桂西紅泥坡酸性巖群巖石地球化學(xué)特征及成礦作用

陸 剛，鐘鋒運，魏春夏，冉孟蘭，戴 昱，白 曉，潘藝文

（廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，廣西 桂林 541003）

廣西西部地區(qū)出露的酸性侵入巖與銅、錫等礦產(chǎn)成因關(guān)系密切，是華南西南緣研究特提斯構(gòu)造演化構(gòu)造過程與成礦作用的窗口[1-8]。筆者在對紅泥坡酸性巖群進(jìn)行的再研究中，發(fā)現(xiàn)了其與下泥盆郁江組的侵入接觸關(guān)系，開展了巖石地球化學(xué)研究，對其形成時代、成因和構(gòu)造屬性進(jìn)行了探討，進(jìn)而分析了銅、錫的成礦作用。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚子克拉通滇黔桂裂谷帶富寧—那坡被動陸緣盆地靖西—田東隆起東部，處于其與下雷次級裂陷盆地分界北西（圖1a）。該區(qū)為揚子陸塊與南華活動帶的交接部位[10]，相當(dāng)一部分學(xué)者認(rèn)為該界線是加里東運動致使揚子地塊與南華活動帶或是揚子陸塊與華夏古陸在廣西拼合的部位[8]（圖1b）。

區(qū)域內(nèi)出露的地層主要為寒武系、泥盆系、石炭系，多組褶皺、斷裂發(fā)育。紅泥坡背斜為一由寒武系碎屑巖構(gòu)成的東西向、南傾單斜斷塊，其與斷塊北緣發(fā)育的近東西向斷裂組及斷塊之上由泥盆系—石炭系碎屑巖—碳酸鹽巖構(gòu)成的背斜組合構(gòu)成。紅泥坡酸性巖群發(fā)育在寒武系斷塊北緣近東西向斷裂組的兩側(cè)

2 巖群地質(zhì)特征

紅泥坡酸性巖群位分布于廣西百色市德?？h紅泥坡林場至大乃山一帶（見圖1a），呈小巖株、巖脈、巖枝零散出露地表，面積約0.33km2，包括巴平、定六、百谷、大乃山和朝太（龍帽頂）巖體、巖脈、巖枝群。巖性為中細(xì)粒、細(xì)粒的（含）黑云二長花崗巖及花崗巖、二長花崗巖、花崗斑巖和石英斑巖。其中，筆者于巴平巖體、大乃山巖體新發(fā)現(xiàn)了花崗巖侵入下泥盆統(tǒng)郁江組碎屑巖（圖2、3），為其時代判斷提供了最直接的地質(zhì)證據(jù)，改變了原先的認(rèn)識[9，10]。

圖1 紅泥坡地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

圖2 巴平巖體與下泥盆郁江組的侵入接觸關(guān)系 圖3 巴平巖體A-B 實測剖面圖

巴平巖體位于紅泥坡背斜北側(cè)，面積約0.2km2，呈穹狀侵入下泥盆統(tǒng)郁江組砂、泥巖之中（圖2）。大乃山巖體出露于大乃山北側(cè)公路上，只出露了巖體的邊緣部分和少許巖枝。它們的侵入接觸面凹凸不平，呈港灣狀起伏，產(chǎn)狀多變，巖體切穿圍巖層理。從巖體邊部發(fā)育了中細(xì)、細(xì)粒花崗巖構(gòu)成的邊緣帶。

3 巖石地球化學(xué)特征

筆者采集了研究區(qū)出露的新鮮巖石樣品（圖1a），由武漢綜合巖礦測試中心分析完成測試（表1、表2）。此外，選取了桂西同一區(qū)域的欽甲加里東期（412.4～442.4Ma）[1-3]和平堪[1-3]、百色—巴馬地區(qū)的那介[11，12]、弄黃與料屯（95.5±0.7Ma）[4，5]等燕山期酸性巖脈有關(guān)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究[13-16]。以下圖4、6、7、8、9 的對比數(shù)據(jù)來源于王永磊（2012）、陳懋弘（2012、2014）、黃祥林（2018）等的研究（如所上所標(biāo)注的參考文獻(xiàn)）。

3.1 主量元素特征

紅泥坡酸性巖群樣品SiO2含量較高，為68.83%～78.43%，平 均 為74.27%；Al2O3含 量 為12.11%～14.76%， 平 均13.60%；Fe2O3含量為0.35%～2.01%，平均1.01%；MgO 含量為0.25%～1.61%，平均0.89%；CaO 含量為0.01%0.05%，平均0.02%；表現(xiàn)為富硅、鋁，高鉀、貧鈣、鎂、鐵特征（表1），屬于酸性巖類。全堿（Na2O+K2O）含量為2.74%～7.64%；Mg#值為0.46～33.26，平均8.64，定六巖體和巴平巖體較高；巖石鋁飽和指數(shù)（A/CNK）為1.4～4.6 ＞1.4；堿度率（AR）為1.49～3.82；特曼指數(shù)σ(0.23～1.96)＜3.3，屬鈣堿性系列；K2O/Na2O比值＞1，且具高的K2O含量（2.70%～6.20%，平均為4.60%）。在全堿—硅(TAS)分類圖上均投影到亞堿性花崗巖區(qū)域內(nèi)（圖4a）；圖A/CNK-A/NK（圖4b）中樣品均落入過鋁質(zhì)范圍內(nèi)，顯示樣品具強(qiáng)過鋁質(zhì)巖石的特征；在圖ARSiO2（圖4c）中落入鈣堿性、堿性系列范圍內(nèi)，表明樣品為高鉀的鈣堿性系列巖石；在圖FeO/(FeO+MgO)-SiO2（圖4d）中主要落入鎂質(zhì)花崗巖范圍內(nèi)，說明紅泥坡花崗巖主要為鎂質(zhì)花崗巖。紅泥坡酸性巖群巖石為強(qiáng)過鋁質(zhì)的鎂質(zhì)花崗巖，屬于高鉀的鈣堿性巖石。

紅泥坡酸性巖群在Harker 圖解（圖5）中的表現(xiàn)相對復(fù)雜，樣品總體呈現(xiàn)SiO2明顯較高，Al2O3、K2O、MgO、Na2O、P2O5隨著SiO2含量的變化而呈現(xiàn)出明顯的負(fù)線性關(guān)系，表現(xiàn)出長石、磷灰石等礦物的分離結(jié)晶作用。

圖4 （a）TAS 圖解，（b）A/NK-A/CNK 圖解，（c）AR-SiO2 圖解，（d）花崗巖地球化學(xué)分類SiO2-FeO/(FeO+MgO)圖解

3.2 稀土元素特征

紅泥坡酸性巖群的稀土元素總量ΣREE 為167.35～245.90×10-6，平均值189.86×10-6；輕稀土元素LREE 為136.17～229.57×10-6，重 稀 土 元 素HREE 為16.33～32.39×10-6；輕稀土內(nèi)部分餾明顯，重稀土分餾不明顯；δEu 為0.12～0.56，平均值0.39；δCe 為1.01～1.15，平均值1.07，具弱Ce 正異常。輕稀土相對富集，在輕稀土區(qū)間較陡，在重稀土區(qū)間平緩，具明顯負(fù)Eu 異常的特點，表明巖體發(fā)生了較強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線為右傾斜富集V 字型（圖6），表明具有殼源型花崗巖的稀土分布型式特征。

4 討論

4.1 巖漿源區(qū)特征與成因

運用微量元素La/Sm-La 圖解可以很好的區(qū)別分離結(jié)晶和平衡的部分熔融作用，在該圖中（圖7a）中可以看出紅泥坡酸性巖群樣品沿著分離結(jié)晶趨勢線分布，整體呈線性延伸，顯示出良好的分離結(jié)晶趨勢，指示了紅泥坡酸性巖群巖石在巖漿演化過程中經(jīng)歷了明顯的分離結(jié)晶作用。在樣品的C/MF-A/MF 圖解（圖7b）中，可以看到紅泥坡酸性巖群落入于變質(zhì)泥質(zhì)巖石范圍內(nèi)，暗示紅泥坡酸性巖群源區(qū)主要由泥質(zhì)巖組成，可能存在弱Ce 正異常的沉積物參與部分熔融。

表1 紅泥坡巖體主量元素(wB/%)分析結(jié)果

表2 紅泥坡巖體稀土元素(wB/10-6)分析結(jié)果

圖5 紅泥坡酸性巖群樣品的Harker 圖解

圖6 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖

圖7 樣品的La/Sm-La 圖解和C/MF-A/MF 圖解

4.2 成巖構(gòu)造環(huán)境

紅泥坡花崗巖群在地球化學(xué)特征上具有富鋁、高鉀特征，樣品的A/CNK 值≥1.4，在SiO2-Al2O3圖解中（圖8a），除巴平巖體1 個樣品落在了POG（后碰撞花崗巖類）區(qū)域內(nèi)外，其余樣品落入IAG（島弧花崗巖類）+CAG（大陸弧花崗巖類）+CCG（大陸碰撞花崗巖類）的范圍內(nèi)；在圖SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)中（圖8b），紅泥坡酸性巖群樣品均落在了IAG+CAG+CCG 范圍內(nèi)。一般來說，CCG 的A/CNK值≥1.15，而IAG+CAG ＜1.15，紅泥坡酸性巖群樣品A/CNK 為1.4～4.6 ＞1.4，與大陸碰撞花崗巖相似。紅泥坡酸性巖群應(yīng)屬于造山花崗巖類，形成于大陸碰撞擠壓的構(gòu)造環(huán)境。

依據(jù)CIPW 標(biāo)準(zhǔn)礦物計算結(jié)果，將樣品投影在Q-Ab-Or 圖上（圖9a），可見定六巖體和巴平花崗巖體樣品的投點落在0.5Kb 線附近，可見其壓力在0.5Kb 左右，推測形成溫度在700℃左右。從巖漿巖K2O 含量與噴發(fā)深度關(guān)系圖（圖9b）上看，各投點主要落于250～120km 附近，表明巖漿可能為中淺成相產(chǎn)物。

圖8 巖體構(gòu)造環(huán)境判別圖

圖9 研究區(qū)花崗巖體Q-Ab-Or 投影圖（a）和巖漿巖K2O 含量與來源深度關(guān)系圖解（b）

4.3 形成時代

紅泥坡與欽甲地區(qū)酸性侵入巖形成時代的認(rèn)識幾經(jīng)反復(fù)。紅泥坡酸性巖群依據(jù)1：20萬區(qū)調(diào)[9]在紅泥坡發(fā)現(xiàn)巴平巖體與泥盆系郁江組之間存在花崗質(zhì)的“古風(fēng)化殼”，認(rèn)為兩者為沉積不整合接觸。根據(jù)筆者新發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)接觸關(guān)系，巴平、大乃山巖體侵入下泥盆統(tǒng)郁江組砂泥巖，說明紅泥坡酸性巖群形成時間晚于早泥盆世，與欽甲巖體形成時代差異較大。

右江地區(qū)及其周緣燕山晚期中酸性巖漿呈巖枝巖脈侵位為其主要特色之一，酸性巖類以桂西北巴馬、鳳山、凌云等地的石英斑巖脈為代表。本次研究的紅泥坡酸性巖群SiO2含量、巖石主要為鎂質(zhì)花崗巖類、Harker 圖解、稀土元素配分模式、巖漿源區(qū)特征與成因上，紅泥坡酸性巖群與平堪、料屯、弄黃、那介巖體相似，而欽甲巖體具明顯的區(qū)別。

綜上所述，在巖石、巖相、地球化學(xué)特征上，紅泥坡酸性巖群與欽甲巖體有明顯區(qū)別，該結(jié)果也與巖體侵入泥盆系的接觸關(guān)系可進(jìn)行對應(yīng)；其更類似于巴馬料屯、鳳山弄黃、百色那介巖體，形成時代應(yīng)晚于加里東期，可能形成于海西—印支期。從紅泥坡酸性巖群與巴馬料屯、鳳山弄黃地球化學(xué)特征顯示的相似度來看，推測其形成時期為燕山期，與特提斯洋的閉合相關(guān)。

4.4 成礦作用探討

錫礦床的成因具有較為明顯的成礦專屬性，即與酸性花崗巖關(guān)系密切。電氣石富含B、F 礦物，是分析巖漿演化的重要載體，而F、B 流體則有利于錫礦床的形成。因此，可以通過酸性花崗巖中的微量元素變化分析巖體的含礦性。在Y-Ce-Nb 圖解（圖略）和Ba+Sr-Rb-Nb+Y+Ce+Zr 圖解中樣品投點均落入Sn 成礦相關(guān)的花崗巖范圍內(nèi)，顯示出紅泥坡酸性巖群具有較大的成礦潛力。

5 結(jié)論

（1）紅泥坡酸性巖群發(fā)現(xiàn)與下泥盆郁江組的侵入接觸關(guān)系，表明其形成時間應(yīng)該晚于晚泥盆世，形成時代與欽甲巖體不同。

（2）紅泥坡酸性巖群具有酸度大（SiO2含量68.83%～78.43%）、堿質(zhì)高（K2O+Na2O含量2.74%～7.64%）、鉀大于鈉、鋁過飽和（Al2O3含量12.11%～14.76%，A/CNK＞1）的特點，屬于過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性花崗巖類。

（3）紅泥坡酸性巖群稀土元素總量ΣREE 為167.35～245.90×10-6，平均值189.86×10-6；輕稀土相對富集，在輕稀土區(qū)間較陡，在重稀土區(qū)間平緩，δEu 平均值0.39，具明顯負(fù)Eu 異常的特點，表明巖體發(fā)生了較強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用，具有殼源型花崗巖的稀土分布型式特征，可能具弱Ce 正異常的沉積物參與部分熔融。

（4）紅泥坡酸性巖群形成于大陸碰撞擠壓構(gòu)造環(huán)境，結(jié)合野外地質(zhì)侵入關(guān)系、相關(guān)的地球化學(xué)圖解，推測與特提斯洋的閉合相關(guān)。

（5）根據(jù)地球化學(xué)圖解可知，紅泥坡酸性巖群中巖石樣品投影點落入Sn 成礦相關(guān)的花崗巖范圍內(nèi)，顯示出紅泥坡酸性巖群具有較大的成礦潛力。