贛南鐵山垅鎢礦田花崗斑巖地球化學(xué)特征、鋯石U-Pb年齡及Hf同位素特征

李偉,唐菊興,魯捷,郭娜,袁慧香,連敦梅

1)成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,成都,610059;2)江西省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊(duì),自然資源部離子型稀土資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西贛州,341000;3)中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,自然資源部成礦作用與資源評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京,100037;4)中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心,北京,100037

內(nèi)容提要：贛南鐵山垅鎢礦田位于南嶺鎢錫多金屬成礦帶東段,已探獲黑鎢礦資源量超10萬噸。鐵山垅復(fù)式巖體包括主體似斑狀黑云母花崗巖和補(bǔ)體細(xì)粒二云母花崗巖兩部分,花崗斑巖呈脈狀分布。礦田內(nèi)花崗巖具有相似的地球化學(xué)特征,都屬過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性花崗巖類,表現(xiàn)出高硅、富鋁、富堿、高鉀、富成礦元素(W、Sn、Cu、Mo)和虧損Ba、Sr、Ti、P、REE、Eu,稀土配分曲線呈典型的“海鷗式”分布和M型四分組效應(yīng)等特征。利用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年方法獲得花崗斑巖206Pb/238U 年齡為146.7±0.5 Ma(MSDW=0.5),成巖時代屬晚侏羅世。鋯石的n(176Lu)/n(177Hf)=0.000973～0.001989,fLu/Hf=-0.97～-0.94,εHf(t)=-17.9～-10.3,二階段模式年齡(TDM2)為1.86～2.33 Ga,顯示原巖為古元古代地殼。綜合分析認(rèn)為,鐵山垅礦田巖漿活動可劃分為170～155 Ma、155～150 Ma、150～145 Ma三個階段,鎢錫礦成礦主要集中在第二階段,且第三階段花崗斑巖與銅多金屬礦成礦關(guān)系密切,推測銅嶺礦區(qū)深部具有較大的找礦前景。

贛南位于南嶺東西向與武夷山北北東向構(gòu)造—巖漿帶的交接復(fù)合部位,成礦條件優(yōu)越,是我國重要的鎢、錫等有色金屬和離子吸附型稀土礦產(chǎn)基地(王登紅等,2007;郭春麗等,2014;Wang Denghong et al.,2020;李偉等,2021)。鐵山垅鎢礦田位于南嶺成礦帶東段的雩山鎢多金屬成礦亞帶中部,盛產(chǎn)石英脈型黑鎢礦,圍繞鐵山垅巖體已發(fā)現(xiàn)有黃沙、上坪、鐵山垅、隘上、坑尾窩等中—大型鎢(錫)礦床,探獲有黑鎢礦資源量10余萬噸,是贛南重要的黑鎢礦產(chǎn)地之一。

關(guān)于南嶺地區(qū)花崗巖與成礦作用尚有不同認(rèn)識,多數(shù)學(xué)者認(rèn)為南嶺成礦帶的主成巖與成礦作用期為燕山早期160～150 Ma,成礦主要與S型花崗巖有關(guān)(Mao Jingwen et al., 2013;王登紅等,2014;陳俊等,2014;Ni Pei et al., 2015;邢光福等,2017;Guo Naxin et al., 2018;袁順達(dá)等,2020;Zhang Juan et al., 2021;吳福元等,2023); 而Wang Xiang等(2016)、汪相和樓法生(2022)、汪相(2023)提出了獨(dú)到見解:南嶺燕山早期黑云母花崗巖常構(gòu)成礦區(qū)花崗巖的主體,早白堊世白云母花崗巖常作為礦區(qū)花崗巖的補(bǔ)體,但后者與成礦熱液(礦體)并非母子關(guān)系,而是一對孿生兄弟——均是主體花崗巖巖漿房長期分異的產(chǎn)物。 這也說明還需加強(qiáng)對南嶺花崗巖的研究。鐵山垅礦田W—Sn成礦作用主要與鐵山垅復(fù)式巖體侵位有關(guān),已有研究認(rèn)為礦田內(nèi)成礦元素預(yù)富集是燕山早期花崗巖的分異演化的結(jié)果(李光來,2011;Huang Fan et al., 2011;張文蘭等,2012;Guo Xiaofei et al., 2020)。隨著近些年圍繞補(bǔ)體細(xì)?；◢弾r、花崗斑巖的侵入接觸帶取得了矽卡巖型礦產(chǎn)的找礦新發(fā)現(xiàn),關(guān)于礦田內(nèi)多期花崗巖不同的成礦專屬性也引起地質(zhì)工作者關(guān)注,是研究多期巖漿活動與成礦作用的理想對象。本文在前人研究基礎(chǔ)上,結(jié)合詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查工作,開展不同期花崗巖的地球化學(xué)組成和花崗斑巖鋯石U-Pb年齡, Lu—Hf同位素的研究工作,旨在厘定花崗斑巖形成時代,分析巖石成因,探討礦田多期巖漿活動與成礦作用的關(guān)系,總結(jié)成礦規(guī)律,指導(dǎo)找礦實(shí)踐工作。

1 地質(zhì)背景

鐵山垅鎢礦田大地構(gòu)造位處南嶺東段隆起帶的寧(都)—于(都)拗陷區(qū)內(nèi),屬雩山鎢多金屬成礦亞帶(圖1a),以鎢、錫礦為優(yōu)勢礦種。

圖1 贛南鐵山垅礦田成礦區(qū)劃(a)和地質(zhì)簡圖(b)Fig.1 Metallogenic location (a) and geological sketch map (b) of Tieshanlong ore field, southern Jiangxi ProvinceQ—第四系;P—二疊系;C2h上石炭統(tǒng)黃龍組;C1z下石炭統(tǒng)梓山組;D—泥盆系;—寒武系;—鐵山垅巖體主體;—鐵山垅巖體補(bǔ)體;γ—花崗斑巖;SK—含礦矽卡巖;qv—含礦石英脈;qnv—含礦石英細(xì)脈帶Q—Quaternary;P—Permian;C2h—Upper Carboniferous Huanglong Fm.;C1z—Lower Carboniferous Zishan Fm.;D—Devonian; porphyry;SK—ore-bearing skarn;qv—ore quartz veins;qnv—ore quartz veinlets

礦田內(nèi)主要出露有寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系和第四系(圖1b)。寒武系為一套由類復(fù)理石建造組成的褶皺基底,巖性主要為變余雜砂巖夾板巖;泥盆系—二疊系總體為一套碎屑巖夾碳酸鹽巖建造,角度不整合于基底地層之上。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造復(fù)雜,包括有北東、北北東、北西、北北西和東西向五組斷裂構(gòu)造,靖石—白鵝和禾豐—鐵山垅斷裂為區(qū)域性斷裂構(gòu)造。近東西向張性斷裂構(gòu)造是石英脈型鎢錫礦的主要控礦構(gòu)造,其次為北西向和北東向構(gòu)造。

鐵山垅復(fù)式巖體出露面積約24 km2,包括主體和補(bǔ)體2部分。主體約占總面積的85%,主要巖性為中—粗粒似斑狀黑云母花崗巖:灰白色,中—粗粒似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造;斑晶含量5%～10%,主要為鉀長石,粒徑10×8 mm～20×15 mm;基質(zhì)主要為鉀長石(15%～20%)、斜長石(20%～25%)、石英(25%～30%)、黑云母(10%～13%),粒徑2～6 mm。補(bǔ)體分布于主體的邊部和中部,主要巖性為細(xì)粒二云母花崗巖,灰白色,細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造;主要礦物為石英(35%～40%)、斜長石(25%～30%)、白云母(15%～18%)及黑云母(8%～10%),粒徑0.5～2 mm?；◢彴邘r少量出露于巖體南部的圍上和銅嶺礦區(qū),受斷裂構(gòu)造控制,呈東西向脈狀侵位到鐵山垅巖體和黃龍組中(圖3a、b)。

礦田內(nèi)鎢錫礦產(chǎn)資源豐富,包括有黃沙大型和上坪、坑尾窩、隘上中型石英脈型鎢(錫)礦床,近年來新發(fā)現(xiàn)有銅嶺和圍上矽卡巖型鎢多金屬礦床。

2 礦床地質(zhì)特征

銅嶺銅鎢多金屬礦床位于鐵山垅巖體的東南部,大面積為第四系覆蓋,僅零星出露有上石炭統(tǒng)黃龍組(圖2a),主要巖性為灰白色(巨)厚層狀含灰質(zhì)白云巖夾少量灰白色中—厚層狀灰?guī)r。礦區(qū)主要發(fā)育有近東西向斷裂構(gòu)造,在巖體和黃龍組內(nèi)斷續(xù)出露,控制著花崗斑巖的侵入;其次為北西向和北東向斷裂。

圖2 贛南銅嶺礦區(qū)地質(zhì)簡圖(a)和鉆孔剖面圖(b)Fig.2 Geological sketch map(a)and profile chart(b)of Tongling Cu—W polymetallic deposit, southern Jiangxi ProvinceQ—第四系;C2h—上石炭統(tǒng)黃龍組;花崗斑巖;SK—含礦矽卡巖Q—Quaternary;C2h—Upper Carboniferous Huanglong porphyry;SK—ore-bearing skarn

礦區(qū)出露有補(bǔ)體細(xì)粒二云母花崗巖和花崗斑巖。花崗斑巖呈灰白色,斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造;斑晶含量約20%,主要成分為石英(10%)、斜長石(8%)和黑云母(2%);基質(zhì)為長英質(zhì),約占80%(圖3a、b、c、d)。

圖3 銅嶺礦區(qū)花崗斑巖和矽卡巖特征: (a)花崗斑巖侵入形成矽卡巖;(b)花崗斑巖侵入于似斑狀花崗巖內(nèi);(c)和(d)花崗斑巖和顯微特征(+);(e)和(f)石榴子石矽卡巖和顯微特征(+)Fig.3 Characteristics of granite porphyry and skarn of Tieshanlong ore field in southern Jiangxi Province: (a)skarn in granite porphyry intrusive contact zone;(b)intrusive contact between granite porphyry and porphyritic granite;(c,d)granite porphyry and its micro characteristics;(e,f)garnet skarn and its micro characteristics Qtz—石英;Pl—斜長石;Ep—綠簾石;Grt—石榴子石;Cal—方解石;Di—透輝石Qtz—quartz;Pl—plagioclase;Ep—epidote;Grt—garnet;Cal—calcite;Di—diopside

矽卡巖型礦體發(fā)育于細(xì)粒二云母花崗巖和花崗斑巖與黃龍組侵入接觸帶,厚度0.3～10.3 m不等。矽卡巖類型包括有石榴子石矽卡巖、透輝石矽卡巖、透輝石石榴石矽卡巖等,以石榴子石矽卡巖最發(fā)育(圖3e、f)。矽卡巖發(fā)育有W、Sn、Cu、Zn、Ag等礦化,是礦區(qū)的主要礦體。含礦矽卡巖可分為錫石—白鎢礦—石榴子石矽卡巖和黃銅礦—輝銅礦—閃鋅礦—透輝石矽卡巖兩類,后者富Cu、Zn,礦石最高品位可達(dá)13%和17%。

除矽卡巖化蝕變外,在細(xì)粒花崗巖體頂部還普遍發(fā)育有云英巖化、綠泥石化、鉀長石化等蝕變,以云英巖化蝕變最發(fā)育,常伴有Mo、Cu、Li、Nb、Ta等礦化。

3 樣品采集和測試方法

3.1 樣品采集

此次用于鋯石U-Pb年齡、Lu—Hf同位素測試的花崗斑巖樣品(TL1)采自銅嶺礦區(qū)地表露頭,采樣點(diǎn)處花崗斑巖出露寬約3 m。樣品巖石呈灰白色,斑晶主要為石英(～10%)和斜長石(5%～8%),可觀察到少量的薄膜狀藍(lán)銅礦和細(xì)粒黃鐵礦。手標(biāo)本觀察和鏡下鑒定均定名為花崗斑巖。

此次采集了9件全巖主量、微量元素分析樣品。其中,鐵山垅巖體主體花崗巖樣品4件,全部采自地表新鮮巖石,巖性主要為中—粗粒似斑狀黑云母花崗巖;補(bǔ)體花崗巖樣品3件,分別采自東南部銅嶺礦區(qū)地表和ZK20-1鉆孔,巖性主要為細(xì)粒二云母花崗巖;花崗斑巖樣品2件,分別采集于銅嶺礦區(qū)地表和ZK3-1鉆孔。由于花崗斑巖出露規(guī)模較小,侵入接觸帶附近礦化蝕變明顯,此次采集脈體中部的弱蝕變樣品。

3.2 鋯石原位U-Pb同位素測試

樣品在人工逐級粉碎后,經(jīng)過常規(guī)重力和磁選法分選出鋯石,在雙目鏡下挑選出晶型較好的鋯石礦物顆粒。將鋯石和標(biāo)樣置于環(huán)氧樹脂中制靶,磨至可清晰觀察到生長環(huán)帶,再進(jìn)行透射、反射、陰極發(fā)光成像和LA-ICP-MS U-Pb測試。鋯石的分選和制靶工作在廊坊選礦實(shí)驗(yàn)室完成,分析測試工作由北京燕都中實(shí)測試技術(shù)有限公司完成。本次測試鋯石微量元素和U-Pb同位素測試工作利用LA-ICP-MS同時完成。激光剝蝕系統(tǒng)采用New Wave UP213,ICP-MS為德國耶拿的M90。本次測試剝蝕直徑為30 μm,采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包含約20～30 s的空白信號和50 s的樣品信號。本次測試采用91500和Plesovice標(biāo)樣,均符合推薦值(Wiedenbeck et al., 1995; Sláma et al., 2008)。鋯石微量元素含量利用SRM610作為多外標(biāo)、Si 作內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計(jì)算(Liu Yongsheng et al., 2010),USGS玻璃中元素含量的推薦值據(jù)GeoReM數(shù)據(jù)庫,普通鉛校正使用Andersen方法完成(Andersen, 2002)。

3.3 鋯石Lu—Hf同位素測試

微區(qū)原位鋯石Lu—Hf同位素測試工作由武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成。采用激光剝蝕多接收杯等離子體質(zhì)譜(LA-MC-ICP-MS),激光剝蝕系統(tǒng)為Geolas HD, MC-ICP-MS為Neptune Plus。分析過程同時配備了信號平滑裝置以提高信號穩(wěn)定性和同位素比值測試精密度(Hu Zhaochu et al., 2015)。載氣使用氦氣,并在剝蝕池之后引入少量氮?dú)庖蕴岣逪f元素靈敏度(Hu Zhaochu et al., 2012)。分析采用Neptune Plus新設(shè)計(jì)高性能錐組合。激光輸出能量可以調(diào)節(jié),實(shí)際輸出能量密度為～7.0 J/cm2。采用單點(diǎn)剝蝕模式,斑束固定為44 μm。詳細(xì)儀器操作條件和分析方法可參照(Hu Zhaochu et al., 2012)。采用Ple?ovice、91500和GJ-1為外標(biāo)樣,利用實(shí)時獲取了鋯石樣品自身的βYb進(jìn)行干擾校正。分析數(shù)據(jù)的離線處理采用軟件ICPMSDataCal(Liu Yongsheng et al. 2010)完成

3.4 全巖主量、微量元素分析

巖石樣品先粗碎至厘米級的塊體,挑選無蝕變的新鮮樣品,并用純化水沖洗干凈并烘干,再粉碎至200目。主量元素測試采用Shimadzu XRF-1800,數(shù)據(jù)相對誤差小于1%;微量元素測試采用ICP-MS,數(shù)據(jù)相對誤差小于5%,部分揮發(fā)性元素及極低含量元素的分析相對誤差小于10%。該測試工作由北京燕都中實(shí)測試技術(shù)有限公司完成。

4 測試結(jié)果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結(jié)果

TL1花崗斑巖樣品中鋯石晶體呈半自形—自形、短柱狀、長柱狀不等,粒徑介于90～210 μm, 長寬比約4∶1～1∶1,內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰,具典型韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu),少部分發(fā)育有裂隙(圖4a)。Th/U值為0.36～0.98,平均為0.59,與南嶺燕山期花崗巖鋯石一致(吳元保和鄭永飛,2004),顯示這些鋯石是巖漿形成后一次結(jié)晶形成的,能有效代表巖漿冷卻結(jié)晶時間及侵位成巖時代。樣品U-Pb同位素定年結(jié)果見表1。

圖4 贛南鐵山垅礦田花崗斑巖鋯石陰極發(fā)光圖像(a)和U-Pb同位素年齡(b,c)Fig.4 Representative CL images (a) and U-Pb ages (b,c) of zircons from granite porphyry in Tieshanlong ore field, southern Jiangxi Province

表1 贛南鐵山垅礦田花崗斑巖鋯石U-Pb同位素定年結(jié)果Table 1 Zircon U-Pb results for the granite porphyry in Tieshanlong ore field, southern Jiangxi Province

樣品23個測點(diǎn)的測試結(jié)果顯示,鋯石U-Pb年齡較集中,206Pb/238U年齡值為146.7±0.5 Ma(MSDW=0.5)(圖4b),加權(quán)平均年齡為146.6±0.9 Ma(MSDW=0.2)(圖4c),預(yù)示了該區(qū)花崗斑巖成巖時代屬晚侏羅世。

4.2 鋯石Hf同位素分析結(jié)果

花崗斑巖的鋯石Hf同位素分析結(jié)果見表2。鋯石的n(176Lu)/n(177Hf)=0.000 973～0.001 989(平均0.001 531),fLu/Hf=-0.97～-0.94(平均-0.95)。n(176Hf)/n(177Hf)比值為0.282180～0.282394(平均為0.282329),εHf(t)=-17.9～-10.3(平均-12.6)。Hf同位素單階段模式年齡(TDM)為1.24～1.53Ga,二階段模式年齡(TDM2)為1.86～2.33 Ga。

表2 贛南鐵山垅礦田花崗斑巖鋯石Hf同位素測試數(shù)據(jù)Table 2 In situ zircon Hf isotopic data of a granite porphyry sample of the Tieshanlong ore field, southern Jiangxi Province

4.3 巖石地球化學(xué)特征

此次對鐵山垅巖體主體和補(bǔ)體花崗巖及花崗巖斑巖進(jìn)行巖石主量、微量元素測試分析,各樣品測試結(jié)果如表3。主體似斑狀花崗巖SiO2含量74.64%～76.08%,K2O含量4.02%～4.99%,Al2O3含量12.88%～14.05%,K2O/Na2O 比值為0.99～2.20,全堿7.25%～8.07%;補(bǔ)體細(xì)粒花崗巖SiO2、K2O、Al2O3等主量元素組成與主體特征相近,主體和補(bǔ)體花崗巖都表現(xiàn)出低CaO、MgO、TiO2、P2O5、MnO含量的特征;花崗斑巖主量元素含量變化較大,但總體表現(xiàn)為富硅(平均為72.22%)、高鉀(平均為5.22%)、高鋁(平均為14.75%)、高全堿含量(平均為6.88%)的特征。在 SiO2—K2O 圖解上,除TL-YQ1和ZK3-1-YQ兩個弱礦化蝕變花崗斑巖樣品投點(diǎn)差異大外,主要樣品投點(diǎn)落入高鉀鈣堿系列范圍內(nèi)(圖5a)。A/CNK值為1.083～1.624,平均為1.235,屬過鋁質(zhì)花崗巖(圖5b)。綜合認(rèn)為,區(qū)內(nèi)花崗巖都屬過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性花崗巖類。

表3 贛南鐵山垅礦田花崗斑巖、花崗巖主量元素(%)和微量元素(×10-6)分析結(jié)果Table 3 Major (%) and trace elements (×10-6) compositions of granite porphyry and granite in the Tieshanlong ore field, southern Jiangxi Province

圖5 贛南鐵山垅礦田花崗巖類SiO2—K2O圖解(a)和A/CNK—A/NK圖解(b)Fig.5 SiO2 vs. K2O diagram(a) and A/CNK vs. A/NK diagram for the granitoids of Tishanlong ore field,southern Jiangxi Province

花崗巖稀土元素含量總體較低,ΣREE 為63.30～159.83 μg/g,平均為128.50 μg/g。ΣLREE 為42.35～130.39 μg/g,平均為98.01 μg/g,輕稀土富集明顯。ΣLREE/ΣHREE 為2.02～7.04,平均為3.71,輕重稀土分餾明顯。δCe變化范圍為0.82～1.13,平均為1.05,基本不虧損;δEu變化范圍為0.03～0.27,平均為0.12,Eu虧損極強(qiáng)烈,稀土配分曲線呈典型的“海鷗式”分布,Gd至Yb曲線近于平坦并顯示M型四分組效應(yīng)(圖6a)。

圖6 贛南鐵山垅礦田花崗巖類稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蜘蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值引自Sun and McDonough,1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider grams of the granitoids in Tishanlong ore field, southern Jiangxi Province (after Sun and McDonough, 1989)

鐵山垅礦田花崗巖具有相似的微量元素組成特征。與花崗巖維氏值相比較,表現(xiàn)出較高的W、Sn、Cu、Mo、Zn、Bi、Li、Rb含量,尤以細(xì)?；◢弾r和花崗斑巖更為富集與W、Sn、Cu、Mo、Li等礦化元素。其中,細(xì)?；◢弾rW、Mo、Cu、Li平均含量分別為維氏值的13倍、43倍、6倍、5倍,而花崗斑巖中相應(yīng)組分最高可達(dá)575倍、502倍、34倍、23倍,成礦元素富集極為明顯。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解中,樣品總體趨勢一致,表現(xiàn)為右傾型特征(圖6b),大離子親石元素較富集,Ba、Sr、Ti、P元素虧損明顯,在標(biāo)準(zhǔn)化圖中為明顯的波谷,暗示巖漿結(jié)晶過程中,斜長石或鈦鐵氧化物發(fā)生了分離結(jié)晶作用,預(yù)示著巖漿物質(zhì)來源于地殼。

5 討論

5.1 成巖時代

已有學(xué)者對鐵山垅巖體的形成時代進(jìn)行報(bào)導(dǎo)。Huang Fan et al.(2011)測獲黃沙礦區(qū)黑云母花崗巖鋯石U-Pb年齡為168.1±2.1 Ma,推測巖體形成于中侏羅世;張文蘭等(2012)測獲鐵山垅花崗巖鋯石U-Pb年齡為159.7±5.5 Ma和154.9±2.3 Ma,認(rèn)為鐵山垅巖體形成于燕山早中期;Guo Xiaofei等(2020)測獲粗粒似斑狀花崗巖鋯石U-Pb年齡為146.0±3.8 Ma,獲得巖體形成時代屬晚侏羅世的認(rèn)識。以往研究未考慮鐵山垅復(fù)式巖體多期侵入的特點(diǎn),前期SHRIMP U-Pb方法獲得花崗巖鋯石結(jié)晶年齡的誤差相對較大。以往研究獲得的鐵山垅巖體鋯石結(jié)晶年齡在178～135 Ma范圍內(nèi),跨度超40 Ma(圖7),不太可能屬同一次巖漿侵位活動,預(yù)示著區(qū)內(nèi)可能存在多期的巖漿侵位活動與成巖過程。

圖7 贛南鐵山垅礦田成巖與成礦時代圖Fig.7 Rock and ore-forming ages of Tieshanlong ore field, southern Jiangxi Province

此次獲得花崗斑巖形成年齡為146.6±0.9 Ma,屬晚侏羅世末期。結(jié)合花崗斑巖脈狀貫入到鐵山垅巖體的地質(zhì)特征(圖3a),花崗斑巖的形成時代應(yīng)晚于鐵山垅巖體。結(jié)合前人的研究成果,將鐵山垅礦田巖漿侵位活動大致劃分為三個階段:第一階段為170～155 Ma,形成鐵山垅巖體的主體似斑狀黑云母花崗巖;第二階段為155～150 Ma,形成補(bǔ)體細(xì)粒二云母花崗巖;第三階段為150～145 Ma,花崗斑巖沿?cái)嗔褬?gòu)造侵入到巖體和黃龍組內(nèi)。此次研究認(rèn)為鐵山垅礦田與成礦有關(guān)的巖漿巖形成于燕山早期,與南嶺成礦帶主成巖與成礦期一致(吳福元等,2023)。

5.2 巖石地球化學(xué)特征與巖石成因

礦田內(nèi)不同階段形成的花崗巖具有相似的地球化特征。在主量元素上表現(xiàn)出高硅、富鋁、富堿、高鉀和貧鈣、鎂、鈦的特征,微量元素含量顯示出富W、Sn、Cu、Mo、Zn、Bi、Li、Rb等,而虧損Ba、Sr,這與贛南成鎢錫礦花崗巖特質(zhì)相似(Mao Jingwen et al., 2019;李偉等,2021;尹政等,2021;Zhang Juan et al., 2021;Liu Xinxing et al., 2023)。區(qū)內(nèi)花崗巖表現(xiàn)出低稀土總量的特征,且越晚階段形成的花崗巖的輕重稀土分餾越為明顯,表明晚階段的花崗巖經(jīng)受了更高程度的分異演化作用。

前人研究認(rèn)為南嶺地區(qū)與鎢錫礦成礦相關(guān)的花崗巖類型最主要是S型花崗巖,并具有高Cs、Al含量和低εHf(t) 值(陳俊等,2008,2014;王登紅等,2014;Mao Jingwen et al.,2019;吳福元等,2023);次為I型、A型或三者間的過渡類型(Li Xianhua et al., 2009,郭春麗等,2014)。鐵山垅花崗斑巖的鋯石n(176Lu)/n(177Hf)=0.000973～0.001989,fLu/Hf=-0.97～-0.94,明顯低于上地殼值(Vervoort and Patchett, 1996;楊佳林等,2018)。Hf同位素單階段模式年齡(TDM)為1.24～1.53 Ga,二階段模式年齡(TDM2)為1.86～2.33 Ga。在εHf(t)—t、n(176Hf)/n(177Hf)—t圖解(圖8)中,樣品均分布于下地殼與上地殼 Hf 同位素分異演化線之間,指示原巖是由古元古代地殼演化而來?；◢彴邘r具有與似斑狀花崗巖、細(xì)?；◢弾r相似的稀土、微量元素配分曲線和Hf同位素值(李光來等,2013;Huang Fan et al., 2011;Guo Xiaofei et al., 2020),預(yù)示不同階段巖漿可能起源于同一巖漿房。

圖8 贛南鐵山垅礦田花崗斑巖εHf(t)—t(a)和n(176Hf)/n(177Hf)—t(b)圖解(底圖據(jù)吳福元等,2007)Fig.8 Zircon εHf(t)—t(a) and n(176Hf)/n(177Hf)—t(b)diagram for granite porphyry in Tieshanlong ore field, southern Jiangxi Province(after Wu Fuyuan et al., 2007)

5.3 成巖與成礦作用討論

鐵山垅礦田巖漿活動具有多階段性的特點(diǎn),不同階段巖漿活動與成礦作用有一定的差異。第一階段(170～155 Ma)巖漿沿禾豐斷陷盆地南緣大規(guī)模侵入,形成鐵山垅復(fù)式巖株的主體,巖性主要為似斑狀黑云母花崗巖,巖漿大規(guī)模侵入造成黃龍組白云質(zhì)灰?guī)r大理巖化,侵入接觸帶無矽卡巖礦化蝕變,推測該階段巖漿活動與成礦關(guān)系不密切。第二階段(155～150 Ma)巖漿侵入規(guī)模減少,形成鐵山垅復(fù)式巖體的補(bǔ)體,巖性主要為細(xì)粒二云母花崗巖。該階段花崗巖具有強(qiáng)過鋁、富揮發(fā)分和成礦元素特征,與含鈣巖系地層侵入接觸帶形成有矽卡巖型鎢錫多金屬礦產(chǎn),該期花崗巖與黃沙鎢礦床的輝鉬礦成礦時代(153.0±3.0 Ma)相近(Huang Fan et al., 2011),推測是礦田內(nèi)鎢錫礦的主要成礦巖體。第三階段(150～145 Ma)巖漿巖出露較少,地表僅出露少量的花崗斑巖脈,巖石富集有Cu、W、Mo等成礦元素,與含鈣地層侵入接觸帶形成有矽卡巖型銅多金屬礦產(chǎn)。

此次研究顯示,礦田內(nèi)花崗巖可能源于同一巖漿房,隨著巖漿巖的不斷演化,越晚階段形成的花崗巖分異程度增高,成礦元素越富集,更有利于成礦?；◢彴邘r成巖時代的厘定,區(qū)內(nèi)巖漿侵入時代由晚侏羅世中早期拓寬到晚期,相關(guān)成礦作用時長增加,更有利于成礦元素富集。結(jié)合區(qū)內(nèi)最新找礦勘查進(jìn)展,花崗斑巖淺部出露規(guī)模較小,形成的相關(guān)礦產(chǎn)規(guī)模有限,但成礦元素異常富集,推測圍繞礦田深部花崗斑巖具有一定的找礦前景。

6 結(jié)論

(1)鐵山垅鎢礦田花崗斑巖鋯石206Pb/238U年齡為146.7±0.5 Ma(MSDW=0.5),成巖時代屬晚侏羅世。鋯石的n(176Lu)/n(177Hf)=0.000973～0.001989,εHf(t)=-17.9～-10.3,二階段模式年齡(TDM2)為1.86～2.33 Ga,原巖是由古元古代地殼演化而來,與鐵山垅復(fù)式巖體為同源演化產(chǎn)物。

(2)鐵山垅礦田巖漿活動可劃分為170～155 Ma、155～150 Ma、150～145 Ma三個階段,鎢錫礦成礦作用主要集中在第二階段,第三階段花崗斑巖更為富Cu、W、Mo等成礦元素,推測銅嶺礦區(qū)深部具有較大的前景。

致謝：本文得到了成都理工大學(xué)秦志鵬講師的指導(dǎo),實(shí)驗(yàn)測試工作得到了北京燕都中實(shí)測試技術(shù)有限公司的張晗高級工程師的幫助,兩位審稿專家和章雨旭研究員對文稿提出了寶貴修改意見,作者在此一并致謝。