江西省東北部礦物富集區(qū)地球化學與年代學研究

蘭正卿

（南京大學地球科學與工程學院，江蘇 南京 210023）

鈮鉭是重要的稀有金屬元素，鉭具有高熔點（2996℃），高密度（16.7g/cm3）和耐腐蝕性，鈮同樣具有高的熔點（2485℃）和較高的密度（8.57g/cm3）和耐腐蝕性（Mackay and Simandl,2014），華南是我國重要的稀有稀土元素礦集區(qū)，著名的稀有金屬鈮鉭礦床有江西宜春鉭鈮礦床(Belkasmi et al,2000)、江西橫峰葛源鉭鈮鎢錫礦床(鉭為特大型)（黃定堂，1999）、廣西栗木黃玉～鋰云母～鈉長石花崗巖鉭礦床(甘曉春等，1992;Zhu et al.,2001)，福建南坪西坑偉晶巖鉭鈮礦床(王文瑛等，1999;陳寶泉,2008)等。其中江西橫峰葛源鉭鈮鎢錫礦床是贛北地區(qū)重要的稀有金屬礦床，該礦床發(fā)育在燕山晚期靈山巖體外圍，因此，開展靈山巖體地球化學與年代學研究對于稀有金屬找礦有重要的意義。

1 地質(zhì)概況

靈山巖體地處江西省東北部，行政區(qū)劃上屬上饒市，研究區(qū)交通發(fā)達，位處于閩、浙、贛三省交界的內(nèi)陸地區(qū)。在地質(zhì)構(gòu)造上，靈山巖體位于德興～煌固北西向斷裂與葛源至樟村北東向斷裂交匯部位，呈巖基狀產(chǎn)出，為一典型的環(huán)狀雜巖體。

兩組斷裂具有多期次活動的特點，既切割了巖體也有巖脈充填。巖體中心地勢較平緩，邊緣為陡峻山峰，平面上近圓形，形如環(huán)狀。

巖體侵入于青白口系、南華系～寒武系地層中，見有少量圍巖捕虜體。內(nèi)接觸帶局部見有寬約20cm不等的冷凝邊；外接觸帶可見20cm～30cm的烘烤邊，接觸變質(zhì)帶寬窄不一，寬約100m～1500m，北東較寬，南西較窄，主要為石英云母角巖，局部地段見較弱的硅化和矽卡巖化。與圍巖接觸面產(chǎn)狀較陡，南西側(cè)一般外傾，后期偉晶巖及其期后的巖漿熱液活動強烈，礦化蝕變巖脈發(fā)育；北東側(cè)一般內(nèi)傾，巖脈及蝕變不發(fā)育。

巖體補充期小巖體或脈巖發(fā)育，主要有花崗斑巖、細晶巖、正長斑巖、堿長巖、細粒花崗巖等，往往成群出現(xiàn)。靈山雜巖體的主體由中部粗粒似斑狀角閃～黑云母花崗巖（中間相）和過渡部分中-粗粒黑云母花崗巖（過渡相）和邊緣中細粒黑云母花崗巖（邊緣相）以及少量細粒黑云母花崗巖巖株構(gòu)成（Xiang et al.,2017，圖1）。主要巖性包括細粒角閃黑云母二長花崗巖、中粗粒角閃黑云母二長花崗巖、細粒含環(huán)斑角閃黑云堿長花崗巖和中粗粒巨斑環(huán)斑狀角閃黑云母堿長花崗巖，偶見大脈狀晶洞堿長花崗巖、巖瘤狀花崗斑巖和補充期的細?；◢弾r巖脈等。

2 巖石地球化學特征

圖1 靈山巖體地質(zhì)圖（據(jù)Xiang et al.,2017略有修改）

其中本次工作樣品8個，主要采自巖體的內(nèi)部相，屬主體花崗巖。靈山巖體的SiO2含量變化大，主體花崗巖的SiO2含量變化于55.51%～76.40%，Al2O3，F(xiàn)e2O3，MgO，TCaO，Na2O，K2O和P2O5含量分別為11.98%～15.81%，1.74%～20.95%，0.04%～2.37%，0.35%～4.51%，3.29%～4.53%，3.70%～7.58%和0.01%～0.62%。總體上，隨SiO2含量的增加，主體花崗巖除K2O和Na2O保持基本不變之外，隨SiO2含量的增加其它元素都顯示明顯的下降；主體花崗巖的A/CNK值均小于1。

靈山巖體所有主體花崗巖樣品具有CHARAC范圍的微量元素比值，表明流體的交代作用沒有改變它們的微量元素組成，因此可以利用主量元素和微量元素判斷它們的巖石類型和巖石成因。靈山巖體主體花崗巖的A/CNK值均小于1，表明巖石為準鋁質(zhì)花崗巖。隨SiO2含量增加，P2O5含量顯示明顯的下降趨勢，并且在顯微鏡下可見暗色礦物角閃石，一種典型的I-型花崗巖特征礦物。在Rb對Th和Y圖解上，它們具有I-型花崗巖的分布趨勢。上述巖石學和地球化學特征表明靈山巖體主體花崗巖具有I-型花崗巖的特征，其源巖很可能是古老的火成巖或者同時代底侵的基性巖漿巖。但是，這些巖石具有異常高的Ga/Al比值（＞2.6），以及高的Zr+Nb+Ce+Y含量（388ppm～1016ppm），顯示A-型花崗巖的特征，并且多數(shù)樣品落在A1型花崗巖區(qū)。在Y/Nb-Yb/Ta圖解上，主體花崗巖基本都落在OIB區(qū)，表明其源巖為具有OIB特征的基性火成巖。因此，靈山巖體主體可以是高分異的I-型花崗巖（Xiang et al,2017），但是，這要求基性的巖漿經(jīng)歷大比例結(jié)晶分異，而異常大比例的結(jié)晶在酸性巖中受到巖漿粘度的影響，結(jié)晶的礦物晶體不可能發(fā)生分離（Lee and Morton,2015），因此我們更傾向于認為靈山巖體主體花崗巖是具有OIB特征的變基性火成巖高溫低壓部分熔融形成的A-型花崗巖（Patino Douce,1997）。靈山巖體主體花崗巖Sr含量和Eu/Eu＊隨SiO2增加明顯降低，但是Rb含量基本不變，表明斜長石可能是主要的結(jié)晶分異礦物相，而鉀長石和黑云母可能并不是主要結(jié)晶礦物相，因為Rb主要賦存在鉀長石和黑云母中。

3 鋯石U-Pb年代學

樣品采自靈山巖體主體花崗巖，巖性為黑云母花崗巖，樣品中鋯石為短柱狀，長寬比大約1:2，無色透明，在CL圖像上顯示明顯的巖漿生長環(huán)帶（圖2），表明它們均為巖漿鋯石。本次分析了18個鋯石點，分析的鋯石U含量為729ppm～1901ppm之間，Th含量為302ppm～813ppm之間，Th/U比值在0.33～0.66之間，明顯大于變質(zhì)鋯石的Th/U比值（0.1），也說明為巖漿鋯石。分析的206Pb/238U比值變化于0.0205～0.0210之間，它們計算的206Pb/238U年齡集中在131Ma～134Ma之間，計算獲得的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為132Ma±0.4Ma（圖2），該年齡代表了靈山巖體主體花崗巖的形成年齡，與其他研究者獲得的靈山巖體花崗巖鋯石U-Pb年齡（～132Ma,Xiang et al.,2017），和鈮鐵礦～鉭鐵礦U-Pb年齡一致（130Ma±1Ma，Che et al.,2015）。

圖2 靈山黑云母花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖

4 結(jié)論

通過對靈山巖體主體花崗巖的年代學和地球化學特征的研究，得出如下結(jié)論。

（1）LA-ICPMS鋯石U-Pb定年結(jié)果表明，靈山巖體主體黑云母花崗巖形成于132Ma±0.4Ma，與前人報道的靈山巖體年齡（～132Ma）一致，也與成礦礦物（鈮鐵礦-鉭鐵礦）U-Pb法年齡（130Ma）一致，揭示靈山巖體與稀有金屬成礦密切相關(guān)。

（2）巖石地球化學結(jié)果表明，靈山具有高的Ga/Al比值（＞2.6），以及高的Zr+Nb+Ce+Y含量（388ppm～1016ppm），為典型的A1-型花崗巖。與華南燕山期大多數(shù)過鋁質(zhì)高分異花崗巖有較大差異，可能造成靈山巖體有關(guān)的稀有金屬礦為富Nb礦貧Ta礦的主要原因。