淺談湖南省加里東期花崗巖地球化學(xué)特征及其成礦作用

盛丹 張錦煦 陳劍鋒

摘? 要? 湖南省內(nèi)形成于加里東期的花崗巖為省內(nèi)花崗巖的重要組成部分，年代學(xué)資料顯示其形成于加里東晚期。在對近年來省內(nèi)加里東期花崗巖類的研究進(jìn)展進(jìn)行調(diào)研與野外資料的基礎(chǔ)上，本文總結(jié)了省內(nèi)加里東期花崗巖的特征，列舉了一系列與之有成因聯(lián)系的礦床。省內(nèi)加里東期花崗巖依據(jù)礦物學(xué)和巖石學(xué)等特征可劃分為兩個亞類，其中第二類花崗巖越城嶺巖體、苗兒山巖體，萬洋山巖體和彭公廟巖體具有相似的地球化學(xué)特征，且?guī)r體內(nèi)產(chǎn)出有形成于加里東期的鎢 （錫）礦床，顯示了優(yōu)越的成鎢能力，表明省內(nèi)加里東期第二類花崗巖巖體的形成與其內(nèi)部廣泛的鎢 （錫）金屬礦床存在直接聯(lián)系。

關(guān)鍵詞? 加里東期花崗巖;鎢（錫）成礦作用;地球化學(xué)特征;湖南

中圖分類號：P588.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-5603（2020）03-18-7

Abstract： Granites formed in Caledonian period are a very important component of granites in Hunan. The geochronological data show that they were formed in the late Caledonian. Based on some newly discovered Caledonian granitic intrusions，and field data accumulated in recent years， the characteristics of Caledonian granites in Hunan are summarized， and a series of genetic related deposits listed. Caledonian granites in Hunan are divided into two subtypes on the basis of its petrological and mineralogical peculiarities.The second subtype， with very similar geological and geochemical characteristics， and good capacity of tungsten mineralization， including Yuechengling， Miaoershan Wanyangshan and Penggongmiao granites， shows superior tungsten mineralization capacity. It indicates that the widespread tungsten（tin） metal deposits related directly with Caledonian granites in Hunan.

Keywords： Caledonian granites; tungsten（tin）; mineralization; geochemistry characteristics; Hunan

以南嶺為核心的華南地區(qū)是我國乃至世界上有色金屬、稀有金屬和稀土等礦產(chǎn)資源最豐富的地區(qū)，大規(guī)模的成礦作用主要與燕山期花崗巖有密切的成因關(guān)系[5]。近年來，南嶺地區(qū)乃至整個湖南省內(nèi)與印支期花崗巖有關(guān)的成礦作用已有較多報道[1][2]，其印支期的成礦年齡多介于215～225Ma之間。

加里東期花崗巖類在出露規(guī)模上僅次于燕山期花崗巖，在省內(nèi)占有重要地位。湖南省境內(nèi)出露的加里東期花崗巖主要有白馬山、苗兒山、越城嶺、宏廈橋、板杉鋪、萬洋山、彭公廟、諸廣山北體等巖基及東風(fēng)、小毛坪、寶嶺、雷公仙、益將、流溪等巖株。在早期關(guān)于是否存在加里東期花崗巖鎢錫成礦作用一度是許多學(xué)者長期爭論的一個重要問題。最近，在彭公廟巖體以及越城嶺巖體周邊或內(nèi)部陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一系列鎢錫礦床[10]，張文蘭等 （2011）通過對彭公廟巖體張家垅白鎢礦巖相學(xué)和電子探針的研究，證實產(chǎn)于細(xì)晶巖脈中白鎢礦為巖漿成因，并獲得細(xì)晶巖脈的鋯石U-Pb年齡為426.5Ma。陳文迪等 （2016）對位于苗兒山-越城嶺巖體北東部的鎢銅礦床的研究顯示，白鎢礦的Sm-Nd定年結(jié)果為417±35Ma;Chen et al （2019）獲得苗兒山巖體西北部的平灘白鎢礦床的輝鉬礦Re-Os年齡為427.0±5.4Ma。這些成果對研究省內(nèi)加里東期花崗巖成巖成礦作用具有十分重要的意義。根據(jù)前人對省內(nèi)加里東期花崗巖的研究成果，筆者歸納了湖南省內(nèi)出露的加里東期花崗巖巖石學(xué)特征，并列舉了一系列與之有成因聯(lián)系的礦床 （點），提出加里東期花崗巖與鎢錫等礦床的形成具有密切成因關(guān)系的觀點。

1? 地質(zhì)特征

在湖南省境內(nèi)，加里東期花崗巖主要分布于其西南部與東部地區(qū)（圖1），巖體侵入于前奧陶紀(jì)地層，與泥盆紀(jì)及其以后地層呈沉積接觸關(guān)系。如位于雪峰山造山帶的白馬山巖體和位于南嶺成礦帶西部的苗兒山巖體、越城嶺巖體與青白口系、南華系-奧陶系呈侵入接觸關(guān)系，與泥盆系呈沉積接觸[8];位于華夏地塊北緣的宏夏橋和板杉鋪巖體大部分侵入于新-中元古代淺變質(zhì)的冷家溪群中，板杉鋪巖體東南緣與泥盆-石炭系和侏羅-白堊系呈正斷層接觸關(guān)系[7];位于華夏地塊西緣茶陵-郴州斷裂東側(cè)的萬洋山巖體和彭公廟巖體侵入于寒武系-奧陶系淺變質(zhì)砂、板巖中，并被泥盆紀(jì)跳馬澗組沉積巖覆蓋[1][2][6]。

2? 形成時代

近年來，前人對湖南省內(nèi)加里東期的花崗巖體進(jìn)行了大量研究，積累了一批可靠的數(shù)據(jù)（表1），統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)加里東期花崗巖大多由多期次花崗質(zhì)巖漿活動構(gòu)成的復(fù)式巖體的組成部分，如白馬山巖體、萬洋山巖體和諸廣山南體均有加里東期、印支期和燕山期的花崗巖出露[3][8];苗兒山巖體、越城嶺巖體均由加里東期和印支期的花崗巖構(gòu)成[3]。

湖南省境內(nèi)加里東期花崗巖的形成年齡基本集中分布在410～440 Ma之間。已有的研究將華南加里東期花崗巖劃分為早晚兩期，其侵入時限分別為460～440 Ma、440～410 Ma[9]。由此可見，湖南省境內(nèi)加里東期花崗巖應(yīng)歸類于晚期花崗巖。

3? 加里東期花崗巖巖石學(xué)特征

與南嶺其它地區(qū)花崗巖類似，湖南省境內(nèi)加里東期花崗巖類整體上屬于中酸性-酸性巖類，主要巖性為花崗閃長巖和二長花崗巖。

基于野外地質(zhì)觀察，結(jié)合巖石學(xué)、礦物學(xué)特征以及（Na2O+K2O）-SiO2圖解 （圖2），本文將湖南省內(nèi)加里東期花崗巖類劃分為兩個亞類：第一類以白馬山、宏夏橋、板杉鋪、諸廣山、益將等巖體為代表，巖性為石英 （或英云）閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖組合，以花崗閃長巖為主，石英閃長巖和英云閃長巖次之，含少量的二長花崗巖，多為中粒斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶含量一般>15%，發(fā)育鉀長石斑晶組成的線理。巖體內(nèi)廣泛分布著細(xì)粒暗色閃長質(zhì)包體，通常少于1%，但局部可達(dá)2%～5%。包體的形態(tài)以渾圓狀、長條橢圓狀為主，長軸常與寄主巖的鉀長石斑晶排列方向一致。主要造巖礦物為石英、斜長石、鉀長石、角閃石和黑云母。

第二類以苗兒山、越城嶺、彭公廟、萬洋山、雪花頂?shù)葞r體為代表，巖性為花崗閃長巖-二長花崗巖組合，以二長花崗巖為主，花崗閃長巖次之，多為中粒少斑-斑狀結(jié)構(gòu)。主要造巖礦物為石英、斜長石、鉀長石和黑云母，含少量角閃石。早期次花崗閃長巖或二長花崗巖中分布著一定數(shù)量的細(xì)粒暗色閃長質(zhì)包體，形態(tài)以渾圓狀、長條橢圓狀為主[6]，二長花崗巖中常見綠泥石、綠簾石交代黑云母現(xiàn)象[1][2]，局部往往可見長石斑晶長軸方向呈定向排列。晚期細(xì)粒二云母花崗巖多以補充侵入體散布于前兩類巖石中，其突出特征是次生白云母含量增高，多呈細(xì)小鱗片狀交代長石。

4? 討論

4.1 巖石成因與物質(zhì)來源

已有的研究表明，華南早古生代的大面積花崗巖以準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)的S型花崗巖為主， 具有相對較低的εNd（t）和εHf（t）值[10]。但近年來對湖南省加里東期花崗巖礦物學(xué)和地球化學(xué)研究顯示，區(qū)內(nèi)加里東期花崗巖有S和I型兩類。其中宏夏橋和板杉鋪這兩個巖體均為I型的鈣堿性花崗閃長巖，在C/MF-A/MF圖解中 （圖3）， 形成花崗閃長巖的原巖很可能是下地殼變英云閃長巖和變玄武巖;越城嶺巖體、萬洋山巖體、雪花頂加里東期花崗巖巖體為以殼源為主的殼-?；旌铣梢虻幕◢弾r，早期花崗巖屬于I型花崗巖，中晚期屬于S型花崗巖，I 型花崗巖主要由變中-基性火成巖部分熔融形成，S 型花崗巖的源區(qū)主要為變雜砂巖、變質(zhì)泥巖[6];苗兒山與彭公廟加里東期主體花崗巖屬S型花崗巖，且源巖為中、上地殼變質(zhì)砂、泥質(zhì)巖石[1]。

4.2 形成構(gòu)造環(huán)境

在Maniar et al. （1989）和Pearce et al. （1984）提出的主要化學(xué)組成的構(gòu)造環(huán)境判別圖解中（圖4），第二類花崗巖中的苗兒山巖體、越城嶺巖體、萬洋山巖體、彭公廟巖體和雪花頂巖體清楚顯示為后造山花崗巖類（POG）。在微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖中 （圖5），第二類花崗巖的巖石樣品投點總體位于火山弧花崗巖（VAG）和同碰撞花崗巖（Syn- COLG）區(qū)的邊緣，緊鄰板內(nèi)花崗巖（WPG）區(qū)，暗示了這類花崗巖形成于碰撞造山向非造山轉(zhuǎn)化過渡的后造山環(huán)境，說明湖南省加里東期花崗巖體第二類花崗巖可能形成于后造山環(huán)境的，而第一類花崗巖宏夏橋巖體、板杉鋪巖體反映了弧花崗巖 （VAG）的信息[7]。

4.3加里東期花崗巖的成礦作用

近年來，筆者通過研究相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)省內(nèi)加里東期第二類花崗巖與下述金屬礦床的成礦作用的關(guān)系不容忽視。主要包括：

（1）苗兒山花崗巖巖體及有關(guān)的鎢（錫）礦床

湖南省地調(diào)院在苗兒山巖體西側(cè)發(fā)現(xiàn)了蝕變花崗巖型白鎢礦-白鎢礦化石英脈，將其命名為平灘鎢礦。通過對其礦體蝕變圍巖（苗兒山巖體第二侵入次的粗-中粒斑狀黑云母二長花崗巖）進(jìn)行了鋯石U-Pb定年以及與鎢礦共生的輝鉬礦的Re-Os定年（Chen et al.， 2019）顯示，平灘鎢礦的成礦年齡（426.9±5.4Ma）與圍巖花崗巖 （430.8±2.4Ma）的形成年齡基本一致。此外，在距平灘礦區(qū)東約1 km處新發(fā)現(xiàn)的沙溪斑巖型鎢礦與落家沖石英脈型鎢 （錫）礦，對其賦礦圍巖苗兒山第六侵入次的細(xì)粒黑云母二長花崗巖的鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)為413 Ma （杜云等， 待刊），落家沖石英脈型鎢礦的白鎢礦Sm-Nd年齡結(jié)果為401 Ma（杜云等， 待刊），也表明白鎢礦成礦作用與苗兒山黑云母二長花崗巖有成因關(guān)系。

（2）越城嶺花崗巖及相關(guān)的鎢礦床

位于越城嶺巖體北東部的界牌（獨石嶺）礦床為目前正在開采的銅-鎢多金屬礦，其成因類型為蝕變巖型和矽卡巖型，陳文迪等（2016）對其進(jìn)行的研究成果顯示，白鎢礦Sm-Nd等時線年齡為417±35 Ma，與白鎢礦共生的熱液榍石年齡為425～423Ma，表明礦區(qū)內(nèi)白鎢礦與圍巖花崗巖（420～423 Ma）同形成于加里東晚期。此外，李曉峰等（2016）對礦區(qū)內(nèi)輝鉬礦開展Re-Os定年，獲得Re-Os等時線年齡為423±4 Ma，為加里東期的成礦作用提供了佐證。

（3）萬洋山花崗巖及相關(guān)的鎢礦床

萬洋山巖體西部加里東期第四侵入次中細(xì)粒黑云母二長花崗巖中發(fā)現(xiàn)了梨樹洲鎢礦，為白鎢礦化石英脈（Chen et al.， 2019），白鎢礦主要產(chǎn)于石英脈及與之接觸的蝕變圍巖中，鎢礦礦化較好，多個樣品分析結(jié)果其WO3含量達(dá)1%以上，顯示出了十分良好的找礦前景。此外，在萬洋山巖體中部第四侵入次中細(xì)粒黑云母二長花崗巖中偶見有碎裂蝕變帶中明顯不成規(guī)模白鎢礦化，預(yù)示鎢的成礦作用與萬洋山巖體有成因聯(lián)系。

（4）彭公廟花崗巖及相關(guān)的鎢（錫）礦床

位于彭公廟巖體南部邊緣和前寒武紀(jì)圍巖中的張家壟鎢礦床以構(gòu)造蝕變型為主，石英脈型次之，構(gòu)造蝕變巖型鎢礦產(chǎn)于第三侵入次的粗-中粒斑狀黑云母花崗巖中，受NW向斷裂控制，石英脈鎢礦脈產(chǎn)于前寒武紀(jì)淺變質(zhì)碎屑巖中的NW向斷裂中。近年來曾有學(xué)者對產(chǎn)出于張家壟白鎢礦進(jìn)行了年代學(xué)的相關(guān)報導(dǎo)[4]，其研究成果顯示其成礦時代為加里東期。

在彭公廟巖體內(nèi)距張家壟鎢礦西側(cè)約3 km處，湖南省地調(diào)院發(fā)現(xiàn)另一與張家壟成礦條件十分相似的倉田鎢礦，通過初步評價其規(guī)模達(dá)小型。此外，在彭公廟巖體北部與前寒武紀(jì)圍巖接觸處所發(fā)現(xiàn)的兩江口鎢錫礦點，地表可見鎢和錫礦體各兩個，其中WO3可達(dá)0.4%以上，SnO2可達(dá)0.33%以上，均達(dá)工業(yè)品位，顯示了良好的找礦前景。

5? 主要結(jié)論

湖南省加里東期花崗巖均形成于加里東晚期，依據(jù)其巖石學(xué)特征可分為兩類，其中包括苗兒山巖體、越城嶺巖體、萬洋山巖體和彭公廟巖體在內(nèi)的第二類花崗巖體具有非常相似地球化學(xué)特征，暗示了第二類花崗巖存在有相似的成巖成礦地質(zhì)背景，且第二類花崗巖體具有較為廣泛鎢（錫）金屬成礦作用，其中以鎢（主要是白鎢礦）的規(guī)模較大。

現(xiàn)有的成礦年代學(xué)數(shù)據(jù)如苗兒山巖體的平灘鎢 （鉬）礦、落家沖鎢（錫）礦，越城嶺巖體的界牌鎢礦，彭公廟巖體的張家壟鎢礦的形成年齡均表明其形成于加里東期，暗示了湖南省加里東期花崗巖體內(nèi)部的鎢（錫）礦床其成礦作用與第二類花崗巖存在有直接聯(lián)系，因此，在省內(nèi)乃至華南以后鎢錫礦床的尋找工作中，加里東期花崗巖的成礦作用應(yīng)引起重視。

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