福建將樂新路口花崗巖體地球化學特征、鋯石U-Pb年齡及成礦意義

李學燮

摘要： 通過研究福建省將樂新路口花崗巖體巖石學、地球化學和同位素年代學特征，探討了該巖體的形成時代、巖漿成因及與鎢錫礦的成礦關系。新路口花崗巖體高硅，屬于準鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)花崗巖;富堿質(zhì)，貧鐵鎂，Ba、Sr、P、Ti和Nb強烈虧損，球粒隕石標準化稀土元素配分模型為Eu強烈虧損的“海鷗型”，屬于高分異S型花崗巖。Nd同位素研究表明，該花崗巖體主要源自地殼。LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡結(jié)果表明，該巖體形成時代為147～145 Ma，屬晚侏羅世，鎢錫礦的成礦時代也為晚侏羅世，是伸展構(gòu)造環(huán)境下構(gòu)造-巖漿活動的產(chǎn)物。經(jīng)歷新元古代和志留紀巖漿作用后形成富含鎢錫的殘留體，晚侏羅世巖漿熱液活動對殘留體再次熔融，形成富含硅、堿質(zhì)及F的巖漿-熱液，鎢錫從殘余礦物中遷移，聚集于巖漿房中，經(jīng)過結(jié)晶分異，形成富含礦質(zhì)的高分異巖漿，沿構(gòu)造有利部位向淺部運移、結(jié)晶，形成鎢錫礦體。

關鍵詞： 花崗巖體;LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年;鎢錫礦;福建將樂

中圖分類號：P588.12; P632+.7

文獻標識碼：A

文章編號：2096-1871（2019）03-179-09

福建省將樂新路口位于華夏地塊中部南平—寧化構(gòu)造帶北段[1]，分布有與鎢錫礦成礦相關的花崗巖。花崗巖是南平—寧化構(gòu)造帶的重要組成部分，也是鎢錫礦成礦的重要地質(zhì)體，長期受到研究者的關注，并賦予不同的成礦地質(zhì)意義。目前，區(qū)內(nèi)存在多個花崗巖體和花崗斑巖，與成礦有關的花崗巖形成時代及其與鎢錫礦的成礦關系仍存在爭議。早期有學者認為花崗巖的形成時代為燕山早期，是巖漿熱液的產(chǎn)物[2-3];近些年來，又有學者認為花崗巖的形成時代應為晚侏羅世或早白堊世[4]。此外，關于該區(qū)多次構(gòu)造巖漿熱事件與成礦關系的研究也鮮有報道。

本文通過對將樂新路口鎢錫礦及相關侵入巖的野外地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合巖石學、地球化學和同位素年代學研究，進一步探討新路口花崗巖的形成時代、巖漿成因及其與鎢錫礦的成礦關系，這對研究該區(qū)鎢錫礦的成礦規(guī)律具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于政和—大埔斷裂帶西側(cè)，閩西北地區(qū)NNE向晚中生代花崗巖帶北部。區(qū)內(nèi)分布豐富的鎢錫礦床，包括寧化行洛坑鎢鉬礦和將樂新路口鎢錫礦，經(jīng)歷了新元古代、早泥盆世、晚侏羅世構(gòu)造-巖漿活動過程。將樂新路口巖體是典型的晚中生代花崗巖 [3]（圖1），出露面積為1.2 km2，呈不規(guī)則狀侵入于寒武紀林田組淺變質(zhì)巖和早二疊世棲霞組、文筆山組中，灰?guī)r接觸帶見有矽卡巖化，巖體接觸帶見有絹云母化和硅化，巖體內(nèi)部及圍巖見鎢（錫）礦化石英脈。野外調(diào)查表明，該巖體由細粒含石榴石花崗巖、似斑狀細粒花崗巖和似斑狀中粗?；◢弾r組成。鎢（錫）礦化體為含礦石英脈群，呈NNE向展布，單一鎢（錫）礦石英脈長0.2～1 m。

2 巖石學特征

（1）細粒含石榴石正長花崗巖（XL01）。肉紅色，細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由石英（29%）、斜長石（30%）、鉀長石（40%）、黑云母（1%）及少量石榴石組成。礦物粒徑為0.2～1.8 mm，半自形晶（圖2（a））。巖石裂隙內(nèi)有絹云母、石英和螢石充填。

（2）似斑狀中粗粒黑云母正長花崗巖（XL02）。淺肉紅色，似斑狀花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量為10%，主要為鉀長石;基質(zhì)含量為90%，中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，主要由石英（33%）、鉀長石（35%）、斜長石（16%）和黑云母（6%）組成，礦物粒徑為2～6 mm。礦物粒度變化大，邊界呈不規(guī)則狀（圖2（b）），斜長石普遍發(fā)生絹云母化。次生礦物為絹（白）云母（5%）、螢石（1%）和次生石英（1%）。

（3）似斑狀細粒黑云母正長花崗巖（XL03）。淺肉紅色，似斑狀花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量為5%，主要為鉀長石，自形晶;基質(zhì)含量為95%，呈細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，主要由石英（30%）、斜長石（24%）、鉀長石（35%）和黑云母（6%）組成，礦物粒徑為0.3～2 mm?；|(zhì)礦物近等粒狀，邊界呈不規(guī)則狀彎曲，斜長石發(fā)生強烈的絹云母化（圖2（c））。次生礦物為絹（白）云母（2%）及少量螢石。

（4）云英巖化花崗巖（XL04）。呈條帶狀，中心為云英巖，邊緣為云英巖化花崗巖?；疑朴r化花崗巖為變余中細粒花崗結(jié)構(gòu)、鱗片結(jié)構(gòu)、他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦物呈近等粒狀，邊界呈不規(guī)則狀彎曲（圖2（d））。原巖為花崗巖，長石、黑云母遭受不同程度蝕變，長石被絹云母、石英和螢石取代。次生蝕變礦物為白云母 （50%）、石英（15%）及少量閃鋅礦、螢石和鐵質(zhì)。

3 地球化學特征

3.1 測試方法

主量和微量元素分析測試在福建省地質(zhì)測試研究中心完成。除 FeO和燒失量（LOI）采用標準濕化學分析外，其他主量元素及Y、Cr、V、Zr采用 X射線熒光光譜分析法，分析精度為 5%。微量（含稀土）元素采用等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）分析。Nd同位素測試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成。具體測試方法參照《GBT 17672—1999 巖石中鉛、鍶、釹同位素測定方法》。

稱取0.1 g粉末于低壓密閉溶樣罐中，加入釤釹稀釋劑，用混合酸（HF+HNO3+HClO4）溶解24 h。樣品完全溶解后，蒸干加入6 mol/L的鹽酸轉(zhuǎn)為氯化物蒸干。用0.5 mol/L的鹽酸溶液溶解，離心分離，清液栽入陽離子交換柱，用1.75 mol/L的鹽酸溶液和2.5 mol/L的鹽酸溶液淋洗基體元素和其他元素，用4 mol/L的鹽酸溶液淋洗稀土元素，蒸干。釤釹用P507萃淋樹脂分離，蒸干后轉(zhuǎn)為硝酸鹽，質(zhì)譜分析。同位素分析利用ISOPROBE-T熱電離質(zhì)譜計，可調(diào)多法拉第接收器接收。質(zhì)量分餾用146Nd/144Nd=0.721 9校正，標準測量JMC為143Nd/144Nd=0.512 109±3。全流程本底Sm、 Nd<50 pg。

3.2 主量元素特征

花崗巖主量元素地球化學分析結(jié)果見表1?；◢弾rSiO2含量為75.18%～77.31%，硅過飽和;Al2O3含量為11.95%～12.45%，F(xiàn)eOT含量為1.00%～1.17%，MgO含量為0.07%～0.14%，（Na2O+K2O）含量為7.19%～8.16%，且K2O>Na2O;A/CNK為0.98～1.09。引用部分1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料[3]，結(jié)合本次實測數(shù)據(jù)，在SiO2-（Na2O+K2O）分類圖（圖3（a））上，樣品落入花崗巖區(qū);在A/NK-A/CNK圖解（圖3（b））上，樣品落入準鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)區(qū);在SiO2-K2O判別圖（圖略）上，樣品落入高鉀區(qū)。

3.3 微量元素和稀土元素特征

花崗巖微量和稀土元素含量及特征參數(shù)見表2?；◢弾r富集大離子親石元素和高場強元素。原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖4（a））曲線形態(tài)一致，左高右低。高場強元素Zr、Hf富集不明顯，Nb、Ti虧損明顯，大離子親石元素K、Rb富集，Ba、Sr虧損。Nb、Ba、Sr 虧損的花崗巖是殼源物質(zhì)低度部分熔融的產(chǎn)物[6]。

花崗巖稀土元素總量為（152.56～160.37）×10-6，LREE/HREE=0.63～1.03，（La/Yb）N為1.14～1.85，為輕稀土弱富集型，Eu負異常明顯（δEu=0.09）。在球粒隕石標準化稀土元素配分曲線圖（圖4（b））上，各巖體曲線形態(tài)相似，具有“海鷗”型特征。結(jié)合花崗巖微量元素特征顯示的殼源特征，根據(jù)花崗巖稀土元素總量中等，負Eu異常等特征，認為新路口復式巖體屬于地殼重熔型花崗巖。

4 鋯石U-Pb年齡

4.1 分析方法

精選制靶后，對鋯石進行陰極發(fā)光圖像（CL）和透反射光照相，圈定測點位置。鋯石測試工作在中國冶金地質(zhì)總局山東局測試中心完成。鋯石微量元素含量和U-Pb同位素測年利用LA-ICP-MS同時分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為Coherent公司的GeoLas Pro 193 nm準分子激光器，等離子體質(zhì)譜儀系統(tǒng)為Thermo iCAPQ。采用氦氣作為載氣，氬氣作為補償氣調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進入ICP之前通過一個Y型接頭混合。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括約15 s的空白信號和45 s的樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理采用軟件ICP MS DataCal [9-10]完成，詳細的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法參考文獻[10]。

鋯石微區(qū)U-Pb定年及微量元素測試采用國際標準樣品91500做外標，GJ-1、PL、TEM、QH做盲樣測試，精度在3%以內(nèi)。微量元素外部標準Nist610、BHVO-2G、BIR-2G，采用Si 作內(nèi)標進行定量計算[10]。對于與分析時間有關的U-Th-Pb 同位素比值漂移，利用GJ-1的變化采用線性內(nèi)插的方式進行校正。鋯石樣品的U-Pb 年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計算均采用Isoplot完成。

4.2 分析結(jié)果

用于測試的鋯石呈淡黃—淺棕色，金剛光澤，透明，晶體以復四方晶體為主，一部分具熔蝕邊，個別為渾圓狀，晶體大小不一，粒度50～100 μm，長寬比為1∶1～1∶2.5。選取典型的巖漿鋯石進行測試，U-Pb 同位素分析數(shù)據(jù)和計算的年齡值見表4。

5 討 論

5.1 同位素年代學意義

前人推測新路口復式巖體的形成時代為晚侏羅世[3]。本文獲得的細粒含石榴石二長花崗巖（XL01）206Pb/238U年齡為147±3 Ma（MSWD=1.8），似斑狀中粗粒黑云母正長花崗巖（XL02）206Pb/238 U年齡為145±4 Ma（MSWD=0.20），似斑狀細粒黑云母正長花崗巖（XL03）206Pb/238U年齡為146±2 Ma（MSWD=0.33）。上述3組同位素年齡結(jié)果可互相印證，主期巖漿巖結(jié)晶年齡為147～145 Ma，表明新路口復式巖體的形成時代屬晚侏羅世，進一步證實長樂—南澳斷裂帶在此期間存在強烈的構(gòu)造-巖漿作用 [11]。巖漿期后熱液作用與鎢錫礦化蝕變基本同時發(fā)生，即新路口鎢錫礦成礦年齡為147～145 Ma，屬晚侏羅世。

5.2 巖漿成因

新路口鎢錫礦含石榴石二長花崗巖和正長花崗巖體內(nèi)無閃長質(zhì)包體，也未見鐵鎂質(zhì)脈體。新路口復式巖體的K2O/Na2O為1.68～46.93，符合S型花崗巖的特征。該區(qū)花崗巖體的高場強元素Zr和Hf相對虧損（圖4），球粒隕石標準化稀土元素配分曲線呈“海鷗”型，Eu顯著虧損。與華南含鎢錫礦花崗巖稀土元素特征[12]相比，具有 S型花崗巖的特征，但“海鷗”型稀土元素配分曲線及較低的δEu值（0.09～0.13）并非典型S型花崗巖的特征。吳福元等[13]認為千里山巖體屬高分異花崗巖，其球粒隕石標準化稀土元素配分曲線與新路口復式巖體球粒隕石標準化稀土元素配分曲線相似，表明高分異作用可導致類似的稀土元素配分特征。毛景文等[14]認為千里山巖體是S型花崗巖。因此，新路口花崗巖可能屬于高分異S型花崗巖。

5.3 成巖構(gòu)造環(huán)境

晚三疊世—晚白堊世，福建進入濱太平洋構(gòu)造活動帶地殼演化最激烈的時期，在濱太平洋斷裂體系作用下，出現(xiàn)大規(guī)模斷陷及頻繁的巖漿侵入活動[1]。晚侏羅世—早白堊世（155～97 Ma），劇烈的構(gòu)造作用出現(xiàn)在長樂—南澳斷裂帶[15-17]。臺灣地區(qū)未發(fā)現(xiàn)155～97 Ma的巖漿巖，變質(zhì)碎屑巖中也少見晚侏羅世—早白堊世碎屑鋯石，表明臺灣地區(qū)可能未發(fā)生強烈的構(gòu)造-巖漿活動 [18，19]。福建沿海地區(qū)（長樂—南澳斷裂帶）形成了2期石英閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖-正長花崗巖巖套[15-17]和變質(zhì)作用，存在殼幔巖漿混合的巖漿巖。福建東部地區(qū)存在大量火山噴發(fā)活動，政和—大埔深大斷裂以西為伸展構(gòu)造環(huán)境下的構(gòu)造-巖漿活動。研究區(qū)位于政和—大埔深大斷裂以西，出現(xiàn)NNE向張扭性伸展構(gòu)造帶和酸性巖漿活動帶。在伸展構(gòu)造環(huán)境下，深部熔融巖漿在有利的構(gòu)造部位形成巖漿房，形成與巖漿結(jié)晶分離有關的高分異巖漿。

綜上，晚侏羅世—早白堊世，研究區(qū)處于伸展構(gòu)造環(huán)境，在新元古代和志留紀巖漿作用殘余相內(nèi)，巖漿再次熔融，在相對穩(wěn)定的地殼內(nèi)部產(chǎn)生巖漿房，是對長樂—南澳斷裂帶構(gòu)造作用的響應。

5.4 錫礦成礦作用

錫在地殼深部或地幔中具有親鐵性[21]。研究區(qū)含礦花崗巖中黑云母含量較高，深部錫可能賦存在黑云母中。鎢錫在黑云母等硅酸鹽礦物集合體中含量較高[21]，在石英和長石中含量較低，錫還可能賦存在副礦物（如錫石）中。劉英俊等[21]認為，石榴石、角閃石、輝石和黑云母是鎢錫的荷載礦物和富集礦物，研究區(qū)黑云母片巖中W含量為（4.71～6.5）×10-6，變粒巖中W含量為（1.14～2.66）×10-6。晚侏羅世巖漿熔融事件，黑云母分解，使其中的鎢錫轉(zhuǎn)移至巖漿中。研究表明，華南中生代花崗巖分為含錫花崗巖和不含錫花崗巖，源巖Sn含量具有顯著差異[21]。新路口新元古代變質(zhì)火山巖Sn含量為（4～30）×10-6，峰值為12×10-6;志留紀花崗巖Sn含量平均值為（4.7～5.5）×10-6，峰值為5×10-6;新路口巖體Sn含量平均值為（3.6～10）×10-6，峰值為8×10-6。新元古代巖漿分異屬地殼初始熔融過程，更接近原始地殼Sn含量[20]，表明花崗質(zhì)巖漿作用使Sn留存在地殼深部。新路口地區(qū)因地殼深部Sn含量較高，易形成含錫花崗巖，也更易于成礦。

新路口地區(qū)鎢錫礦成礦經(jīng)歷了礦源層形成、成礦物質(zhì)轉(zhuǎn)移和成礦物質(zhì)析出3個階段。礦源層形成經(jīng)歷3種重要的地質(zhì)作用：一是巖漿作用使Sn富集;二是地殼中黑云母等富含鎢錫的礦物集合體，受到來自深部的熱液作用發(fā)生熔融，成礦物質(zhì)轉(zhuǎn)移至巖漿中，形成含礦巖漿;三是富含礦質(zhì)的巖漿熱液從巖漿中析出，在合適的構(gòu)造部位定位成礦。從富含Sn的巖石類型變化中，推斷新元古代火山巖Sn含量較高，說明初始地殼物質(zhì)Sn含量較高，志留紀巖漿巖Sn含量較低，說明Sn在巖漿活動中更傾向于留在深部。晚侏羅世巖漿活動可能為志留紀殘余相的重熔，使鎢錫礦質(zhì)活化、轉(zhuǎn)移，并成為巖漿的組成部分，由深部向淺部運移，經(jīng)過多次結(jié)晶分異，使礦質(zhì)在熔漿中不斷富集，后期轉(zhuǎn)移至含礦熱液中。晚侏羅世，該區(qū)存在厚度巨大（約31 km）的陸殼 [1]，在張性構(gòu)造環(huán)境下，深部地殼受熱使富含礦質(zhì)的物質(zhì)層形成熔漿，進入相對穩(wěn)定的巖漿房，受溫壓條件及其他物化條件的影響，巖漿房內(nèi)巖漿不斷結(jié)晶，形成堆晶巖，使巖漿富含鎢錫，并聚集成較大的巖漿體，在構(gòu)造作用下，巖漿向淺部遷移，定位結(jié)晶，析出的含礦巖漿熱液（富含Si、F等揮發(fā)分及鎢錫）沿巖體內(nèi)部或外接觸帶形成礦體。

綜上，該區(qū)鎢錫礦是晚侏羅世構(gòu)造-巖漿活動的產(chǎn)物，是志留紀巖漿活動的殘余相，將鎢錫轉(zhuǎn)移至巖漿中，巖漿聚集于巖漿房，經(jīng)過結(jié)晶分異作用，形成富含Si、堿質(zhì)及F的含礦巖漿。在伸展構(gòu)造作用下，含礦巖漿向淺部運移，結(jié)晶成巖，并分離出含礦熱液，沿構(gòu)造有利部位遷移、定位，形成鎢錫礦體。

6 結(jié)論

（1）新路口花崗巖體鋯石U-Pb年齡為147～145 Ma，屬晚侏羅世，鎢錫礦的成礦時代與成巖時代相近，同屬晚侏羅世。

（2）新路口花崗巖體屬于高分異S型花崗巖，主要源自地殼，是伸展構(gòu)造環(huán)境下晚侏羅世構(gòu)造-巖漿活動的產(chǎn)物。

（3）新路口鎢錫礦是經(jīng)歷新元古代和志留紀巖漿作用形成的富含鎢錫的殘留體;晚侏羅世巖漿熱事件對殘留體再次熔融，形成富含Si、堿質(zhì)及F的巖漿熱液，將鎢錫從殘余礦物中遷移，聚集于巖漿房中，經(jīng)過結(jié)晶分異，形成富含礦質(zhì)的高分異巖漿，沿構(gòu)造有利部位向淺部運移和結(jié)晶，形成鎢錫礦體。

致謝：參加野外調(diào)研工作的有黃長煌高級工程師和林慈鑾高級工程師，成文過程中得到福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局張必龍博士和中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所陳鄭輝教授級高級工程師的指導，在此表示衷心感謝！

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