廣西海洋山加里東期花崗巖體研究進(jìn)展

嚴(yán) 翔，陳遠(yuǎn)榮，方貴聰，劉奕志

(桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541006)

0 引言

海洋山花崗巖體的地理位置位于桂東北地區(qū)的全州、灌陽(yáng)、興安三縣交界處，大地構(gòu)造位置處于華夏板塊與揚(yáng)子板塊碰撞結(jié)合帶的南部，是南嶺加里東期花崗巖體的典型代表。地質(zhì)學(xué)者對(duì)海洋山花崗巖體的興趣從上世紀(jì)就開始了，直到21世紀(jì)其興趣程度都未曾減少。期間對(duì)海洋山巖體的巖石地球化學(xué)、巖性特征、含礦性以及產(chǎn)出的構(gòu)造環(huán)境等方面研究越來(lái)越多，獲得的成果也較多。然而，總體上看，這些研究缺乏系統(tǒng)性和統(tǒng)一性，其成果也顯得較為零散，特別是關(guān)于巖體的成巖年齡以及地質(zhì)背景的爭(zhēng)議較大。因此，筆者通過(guò)對(duì)整個(gè)歷史研究的梳理發(fā)現(xiàn)，有關(guān)海洋山花崗巖體的巖相學(xué)和年代學(xué)特征研究劃分為三個(gè)歷史階段：即20世紀(jì)90年代前的初查階段、20世紀(jì)90年代的巖相學(xué)詳細(xì)劃分和年代學(xué)初步研究階段以及21世紀(jì)后的年代學(xué)深入研究與周圍巖體對(duì)比研究階段。而對(duì)于其產(chǎn)出構(gòu)造背景以及成礦潛力研究橫跨時(shí)間長(zhǎng)，一直以來(lái)都有所涉及，有逐步深入特點(diǎn)，但在成礦潛力方面證據(jù)不夠充分，為此我們進(jìn)行了一些補(bǔ)充研究，提供了部分新證據(jù)，完善其成礦潛力分析，以期為巖體及外圍的下一步勘查與研究工作提供參考。

1 巖相學(xué)與年代學(xué)研究進(jìn)展

1.1 20世紀(jì)90年代前的初查階段

從20世紀(jì)初開始，地質(zhì)工作者就對(duì)海洋山巖體有所關(guān)注，最早對(duì)海洋山花崗巖體開展工作的是前中央地質(zhì)調(diào)查所張文佑等人，其在廣西填制的1∶25萬(wàn)地質(zhì)圖中就包括海洋山花崗巖體[1]。1963年，廣西地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)普查大隊(duì)開展的1∶20萬(wàn)興安幅填圖中，因相界之分不明顯，對(duì)該巖體的研究只保留在整體的描述，把海洋山巖體劃分為中或細(xì)—中粒黑云母花崗巖及細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖[2]。1975年湖南省區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)開展的1∶20萬(wàn)道縣幅填圖中，根據(jù)巖性特征及相互穿插關(guān)系把海洋山巖體分為主體期和補(bǔ)充期兩次侵入體，并分別進(jìn)行描述[3]。1983年王玉梅[4]在用磁重異常對(duì)隱伏花崗巖體和成礦預(yù)測(cè)的研究中就包括了海洋山花崗巖體。

顯然，此階段對(duì)海洋山花崗巖體的研究主要著重進(jìn)行地質(zhì)填圖工作以及開展少許的磁重調(diào)查，以期初步查明海洋山巖體的分布區(qū)域和界線、巖性特征、侵入期次及相互穿插關(guān)系。

1.2 20世紀(jì)90年代的巖相學(xué)詳細(xì)劃分和年代學(xué)初步研究階段

本階段對(duì)海洋山巖體的研究主要分為以下兩個(gè)工作：

一是對(duì)巖體巖相學(xué)的詳細(xì)劃分，如馮佐海等[5]通過(guò)巖石譜系單位劃分把海洋山花崗巖體按時(shí)間從早到晚劃分為西山(五馬山)、江尾、白水口、藍(lán)家4個(gè)單元，各單元間主要是脈動(dòng)型和涌動(dòng)型的接觸關(guān)系，并以此建立一個(gè)海洋山超單元。并發(fā)現(xiàn)巖體的巖石結(jié)構(gòu)呈連續(xù)性單向性有規(guī)律的變化，從早期侵入體到晚期侵入體其特征如下：結(jié)構(gòu)粒度由粗到細(xì)(細(xì)中粒—中細(xì)?！?xì)粒)；斑晶含量由多到少(斑狀—少斑—含斑)；斑晶形態(tài)由他形—半自形—半自形—自形[5]。李曉峰等[6-7]認(rèn)為海洋山花崗巖體屬于S型花崗巖，是同期不同階段巖漿活動(dòng)作用的產(chǎn)物，具有同源巖漿演化關(guān)系；在巖漿演化過(guò)程中，隨著巖漿演化從早到晚，陸殼成分的加入由多變少，上地殼物質(zhì)加入逐漸減少，下地殼物質(zhì)加入逐漸增加，巖石由基性向堿性發(fā)展；各單元均屬殼源重熔型花崗巖，且?guī)r漿分異過(guò)程中對(duì)圍巖產(chǎn)生了一定程度的同化混染作用；海洋山巖體是以同構(gòu)造穹窿為主體，兼具某些氣球膨脹特征的主動(dòng)侵位機(jī)制，是巖漿在區(qū)域應(yīng)力和浮力的聯(lián)合作用下主動(dòng)侵位的結(jié)果；巖體各單元從早到晚的巖漿侵位經(jīng)歷了液態(tài)流動(dòng)—塑性變形—半固態(tài)冷凝階段的演化，且應(yīng)變類型復(fù)雜多樣。同時(shí)，陳文倫等[8]對(duì)巖體與圍巖的關(guān)系以及巖石礦物也做了一個(gè)比較詳細(xì)的研究：海洋山花崗巖體俯瞰為近SN向的橢圓形，出露面積約380 km2，其NE向延長(zhǎng)約36 km，EW向?qū)捈s19 km，且長(zhǎng)軸方向與桂東北地區(qū)的構(gòu)造斷裂帶走向一致。巖體西緣與中、下奧陶統(tǒng)(砂巖、板巖及頁(yè)巖)呈侵入接觸關(guān)系，整個(gè)侵入接觸界面較光滑，且傾向圍巖。傾角在南北兩側(cè)相差較大，北部較緩，在15°～22°之間；南部較陡，在55°～65°之間。巖體西側(cè)不僅產(chǎn)狀相差較大，由于其變質(zhì)程度不等，接觸變質(zhì)帶寬度不一，接而引起紅柱石帶和黑云母帶的不連續(xù)性分布，但總體上接觸帶內(nèi)大都以鈉長(zhǎng)綠簾角巖相為主，局部接近普通角閃石角巖相。東部則與泥盆系(礫巖、砂巖及灰?guī)r)以角度不整合接觸方式沉積在巖體之上，剝蝕后的接觸面呈鋸齒狀，接觸面傾向大部分約為120°，傾角在10°～30°之間，接觸面之上的泥盆系有古風(fēng)化花崗巖、花崗質(zhì)碎屑巖、長(zhǎng)石石英砂巖(或礫巖)。巖體在剖面上呈穹隆狀，并有向深部規(guī)模增大的趨勢(shì)。海洋山巖體巖石的主要礦物有鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英以及黑云母；副礦物主要有鈦鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、獨(dú)居石、磷釔礦、鋯石、磷灰石、白鈦石、銳鈦礦等。

其二是對(duì)年代學(xué)開展了初步研究，陳文倫等[8]曾用單顆粒鋯石206Pb/207Pb同位素測(cè)年方法測(cè)得海洋山巖體各單元的年齡分別為(483±26)Ma(五馬山單元)、(513±24)Ma(江尾單元)、(481±16)Ma(藍(lán)家單元)。這一年齡數(shù)據(jù)明顯與野外事實(shí)不符，所測(cè)年齡數(shù)據(jù)較偏高。一方面可能受當(dāng)時(shí)測(cè)試技術(shù)條件的制約，另一方面由于巖體本身可能含有大量繼承性鋯石的原因，因此這一數(shù)據(jù)可信度較低，屬表面年齡。

顯然，此階段通過(guò)這兩項(xiàng)工作詳細(xì)查明了海洋山巖體的巖相學(xué)特征以及巖體與圍巖的接觸關(guān)系和圍巖的接觸變質(zhì)情況；初步查明了成巖年齡的時(shí)間，由于可信度較低，還存在較大爭(zhēng)議，但對(duì)后續(xù)進(jìn)一步的成巖年齡對(duì)比提供了基礎(chǔ)。

1.3 21世紀(jì)后的年代學(xué)深入研究與周圍巖體的對(duì)比研究階段

由于上一階段的成巖年齡是初步的，存在爭(zhēng)議，所以此階段主要是在前面的爭(zhēng)議基礎(chǔ)上針對(duì)年代學(xué)進(jìn)行深入研究。

海洋山巖體的形成時(shí)代與廣西運(yùn)動(dòng)是密切相關(guān)的，其強(qiáng)烈地運(yùn)動(dòng)形成的海洋山復(fù)式背斜是海洋山花崗巖體形成的前提條件。海洋山花崗巖體西部是侵入于上奧陶統(tǒng)黃隘組(O1h)，東部則是被下泥盆統(tǒng)蓮花山組(D1l)不整合覆蓋，從野外地質(zhì)角度來(lái)看海洋山花崗巖體的形成年齡應(yīng)該介于這兩者之間，為志留紀(jì)，但始終缺乏高質(zhì)量的年齡制約。為此，程順波等[9]在白水口單元附近采得無(wú)繼承性鋯石樣品，利用鋯石SHRIMP U-Pb定年技術(shù)，并從主量、微量、Nd同位素地球化學(xué)出發(fā)獲得海洋山巖體主結(jié)晶年齡為(431±7)Ma。魏春夏[10]也對(duì)白水口單元開展了鋯石SHRIMP U-Pb精確定年，結(jié)果顯示為(432.2±6.3)Ma?？梢?，高精度測(cè)年方法獲得的海洋山花崗巖體年齡在誤差允許范圍內(nèi)一致，為432～426 Ma，屬于早志留世，且與野外地質(zhì)事實(shí)也相符。

通過(guò)與周圍巖體的對(duì)比研究可知，在南嶺地區(qū)，加里東期花崗巖體并不孤單。程順波等[9]認(rèn)為海洋山花崗巖體與贛湘桂內(nèi)陸加里東期花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖形成時(shí)代相似，如海洋山巖體北緣的銀山嶺巖體為426.3 Ma[11]，湯湖花崗閃長(zhǎng)巖434 Ma[12]，雪花頂二長(zhǎng)花崗巖432 Ma[13]，大寧巖體晚期次花崗巖419.1 Ma[14]，桂嶺巖體白石頂鉬鎢礦床的黑云母二長(zhǎng)花崗巖為424.4 Ma[15]，牛塘界鎢礦的黑云母花崗巖(越城嶺巖體)為429.6～421.8 Ma[16-17]。由此可見，在成巖時(shí)代上與海洋山花崗巖體都處于志留紀(jì)末的巖體并不少，說(shuō)明南嶺地區(qū)的加里東期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)強(qiáng)度盡管不如燕山期，但影響范圍不容小視。

因此，此階段對(duì)海洋山花崗巖體的年代學(xué)做進(jìn)一步的深入研究成功厘定了其成巖年齡，且與主流觀念是一致的；并與周圍巖體的研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，一批與它在成巖時(shí)代上處于相同的巖體，有些也具有形成礦產(chǎn)的潛力。

2 巖體產(chǎn)出的構(gòu)造背景研究進(jìn)展

桂東北地區(qū)所處的地理位置比較特殊，導(dǎo)致其在不同的地質(zhì)演化歷史中其地質(zhì)背景也不盡相同。海洋山花崗巖體又剛好處于此地區(qū)，因此前人對(duì)海洋山花崗巖體形成的地質(zhì)構(gòu)造背景的研究結(jié)果并不統(tǒng)一，仍飽受爭(zhēng)議。郭令智等[18]認(rèn)為桂東北一帶在加里東期屬于弧后盆地范圍，構(gòu)造體制是拉張環(huán)境。陳毓川等[19]認(rèn)為桂東北地區(qū)在加里東期處于擠壓環(huán)境。李曉峰等[16，20]認(rèn)為桂東北地區(qū)在加里東期是一個(gè)陸內(nèi)造山帶，且420 Ma以前處于擠壓環(huán)境，而后處于伸展環(huán)境，海洋山巖體是加里東晚期揚(yáng)子板塊和華夏板塊碰撞的產(chǎn)物。張桂林[21]對(duì)桂北地區(qū)花崗巖的變形研究發(fā)現(xiàn)大量與伸展作用有關(guān)的韌性剪切帶和糜棱巖帶，通過(guò)對(duì)糜棱巖中新生礦物用40Ar/39Ar測(cè)年法的定量制約(糜棱巖的坪年齡為425～324 Ma)，得出與花崗巖有關(guān)的滑脫型韌性剪切帶的形成時(shí)代為加里東晚期。李文杰等[22]的研究則認(rèn)同陳毓川的觀點(diǎn)，為同碰撞構(gòu)造擠壓環(huán)境。程順波等[9]通過(guò)造山帶構(gòu)造演化序列和微量元素構(gòu)造環(huán)境判別認(rèn)為海洋山巖體形成的地質(zhì)背景為后造山伸展環(huán)境。魏春夏[10]的研究認(rèn)為海洋山巖體形成于擠壓環(huán)境。

目前對(duì)于海洋山花崗巖體形成的地質(zhì)背景目前主要有兩種觀點(diǎn)，一種是擠壓環(huán)境，另一種是伸展環(huán)境。通過(guò)對(duì)前人及自采數(shù)據(jù)作R1-R2圖解(圖1)，由圖1可知，海洋山巖石樣品數(shù)據(jù)落在同碰撞花崗巖里。再結(jié)合收集資料，因此本文認(rèn)為形成于432～426 Ma的海洋山花崗巖體，成巖環(huán)境應(yīng)為同碰撞擠壓環(huán)境。

3 成礦潛力研究進(jìn)展

海洋山花崗巖體的成礦信息早在20世紀(jì)40年代已備受關(guān)注。張文佑等[1]曾指出“自恭城栗木大圩一帶之鎢礦產(chǎn)量衰減后，廣西北部最有希望之鎢礦區(qū)域，當(dāng)首推都龐嶺及海洋山”，表明當(dāng)時(shí)的一些鎢礦點(diǎn)已開始了勘查工作。依據(jù)此前的工作程度來(lái)看，海洋山花崗巖體及外圍發(fā)育鎢礦的同時(shí)，錫、鐵、鉛、鋅、銻、水晶、重晶石等多個(gè)礦種也有不同程度的礦化，各礦種的特征如下：

圖1 R1-R2圖解(據(jù)BatchelorandBowden，1985)Fig.1 R1-R2 diagram(from Batchelor and Bowden，1985)① 幔斜長(zhǎng)花崗巖 ② 破壞性活動(dòng)板塊邊緣(板塊碰撞前)花崗巖③ 板塊碰撞后隆起期花崗巖 ④ 晚造期花崗巖 ⑤ 非造山區(qū)A型花崗巖 ⑥ 同碰撞(S型)花崗巖 ⑦ 造山期后A型花崗巖

鎢錫礦床(點(diǎn))共4處，包括茶灣鎢礦床、傅家塘錫礦點(diǎn)、協(xié)興鎢礦點(diǎn)、沙羅源鎢礦點(diǎn)四處，且均發(fā)育于巖體內(nèi)部，礦化類型為高溫?zé)嵋菏⒚}型。其中只有茶灣鎢礦床規(guī)模稍大，處于開釆狀態(tài)，礦體呈脈狀，走向北東(一般為30°～45°)，傾角較陡甚至近于直立，脈寬0.1～0.2 m，大者可達(dá)2 m，單脈長(zhǎng)一般為10～200 m，細(xì)脈往往成群成組產(chǎn)出。礦脈中的金屬礦物包括黑鎢礦、白鎢礦、錫石、輝銻礦、黃鐵礦、黃銅礦、菱鐵礦、方鉛礦、斑銅礦，其中主要以黑、白鎢礦、錫石為主；脈石礦物包括石英、長(zhǎng)石、云母和方解石，個(gè)別礦脈有重晶石。礦石構(gòu)造有星點(diǎn)狀、浸染狀、晶洞狀及少量集合塊狀。與鎢錫成礦關(guān)系最為密切的圍巖蝕變主要是云英巖化，除此之外，還有角巖化、硅化以及綠泥石化、黃鐵礦化等[2-3]。

鉛鋅礦床(點(diǎn))共6處，包括小源鉛鋅礦床、大源鉛鋅礦點(diǎn)、黃竹源鉛礦點(diǎn)、下茶園鉛鋅礦點(diǎn)、韮榮坪鉛鋅礦點(diǎn)、朋家山鉛礦點(diǎn)，均發(fā)育于巖體的西側(cè)，礦化類型為中溫?zé)嵋菏⒚}型。其中僅小源鉛鋅礦為一小型礦床，礦體呈脈狀，走向北東東(一般為50°～60°)，傾向約140°，傾角在70°～90°之間。脈寬0.3～2.5 m，脈長(zhǎng)15～300 m，偶見細(xì)脈(3～10 cm)交叉成網(wǎng)狀。礦脈中的金屬礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦；脈石礦物都為石英。礦石構(gòu)造有星點(diǎn)狀、浸染狀、放射狀、塊狀、角礫以及梳狀。圍巖蝕變有黃鐵礦化、砂化、矽化、云英巖化、以及葉蠟石化[3]。

銻礦點(diǎn)僅有灌陽(yáng)縣境內(nèi)的覓水嶺1處，礦化類型為低溫?zé)嵋毫严冻涮钚?。礦體呈脈狀，走向?yàn)?0°～45°，傾角接近90°，脈寬1.2 m和6 m，單脈銻品位在3%以上。礦脈中金屬礦物主要為輝銻礦，偶見有高溫期黑鎢礦；脈石礦物主要為石英[3]。

熱液型鐵礦僅見于巖體中部1處，礦體呈脈狀充填于裂隙中，可見長(zhǎng)約10 m，寬約1 m，延深不明，走向330°，傾角近于直立。礦石成分以赤鐵礦為主，具致密塊狀結(jié)構(gòu)，圍巖具弱硅化蝕變現(xiàn)象[3]。

水晶礦共發(fā)現(xiàn)3處，分別為吃水青水晶礦點(diǎn)、深浦源水晶礦點(diǎn)以及太平嶺水晶礦點(diǎn)，均呈石英脈產(chǎn)于巖體內(nèi)。礦脈傾向190°，傾角10°～15°，脈寬一般0.1～0.3 m，最大為0.6 m，單脈長(zhǎng)約30 m。水晶多為短柱狀，大部分為乳白色，少數(shù)透明，多氣泡、雙晶及裂隙，晶體直徑最大為5～6 cm[2-3]。

重晶石礦脈見于巖體北部下蓬附近以及茶灣礦區(qū)番山地段，有重晶石石英脈與含重晶石硅化石英脈，礦化類型為低溫?zé)嵋撼涮钚?。巖脈走向70°，寬在0.5 m以內(nèi)，最長(zhǎng)約300 m，并含少量黃鐵礦立方晶體(風(fēng)化后為褐鐵礦)[2-3]。

海洋山花崗巖體目前已發(fā)現(xiàn)的礦種既有金屬礦也有非金屬礦，有鎢、錫、鉛鋅、水晶、鐵以及重晶石等各礦種，但主要還是以鎢錫和鉛鋅為主導(dǎo)。礦體一般呈石英脈產(chǎn)出，走向多為NE向，這與該地區(qū)的斷裂構(gòu)造方向基本一致，表明斷裂是該地區(qū)的主要控礦構(gòu)造。各礦種在空間上具有一定聯(lián)系，其中鎢、錫、鐵、水晶礦均產(chǎn)于巖體內(nèi)部，鉛鋅、重晶石礦分別產(chǎn)于巖體西側(cè)與巖體北部，都屬于巖體的外緣。礦化類型均為熱液型，既有高溫?zé)嵋盒?鎢錫)也有中低溫?zé)嵋盒?鉛鋅、銻、重晶石)，且與海洋山花崗巖體具有密切成因關(guān)系。各礦種在空間上由巖體內(nèi)向外的變化，依次為鎢(水晶、鐵)→錫→鉛鋅→重晶石，也反映出其成礦溫度也依次降低。

盡管該巖體附近僅發(fā)現(xiàn)銀山嶺錫鉛多金屬礦[16]、茶灣鎢礦[16]、小源鉛鋅礦[23]等少數(shù)礦床，規(guī)模也較小，但巖體中W、Sb含量較高，并可見多處鎢、銻、鉛、鋅礦化點(diǎn)。

通過(guò)對(duì)海洋山花崗巖體的部分微量元素進(jìn)行測(cè)試分析，由分析結(jié)果(表1)可知：

Cu、Pb、W、Sn、Ag、Ti、Co這些元素在海洋山花崗巖中平均含量分別為27.81、36.57、2.42、5.74、0.053、2537.65、10.66，都高于維氏酸性巖(花崗巖)平均值，濃集系數(shù)分別為1.39、1.83、1.61、1.91、1.05、1.1、2.13，表明這些金屬元素在海洋山花崗巖體中都是明顯富集。這與目前在海洋山巖體中發(fā)現(xiàn)的一些鎢錫礦床(點(diǎn))以及鉛鋅礦床(點(diǎn))的特征是一致的。除此之外，Ni、Cr、Bi等元素含量也較高，其平均含量分別為33.54、113.13、0.77，也都高于維氏酸性巖(花崗巖)平均值，且濃集系數(shù)分別為4.19、4.53、76.66，表明這些元素在海洋山花崗巖體中高度富集，該巖體屬于深源成因，并具有形成鉍礦的潛力。

表1 海洋山花崗巖部分微量元素測(cè)試結(jié)果Table 1 Analysis data of some trace elements of Haiyangshan granite

近幾年在桂東、桂東北地區(qū)已發(fā)現(xiàn)一批與加里東期花崗巖有關(guān)的鎢鉬礦床，如社垌鎢鉬礦、武界鎢鉬礦、灣島金礦中的鎢鉬礦脈、牛塘界鎢礦、白石頂鉬礦[15-16，24]，這完全打破了南嶺加里東期花崗巖體不成礦或者成礦也不具經(jīng)濟(jì)意義的說(shuō)法。

基于這些新發(fā)現(xiàn)以及上述的海洋山花崗巖各類成礦元素的地球化學(xué)特征，對(duì)于海洋山花崗巖周圍地區(qū)仍然存在形成較大規(guī)模礦床的潛力，應(yīng)引起地質(zhì)工作者高度重視。

5 結(jié)論

1)眾多研究信息表明，海洋山花崗巖體形成于432～426 Ma，成巖環(huán)境屬同碰撞擠壓環(huán)境。

2)巖體具有形成較大規(guī)模的多礦種潛力，除了鎢錫、鉛鋅、水晶等金屬和非金屬礦，還有形成鉍礦的潛力，且各礦種在空間上由巖體內(nèi)向外的變化反映出其成礦溫度也依次降低。

3)盡管南嶺地區(qū)的加里東期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)強(qiáng)度不如燕山期，但影響范圍不容小視，南嶺加里東期形成的花崗巖仍然具備較好的成礦潛力。