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杨启军, 秦亚, 王泰山, 等. 广西佛子冲矿田二长花岗斑岩的年代学、地球化学特征及其意义[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(3): 760-774
Yang Qijun, Qin Ya, Wang Taishan, et al. Chronology and Geochemical Characteristics of Monzogranitic Porphyry from Fozichong Ore Field in Guangxi Province and Their Geological Implication[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(3): 760-774.
广西佛子冲矿田二长花岗斑岩的年代学、地球化学特征及其意义
杨启军1,2, 秦亚1,2, 王泰山3, 张青伟1,2     
1. 桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心, 广西 桂林 541004;
2. 桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室, 广西 桂林 541004;
3. 青海省地质调查院, 西宁 810012
收稿日期: 2016-09-07
作者简介: 杨启军(1964-), 男, 副教授, 主要从事岩石学及构造地质学的科研及教学工作, E-mail:qijunyang@glut.edu.cn
基金项目: 广西壮族自治区国土资源厅找矿突破战略行动地质矿产勘查项目（桂国土资函[2016]429）；广西自然科学基金项目（2014GXNSFBA118230）
摘要: 佛子冲铅锌矿田位于广西岑溪市诚谏镇境内，从北向南主要由古益、河三、龙湾3个铅锌矿床组成。矿田内发育有三期花岗质侵入岩及两期火山岩，其中二长花岗斑岩与成矿关系密切，是本文研究的重点。通过对二长花岗斑岩的野外地质、岩相学、地球化学特征的研究，结合矿田内控岩控矿构造的研究，探讨二长花岗斑岩的成因，确定佛子冲铅锌矿的成矿地质体及成矿构造。利用LA-ICP-MS对采自古益、河三、龙湾的二长花岗斑岩进行锆石U-Pb定年，获得加权平均年龄分别为（105.1±1.7）、（105.2±0.5）、（104.2±1.5）Ma。主量元素成分显示，二长花岗斑岩为准铝—弱过铝高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩。球粒陨石稀土元素模式图特征显示，轻稀土强烈富集，具有显著的Eu负异常。在微量元素原始地幔标准化蛛网图中，显示强烈的Ti、P负异常和Pb的正异常。主微量元素特征显示二长花岗斑岩起源于地壳，并经历了同化混染和分离结晶作用（ACF）过程。二长花岗斑岩的εSr（t）为78.98~162.66、εNd（t）为-10.4~-8.3，亏损地幔模式年龄为1.424~1.672 Ga，进一步表明二长花岗斑岩来自中—古元古代基底的部分熔融，进而可能暗示佛子冲矿田与云开古陆具有相同的前寒武纪基底，是云开古陆的组成部分。二长花岗斑岩的空间展布、断裂构造的控岩控矿特征显示，二长花岗斑岩侵位中心位于矿田南部的新塘，向北进行岩墙扩展式侵位，是太平洋板块向欧亚板块俯冲的产物。二长花岗斑岩是龙湾、河三矽卡岩型矿床相关的花岗岩体，也是古益岩浆热液型矿床的成矿地质体，从河三、龙湾的矽卡岩型矿床，到古益岩浆热液充填型矿床，构成了同时同成因的热液矿床系列。
关键词: 佛子冲矿田     二长花岗斑岩     年代学     地球化学     成矿作用    
Chronology and Geochemical Characteristics of Monzogranitic Porphyry from Fozichong Ore Field in Guangxi Province and Their Geological Implication
Yang Qijun1,2, Qin Ya1,2, Wang Taishan3, Zhang Qingwei1,2     
1. Guangxi Scientific Experiment Center of Mining, Metallurgy and Environment, Guilin University of Technology, Guilin 541004, Guangxi, China;
2. Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration, Guilin University of Technology, Guilin 541004, Guangxi, China;
3. Qinghai Geological Survey Institute, Xining 810012, China
Supported by Geology and Mineral Resources Exploration Project of Prospecting Breakthrough Strategic Action of Department of Land and Resources of Guangxi Zhuang Autonomous Region (G.G.T.Z.H. No.[2016]429) and Natural Science Foundation of Guangxi Province(2014GXNSFBA118230)
Abstract: The Fozichong lead-zinc ore field is located in Cenxi County, Guangxi Province. From south to north, there occur Guyi, Hesan and Longwan ore deposit. Three periods of granitic rock and two periods of volcanic rock develop in the ore field. Among them, the monzogranitic porphyry played very important role in the mineralization, and has been researched in this paper. It crops out as stock and dyke along NNE-extending to SN-extending faults.To determine the petrogenesis of the monzogranitic porphyry, the metallogenic intrusion and structures of the Fozichong ore field, geologic features, petrography and geochemistry of the monzogranitic porphyry have been involved. The LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of monzogranitic porphyry from the three ore deposits reveals that the monzogranitic porphyry in Hesan, Guyi and Longwan simultaneously emplaced at late period of Early Cretaceous, with the duration of (104.2~105.2) Ma. Its geochemical characteristics indicate that the monzogranitic porphyry is high-K, calc-alkaline, metaluminous I-type monzogranitic.The value of εSr(t) varies from 77.98 to 162.66, and that of εNd(t) from -10.4 to -8.3. The depleted mantle model age of monzogranitic porphyry is 1.424~1.672 Ga. The isotope trace suggests that the magma was resulted from the partial melting of Meso-proterozoic meta-igneous rock in middle crust, which implies that the Fozichong ore field has same Precambrian basement as the adjacent Yunkai blok.The Fozichong ore field maybe the part of Yunkai block.The monzogranitic porphyry was induced by the subduction of Pacific Ocean plate to Euro-Asia plate. Besides, Hesan and Longwan ore deposits are skarn-type related to monzogranitic porphyry and carbonate rock. The Guyi deposit belongs to hydrothermal-type related to marble and the'green rock', a kind of skarn too.The monzogranitic porphyry is not only the ore-forming materials source but also the dynamic source of ore-forming process, composing a typical metallogenic system from skarn-type to hydrothermal-type.
Key words: Fozichong ore field     monzogranitic porphyry     chronology     geochemistry characyeristic     ore-forming process    

0 引言

广西佛子冲铅锌矿田位于广西壮族自治区苍梧县与岑溪市交界部位的岑溪市诚谏镇境内，矿田内发育古益、河三、龙湾3个矿床及多个矿化点。自20世纪50年代以来，先后有不少地勘单位、科研院校在佛子冲矿区进行过地质矿产勘查和科研工作，取得了众多研究成果[1-6]。但有关佛子冲铅锌矿床的成因还存在诸多观点：1) 多因复成型矿床，早期的志留纪形成喷流沉积成矿，晚期的燕山期花岗岩叠加改造形成富集型矿体[7-8]；2) 热水沉积-叠加改造矿床[9]；3) 龙湾为矽卡岩型矿床，成因与龙湾二长花岗斑岩有关，古益为岩浆热液型矿床，成矿物质来源于大冲花岗闪长岩体[10-13]；4) 岩浆热液型矿床，成矿与大冲花岗岩无关，而与燕山期二长花岗斑岩有关[14]。近年来，中国地质调查局危机矿山接替资源项目在佛子冲矿田的深部实施找矿勘查，取得了重要的突破，新获得铅锌资源量近50万t。这为进一步深入认识佛子冲铅锌矿的成因机制，尤其是花岗岩与铅锌矿床的成矿关系提供了重要的研究平台。本文在系统野外地质调查和井下勘查的基础上，系统研究古益、龙湾和河三矿床二长花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和地球化学特征，探讨其大地构造指示意义及其与成矿的关系。

1 区域地质背景及矿床地质特征

佛子冲矿田位于扬子板块与华夏板块结合带西南段(钦杭结合带的南带)，云开古陆西缘斜坡带的岑溪—博白断裂带上。断裂构造比较发育，主体分为三组：第1组是NEE向的牛卫断裂系；第2组是近于SN向的佛子冲断裂系；第3组是NW向断裂系。

矿田内出露的主要地层是加里东基底的早古生代奥陶系、志留系(图 1)，西侧外围出露少量晚古生代泥盆系盖层。奥陶纪主要是一套中砂岩、细砂岩、钙质粉砂岩夹白云质泥质灰岩，灰岩含量从南到北逐渐减少。奥陶纪是佛子冲矿田的重要赋矿层位。志留纪岩性以深灰色泥岩、粉砂质泥岩夹灰岩、细砂岩为特征。泥盆系只在研究区西南呈孤峰状残留，下部为砂岩夹薄层灰岩，上部为大理岩。

图 1 广西佛子冲矿田地质简图 Figure 1 Geological sketch map of Fozichong ore field, Guangxi
图选项

矿田内火成岩以中酸性岩为主，根据产状、岩性特征分为早三叠世大冲花岗闪长岩体、中侏罗世广平花岗岩体、晚白垩世古益二长花岗斑岩、晚白垩世河三英安斑岩、周公顶流纹斑岩5类。在新采掘的古益矿区20 m中段发现中粗粒白云母花岗岩，但年龄测定结果表明，它与大冲岩体同时代(作者未发表数据)。在矿田西侧的糯垌地区发育少量辉长岩体，白板一带发现有MORB型的细碧角斑岩[15]。

矿田内除东部的古益铅锌矿床、龙湾铅锌矿床、河三铅锌矿床之外，西部还发育有黄茅田、石岗、塘坪等多个铅锌矿化点。

龙湾矿床成矿围岩是志留系碎屑岩与灰岩的互层，但矿体的直接围岩是灰岩。矿体为透镜状，呈现尖灭再现的特征，总体沿着南北向断裂分布。围岩蚀变主要是矽卡岩化、大理岩化。

河三矿床分为多个矿段，包括牛卫、勒寨、舞龙岗等，矿床全部分布在矿田的主干断裂(牛卫断裂)上。成矿围岩是志留系的砂岩和条带状灰岩，直接围岩是条带状大理岩。矿体呈囊状产于二长花岗斑岩与灰岩的接触带。

古益矿床相对复杂，发育在南北向断裂带中以及大冲花岗闪长岩的接触带中，有时接触带也是断裂带，二者合一。古益矿床的成矿围岩是奥陶系砂岩夹薄层灰岩，但矿体的直接围岩是“绿色岩”(一种富含绿帘石、绿泥石、透辉石的绿色矽卡岩)或者大理岩化灰岩，局部可以是大冲花岗闪长岩。围岩蚀变主要是“绿色岩化”、硅化、大理岩化、萤石化，局部有钾化。

2 岩体特征及岩相学

从空间分布上看，二长花岗斑岩的侵位中心位于河三新塘地区，呈岩株状产出。向北穿切牛卫断裂系，呈岩墙沿着近于南北向的佛子冲断裂系展布。从南到北，在龙湾、古益、河三3个矿床都有出露。二长花岗斑岩岩墙短则几百米，长则达到3 km，具有明显的岩墙扩展式侵位特征(图 1)。

岩相学研究表明，二长花岗斑岩为浅肉红色，斑状结构，块状构造。斑晶约占60%，斑晶矿物主要包括钾长石(15%±)、斜长石(15%±)、石英(25%±)、角闪石(5%±)、黑云母( < 1%)；基质约占40%，主要由微晶斜长石、钾长石、石英、黑云母、绿泥石组成。由于斜长石绿泥石化，基质呈浅绿色(图 2)。龙湾、河三、古益3个矿床的二长花岗斑岩样品的岩相学研究表明，它们在矿物组成、结构、构造上基本一致，只是在斑晶含量上有所差别，这可能与侵位过程有关。

Q.石英；Or.钾长石；Pl.斜长石。 图 2 二长花岗斑岩露头(a)及镜下(正交偏光)特征(b) Figure 2 Outcrop (a) and photo under polarized microscope (b) for monzogranitic porphyry
图选项
3 地球化学特征 3.1 样品的采集

本次研究采自佛子冲矿田的古益、河三、龙湾3个矿床内的二长花岗斑岩样品共15件，所有样品全部是在井下坑道中采集，新鲜无蚀变。古益二长花岗斑岩采自138、180、220 m 3个中段，河三二长花岗斑岩采自河三矿床的勒寨矿段250、300、400 m 3个中段，龙湾二长花岗斑岩采自龙湾矿床的100 m中段。

3.2 样品的分析测试

二长花岗斑岩的主量、微量元素的测试由中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室完成。主量元素分析采用X射线荧光光谱分析(XRF)，微量元素及稀土元素分析采用PE Elan6000型电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定。

3.3 地球化学特征

佛子冲矿田二长花岗斑岩的主量元素、微量元素和稀土元素分析测试结果分别列于表 1、表 2和表 3。

表 1 二长花岗斑岩的主量元素组成 Table 1 Composition of major elements of monzogranitic porphyry
样号 矿床 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 烧失量 合计 K2O+Na2O K2O/Na2O CaO/Na2O Al2O3/TiO2 A/CNK A/NK σ43
F10-19 古益矿床 64.74 0.53 15.52 1.28 2.57 0.06 1.92 2.19 4.78 3.57 0.17 2.89 100.26 8.35 0.75 0.46 29.16 0.99 1.32 3.2
F10-20 67.45 0.47 15.07 1.19 2.39 0.05 1.39 2.80 3.80 3.43 0.15 1.91 100.15 7.23 0.90 0.74 31.80 1.00 1.51 2.1
F10-21 67.15 0.46 15.24 1.16 2.33 0.05 1.38 2.83 3.80 3.57 0.15 1.98 100.15 7.37 0.94 0.75 32.92 1.00 1.50 2.2
F10-22 68.33 0.44 15.03 1.10 2.21 0.05 1.24 2.65 3.66 3.55 0.14 1.69 100.14 7.21 0.97 0.73 34.07 1.02 1.52 2.1
F10-23 68.96 0.41 14.75 1.03 2.05 0.05 1.16 1.85 3.87 4.03 0.13 1.86 100.18 7.90 1.04 0.48 35.59 1.05 1.37 2.4
F10-24 68.77 0.44 15.13 1.01 2.01 0.05 1.14 2.58 3.31 3.83 0.13 1.72 100.14 7.13 1.16 0.78 34.68 1.06 1.58 2.0
H10-1 河三矿床 65.29 0.54 15.23 1.32 2.63 0.07 1.88 2.59 3.66 4.01 0.16 2.77 100.19 7.67 1.09 0.71 27.96 1.01 1.47 2.6
H10-2 64.61 0.54 15.42 1.12 2.24 0.09 1.82 3.10 3.27 4.08 0.15 3.71 100.19 7.35 1.25 0.95 28.72 1.00 1.57 2.5
H10-3 63.07 0.59 15.54 1.32 2.63 0.16 2.12 3.53 3.68 3.15 0.17 4.27 100.26 6.83 0.86 0.96 26.35 0.98 1.64 2.3
H10-5 63.29 0.63 15.40 1.58 3.16 0.18 2.36 2.99 2.56 3.14 0.18 4.62 100.13 5.70 1.23 1.17 24.52 1.18 2.02 1.6
H10-6 67.30 0.47 14.73 1.38 2.76 0.22 1.56 3.07 2.19 3.38 0.14 2.82 100.05 5.57 1.54 1.40 31.09 1.15 2.03 1.3
L10-2 龙湾矿床 68.84 0.36 14.27 0.86 1.73 0.11 1.05 2.54 2.72 4.10 0.12 3.34 100.08 6.82 1.51 0.94 39.78 1.05 1.60 1.8
L10-3 69.22 0.40 14.34 0.92 1.84 0.05 1.03 2.27 3.07 4.03 0.13 2.79 100.11 7.10 1.31 0.74 35.55 1.06 1.52 1.9
L10-16 69.75 0.37 13.69 0.80 1.61 0.20 1.10 3.53 0.15 3.80 0.12 4.80 99.95 3.95 24.80 23.06 37.29 1.27 3.13 0.6
L10-17 71.26 0.32 14.14 0.76 1.51 0.07 0.88 1.96 3.00 3.73 0.08 2.44 100.17 6.73 1.24 0.65 44.33 1.13 1.57 1.6
注：主量元素质量分数单位为%。
表选项
表 2 二长花岗斑岩的微量元素组成 Table 2 Composition of trace elements of monzogranitic porphyry
样号 矿床 Sc Ti V Cr Mn Co Ni Cu Zn Pb Ga Ge Rb Sr Nb Ta Zr Hf Th U Cs Ba
F10-19 古益矿床 5.17 2 327 55.82 61 361 7.19 4.62 5.52 31.41 18.01 14.13 0.71 128 227 6.96 0.66 122.4 3.38 10.60 2.94 3.56 547
F10-20 6.00 2 619 67.61 162 405 7.03 7.63 10.79 43.16 17.16 18.92 1.56 166 418 10.31 1.09 134.8 3.86 18.24 5.59 2.42 500
F10-21 6.10 2 590 67.12 161 412 7.15 9.42 10.00 44.66 20.95 18.93 1.51 167 420 10.40 1.13 140.1 3.94 16.11 5.55 2.67 544
F10-22 5.84 2 468 65.77 166 379 6.37 7.41 15.97 46.35 19.36 18.85 1.46 176 423 11.12 1.19 135.2 3.88 19.63 6.29 2.41 438
F10-23 5.12 2 294 58.81 162 363 6.01 6.82 6.78 40.00 18.78 18.73 1.17 207 342 11.31 1.26 150.6 4.31 18.64 6.85 2.48 514
F10-24 5.10 2 446 60.61 177 357 5.71 5.56 13.74 41.38 23.04 19.24 1.71 193 430 12.56 1.51 123.8 3.64 20.38 6.71 2.21 598
H10-1 河三矿床 8.03 3 113 82.74 121 539 8.81 9.78 3.98 49.37 11.57 17.89 1.13 188 278 10.30 1.13 129.1 3.72 15.31 4.78 3.21 533
H10-2 8.10 3 019 74.46 118 692 7.84 9.10 5.89 40.30 9.78 17.42 1.20 196 276 10.85 1.26 133.1 3.83 15.29 5.34 3.84 607
H10-3 6.41 3 056 77.49 99 1 165 9.20 10.24 3.08 53.06 6.33 16.91 1.14 117 187 7.01 0.70 141.2 3.89 12.19 3.82 3.55 523
H10-5 9.34 3 552 89.02 100 1 372 9.89 9.90 3.14 133.80 651.40 17.50 0.83 170 228 9.14 0.92 134.9 3.83 12.47 4.10 7.31 445
H10-6 6.91 2 605 69.92 94 1 673 7.37 7.80 2.50 175.80 267.30 17.04 1.14 158 364 11.45 1.37 125.7 3.77 18.35 6.30 4.98 1 309
L10-2龙湾矿床4.12 2 010 53.93 184 878 4.71 7.17 96.51 373.60 237.40 18.49 1.35 266 152 10.68 1.28 141.5 4.14 20.35 6.01 8.77 497
L10-35.17 2 300 56.04 163 371 5.05 7.14 3.23 55.24 24.33 18.43 1.38 238 293 11.62 1.36 149.7 4.32 20.11 7.13 7.33 496
L10-163.50 2 044 46.15 167 1 538 4.03 6.76 6.45 93.39 84.76 17.52 1.31 313 139 13.50 1.51 180.5 5.14 23.15 6.84 7.58 431
L10-174.41 1 768 45.12 172 489 4.05 7.76 16.49 47.41 33.53 17.20 1.34 174 220 16.01 2.13 119.9 3.86 24.61 9.87 3.76 548
注：微量元素质量分数单位为10-6。
表选项
表 3 二长花岗斑岩的稀土元素组成 Table 3 Composition of rare earth elements of monzogranitic porphyry
样号 矿床 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y
F10-19古益矿床24.47 47.23 5.80 20.84 3.77 0.83 3.21 0.45 2.37 0.45 1.21 0.18 1.17 0.18 12.74
F10-2036.87 70.11 8.51 29.39 4.97 0.92 4.07 0.55 2.80 0.52 1.40 0.21 1.42 0.21 15.64
F10-2129.96 58.96 7.36 26.16 4.89 0.99 4.07 0.57 2.89 0.53 1.42 0.22 1.40 0.22 15.77
F10-2234.91 68.71 8.26 29.03 5.11 0.92 4.12 0.56 2.80 0.51 1.36 0.20 1.38 0.21 15.52
F10-2329.79 58.50 7.20 25.68 4.83 0.86 4.09 0.57 2.80 0.52 1.42 0.21 1.43 0.22 15.49
F10-2433.78 67.72 8.64 31.28 6.11 1.04 5.00 0.69 3.39 0.63 1.66 0.24 1.55 0.24 18.67
H10-1河三矿床30.58 60.77 7.66 27.04 4.86 1.03 4.10 0.60 3.14 0.60 1.59 0.25 1.67 0.25 17.46
H10-227.91 58.18 7.06 26.07 4.88 1.03 4.18 0.62 3.18 0.61 1.68 0.24 1.65 0.26 18.06
H10-324.33 49.50 6.19 22.73 4.20 0.96 3.69 0.54 2.92 0.57 1.56 0.23 1.60 0.24 16.76
H10-528.07 56.52 7.07 25.88 4.81 1.05 4.07 0.60 3.15 0.61 1.63 0.24 1.59 0.25 16.79
H10-631.54 62.52 7.49 27.35 5.10 0.98 4.38 0.61 3.16 0.61 1.65 0.25 1.69 0.25 17.80
L10-2龙湾矿床33.41 64.61 7.79 26.68 4.75 0.80 3.74 0.52 2.48 0.45 1.22 0.18 1.25 0.20 13.39
L10-3 30.58 60.09 7.43 25.93 4.92 0.82 3.89 0.55 2.73 0.50 1.38 0.20 1.42 0.21 15.24
L10-1641.01 79.68 9.48 32.87 5.79 0.77 4.52 0.61 3.10 0.53 1.41 0.21 1.46 0.22 15.84
L10-1729.11 56.90 6.93 24.01 4.65 0.70 3.95 0.62 3.37 0.66 1.78 0.28 1.90 0.30 19.82
注：稀土元素质量分数单位为10-6。
表选项

从表 1中可以看出：二长花岗斑岩的w(SiO2)为63.07%~71.26%，平均67.20%；w(K2O)为3.14%~4.10%，平均为3.69%；w(Na2O)为0.15%~4.78%，平均3.17%；w(Fe2O3)为0.76%~1.58%，平均1.12%；w(FeO)为1.51%~3.16%，平均2.24%；w(MgO)为0.88%~2.36%，平均1.47%；K2O/Na2O为0.75~24.80；Rittman指数(σ43)为0.6~3.2，小于3.3，属于高钾钙碱性系列(图 3)。铝饱和指数(A/CNK)为0.98~1.27，大多数集中在1附近，A/NK值为1.32~3.13，在铝质指数图解(图 4) 中，落入准铝质到弱过铝质岩石系列。由二长花岗斑岩的化学成分计算得到的标准矿物在钙长石(An)-钠长石(Ab)-正长石(Or)分类图(图 5) 中，二长花岗斑岩属于二长花岗岩成分范围。因此，佛子冲矿田内的二长花岗斑岩属于高钾钙碱性准铝—弱过铝二长花岗质斑岩，与岩相学研究结果一致。

图 3 佛子冲矿田二长花岗斑岩w(K2O)-w(SiO2)图解 Figure 3 Diagram of K2O vs SiO2for monzogranitic porphyry from Fozichong ore field
图选项
图 4 佛子冲矿田二长花岗斑岩铝质指数图解 Figure 4 Diagram of A/NK vs A/CNK for monzogranitic porphyry from Fozichong ore field
图选项
图 5 佛子冲二长花岗斑岩标准矿物分类图解 Figure 5 Classification of normalized An-Ab-Or for monzogranitic porphyry in Fozichong ore field
图选项

在二长花岗斑岩的Hark图解上，SiO2与TiO2、TFeO、MgO、Al2O3、CaO等主量元素以及Co、Zr、Eu等微量元素呈较好的线性相关(图 6)，表明二长花岗斑岩属于部分熔融的岩浆型花岗岩，而不是原地改造型花岗岩，且在演化过程中，没有受到围岩的混染。上述特征表明佛子冲矿田二长花岗斑岩属于Ⅰ型花岗岩。

图 6 佛子冲二长花岗斑岩主量、微量元素变异图解 Figure 6 Variations of major and trace elements vs SiO2 of monzogranitic porphyry from Fozichong ore field
图选项

在球粒陨石标准化稀土模式图(图 7a)上，轻稀土强烈富集，(La/Yb)N为11~15。具有明显的Eu的负异常，显示岩浆结晶过程中斜长石的结晶分异作用，或部分熔融过程中斜长石作为源区的残留相。在原始地幔标准化蛛网图(图 7b)上，二长花岗斑岩显示出Nb、Ta、Zr、Hf为原始地幔的10倍。3个矿区二长花岗斑岩都显示出大量富集亲石元素Rb和U、La、Pb、Nd等高场强元素。Ti、P元素强烈的负异常，而Pb元素显著的正异常，表明二长花岗斑岩的岩浆是壳源的，来自于中地壳的部分熔融[16-17]。古益、龙湾、河三等3个矿区二长花岗斑岩具有完全一致的特征，进一步说明属于同源花岗质岩浆侵位。

图 7 佛子冲矿田二长花岗斑岩球粒陨石标准化模式图(a)和原始地幔标准化蛛网图(b) Figure 7 Chondrite normalized REE patterns(a) and primitive mantle-normalized trace element spider grams(b) for monzogranitic porphyry
图选项
4 LA-ICP-MS定年

对采自古益矿床(F10-19)、河三矿床(H10-3)、龙湾矿床(L10-5) 的二长花岗斑岩中的锆石进行制靶和阴极发光照相，分析锆石的成因类型。在中国地质大学(武汉)进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年，选择锆石环带边部作为激光剥蚀定年分析点，每个样品选择18颗单颗粒锆石进行测试，锆石的U-Pb同位素成分数据及谐和年龄列于表 4，阴极发光图片及年龄谐和图见图 8、图 9、图 10。

表 4 佛子冲二长花岗斑岩LA-ICP-MS的锆石U-Pb年龄分析结果 Table 4 Data of ziron U-Pb ages for LA-ICP-MS for monzogranitic porphyry from Fozichong ore field
测点 wB/10-6 同位素比值 年龄/Ma
Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ
F10-19-01 0.04 0.07 0.056 9 0.002 1 0.131 0 0.004 8 0.016 7 0.000 4 489 9 125 4 107 3
F10-19-02 0.01 0.01 0.056 8 0.011 1 0.122 7 0.023 6 0.015 7 0.000 6 483 405 117 21 100 3
F10-19-03 0.02 0.01 0.062 8 0.011 6 0.132 3 0.024 1 0.015 3 0.000 5 701 413 126 22 98 3
F10-19-04 0.04 0.07 0.049 4 0.002 4 0.110 0 0.005 2 0.016 1 0.000 4 168 61 106 5 103 3
F10-19-05 0.09 0.20 0.047 0 0.011 7 0.095 3 0.023 6 0.014 7 0.000 4 51 414 92 22 94 3
F10-19-06 0.00 0.01 0.048 7 0.004 5 0.106 2 0.009 3 0.015 8 0.000 4 133 208 102 9 101 3
F10-19-07 - - 0.053 2 0.012 8 0.110 9 0.026 4 0.015 1 0.000 5 337 450 107 24 97 3
F10-19-08 0.04 0.07 0.052 3 0.003 2 0.118 6 0.007 2 0.016 4 0.000 5 297 89 114 7 105 3
F10-19-09 0.03 0.02 0.052 9 0.006 7 0.117 8 0.014 4 0.016 2 0.000 5 326 285 113 13 103 3
F10-19-10 0.24 0.43 0.046 4 0.003 6 0.102 8 0.007 5 0.016 1 0.000 4 19 173 99 7 103 3
F10-19-11 0.05 0.09 0.046 1 0.002 0 0.105 3 0.004 5 0.016 5 0.000 4 1 45 102 4 106 3
F10-19-12 0.49 0.93 0.048 1 0.001 7 0.109 8 0.004 0 0.016 5 0.000 5 103 40 106 4 106 3
F10-19-13 - - 0.047 8 0.001 8 0.109 7 0.004 3 0.016 6 0.000 4 89 46 106 4 106 3
F10-19-14 0.05 0.07 0.054 7 0.007 1 0.122 9 0.017 1 0.016 1 0.000 6 399 247 118 15 103 4
F10-19-15 0.03 0.04 0.053 7 0.002 1 0.122 8 0.004 6 0.016 6 0.000 4 356 41 118 4 106 3
F10-19-16 0.05 0.27 0.050 2 0.002 2 0.114 9 0.005 0 0.016 6 0.000 5 203 52 110 5 106 3
F10-19-17 0.03 0.03 0.054 4 0.007 1 0.124 7 0.016 9 0.016 5 0.000 5 386 248 119 15 105 3
F10-19-18 0.05 0.07 0.055 1 0.004 4 0.127 6 0.011 0 0.016 6 0.000 5 415 139 122 10 106 3
H10-3-01 804.33 1 056.48 0.049 1 0.003 9 0.111 6 0.008 6 0.016 5 0.000 3 153 179 107 8 105 2
H10-3-02 8 651.17 5 289.51 0.049 9 0.001 1 0.115 7 0.002 6 0.016 7 0.000 2 190 34 111 2 107 1
H10-3-03 1 567.79 2 248.77 0.047 8 0.001 5 0.108 7 0.003 4 0.016 4 0.000 1 90 57 105 3 105 1
H10-3-04 990.56 1 101.36 0.050 0 0.002 3 0.113 9 0.005 1 0.016 5 0.000 3 195 76 110 5 105 2
H10-3-05 1 761.57 1 572.47 0.054 3 0.004 5 0.122 8 0.009 8 0.016 3 0.000 2 384 155 118 9 104 2
H10-3-06 1 399.24 2 456.92 0.048 7 0.001 6 0.111 1 0.003 5 0.016 5 0.000 2 133 55 107 3 105 1
H10-3-07 343.36 1 359.44 0.067 3 0.001 4 0.901 6 0.026 1 0.095 9 0.001 9 848 30 653 14 590 11
H10-3-08 1 367.64 1 853.03 0.053 9 0.003 8 0.123 4 0.008 5 0.016 6 0.000 2 365 162 118 8 106 1
H10-3-09 2 079.73 3 994.24 0.049 6 0.001 3 0.114 3 0.003 4 0.016 6 0.000 2 176 44 110 3 106 1
H10-3-10 1 003.28 2 455.64 0.050 5 0.001 6 0.114 9 0.003 7 0.016 4 0.000 2 218 55 110 3 105 1
H10-3-11 1 759.56 3 417.34 0.052 0 0.001 6 0.118 2 0.003 6 0.016 4 0.000 2 284 53 113 3 105 1
H10-3-12 1 747.44 1 411.44 0.046 1 0.002 7 0.103 8 0.006 0 0.016 4 0.000 2 130 100 6 105 1
H10-3-13 2 100.54 3 883.90 0.051 0 0.001 4 0.116 4 0.003 3 0.016 5 0.000 2 241 47 112 3 105 1
H10-3-14 936.66 1 991.29 0.051 8 0.002 2 0.119 7 0.005 5 0.016 6 0.000 3 278 75 115 5 106 2
H10-3-15 1 018.96 2 083.28 0.049 3 0.001 8 0.111 7 0.004 1 0.016 3 0.000 2 163 66 107 4 104 1
H10-3-16 1 239.77 2 450.02 0.051 9 0.001 8 0.119 7 0.004 2 0.016 6 0.000 2 282 57 115 4 106 1
H10-3-17 709.18 1 067.42 0.049 5 0.002 1 0.112 1 0.005 0 0.016 3 0.000 2 172 80 108 5 104 1
H10-3-18 1 621.79 2 415.89 0.046 6 0.002 2 0.105 4 0.004 8 0.016 4 0.000 2 29 101 102 4 105 1
L10-5-01 92.11 657.80 0.047 6 0.006 4 0.104 1 0.013 3 0.015 9 0.000 6 79 268 101 12 102 4
L10-5-02 1 029.58 1 678.47 0.051 3 0.002 0 0.117 5 0.004 6 0.016 6 0.000 5 255 44 113 4 106 3
L10-5-03 1 070.46 2 671.17 0.049 4 0.003 7 0.111 4 0.007 8 0.016 3 0.000 5 169 171 107 7 104 3
L10-5-04 2 646.06 3 611.39 0.046 4 0.003 8 0.103 5 0.007 9 0.016 2 0.000 4 19 178 100 7 103 3
L10-5-05 1 411.06 2 937.24 0.046 8 0.003 1 0.105 0 0.006 3 0.016 3 0.000 4 39 145 101 6 104 3
L10-5-06 824.39 1 258.74 0.048 6 0.005 7 0.106 4 0.011 9 0.015 9 0.000 6 129 247 103 11 101 4
L10-5-07 1 034.71 2 448.64 0.048 3 0.003 6 0.109 1 0.007 6 0.016 4 0.000 4 113 167 105 7 105 3
L10-5-08 358.22 223.32 0.046 1 0.017 0 0.097 3 0.035 7 0.015 3 0.000 7 602 94 33 98 5
L10-5-09 2 102.21 1 180.79 0.056 1 0.009 7 0.125 4 0.021 1 0.016 2 0.000 6 454 368 120 19 104 4
L10-5-10 1 877.55 5 891.62 0.049 7 0.002 1 0.113 3 0.004 7 0.016 5 0.000 4 179 50 109 4 105 3
L10-5-11 500.27 982.50 0.051 6 0.003 2 0.119 7 0.007 1 0.016 9 0.000 5 268 84 115 6 108 3
L10-5-12 1 397.35 3 743.64 0.048 4 0.003 2 0.109 6 0.006 5 0.016 4 0.000 5 117 147 106 6 105 3
L10-5-13 313.68 2 009.33 0.049 1 0.003 2 0.111 7 0.006 5 0.016 5 0.000 5 155 147 108 6 105 3
L10-5-14 1 491.62 2 662.70 0.048 2 0.004 2 0.107 0 0.008 7 0.016 1 0.000 5 107 195 103 8 103 3
L10-5-15 537.02 1 299.95 0.046 1 0.005 5 0.099 5 0.011 6 0.015 7 0.000 5 238 96 11 100 3
L10-5-16 1 003.14 1 551.14 0.050 7 0.002 4 0.116 1 0.005 6 0.016 6 0.000 5 227 63 111 5 106 3
L10-5-17 1 992.76 2 585.87 0.047 9 0.001 9 0.109 2 0.004 6 0.016 5 0.000 5 93 49 105 4 106 3
L10-5-18 3 534.37 3 977.36 0.049 3 0.004 4 0.111 0 0.009 4 0.016 3 0.000 5 163 202 107 9 104 3
表选项
图 8 佛子冲古益矿床二长花岗斑岩代表性锆石CL图像(a)及谐和年龄图(b) Figure 8 CL images(a) of zircons and U-Pb zircon conclodia plots(b) for monzogranitic porphyry of Guyi deposit from Fozichong ore field
图选项
图 9 佛子冲河三矿床二长花岗斑岩代表性锆石CL图像(a)及谐和年龄图(b) Figure 9 CL images(a) of zircons and U-Pb zircon conclodia plots(b) for monzogranitic porphyry of Hesan deposit from Fozichong ore field
图选项
图 10 佛子冲龙湾二长花岗斑岩锆石CL图像(a)及谐和年龄图(b) Figure 10 CL images(a) of zircons and U-Pb zircon conclodia plots(b) for monzogranitic porphyry of Longwan deposit from Fozichong ore field
图选项

经显微镜下及阴极发光图像(图 8a、图 9a、图 10a)上分析，挑选出的测年锆石具有基本相同的特征。锆石呈无色透明，长柱状自形晶体，自形程度良好，晶体形态及大小一致，颗粒大小为150 μm×70 μm。阴极发光照相显示所测锆石具有典型的岩浆振荡环带，其Th/U值除个别样品外，均大于0.4，属于典型的原生岩浆结晶锆石，所测年龄可以代表岩浆侵位年龄。

对古益二长花岗斑岩(F10-19) 测试了18粒锆石，取其中谐和度较好的13粒锆石进行加权平均以及绘制谐和图解(图 8b)，其余5粒锆石年龄谐和度不够，年龄加权平均时未采用。在谐和年龄图解上，所取13粒锆石均位于谐和线上及其附近，206Pb/238U表面年龄加权平均值为(105.1±1.7) Ma，MSWD为0.22。

对河三二长花岗斑岩(H10-3) 测试分析了18粒锆石，取其中谐和度较好的17粒锆石进行加权平均以及绘制谐和图解(图 9b)，17粒锆石给出的206Pb/238U表面年龄加权平均值为(105.2±0.5) Ma，MSWD为0.51。另外该样品还捕获有1粒(590±11) Ma的锆石。

对龙湾二长花岗斑岩(L10-5) 测试分析了18粒锆石，对其进行加权平均以及绘制谐和图解(图 10b)，18粒锆石给出的206Pb/238U表面年龄加权平均值为(104.2±1.5) Ma，MSWD为0.46。

花岗岩原生岩浆锆石的振荡环带是岩浆结晶作用过程中形成的，环带年龄代表花岗岩的结晶年龄。二长花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示，古益、河三、龙湾二长花岗斑岩的结晶年龄分别为(105.1±1.7)、(105.2±0.5)、(104.2±1.5) Ma，在误差范围内是一致的，说明不同矿区二长花岗斑岩形成年龄完全一致，前述野外地质特征、岩相学、地球化学特征方面也一致。因此，不同矿区二长花岗斑岩属于同源岩浆形成。

5 Sr、Nd同位素组成

为了示踪佛子冲矿田二长花岗斑岩的岩浆来源，对古益、河三、龙湾3个矿区分别各采集2个样品，总计6个样品进行Sr、Nd同位素分析。分析工作在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室，采用MC-ICP-MS测试完成。同位素组成列于表 5。

表 5 佛子冲矿田二长花岗斑岩的Sr、Nd同位素组成 Table 5 Sr、Nd isotopic composition for monzogranitic porphyry from Fozichong ore field
样品号 岩体单元 Rb Sr 87Sr/86Sr 2σ (87Sr/86Sr)i εSr(t) Sm Nd 143Nd/144Nd 2σ TDM/Ga (143Nd/144Nd)i εNd(t)
F10-20古益二长花岗斑岩166.3 417.8 0.712 002 0.000 014 0.710 365 84.91 4.97 29.39 0.512 109 0.000 008 1.424 0.512 042 -9.1
F10-21166.8 419.5 0.711 512 0.000 011 0.709 877 77.98 4.89 26.16 0.512 123 0.000 010 1.553 0.512 049 -9.0
H10-5河三二长花岗斑岩170.0 228.1 0.716 386 0.000 016 0.713 319 126.85 4.81 25.88 0.512 155 0.000 008 1.497 0.512 081 -8.3
H10-6 158.2 364.3 0.717 629 0.000 013 0.715 842 162.66 5.10 27.35 0.512 102 0.000 008 1.580 0.512 028 -9.4
L10-2龙湾二长花岗斑岩266.2 152.4 0.718 615 0.000 013 0.711 426 99.97 4.75 26.68 0.512 046 0.000 009 1.587 0.511 976 -10.4
L10-3 237.8 293.2 0.713 967 0.000 014 0.710 630 88.68 4.92 25.93 0.512 064 0.000 009 1.672 0.511 989 -10.2
注：Rb、Sr、Sm、Nd元素质量分数单位为10-6。
表选项

从表 5可以看出，二长花岗斑岩的εNd(t)值为-10.4~-8.3，数值集中，均为负值，εSr(t)值为77.98~162.66，均为正值；这进一步说明，佛子冲二长花岗斑岩是壳源的。从Nd同位素模式年龄看，二长花岗斑岩的亏损地幔模式年龄集中在1.424~1.672 Ga，且比较集中一致，表明二长花岗斑岩岩浆的源区存留中元古代的地壳物质。这说明了两点：一是佛子冲矿田下部存在中元古代，是与云开古陆具有相同时代的前寒武纪基底，佛子冲前寒武纪时期可能曾经是云开古陆的组成部分；二是佛子冲矿田二长花岗斑岩来自中下地壳中元古代火山变质基底的部分熔融(图 11)，而非来自矿区早古生代加里东基底的原地改造。

图 11 佛子冲二长花岗斑岩的εNd(t)-εSr(t)图解 Figure 11 Diagram of εNd(t) vs εSr(t) for monzogranitic porphyry from Fozichong ore field
图选项
6 讨论 6.1 大地构造背景

佛子冲矿田二长花岗斑岩为高钾钙碱性系列的准铝质—弱过铝质的Ⅰ型花岗岩，其岩浆侵位时代约为105 Ma的早白垩世晚期。Sr-Nd同位素模式年龄为1.424~1.672 Ga，表明佛子冲矿田二长花岗斑岩来自中下地壳中元古代火山变质基底的部分熔融，同时指示佛子冲前寒武纪时期可能是其南侧云开古陆的一部分。

早白垩世晚期的二长花岗斑岩侵位中心位于矿田南部的新塘，沿着近SN向的断裂构造向北进行岩墙扩展式侵位，形成近SN向的空间展布格局。利用Pearce构造判别图解[18]对佛子冲矿田二长花岗斑岩形成的大地构造背景进行判别，3个矿区的二长花岗斑岩都落在岛弧-同碰撞大地构造环境(图 12)，可能意味着在侏罗纪早期特提斯构造域向太平洋构造域转换完成后，钦杭结合带还存在一个NNE向分布的狭长洋盆，早白垩世晚期的二长花岗斑岩是对洋壳俯冲(岛弧期)到洋盆封闭(同碰撞期)的响应，为太平洋板块向欧亚板块俯冲的产物。佛子冲矿田内的白板—大爽一带发现246 Ma的岛弧型细碧角斑岩，也是对俯冲作用存在的佐证[15]。

底图据文献[18]。WPG.板内花岗岩；VAG.火山弧花岗岩；ORG.洋脊花岗岩；syn-COLG.同碰撞花岗岩。 图 12 佛子冲二长花岗斑岩的Pearce图解 Figure 12 Distinguished diagram of tectonic setting for monzogranite from Fozichong ore field
图选项
6.2 成矿的指示意义

佛子冲矿田产出古益、河三、龙湾3个典型矿床，它们具有相似但不同的矿床地质特征。

在龙湾矿床的100 m中段2号勘探线上，剖面勘查显示从主巷道向西依次为：二长花岗斑岩→透辉石矽卡岩→铅锌矿体→大理岩→灰岩→砂岩。矽卡岩具有2期：早期矽卡岩为石榴子石干矽卡岩，块状方铅矿化；晚期为透辉石、钙铁辉石湿矽卡岩，具有星点状方铅矿、闪锌矿化。石榴子石干矽卡岩呈包体状包含于透辉石、钙铁辉石矽卡岩中。因此，龙湾矿床是以南北向构造、二长花岗斑岩为成矿地质体的多期矽卡岩型矿床，主成矿期为与二长花岗斑岩有关的晚期矽卡岩。

河三矿床中最大的矿体是勒寨2号矿体，在250 m中段的17勘探线剖面上，从西向东依次为砂岩→二长花岗斑岩→砂岩→矿化透辉石矽卡岩→矽卡岩型矿体→矿化放射状透辉石矽卡岩→灰岩(图 13)，单矿体规模达到中型矿床规模。因此，地质特征显示，河三矿床是与二长花岗斑岩有关的矽卡岩型矿床，成矿地质体是二长花岗斑岩。

图 13 河三勒寨矿床250 m中段17线2号矿体剖面特征 Figure 13 Section of 2#ore body in Lezhai ore deposit in Fozichong ore field
图选项

古益矿床的成因主要有以下3种认识：第1种认为是岩浆热液型，成矿物质来源与大冲岩体同源；第2种认为是岩浆热液充填型，但成矿物质不是来源于大冲岩体，而是与二长花岗斑岩有关[14]；第3种认为绿色岩属于热水沉积喷流岩，古益矿床属于热水沉积并经历后期岩浆热液叠加改造型矿床。上述争议的焦点集中在绿色岩的成因和成矿物质的来源上。详细的矿物学、岩石学、矿床学研究表明，佛子冲“绿色岩”是热液交代型矽卡岩，成矿热液与“绿色岩”、碳酸盐的依次交代特征非常清晰(图 14)，这种地质证据不支持热水沉积的第3种认识。

图 14 佛子冲矿田古益矿床矿体产状与围岩蚀变 Figure 14 Characteristics of wall-rock alteration for Guyi ore-deposit in Fozichong ore field
图选项

“绿色岩”与大冲花岗闪长岩、二长花岗斑岩的关系成为认识古益矿床成因的关键，单从地质特征上来说，我们无法像河三、龙湾矿床那样，通过矽卡岩与矿体的直接关系来确定成矿物质来源与矿床成因。在古益矿床中，矿体与绿色岩、碳酸盐常常构成三位一体的空间关系。在古益矿区138 m中段的28线，可以看到二长花岗斑岩→绿色岩→矿体→大理岩→砂岩→大冲花岗闪长岩的序列(图 15)。在大多数时候，尽管三位一体的空间耦合关系清楚，但二长花岗斑岩、花岗闪长岩都不一定在矿体附近产出，无法简单判断成矿花岗岩。虽然古益矿床的矿体经常产在花岗闪长岩的边部，但矿体与大冲花岗闪长岩的关系有以下几种表现形式：1) 矿体产在大冲花岗闪长岩的边部，但大冲岩体与围岩呈断层接触，矿体就产在断裂带内；2) 矿体产在大冲花岗闪长岩的边部，矿体与花岗闪长岩以“绿色岩”为边界，靠近矿体的花岗闪长岩被“绿色岩”蚀变，这种蚀变向花岗闪长岩一侧逐步减弱，直至无蚀变花岗闪长岩，而且，在花岗闪岩体内部的节理缝中发育“绿色岩”，并常常具有微弱矿化，离开节理缝则无矿化现象；3) 矿体发育于大冲花岗闪长岩体内部的断裂带内(39号矿体)。这3种表现形式说明，“绿色岩”乃至矿床的形成晚于大冲花岗闪长岩。上述特征表明二长花岗斑岩为成矿地质体。

图 15 古益矿区138 m中段28线剖面的矿体特征 Figure 15 Geological section of sub-level 138 m, 28 exploring line in Fozichong ore field
图选项

上述佛子冲矿田内的矿床地质特征表明，河三、龙湾、古益3个矿床的成矿地质体、成矿物质来源是二长花岗斑岩。精确的二长花岗斑岩成岩年龄可以限定佛子冲铅锌矿的成矿年龄，查清二长花岗斑岩的成因是探讨矿床成因、指导找矿的重要内容。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示，佛子冲矿田二长花岗斑岩形成约105 Ma的早白垩世晚期，间接确定了佛子冲矿田的成矿年龄。同时，二长花岗斑岩、矽卡岩、“绿色岩”可作为该矿田的找矿标志。

7 结论

1) 佛子冲矿田内广泛发育的二长花岗斑岩属于同源岩浆，为中元古代基底部分熔融的产物，其侵位时代约为105 Ma的早白垩世晚期，为高钾钙碱性系列准铝质—弱过铝质的Ⅰ型花岗质岩石。

2) 佛子冲矿田的前寒武纪基底与东南侧云开古陆相似，表明矿田在前寒武纪时期是云开古陆的组成部分。

3) 佛子冲矿田二长花岗斑岩形成于岛弧-同碰撞大地构造背景，为太平洋板块向欧亚板块俯冲的产物。

4) 佛子冲矿田内龙湾、河三、古益3个矿床属于同时同成因的热液矿床系列，其成矿物质来源于二长花岗斑岩。二长花岗斑岩为3个典型矿床共同的成矿地质体。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201703110
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杨启军, 秦亚, 王泰山, 张青伟
Yang Qijun, Qin Ya, Wang Taishan, Zhang Qingwei
广西佛子冲矿田二长花岗斑岩的年代学、地球化学特征及其意义
Chronology and Geochemical Characteristics of Monzogranitic Porphyry from Fozichong Ore Field in Guangxi Province and Their Geological Implication
吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(3): 760-774
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2017, 47(3): 760-774.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201703110

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收稿日期: 2016-09-07

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