《南岭地区几个与锡_钨_矿化有关的岩体的岩浆演化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南岭地区几个与锡_钨_矿化有关的岩体的岩浆演化（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南岭地区几个与锡( 钨) 矿化有关的岩体的岩浆演化摘要: 南岭地区是中国重要的钨、锡成矿区, 钨、锡矿化与该区燕山期侵位的花岗岩关系密切。在对南岭花岗岩的研究中发现,高的 Nd、低的 T2DM 标志着有较多地幔物质的混入。在受地幔物质影响较大的杭州 - 诸广山- 花山(HZH)带内出现较多的锡矿化;在地幔物质影响较小的地区锡矿化则相对较少。在总结前人关于南岭地区姑婆山、骑田岭、千里山和大吉山 4 个岩体的同位素、微量元素、稀土元素等资料的基础上, 对 4 个岩体源岩中地幔物质的相对含量、岩浆演化过程、出溶流体的性质等进行了比较。结合 4 个岩体矿化类型的差异, 认为地幔物质除可能为锡矿化的物质
2、来源外, 地幔物质混入量的差异还可能通过影响与矿化有关的花岗岩岩浆演化的过程而决定钨、锡矿化的差异。关键词: 南岭花岗岩; 锡矿床; 钨矿床; 地幔组分; 岩浆演化 ; 分配系数南岭地区是中国重要的钨、锡矿产基地, 亦是著名的花岗岩分布区。传统观点认为钨、锡矿化与燕山期壳源( S) 型花岗岩的关系最为密切。近年来 , 许多学者利用 Sm、Nd 同位素对南岭花岗岩进行了全面的研究, 圈定了几个高 Nd 、低 T2DM 的带1- 6 。其中最引人注目的是杭州- 诸广山- 花山(HZH) 带3- 4, 该带处在扬子地块与华夏地块的交界处, 构造相对薄弱,有利于地幔物质上侵, 是一个锡矿的集中分布区7
3、。在此基础上, 许多学者8- 13 对分布于该带上的花岗岩的成因类型及年代学进行了重新审视, 证明骑田岭和姑婆山岩体是壳幔混合作用的产物, 而非简单的壳源产物, 地幔物质在成岩过程中起了重要作用。南岭中段锡多金属矿床主要分布在构造薄弱的古地块结合带、隆起区与凹陷区结合部位及深大断裂带附近14。锡多金属矿化的这种分布规律, 反映了地幔物质对锡矿化有着重要的影响。而钨矿化则集中分布在隆起区, 与壳源花岗岩具有密切的成因联系。这一规律已引起众多学者的关注, 但是对于地幔物质在钨、锡矿化中所起的作用, 岩浆演化过程、岩浆出溶流体的性质与钨、锡矿化差异的关系等深层次的问题有待深入探讨。本文以同位素和微量
4、元素的方法, 结合 W、Sn 在晶体- 熔体中的分配系数及其在流体中的迁移形式, 对南岭地区姑婆山、骑田岭、千里山和大吉山 4 个复式岩体进行了比较地球化学研究, 初步探讨地幔物质及岩浆演化过程对钨、锡矿化作用的影响机制。1 岩体地质概况本次研究主要涉及 4 个花岗岩岩体: 姑婆山、骑田岭和千里山岩体处在构造相对薄弱的扬子地块与华夏地块的交界处, 大吉山岩体位于武夷山隆起和粤北断陷的交界处( 图 1) 。区域上的多组深大断裂控制了 4 个岩体的分布, 如姑婆山岩体位于 NE 向的宁远- 江华- 平南深断裂和南岭 EW 向两大深断裂的交会处, 大吉山岩体被 NNE 向德安 - 四会- 吴川深断裂
5、、乐平- 新干- 曲江深断裂、桂东- 定南- 汕头深断裂和连山- 平远深断裂所夹持。4 个岩体均表现出多期侵入的特征, 姑婆山岩体从早到晚由里松岩体( 160Ma20 Ma, 中粗粒似斑状角闪黑云二长花岗岩) 、姑婆山东体 ( 150.9Ma0.8Ma, 中粗粒似斑状黑云母钾长花岗岩 ) 和姑婆山西体( 141Ma12Ma, 中细粒斑状黑云母花岗岩、细粒花岗岩和中粗粒似斑状黑云母钾长花岗岩) 组成10,15- 17 。骑田岭岩体由晚侏罗世的荒塘岭序列和中侏罗世的骑田岭序列组成9。千里山岩体从早到晚由似斑状黑云母花岗岩( 152Ma9Ma) 、等粒黑云母花岗岩( 137Ma7Ma) 和花岗斑岩(
6、 131 Ma 1 Ma) 组成18- 19, 由于最晚阶段的花岗斑岩与钨、锡矿化的关系不大, 且可能与前 2 期岩体不是同源岩浆的产物18- 19, 故本文所讨论的千里山岩体不包括花岗斑岩。大吉山岩体从早到晚由五里亭黑云母花岗岩、二云母花岗岩和白云母花岗岩组成。姑婆山、骑田岭和千里山岩体处在洪大卫等3所圈定出的杭州- 诸广山- 花山(HZH) 高 Nd 和低T2DM 带上( 图 1) , 虽然该带所代表的地质意义还不明确, 但大多数学者认为位于该带内的中生代花岗岩源区含有较多的地幔物质4- 5,20 。姑婆山岩体11,17,21- 22和骑田岭岩体9,23- 26中有地幔物质的加入已有许多学
7、者予以论证, 但对于千里山岩体的物质来源问题仍存在分歧。有学者认为千里山岩体属于 S 型或改造型花岗岩, 其成岩物质主要来源于地壳19,27- 28; 也有学者认为千里山岩体的成岩物质来源于地壳, 但有较多地幔物质的混入29- 30。对于大吉山岩体, 多数学者31- 33 对其壳源成因有较一致的认识。2 同位素地球化学Sm、Nd 同属于稀土元素, 原子序数仅差 2, 化学性质非常相似, 在地质过程中较易保持封闭34- 35, 因此利用 Sm、Nd 同位素示踪能得出令人信服的结果。尽管如此, 由于南岭花岗岩岩浆经历了高度演化并遭受了强烈的流体作用, 对南岭花岗岩利用 Sm、Nd同位素示踪时仍需谨
8、慎地选择数据。洪大卫等4认为只有 Sm/Nd 值在 0.140.24 范围内的花岗岩才能给出可信的两阶段模式年龄( T2DM) 。李献华等36认为当fSm/Nd- 0.3 或 fSm/Nd- 0.5 时, 单阶段模式年龄( TDM) 偏差较大, 必须用两阶段模式进行计算。在 fSm/Nd- Sm/Nd 图解( 图 2) 中, 4 个岩体的同位素数据中只有少量数据点落在了 Sm/Nd 值为 0.140.24的范围内, 落在 fSm/Nd 值为 - 0.3- 0.5 的数据更少( 表1) 。为了减少计算误差, 同时便于统一比较标准 , 本文采用两阶段模式进行模式年龄的计算。考虑到样品的代表性, 本
9、文将 Sm/Nd 值在 0.120.26 范围内的样品的 T2DM 值均认为是可信的 , 以此为标准对样品进行筛选, 将筛选后的样品进行投图。在 Nd( t) - T2DM 图解( 图 3) 中, 姑婆山、骑田岭和千里山岩体表现出较高的 Nd 和较低的 T2DM 值, 可能反映了花岗岩源区中有较多的地幔物质; 而大吉山岩体具有低的Nd 和高的 T2DM 值, 反映其主要来源于地壳重熔。在 t- Nd( t) 图( 图 4) 中, 姑婆山、骑田岭和千里山岩体的 Nd 同位素数据落在亏损地幔和低成熟度的华南元古宙地壳演化线之间, 亦反映了花岗岩源岩中含有较多的地幔物质; 而大吉山岩体的同位素数据落
10、在低成熟度的华南元古宙地壳和高成熟度的华南元古宙地壳演化线之间, 反映大吉山岩体主要起源于华南元古宙地壳重熔。对于骑田岭、姑婆山岩体为壳幔混合成因和大吉山岩体为壳源成因的争议不大, 但是对于千里山岩体是否为壳幔混合成因还存在争议。由于千里山岩体的 Sm/ Nd 值和 fSm/ Nd 值变化范围较大( 图 2) , 其Sm、Nd 同位素体系可能遭到了一定程度的破坏,Nd和 T2DM 值可能与真实值有一定的偏差 , 此外千里山岩体的初始 Sr 值较高, 为 0.7088 0.721519, 所以笔者认为, 千里山岩体主要源于地壳重熔, 可能有少量地幔物质的混染, 其源岩中地幔物质的含量比骑田岭和姑
11、婆山岩体少, 但比大吉山岩体多。图 2 fSm/Nd- Sm/Nd 图解Fig. 2 Bivariate plot of fSm/Nd vs. Sm/Nd图 3 Nd( t) - T2DM 图解(样品图例说明同图 2)Fig. 3 Bivariate plot of Nd (t) vs. T2DM席斌斌等: 南岭地区几个与锡 ( 钨) 矿化有关的岩体的岩浆演化15933 稀土元素地球化学利用稀土元素数据, 能够了解岩浆岩的形成机制、分异方式和演化历史。稀土元素在中基性岩的研究中已经得到了广泛的应用, 但是由于花岗岩类岩石形成的物质来源、熔融过程、分异演化和挥发分的影响较为复杂39, 因此利用稀
12、土元素数据研究花岗岩类岩石, 尤其是高度演化的花岗岩的成因问题具有一定的难度。本文通过比较4个岩体的REE、LREE/ HREE和Eu值的变化趋势, 对表1 Sm- Nd同位素数据Table 1 Isotopic data of Sm and Nd1594第26 卷第12 期它们是否经历了相似的演化过程进行讨论。在REE- LREE/ HREE图和REE- Eu图( 图5) 中, 大吉山岩体从早到晚REE、LREE/HREE和Eu值逐渐降低, 显示出强烈的分异演化趋势。千里山岩体由早到晚REE和LREE/ HREE值变化不明显, Eu逐渐降低。姑婆山和骑田岭岩体从早到晚REE和LREE/ HR
13、EE值逐渐降低, Eu也呈降低的趋势, 但不很明显。大吉山岩体的稀土元素由早到晚表现出强烈而有规律的变化趋势, 可能反映出比其他3个岩体经历了更加强烈的分异和更复杂的地质过程。骑田岭和姑婆山岩体表现出较一致的演化规律, 可能反映它们经历了相似的地质过程。千里山岩体有较高的REE值, 与骑田岭和姑婆山岩体相似, 而其较低的LREE/HREE和Eu值又与大吉山晚期岩体相类似。4 岩体分异程度南岭地区与钨、锡矿化有关的花岗岩多属于高度演化的花岗岩, 而高度演化的花岗岩岩浆体系常常是晶体、熔体和岩浆热液三相共存的岩浆- 热液过渡体系, 岩浆热液对钨、锡的萃取、迁移和沉淀起着至关重要的作用40, 因此岩
14、体的演化程度、岩浆热液的活动强度及其组成是决定钨、锡矿化强度和矿化类型的重要因素。随着岩浆分异作用的增强, 残余岩浆中Rb的含量不断增加, K/ Rb比值不断降低41。在Rb- K/Rb图( 图6) 中, 4个岩体由早到晚K/Rb值逐渐降低, Rb含量逐渐增高, 反映它们的演化程度逐渐增高。与姑婆山岩体和骑田岭岩体相比, 大吉山晚期岩体和千里山岩体有较低的K/ Rb值( 50)和较高的Rb含量, 说明它们的演化程度相对更高。Nb和Ta、Zr和Hf是2对地球化学“孪生”元素, 在由熔体和晶体支配的岩浆演化过程中, 它们极其相似的半径和电价使得它们在熔体和晶体间的分配系数也近似。因此Nb/ Ta、
15、Zr/Hf值在岩浆演化过程中几乎不发生变化, 只有当岩浆高度演化并有流体参与时才会发生较大的变化44- 45。在SiO2- Nb/ Ta图和SiO2- Zr/Hf图( 图7、图8) 中, 4个岩体晚阶段产物的Nb/Ta、Zr/Hf值均偏离大陆地壳的平均值, 而大吉山晚期岩体和千里山岩体的偏离程度要比骑田岭和姑婆山岩体高, 说明流体对岩浆演化体系的影响程度更大, 因此相比姑婆山和骑田岭岩体, 流体对大吉山晚期岩体和千里山岩体的影响更大。5 讨论源岩中含有较多地幔物质的姑婆山和骑田岭岩体主要与锡矿化关系密切( 图1) , 含有少量地幔物质的千里山岩体与钨、锡矿化关系密切, 而主要为壳源的大吉山岩体
16、则与钨矿化有关。这4个岩体的上述特征反映出地幔物质含量越多越有利于锡矿化, 反之则有利于钨矿化。前人认为这是由于地幔物质为锡矿化提供了物质来源14。笔者则认为, 花岗岩岩浆中含有较多的地幔物质会对岩浆演化过程和出溶流体的性质产生重要的影响, 而岩浆演化过程和流体的性质又与矿化有着密切的联系, 因此仅仅将地幔物质作为成矿物质的来源, 而不考虑其对钨、锡成矿过程的影响显然是不够的。W、Sn在花岗岩的主要造岩矿物长石、石英中的分配系数均远小于1, 而在云母和某些含Fe、Ti的副矿物中的分配系数要大于1。白云母在压力小于1500 Pa, 尤其是同时有B、F等挥发分存在的条件下是不稳定的46, 花岗岩中副矿物的含量较少, 所以_影响W、Sn在晶体和熔体间分配系数的最主要矿
