福建政和地區(qū)熊山巖體鋯石U-Pb定年、地球化學特征及其成礦意義

王劍平，王會勝，唐秀念，李緒俊

1.吉林大學 地球科學學院，長春 130061；2.福建省政和縣宏坤礦業(yè)有限公司，福建 政和 353600

0 引言

淺成熱液型金礦床是目前世界上最重要的金礦床類型之一，近年來在其分類、演化和成礦時代研究等方面均取得了重要進展[1-3]，然而在該類金礦床與成礦巖體(包括脈巖類)的關系方面存在著較大的認識分歧。如紫金山金礦床被認為與早白堊世花崗巖體有關[4-5]；黑龍江省金廠金礦的成礦巖體，一部分學者認為其與花崗斑巖活動有關[6-8]，另一部分學者認為其與閃長巖或閃長玢巖的活動關系密切[9-10]。張敬陸[11]則認為巖漿熱液型金礦床與閃長巖類為同源巖漿不同階段的產物。大藥坑金礦產于熊山巖體中，為福建政和地區(qū)一個十分重要的中型規(guī)模的金銀礦床，前人研究認定為淺成熱液型礦床[12-13]，但是，礦床的直接圍巖—熊山巖體是簡單的圍巖還是成礦巖體[14]，其形成的巖漿來源等方面研究較少。筆者通過熊山巖體巖石學、地球化學及鋯石U-Pb年齡測定來厘定巖體的成巖年齡，探討巖體成巖巖漿來源，分析巖體與金礦成礦之間的時空和成因聯系，為大藥坑金礦床的成因研究提供依據。

1 區(qū)域地質背景

福建政和地區(qū)在大地構造位置上屬環(huán)太平洋中新生代構造巖漿帶西帶[13]，華南褶皺系東部的閩中裂谷帶中西部。區(qū)域上，研究區(qū)位于NNE向政和—大埔斷裂帶、NW向寧德三都澳—浦城觀前斷裂帶和SN向浦城富嶺—永泰嵩口斷裂帶的交匯地段(圖1a)[15]。出露地層主要有中、新元古界馬面山群東巖組、大嶺組和龍北溪組；震旦系稻香組，巖石類型以淺變質的泥質巖類為主；中生界侏羅系梨山組、南園組，白堊系石帽山群寨下組，以各種碎屑沉積巖類和火山噴出巖類為主(圖1b)。

區(qū)域內巖漿侵入和噴出活動較強，自晉寧期至燕山期均有活動，但以燕山期為主，具多旋回活動特征。區(qū)內礦產資源豐富，以金為主，其次為銀、銅、鉛、鋅、螢石及硫鐵礦等(圖1b)。

2 熊山巖體地質特征

熊山巖體位于政和縣熊山鎮(zhèn)附近，產于區(qū)域性NE向政和—大埔斷裂帶的北段,總體上呈NE向板狀沿政和—大埔斷裂帶展布,出露面積約15 km2(圖1b)。熊山巖體為黃樹峰(1987)[16]命名,此前曾被認定為一套噴出成因的安山玢巖和安山巖類。熊山巖體淺部呈巖墻狀產出，為結晶分異不明顯的細粒輝長巖和輝綠玢巖等。巖體深部出現閃長巖和花崗閃長巖類，其結晶顆粒較粗大，呈巖株狀產出，侵入到早期細粒輝長巖之中。巖體中糜棱巖葉理、片理帶和片理化帶十分發(fā)育，綠泥石化、綠簾石化和碳酸鹽化較強。

3 樣品采集與分析方法

本次研究采集了熊山巖體細粒輝長巖(252-215-2)、粗粒閃長巖(252P-7)和花崗閃長巖(252P-9)等3件樣品，分析了其主量、微量和稀土元素，并對樣品252-215-2和252P-7進行了LA-ICP-MS 鋯石U-Pb法測年。

圖1 研究區(qū)構造綱要圖(a)及區(qū)域地質簡圖(b)[15]Fig.1 Structure outline map (a) and geological sketch map (b) of the studied area

細粒輝長巖(252-215-2)是巖體中最主要的巖石類型，細粒結晶結構，塊狀構造，主要由斜長石和輝石組成，斜長石含量約55%，粒徑0.2～0.5 mm，板狀，含少量斜長石斑晶，斑晶大小0.5～1 mm，斑晶含量<5%；輝石含量約40%。巖石中含少量角閃石(圖2a、b)，綠簾石化、綠泥石化較強，同時還含有磁鐵礦、赤鐵礦和磷灰石等微量礦物。

粗粒閃長巖(252P-7)為巖體深部所見的主要巖石類型，粗粒結構，塊狀構造。主要組成礦物為斜長石、角閃石，含少量鉀長石及石英(圖2c)等。斜長石含量約50%，粒徑約1～2 mm，雙晶發(fā)育，弱絹云母化和泥化；角閃石含量約35%，板柱狀，強烈蝕變；石英含量約10%，粒徑約1 mm，呈他型集合體，波狀消光；鉀長石含量<5%，粒徑約1 mm，見卡式雙晶。巖石總體上蝕變微弱。

Pl.斜長石；Q.石英；Ep.綠簾石；Kfs.鉀長石。圖2 細粒輝長巖(a、b)、粗粒閃長巖(c)及花崗閃長巖(d)顯微照片Fig.2 Micro photographs of fine gabbro (a and b), coarse diorite (c) and granodiorite (d)

花崗閃長巖(252P-9)呈不等?；◢徑Y構(圖2d)，塊狀構造。主要組成礦物為斜長石、鉀長石及石英，含少量角閃石。斜長石含量約50%，為較大顆粒的板柱狀，粒徑1～2 mm，雙晶發(fā)育，弱泥化和絹云母化；鉀長石含量約20%，呈不規(guī)則他型粒狀，粒徑約1 mm，絹云母化和泥化均較強；石英含量約15%，他型粒狀集合體，粒徑約1 mm，波狀消光明顯，角閃石含量約15%，強烈蝕變。

測年樣品在河北省區(qū)域地質調查所實驗室進行鋯石分選，北京鋯年領航科技有限公司進行制靶和陰極發(fā)光(CL)圖像的采集。LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析在自然資源部東北亞礦產資源評價重點實驗室進行，具體測試方法、詳細分析步驟參見文獻[17]。

巖石樣品的主量、微量和稀土元素分析測試由澳實分析檢測(廣州)有限公司完成。主量元素采用X-熒光光譜儀(XRF)分析，分析精度為0.01%，稀土和微量元素則采用等離子質譜儀(ME-MS81)定量分析，分析精度為0.01×10-6。

4 分析結果

4.1 巖石鋯石U-Pb測年結果

熊山巖體細粒輝長巖(252-215-2)中所見鋯石主要為細粒淡褐色短柱狀自形晶(圖3a)，環(huán)帶發(fā)育，且環(huán)帶寬度較大，鋯石Th/U比值為0.48～1.17，呈巖漿鋯石特征。樣品諧和率較高，15個測點的鋯石206Pb/238U年齡值分布在474.2～461.3 Ma之間，加權平均年齡結果為(465.7±6.1)Ma(n=15，MSWD=0.12)(圖3a)，代表細粒輝長巖的結晶年齡為中奧陶世。

熊山巖體粗粒閃長巖(252P-7)中所見鋯石主要為細粒褐色短柱狀自型晶(圖3b)，其長寬比為1～2。環(huán)帶發(fā)育，Th/U比值為0.53～1.04，呈巖漿鋯石特征。樣品數據點大多集中在諧和線附近，諧和率較高。15個測點的鋯石206Pb/238U年齡值分布在472.3～453.6 Ma，加權平均年齡結果為(463.9±6.2)Ma(n=15，MSWD=0.16)(圖3b)，代表粗粒閃長巖的結晶年齡為中奧陶世。

圖3 細粒輝長巖(a)與粗粒閃長巖(b)鋯石陰極發(fā)光圖、U--Pb年齡諧和曲線圖Fig.3 Cathodoluminescence image of zircon and U--Pb concordia diagrams of fine gabbro(a) and coarse diorite (b)

4.2 巖石地球化學

細粒輝長巖(252-215-2)的SiO2含量為44.49%，Al2O3含量為14.36%，TFe2O3含量為14.28%，K2O含量為0.20%，Na2O含量為2.65%，CaO含量為8.26%，MgO含量7.48%，Mg#為50.90，鋁指數A/CNK為0.73，屬于準鋁質系列，全堿(Na2O+K2O)含量為2.85%，里特曼指數為5.45，在SiO2-K2O圖解中(圖4a)投影在拉斑系列范圍內，在TAS圖解(圖4b)中投影在輝長巖范圍內。前人測試結果(表1)與樣品252-215-2中的各主量元素含量比較接近， SiO2的含量為45.00%～50.04%，CaO的含量為7.70%～13.04%，TFe2O3含量為10.60%～12.45%，MgO含量為5.50%～8.11%，全堿(Na2O+K2O)為2.07%～4.03%，均表現為基性巖特征。

本次測試的樣品252P-7與252P-9中SiO2含量分別為62.46%和64.01%，Al2O3含量為16.28%和15.94%，TFe2O3含量為4.85%和4.78%，K2O含量為1.36%和1.50%，Na2O含量為5.34%和4.67%，CaO含量為3.36%和3.34%，MgO含量2.18%和2.13%，Mg#為47.08和46.86，鋁指數A/CNK為0.99和1.04，屬于準鋁質-過鋁質系列，全堿(Na2O+K2O)含量為6.70%和6.17%，里特曼指數為2.30和1.81。在SiO2-K2O圖解中(圖4a)投影在鈣堿性系列范圍內，在TAS圖解(圖4b)中，樣品252P-7投影在閃長巖范圍內，樣品252P-9投影在花崗閃長巖范圍內。

根據野外地質研究、前人工作成果以及本次測試結果，可以認為熊山巖體地表和近地表主體為基性巖類，地下深部出現少量偏中酸性的侵入巖類。在TAS圖解(圖4b)中，本次測試與收集數據的樣品大多數投影至輝長巖的成分范圍內，少數投影在閃長巖及花崗閃長巖范圍內，印證了上述結論。

圖4 熊山巖體SiO2-K2O圖解(a)及TAS圖解(b)[18]Fig.4 SiO2-K2O diagram(a) and TAS diagram(b) of Xiongshan intrusion

本次測試的細粒輝長巖樣品(252-215-2)的稀土元素分析結果與前人數據較為接近，稀土總量為63.80×10-6，(La/Yb)N比值為1.08，LREE/HREE比值為1.94，δEu為0.83，為較弱的負異常，δCe為0.92，無明顯異常。其球粒隕石標準化稀土元素配分曲線較為平緩(圖5a)，樣品中稀土總量和各種分異參數基本上與N-MORB基本一致。

根據前人巖體稀土元素分析結果[18](表1)，細粒輝長巖類樣品的稀土總量為39.58×10-6～63.80×10-6，LREE/HREE比值為1.82～2.13，(La/Yb)N比值為1.08～1.64，輕重稀土分餾不明顯，δEu為0.85～1.05，表現為較弱的負Eu異常。

表1 熊山巖體及大藥坑金礦(成礦期石英正長斑巖(239--1--11)、成礦后閃長玢巖(252--215--1))主量元素(10-2)，稀土(10-6)和微量元素(10-6)分析

圖5 熊山巖體球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖(a)[18]及熊山巖體原始地幔標準化微量元素蛛網圖(b)Fig.5 Chondrite normalized REE distribution patterns (a) and primitive mantle normalized trace element spider diagrams (b) of Xiongshan intrusion

δCe為0.89～1.02，表現為較弱的負異常。在球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖中(圖5a)，所有樣品的球粒隕石標準化曲線均較平緩，分布于相對不大的范圍之內。

本次測試的粗粒閃長巖(252P-7)和花崗閃長巖(252P-9)樣品的稀土總量分別為79.23×10-6和76.38×10-6，(La/Yb)N比值為8.68和8.91，LREE/HREE比值為8.60和8.50，輕重稀土分餾明顯，δEu為0.95和0.87，為較弱的負異常，δCe為0.96和0.99，無明顯負異常。兩個巖石樣品的球粒隕石標準化曲線基本一致，整體呈右傾，與細粒輝長巖類有較明顯的差別(圖5a)。

熊山巖體細粒輝長巖樣品(252-215-2)中Ba含量為41.40×10-6，Cs含量為0.64×10-6，Rb含量為5.90×10-6，Sr的含量為166.00×10-6，Nb含量為5.60×10-6，Nb/Ta比值為18.67，U的含量為0.19×10-6，Th的含量為0.45×10-6。在原始地幔標準化蛛網圖(圖5b)中，細粒輝長巖樣品(252-215-2)中各微量元素分餾相對較弱，其分布曲線較為平緩，也類似于洋中脊玄武巖(N-MORB)微量元素原始地幔標準化曲線。樣品中LILE(K、Sr、Ba)含量較低，HFSE(U、Zr、Nb)和Ti表現為較弱的正異常。

粗粒閃長巖 (252P-7) 和花崗閃長巖(252P-9)樣品的微量元素原始地幔標準化曲線較接近，整體呈右傾趨勢。其中Ba含量為707.00×10-6和502.00×10-6，Cs含量為3.83×10-6和6.85×10-6，Rb含量為42.70×10-6和67.40×10-6，Sr的含量為746.00×10-6和397.00×10-6，Nb含量為5.3×10-6和4.7×10-6，Nb/Ta比值為10.6和9.4，U的含量均為1.39×10-6，Th的含量為6.42×10-6和6.47×10-6。從其原始地幔標準化曲線看，相對富集LILE(Rb、Ba、K、Sr)，虧損HFSE(U、Th、Nb)、Ti和P。綜合巖體中微量元素含量及其比值、原始地幔標準化曲線分析，熊山巖體地表早期細粒輝長巖(252-215-2)與巖體晚期深部粗粒閃長巖(252P-7)和花崗閃長巖(252P-9)之間微量元素的含量和分布特征差別較大，分餾較明顯，說明熊山巖體細粒輝長巖與粗粒閃長巖和花崗閃長巖的巖漿來源可能存在一些差異，后者中地殼物質可能加入較多。

5 討論

5.1 熊山巖體成巖時代

由熊山巖體鋯石U-Pb年齡測試結果可知，粗粒閃長巖(252P-7)和細粒輝長巖(252-215-2)中巖漿結晶鋯石的加權平均年齡分別為(463.9±6.2)Ma和(465.7±6.1)Ma。兩個樣品的測定值在誤差范圍內基本一致，據此推斷熊山巖體的就位和結晶年齡為465.7～463.9 Ma。任勝利等人[18]曾給出過(585.7±30)Ma的Sm/Nd同位素年齡，雖然與本次測試的年齡數據差別較大，但也表明熊山巖體為古生代巖漿旋回的產物。綜合分析認為熊山巖體的成巖年齡為465.7～463.9 Ma。

5.2 熊山巖體巖漿來源

古-中元古代以來，閩中裂谷帶經歷了古陸塊的形成、裂解和拼合，被動大陸邊緣，進而最終演化為活動大陸邊緣的長期演變過程[12]。晉寧—加里東期，伴隨著全球性裂谷活動，古陸裂解，之后陸塊之間聚合碰撞。在碰撞閉合過程中，基性巖漿侵入并形成基性巖體(熊山巖體等)。

在Mg#-SiO2圖解(圖6a)中，熊山巖體早期細粒輝長巖類投影在與地幔橄欖巖反應的板片熔體區(qū)內，而較晚期的粗粒閃長巖和花崗閃長巖類則投影在變玄武巖和榴輝巖實驗熔體區(qū)。這表明熊山巖體早期巖漿來自于較深部的地幔橄欖巖，含富鐵鎂質的組分；而晚期巖漿主要投影在玄武質和榴輝巖熔體區(qū)內，其來源較淺，所形成的巖漿相對富硅、鋁，貧鐵鎂等。將收集的熊山巖體的前人數據在鉛結構模式圖解(圖6b)中投影，樣品分布在地幔演化線與造山帶演化線之間，這也表明熊山巖體早期巖漿主要來自于上地幔，造山帶對其成分有一定的影響。

圖6 熊山巖體巖石Mg#-SiO2圖解(a) [19]及鉛構造模式圖(b)[20]Fig.6 Mg#-SiO2 diagram(a)[19] and plumbotectonic model diagram(b)[20] of Xiongshan intrusion

5.3 巖體與成礦

熊山巖體是大藥坑金礦的含礦圍巖，如前所述，其成巖年齡為465.7～463.9 Ma。與金礦密切相關的成礦期石英正長斑巖的成巖年齡為(119.3±2.5)Ma，成礦后脈巖成巖年齡為(107.7±7.0)Ma，表明大藥坑金礦成礦年齡為119～107 Ma(另文發(fā)表)。熊山巖體的成巖年齡明顯早于金礦的成礦年齡，是不同大地構造環(huán)境下的產物。因此推斷，熊山巖體不可能是大藥坑金礦的成礦巖體。

但是，從礦脈和熊山巖體主要巖石類型的稀土元素配分曲線來看，含礦石英脈和成礦期石英正長斑巖的稀土配分曲線(圖略)與熊山巖體早期細粒輝長巖稀土配分曲線相似。而產于熊山巖體粗粒閃長巖外接觸帶附近的含金較差的含方鉛礦石英脈的稀土配分曲線則與熊山巖體粗粒閃長巖和花崗閃長巖的稀土配分曲線除Eu外十分相似，這說明大藥坑金礦脈的稀土元素特征與熊山巖體的稀土特征具有一定的相似性。從微量元素含量看，成礦期石英正長斑巖、成礦前閃長玢巖、熊山細粒輝長巖、支脈含礦石英脈中一些重要微量元素的含量也有相似之處。礦石中的鉛同位素比值和熊山巖體中很接近(圖略)。這些均表明大藥坑金礦的成礦物質可能與熊山巖體有一定關聯。巖體內圍巖蝕變較強，片理化發(fā)育，局部黃鐵礦含量較高，可作為熊山巖體中成礦物質曾被汲取的有力證據。

6 結論

(1)熊山巖體主體為基性的輝長巖類。其淺部以細粒輝長巖和少量輝綠玢巖為主，深部出現粗粒閃長巖和花崗閃長巖類，為多期侵入的雜巖體。巖體中糜棱巖帶和片理化帶發(fā)育。

(2)熊山巖體的成巖年齡為465.7～463.9 Ma。

(3)熊山巖體早期巖漿來自于較深部的地幔橄欖巖，晚期的巖漿來源相對較淺，主要來源于與變玄武巖巖石和榴輝巖共存的巖漿熔體。

(4)熊山巖體不是金礦成礦巖體，但可能為大藥坑金礦成礦提供部分物質。