粵北石人嶂鎢礦床花崗巖巖石地球化學(xué)特征分析

吳 限，江曉龍，韋龍明，賴 勝

(1. 桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541000； 2. 福建省煤田地質(zhì)勘查院，福建 福州 364021)

粵北石人嶂鎢礦床花崗巖巖石地球化學(xué)特征分析

吳 限1，江曉龍2，韋龍明1，賴 勝1

(1. 桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541000； 2. 福建省煤田地質(zhì)勘查院，福建 福州 364021)

在詳細的野外調(diào)查及前人的研究基礎(chǔ)上，運用巖石地球化學(xué)、同位素地質(zhì)學(xué)，地能學(xué)說等理論和研究方法重點研究了石人嶂鎢礦區(qū)內(nèi)蓮花山隱伏花崗巖體氧化物特征，巖石能量地球化學(xué)特征、Pb同位素特征，探明其物質(zhì)來源。結(jié)果表明該地區(qū)花崗巖體氧化物含量以高硅、富鋁、富堿、貧鈣、低磷為主要特征；巖漿在不斷的進行分異演化的過程中，其所形成巖石的能量、能量系數(shù)均在同步緩慢遞增，顯示區(qū)域內(nèi)相臨近的巖體擁有相似的鉛物質(zhì)源，由此推測蓮花山隱伏花崗巖體也應(yīng)是從同源巖漿演化而成，來源以殼源為主。

鎢礦區(qū)：隱伏花崗巖；巖石地球化學(xué)；物質(zhì)來源

1 地質(zhì)背景

廣東石人嶂鎢礦地處粵北鎢礦化集中區(qū)北東部，是國內(nèi)“五層樓”石英脈型鎢礦床的典型代表[1]，區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，成礦前有大規(guī)模巖漿侵入，廣泛發(fā)育著酸性、中酸性花崗巖類巖石[2]。據(jù)先前學(xué)者總結(jié)，將區(qū)內(nèi)巖漿活動劃分成早期與晚期兩個期次，共包括3個成礦階段以及七次巖漿侵入活動。根據(jù)花崗巖體空間分布特征以及實地產(chǎn)狀測量，可把礦區(qū)內(nèi)花崗巖歸結(jié)為4個部分：石英斑巖巖體、斑狀白云母花崗巖巖體、閃斜煌斑巖巖脈、潛藏在下部的蓮花山隱伏花崗巖巖體。根據(jù)礦區(qū)開采資料顯示，區(qū)內(nèi)燕山期巖漿活動強烈[3]，工作區(qū)內(nèi)主要的巖漿活動可分為兩個期次，燕山早期侵入的花崗巖體主要包括：石英斑巖巖體(礦區(qū)北面洞口山區(qū)域)、斑狀白云母花崗巖巖體(礦區(qū)南東面橘子園區(qū)域)、閃斜煌斑巖巖脈(礦區(qū)南面梧桐窩斷裂及其附近區(qū)域)，燕山晚期與成礦密切相關(guān)的蓮花山花崗巖體則潛藏在工作區(qū)底部。工作區(qū)內(nèi)巖漿巖具有多期、繁復(fù)的特性，在導(dǎo)致區(qū)內(nèi)花崗巖中成礦元素長久分異聚集的同時，也為金屬礦產(chǎn)的形成提供了良好的環(huán)境。

2 花崗巖巖石地球化學(xué)特征

根據(jù)鏡下以及野外手標本實測得出與成礦密切相關(guān)的蓮花山隱伏花崗巖體按照巖性的不同可被劃分為：細粒二長花崗巖、中?！屑毩６L花崗巖、細粒白云母二長花崗巖，其上部被斑狀細粒二云母花崗巖覆蓋。

2.1花崗巖體氧化物特征

選擇并采集石人嶂鎢礦區(qū)不同花崗巖相帶中的17件樣品，在過0.075 mm(200目)篩后，由廣東澳實礦物實驗室進行測試，主量元素測試所用樣品都應(yīng)用硼酸鋰/偏硼酸熔融，通過X熒光光譜儀完成；測試所得成果精度符合要求，測試成果見表1。測試單位為廣東澳實礦物實驗室(2013)和國家地質(zhì)實驗測試中心(2008)。

通過數(shù)據(jù)觀察可以看出工作區(qū)內(nèi)隱伏花崗巖巖體總體上擁有高硅，富鋁、貧鈣、低磷、的特性。氧化物特征和華南S型含鎢礦花崗巖以及澳大利亞Lachland帶S型花崗巖特性基本相似。各期次花崗巖從早期的斑狀細粒二云母花崗巖到晚期的細粒白云母花崗巖，SiO2含量逐漸上升，Al2O3、CaO、MgO含量則逐步減少，顯示巖漿的分異演化程度呈現(xiàn)逐漸增高的趨勢。

表1 廣東石人嶂鎢礦隱伏花崗巖主量元素(10-2)值

2.2能量地球化學(xué)特征

物質(zhì)上的演化是巖漿作用過程中的一個外在表現(xiàn)，如鮑文反應(yīng)序列，與此同時這也是一個能量傳遞轉(zhuǎn)移的過程。洪慶玉于1992年提出地能學(xué)說，并地質(zhì)實踐工作中不斷的實踐改進，該學(xué)說認為礦物是能量的傳承載者，而元素則作為能量傳遞過程中的承受者，沉積巖則是能量轉(zhuǎn)換的媒介[4,5]；在巖漿作用與巖漿巖、風(fēng)化作用及其所成巖石之間、變質(zhì)作用與變質(zhì)巖之間，地能作用是能量轉(zhuǎn)換的原動力，在此理論的基礎(chǔ)上對地質(zhì)作用過程中的能量過程，并引申至天體演化過程，取得了顯著成果。

火成巖是天然條件下結(jié)晶離析而出的火成巖礦物進行有規(guī)則的排列組合，從而行成的巖體，所以巖漿在結(jié)晶離析過程中礦物所展現(xiàn)出的能量傳遞規(guī)律、化學(xué)特征等，必然會表現(xiàn)在巖漿巖上[6]。在眾多學(xué)者對礦物、巖石能量研究探討的成果上，通過結(jié)合晶體化學(xué)第二定律，洪慶玉提出了運用礦物或巖石化學(xué)測試得到的氧化物或元素重量比值求解礦物能量的新手段[5]：U=q×μ，該式中：U為礦物晶格能或巖石能量(量綱：4.184 kJ/mol)；μ為摩爾質(zhì)量，其量綱為4.184 g/mol；q為巖石能量系數(shù)(量綱：4.184 kJ/g)。對于巖石而言：q巖石= ∑q氧化物×K氧化物，其中：q巖石為所求巖石的能量系數(shù)，kJ/g；q氧化物為氧化物的能量系數(shù)，kJ/g；K氧化物為氧化物的重量百分數(shù)。不同巖石的摩爾數(shù)往往處于不同的數(shù)量級，因此將其平均化為1 mol氧化物的分子量，則能量公式可寫為：U=q巖石×μn，該公式中：U是巖石化學(xué)組成平均化后的能量，量綱為4.184 kJ/mol；μn為平均化為1個克原子后的摩爾質(zhì)量。計算結(jié)果見表2。

表2 蓮花山花崗巖體巖石能量

由表2數(shù)據(jù)可知，從形成于較早時期的斑狀細粒二云母花崗巖到形成于晚期的細粒二長白云母花崗巖，巖石能量系數(shù)逐步由42.62 kJ/g增大到44.78 kJ/g，在巖石化學(xué)組成平均化為1 mol原子后，巖石能量從1 046.92×4.184 kJ/mol逐步升高至1 099.99×4.184 kJ/mol，由表中數(shù)據(jù)變化可見，巖漿在不斷的進行分異演化的過程中，其所形成巖石的能量、能量系數(shù)均在同步緩慢遞增。依據(jù)地能學(xué)說觀點，巖漿礦物及其巖漿巖在形成過程中，能量小的巖漿將先行生成，后生成的巖漿往往有著較大的能量[5]，由此推測蓮花山隱伏花崗巖體也應(yīng)是從同源巖漿演化而成。

2.3 Pb同位素特征

鉛同位素有著良好的穩(wěn)定性，含量的變化僅僅只受元素衰變、巖漿混合作用影響，現(xiàn)階段已成為追溯物質(zhì)來源最有效的手段之一。對工作區(qū)下伏隱藏花崗巖中的鉀長石樣品進行鉛同位素測試(表3)，測試得長石208Pb/204Pb比值為38.782，207Pb/204Pb比值為15.647，206Pb/204Pb比值為18.536。鉛同位素比值在區(qū)域上和廣東北部區(qū)域燕山期紅嶺鎢礦熱水巖體、龍脛鎢礦巖體極為近似，為正常普通鉛。在Pb同位素演變曲線圖上投影點多在在上地殼演化線附近(圖1)，顯示區(qū)域內(nèi)相臨近的巖體擁有相似的鉛物質(zhì)源。結(jié)合南嶺地區(qū)地質(zhì)背景推測，石人嶂鎢礦床鉛的最初的來源區(qū)應(yīng)該與上地殼和造山帶之間的關(guān)系極為緊密，且以上地殼為主，花崗巖源巖的物質(zhì)組成應(yīng)為泥沙質(zhì)巖石，其來源以殼源為主。

表3 Pb同位素分析表

圖1 207Pb/204Pb-206Pb/204Pb(a)；208Pb/204Pb-206Pb/204Pb(b)投影圖解

3 結(jié) 論

工作區(qū)內(nèi)隱伏花崗巖巖體地球化學(xué)特性極為相似，總體上擁有高硅，富鋁、貧鈣、低磷、富含堿、強過鋁質(zhì)的特性。氧化物特征和華南S型含鎢礦花崗巖以及澳大利亞Lachland帶S型花崗巖特性基本相似。各期次花崗巖從早期到晚期，SiO2含量逐漸上升，Al2O3、CaO、MgO含量表則逐步減少，顯示巖漿的分異演化程度逐漸增高，根據(jù)鉛同位素分析表明，區(qū)內(nèi)隱伏花崗巖體應(yīng)形成于碰撞后期，應(yīng)歸屬于殼源的高鉀鈣堿性花崗巖。結(jié)合從早期到晚期花崗巖的能量地球化學(xué)特征表明，各期次巖漿應(yīng)有相同的物質(zhì)來源。

[1] 韋龍明，汪勁草，朱文鳳，等. 廣東石人嶂—梅子窩鎢礦研究新進展[J]. 桂林工學(xué)院學(xué)報，2008，28(2): 151-156.

[2] 李明君，張廣輝，陳楊，等. 廣東石人嶂鎢礦蓮花山隱伏花崗巖體初步研究[J]. 礦物學(xué)報，2013(s2): 160-161.

[3] 江曉龍，孔凡乾，韋龍明. 粵北石人嶂鎢礦礦化分帶特征及其成因[J]. 中國錳業(yè)，2016(4):37-39.

[4] 洪慶玉. 論地球、月球和隕石能量的地球化學(xué)[J]. 西南石油學(xué)院學(xué)報, 1991(3): 21-28.

[5] 洪慶玉. 地能學(xué)說在地質(zhì)地球化學(xué)研究中的應(yīng)用[M]. 成都：成都科技大學(xué)出版社, 1992.

[6] 馮佐海. 廣西姑婆山—花山花崗巖體侵位過程及構(gòu)造解析[D]. 長沙：中南大學(xué), 2003.

AnAnalysisofGeochemicalCharacteristicsofGraniteRocksinShirenzhangTungstenDepositinNorthernGuangdong

WU Xian1, JIANG Xiaolong2, WEI Longming1, LAI Sheng1

(1.SchoolofEarthSciences,GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541000,China; 2.FujianCoalGeologicalProspectingInstitute,Fuzhou,Fujian364021,China)

Based on field investigation and previous research on detail, we are trying to use the theory of ground energy to make a research of rock geochemistry and isotope geology. By focusing on the characteristics of oxide, we have found energy geochemical and Pb isotopic of concealed granite in Shirenzhang tungsten mining area. We have also ascertained its source. The results show that, in this area, the main characteristic of oxide content in body of granite is in high content of silicon with aluminum and alkali rich. It is poor in calcium and low in phosphorus. In the magmatic differentiation and evolution process, the energy and energy coefficients of the rock formed are slowly increasing at the same time. The adjacent rock masses in the display area have similar lead material sources. It is inferred that the concealed granite bodies in Lianhua mountain should be evolved from the same magma and the source of material is mainly the crust source.

Tungsten mining area; Concealed granite; Rock geochemistry; Source of material

2017-08-20

國家深部探測計劃專項研究課題(SinoProbe-03-01)；全國危機礦山接替資源勘查項目(200644089)。

吳限(1993-)，男，湖北潛江人，在讀碩士研究生，研究方向：地質(zhì)資源與地質(zhì)工程，手機13807836106；E-mail:1349955628@qq.com；通訊作者：韋龍明(1959-)，男，博士，教授，研究方向：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué).

P618.67

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.014