贛南淘錫坑花崗巖地球化學(xué)特征及其對(duì)鎢成礦作用的意義

蔡運(yùn)花，蔡永豐

1.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西桂林541004；2.江西耀升鎢業(yè)股份有限公司，江西贛州 341321；3.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541004

贛南淘錫坑花崗巖地球化學(xué)特征及其對(duì)鎢成礦作用的意義

蔡運(yùn)花1，2，蔡永豐1，3

1.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西桂林541004；2.江西耀升鎢業(yè)股份有限公司，江西贛州 341321；3.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541004

為了探討贛南淘錫坑巖體與本區(qū)鎢礦床的成因聯(lián)系，對(duì)淘錫坑巖體進(jìn)行了系統(tǒng)的地球化學(xué)分析.分析結(jié)果表明，淘錫坑巖體具有高Si、富Al、低Ti的特征，同時(shí)，巖體強(qiáng)烈虧損Eu、Ba、Sr等微量元素，富集Th、U等元素，巖體整體顯示出與A型花崗巖相似的地球化學(xué)特征.這些地球化學(xué)特征暗示淘錫坑巖體整體具有良好的鎢成礦性，是比較典型的富鎢花崗巖，表明淘錫坑巖體對(duì)本區(qū)鎢礦床的形成起了重要作用.

花崗巖；地球化學(xué)；淘錫坑鎢礦；成礦作用；贛南

0 引言

花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)不僅在地殼的形成演化過程中起重要作用，同時(shí)還與大量多金屬礦床的形成具有密切聯(lián)系.華南南嶺地區(qū)不僅發(fā)育大量花崗巖（特別是中生代花崗巖），同時(shí)還有眾多多金屬礦床，這其中亦是以中生代時(shí)期形成的礦床資源最豐富、礦種最多、規(guī)模最大、品位最高，比如“欽杭成礦帶”、有“世界鎢都”之稱的贛南鎢礦等均形成于中生代.前人在研究這些礦床的成因時(shí)認(rèn)為其與同期的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)有一定的聯(lián)系［1-5］.但是對(duì)于中生代花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)與成礦作用到底具有怎樣的聯(lián)系仍不明確，同時(shí)，對(duì)于這些花崗巖的成因類型、形成構(gòu)造背景亦仍存在爭(zhēng)議［2-6］，不利于我們完整認(rèn)識(shí)這些多金屬礦床的分布特征、規(guī)模、成礦規(guī)律和成礦機(jī)制.因此，本文以贛南淘錫坑地區(qū)的花崗巖為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的地球化學(xué)分析，在此基礎(chǔ)上，探討淘錫坑花崗巖的巖石類型和巖石成因及其形成的大地構(gòu)造背景，以期揭示淘錫坑花崗巖與淘錫坑鎢礦兩者之間的關(guān)系.

1 區(qū)域地質(zhì)背景

華南板塊由揚(yáng)子板塊和華夏板塊在新元古代時(shí)期沿江南造山帶碰撞拼貼而形成統(tǒng)一陸塊［7-8］，贛南淘錫坑鎢礦位于華夏板塊內(nèi)，東臨武夷隆起，橫跨武夷－羅霄－欽杭結(jié)合帶（圖1）.從新元古代到中生代，本區(qū)經(jīng)歷了多期次構(gòu)造－巖漿作用事件，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形強(qiáng)烈、巖漿活動(dòng)頻繁，形成了以廣西期、印支期和燕山期為主的構(gòu)造層，造成了本區(qū)構(gòu)造線以NE—NNE向和E-W向?yàn)橹?，同時(shí)發(fā)育NW、S-N向構(gòu)造線［9］.與此同時(shí)，強(qiáng)烈的構(gòu)造熱事件導(dǎo)致本區(qū)發(fā)育眾多復(fù)合構(gòu)造和次級(jí)構(gòu)造，成為本區(qū)最主要的控巖控礦因素.

圖1 贛南淘錫坑地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 SimplifiedgeologicmapofTaoxikengareainSouthernJiangxi

區(qū)內(nèi)分布的地層以震旦系—奧陶系為主，占80%以上，缺失志留系、下泥盆統(tǒng)、中上三疊統(tǒng)和侏羅系地層.其中，震旦系地層巖性主要為由泥砂質(zhì)和火山碎屑組成的類復(fù)理石建造，主要分布在池江盆地南側(cè)和鉛廠盆地兩側(cè)，與上覆寒武系呈整合接觸［10］.寒武系地層可劃分為上、中、下3個(gè)統(tǒng)，各統(tǒng)之間呈連續(xù)過渡沉積關(guān)系，下統(tǒng)牛角河群為一套較封閉的淺海－湖相類復(fù)理石及硅質(zhì)巖沉積建造，中統(tǒng)高灘群為淺海相類復(fù)理石沉積，上統(tǒng)水石群為正常淺海相類復(fù)理石沉積［9］，本地層與上覆奧陶系地層呈整合接觸.奧陶系地層主要出露在崇義－大余一帶的西側(cè).震旦系—寒武系地層由于受廣西運(yùn)動(dòng)影響，褶皺隆起，構(gòu)成了本區(qū)的基底；泥盆系、石炭系、二疊系等地層與基底呈角度不整合接觸關(guān)系，以磨拉石建造開始，淺海相碳酸鹽巖建造鼎盛，直至陸相沼澤泥砂質(zhì)含煤建造結(jié)束［9-10］.

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，以酸性巖為主，少量中基性巖，巖漿巖時(shí)代以廣西期和燕山期為主.區(qū)內(nèi)出露的主要巖體為九龍腦花崗巖巖體，該巖體南起洪水寨，北至園洞，分布面積約105km2，呈巖基狀出露，根據(jù)其形成期次的不同進(jìn)一步將其劃分為馬子塘、園洞、石溪和竹高嶺4個(gè)巖體［9-10］.巖體南端出露粗粒黑云花崗巖，向北逐漸過渡為中細(xì)粒二云母花崗巖.

區(qū)內(nèi)鎢礦床可分為接觸帶礦床、外接觸帶礦床、內(nèi)接觸帶礦床和內(nèi)-外接觸帶礦床，其成因類型有云英巖化型鎢礦床、夕卡巖型白鎢礦礦床、浸染型鎢礦床、巖漿期后氣化－熱液石英脈型鎢礦床等［9］.圍繞九龍腦巖體，分布有九龍腦鎢礦床、樟東坑鎢礦床、淘錫坑鎢錫礦床、柯樹嶺鎢錫礦床、洪水寨鎢錫礦床、寶山銀鉛鋅礦床和赤坑銀鉛鋅礦床等［10］.礦床受構(gòu)造控制明顯，礦帶主要賦存在S-N向夕卡巖和E-W向次級(jí)裂隙中，礦體規(guī)模較大，一般長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米.

淘錫坑礦區(qū)地表無花崗巖出露，但在礦區(qū)深部探測(cè)有隱伏花崗巖，即前人命名的淘錫坑巖體，該隱伏花崗巖巖體可能是九龍腦復(fù)式花崗巖向北延伸的部分，與地層呈侵入接觸關(guān)系［9］，其分布面積大于5 km2，位于淘錫坑鎢錫礦床地下約200 m，為礦區(qū)鎢礦成礦巖體［11］.前人的SHRIMP鋯石U－Pb定年結(jié)果顯示淘錫坑巖體形成于159±4Ma和158±4 Ma，為晚侏羅世早期［10］；鎢錫礦石石英脈的Rb－Sr等時(shí)線年齡為154±4、157±3和161±4 Ma［10］，輝鉬礦的Re－Os等時(shí)線年齡為154±4 Ma［12］，巖體的形成時(shí)代與成礦時(shí)代在誤差范圍內(nèi)一致.

淘錫坑巖體巖性以中細(xì)粒黑云母花崗巖為主，手標(biāo)本呈灰白色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.斑晶主要為鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石，基質(zhì)為黑云母、石英等.主要組成礦物有石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和黑云母，其中，石英含量為35%～45%，鉀長(zhǎng)石20%～30%，斜長(zhǎng)石15%～25%，黑云母約5%，副礦物主要有鋯石、磁鐵礦、磷灰石、榍石、螢石.顯微鏡下可觀察到半自形—自形晶斜長(zhǎng)石的聚片雙晶，呈自形板狀的鉀長(zhǎng)石及其格子雙晶結(jié)構(gòu).

2 淘錫坑巖體地球化學(xué)特征

淘錫坑巖體化學(xué)成分含量：SiO2平均為75.20%（表1），具有富硅的特征；CaO平均0.62%，K2O的平均4.33%，Na2O平均2.41%，顯示富鉀的特點(diǎn)，屬于高鉀鈣堿性系列（圖2）；Al2O3平均13.64%，與Lachlan褶皺帶上Al2O3含量（11.83%～13.77%）相似［13］，表現(xiàn)出高鋁的特征，顯示出過鋁質(zhì)巖石的特征（圖3）.個(gè)別樣品的A/CNK值高，可能是巖石受后期蝕變作用，導(dǎo)致活動(dòng)性元素（Na、K等）發(fā)生遷移而造成的.樣品FeO和Fe2O3平均含量分別為1.37%和 0.55%，MgO平均0.17%，TiO2平均0.06%，P2O5平均為0.05%，巖體整體具有高鉀鈣堿性系列巖石的特征.

圖2 贛南淘錫坑花崗巖的A/CNK－A/NK圖解（數(shù)據(jù)來源為本文及文獻(xiàn)［23］）Fig.2 PlotofA/CNKvs.A/NKofTaoxikenggranitein SouthernJiangxi（DatafromReference［23］andthisstudy）

表1 淘錫坑花崗巖主量和微量元素分析結(jié)果Table1 Major andtraceelementcontentsoftheTaoxikenggranite

淘錫坑巖體的稀土元素總量（ΣREE）平均為164× 10－6，輕稀土元素（ΣLREE）平均含量為127×10－6，重稀土元素（ΣHREE）相對(duì)虧損，其含量平均為38×10－6.樣品Rb、Th、U、Ta、Pb、Nd正異常明顯，Ba、Nb、Eu、Sr、Ti負(fù)異常明顯，暗示淘錫坑巖體在成巖過程中存在斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石等礦物的分離結(jié)晶作用.淘錫坑巖體元素Y和Nb含量平均值各為59.2×10－6和35.5×10－6，分別低于和接近正常鋁質(zhì)A型花崗巖的平均值（分別為79.70×10－6和35.19×10－6）；Y/Nb比值為1.85，低于正常鋁質(zhì)A型花崗巖的平均值（2.26）［13］；10000×Ga/Al比值平均為3.73，與典型的A型花崗巖的Ga/Al比值相似；Nb/Ta平均為3.52、Zr/Hf平均為19.2，均低于球粒隕石Nb/Ta和Zr/Hf的比值（分別為18和36）.

圖3 贛南淘錫坑花崗巖的SiO2-K2O圖解（數(shù)據(jù)來源為本文及文獻(xiàn)［23］）Fig.3 PlotofSiO2vs.K2OofTaoxikenggraniteinSouthernJiangxi（DatafromReference［23］andthisstudy）

3 淘錫坑巖體巖石類型

對(duì)于花崗巖的分類，前人開展了大量工作，目前比較廣泛使用的是根據(jù)其巖石成因分為I、S、M和A型花崗巖4種類型.S型花崗巖一般富含富鋁的礦物，且具有較高的P2O5含量，高分異I型花崗巖的P2O5含量與SiO2一般具有負(fù)相關(guān)性［13］.淘錫坑巖體P2O5含量低（平均為0.05%）（表1），且?guī)r體的P2O5與SiO2相關(guān)性不明顯，這些特征不同于S型花崗巖和高分異I型花崗巖，而與A型花崗巖的地球化學(xué)特征具有相似性.

微量元素分析結(jié)果表明，淘錫坑巖體的高場(chǎng)強(qiáng)元素（如Ga、Th、U、Zr、Nb）以及稀土元素（REE）含量較高（表1），同時(shí)具有明顯的Eu、Sr、P和Ti負(fù)異常；其稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式呈“U”字型分布；巖石樣品還具有較高的10000×Ga/Al比值（平均值為3.73）等地球化學(xué)特征，這些特征均與A型花崗巖的地球化學(xué)特征相似［13-14］.在相關(guān)地球化學(xué)圖解（圖4）中，巖石樣品也大部分落入了A型花崗巖的區(qū)域范圍內(nèi)，因此，推斷淘錫坑巖體的巖石類型為A型花崗巖.

4 巖石成因

對(duì)于A型花崗巖的物質(zhì)來源和巖石成因目前有不同的觀點(diǎn)，包括地殼物質(zhì)的混染作用［14］、殼源物質(zhì)部分熔融及部分熔融殘留相的再熔融［13］、幔源巖漿的結(jié)晶分異或部分熔融［15］、殼-幔相互作用［16］等.

圖4 贛南淘錫坑花崗巖的1000×Ga/Al-Nb圖解（數(shù)據(jù)來源本文及文獻(xiàn)［23］）Fig.4 Plotof1000×Ga/Alvs.NbofTaoxikenggranitein SouthernJiangxi（DatafromReference［23］andthisstudy）

前人的研究資料表明，淘錫坑巖體具有相對(duì)虧損的Nd同位素組成，其εNd（t）值為-10.6～-10.2，二階段模式年齡為1.74～1.78 Ga［10］，明顯不同于華南古老地殼的Nd同位素組成.導(dǎo)致淘錫坑巖體相對(duì)華南古老地殼物質(zhì)具有相對(duì)虧損的Nd同位素組成的可能原因是其在成巖過程中受到了地幔物質(zhì)的加入.這說明本區(qū)的殼-幔相互作用可能是淘錫坑花崗巖形成的主要機(jī)制.區(qū)域上存在同時(shí)期的基性巖漿活動(dòng)的信息，如湘南道縣發(fā)育的低鈦高鎂玄武巖，以及湘南寧遠(yuǎn)堿性玄武巖［2］，這些基性巖漿活動(dòng)信息為區(qū)域上存在殼-幔相互作用提供了證據(jù).

5 淘錫坑巖體與鎢成礦作用的關(guān)系

本文對(duì)淘錫坑巖體的地球化學(xué)分析表明，淘錫坑巖體具有較高的SiO2含量，明顯虧損Nb、Eu、Ba、Sr、Ti等元素，說明淘錫坑花崗巖在成巖過程中發(fā)生了強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用，強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用正是含鎢錫花崗巖的普遍特征.此外，淘錫坑巖體的TiO2含量非常低，平均為0.06%；Zr/Hf比值小，平均值為19，遠(yuǎn)低于正?；◢弾r的Zr/Hf比值（33～40），暗示淘錫坑巖體在成巖過程中，存在熔體與富揮發(fā)分流體之間的相互作用，致使Zr-Hf元素對(duì)發(fā)生分餾，Zr元素趨向虧損，Hf元素相對(duì)富集；巖體的Th、U含量較高，Th+U含量平均值為44.3×10-6，高于華南燕山期殼源重熔型花崗巖的Th、U含量（Th含量平均值為28.7×10-6，U含量平均值為7.1×10-6），淘錫坑巖體的上述地球化學(xué)特征均是鎢錫成礦的有利條件［6］.因此，淘錫坑巖體顯示出良好的鎢錫成礦性.中生代時(shí)期，本區(qū)的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)不僅為淘錫坑鎢礦提供成礦物質(zhì)，還使成礦流體在有利的部位發(fā)生聚集，最終形成淘錫坑鎢礦.

6 構(gòu)造意義

華南中生代巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，分布范圍十分廣泛，“十杭帶”即是其中的重要組成部分.所謂“十杭帶”是指在華南地區(qū)的（廣西）十萬大山到（浙江）杭州一帶分布有一條NNE向地球化學(xué)特征異常的花崗巖帶［17］，帶內(nèi)各巖體的形成時(shí)代主要集中在151～163 Ma［3-5，18］.同時(shí)，沿“十杭帶”還伴生有一系列大規(guī)模的、具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的多金屬礦床，即“欽杭成礦帶”，且?guī)?nèi)相關(guān)礦床的形成時(shí)代基本與“十杭帶”的形成時(shí)代一致［1-2］.因此，“十杭帶”的識(shí)別對(duì)研究華南中生代構(gòu)造、巖漿和成礦作用均具有重大的意義.

對(duì)華南中生代的這些巖漿作用成因，目前仍存在不同的觀點(diǎn)，眾多研究認(rèn)為這些巖漿巖的形成與古太平洋板塊的俯沖及其產(chǎn)生的效應(yīng)（弧后擴(kuò)張、板片斷離等）有關(guān)［2］；部分研究者將這些花崗巖稱為花崗巖型大火成巖省，其形成與地幔柱或熱點(diǎn)加熱下地殼有關(guān)［19］；此外，還有部分研究者認(rèn)為華南中生代的這些構(gòu)造－巖漿活動(dòng)與巖石圈板塊的構(gòu)造滑脫、圈層的解耦有關(guān)［20］.根據(jù)整個(gè)區(qū)域地質(zhì)資料，早中生代以后，華南地區(qū)由古特提斯構(gòu)造域向古太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)換的發(fā)生時(shí)代為160～190 Ma［2，21］，如果這種認(rèn)識(shí)正確的話，華南地區(qū)在160～190 Ma后應(yīng)主要受控于古太平洋構(gòu)造域，那么，可以推測(cè)華南地區(qū)隨后的巖漿活動(dòng)可能與古太平洋板塊的俯沖有關(guān).結(jié)合淘錫坑巖體具有A型花崗巖的特征，而A型花崗巖一般被認(rèn)為形成于拉張的構(gòu)造環(huán)境［22］，在相關(guān)地球化學(xué)圖解中，淘錫坑巖體主要落在同碰撞花崗巖向板內(nèi)花崗巖過渡的區(qū)域（圖5），反映淘錫坑巖體可能形成于板內(nèi)起始拉張的構(gòu)造環(huán)境.

前文的討論可知，淘錫坑鎢錫礦床的形成與本區(qū)淘錫坑隱伏花崗巖的形成具有密切關(guān)系，實(shí)際上，“欽杭成礦帶”內(nèi)的大量多金屬礦床的形成均與同時(shí)期的巖漿作用有關(guān)，如湖南柿竹園超大型鎢錫礦床的形成與千里山花崗巖巖體密切相關(guān)；湖南錫田鎢錫多金屬礦床的形成與錫田巖體密不可分；湘南芙蓉超大型錫礦床的形成與騎田嶺花崗巖巖體具有密切聯(lián)系［2，5-6，23］.因此，華南中生代成礦大爆發(fā)與同期的巖漿作用有密切聯(lián)系，而這些巖漿作用與華南中生代時(shí)期強(qiáng)烈的拉張作用有關(guān)，構(gòu)造、巖漿和成礦作用三者密不可分，這也是華南各個(gè)時(shí)期唯有中生代成礦規(guī)模最大、礦種最豐富的主要原因.

7 結(jié)論

（1）贛南淘錫坑巖體具有富Si貧Ti，強(qiáng)烈虧損Eu，富集Rb、Th、U，同時(shí)具有Ga/Al比值高等地球化學(xué)特征，整體顯示與A型花崗巖相似的地球化學(xué)特征.

（2）淘錫坑巖體TiO2含量低以及強(qiáng)烈的富集Th、U等地球化學(xué)特征對(duì)鎢錫成礦非常有利.巖體整體顯示出良好的鎢成礦性，淘錫坑巖體的形成過程對(duì)淘錫坑鎢礦床的形成起重要作用.

圖5 贛南淘錫坑花崗巖的（Y+Nb）－Rb和Yb－Ta圖解（數(shù)據(jù)來源為本文及文獻(xiàn)［23］）Fig.5 Plots of Y+Nb vs.Rb and Yb vs.Ta of Taoxikeng granite in Southern Jiangxi（Data from Reference［23］and this study）

致謝：感謝廣西礦冶與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心對(duì)本文的資助.

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GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS AND MINERALIZATION SIGNIFICANCE OF THE TAOXIKENG GRANITE IN SOUTHERN JIANGXI PROVINCE，CHINA

CAI Yun-hua1，2，CAI Yong-feng1，3
1.College of Earth Sciences，Guilin University of Technology，Guilin 541004，Guangxi Autonomous Region，China；2.Jiangxi Yaosheng Tungsten Co.，Ltd.，Ganzhou 341300，Jiangxi Province，China；3.Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration，Guilin University of Technology，Guilin 541004，Guangxi Autonomous Region，China

Geochemical analyses are carried out on the Taoxikeng granite which is closely related to the economically important Taoxikeng tungsten deposit in Southern Jiangxi Province，South China.The results show that the Taoxikeng granites are characterized by high silicon and aluminum contents and low titanium content.The granites show strong depletion of Eu，Sr and Ba，and enrichment of Th and U.These geochemical characteristics resemble to those of A-type granite，showing well mineralization of tungsten.Combined with the regional data，the authors propose that granitic magmatism played an important role during tungsten mineralization，which provides ore-forming material source for the mineralization and further leads to the formation of Taoxikeng tungsten deposit.

granite；geochemistry；Taoxikeng tungsten deposit；mineralization；Southern Jiangxi

1671-1947（2016）03-0275-06

P595；P618.67

A

2015－12－08；

2015－12－21.編輯：李蘭英.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)41502180）；廣西高等學(xué)校科學(xué)研究項(xiàng)目重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)KY2015ZD052）.

蔡運(yùn)花（1982—），女，主要從事礦床開發(fā)利用研究，通信地址江西省贛州市崇義縣長(zhǎng)龍鎮(zhèn)江西耀升鎢業(yè)股份有限公司，E-mail// 420941796＠qq.com