0 引言
大湖塘为赣北地区重要的钨铜多金属矿集区，分布着大中小型矿床及矿点十多处，典型矿床如石门寺、狮尾洞、昆山等，各矿床的成岩成矿特征在时空上既有联系性，又有差异性。区域出露的地层为中—新元古界双桥山群浅变质岩，岩浆岩以晋宁期和燕山期侵入岩为主，其中：晋宁期黑云母花岗闪长岩为区内重要的岩浆基底，出露面积巨大，也是区内主要的赋矿围岩；燕山期岩浆存在多期次侵入的特性，由早到晚主要有似斑状黑(二)云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩、白云母花岗岩、花岗斑岩等，多以岩枝、岩瘤、岩脉的形式产出。矿集区矿石类型以细脉浸染型、石英大脉型、隐爆角砾岩型为主，矿体主要围绕燕山期花岗岩顶部及外接触带产出，形成带状和面状矿化，燕山期似斑状黑(二)云母花岗岩、白云母花岗岩、花岗斑岩与成矿作用关系密切，为主要的成矿地质体。
前人[1-13]对区内众多典型矿床进行了成岩成矿时代、地球化学、围岩蚀变、成矿规律及找矿预测等多方面研究，得到了一大批成岩成矿年龄及元素测试数据，如：石门寺花岗斑岩La-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(143.1±1.2)Ma[12]、(146.00±0.78) Ma[5-6]；狮尾洞花岗斑岩和似斑状白云母花岗岩锆石U-Pb年龄分别为(134.6±1.2)Ma、(144.2± 1.3)Ma[13]；石门寺和狮尾洞辉钼矿Re-Os年龄分别为(143.7±1.2)Ma、(140.9±3.6) Ma[6]；昆山及梅子坑辉钼矿Re-Os年龄分别为(151.0±1.3)Ma、(148.9±4.4)Ma。采自不同矿区样品所测的10条辉钼矿Re-Os等时线和1条白钨矿Sm-Nd等时线，成矿年龄为150~140 Ma，成矿活动持续时间约10 Ma[5-6]。矿集区的形成与燕山期九岭地区深部花岗质岩浆的形成与演化密切相关，不同矿区、不同单元的花岗质岩石测得50多条锆石、独居石U-Pb LA-ICP-MS、SHRIMP等时线，年龄范围为157~130 Ma，成岩时代为晚侏罗世—早白垩世燕山晚期[8]。这些定年测试研究为厘定大湖塘矿集区成岩成矿机理、构建整个矿集区成矿地质模型提供了重要的依据。
白云母花岗岩主要分布在平苗、大岭上、茅公洞矿床，以次生交代蚀变白云母花岗岩较常见，而原生白云母花岗岩研究较少，本文选取平苗矿区钻孔中一定深度的中粗粒白云母花岗岩为载体，开展了野外实地考察、镜下观察和化学分析测试等研究，以期对其岩浆演化、岩体结晶年龄、成矿作用阶段等进行探讨，为区内成矿模式、找矿预测研究提供借鉴。
1 地质背景大湖塘钨铜多金属矿集区地处九岭山脉中北部武宁、修水和靖安三县交界处，位于扬子古板块东南缘，属于江南地块中生代铜钼金多金属成矿带，北邻长江中下游九瑞地区，南接钦杭结合带，东邻鄱阳坳陷[1-2]。九岭—鄣公山隆起自古元古代经历了扬子古基底的形成、扬子板块和华夏板块的拼合与裂解，最后进入中生代板块构造变形作用阶段，从构造碰撞至后碰撞伸展岩浆上涌诱发了区域多期次成岩成矿事件。
区域地层为元古宇双桥山群浅变质岩，岩性以灰绿色杂砂岩与板岩互层为主，局部夹杂少许火山岩[2]，为一套火山-碎屑岩沉积建造。晋宁运动期间，大规模中酸性岩浆侵入双桥山群浅变质岩系中，形成了规模巨大的花岗闪长岩岩基，该花岗闪长岩是区内主要的岩石单元，也是矿区最主要的赋矿围岩；其后燕山期再次发生较大规模岩浆侵入活动，燕山期花岗岩多以岩株、岩瘤、岩枝或岩脉产出，岩性主要有似斑状黑(二)云母花岗岩、细粒黑(二)云母花岗岩、白云母花岗岩、花岗斑岩等。
区域褶皱为九岭复背斜次级靖林街—操兵场背斜的东延部分，轴向NEE向，至狮尾洞被九岭岩基冲断[2]，断裂构造主要以近EW和NE—NNE向为主，近EW向断裂在区内发育最广，这两组断裂往往控制了燕山期岩浆的侵位，其交汇部位形成了岩浆集中上涌的通道，而岩株的顶部控制着矿床的分布[3]。平苗矿段位于矿集区东部(图 1)，是区内重要的矿床之一，岩石单元有黑云母花岗闪长岩、似斑状黑(二)云母花岗岩、白云母花岗岩，后两者与成矿关系密切，为成矿作用提供了主要的流体与热源，与白云母花岗岩岩株密切接触的晋宁期黑云母花岗闪长岩内细网脉发育，矿化良好，以细脉浸染型矿体产出为主。
|
| 1.第四系；2.中新元古界安乐林组；3.中新元古界修水组；4.晋宁期中粗粒黑云母花岗闪长岩；5.燕山早期似斑状黑云母花岗岩；6.燕山早期中细粒黑云母花岗岩；7.钨铜钼矿床；8.钨铜矿床；9.钨矿床；10.钼矿床；11.实测断层；12.推测断层; 13.地名。据脚注①修编。 图 1 赣北大湖塘钨铜多金属矿集区地质矿产略图(a)及构造纲要图(b) Fig. 1 Geological and mineral map(a) and structural outline map (b)of Dahutang tungsten copper polymetallic ore concentration area, northern Jiangxi |
|
|
① 詹国年，项新葵，汪石林，等.江西省武宁县大湖塘北区钨矿资源储量核实报告.九江:江西省地质矿产勘查开发局九一六大队，2012.
2 岩相学特征白云母花岗岩多呈不规则岩脉或岩瘤产出，零星分布在矿集区中部平苗、茅公洞一带。本次研究的岩石样品来自大湖塘矿集区较中心部位的平苗矿段，标高1 500 m左右，是矿集区重要的组成部分。燕山期各岩石单元于此侵位较浅，4件样品PM-H1、PM-H2、PM-H3、PM-H4均来自钻孔ZK 15-1，深度分别对应580、600、620、660 m，均有良好的代表性(图 2)。岩心观察显示，平苗矿段燕山期白云母花岗岩与晋宁期岩石单元接触界面较清晰，无明显的蚀变现象，其中细粒与中粗粒白云母花岗岩为同期岩体的相变过渡关系，白云母呈自形片状，显示原生白云母的特征。
|
| 据脚注①修编。 图 2 大湖塘平苗矿段15线地质剖面图 Fig. 2 Geological section drawing of Line 15 of Pingmiao mining area in Dahutang |
|
|
① 詹国年，项新葵，汪石林，等.江西省武宁县大湖塘北区钨矿资源储量核实报告.九江:江西省地质矿产勘查开发局九一六大队，2012.
该中粗粒白云母花岗岩呈浅白色，中粗粒花岗结构，块状构造，以长石、石英、白云母为主，少量萤石、绢云母，钻孔部分岩心可见黄铜矿、白钨矿等矿化特征。对岩石薄片进行镜下观察可知：石英呈他形粒状，大小为1.0 mm×1.3 mm~3.0 mm×4.5 mm，体积分数约占30%；斜长石呈自形板柱状，大小为0.6 mm×1.5 mm~3.0 mm×5.0 mm，体积分数约30%，可见明显的聚片双晶和卡纳复合双晶，被石英和细小片状白云母交代，并伴生有萤石颗粒；钾长石呈自形—半自形板柱状，大小为0.7 mm× 1.2 mm~2.0 mm×5.0 mm，体积分数约20%，弱黏土化，部分呈文象结构；原生白云母呈自形片状，大小为0. 5 mm×1.0 mm~4.0 mm×5.5 mm，体积分数15%~20%；次生白云母少量，呈他形细小片状，主要交代长石(图 3)。
|
| a.干状态；b.湿状态；c.正交偏光；d.单偏光。Mus.白云母；Pl.斜长石；Kf.钾长石；Qz.石英；Fl.萤石。 图 3 大湖塘平苗矿段中粗粒白云母花岗岩手标本和显微照片 Fig. 3 Hand specimen and micrograph of coarse grained muscovite granite in Pingmiao mining area of Dahutang |
|
|
将用于锆石U-Pb年代学测试的中粗粒白云母花岗岩(PM-H2)先破碎至80~100目；然后用电磁选等方法将单颗粒锆石挑选出来，用环氧树脂固定在样品靶上，样品靶再经过研磨抛光至锆石晶体近中心截面；最后对锆石进行阴极发光(CL)成像。锆石的制靶及阴极发光图像均在北京锆年领航科技有限公司实验室完成，U-Pb年代学测试在天津地质矿产研究所测试中心完成，实验仪器为ICP-MS Agilent 7500系列，利用193 nm FX激光器对锆石进行剥蚀，锆石剥蚀后蒸汽经He载气送入Neptune中，测试点束斑直径为35 μm，背景扫描时间为20 s，信号测量时间40 s，激光频率10 Hz，选用标准锆石GJ-1进行年龄校正，每隔5个测点加测一次标样，采用人工合成玻璃标准参考物质SRM610进行仪器的漂移校正，在测点前后各测两次SRM610，采集206Pb、207Pb、208Pb、232Th和238U等数据来计算年龄值，数据处理采用Glitter4.4软件完成，普通Pb校正根据Andersen[14]所述方法步骤进行，年龄计算和谐和图的绘制采用Isoplot Ex3.0完成。
中粗粒白云母花岗岩的地球化学分析在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，样品首先需在无污染环境磨碎至200目以下，然后进行酸溶。主量元素测试仪器为PW2404X射线荧光光谱仪，微量元素测试仪器为ELEMENT XR型等离子体质谱分析仪，相对湿度为30%，温度为20 ℃，详细的分析方法可参见文献[15]。
4 分析结果 4.1 锆石U-Pb年代学中粗粒白云母花岗岩(PM-H2)中锆石多为无色透明或浅黄色，大部分晶型较好，呈自形长柱状、短柱状，阴极CL图像呈暗黑色(图 4)。部分具有较典型的岩浆振荡环带，部分因颜色暗黑韵律环带不明显(如点1、3、8等)，这可能与锆石中含有较高的U、Th有关。测点9、11、15、22等锆石206Pb/238U年龄分别为245、237、374、239 Ma，结果偏大，可能与岩浆的寄存锆石有关。因此，对剩余19个测点数据进行加权平均年龄计算，测试数据见表 1，大部分测点Th/U值小于0.100，多显示为岩浆锆石特性，得到206Pb/238U年龄值介于148~143 Ma之间，且均落在U-Pb年龄谐和图上(图 5)，加权平均值为(145.7±0.6)Ma，MSWD=0.82，此年龄数据应代表了白云母花岗岩的成岩年龄，说明该花岗岩系燕山期侏罗纪—早白垩世岩浆活动的产物。
|
| 图 4 大湖塘平苗矿段白云母花岗岩(PM-H2样品)锆石CL图像及分析点位 Fig. 4 Zircon CL image and analysis point of muscovite granite (Sample PM-H2) in Pingmiao mining area of Dahutang |
|
|
| 分析号 | W B /10-6 | Th/U | 同位素比值 | 年龄/Ma | |||||||||||||
| Th | U | 207 pb/206 pb | σ | 207 Pb/235 U | σ | 206 Pb/238 U | σ | 207 pb/232 Th | σ | 206 Pb/238 U | σ | 207 Pb/235 U | σ | 207 pb/206 pb | σ | ||
| 1 | 202 | 5 231 | 0.039 | 0.049 7 | 0.0010 | 0.155 7 | 0.003 2 | 0.022 7 | 0.000 2 | 0.007 5 | 0.000 3 | 145 | 1 | 147 | 3 | 182 | 49 |
| 2 | 313 | 4 008 | 0.078 | 0.049 3 | 0.000 7 | 0.158 2 | 0.002 4 | 0.023 3 | 0.000 2 | 0.007 0 | 0.000 2 | 148 | 1 | 149 | 2 | 163 | 32 |
| 3 | 668 | 20 309 | 0.033 | 0.049 0 | 0.000 6 | 0.154 4 | 0.002 0 | 0.022 8 | 0.000 2 | 0.004 0 | 0.000 1 | 146 | 1 | 146 | 2 | 148 | 27 |
| 4 | 321 | 20 889 | 0.015 | 0.049 2 | 0.000 6 | 0.153 2 | 0.002 0 | 0.022 6 | 0.000 2 | 0.007 9 | 0.000 2 | 144 | 1 | 145 | 2 | 159 | 26 |
| 5 | 684 | 12 751 | 0.054 | 0.049 9 | 0.000 6 | 0.157 3 | 0.002 0 | 0.022 9 | 0.000 2 | 0.005 2 | 0.000 1 | 146 | 1 | 148 | 2 | 190 | 27 |
| 6 | 420 | 6 777 | 0.062 | 0.049 7 | 0.000 6 | 0.157 0 | 0.002 2 | 0.22 9 | 0.000 2 | 0.004 5 | 0.000 1 | 146 | 2 | 148 | 2 | 183 | 29 |
| 7 | 630 | 9 507 | 0.066 | 0.049 5 | 0.000 6 | 0.155 7 | 0.002 0 | 0.022 8 | 0.000 2 | 0.004 5 | 0.000 1 | 145 | 1 | 147 | 2 | 173 | 27 |
| 8 | 3 392 | 18 261 | 0.186 | 0.049 1 | 0.000 6 | 0.154 7 | 0.002 0 | 0.022 8 | 0.000 2 | 0.006 8 | 0.000 1 | 146 | 1 | 146 | 2 | 153 | 26 |
| 9 | 17 745 | 18 270 | 0.971 | 0.049 0 | 0.000 6 | 0.157 1 | 0.002 2 | 0.023 1 | 0.000 2 | 0.006 7 | 0.000 1 | 148 | 1 | 148 | 2 | 147 | 30 |
| 10 | 162 | 13 814 | 0.012 | 0.049 4 | 0.000 6 | 0.156 2 | 0.002 0 | 0.22 9 | 0.000 2 | 0.006 0 | 0.000 2 | 146 | 1 | 147 | 2 | 167 | 27 |
| 11 | 227 | 11 061 | 0.021 | 0.049 4 | 0.000 6 | 0.156 0 | 0.002 0 | 0.022 9 | 0.000 2 | 0.005 0 | 0.000 1 | 146 | 1 | 147 | 2 | 165 | 27 |
| 12 | 1 245 | 11 952 | 0.104 | 0.049 0 | 0.000 6 | 0.155 1 | 0.002 1 | 0.023 0 | 0.000 2 | 0.001 5 | 0.000 0 | 146 | 1 | 146 | 2) | 148 | 27 |
| 13 | 4 709 | 24 280 | 0.194 | 0.049 9 | 0.000 6 | 0.154 8 | 0.002 0 | 0.022 5 | 0.000 2 | 0.005 6 | 0.000 4 | 143 | 1 | 146 | 2 | 192 | 27 |
| 14 | 1 410 | 2 127 | 0.663 | 0.049 3 | 0.000 8 | 0.156 5 | 0.002 8 | 0.23 0 | 0.000 2 | 0.008 5 | 0.001 4 | 147 | 1 | 148 | 3 | 160 | 38 |
| 15 | 434 | 6 179 | 0.070 | 0.049 2 | 0.000 6 | 0.153 3 | 0.002 1 | 0.022 6 | 0.000 2 | 0.004 9 | 0.000 1 | 144 | 1 | 145 | 2 | 155 | 29 |
| 16 | 27 993 | 16 246 | 1.723 | 0.049 8 | 0.000 6 | 0.156 8 | 0.002 0 | 0.022 8 | 0.000 2 | 0.005 1 | 0.000 1 | 146 | 1 | 148 | 2) | 186 | 27 |
| 17 | 257 | 12 897 | 0.020 | 0.049 1 | 0.000 6 | 0.153 9 | 0.002 0 | 0.022 7 | 0.000 2 | 0.003 8 | 0.000 1 | 145 | 1 | 145 | 2 | 151 | 27 |
| 18 | 667 | 11 250 | 0.059 | 0.049 6 | 0.000 6 | 0.155 9 | 0.002 0 | 0.022 8 | 0.000 2 | 0.003 4 | 0.000 1 | 145 | 1 | 147 | 2 | 176 | 27 |
| 19 | 440 | 12 151 | 0.036 | 0.049 4 | 0.000 6 | 0.156 8 | 0.002 0 | 0.023 0 | 0.000 2 | 0.007 2 | 0.000 2 | 147 | 1 | 148 | 2 | 169 | 27 |
|
| 图 5 大湖塘平苗矿段白云母花岗岩(PM-H2样品)锆石U-Pb谐和图 Fig. 5 U-Pb harmonics of zircons of muscovite granite (Sample PM-H2 ) in Pingmiao mining area of Dahutang |
|
|
中粗粒白云母花岗岩岩石样品PM-H1、PM-H2、PM-H3、PM-H4主量元素测定结果列于表 2。由表 2可以看出，该白云母花岗岩具有高硅、过铝、低钛的特性，w(SiO2)为73.14%~74.19%，w(Al2O3)为14.71%~15.51%，w(TiO2)为0.07%~ 0.09%，A/CNK=1.24~1.31，均大于1.00。在w(K2O)-w(SiO2)判别图(图 6a)上投点，样品均落在高钾钙碱性区域内；由A/CNK-A/NK图解(图 6b)可知样品为过铝质系列岩，w(K2O+Na2O)= 7.92%~8.22%，K2O/Na2O=0.93~1.01，显示富钾富钠的特征。因此，该白云母花岗岩属于高硅富碱的高钾钙碱性过铝质花岗岩类岩石(表 2，图 6)。
| 样品号 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | CaO | Na20 | k2O | MnO | TiO2 | P2O5 | LOI | FeO | 合计 | σ | k2O+Na2O | k2O/Na2O | CaO/Na2O | A/CNK | NK/A | ID | La | C'e | Pr | Nd | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | HO | Er | Tm | Yb | Lu | Y | ∑REE | LREE | HREE | LREE/HREE | Eu/Eu * | (La/Yb)N | (La/Sm)N | TE1.3 | Li | Be | Sc | V | Cr | CO | Ni | Cu | Zn | Ga | Rb | Sr | MO | C'd | In | Sb | Cs | Ba | W | Re | T1 | Pb | Bi | Th | U | Nb | Ta | Zr | Hf | Rb/Sr | Rb/Ba | Rb/Nb | Zr/Hf | Nb/Ta | Th/U | 104Ga/Al | TZr/℃ |
| PM-H1 | 73.35 | 15.20 | 0.02 | 0.16 | 0.41 | 3.96 | 4.01 | 0.06 | 0.08 | 0.30 | 0.92 | 0.88 | 99.35 | 2.09 | 7.97 | 1.01 | 0.10 | 1.31 | 0.71 | 92.64 | 5.46 | 11.80 | 1.44 | 5.27 | 1.32 | 0.01 | 1.28 | 0.27 | 1.24 | 0.19 | 0.54 | 0.11 | 0.88 | 0.10 | 7.57 | 29.91 | 25.30 | 4.61 | 5.49 | 0.02 | 4.45 | 2.67 | 1.17 | 436.00 | 18.80 | 4.38 | 5.13 | 191.00 | 0.99 | 3.19 | 22.50 | 79.80 | 35.90 | 904.00 | 10.40 | 3.81 | 0.22 | 0.28 | 0.22 | 259.00 | 8.56 | 10.70 | 0.01 | 4.61 | 10.30 | 10.10 | 6.09 | 33.80 | 37.40 | 17.30 | 40.90 | 2022 | 86.92 | 105.61 | 24.17 | 18.42 | 2.16 | 0.18 | 4.46 | 697.46 |
| PM-H2 | 73.93 | 14.78 | 0.06 | 0.08 | 0.58 | 3.98 | 3.95 | 0.05 | 0.07 | 0.29 | 0.85 | 0.75 | 99.37 | 2.03 | 7.93 | 0.99 | 0.15 | 1.24 | 0.73 | 92.90 | 4.20 | 9.36 | 1.10 | 3.99 | 1.04 | 0.01 | 0.88 | 0.1, 3 | 0.86 | 0.11 | 0.40 | 0.07 | 0.54 | 0.07 | 4.75 | 22.74 | 19.70 | 3.04 | 6.48 | 0.02 | 5.63 | 2.61 | 1.12 | 290.00 | 4.51 | 2.96 | 3.60 | 123.00 | 0.83 | 2.09 | 7.98 | 89.30 | 28.30 | 748.00 | 4.52 | 2.82 | 0.26 | 0.26 | 0.19 | 157.00 | 2.58 | 17.00 | 0.00 | 4.33 | 10.60 | 7.48 | 4.57 | 25.00 | 25.90 | 18.30 | 36.10 | 1.89 | 165.49 | 289.92 | 28.88 | 19.10 | 1.42 | 0.18 | 3.62 | 685.48 |
| PM-H3 | 73.14 | 15.51 | 0.06 | 0.10 | 0.36 | 4.27 | 3.95 | 0.05 | 0.07 | 0.29 | 0.83 | 0.73 | 99.36 | 2.24 | 8.22 | 0.93 | 0.08 | 1.30 | 0.73 | 93.31 | 5.26 | 11.60 | 1.43 | 5.28 | 1.36 | 0.01 | 1.10 | 0.23 | 1.26 | 0.22 | 0.56 | 0.10 | 0.63 | 0.09 | 7.36 | 29.14 | 24.94 | 4.20 | 5.95 | 0.03 | 5.99 | 2.50 | 1.14 | 291.00 | 4.56 | 3.56 | 4.03 | 115.00 | 0.72 | 2.07 | 4.12 | 69.90 | 31.20 | 844.00 | 4.32 | 2.19 | 0.34 | 0.20 | 0.18 | 185.00 | 2.05 | 16.00 | 0.01 | 3.93 | 8.62 | 5.86 | 6.15 | 31.60 | 35.50 | 25.20 | 42.90 | 2.48 | 195.37 | 411.71 | 23.77 | 17.30 | 1.41 | 0.19 | 3.80 | 699.84 |
| PM-H4 | 74.19 | 14.71 | 0.03 | 0.12 | 0.37 | 3.98 | 3.94 | 0.06 | 0.09 | 0.31 | 0.78 | 0.78 | 99.35 | 2.01 | 7.92 | 0.99 | 0.09 | 1.28 | 0.74 | 93.46 | 4.31 | 9.43 | 1.14 | 4.17 | 1.12 | 0.02 | 1.04 | 0.20 | 1.30 | 0.21 | 0.52 | 0.10 | 0.70 | 0.10 | 8.20 | 24.36 | 20.19 | 4.17 | 4.84 | 0.04 | 4.44 | 2.48 | 1.14 | 402.00 | 1.73 | 4.47 | 4.11 | 113.00 | 0.75 | 2.20 | 205.00 | 149.00 | 30.70 | 783.00 | 4.91 | 3.19 | 0.78 | 0.29 | 0.29 | 163.00 | 4.51 | 106.00 | 0.02 | 3.65 | 11.50 | 5.97 | 4.67 | 22.80 | 42.60 | 25.10 | 39.60 | 2.21 | 159.47 | 173.61 | 18.38 | 17.92 | 1.70 | 0.20 | 3.95 | 694.35 |
| 注:主址元素质量分数单位为%.微量元素质量分数单位为10-6. A/CNK = w(Al2O3/w(CaO+ Na2O + K2O。NK/A= w(Na2O+ K2O)/w(Al2O3)。LOI1, 3为烧失量。TZr为四分组效益指数:TZr为错饱和温度。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| 图 6 大湖塘平苗矿段白云母花岗岩主量元素判别图解 Fig. 6 Discrimination diagram of main elements of muscovite granite in Pingmiao mining area of Dahutang |
|
|
本次测定的4个样品稀土及微量元素测试结果列于表 2。总体表现为稀土元素总量很低，w(ΣREE)为22.74×10-6~29.91×10-6，LREE相对HREE富集，可能是因为榍石、磷灰石和锆石的分离结晶，锆石具有类似石榴子石的效应，会使得HREE亏损，或是在岩浆高度演化的晚期REE进入流体所致[10]。在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(图 7a)上，显示向右倾斜的深V型，为高度演化的花岗岩。(La/Yb)N值为4.44~5.99，均远大于1.00，说明轻重稀土分馏明显。Eu/Eu*值为0.02~0.04，均小于1.00，表现出Eu的强烈亏损。TE1, 3值介于1.12~1.17之间，且Nb/Ta值为1.41~2.16，均大于1.00，显示出较明显的四分组效应[16]。岩石的(La/Sm)N值为2.48~2.67，暗示岩浆过程主要受部分熔融作用。Rb/Sr、Rb/Ba的平均值分别为151.81和245.21。在微量元素原始地幔蛛网图(图 7b)上，该白云母花岗岩微量元素分布较一致，富集大离子亲石元素Rb、Th和U，相对富集Ta、Hf，强烈亏损Ba、Sr、Ti等，具有典型的高Rb，低Ba、Sr花岗岩的特性。由于Eu和Sr强烈富集斜长石中，当岩浆源区存在斜长石的残留，或出现斜长石的分离结晶作用时，则Eu和Sr可表现出强烈亏损，K和Rb的富集可能反映了岩浆的高度分异或源区发生了云母类的脱水熔融[6]。
|
| 图 7 大湖塘平苗矿段白云母花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b) Fig. 7 Standardized distribution map of rare-earth elements (a) and original mantle standardized spider web map of trace elements (b) in Pingmiao mining area muscovite granite of Dahutang |
|
|
通常情况下，I型花岗岩起源于陆壳(洋壳)内变中基性火成岩，S型花岗岩一般源自中上地壳的变沉积岩。岩石地球化学特征(图 8)表明，此中粗粒白云母花岗岩为高硅钙碱性过铝质花岗岩类岩石，w(SiO2)=73.14%~74.19%，w(K2O+Na2O)= 7.92%~8.22%；元素分析结果(表 2)表明，w(K2O)随w(SiO2)值增大而呈降低的趋势(负相关); 并且白云母花岗岩REE配分模式呈向右倾斜的深“V”型(图 7a)，也有别于I型花岗岩的弱Eu亏损(或无亏损)的较小斜率右倾模式。该花岗岩含有较高的w(Na2O)(3.96%~4.27%)和较大的104×Ga/Al值(3.62~4.46)，大于A型花岗岩104Ga/Al的下限值2.60，且具有很高的分异指数(ID)，ID值为92.64~93.46(表 2)，地球化学投图均落在S型花岗岩区域(图 8c)。另外，根据Watson等[17]提出的锆饱和温度计算，得到该白云母花岗岩TZr为685.48~ 699.84 ℃(平均694.29℃)，明显低于典型A型花岗岩的温度值，与S型花岗岩平均温度764 ℃接近，或因后期的岩浆加入有关。岩石的w(Zr+Nb+Ce+Y)=89.07×10-6~98.25×10-6，远低于A型花岗岩的下限值350×10-6[18]，(K2O+Na2O)/CaO也明显低于A型花岗岩的下限值0.85[14]，表明其源区很可能来自初熔温度较低的地壳物质，综合地球化学特征和分类判别图解(图 8)，认为此白云母花岗岩属于高分异的S型花岗岩。
|
| FG.高分异的长英质花岗岩; OGT.未分异的M、I和S型花岗岩。 图 8 大湖塘平苗矿段白云母花岗岩成因类型判别图解 Fig. 8 Diagonalization of genetic type of muscovite granite in Pingmiao mining area of Dahutang |
|
|
微量及稀土元素ΣREE(22.74×10-6~29.91×10-6)总量偏低，相对富集LREE而贫HREE，稀土配分模型表现为向右倾斜的深V型，(La/Yb)N值为4.44~5.99，均大于1.00，说明轻重稀土分馏明显，Eu/Eu*=0.02~0.04，表现为Eu的强烈亏损，表明区内花岗岩演化程度较高，同时伴有多阶段分离结晶的特征。Rb/Sr值是岩浆演化程度最明显的指示剂，Rb/Sr值愈大，岩浆演化分异程度愈高，此花岗岩Rb/Sr=86.92~195.37，印证了该岩浆演化程度高，历经了高度分异。
野外调查及镜下研究表明，区内白云母花岗岩未见角闪石，白云母体积分数约占15%~20%，岩石的A/CNK值为1.24~1.41，均大于1.10，显示出过铝质特性，暗示白云母花岗岩与富铝岩石具有成因联系(如变泥质岩)。花岗岩中的Rb、Sr等元素主要富集于长石和云母中，利用这些元素的比值可以反演花岗岩源区的物质组成和铝的富集程度[16]。此白云母花岗岩Rb/Sr值86.92~195.37, 均值为151.81；Rb/Nb值为18.38~28.88，均值为23.80，分别明显高于上地壳所对应的均值0.32和4.50；也明显大于中国东部上地壳对应的均值0.31和6.83。且Rb/Sr-Rb/Ba显示源区富黏土矿物，结合CaO/Na2O=0.30作为源区是泥质岩或砂屑岩的分界线，4件样品CaO/Na2O分别为0.10、0.15、0.08、0.09，均小于0.30；表明其源区为单一的泥质岩，结合富硅、高Rb/Sr和Rb/Ba(均值为245.21)值特征，显示了源区来自成熟度较高的变泥质岩熔融[8]。
5.2 白云母花岗岩成岩时代及构造环境随着对大湖塘地区成岩成矿作用研究的不断深入，自2006年以来，前人便对该区燕山期花岗杂岩体成岩成矿年龄进行了大量测试：林黎等[19]测得的侵入九岭岩基和双桥山群地层的燕山期花岗岩年龄为150~134 Ma，其中黑云母花岗斑岩的黑云母K-Ar年龄为134 Ma；毛志昊[12]利用LA-ICP-MS锆石U-Pb测得石门寺似斑状黑云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩、花岗斑岩年龄分别为(148.3±1.9)Ma、(146.1±0.6)Ma、(143.1±1.2)Ma；黄兰椿等[8]对狮尾洞矿区似斑状白云母花岗岩进行了测年分析，测得其锆石U-Pb年龄为(144.2±1.3)Ma，这与项新葵等[5]和叶海敏等[20]测试值相近，并且符合区内似斑状黑(二)云母花岗→细粒黑云母花岗岩、白云母花岗岩→花岗斑岩的时空演化规律，其白云母花岗岩为燕山期岩浆演化的第二阶段产物。
|
| 图 9 大湖塘平苗矿段白云母花岗岩构造环境(a)及含矿性(b)判别图解 Fig. 9 Discrimination diagram of tectonic environment (a) and minerality (b) of muscovite granite in Pingmiao mining area of Dahutang |
|
|
S型花岗岩的构造环境较为复杂，有学者认为S型花岗岩是同碰撞环境的产物，有的学者提出所有花岗岩均形成于拉张(伸展)构造环境[21]；结合研究区内白云母花岗岩的高硅、富碱，并含有高Rb和低Hf、Ta的特征，认为该花岗岩不应属于火山岛弧环境，应为碰撞造山带地壳演化的产物。项新葵等[6]根据石门寺和狮尾洞矿区花岗斑岩的成岩年龄时限，将大湖塘矿集区燕山期构造活动从碰撞(挤压)向伸展转变的过渡时限定为11 Ma，结合区域上九瑞与十杭成矿带燕山期花岗岩均形成于拉张的构造环境, 以及Rb/30-Hf-3Ta构造图解(图 9a)，可以推断该花岗岩形成于碰撞后拉张减压的构造背景。
研究区中粗粒白云母花岗岩与成矿关系密切，与其岩株顶部接触的晋宁期黑云母花岗闪长岩矿化明显，石英细网脉密集发育，具钨铜矿化，地球化学投图(图 9b)显示所采样品均落在含矿岩体区内。在邻近的茅公洞矿区探矿工程钻孔中，揭露出厚达二三百m的白云母花岗岩岩体，与研究区白云母花岗岩为岩浆房同期演化的产物，其矿化显著，具白钨矿、黄铜矿、辉钼矿化，并且从浅到深，白云母花岗岩粒度呈细粒—中粒—粗粒的垂向分带，肉眼观察该白云母多为原生白云母。同样彭山地区也由钻孔揭露出白云母花岗岩岩脉，时代约为128 Ma, 但未见明显粒度分带，其岩脉顶端往往形成较为厚大的矽卡岩矿体，品位可达工业品位以上。通过近几年对彭山杂岩体的深入研究，认为白云母花岗岩是主要的成矿地质体。可见大湖塘地区的白云母花岗岩是成矿地质体之一，与区内似斑状黑云母花岗岩、花岗斑岩等岩体协同作用，多次叠加成矿，以致形成大湖塘世界级钨铜多金属矿床。
6 结论1) 通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测得大湖塘矿集区平苗矿段中粗粒白云母花岗岩年龄为(145.7±0.6)Ma，与区内细粒黑云母花岗岩测年基本一致，并与细粒黑云母花岗岩组成燕山期岩浆演化第二阶段，由似斑状黑(二)云母花岗岩→细粒黑云母花岗岩、白云母花岗岩→花岗斑岩，系同源岩浆演化分异的结果。
2) 区内白云母花岗岩与钨矿形成具有密切关系，是燕山期成矿地质体之一。地球化学投图显示其为含矿岩体，同时得到了相邻茅公洞矿区钻孔论证，钻孔揭露矿区深部白云母花岗岩较厚大隐伏，并含钨铜矿化，且粒度呈细粒—中粒—粗粒的垂向分带。
3) 结合岩相学和地球化学研究表明，此中粗粒白云母花岗岩属于高硅富碱的过铝质花岗岩类岩石，属于高分异的S型花岗岩，锆饱和温度为685.48~ 699.84 ℃，具有富Rb和强烈亏损Eu的特征，源区来自成熟度较高变泥质岩，白云母显示原生白云母特性。
致谢: 本文在创作过程中九一六大队诸多领导和同事给予了支持与帮助，廖洪鑫院长给予了悉心指导，该论文的完成是大湖塘项目组共同努力的结果，谨致谢忱。
| [1] |
项新葵, 陈茂松, 詹国年, 等. 赣北石门寺矿区钨多金属矿床成矿地质条件[J]. 地质找矿论丛, 2012, 27(2): 143-155. Xiang Xinkui, Chen Maosong, Zhan Guonian, et al. Metallogenic Geological Conditions of Shimensi Tungsten-Polymetallic Deposit in North Jiangxi Province[J]. Contributions to Geology and Mineral Resources Research, 2012, 27(2): 143-155. |
| [2] |
项新葵, 尹青青, 詹国年, 等. 江西大湖塘北区石门寺矿段钨矿成矿条件与找矿预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(3): 645-658. Xiang Xinkui, Yin Qingqing, Zhan Guonian, et al. Metallogenic Conditions and Ore-Prospecting of Shimensi Tungsten Ore Section in the North of Dahutang Area in Jiangxi Province[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2017, 47(3): 645-658. |
| [3] |
项新葵, 王朋, 孙德明, 等. 赣北石门寺钨多金属矿床同位素地球化学研究[J]. 地球学报, 2013, 34(3): 263-271. Xiang Xinkui, Wang Peng, Sun Deming, et al. Isotopic Geochemical Characteristics of the Shimensi Tungsten-Polymetallic Deposit in Northern Jiangxi Province[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2013, 34(3): 263-271. |
| [4] |
项新葵, 尹青青, 丰成友, 等. 赣北石门寺钨多金属矿床花岗闪长岩蚀变带元素、流体迁移规律及其对成矿作用的制约[J]. 地质学报, 2015, 89(7): 1273-1287. Xiang Xinkui, Yin Qingqing, Feng Chengyou, et al. Elements and Fluids Migration Regularity of Granodiorite Alteration Zones in Shimensi Tungsten Polymetallic Deposit in Northern Jiangxi Province and Its Constrain of Mineralization[J]. Acta Geologica Sinica, 2015, 89(7): 1273-1287. |
| [5] |
项新葵, 尹青青, 孙克克, 等. 江南造山带中段大湖塘同构造花岗斑岩的成因:锆石U-Pb年代学、地球化学和Nd-Hf同位素制约[J]. 岩石矿物学杂志, 2015, 34(5): 581-600. Xiang Xinkui, Yin Qingqing, Sun Keke, et al. Origin of the Dahutang Syn-Collisional Granite-Porphyry in the Middle Segment of the Jiangnan Orogen:Zircon U-Pb Geochronologic, Geochemical and Nd-Hf Isotopic Constraints[J]. Acta Petrologica et Mineralogica, 2015, 34(5): 581-600. |
| [6] |
丰成友, 张德全, 项新葵, 等. 赣西北大湖塘钨矿床辉钼矿Re-Os同位素定年及其意义[J]. 岩石学报, 2012, 28(12): 3858-3868. Feng Chengyou, Zhang Dequan, Xiang Xinkui, et al. Re-Os Isotopic Dating of Molybdenite from the Dahutang Tungsten Deposit in Northwestern Jiangxi Province and Its Geological Implication[J]. Acta Petrologica Sinica, 2012, 28(12): 3858-3868. |
| [7] |
蒋少涌, 彭宁俊, 黄兰椿, 等. 赣北大湖塘矿集区超大型钨矿地质特征及成因探讨[J]. 岩石学报, 2015, 31(3): 639-655. Jiang Shaoyong, Peng Ningjun, Huang Lanchun, et al. Geological Characteristic and Ore Genesis of the Giant Tungsten Deposits from the Dahutang Ore-Concentrated District in Northern Jiangxi Province[J]. Acta Petrologica Sinica, 2015, 31(3): 639-655. |
| [8] |
黄兰椿, 蒋少涌. 江西大湖塘钨矿床似斑状白云母花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学及成因研究[J]. 岩石学报, 2012, 28(12): 3887-3900. Huang Lanchun, Jiang Shaoyong. Zircon U-Pb Geochronology, Geochemistry and Petrogenesis of the Porphyric-Like Muscovite Granite in the Dahutang Tungsten Deposit, Jiangxi Province[J]. Acta Petrologica Sinica, 2012, 28(12): 3887-3900. |
| [9] |
彭花明, 夏菲, 严兆彬, 等. 江西大岭上钨矿花岗斑岩锆石特征、成因及意义[J]. 岩石矿物学杂志, 2014, 33(5): 811-824. Peng Huaming, Xia Fei, Yan Zhaobin, et al. Features, Genesis and Geological Significance of Zircons from the Granite Porphyry in the Dalingshang Tungsten Deposit, Jiangxi Province[J]. Acta Petrologica et Mineralogica, 2014, 33(5): 811-824. |
| [10] |
彭花明, 袁琪, 夏菲, 等. 江西大岭上钨矿含斑细粒花岗岩锆石成因及成岩成矿启示[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2014, 33(6): 830-838. Peng Huaming, Yuan Qi, Xia Fei, et al. Origin of the Zircon in Fine Grained Granite in Dalingshang Tungsten Deposit, Jiangxi and Its Petrogenetic and Mineralizing Implications[J]. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 2014, 33(6): 830-838. |
| [11] |
韩丽, 黄小龙, 李洁, 等. 江西大湖塘钨矿花岗岩的磷灰石特征及其氧逸度变化指示[J]. 岩石学报, 2016, 32(3): 746-758. Han Li, Huang Xiaolong, Li Jie, et al. Oxygen Fugacity Variation Recorded in Apatite of the Granite in the Dahutang Tungsten Deposit, Jiangxi Province, South China[J]. Acta Petrologica Sinica, 2016, 32(3): 746-758. |
| [12] |
毛志昊.江西大湖塘超大型斑岩钨矿床成矿动力学背景与成矿作用[D].北京: 中国地质大学(北京), 2016. Mao Zhihao. Geodynamic Setting and Mineralization of the Giant Veinlets-Disseminated Tungsten Ore Field in Jiangxi Province[D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2016. |
| [13] |
王辉, 丰成友, 李大新, 等. 赣北大湖塘钨矿成岩成矿物质来源的矿物学和同位素示踪研究[J]. 岩石学报, 2015, 31(3): 725-739. Wang Hui, Feng Chengyou, Li Daxin, et al. Sources of Granitoids and Ore-Forming Materials of Dahutang Tungsten Deposit in Northern Jiangxi Province:Constraints from Mineralogy and Isotopic Tracing[J]. Acta Petrologica Sinica, 2015, 31(3): 725-739. |
| [14] |
Andersen T. Correction of Common Lead in U-Pb Analyses That Do Not Report 204Pb[J]. Chemical Geology, 2002, 192(1/2): 59-79. |
| [15] |
梁细荣, 李献华, 刘颖, 等. 激光熔蚀微探针-电感耦合等离子体质谱法:一种快速测定岩石样品中多个元素的新方法[J]. 分析测试学报, 2000, 19(1): 33-36. Liang Xirong, Li Xianhua, Liu Ying, et al. Laser Ablation Microprobe-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry:A New Method for Rapid Determination of Multiple Elements in Rock Samples[J]. Journal of Instrumental Analysis, 2000, 19(1): 33-36. |
| [16] |
Irber W. The Lanthanide Tetrad Effect and Its Correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of Evolving Peraluminous Granite Suites[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1999, 63(3/4): 489-508. |
| [17] |
Watson E B, Harrison T M. Zircon Saturation Revisited:Temperature and Composition Effects in a Variety of Crustal Magma Types[J]. Earth & Planetary Science Letters, 1983, 64(2): 295-304. |
| [18] |
Whalen J B, Currie K L, Chappell B W. A-Type Granites:Geochemical Characteristics, Discrimination and Petrogenesis[J]. Contributions to Mineralogy & Petrology, 1987, 95(4): 407-419. |
| [19] |
林黎, 占岗乐, 喻晓平. 江西大湖塘钨(锡)矿田地质特征及远景分析[J]. 资源调查与环境, 2006, 27(1): 25-32. Lin Li, Zhang Gangle, Yu Xiaoping. Geological Characteristic and Ore-Search Prospect of Dahutang Tungsten (Tin) Orefield in Jiangxi[J]. Resources Survey and Environment, 2006, 27(1): 25-32. |
| [20] |
叶海敏, 张翔, 朱云鹤. 江西石门寺钨多金属矿床花岗岩独居石U-Pb精确定年及地质意义[J]. 大地构造与成矿学, 2016, 40(1): 58-70. Ye Haimin, Zhang Xiang, Zhu Yunhe. In-Situ Monazite U-Pb Geochronology of Granites in Shimensi Age; Granite; Shimensi Tungsten Polymetallic Deposit, Jiangxi Province and Its Geological Significance[J]. Geotectonica et Metallogenia, 2016, 40(1): 58-70. |
| [21] |
Pearce J A. Sources and Settings of Granitic Rocks[J]. Episodes, 1996, 19(4): 120-125. DOI:10.18814/epiiugs/1996/v19i4/005 |