江西上饒黃石橋地區(qū)中酸性巖體巖石成因及成礦潛力

胡 浩 王 健 羅宇陽(yáng) 毛衛(wèi)東 胡 斌

（1.江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六八大隊(duì)；2.江西省玉山縣自然資源局）

北武夷成礦帶位于贛、浙、閩三省交界部位，北 至萍鄉(xiāng)—廣豐—江山疊接斷裂帶，南達(dá)石城—寧化—南平斷裂帶，西至鷹潭—安遠(yuǎn)斷裂，東界為麗水—政和—大埔斷裂，是華南地區(qū)最重要的多金屬成礦帶［1］。不同地質(zhì)歷史時(shí)期地殼裂解、伸展和造山的疊加作用，使得北武夷成礦帶構(gòu)造—巖漿—成礦作用表現(xiàn)出多期次、多階段的特點(diǎn)［1-4］，主要表現(xiàn)為加里東、印支、燕山3個(gè)期次的強(qiáng)烈造山運(yùn)動(dòng)，其中加里東期、燕山期構(gòu)造—成巖成礦作用強(qiáng)烈，并形成相應(yīng)類型的礦床［5］。這些礦床的發(fā)現(xiàn)，在顯示出北武夷成礦帶資源潛力巨大、礦產(chǎn)類型繁多、找礦前景良好的同時(shí)［6-7］，也暗示了多金屬礦產(chǎn)的形成與燕山期巖漿活動(dòng)有關(guān)，尤其銅多金屬礦床與燕山期中酸性巖體關(guān)系密切［8］。因此，對(duì)北武夷成礦帶燕山期與銅多金屬礦床有關(guān)的中酸性巖體進(jìn)行研究具有重要意義。

北武夷成礦帶燕山期構(gòu)造—巖漿活動(dòng)頻繁且強(qiáng)烈、巖漿巖廣泛分布，早期以侵入巖為主，晚期為火山巖與侵入巖［3］。黃石橋地區(qū)即位于該成礦帶東段北緣，銅山銅礦與船坑銅礦中間部位。前人在銅山銅礦區(qū)、船坑銅礦區(qū)已分別做過一定的研究工作，主要側(cè)重于與成礦有關(guān)的科學(xué)問題［9-13］。但對(duì)于2礦區(qū)中間部位的黃石橋地區(qū)出露的中酸性巖體，其基礎(chǔ)性研究則鮮有報(bào)道。在該地區(qū)工作過程中，發(fā)現(xiàn)黃石橋地區(qū)中酸性巖體內(nèi)部以及與其接觸的圍巖中均有明顯的銅礦化現(xiàn)象存在。本項(xiàng)目通過系統(tǒng)的巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，探討黃石橋地區(qū)中酸性巖的巖石成因及成礦潛力，為該地區(qū)的找礦工作指明方向。

1 地質(zhì)概況

黃石橋地區(qū)行政區(qū)劃隸屬于江西省上饒市廣信區(qū)。大地構(gòu)造上位于萍鄉(xiāng)—廣豐—江山疊接斷裂帶（⑤）與驛前—黃崗山斷裂帶（⑥）之間的饒南坳陷（Ⅱ31-2）東段北側(cè)（圖1a）。圖1b顯示，區(qū)內(nèi)出露地層主要為下三疊統(tǒng)鐵石口組（T1t），據(jù)其巖石組合可分為上、下兩段，下段為泥（頁(yè)）巖、粉砂巖夾透鏡狀灰?guī)r，上段為中厚層塊狀灰?guī)r夾粉砂巖、泥巖；中部沿河流、溝谷地帶分布有第四系（Q）沉積物；區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，斷裂構(gòu)造表現(xiàn)為北東向正斷層和北西向斷層2組，以北東向?yàn)橹?，是主要的控巖構(gòu)造，褶皺構(gòu)造由鐵石口組（T1t）地層構(gòu)成，經(jīng)印支運(yùn)動(dòng)形成倒轉(zhuǎn)背、向斜復(fù)式褶皺，軸向北東；侵入巖主要為石英閃長(zhǎng)玢巖和花崗閃長(zhǎng)斑巖，是燕山早期第3階段第3次巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

2 巖相學(xué)特征

石英閃長(zhǎng)玢巖，呈灰色—灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量為30%~40%，成分主要為斜長(zhǎng)石和角閃石。基質(zhì)含量為50%~60%，粒徑小于0.1 mm，成分主要為斜長(zhǎng)石、角閃石、少量石英和暗色礦物。

花崗閃長(zhǎng)斑巖，呈灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量為35%~45%，成分主要為斜長(zhǎng)石、石英、堿性長(zhǎng)石、黑云母和少量角閃石。基質(zhì)含量為45%~55%，粒徑小于0.1 mm，成分主要為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母局部有少量星點(diǎn)狀磁鐵礦、黃鐵礦。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

黃石橋中酸性巖SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.8%~68.4%，TiO2為0.31%~0.65%，Al2O3為13.9%~17.6%，F(xiàn)eOT為3.72%~6.48%，MgO為1.22%~1.89%。全堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ALK）為5.97%~6.93%，其中，Na2O為2.44%~3.91%，K2O為2.68%~4.15%，K2O/Na2O比 值 為0.64~1.70。TAS圖（圖2）顯示，黃石橋中酸性巖的化學(xué)成分投影點(diǎn)分別位于閃長(zhǎng)巖與花崗閃長(zhǎng)巖區(qū)域，屬亞堿性系列。為準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)（A/CNK=0.78~1.01）。

因此，黃石橋中酸性巖表現(xiàn)出低Ti、富Si、富Al、高K、高Na，高鉀鈣堿性的巖石系列，以及準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)的主量元素地球化學(xué)特征。

3.2 稀土元素

黃石橋中酸性巖稀土總量（ΣREE）變化大，為（79.6~162）×10-6，其中輕稀土元素總量（LREE）為（71.3~143）×10-6，重稀土元素總量（HREE）為（8.29~19.5）×10-6。經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式表現(xiàn)為輕稀土強(qiáng)烈富集的右傾斜型（圖3），其（La/Yb）N值為7.23~13.7，具弱的正銪異常（Eu/Eu*=1.02~1.32），鈰異常不明顯（Ce/Ce*=0.56~1.01）。黃石橋中酸性巖的稀土元素配分模式與銅山、船坑中酸性巖的稀土元素配分模式非常相似，只是黃石橋中酸性巖的輕稀土富集程度相對(duì)較弱。

3.3 微量元素

黃石橋中酸性巖大離子親石元素（LILE）Rb、Sr、Ba的含量分別為（43.0~215）×10-6、（887~1 210）×10-6和（789~1 280）×10-6；放射性元素（RPH）Th、U的含量分別為（3.95~5.33）×10-6和（1.48~2.10）×10-6；高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Nb、Ta、Zr、Hf的含量分別為（5.80~8.53）×10-6、（0.39~0.94）×10-6、（81.5~105）×10-6和（3.09~5.72）×10-6。經(jīng)過原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化后的微量元素比值蛛網(wǎng)圖（圖4）上，表現(xiàn)出Rb、Ba、U、K、Sr、Hf等元素的相對(duì)富集和Th、Nb、Ta、Zr、P、Ti等元素的相對(duì)虧損。黃石橋中酸性巖的微量元素特征與銅山、船坑中酸性巖的微量元素特征非常一致。

4 討 論

4.1 巖石成因

黃石橋中酸性巖中發(fā)育有黑云母、角閃石，不透明礦物包含磁鐵礦、黃鐵礦等；巖石地球化學(xué)成分特征顯示，黃石橋中酸性巖SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.8%~68.4%，F(xiàn)e2O3/FeO值為1.21~4.03，Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.44%~3.91%，K2O/Na2O值為0.64~1.70，A/CNK值為0.78~1.01，Mg#值 為29.4~39.8，Sr含 量 為（887~1210）×10-6，Rb含量為（43.0~215）×10-6，Sr相對(duì)富集，P、Ti虧損，類似于I型花崗巖的巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)成分特征［17］。

因此，黃石橋中酸性巖與I型花崗巖的特征具有相似性。圖5顯示，黃石橋中酸性巖的化學(xué)成分投影點(diǎn)全部落在I型花崗巖區(qū)域。因此，巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)的研究均表明黃石橋中酸性巖屬I型花崗巖，與船坑、銅山中酸性巖一致［8，11］。

黃石橋中酸性巖的巖石類型為石英閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖，其中各礦巖含量如下：SiO2為（60.8%~68.4%），Al2O3為（13.9%~17.6%），MgO為（1.22%~1.89%），Na2O為（2.44%~3.91%），K2O為（2.35%~4.15%），K2O/Na2O為（0.64~1.70），Mg#為（29.4~39.8），Sr為（887×10-6~1210×10-6），Y為（6.18×10-6~12.80×10-6），Yb為（1.16×10-6~2.36×10-6），HREE、HFSE質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，Sr/Y為（74.1~191），（La/Yb）N為（7.23~13.7），Eu/Eu*（1.02~1.32）。與埃達(dá)克質(zhì)巖的巖石組合、巖石地球化學(xué)成分特征十分相似［19］。圖6顯示，黃石橋中酸性巖的化學(xué)成分投影點(diǎn)全部落在埃達(dá)克巖區(qū)域內(nèi)。因此，巖石地球化學(xué)的研究表明黃石橋中酸性巖與船坑、銅山中酸性巖一致，均屬埃達(dá)克質(zhì)巖［8，11］。

黃石橋中酸性巖具準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)的特征（A/CNK=0.78~1.01），暗示其成巖物質(zhì)主要來源于地殼；Sm/Nd值（0.20~0.24）小于地殼平均值（0.30），Nb/Ta值（9.07~17.4）接近大陸地殼（10~14），但低于上地幔平均值（17.5）［20］，同樣表明成巖物質(zhì)主要來源于地殼［21-23］。Rb/Sr值（0.05~0.23）介于地幔平均值（0.03）和地殼平均值（0.24）之間［24］，Eu/Sm值（0.32~0.39）高于地幔（0.22~0.31）［25］，暗示巖漿源區(qū)有幔源物質(zhì)的加入。銅山中酸性巖的鋯石Hf同位素研究顯示：中酸性巖的鋯石εHf（t）值為-15.57~6.28［10］，變化范圍大，介于揚(yáng)子地殼εHf（t）值（<-20）和虧損地幔εHf（t）值（>15）之間［26］，表明中酸性巖形成時(shí)有地幔物質(zhì)的加入。黃石橋中酸性巖Sr含量高、弱的正Eu異常，Y、HREE含量偏低，暗示巖漿源區(qū)無斜長(zhǎng)石礦物殘留、而有石榴石礦物殘留［27］；高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti等虧損，則暗示巖漿熔融過程中存在穩(wěn)定的金紅石殘留，并且?guī)r漿源區(qū)深度較大（＞50 km）［28-29］。

綜上，黃石橋中酸性巖屬埃達(dá)克質(zhì)I型花崗巖，由加厚下地殼部分熔融形成，并有少量幔源物質(zhì)的加入，源區(qū)物質(zhì)為玄武質(zhì)的富含金紅石榴輝巖。

4.2 構(gòu)造背景

北武夷成礦帶中生代構(gòu)造—巖漿—成礦活動(dòng)強(qiáng)烈，燕山期巖漿巖分布廣泛。一些學(xué)者認(rèn)為燕山期巖漿巖的形成是太平洋板塊向歐亞板塊俯沖消減作用的結(jié)果［11-12，30-31］；另外一些學(xué)者認(rèn)為燕山期巖漿巖的形成是太平洋板塊向歐亞板塊俯沖造成弧后伸展作用的結(jié)果［8，11，32］。

巖漿巖的成因類型與地質(zhì)環(huán)境有廣泛的聯(lián)系，其源巖組合、形成過程來源于特定的構(gòu)造環(huán)境［33-34］，且?guī)r漿巖的巖石地球化學(xué)成分可以有效區(qū)分不同大地構(gòu)造環(huán)境的巖漿巖［35-37］。黃石橋中酸性巖富集U元素，虧損Nb、Ta、P、Ti等元素，類似于島弧環(huán)境巖漿巖的形成特點(diǎn)［36］，Nb/Zr值為0.06~0.08，暗示其形成于火山弧環(huán)境（<0.1），而并非板內(nèi)環(huán)境（>0.1）［38］。w（Nb）—w（Y）圖解（圖7（a））和w（Ta）—w（Yb）圖解（圖7（b））同樣顯示黃石橋中酸性巖形成于火山弧環(huán)境，與船坑、銅山中酸性巖一致。

但是這些特征并不能說明黃石橋中酸性巖的形成是洋殼俯沖直接引起。巖漿巖的巖石地球化學(xué)特征具“繼承性”，先期形成的弧型巖石經(jīng)部分重熔再結(jié)晶可以形成新的具有弧型微量元素特征的巖石［39］。中生代時(shí)期，黃石橋地區(qū)所處的北武夷成礦帶構(gòu)造體系由太平洋板塊與歐亞大陸的碰撞擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)樘窖蟀鍓K西緣向歐亞大陸俯沖消減［3］，構(gòu)造背景也由印支期的擠壓為主迅迷轉(zhuǎn)換為燕山期的伸展為主［3］。因此，黃石橋地區(qū)燕山期并不存在火山弧背景。

王強(qiáng)等［40］根據(jù)中生代金屬礦床的成因?qū)⑷A南地區(qū)中生代巖漿活動(dòng)分為3個(gè)階段：①晚三疊世（230~210 Ma）華北、華南和印支三大板塊后碰撞階段，發(fā)育過鋁質(zhì)二云母花崗巖，形成W、Sn、Nb、Ta等礦產(chǎn)；②中晚侏羅世（170~150 Ma）太平洋板塊向歐亞板塊俯沖弧后伸展階段，形成斑巖—矽卡巖銅礦及W、Sn、Mo多金屬礦產(chǎn)；③早中白堊世（134~80 Ma）板塊俯沖作用減弱、角度減小階段，形成淺成低溫?zé)嵋盒虲u、Au、Ag等多金屬礦產(chǎn)。

船坑中酸性巖形成時(shí)代為（170±1.0）Ma［11］，銅山中酸性巖成巖年齡為（171.0±1.6）Ma［8］，此時(shí)北武夷成礦帶應(yīng)處于太平洋板塊向歐亞板塊俯沖弧后伸展階段［40］。船坑中酸性巖形成于巖石圈伸展—減薄的構(gòu)造環(huán)境下，銅山中酸性侵入巖同樣形成于伸展的動(dòng)力背景下［8］。而黃石橋地區(qū)埃達(dá)克質(zhì)I型中酸性巖與兩者相鄰，且?guī)r石地球化學(xué)特征相似，應(yīng)是古太平洋板塊斜向俯沖構(gòu)造體系下同一應(yīng)力作用的結(jié)果［8，41］。因此，黃石橋中酸性巖形成于古太平洋板塊往歐亞大陸斜向俯沖的擠壓后松弛環(huán)境。

4.3 成礦潛力分析

船坑銅礦、銅山銅礦均屬矽卡巖型礦床，礦體產(chǎn)出于中酸性巖與鐵石口組鈣質(zhì)灰?guī)r夾層矽卡巖接觸帶內(nèi)，船坑中酸性巖中目前尚未發(fā)現(xiàn)有礦化現(xiàn)象，銅山中酸性巖中發(fā)現(xiàn)有斑巖型Cu—Mo（Au）礦化特征［42］。前人研究發(fā)現(xiàn)，縫合帶、板塊邊緣是大規(guī)模成礦的有利位置［43］，碰撞擠壓向伸展構(gòu)造體系的迅速轉(zhuǎn)變也是大規(guī)模成礦的有利動(dòng)力學(xué)條件［2-3］。黃石橋中酸性巖與船坑、銅山中酸性巖一樣，形成于古太平洋板塊往歐亞大陸斜向俯沖的擠壓后松弛環(huán)境，正處于燕山期北武夷成礦帶大規(guī)模成礦的有利背景下［1，3］。

前述研究表明，黃石橋中酸性巖屬埃達(dá)克質(zhì)I型花崗巖，與之相關(guān)的礦化類型主要為斑巖型Cu、Mo礦化［44］，w（Y）—w（MnO）圖解（圖8）同樣顯示黃石橋中酸性巖具有一定的含礦性?；◢弾r類的成礦可能性以及成礦元素組合類型不僅與巖石成因類型有關(guān)，還與巖漿演化程度、巖漿混合方式及程度、氧化態(tài)等因素密切相關(guān)［38］。巖漿演化程度與成礦可能性呈正相關(guān)關(guān)系，演化程度越強(qiáng)則成礦可能性越大，黃石橋中酸性巖K/Rb比值為160~517，表明其演化程度中等，有一定的成礦可能性［45］。源區(qū)物質(zhì)能約束巖漿巖氧化態(tài)，而巖漿巖氧化態(tài)可以決定成礦元素的相容性，巖漿巖氧化態(tài)系數(shù)fO2=lg（Fe2O3/FeO）+0.3+0.03FeO*，黃石橋中酸性巖的fO2為0.49~1.06，屬中等還原程度，易形成Cu—Au礦化［45］。Rb/Sr—w（SiO2）圖解（圖9）同樣顯示，黃石橋中酸性巖具有較大的斑巖型銅礦成礦潛力。

因此，在北武夷成礦帶找礦研究工作中，在矽卡巖型礦床及其周邊有斑巖體出露的地區(qū)也應(yīng)重視斑巖型銅多金屬礦產(chǎn)的尋找。

5 結(jié) 論

（1）黃石橋中酸性巖具低Ti、富Si、富Al、高K、高Na，高鉀鈣堿性系列，準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)的特征；稀土元素配分模式表現(xiàn)為輕稀土強(qiáng)烈富集的右傾斜型，（La/Yb）N值為7.23~13.7，弱正銪異常（Eu/Eu*=1.02~1.32），鈰異常不明顯（Ce/Ce*=0.56~1.01）；微量元素表現(xiàn)出Rb、Ba、U、K、Sr、Hf等元素的相對(duì)富集和Th、Nb、Ta、Zr、P、Ti等元素的相對(duì)虧損。

（2）黃石橋中酸性巖屬埃達(dá)克質(zhì)I型花崗巖，形成于古太平洋板塊往歐亞大陸斜向俯沖的擠壓后松弛環(huán)境，是加厚下地殼玄武質(zhì)的富含金紅石榴輝巖部分熔融的巖漿產(chǎn)物，且具有較大的斑巖型銅礦成礦潛力。