周 潔, 葛偉亞, 姜耀輝, 徐生發(fā), 傅建真

(1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 南京地質(zhì)調(diào)查中心, 江蘇 南京 210016; 2. 南京大學(xué) 內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,地球科學(xué)與工程學(xué)院, 江蘇 南京 210093; 3. 安徽省 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 332地質(zhì)隊(duì), 安徽 黃山 245000)

0 引 言

華南地區(qū)以大面積中生代花崗巖類聞名于世,且與鎢、錫等有色稀有金屬礦床的產(chǎn)出有著密切的關(guān)系。花崗巖對(duì)鎢錫成礦的控制或貢獻(xiàn)是長(zhǎng)期受到關(guān)注的問題。近年來(lái), 在江南造山帶東段(贛北-皖南-浙西北地區(qū))陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一系列大型或超大型鎢礦床(點(diǎn))[1–15], 其中贛北的大湖塘鎢礦[1–5]、朱溪鎢礦[6]先后分別成為世界上最大的鎢礦區(qū), 實(shí)現(xiàn)了在江南地區(qū)尋找大型鎢礦床的突破。皖南的東源鎢鉬礦是近年來(lái)在皖南祁門縣東源發(fā)現(xiàn)WO3資源量大于9.62萬(wàn)噸的斑巖型白鎢礦礦床, 與其有關(guān)的東源巖體也引起了廣泛關(guān)注[9–12],。本文擬通過對(duì)東源巖體進(jìn)行詳細(xì)的巖石化學(xué)、礦物學(xué)研究, 為東源鎢鉬礦床成因提供重要信息。

1 地質(zhì)背景及巖石特征

江南造山帶大地構(gòu)造上處于揚(yáng)子地塊與華夏地塊之間、揚(yáng)子地塊東南緣, 主要由一套淺變質(zhì)、強(qiáng)變形的(中)-新元古代巨厚沉積-火山巖系及時(shí)代相當(dāng)?shù)那秩塍w(新元古代花崗巖和少量鎂鐵質(zhì)巖)所構(gòu)成, 呈弧形跨越了桂北、黔東、湘西、贛北、皖南和浙北的廣大區(qū)域, 長(zhǎng)約1500 km、寬200 km, 制約著我國(guó)南方顯生宙以來(lái)地質(zhì)構(gòu)造的演化[16]。研究區(qū)位于江南造山帶東段。

東源白鎢礦床位于安徽省黃山地區(qū)祁門縣西北方向, 是2008年發(fā)現(xiàn)的大型白鎢礦礦床。白鎢礦體主要呈細(xì)脈狀、浸染狀產(chǎn)于花崗閃長(zhǎng)巖和花崗斑巖體內(nèi)和蝕變巖帶中, 局部富集于石英細(xì)脈中。秦燕等[9]運(yùn)用SHRIMP U-Pb法測(cè)定了東源巖體中花崗斑巖的年齡, 發(fā)現(xiàn)花崗斑巖為晚侏羅世巖漿侵入活動(dòng)晚期的產(chǎn)物。周翔等[11]對(duì)東源巖體中呈小巖株的中細(xì)粒似斑狀花崗閃長(zhǎng)斑巖及其內(nèi)輝鉬礦進(jìn)行了同位素測(cè)年研究, 結(jié)果表明成礦與巖體形成同期, 均形成于晚侏羅世。巖體侵入于新元古界牛屋組淺變質(zhì)巖中, 西部較寬, 向東變窄, 平面形態(tài)略呈三角形,出露面積約 0.28 km2?？拷鼛r體的巖石普遍具角巖化(圖1)。東源巖體巖石呈淺灰及灰白色, 主要為花崗閃長(zhǎng)(斑)巖, 巖石具斑狀、似斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造?；|(zhì)為微粒結(jié)構(gòu), 局部細(xì)粒結(jié)構(gòu)。斑晶主要由斜長(zhǎng)石、石英和黑云母組成, 基質(zhì)礦物有石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母和細(xì)粒狀金屬礦物。另外巖體中還有大量的脈巖產(chǎn)出, 除石英脈較發(fā)育外, 脈巖巖性既有偏酸性的花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖, 也有中-基性的閃長(zhǎng)(玢)巖、輝綠巖和煌斑巖。東源巖體及圍巖節(jié)理(裂隙)十分發(fā)育, 在巖石露頭上構(gòu)成了平行脈群的網(wǎng)絡(luò)。巖體中的長(zhǎng)石絹云母化、碳酸鹽化作用較強(qiáng), 黑云母發(fā)生白云母化和輕微綠泥石化(圖2)。副礦物見白鎢礦及磷灰石、鋯石、輝鉬礦、黃鐵礦、磁鐵礦、鈦鐵礦、褐簾石、榍石、金紅石、獨(dú)居石和電氣石等, 次生礦物為黏土、綠泥石、綠簾石、絹云母、碳酸鹽和白云母等。

2 樣品及分析測(cè)試方法

巖石樣品破碎及巖石薄片、電子探針片磨制在河北省廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司進(jìn)行。從野外采集的新鮮花崗巖樣品先進(jìn)行巖石薄片鑒定, 挑選出蝕變程度最低及最具有代表性的樣品進(jìn)行全巖地球化學(xué)的測(cè)定。主元素在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試(部分樣品在南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所測(cè)試)。利用Thermo Scientific ARL 9900型X射線熒光光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行主元素測(cè)試。測(cè)試電壓電流通常為40 kV, 75 mA, 每個(gè)元素掃描時(shí)間20 s。微量元素在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用高分辨率等離子質(zhì)譜(ICP-MS)儀器(德國(guó)Element 2)測(cè)定, 檢測(cè)限優(yōu)于0.5 ng/g, 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)于5%, 分析方法流程見高劍峰等[17]。全巖的 Sr-Nd同位素在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室德國(guó) Finnigan公司制造的Triton TI TIMS上測(cè)定, 選用的參考標(biāo)準(zhǔn)分別為NIST SRM 987、Nd-JNdi-1, 同位素比值的精度優(yōu)于0.005%, 樹脂分離和質(zhì)譜測(cè)定方法同濮巍等[18–19]。

本次研究對(duì)巖體中斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、云母等造巖礦物進(jìn)行了電子探針分析。電子探針實(shí)驗(yàn)在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實(shí)驗(yàn)室完成,

儀器型號(hào)為JEOL JXA-8230, 加速電壓20 kV, 電流20 nA, 束斑直徑為5 μm。

圖1 東源巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[10])Fig.1 Simplified geological map of the Dongyuan pluton

圖2 東源花崗閃長(zhǎng)巖體巖石學(xué)特征((a)和(c) 單偏光照片; (b)和(d) 正交偏光照片)Fig.2 Petrological features of the Dongyuan pluton Qtz–石英; Bt–黑云母; Pl–斜長(zhǎng)石; Kf–鉀長(zhǎng)石; Ms–白云母。Qtz – Quartz; Bt – biotite; Pl – plagioclase; Kf – K-feldspar; Ms – muscovite.

用于定年的花崗巖樣品在河北省廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司經(jīng)傳統(tǒng)重液以及磁法分選出鋯石。在雙目鏡下將挑選出的晶形較好的鋯石排列在雙面膠上, 之后用拋光的針筒圈住排列好的鋯石, 注入環(huán)氧樹脂溶膠, 然后將鋯石靶放在 60 ℃的恒溫箱中。在經(jīng)歷約24 h恒溫烘干后, 先用3000目砂紙對(duì)鋯石靶進(jìn)行初步拋光, 之后用5000目的砂紙進(jìn)一步拋光, 最后在南京大學(xué)磨片室進(jìn)行精細(xì)拋光, 直到鋯石最大晶面全部暴露出來(lái)為止, 用于陰極發(fā)光(CL)內(nèi)部結(jié)構(gòu)照相, 及隨后選擇無(wú)裂痕、無(wú)包裹體的位置進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb分析。鋯石CL照相及U-Pb定年在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用激光剝蝕-等離子體質(zhì)譜系統(tǒng)(LA-ICP-MS)完成, 激光剝蝕系統(tǒng)為德國(guó) MicroLas公司生產(chǎn)的GeoLas200M, 其激光發(fā)生器為 Lambda Physik公司生產(chǎn)的 ComPex102準(zhǔn)分子激光器(193 nm ArF Excimer), 等離子體質(zhì)譜為Perkin Elmer/SCIEX公司帶有動(dòng)態(tài)反應(yīng)池的四極桿 ICP-MS Elan6100DRC[20], 束斑直徑為 30 μm, 以 He作為剝蝕物質(zhì)的載氣。選用的標(biāo)樣有NIST610、91500、GJ-1和MON-1。樣品同位素比值計(jì)算采用Glitter(ver. 4.0)軟件, 年齡及諧和圖繪制由軟件 Isoplot 2.06處理得到。

鋯石 Hf同位素測(cè)試是在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Neptune多接收等離子質(zhì)譜和New wave UP213紫外剝蝕系統(tǒng)(LA-MC-ICP-MS)上進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)過程中采用He作為剝蝕物質(zhì)載氣, 根據(jù)鋯石大小, 剝蝕直徑采用55 μm或40 μm, 測(cè)定時(shí)使用鋯石國(guó)際標(biāo)樣GJ1和Plesovice作為參考物質(zhì), Hf同位素分析點(diǎn)與U-Pb同位素定年的點(diǎn)位一致。相關(guān)儀器運(yùn)行條件詳細(xì)分析流程見文獻(xiàn)[21]。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 礦物化學(xué)特征

云母電子探針成分分析數(shù)據(jù)見表1。云母的Fe2+和Fe3+值采用林文蔚等[22]的計(jì)算方法獲得, 并以22個(gè)氧原子為單位計(jì)算黑云母的陽(yáng)離子數(shù)及相關(guān)參數(shù)。黑云母按其成分的不同, 可以分為鎂質(zhì)黑云母、鐵質(zhì)黑云母和鐵葉云母。黑云母的成分受巖漿成分及成礦特點(diǎn)所制約[23]。不同成礦特點(diǎn)則制約著黑云母中微量元素組合及含量。利用 Foster[24]的分類方法進(jìn)行分類。在Mg-(AlⅥ+ Fe3++ Ti)-(Fe2++ Mn)圖解(圖3)中, 東源巖體的云母屬于黑云母-白云母。東源巖體中黑云母為鎂質(zhì)黑云母, 顏色以深棕色為主,含量少(1%～2%), 主要為巖漿黑云母, 與長(zhǎng)石和石英共生, 黑云母單偏光下棕色, 片狀、短片狀, 具淺黃色-棕色的多色性; 大部分黑云母顆粒蝕變?yōu)榘自颇?、綠泥石和磁鐵礦等礦物(圖2), 析出的Ti則生成發(fā)狀、網(wǎng)針狀金紅石, 還可見與白鎢礦共生。Fe/(Fe+Mg)比值為0.429。在花崗巖中, 經(jīng)常出現(xiàn)兩種不同成因類型的白云母——原生白云母和次生白云母。原生白云母是從花崗巖漿中直接晶出的, 而次生白云母是在亞固相條件下經(jīng)熱液交代作用由其他礦物轉(zhuǎn)變而來(lái)的[25]。東源巖體含較多白云母(3%～4%), 且大量是次生白云母, 顯微鏡下呈半自形細(xì)片狀, 零散不規(guī)則地分布于鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石中,該白云母貧 Mn、Ti和 Fe, 富 K 和 Mg, 低的Fe/(Fe+Mg)比值, 也與原生白云母不同[25–26]。

圖3 東源巖體云母的分類(底圖據(jù)Foster[24])Fig.3 Classification of micas in Dongyuan pluton (modified afterFoster[24])

長(zhǎng)石電子探針成分分析數(shù)據(jù)見表 2。鉀長(zhǎng)石成分為(Or 88.83%～98.83%, Ab 1.17%～10.90%, An 0%～0.27%), 斜長(zhǎng)石主要為鈉長(zhǎng)石(Or 0.88%～6.26%,Ab 88.85%～98.48%, An 0.64%～4.89%)。

表1 東源巖體黑云母電子探針成分分析結(jié)果(%)Table 1 Electron-microprobe analytical data (%) of biotite from the Dongyuan pluton

表2 東源巖體長(zhǎng)石電子探針成分分析結(jié)果(%)Table 2 Electron-microprobe analytical data (%) of feldspar from the Dongyuan pluton

3.2 鋯石U-Pb定年

對(duì)DY11-1花崗閃長(zhǎng)巖進(jìn)行了鋯石U-Pb測(cè)年。鋯石顆粒大都呈自形、長(zhǎng)柱狀(長(zhǎng)100～200 μm, 長(zhǎng)寬比 2～3), 晶形比較完整, 裂紋不發(fā)育, 從鋯石陰極發(fā)光圖(圖4)可以看出, 鋯石發(fā)育清晰的巖漿振蕩環(huán)帶, 一些鋯石具有明顯的核邊結(jié)構(gòu)。鋯石測(cè)試點(diǎn)Th/U比值介于0.1～1.6之間。這些Th/U比值比變質(zhì)鋯石的Th/U值 (＜ 0.1)高, 為典型的巖漿成因鋯石[27]。在206Pb/238U-207Pb/235U諧和圖(圖5)上, 諧和線上有兩組年齡: 第1組17個(gè)分析點(diǎn)的207Pb/235U年齡變化于630～851 Ma之間, 由10個(gè)鋯石測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算的207Pb/235U 加權(quán)平均年齡值為(770.2±9.7) Ma,MSWD值為1.8, 屬于新元古代; 第2組13個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U年齡變化于136～173 Ma之間, 由10個(gè)鋯石測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算的206Pb/238U加權(quán)平均年齡值為(146.7±1.5) Ma, MSWD值為0.85, 屬于晚侏羅世-早白堊世。結(jié)果與秦燕等[9]及周翔等[11]同位素測(cè)年結(jié)果在誤差范圍內(nèi)一致, 成礦與巖體形成同期。另外還有(220±4) Ma、(231±4) Ma、(302±5) Ma 和(90±1) Ma的鋯石年齡代表該地區(qū)曾經(jīng)受到多期變質(zhì)變形、巖漿活動(dòng)的影響。還發(fā)現(xiàn)(2013±22) Ma(207Pb/206Pb年齡)的繼承核, 說(shuō)明研究區(qū)存在古元古代的基底物質(zhì)。加權(quán)平均年齡值為(770.2±9.7) Ma的新元古代繼承鋯石, 也具有明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu), 其Th/U比表現(xiàn)出原鋯石可能也為巖漿成因, 說(shuō)明研究區(qū)在新元古代存在明顯的巖漿作用, 并可能成為中生代東源巖體的物質(zhì)來(lái)源。

3.3 全巖地球化學(xué)特征

在 Q'-Anor圖解(圖 6b)上, 東源巖體落在花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和正長(zhǎng)花崗巖區(qū)域。在花崗巖類 TAS分類圖解(圖 6a)上, 巖體主要落在亞堿性區(qū)域(只有1個(gè)樣投在了堿性區(qū)域中), 主要為高鉀鈣堿性系列, 部分落在了橄欖粗玄巖系列(圖6c)。鋁過飽和指數(shù)ACNK (Al2O3/(CaO+Na2O+K2O), 摩爾比)變化范圍較大: 0.72～1.88, 大多落在準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)范圍內(nèi), 少數(shù)落在強(qiáng)過鋁質(zhì)范圍內(nèi)。通過 CIPW 標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算出東源巖體的分異指數(shù)DI (q + or + ab +ne + lc + kp)為 80.25～89.87。東源巖體的 Mg#(MgO/(MgO+TFe2O3)×100, 摩爾比)為 36.69～54.19(平均值42.17)。

東源巖體原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖見圖7。由圖7可見, Rb、Th、La相對(duì)富集, 高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti相對(duì)虧損, Sr弱虧損(DY11-1樣品有明顯虧損)。東源巖體∑REE變化于65.4～140.2 μg/g之間, 樣品表現(xiàn)出Eu的弱虧損(δEu = 0.74～0.83), 表明可能發(fā)生過斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用或者源區(qū)有斜長(zhǎng)石殘留。

圖4 東源巖體鋯石陰極發(fā)光圖Fig.4 Cathodoluminescence images of zircon from Dongyuan pluton

圖5 東源巖體鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.5 U-Pb concordia diagram for zircon from Dongyuan pluton

3.4 Sr-Nd-Hf同位素特征

全巖Sr-Nd同位素結(jié)果如表3所示, 含鎢巖體-東源巖體(DY11-1)的(87Sr/86Sr)i值為 0.7124;εNd(t)值為–5.53。單階段模式年齡以及兩階段模式年齡相近, 分別為tDM= 1.44 Ga,tDM2= 1.39 Ga。明顯年輕于揚(yáng)子克拉通內(nèi)花崗巖所普遍顯示的約2.1 Ga的古元古代的年齡[29]。

Hf同位素分析結(jié)果如表4 所示, 表中εHf(t)、tDM都由實(shí)際測(cè)試的年齡計(jì)算而來(lái)(其中 16號(hào)點(diǎn)由于鋯石較小, 打穿, 沒有得到可靠的數(shù)據(jù))。鋯石的176Lu/177Hf值很低(大多數(shù)小于 0.002), 顯示鋯石在形成之后, 具有較少的放射性成因Hf的積累[30], 鋯石的176Hf/177Hf值可以代表該鋯石形成時(shí)的176Hf/177Hf比值, 從而為討論其成因提供重要信息。

晚侏羅世-早白堊世東源巖體中巖漿鋯石的(176Hf/177Hf)i值位于 0.282316～0.282475 之間,εHf(t)值:–13.0～ –7.0 之間, 兩階段模式年齡變化于 1.65～2.00 Ga之間。新元古代繼承鋯石的εHf(t)值: –8.5～ +6.9之間, 兩階段模式年齡(tDM2)變化于1.27～2.22 Ga之間; 1顆古元古代的繼承鋯石εHf(t)值為–11.5,tDM2為3.38 Ga;與王德恩等[10]對(duì)東源巖體附近且深部與東源巖體相連的江家、方村花崗閃長(zhǎng)斑巖進(jìn)行研究的結(jié)果相近。

4 討 論

4.1 巖石成因

東源巖體(除樣品 DY11-1外), 富集 Rb、Th和

La; 虧損 Ba、Nb、Ta和 Sr; 較高的 Sr/Y 比值(10.6～37.2)。∑REE 變化于 65.4～140.2 μg/g 之間, 在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素分布模式圖(圖 7b)上,分布曲線呈右傾型, 輕稀土相對(duì)富集, 重稀土相對(duì)虧損, 較高的(La/Yb)N值(18.9～34.4)和(Gd/Yb)N值(2.89～5.32), 低的Y和Yb含量。這些都說(shuō)明東源巖體具有埃達(dá)克質(zhì)巖的親緣性。在 Mg#-SiO2圖解(圖8)、(La/Yb)N-YbN圖解(圖 9a)和 Sr/Y-Y 圖解(圖 9b)中, 都落入埃達(dá)克巖區(qū)域。

圖6 東源巖體巖石類型及系列劃分圖(Anor = 100 × An/(Or + An), Q' = 100 × Q/(Q + Or + Ab + An))(部分?jǐn)?shù)據(jù)引自王德恩等[10])Fig.6 Classification of rock type and series for Dongyuan pluton

圖7 東源巖體原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(a)和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布模式(b) (標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自Sun et al.[28])Fig.7 Primitive mantle-normalized trace element spidergram (a) and chondrite-normalized REE patterns (b) for Dongyuan pluton(the normalization data are from Sun et al.[28])

表3 東源巖體Sr-Nd同位素組成Table 3 Sr-Nd isotopic compositions of the Dongyuan pluton

表4 東源巖體鋯石Hf同位素組成Table 4 Hf isotopic compositions of zircons from Dongyuan pluton

東源巖體的高K2O、低Mg#值特征, 負(fù)的εNd(t)和相對(duì)高的Sr同位素初始比值等特征明顯不同于典型的來(lái)自板片熔融的埃達(dá)克巖。研究揭示母巖漿為玄武質(zhì)巖漿部分熔融來(lái)源的埃達(dá)克質(zhì)巖漿在地球化學(xué)和同位素組成上會(huì)顯示出明顯系統(tǒng)的變化, 而研究區(qū)域沒有同時(shí)代的基性巖漿出露。由拆沉下地殼部分熔融, 會(huì)導(dǎo)致高的MgO、Ni和Cr含量, 而東源巖體與之不同, 有較低的 MgO、Ni和 Cr含量。因此, 不可能是拆沉下地殼熔融形成的(圖10)。因此東源巖體更有可能是玄武質(zhì)巖漿底侵導(dǎo)致加厚下地殼熔融而形成的。如圖 9所示, 所有樣品幾乎都落入下地殼部分熔融形成的埃達(dá)克質(zhì)巖范圍內(nèi)。底侵于下地殼的玄武質(zhì)熔體的加熱可能是導(dǎo)致下地殼熔融的原因。黑云母的鎂、鐵組分與寄主巖石巖漿的物質(zhì)來(lái)源和成分關(guān)系密切。研究認(rèn)為, MF值(Mg/(Mg+Fe3++Fe2++Mn))小于0.5的黑云母, 反映其寄主巖石屬于改造型花崗巖。巖體中黑云母的 MF值為 0.57, 且黑云母寄主巖物質(zhì)來(lái)源判別圖(圖略)上顯示黑云母的寄主巖為殼?；旌蟻?lái)源?？赡苡猩倭酷Ｔ唇M分的參與。鋯石飽和溫度計(jì)可以大致計(jì)算出巖漿結(jié)晶時(shí)液相線的溫度, 利用 Wastonet al.[33]鋯石飽和溫度計(jì)公式, 計(jì)算得到東源巖體的形成溫度為 712～823 ℃(平均 772 ℃)。Wanget al.[31]提出新元古代揚(yáng)子陸塊與華夏陸塊俯沖拼貼過程中形成的流體交代的巖石圈地幔一直留存到中生代。中生代時(shí)期, 太平洋板塊的俯沖使交代的巖石圈地幔發(fā)生部分熔融, 形成江南造山帶東段早白堊世玄武質(zhì)安山巖。東源巖體也可能與此次幔源巖漿底侵事件有關(guān)。

圖8 東源巖體Mg#-SiO2圖Fig.8 Mg#-SiO2 diagram for Dongyuan pluton

圖9 東源巖體(La/Yb)N-YbN圖(a)和Sr/Y-Y圖(b)Fig.9 (La/Yb)N-YbN (a) and Sr/Y-Y (b) diagrams for Dongyuan pluton

輕稀土相對(duì)富集, 重稀土相對(duì)虧損, 較高的(La/Yb)N(18.9～34.4)和(Gd/Yb)N值(2.89～5.32), 低的Y和Yb含量, 指示源區(qū)可能有石榴子石殘留。但是其Sr含量(169～345 μg/g)較典型埃達(dá)克質(zhì)巖低, 弱的Eu虧損(δEu = 0.74～0.83), 指示源區(qū)可能有少量的斜長(zhǎng)石殘留或是發(fā)生了斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶。在哈克圖解(圖略)上, 含鎢巖體SiO2與CaO、Al2O3和Na2O呈負(fù)相關(guān)關(guān)系, 指示有斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。但是在 Sr-δEu圖解(圖略)上沒有很明顯的線性關(guān)系, 說(shuō)明斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用不能完全解釋 Eu的虧損和低的Sr含量, 說(shuō)明源區(qū)也存在斜長(zhǎng)石殘留。東源巖體源區(qū)同時(shí)有石榴子石和斜長(zhǎng)石作為殘留相指示東源巖體源區(qū)深度為40～50 km(1.25～1.5 GPa)。

有一個(gè)樣品(DY11-1)Sr含量為47.8 μg/g, 較典型的埃達(dá)克巖低很多。張旗等[34]認(rèn)為蝕變巖石 Sr急劇降低。由于Sr主要賦存于斜長(zhǎng)石中, 因此蝕變不僅導(dǎo)致的Sr含量降低, 可能同時(shí)產(chǎn)生了斜長(zhǎng)石含量減少和斜長(zhǎng)石牌號(hào)降低。因此低的Sr含量與斜長(zhǎng)石主要以鈉長(zhǎng)石為主可能與含鎢巖體的成礦蝕變有關(guān)。

東源巖體的Sr同位素初始值為0.7124;εNd(t)值為–5.53, 與由新元古代花崗巖限定的江南造山帶東段地殼范圍接近, 落入皖南埃達(dá)克質(zhì)石英斑巖[31]范圍內(nèi)。Wanget al.[31]認(rèn)為研究區(qū)早白堊世埃達(dá)克質(zhì)石英斑巖的源區(qū)可能是新元古代造山新生的地殼物質(zhì)及與新元古代造山有關(guān)的殘留的洋殼沉積物, 指示了東源巖體的源區(qū)特征。兩階段模式年齡tDM2= 1.39 Ga, 也與江南造山帶東段新元古代造山有關(guān)的巖漿相似。新元古代巖漿作用, 如許村、歙縣和休寧等中酸性侵入巖具有過鋁質(zhì)、正的εHf(t)值、高的δ18O值, 主要來(lái)自對(duì)晚中元古代物質(zhì)和弧陸碰撞過程中新生的年輕的地殼組分[32,35–36]的再造。東源巖體鋯石Hf同位素組成顯示了源巖多組分混合的特征。除了主要的晚侏羅世-早白堊世(約145 Ma)巖漿結(jié)晶鋯石外, 還發(fā)現(xiàn)有大量新元古代(約 770 Ma)的繼承鋯石, 也表明東源巖體的源區(qū)可能有新元古代物質(zhì)的貢獻(xiàn)。

圖 10 東源巖體 MgO-SiO2 (a)、Ni-Cr (b)、Ni-Mg# (c)和 Yb-SiO2圖(d) ((a)、(b)和(c) 據(jù)Wang et al.[31], (d) 據(jù) Wang et al.[32])Fig.10 MgO-SiO2 (a), Ni-Cr (b), Ni-Mg# (c) and Yb-SiO2 (d) diagrams for Dongyuan pluton ((a) ,(b) and (c) after Wang et al.[31],and (d) after Wang et al.[32])

全巖Sm-Nd、鋯石Lu-Hf同位素都可用于示蹤巖漿源區(qū)和地殼演化信息, 且Sm-Nd、Lu-Hf體系的相似性導(dǎo)致Nd與Hf同位素間呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。但上述兩體系仍有一定的差別[30]。東源巖體εNd(t)值為–5.53,εHf(t)值在–13.0～ –7.0 之間, 存在 Nd-Hf同位素解耦現(xiàn)象, 可能與這兩體系之間的差別有關(guān)。Sm-Nd同位素體系中Sm和Nd同屬稀土元素,Lu-Hf體系中, Lu屬稀土元素, Hf屬高場(chǎng)強(qiáng)元素, Lu和Hf的地球化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異。因而在深部地殼巖漿, 如巖漿源區(qū)存在石榴子石時(shí), Lu將進(jìn)入石榴子石中, 而 Hf則主要進(jìn)入熔體相或其他礦物相,當(dāng)石榴子石作為殘留相時(shí), 巖體中176Hf/177Hf相對(duì)于143Nd/144Nd偏低。由上面分析可知東源巖體源區(qū)存在石榴子石殘留, 其 Nd-Hf同位素解耦可能與石榴子石的殘留有關(guān)。

東源埃達(dá)克質(zhì)巖體顯示島弧巖漿的地球化學(xué)特征——富集Th、LREE等, 明顯虧損Nb、Ta和Ti, 相似于典型的弧巖漿源區(qū)的巖石。然而, 研究表明華南在晚侏羅世-早白堊世已為板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境。具有弧巖漿的地球化學(xué)特征可能也是與繼承了江南造山帶東段新元古代發(fā)生的揚(yáng)子地塊與華夏地塊之間的洋殼俯沖產(chǎn)生的新生地殼物質(zhì)有關(guān)。在晚侏羅-早白堊世(約 146.7 Ma), 古太平洋板塊向歐亞大陸的俯沖使新元古代發(fā)生交代的巖石圈地幔發(fā)生部分熔融,幔源巖漿底侵到殼幔過渡帶附近, 導(dǎo)致加厚下地殼發(fā)生部分熔融, 可能有少量的幔源巖漿發(fā)生巖漿混合作用, 形成了東源巖體。

4.2 對(duì)成礦的指示意義

東源巖體中輝鉬礦的Re含量為22.02～98.09 μg/g;相當(dāng)于殼?；煸磶r漿礦床輝鉬礦中的Re含量, 推斷成礦物質(zhì)為殼幔混合來(lái)源[11]。杜玉雕等[12]流體包裹體地球化學(xué)研究表明, 氣相成分主要為H2O和CO2,礦床氫、氧、硫、鉛穩(wěn)定同位素研究表明, 成礦流體來(lái)源具有明顯的混合特征。

江南造山帶東段中生代金屬成礦作用可能與新元古代華夏陸塊、揚(yáng)子陸塊發(fā)生拼合形成初生地殼物質(zhì)及洋殼沉積物在中生代的再造有關(guān)。新元代揚(yáng)子地塊與華夏地塊之間的俯沖、拼合作用, 形成了富集成礦物質(zhì)的初生地殼物質(zhì)和洋殼沉積物, 同時(shí)也形成了流體交代的巖石圈地幔, 且這個(gè)交代的巖石圈地幔一直留存到中生代。中生代由于太平洋板塊的俯沖, 脫水, 使這個(gè)新元古代形成的交代巖石圈地幔水含量增加發(fā)生熔融形成底侵的幔源巖漿。底侵的幔源巖漿使富集成礦元素的初生地殼物質(zhì)和洋殼沉積物發(fā)生部分熔融, 可能與少量的幔源巖漿發(fā)生混合, 形成江南造山帶東段與巖體同期的鎢等金屬礦床。

5 結(jié) 論

(1) LA-ICP-MS定年結(jié)果表明, 皖南含鎢東源巖體形成于侏羅世-早白堊世, 具體年齡為(146.7±4.1) Ma; 地球化學(xué)特征上表現(xiàn)出埃達(dá)克質(zhì)巖的親緣性。

(2) 新元古代發(fā)生交代的巖石圈地幔在早白堊世(約146.7 Ma), 古太平洋俯沖的背景下, 發(fā)生部分熔融, 幔源巖漿并底侵到殼幔過渡帶附近, 導(dǎo)致加厚下地殼發(fā)生部分熔融并與少量的幔源巖漿發(fā)生混合作用, 形成了東源巖體。

(3) 新元古代華夏陸塊與揚(yáng)子陸塊發(fā)生拼合形成初生地殼物質(zhì)及洋殼沉積物在中生代的再造可能與江南造山帶東段中生代鎢等金屬成礦作用有關(guān)。

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