李鵬舉，余心起，邱駿挺，李紅英，周 翔

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

浙西、贛東北和皖南地區(qū)(簡(jiǎn)稱浙贛皖相鄰區(qū))在地質(zhì)構(gòu)造上屬于新元古代弧-陸碰撞型造山帶(即江南造山帶)的東段，它位于江紹斷裂帶北側(cè)、揚(yáng)子地塊東南緣，是我國(guó)重要的銅金銀鉛鋅鎢鈾成礦區(qū)，聞名遐邇的德興銅金礦集區(qū)就位于研究區(qū)內(nèi)。大量的研究表明，研究區(qū)的絕大部分礦床與燕山期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)有著成因上的密切聯(lián)系[1-3]。因此，研究區(qū)的燕山期花崗巖具有非常重要的研究?jī)r(jià)值，并成為眾多地質(zhì)工作者研究的熱點(diǎn)。早在上個(gè)世紀(jì)，就有學(xué)者對(duì)研究區(qū)內(nèi)的花崗巖體進(jìn)行了分類(lèi)，認(rèn)為它們可分為同熔型花崗巖和重熔型花崗巖[4]。近十幾年來(lái)，隨著巖石地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)分析方法和技術(shù)的革新，研究區(qū)花崗巖的研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，并取得了一些比較公認(rèn)的認(rèn)識(shí)，研究區(qū)燕山期花崗巖大致可分為燕山早期(180～145 Ma)和燕山晚期(<140 Ma)兩類(lèi)；燕山晚期A型花崗巖大規(guī)模出露[5-8]。戚建中等[1]更是論述了研究區(qū)銅金資源的潛力，并認(rèn)為銅、金礦化主要與燕山早期I型中酸性花崗巖類(lèi)有關(guān)。

研究區(qū)的銅金鉬礦床具有非常明顯的分布特點(diǎn)：① 受NNE、NE和NW向3組斷裂的控制定位；② 絕大部分礦床形成于燕山早期，與燕山早期花崗閃長(zhǎng)巖緊密相關(guān)(礦床形成時(shí)間見(jiàn)表1)；③ 與燕山晚期花崗巖關(guān)系不大。本文通過(guò)測(cè)定燕山早期和燕山晚期花崗巖體的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、W、Sn等成礦元素的含量，并結(jié)合巖體的巖石、地球化學(xué)特征、形成時(shí)代、氧逸度，試圖討論兩期巖體含礦性的差異，繼而揭露造成這種成礦差異的主要原因，以期對(duì)實(shí)際的找礦工作帶來(lái)些許啟示。

表1 浙贛皖地區(qū)及鄰區(qū)銅金鉬等礦床成礦時(shí)間Table 1 Metallogenic time of the Cu, Au, Mo deposits in the intersection area of Zhejiang, Jiangxi, and Anhui provinces

1 花崗質(zhì)侵入體概況

如圖1所示，研究區(qū)內(nèi)分布著大大小小上百個(gè)花崗質(zhì)侵入體，分別形成于晉寧期和燕山期。晉寧期形成的有休寧、歙縣、許村等花崗閃長(zhǎng)巖體和靈山、蓮花山、石耳山花崗(斑)巖體。而在燕山期，浙贛皖相鄰區(qū)經(jīng)歷了規(guī)模最大，最強(qiáng)烈的一次巖漿侵入活動(dòng)，所形成的花崗巖體無(wú)論在巖體個(gè)數(shù)、面積和巖類(lèi)發(fā)育程度諸方面均遠(yuǎn)超晉寧期。研究區(qū)絕大多數(shù)內(nèi)生金屬礦床，如鉛、鋅、鎢、鉬、銅、金、銀等無(wú)不與本期的巖漿侵入活動(dòng)有關(guān)，是最重要的一次成礦期。如上文所述，研究區(qū)燕山期花崗巖可分為兩期，一種形成于燕山早期，如銅廠、富家塢、逍遙、東源、太平、桐村等巖體；另一種形成于燕山晚期，如大茅山、三清山、黃山、九華山、銅山、白菊花尖等巖體。

圖1 浙贛皖相鄰區(qū)花崗質(zhì)巖類(lèi)分布圖(據(jù)[25]修改)Fig.1 Distribution of the granitoid rocks in the intersection area of Zhejiang, Jiangxi, and Anhui provinces (Modified from[25])

2 巖石學(xué)和地球化學(xué)特征

燕山早期主要巖石類(lèi)型為花崗閃長(zhǎng)巖，新鮮面呈灰白色，其礦物組合包括角閃石、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母等，斜長(zhǎng)石偏中性；SiO2含量較低，一般低于70%，鋁飽和指數(shù)較低，多數(shù)顯示為準(zhǔn)鋁質(zhì)或弱過(guò)鋁質(zhì)；稀土元素配分圖呈右傾型，Eu沒(méi)有明顯的異常；富集大離子親石元素，相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，顯示較強(qiáng)的Nb，Ta負(fù)異常(圖2a, b)。在Y-Nb和Yb-Ta構(gòu)造判別圖解上(圖3a, b)，燕山早期花崗巖落入火山弧環(huán)境，暗示該期花崗巖的形成可能受到板塊俯沖的影響。在以104×Ga/Al值為基礎(chǔ)的判別圖解上，燕山早期花崗巖具有I或S型花崗巖的特點(diǎn)(圖3c, d)。

燕山晚期花崗巖體的主要巖石類(lèi)型是花崗巖或花崗斑巖，與燕山早期巖體有顯著區(qū)別，其礦物組合包括鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母，斜長(zhǎng)石偏酸性；SiO2含量一般高于75%，鋁飽和指數(shù)較高，一般屬于過(guò)鋁質(zhì)；輕重稀土分餾不明顯，Eu呈強(qiáng)烈負(fù)異常，反映了斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶，稀土配分曲線呈海鷗型；相對(duì)富集Rb、Th、U、Nb、Ta等元素，強(qiáng)烈虧損Ba、Sr、P、Ti(圖2a, b)。在Y-Nb和Yb-Ta圖解上(圖3a, b)，燕山晚期花崗巖落入板內(nèi)環(huán)境；在以104×Ga/Al值為基礎(chǔ)的判別圖解上，燕山晚期花崗巖具有A型花崗巖的特點(diǎn)(圖3c, d)。說(shuō)明進(jìn)入白堊紀(jì)后，研究區(qū)構(gòu)造環(huán)境發(fā)生改變，形成的花崗巖與板內(nèi)伸展環(huán)境有關(guān)。

圖2 燕山期花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化[26]稀土配分圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化[27]蛛網(wǎng)圖(b) (數(shù)據(jù)來(lái)源：[25])Fig.2 Chondrite-normalized [26] REE diagrams (a) and primitive mantle-normalized [27] spider diagram (b) for the Yanshanian granites (The data are from [25])

圖3 燕山期花崗巖Y-Nb(a)和Yb-Ta(b)圖解[28]; 10 000×Ga/Al vs. Nb圖解(c)和10 000×Ga/Al vs. Zr圖解(d) (數(shù)據(jù)來(lái)源同圖2)Fig.3 The Y-Nb(a) and Yb-Ta(b) diagram of the Yanshanian granites[28]; 10 000×Ga/Al vs. Nb(c) and 10 000×Ga/Al vs. Zr(d) (The data are from [25])

3 巖石含礦性差異

花崗質(zhì)巖石與許多重要的內(nèi)生金屬礦產(chǎn)具有密切的時(shí)空和成因聯(lián)系。前人的研究表明，不同類(lèi)型的花崗巖往往具有不同的成礦專屬性。例如，S型或A型花崗巖多與鎢、錫礦化有關(guān)；I型花崗巖多與銅、鉬、金等礦床有關(guān)[1]。本文對(duì)浙贛皖相鄰區(qū)多個(gè)燕山期花崗巖的成礦元素進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如表2。我們發(fā)現(xiàn)燕山早期花崗巖具有相對(duì)較高的金(0.74～4.33 ng/g)、銀(74.43～1 041.49 ng/g)、銅(31.86～165.3 μg/g)、鉬(0.99～21.99 μg/g)、鎳(2.07～82.29 μg/g)平均含量，而燕山晚期花崗巖的這些元素含量相對(duì)較低：金(0.3～1.07 ng/g)、銀(47～338.42 ng/g)、銅(1.8～28.88 μg/g)、鉬(0.27～2.8 μg/g)、鎳(1.03～4.69 μg/g)。在鉛、鋅、鎢、錫元素的含量方面，燕山早期花崗質(zhì)侵入體與晚期花崗質(zhì)侵入體的區(qū)別不大。因此，兩期花崗巖成礦元素的差異可以解釋研究區(qū)的銅、鉬、金礦床多形成于燕山早期的原因。

礦床中的成礦元素主要來(lái)自于地層還是花崗質(zhì)侵入體一直是眾多地質(zhì)工作者爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。有的學(xué)者認(rèn)為礦床中的銅、金等元素主要來(lái)自巖漿，只有少量來(lái)自圍巖，如金章東等[29]提出了德興銅廠斑巖銅礦體系金屬物質(zhì)的正巖漿來(lái)源，認(rèn)為銅與侵入巖漿為單一體系，銅主要來(lái)自巖漿本身，圍巖礦質(zhì)僅小量摻入于斑巖體上盤(pán)下部的低品位區(qū)；而有的學(xué)者則認(rèn)為圍巖可提供相當(dāng)巨量的成礦元素，認(rèn)為圍巖是德興斑巖銅礦的礦源層[30]。通過(guò)本文對(duì)成礦元素的測(cè)定可以發(fā)現(xiàn)，燕山早期花崗質(zhì)侵入體銅金等成礦元素含量要遠(yuǎn)高于燕山晚期花崗質(zhì)侵入體，并且形成的大中型銅金鉬礦床主要集中于燕山早期，因此本文支持“礦床中銅、金等元素主要來(lái)自巖漿”的說(shuō)法。

表2 燕山期花崗質(zhì)侵入體成礦元素含量平均值Table 2 The average content of metallogenic elements in the Yanshanian granites

1)本文成礦元素測(cè)試分析由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所完成。年齡數(shù)據(jù)來(lái)自于[25]；(1) 胡永和等.浙江省銅礦成礦地質(zhì)條件與找礦前景，1993。

4 氧逸度及其對(duì)成礦的影響

Ballard等[34]最早使用鋯石成分來(lái)反映巖漿氧化還原程度，他們將北智利的超大型斑巖銅礦作為研究對(duì)象，以鋯石中的Ce4+/Ce3+比值探討成礦的氧化狀態(tài)。在氧化條件下，鋯石中的Zr4+容易被Ce4+離子取代，因此，可以通過(guò)Ce4+/Ce3+比值來(lái)判斷巖漿氧逸度的相對(duì)高低。鋯石中Ce4+/Ce3+的關(guān)系表達(dá)式為：

[Ce4+/Ce3+]鋯石=

結(jié)果顯示，具斑巖銅礦化的花崗質(zhì)侵入體的Ce4+/Ce3+值>300(氧逸度高)，不含礦的花崗質(zhì)侵入體小于此值。該計(jì)算方法在我國(guó)實(shí)際中的應(yīng)用很多，如玉龍斑巖銅礦、邦鋪鉬(銅)礦床、德興斑巖銅礦、岡底斯斑巖銅礦帶、云南金平銅廠銅鉬礦，通過(guò)對(duì)上述礦床的鋯石氧逸度進(jìn)行計(jì)算，得出這些富礦花崗質(zhì)侵入體都具有高的Ce4+/Ce3+值(即高的氧逸度)，研究區(qū)德興銅礦的Ce4+/Ce3+值更是高達(dá)830～1 600，這與全球第二大的丘基卡馬塔斑巖銅礦的高氧逸度具有相同的特征[35-38]。但是通過(guò)Ce4+/Ce3+比值只能反映巖體的氧逸度的相對(duì)高低，不能求出氧逸度的絕對(duì)值。

Trail et al.[39]通過(guò)標(biāo)定鋯石Ce異常、溫度、氧逸度之間的關(guān)系，給出如下經(jīng)驗(yàn)公式，可以直接測(cè)定巖體的氧逸度：

其中fO2是氧逸度，T是絕對(duì)溫度。

前期工作中，我們利用Trail的經(jīng)驗(yàn)公式通過(guò)鋯石中的Ce異常計(jì)算了浙西地區(qū)燕山早期花崗巖和燕山晚期花崗巖的氧逸度。其中，燕山早期樣品采自開(kāi)化縣桐村花崗斑巖，其鋯石U-Pb年齡165 Ma左右，輝鉬礦Re-Os年齡163.9 ± 1.9 Ma。通過(guò)對(duì)樣品成礦元素的含量分析，發(fā)現(xiàn)桐村花崗斑巖具有非常高的銅金鉬等元素含量(表2)，相應(yīng)形成了銅鉬礦床，據(jù)估測(cè)可達(dá)到中型礦床規(guī)模。使用Trail et al.[39]的計(jì)算方法確定含礦巖體的氧逸度范圍介于FMQ(鐵橄欖石-磁鐵礦-石英緩沖對(duì))和MH(磁鐵礦-赤鐵礦緩沖對(duì))之間，平均值為FMQ+2.7，氧逸度較高。燕山晚期的花崗巖樣品采自桐村花崗斑巖附近的上界首細(xì)粒花崗巖，其鋯石U-Pb年齡139.9 Ma。成礦元素的含量分析結(jié)果顯示，上界首細(xì)粒花崗巖銅金鉬等深源元素含量低，在實(shí)際找礦中也未發(fā)現(xiàn)明顯礦化。計(jì)算得到上界首細(xì)?；◢弾r的氧逸度小于FMQ，平均值為FMQ-1.1[40]。

總之，燕山早期花崗巖的氧逸度較高，銅金鉬等成礦元素含量也高；燕山晚期花崗巖的氧逸度較低，相應(yīng)的這些巖體的銅金鉬等成礦元素含量也低，即高氧逸度于銅金鉬成礦更為有利。近年來(lái)，由于鋯石成分分析的普及，對(duì)于地質(zhì)工作者來(lái)說(shuō)，獲得鋯石中的稀土微量元素含量越來(lái)越便利。因此，利用鋯石中稀土元素的含量來(lái)計(jì)算巖漿的氧逸度具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

圖4 桐村、上界首巖體的巖漿氧化狀態(tài)(a)和巖漿氧逸度(b)(數(shù)據(jù)來(lái)自[40])Fig.4 Magma oxygen states of the Tongcun,Shangjieshou pluton (a) and magma oxygen fugacities of Tongcun, Shangjieshou pluton (b) (The data are from [40])

5 結(jié) 論

1) 浙贛皖相鄰區(qū)在燕山期出露兩期花崗質(zhì)巖類(lèi)，燕山早期巖石類(lèi)型多屬花崗閃長(zhǎng)巖，地球化學(xué)特征顯示其具有I或S型花崗巖的特點(diǎn)，可能形成于火山弧環(huán)境；燕山晚期花崗巖偏酸性，巖石類(lèi)型一般為花崗巖或花崗斑巖，具有A型花崗巖的特點(diǎn)，其形成可能與板內(nèi)伸展環(huán)境有關(guān)。

2) 燕山早期花崗質(zhì)侵入體具有較高的氧逸度，而晚期氧逸度偏低，與之對(duì)應(yīng)燕山早期的花崗質(zhì)巖類(lèi)更富含金、銀、銅、鉬、鎳等深源元素，而燕山晚期巖體的銅金鉬含量偏低，故高氧逸度于銅金鉬成礦更為有利。使用鋯石中稀土元素的含量可以有效計(jì)算巖漿的氧逸度。

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