贛西蒙山巖體巖石成因及其構(gòu)造背景研究

葉永芳，張緩緩

(江西省地質(zhì)局，江西 南昌 330002）

贛西蒙山巖體是區(qū)內(nèi)主要的成礦巖體，在巖體內(nèi)、 外接觸帶發(fā)育有非金屬、 銅錫鎢多金屬礦（床）。蒙山巖體巖石成因及構(gòu)造背景一直是地質(zhì)工作者關(guān)注的焦點，但目前對于蒙山巖體的研究還不夠深入。過去一般認為蒙山巖體屬于燕山期花崗巖，而鐘玉芳、陳國華等認為蒙山巖體屬于印支期花崗巖，屬準鋁—過鋁質(zhì)，高硅、富鉀等特征[1-4]。為進一步確定蒙山成巖時代、 巖體成因及其構(gòu)造背景，本文以石竹山硅灰石礦床為研究對象，對礦床內(nèi)的花崗巖體樣品開展了鋯石U-Pb 定年、巖體地球化學特征分析和Sr、Nd 同位素測試分析。樣品測試分析均由成都理工大學在北京科薈測試技術(shù)有限公司實驗室完成。

1 巖體地質(zhì)特征分析

蒙山巖體出露于贛西北上高縣以南約28 km處，產(chǎn)于萍鄉(xiāng)—廣豐深大斷裂帶北側(cè)的蒙山背斜核部，平面上呈橢圓形（如圖1所示），出露面積39 km2。巖體到圍巖出現(xiàn)的熱液蝕變分帶在水平方向上依次為蝕變花崗巖帶→矽卡巖帶→硅化→螢石化→硅灰石化大理巖帶→大理巖化灰?guī)r帶。從巖體→接觸帶→圍巖，具有Mo→W、Mo→Cu、Pb、Zn（Au、Ag）→Au、Ag、Mn 的分帶特點。內(nèi)接觸帶蝕變有云英巖化、葉臘石化等，并在局部富集形成云英巖型錫礦化； 矽卡巖帶分布在內(nèi)接觸帶上主要為石榴石化、透輝石化、硅灰石化、透閃石化和陽起石化、綠泥石化。矽卡巖普遍有錫、 鎢、銅、鐵、鉛、鋅礦化，并局部富集成矽卡巖型錫（鎢）多金屬礦體；在外接觸帶上有大理巖化、碳酸鹽化和硅灰石化、透輝石化蝕變等，形成中低溫熱液（充填）型鉛鋅銀礦體和硅灰石、透輝石，大理石等非金屬礦[2-3]。

圖1 蒙山巖體構(gòu)造地質(zhì)略圖

2 巖體分析

2.1 成巖時代厘定

本次測試分析選取3 件花崗巖樣品開展了LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年。三件花崗巖樣品鋯石自形程度較好，鋯石多呈粒狀、長條狀、橢圓狀，少數(shù)呈短柱狀，陰極發(fā)光圖像中多數(shù)具清晰的震蕩環(huán)帶，部分具邊-核內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖2所示）。測試結(jié)果顯示，樣品D0011-H1年齡值在204.59～216.05 Ma，平均211.46 Ma；樣品PM001-15-H1年齡值在204.17～214.21 Ma，平均209.40 Ma；樣品ZK3902-H22年齡值在214.47～226.93 Ma，平均220.04 Ma。三件樣品對應(yīng)的年齡加權(quán)平均值分別為212.4±2.2 Ma、209.04±1.2 Ma、220.8±2.81 Ma（如圖3所示），且3 件樣品鋯石年齡的加權(quán)平均值在誤差范圍內(nèi)一致。蒙山巖體的結(jié)晶年齡在209.04±1.2 Ma～220.8±2.81 Ma之間，形成于早印支中期。

圖2 蒙山花崗巖體鋯石陰極發(fā)光圖像

圖3 蒙山花崗巖體鋯石U-Pb 測年結(jié)果

2.2 巖體地球化學特征分析

從表1可以得出：蒙山花崗巖體Na2O/K2O 值為0.51～0.76（平均0.66），鋁飽和指數(shù)（ASI）為0.93～1.07 （平均0.996），高SiO2（71.84%～77.71%）、富K2O（4.38%～5.02%）、次鋁飽和指數(shù)。低CaO（0.56%～1.97%），貧MgO（0.17%～0.46%）。在A/NK-A/CNK 圖解上（如圖4所示），7件樣品均位于過鋁質(zhì)區(qū)； 在巖石判別系列的SiO2-K2O 圖解中，所有樣品投影點均落入高鉀鈣堿性系列區(qū)域（如圖5所示）。

表1 主量元素（wt%）和微量元素（ppm）分析結(jié)果

圖4 蒙山巖體的A/NK-A/KNC 圖解

圖5 巖石判別系列的SiO2-K2O 圖解

2.3 全巖Sr、Nd同位素測試分析定

花崗巖的Sr、Nd 同位素測試分析如表2所示。從表2中明顯可見蒙山花崗巖體具有較低的初始（87Sr/86Sr）i 比值，反映巖漿主要來自幔源派生物質(zhì)或地殼中成熟度不高的基性火成物質(zhì)，而極高的87Rb/86Sr 比值（全球平均0.09）顯示了該區(qū)域成熟大陸殼的特征；此外，εNd（t）值以0 為界，正值代表巖漿來源于虧損地幔，負值代表源區(qū)來自于地殼或富集地幔[5-6]，蒙山花崗巖較低的εNd（t）負值，揭示巖漿應(yīng)主要來自地殼物質(zhì)。

表2 蒙山巖體全巖Sr、Nd 同位素分析結(jié)果

前人指出花崗巖的Nd 模式年齡可以幫助判斷其物質(zhì)來源和巖石成因。蒙山花崗巖樣品的虧損地幔二階段Nd 模式年齡分別為1 648.29 Ma 和1 533.04 Ma，遠大于該巖體的形成的最老時間236±3 Ma，而與贛北遠古代地殼形成年代（1.5～1.9 Ga）接近，推測巖體的主要物質(zhì)來源應(yīng)為贛北元古代地殼的重熔，而年齡普遍偏小則暗示巖體的形成過程中有幔源組分或年輕地殼物質(zhì)的加入。綜上認為蒙山巖體巖漿應(yīng)起源于贛北元古代地殼的重熔，但也有部分地幔物質(zhì)的貢獻[7-10]。

3 巖體巖石成因分析

花崗巖成因分類可根據(jù)巖體地球化學特征結(jié)果通過一系列的圖解進行分析。在Zr+Nb+Ce+Y對（K2O+Na2O）/CaO 圖解中如圖6（a）所示，在K2O對Na2O 圖解中如圖6（b）所示，7 個樣品點均落入A 型花崗巖區(qū)域。因此，可以說明蒙山花崗巖體屬于A 型花崗巖。

圖6 蒙山巖體的巖石成因分類圖解

4 巖體構(gòu)造背景分析

前人對華南印支期的構(gòu)造背景做了大量研究，認為華南二疊—三疊紀的變質(zhì)、變形和巖漿活動事件與華南板塊—印支板塊以及華南—華北板塊在二疊紀的碰撞拼合有關(guān)[12-14]。華南大多數(shù)印支期花崗巖的形成時間是210～240 Ma，屬于地殼減薄、減壓熔融為主導的機制下形成的花崗巖，由于其形成晚于印支碰撞運動，因此為后碰撞花崗巖。

從Logτ-Logδ 構(gòu)造環(huán)境判別圖（如圖7所示）中可以看出，樣品均落入Logτ-Logδ 構(gòu)造環(huán)境圖中的造山帶。在Rb-Y+Nb 圖解中（如圖8所示），樣品落在板內(nèi)區(qū)域和同碰撞區(qū)域交界線上，靠近火山弧區(qū)域，具有后碰撞花崗巖的特征。在SiO2-Al2O3圖解中，樣品全部落入了后造山花崗巖的范圍內(nèi)（如圖9所示），指示其具有后碰撞花崗巖特點并且存在地幔巖漿作用，屬于后碰撞伸展環(huán)境下形成的花崗巖，與Logτ-Logδ 構(gòu)造環(huán)境判別圖結(jié)論基本一致。綜合上述分析認為，蒙山花崗巖體發(fā)育在后造山帶的構(gòu)造環(huán)境之中，是印支運動之后的后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境下的產(chǎn)物，是古老的變質(zhì)沉積巖在地殼縮短之后的伸展、 減薄環(huán)境下產(chǎn)生的減壓和地幔上涌等因素的影響下發(fā)生部分熔融所形成的。

圖7 蒙山巖體的Logτ-Logδ 構(gòu)造環(huán)境

圖8 蒙山巖體花崗巖Rb-Y+Nb

圖9 蒙山巖體構(gòu)造判別

5 結(jié)論

1）蒙山巖體的結(jié)晶年齡在209.04±1.2～220.8±2.81 Ma 之間，形成于早印支中期。

2）蒙山巖體的主要物質(zhì)來源應(yīng)為贛北元古代地殼的重熔，而年齡普遍偏小則暗示巖體的形成過程中有幔源組分或年輕地殼物質(zhì)的加入。

3）蒙山巖體中的花崗斑巖、黑云母二長花崗巖和鉀長石化花崗巖具有高SiO2、富K2O、次鋁飽和指數(shù)、低CaO、貧MgO 的特征，屬鈣堿性的準鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)，其巖石成因?qū)儆贏 型花崗巖。

4）蒙山花崗巖體發(fā)育在后造山帶的構(gòu)造環(huán)境之中，是印支運動之后的后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境下的產(chǎn)物，是古老的變質(zhì)沉積巖在地殼縮短之后的伸展、 減薄環(huán)境下產(chǎn)生的減壓和地幔上涌等因素的綜合影響下發(fā)生部分熔融所形成的。