帽峰巖體地球化學(xué)特征及形成構(gòu)造背景探討

吳奕，王曉娜，阮昆，蔡佳佳，劉靜，李海東，張露

（1.東華理工大學(xué)，江西南昌 330013；2．廣東省核工業(yè)地質(zhì)局293大隊，廣東廣州 510800）

帽峰巖體地球化學(xué)特征及形成構(gòu)造背景探討

吳奕1，王曉娜2，阮昆1，蔡佳佳1，劉靜1，李海東1，張露1

（1.東華理工大學(xué)，江西南昌 330013；2．廣東省核工業(yè)地質(zhì)局293大隊，廣東廣州 510800）

下莊花崗巖型鈾礦床是我國華南最重要的鈾礦化類型。與下莊鈾礦田成礦關(guān)系最為密切的就是帽峰巖體。選擇以帽峰巖體為突破口，從巖石地球化學(xué)的角度來闡述華南花崗巖與鈾成礦關(guān)系，并初步探討了其巖體構(gòu)造環(huán)境及其動力學(xué)背景。

花崗巖型鈾礦；帽峰巖體；地球化學(xué)特征；構(gòu)造環(huán)境；華南

我國的鈾礦床主要有碳硅泥巖型、砂巖型、火山巖型和花崗巖型四大類型。其中，花崗巖型鈾礦床是指在空間上、成因上與花崗巖類巖石有著密切聯(lián)系的熱液鈾礦床，主要產(chǎn)于巖體內(nèi)部或外圍接觸帶。花崗巖型鈾礦床是我國重要的鈾礦化類型，估計資源量占總儲量的38%，主要分布在南嶺鈾多金屬成礦帶，尤其集中在成礦帶中部的桃山—貴東地區(qū)，如貴東、諸廣山、桃山和大富足等著名產(chǎn)鈾巖體。

華南是我國花崗巖型鈾礦的重要產(chǎn)地，前人在該地區(qū)做了大量研究工作［1］。研究發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)花崗巖型鈾礦床主要具有四大特征：1）受區(qū)域性切殼深大斷裂控制，鈾礦化在空間上與幔源基性巖脈關(guān)系密切［2-3］；2）成礦具有多期次，并主要在燕山期成礦，成巖成礦存在時差［1，4-7］；3）鈾成礦作用與白堊紀(jì)—古近紀(jì)的紅盆、火山盆地在時空上具有密切關(guān)系［8］；4）廣泛發(fā)育堿交代作用［5］。過去許多研究認(rèn)為鈾成礦主要與殼內(nèi)熱液作用相關(guān)，即鈾來自地殼［4，9-10］，但最近的研究表明，在鈾成礦過程中或多或少有來自地幔物質(zhì)的參與［11-12］。盡管前人在此做了很多工作，取得了一些成果，但是在巖石地球化學(xué)、華南中生代大規(guī)模構(gòu)造-巖漿作用的動力學(xué)背景和模式等方面，仍有很大的認(rèn)識分歧。其與鈾成礦的關(guān)系目前依然爭論不休，莫衷一是。筆者在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，從與鈾成礦關(guān)系的角度，闡述帽峰花崗巖體的巖石地球化學(xué)特征，探討其巖體構(gòu)造環(huán)境及動力學(xué)背景。

1 巖體地球化學(xué)特征

諸廣—下莊鈾礦集區(qū)是我國最大和最重要的花崗巖型鈾成礦區(qū)，分布有333礦床、希望礦床等多個大中型鈾礦床，且多位于貴東復(fù)式花崗巖體東部。貴東復(fù)式花崗巖體東部由魯溪巖體、下莊巖體、帽峰巖體和筍洞巖體組成。以往的研究認(rèn)為貴東巖體形成于燕山期，分主體和補體兩個部分［13］。近年來針對貴東巖體年代學(xué)的研究顯示：魯溪巖體的成巖年齡為（239±5）Ma（單顆粒鋯石LAICP-MS）［14］，下莊巖體的成巖年齡為（235.8±7.6）Ma（單顆粒鋯石LA-ICP-MS）［15］，帽峰巖體為（219.6±0.9）Ma（單顆粒鋯石UPb同位素稀釋法）［15］，形成于印支期；筍洞巖體為（189.1±0.7）Ma（單顆粒鋯石U-Pb同位素稀釋法）［15］，形成于燕山早期；司前巖體和隘子巖體的成巖年齡是（160.1±6.1）Ma（單顆粒鋯石LA-ICP-MS）和（151±11）Ma（單顆粒鋯石LA-ICP-MS）［15］，形成于燕山中期。其表明貴東巖體是由印支—燕山期多次巖漿侵入形成的復(fù)式巖體，其中下莊巖體、帽峰巖體和筍洞巖體與鈾礦床關(guān)系較為密切。這里筆者選取帽峰巖體來說明典型的產(chǎn)鈾花崗巖地球化學(xué)特征。

帽峰巖體位于貴東復(fù)式巖體的東北部，分布有337礦床。337礦床是礦田內(nèi)典型的花崗巖型鈾礦床，其90%的資源量產(chǎn)于花崗巖內(nèi)，礦體主要位于帽峰巖體的內(nèi)、外接觸帶上［16］。前人針對帽峰巖體的巖石地球化學(xué)的研究認(rèn)為其具有如下特征：

1）富鋁、硅和堿：SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為77.22%～73.94%，平均為75.49%，K2O＋Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%～8.28%，平均為7.83%；A.R值變化于2.07～3.32之間，平均為2.85；在SiO2-A.R圖解中所有樣品點都落入堿性區(qū)；在NK/A-A/CNK投影中落入亞堿性過鋁質(zhì)區(qū)。Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于12.46%～14.38%之間，平均值為13.45%，A/CNK值介于1.06～1.34之間，平均值為1.2，幾乎所有樣品的A/CNK值均大于1.1。這與過鋁質(zhì)花崗巖特征完全吻合［17-19］，Barbarin提出所有的強過鋁質(zhì)花崗巖均來源于地殼，故可以判斷帽峰巖體是殼源成因的強過鋁花崗巖（圖1）。

2）由表1可知巖體具低δEu、（La/Yb）N、（La/Sm）N、（Gd/Yb）N比值以及最低的稀土總量。帽峰巖體是貴東巖體惟一具有較典型稀土元素/四分組效應(yīng)的巖體（圖2），與其他巖體相比，其具低δEu、（La/Yb）N、（La/Sm）N、（Gd/Yb）N比值以及最低的稀土總量［20］。稀土元素的配分模式是研究花崗質(zhì)熔體與流體之間的水-巖反應(yīng)和示蹤成礦物質(zhì)來源的重要手段。趙振華等認(rèn)為花崗巖稀土元素/四分組效應(yīng)，M型和W型/四分組效應(yīng)共扼分布是由熔體與富揮發(fā)份（F、Cl）流體之間發(fā)生強烈的水-巖反應(yīng)造成的［21-24］；且是稀有元素偉晶巖的一個最基本的特征［25-26］。表明其在成巖或成巖后經(jīng)歷了比其他巖體更為強烈的水-巖反應(yīng)過程，且該過程還可能造成巖體中稀土元素含量的降低。

3）低（87Sr/86Sr）i值：帽峰巖體的（87Sr/86Sr）i值為0.653 25～0.735 59［20］，平均為0.708 69，低于下莊巖體等其他巖體，如下莊巖體和司前巖體的（87Sr/86Sr）i平均值分別為0.717 38和0.731 66［18］。更低于筍洞巖體，平均值為0.741 77［18］。

帽峰巖體的δ18O值變化范圍非常大（表2），分布區(qū)間為2.4‰～11.8‰，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出分析誤差的允許范圍（約為0.2‰）及巖漿結(jié)晶分異過程中可能產(chǎn)生的變化范圍（＜1‰）。造成全巖氧同位素組成有明顯的變化的原因有兩個：（1）巖體的源區(qū)氧同位素組成不均一；（2）巖體與流體發(fā)生了強烈的水-巖相互作用［14，18］。

4）低w（Zr）/w（Hf）比值（表3）：帽峰巖體w（Zr）/w（Hf）比值變化于7.52～24.75之間，全部小于25，遠(yuǎn)低于球粒隕石和一般花崗巖中w（Zr）/w（Hf）比值；w（Y）/w（Ho）比值小于28。Irber認(rèn)為當(dāng)w（Zr）/w（Hf）比值小于25時，且具明顯的四分組效應(yīng)時，巖體發(fā)生了強烈的水-巖相互作用［21］。熔體與流體發(fā)生水-巖反應(yīng)時，流體中w（Zr）/w（Hf）的比值開始增大，熔體中的w（Zr）/w（Hf）減少。進(jìn)一步說明帽峰巖體所具有的稀土元素/四分組效應(yīng)和巖體與流體之間的水-巖反應(yīng)有著密不可分的聯(lián)系。

2 巖體構(gòu)造環(huán)境的判別及其動力學(xué)背景

華南花崗巖是多期次多旋回的產(chǎn)物，目前盡管對其中某個巖體或某個礦體的地質(zhì)特征有比較深入的研究，但對整個華南花崗巖，尤其是華南中-新生代大規(guī)模構(gòu)造-巖漿作用動力學(xué)背景和模式等方面，仍有很大的認(rèn)識分歧。其與鈾成礦的關(guān)系目前依然爭論不休，莫衷一是。提出的模式有：1）阿爾卑斯型大陸碰撞模式［27-28］；2）活動大陸邊緣構(gòu)造-巖漿作用模式［29-36］；3）走滑平移斷裂系統(tǒng)模式［37-38］；4）大陸拉張-裂解模式［39-43］；5）地幔柱成因模式［44-46］。

現(xiàn)階段活動大陸邊緣構(gòu)造-巖漿作用模式為大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)可，并從不同角度加以完善，但依然產(chǎn)生了各種不同的觀點，最大的爭論在于俯沖作用控制華南花崗巖-火山巖形成的起始時間。如Li and Li認(rèn)為太平洋板塊向華南大陸的平板式俯沖的時間在265 Ma之前，俯沖作用導(dǎo)致了華南印支期花崗巖的形成，俯沖大洋板塊的斷裂拆離直接導(dǎo)致了大規(guī)模燕山早期板內(nèi)巖漿活動［43］。周新民等則認(rèn)為華南印支期花崗巖-火山巖巖漿活動是由中南半島上的陸-陸碰撞造山作用所引起的；燕山期花崗巖的形成源于J2開始的古太平洋板塊對歐亞大陸板塊的消減作用［47］。

王軍等通過帽峰巖體的研究，認(rèn)為帽峰巖體形成的區(qū)域動力學(xué)背景是從擠壓到伸展過渡，并最終完全處于后碰撞的伸展?fàn)顟B(tài)。即隨著巖漿的演化，地殼逐漸由擠壓到伸展過渡，SiO2含量在這個過程中不斷升高［48］。成巖時代與成礦時代具有明顯的礦巖時差［16，49］。地層學(xué)和地殼拉張期形成的幔源巖漿巖之年代學(xué)等方面的研究表明，華南白堊—古近紀(jì)的地殼拉張并不連續(xù)，而是分期分階段的。具有強烈拉張性質(zhì)的構(gòu)造運動主要有6期，分別距今約135～140、115～120、105、85～95、70～75和45～55Ma［50-54］。兩者的年齡與該區(qū)第1次構(gòu)造伸展及基性脈巖的侵入時代接近。說明帽峰巖體是后碰撞伸展拉張背景下的活動產(chǎn)物，帽峰巖體形成時為典型的后造山構(gòu)造環(huán)境（圖3）。

3 結(jié)論

1）帽峰巖體是殼源成因的強過鋁質(zhì)花崗巖，富鋁、硅和堿；低（87Sr/86Sr）i值、δEu、（La/Yb）N、（La/Sm）N及（Gd/Yb）N比值，w（Zr）/w（Hf）比值變化于7.52～24.75之間，并表現(xiàn)出較典型的M型/四分組效應(yīng)，表明其在成巖或成巖后經(jīng)歷了強烈的水-巖反應(yīng)過程。

2）帽峰巖體形成時為典型的后造山構(gòu)造環(huán)境，是后碰撞伸展拉張背景下的活動產(chǎn)物。形成的區(qū)域動力學(xué)背景是從擠壓到伸展過渡，地殼的拉張并非連續(xù)而是分期進(jìn)行的，并最終完全處于后碰撞的伸展?fàn)顟B(tài)。

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Discussion on geochem ical characteristics and tectonic setting of Maofeng pluton

WU Yi1，WANG Xiao-na2，RUAN Kun1，CAIJia-jia1，LIU Jing1，LIHai-dong1，ZHANG Lu1
（1.EastChina InstituteofTechnology，Nanchang，Jiangxi 330013，China；2.Geologic PartyNo.293，Guangdong ProvinceNuclear IndustryGeologic Bureau，Guangzhou，Guangdong 510800，China）

Xiazhuang granite type uranium deposit is the most important one in South China.The closest relation with Xiazhuang uranium mineralization is Maofeng granite pluton.To expound the relationship of granite and uranium mineralization，the paper studied Maofeng granite pluton which is the host granite of the deposit in petrogeochemistry，its structure and geodynamic setting.

granite type uranium deposit；Maofeng pluton；geochemical characteristics；tectonic setting；South China

P595；P619.14

A

1672-0636（2014）02-0083-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2014.02.004

2013-09-16；

2013-11-13

吳奕（1988—），男，江西撫州人，在讀碩士研究生，主要從事礦床學(xué)、地球化學(xué)方面的研究工作。E-mail:516894882@qq.com