離結(jié)晶作用?；◢忛W長斑巖的REE 配分曲線和微量元素并未表現(xiàn)出強(qiáng)烈的負(fù)Eu和Sr異常，這排除了斜長石的分離結(jié)晶。通過對花崗閃長斑巖分離結(jié)晶作用的模擬發(fā)現(xiàn)，角閃石和黑云母的分離結(jié)晶并不明顯，卻指示石榴子石的分離結(jié)晶作用(見圖9)。與花崗閃長斑巖同源的玄武質(zhì)巖巖的形成經(jīng)歷了橄欖石與輝石的分離結(jié)晶作用[29]。因此，花崗閃長斑巖在巖漿早期階段可能同樣經(jīng)歷了類似的分離結(jié)晶作用。隨后，巖漿演化則轉(zhuǎn)向以石榴子石為主的分離結(jié)晶作用以及可能存在的一些副礦物的分離結(jié)晶。

圖9 浸銅湖侵入巖的Ba?Ni圖解和Sr?Eu/Eu*圖解(分配系數(shù)引自網(wǎng)站http://earthref.org/cgi-bin/er.cgi)：Pl—斜長石；Kf—鉀長石；Bt—黑云母；Amp—角閃石；Grt—石榴子石；圖例同圖4

花崗斑巖的Sr-Nd同位素組成類似同時期的流紋質(zhì)火山巖和印支期的大容山S型花崗巖，這表明其可能為早期多階段火成巖源巖部分熔融的產(chǎn)物。同時也說明花崗斑巖的源巖為多組分的混合源，包含印支期燕山晚期花崗巖組分。雖然存在比較明顯的Eu負(fù)異常，然而微量元素模擬結(jié)果卻排除了發(fā)生普遍分離結(jié)晶的可能。因此，花崗斑巖的微量元素特征應(yīng)繼承于源巖的地球化學(xué)特性。

5.3 構(gòu)造及成礦意義

5.3.1 構(gòu)造意義

華夏地塊白堊紀(jì)的巖漿活動與古太平洋板塊的俯沖密切相關(guān)[13?14]。HE等[39]認(rèn)為華南燕山晚期構(gòu)造活動經(jīng)歷了由古太平洋板塊俯沖形成的擠壓向伸展環(huán)境的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時限約在110 Ma。MENG等[33]認(rèn)為，早白堊世時期俯沖板片后撤及隨后的陸殼邊緣塌陷(例如，板片破壞和拆沉)是導(dǎo)致大量幔源巖漿底侵和陸殼熔融的主要原因；在110~90 Ma期間，東南沿海地區(qū)受俯沖的影響，而內(nèi)陸地區(qū)主要表現(xiàn)為軟流圈上涌[13,29]。然而，白堊紀(jì)巖漿巖與現(xiàn)代弧巖漿在組成上存在明顯不同[28]。沿海多數(shù)侵入巖在100Ma以后則與A型花崗巖密切相關(guān)。此外，在135~122 Ma，華南贛杭構(gòu)造帶上也發(fā)育有大量的A型花崗巖，這均表明伸展的構(gòu)造環(huán)境在白堊紀(jì)時期居于主導(dǎo)地位。這一時期形成的大量殼幔源起源的巖漿巖也表明了多期次、多階段構(gòu)造—巖漿活動的影響[22]。在古太平洋板塊俯沖所形成的巖石圈伸展的大構(gòu)造背景下，大規(guī)模的巖石圈地幔部分熔融，底侵以及廣泛的殼幔相互作用兼有軟流圈的上涌是造成晚中生代時期的巖漿作用的主要原因[5?6, 18, 22]。而從110 Ma開始發(fā)生的板塊的俯沖及后撤，是造成華夏地塊陸內(nèi)及沿海地區(qū)大規(guī)模伸展及成巖成礦作用大爆發(fā)的直接原因[2, 5?6, 8, 22]，這一模式能很好地解釋華夏地塊內(nèi)陸發(fā)育多階段的玄武質(zhì)巖漿活動以及內(nèi)陸及沿海地區(qū)差異化分布的A型花崗巖。

5.3.2 與銅鉬礦化的關(guān)系

地幔對含礦巖漿的貢獻(xiàn)是形成大量Cu、Au聚集并形成斑巖型礦床的關(guān)鍵[16]。Cu主要來源于俯沖板片或地幔[12]這一點(diǎn)似乎沒有爭議。目前學(xué)術(shù)界爭議的焦點(diǎn)主要集中在銅金鉬富集成礦的過程。單一階段的成礦模式認(rèn)為：下插板片或地幔中不穩(wěn)定的硫化物熔融釋放出Cu，以及親硫元素到巖漿中，巖漿將Cu帶到淺部地殼，形成Cu堆積。而另外一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，Cu的富集是巖漿進(jìn)程導(dǎo)致的，主要發(fā)生在地殼中，屬多階段的疊加堆積過程，并不是直接來源于地幔與俯沖板片的部分熔融[16]。早期的俯沖循環(huán)作用將地幔中的成礦物質(zhì)帶到下地殼并形成銅礦床或富銅的堆積巖，新生的幔源巖漿經(jīng)過異常富集的下地殼會變得的更加富集金屬元素，磁鐵礦的分離結(jié)晶，導(dǎo)致陸弧巖漿發(fā)生硫化物沉淀[13]。

紫金山礦田內(nèi)發(fā)育的斑巖銅礦系統(tǒng)中主要以Cu-Mo礦化為主，而Au礦化較弱。Mo并不僅僅是殼源的，巖石圈地幔的長期富集作用也可以聚集大量的Mo并形成幔源的Mo礦床。富S2?流體可能將Au從賦礦圍巖中運(yùn)移出來，而且Au在低氧逸度條件下，通過以(Au(HS)2?)絡(luò)合物的形式也極易發(fā)生遷移，在低溫、低壓條件下，往往沉淀在構(gòu)造變形及裂隙發(fā)育的部位。這導(dǎo)致Au的礦化可能遠(yuǎn)離Cu-Mo礦化區(qū)域。富集地幔來源起源的花崗閃長斑巖與銅鉬礦化關(guān)系密切，其形成受板片俯沖作用的觸發(fā)。紫金山礦田的下伏地幔在早白堊世時期受俯沖交代作用的影響發(fā)生部分熔融，產(chǎn)生富集LILEs以及LREE，虧損HFSEs的含礦鐵鎂質(zhì)巖漿，其在上侵過程中經(jīng)歷廣泛的巖漿分異作用，最終形成含礦的花崗閃長斑巖；受石榴子石分離結(jié)晶的影響，表現(xiàn)出埃達(dá)克質(zhì)巖的特征。而花崗斑巖則主要來源于陸殼中早期形成的不含礦火成巖的再熔融過程，形成的初始巖漿不含礦。

6 結(jié)論

1) 浸銅湖銅鉬礦床發(fā)育的花崗閃長斑巖及花崗斑巖其形成時代與礦化同期。

2) 花崗閃長斑巖來源于受板片俯沖作用影響而形成的富集交代地幔的部分熔融；廣泛的分離結(jié)晶作用控制著巖漿的形成；石榴子石的分離結(jié)晶作用導(dǎo)致形成具埃達(dá)克質(zhì)巖的特征。花崗斑巖主要由早期形成的火成巖發(fā)生再熔融作用而形成的，并沒有古老地殼基底及新生幔源物質(zhì)的參與。

3) 花崗閃長斑巖及花崗巖斑形成于受古太平洋板塊俯沖及后撤所導(dǎo)致的活動大陸邊緣環(huán)境。

4) 富集地幔來源的花崗閃長斑巖是浸銅湖銅鉬礦床的主要含礦母巖，主要的成礦物質(zhì)應(yīng)來自地幔。而花崗斑巖則屬高分異的I型花崗巖，其源巖不含成礦物質(zhì)且與礦化無關(guān)。

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(編輯 王 超)

Geochemical signatures and geological implications of metallogenic rockbodies in Jintonghu deposit,Shanghang, Fujian province

LI Bin1, 2, 3, LU An-huai1, 2, LAI Jian-qing1, 2, YANG Mu1, 2

(1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring,Ministry of Education, Central South University, Changsha 410083, China;2. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China;3. State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University, Nanjing 210093, China)

South China was characterized as widespread magmatic activities during the Late Mesozoic and of particular close association with economically abundant mineralization according to the accumulation of metal elements, in which diagenesis and ore-forming processes has been the main involved contents of research objectives for the Mesozoic great granite province. Granodiorite porphyries and granites are almost simultaneous with the Cu-Mo mineralization within the Jintonghu orefield. In order to determine the genetic relationship between these intrusions and Cu-Mo mineralization, whole rock major, trace element and Sr-Nd isotope analyses of the granodiorite porphyries and granites in the Jintonghu deposit were carried out. The granodiorite porphyries were classified as weakly pre-aluminous granites, showing an adakitic affinity. Detailed petrologic and geochemical data indicate that these granodioritic intrusions are derived directly from a metasomatized enriched mantle source, and the fractional crystallization processes play a key role in the formation of them. By contrast, the granites are classified as pre-aluminous, demonstrating that the intrusion might have undergone the fractional crystallization of plagioclase during magma ascent. The Sr-Nd isotopic compositions preclude that the initial magmas of the granites are dominantly sourced from the Proterozoic crustal basement metirals and juvenile or enriched mantle compositions. Interpretation of the elemental and isotopic data suggests that the granite is likely derived from partial melting of the early deep-seated magmatic rocks. The granodiorite porphyries and granites are emplaced in a back-arc extensional setting resulted from a forward and roll-back of the subducted paleo-Pacific slab under an active continental margin environment.

granite; granodiorite; trace element; Sr-Nd isotope; Jintonghu; Fujian province

Project(2015CX008) supported by the Innovation-driven Plan of Central South University

2015-10-12; Accepted date:2016-02-26

LAI Jian-qing; Tel: +86-13875983805; E-mail: ljq@csu.edu.cn

1004-0609(2016)-11-2369-14

P588.13；P597.3；P618.41

A

中南大學(xué)‘創(chuàng)新驅(qū)動計(jì)劃’資助項(xiàng)目(2015CX008)

2015-10-12；

2016-02-26

賴健清，教授，博士；電話：13875983805；Email：ljq@csu.edu.cn