贛西北九嶺中北部早白堊世高分異S型花崗巖成礦專屬性分析

廖圣兵， 褚平利， 段 政， 黃文成， 朱延輝， 舒徐潔

（中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016）

眾多學(xué)者對贛西北九嶺中北部石門樓地區(qū)礦床進行了成巖-成礦時代和大地構(gòu)造背景等方面的研究［1-5］，為此區(qū)域花崗巖類鎢等金屬成礦專屬性與成礦潛力研究提供了參考對象和對比基礎(chǔ). 鎢礦床通過巖漿熱液作用富集成礦，且鎢錫礦化與由下地殼的早—中元古代巖石重熔形成演化程度較高的S型花崗巖關(guān)系密切［6-9］.本文對研究區(qū)內(nèi)早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖開展了巖石地球化學(xué)、鋯石和黑云母礦物化學(xué)研究，并對黑云母花崗巖進行了鋯石U-Pb年代學(xué)研究，為該期巖體提供了年代學(xué)制約，分析了其巖漿來源、氧逸度、分異演化程度及形成的大地構(gòu)造背景，并主要與區(qū)內(nèi)以鎢為主的金屬成礦花崗巖類進行對比，探討其成礦物質(zhì)、時代及空間專屬性和成礦潛力.

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于江西省西北部九嶺山脈中段北部修水、武寧及靖安三縣交界. 大地構(gòu)造位置處于揚子地塊東南緣，隸屬江南造山帶中段的II級構(gòu)造單元九嶺—障公山隆起（圖1），南鄰萍鄉(xiāng)—上高拗褶帶，北為修水—武寧滑覆拗褶帶，東鄰鄱陽湖坳陷. 區(qū)域構(gòu)造位于贛北NE向構(gòu)造帶之九嶺—官帽山復(fù)式背斜與武寧—宜豐NNE向走滑沖斷-伸展構(gòu)造的復(fù)合部位. 成礦區(qū)劃屬下?lián)P子成礦省江南地塊中生代鎢銅鉬金銀鉛鋅成礦帶之九嶺NNE向鎢鉬銅多金屬成礦帶，北鄰長江中下游成礦帶的九瑞銅多金屬礦集區(qū)［1］.

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置（a）和地質(zhì)簡圖（b）Fig.1 Geotectonic location（a）and simplified geological map（b）of the study area

2 分析方法

分別采集早白堊世巖體主要巖性3件黑云母花崗巖和2件二云母花崗巖全巖樣品，采樣地點于巖體中基本均勻分布. 巖石樣品主量、微量與稀土元素分析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XFD-1500測定，微量元素和稀土元素用Finnigan MAT公司生產(chǎn)的雙聚焦高分辨ICP-MS測定. 為確定早白堊世黑云母花崗巖體成巖年齡，本次于研究區(qū)南東部采集1件（TW6334-3-5，采樣位置見圖1）樣品進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測年，鋯石U-Pb定年分析在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室采用激光燒蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀（LA-ICP-MS）完成.

3 分析結(jié)果

3.1 全巖主微量元素地球化學(xué)特征

3.1.1 主量元素特征 早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖主量元素均具高硅（黑云母花崗巖SiO2含量介于70.16%～72.78%，平均71.24%；二云母花崗巖SiO2含量介于72.76%～73.80%，平均73.28%）、高鋁（黑云母花崗巖Al2O3含量介于14.36%～16.45%，平均15.17%；二云母花崗巖Al2O3含量介于16.21%～16.72%，平均16.47%）、（相對）富堿且較富鉀（黑云母花崗巖Na2O+K2O含量介于4.82%～6.30%，平均5.81%；K2O/Na2O介于1.51～11.03，平均7.25；二云母花崗巖Na2O+K2O 含量介于6.99%～7.61%，平均7.30%；K2O/Na2O 介于1.04～1.63，平均1.34），（相對）貧（鈣）、鐵（Fe2O3）、鎂、磷、錳、鈦的特征. CIPW剛玉分子含量（黑云母花崗巖和二云母花崗巖分別介于3.76%～10.02%和6.06%～8.00%）均大于1%. 二者A/CNK 值為1.30～2.67，平均2.12，均屬于強過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石.

3.1.2 稀土元素特征 樣品稀土總量低（黑云母花崗巖SREE 為58.14×10-6～115.20×10-6，平均81.17×10-6，二云母花崗巖SREE 為18.19×10-6～18.97×10-6），輕重稀土分餾程度較低，富輕稀土（黑云母花崗巖（La/Yb）N為5.60～15.05，平均10.38，二云母花崗巖（La/Yb）N為5.28～5.30）. 球粒隕石標準化分布曲線呈較平緩右傾型（圖2a），輕稀土（LREE）較中稀土（MREE）稍富集（黑云母花崗巖（La/Sm）N=2.48～3.56，平均3.02，二云母花崗巖（La/Sm）N=2.23～2.44），MREE 相對重稀土（HREE）輕微富集（黑云母花崗巖（Gd/Yb）N=1.44～3.47，平均2.29，二云母花崗巖（Gd/Yb）N=1.43～1.62）. 均顯示Eu 負異常（黑云母花崗巖Eu/Eu*=0.36～0.60，平均0.56，二云母花崗巖Eu/Eu*=0.07）.

3.1.3 微量元素特征 樣品富集大離子親石元素（LILE）Cs、Rb、Th、U、K、Pb，相對虧損Ba，明顯虧損Sr、高場強元素（HFSE）Ti，相對虧損Nb，而相對富集Ta（圖2b）. 具低Ba、Sr，高Rb花崗巖的特征. 與黑云母花崗巖相比，二云母花崗巖以強烈虧損Ba、Sr、Ti，更虧損REE，相對富集Nb、Ta為特征.

圖2 早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖球粒隕石標準化稀土元素配分圖（a）和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（b）Fig.2 Chondrite-normalized rare earth element patterns（a）and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams（b）of Early Cretaceous biotite granite and two-mica granite in the study area

3.2 鋯石U-Pb同位素年代學(xué)特征

研究區(qū)早白堊世黑云母花崗巖1件樣品（TW6334-3-5）的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡明顯可分為兩組.一組鋯石206Pb/238U 表面年齡介于142～146 Ma，加權(quán)平均年齡為143.Ma7±2.4 Ma（MSWD=0.21），代表巖體東南部中細粒黑云母花崗巖成巖年齡；另外一組鋯石206Pb/238U 表面年齡介于819～820 Ma，為捕獲鋯石，其年齡代表了新元古代晉寧期巖漿活動的捕獲鋯石（圖3）.

圖3 黑云母花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖、加權(quán)平均年齡圖Fig.3 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordant diagrams，weighted average age diagrams from Early Cretaceous biotite granite in the study area

4 巖石成因類型

研究區(qū)早白堊世花崗巖巖石主微量元素地球化學(xué)特征與華南典型強過鋁質(zhì)殼源型花崗巖地球化學(xué)特征相似［11］；巖石CaO/Na2O 比值（黑云母花崗巖和二云母花崗巖分別介于0.03～0.46 和0.01）低，與澳大利亞Lachlan 褶皺帶殼源型強過鋁花崗巖類似［12］. 黑云母花崗巖和二云母花崗巖中黑云母的Mg/Fe比值低，屬鐵質(zhì)黑云母，巖漿來源應(yīng)為地殼物質(zhì).

花崗巖成因類型ACF 判別圖（圖4）中，數(shù)據(jù)點均落于S 型花崗巖的強過鋁質(zhì)區(qū)域.高場強元素Ce、Zr、Y和Nb含量都偏低，早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖的Zr+Nb+Ce+Y 分別為136.26×10-6～152.47×10-6和94.48×10-6～117.90×10-6，均遠低于A 花崗巖的下限值（350×10-6）［13］.

Sr-Rb-Ba 判別圖解（圖5a）和（Na2O+K2O）/CaO-Zr+Nb+Ce+Y判別圖解（圖5b）中，數(shù)據(jù)點主體分別落于高分異花崗巖和A 型花崗巖區(qū)域，進一步顯示該巖體應(yīng)屬于高分異S型花崗巖，發(fā)生了強烈的結(jié)晶分異作用，高分異性質(zhì)使其具有部分類似A 型花崗巖的特征［16］.

圖4 研究區(qū)早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖A（Al-Na-K）-C（Ca）-F（Mg+Fe2+）成因類型判別圖解（底圖據(jù)文獻［13］）Fig.4 A（Al-Na-K）-C（Ca）-F（Mg+Fe2+）genetic type discrimination diagram of Early Cretaceous biotite granite and two-mica granite in the study area

圖5 研究區(qū)早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖巖石成因類型判別圖解Fig.5 Genetic type discrimination diagrams of Early Cretaceous biotite granite and two-mica granite in the study area

5 巖漿巖成礦專屬性

5.1 物質(zhì)專屬性

早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖具有過鋁質(zhì)和過堿性的特征，地殼深部重熔型巖漿花崗巖與鎢、錫成礦具密切關(guān)系，該類花崗巖均具過堿性和過鋁質(zhì)特征，且通常演化程度較高. 我國最重要的鎢錫稀有金屬成礦區(qū)的南嶺成礦帶中大多數(shù)含鎢花崗巖具高分異強過鋁質(zhì)S型花崗巖特征，而含錫花崗巖普遍為準鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)較低分異演化的鋁質(zhì)A型花崗巖［6］.

5.1.1 巖石化學(xué)成分 過鋁質(zhì)花崗質(zhì)熔體可使W大量分配進入熱液相，而準鋁質(zhì)或過堿質(zhì)熔體則使W分散貧化于熔體中［7］. 研究區(qū)早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖A/CNK分別介于1.30～2.67和1.58～1.87（＞1.1），均屬強過鋁質(zhì)花崗巖，利于W從巖漿分配進入熱液形成含礦熱液.

研究區(qū)早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖Rb 含量分別介于145×10-6～378×10-6（平均290×10-6）和758×10-6～1000×10-6（平均879×10-6），接近于大湖塘富鎢花崗斑巖（350×10-6～570×10-6）和與鎢成礦有關(guān)的似斑狀白云母花崗巖的Rb含量（571×10-6～707×10-6）二云母花崗巖較黑云母花崗巖相對更具富鎢特征，可能主要因其巖漿分異程度較高，還可能與其低Zr、高Rb更富黏土礦物的變質(zhì)沉積巖源區(qū)有關(guān).

5.1.2 氧化還原程度 磁鐵礦系列花崗巖氧化程度較高，與銅、金、鉛鋅、鉬、鈾、白鎢礦成礦有關(guān)［17］，鈦鐵礦系列花崗巖氧化程度較低，與錫、黑鎢礦成礦有關(guān)［18］. 采用全巖或礦物中的變價元素即可定性或定量指示巖漿氧化還原程度，如常利用變價主量元素鐵的Fe2O3/FeO比值作為巖漿氧逸度高低的指標.

研究區(qū)早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖Fe2O3/FeO 比值介于0.17～0.18，屬鈦鐵礦系列花崗巖（圖6b），在Fe2O3/FeO-Rb/Sr 圖（圖6a）中位于W（-Mo）、Sn 與Sn±W 成礦花崗巖之間，于Fe2O3/FeO-SiO2圖（圖6b）中亦處于Sn-W成礦花崗巖范圍內(nèi). 故初步認為早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖均屬中等還原的鈦鐵礦系列花崗巖，具W-Sn成礦專屬性，其中黑云母花崗巖和二云母花崗巖分別相對更具W（-Mo）和Sn±W成礦專屬性.

圖6 早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖Fe2O3/FeO-Rb/Sr圖（底圖據(jù)文獻［19］）（a）和Fe2O3/FeO-SiO2圖（底圖據(jù)文獻［17］）（b）Fig.6 Fe2O3/FeO-Rb/Sr diagram（a）and Fe2O3/FeO-SiO2 diagram（b）of Early Cretaceous biotite granite and two-mica granite

5.1.3 分異演化程度 研究區(qū)早白堊世黑云母花崗巖Eu/Eu*值（介于0.36～0.60，平均0.50）中等，Rb/Sr比值（介于2.7～23.8，平均12.2）和（Na2O+K2O）/CaO比值（介于4～302，平均116，＞28）相對較高，反映巖漿結(jié)晶分異程度相對較高，屬分異巖漿巖［13，19］.

二云母花崗巖Eu/Eu*值（介于0.071～0.073）小，Rb/Sr 比值（介于133.2～361.0，平均247.1）、（Na2O+K2O）/CaO比值（介于188～228，平均208，＞28）較高，反映巖漿結(jié)晶分異程度高［13，19］，屬高分異巖漿巖［19］，具類似A型花崗巖特征.

5.1.4 巖漿物質(zhì)來源 研究區(qū)早白堊世黑云母花崗巖中繼承/捕獲鋯石均為新元古代巖漿鋯石，與研究區(qū)內(nèi)新元古代花崗巖時代接近，卻未見老于新元古代的年齡（＞830 Ma），而雙橋山群中繼承/捕獲鋯石含有大量老于830 Ma的年齡，表明其可能不是源于中元古代地層的部分熔融，而更可能是由新元古代花崗巖的重熔再造作用形成.

5.2 時代專屬性

研究區(qū)巖體東南部中細粒黑云母花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果顯示其成巖年齡為143.7 Ma±2.4 Ma，屬早白堊世早期. 屬于九嶺礦集區(qū)燕山期巖漿活動時限（135～150 Ma），該時期亦為贛北地區(qū)鎢多金屬礦床成巖成礦的重要時期，且處于江南古陸鎢礦帶中與鎢礦有關(guān)花崗巖成巖時代年齡范圍（138～153 Ma）.

5.3 空間專屬性

S型花崗巖或強過鋁質(zhì)花崗巖被認為是同構(gòu)造或同碰撞擠壓環(huán)境產(chǎn)物，有學(xué)者認為亦可能形成于拉張（伸展）構(gòu)造背景［20］. 早白堊世黑云母花崗巖和二云母花崗巖主量元素均具高硅富堿特征，屬高鉀鈣堿性強過鋁質(zhì)花崗巖，REE配分曲線呈弱右傾型，為造山帶地殼演化晚期產(chǎn)物，與華南白堊紀高分異花崗巖特征類似，而后者形成于古太平洋板塊向華南板塊俯沖后伸展背景.

6 結(jié)論

1）研究區(qū)南東部中細粒黑云母花崗巖年齡為早白堊世早期，成巖年齡為143.7 Ma，屬于大湖塘地區(qū)和江南古陸與鎢礦有關(guān)花崗巖類年齡范圍，且與研究區(qū)內(nèi)大湖塘和石門寺礦礦區(qū)與成礦關(guān)系密切花崗巖類成巖年齡（142.0～148.3 Ma）接近.

2）研究區(qū)早白堊世早期黑云母花崗巖和二云母花崗巖具形成鎢（鉬銅）或鎢（錫）礦床的成礦物質(zhì)、時代及空間專屬性和成礦可能性，與區(qū)內(nèi)存在多處不同規(guī)模鎢成礦作用與早白堊世早期花崗巖類有關(guān)的現(xiàn)象反映一致，該認識對區(qū)內(nèi)進一步找礦工作具有指導(dǎo)意義，同時對區(qū)域成礦遠景預(yù)測工作亦具參考價值.