林建平
(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院,福建 福州 350013)
福建龍巖地區(qū)位于華夏陸塊東南緣,歐亞板塊與太平洋板塊的接合部位,區(qū)域上處于政和大埔斷裂帶以西南平—寧化構(gòu)造帶以南的閩西南地區(qū),是中國(guó)東南構(gòu)造—巖漿活動(dòng)帶的重要組成部分,成礦區(qū)帶屬濱太平洋成礦域(Ⅰ級(jí)),華南成礦?。á蚣?jí)),永安—梅州—惠陽(yáng)FePbZnCuPbZnAgSb 成礦帶(Ⅲ級(jí))。帶內(nèi)有許多與晚中生代構(gòu)造-巖漿活動(dòng)有關(guān)的矽卡巖-熱液型鐵多金屬(包括Pb、Zn、Cu、Sn、W、Bi 等)礦床,這些礦床主要分布于白堊紀(jì)花崗巖體(如莒舟巖體和太華巖體等)的內(nèi)外接觸帶中。中甲錫礦區(qū)處于大洋—莒舟花崗巖體東北分支,區(qū)內(nèi)已知晚中生代花崗質(zhì)巖漿侵入作用共有三期,前人對(duì)中甲錫礦區(qū)賦礦層位、成礦圍巖、控礦構(gòu)造、礦床特征、成礦年齡及礦床成因等進(jìn)行了大量研究[7],但仍存在一些問(wèn)題與不足之處,其中,大洋—莒舟巖體的年齡所跨時(shí)間較大,是否為同一期次巖漿侵入存在疑問(wèn),礦區(qū)內(nèi)除石英斑巖外,其他兩期侵入巖的精確定年尚屬空白,不同巖體的地球化學(xué)數(shù)據(jù)也比較缺乏,難以進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比研究,因此,對(duì)中甲錫礦的深入研究有賴于對(duì)含礦巖體與不含礦巖體及不同時(shí)代不同成因巖體的成巖過(guò)程、構(gòu)造環(huán)境及源區(qū)特征的系統(tǒng)研究。筆者在前人各項(xiàng)工作的基礎(chǔ)上,利用巖石地球化學(xué)、U-Pb 同位素年代學(xué)方法,擬對(duì)中甲礦區(qū)各類巖體的巖石學(xué)、地球化學(xué)、侵位時(shí)代及成因類型進(jìn)行對(duì)比研究,并探討巖石成因、構(gòu)造環(huán)境及其與成礦的關(guān)系,為揭示中甲錫礦的礦床成因提供巖石地球化學(xué)及同位素年代學(xué)約束,為閩西南地區(qū)“斑巖型”錫礦床的找礦預(yù)測(cè)工作提供重要的參考依據(jù)。
中甲(又稱“菜刀岐”)錫多金屬礦床位于龍巖市東南15km的中甲至楊梅坪一帶,礦區(qū)南部和東部出露侵入巖包括晚侏羅世侵入的中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖,早白堊世侵入的細(xì)粒含黑云母花崗巖體及晚白堊世侵入的花崗斑巖體,前人亦稱石英斑巖[7],它們構(gòu)成一個(gè)復(fù)式巖體。礦區(qū)內(nèi)花崗斑巖體,為NW 向串珠狀分布的小巖株或巖墻,侵入于細(xì)粒含黑云母花崗巖和變質(zhì)石英砂巖中,面積均小于0.1km2。礦區(qū)出露地層為奧陶系羅峰溪組淺變質(zhì)石英砂巖,是一套陸源復(fù)理石建造構(gòu)成的巨厚碎屑巖地層,其Sn、Mo、W 等元素平均含量較高,蝕變強(qiáng)烈,是Sn、Mo、W 成礦的初始礦源層[7]。礦區(qū)內(nèi)NNE 和NW 向斷裂裂隙構(gòu)造發(fā)育,其與巖體接觸帶一起,控制了礦區(qū)蝕變和礦化的空間分布。礦體主要出露于花崗斑巖內(nèi)外接觸帶及羅峰溪組淺變質(zhì)石英砂巖中,沿綠泥石-黃玉-硅化-黃鐵礦化斷裂、裂隙分布。
在野外采集代表性的二長(zhǎng)花崗巖(0047-1)、黑云母花崗巖(0061-1)和花崗斑巖(0062-1)巖石樣品各1 件,各樣品皆取自新鮮的巖石露頭,描述如下。
淺灰色中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖:中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)(圖2a、d),塊狀構(gòu)造,礦物組成為石英(20% ~25%)、鉀長(zhǎng)石(30%~35%)、斜長(zhǎng)石(約40%)和黑云母(約5%),各礦物分布均勻,雜亂排列,粒徑為0.3mm ~5mm。石英礦物弱波狀消光,晶體中包裹有長(zhǎng)石、黑云母礦物,鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石皆見(jiàn)泥化,斜長(zhǎng)石顆粒邊緣被稍晚結(jié)晶礦物熔蝕,黑云母被次生鱗片狀黑云母礦物取代。
淺肉紅色細(xì)粒含黑云母花崗巖:細(xì)?;◢徑Y(jié)構(gòu)(圖2b、e),塊狀構(gòu)造,礦物組成為石英(約30%)、鉀長(zhǎng)石(40%~45%)、斜長(zhǎng)石(約25%)、黑云母(約3%),各礦物分布均勻,雜亂排列,粒徑為0.1mm ~1.5mm。石英礦物弱波狀消光,少部分石英與鉀長(zhǎng)石礦物同時(shí)結(jié)晶,交生共結(jié),鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石皆見(jiàn)泥化,斜長(zhǎng)石和黑云母顆粒邊緣皆被稍晚結(jié)晶礦物熔蝕,鉀長(zhǎng)石被少量鈉長(zhǎng)石礦物交代,斜長(zhǎng)石被少量水云母礦物交代。
淺灰色花崗斑巖:變余斑狀結(jié)構(gòu),粒狀變晶結(jié)構(gòu)(圖2c、f),鱗片變晶結(jié)構(gòu)。原巖為花崗斑巖,巖石主要由斑晶(石英約2%、長(zhǎng)石約2%、黑云母約1%)和基質(zhì)(石英約65%、絹云母約25%、黑云母約2%、鐵質(zhì)約3%)組成,斑晶石英被基質(zhì)礦物熔蝕,斑晶長(zhǎng)石被絹云母、石英、黑云母取代,僅保留假象,斑晶黑云母被次生鱗片狀黑云母礦物交代,且被鐵質(zhì)浸染,斑晶粒徑為0.5mm ~1mm。受熱液蝕變作用影響,基質(zhì)礦物被次生蝕變礦物石英、絹云母、鐵質(zhì)交代。
圖2 龍巖市中甲錫多金屬礦巖石樣品的野外地質(zhì)特征及鏡下特征
全巖主量元素和微量元素分析在福建省地質(zhì)測(cè)試研究中心完成。樣品清洗后,磨碎至200 目。除FeO 和燒失量(LOI)采用標(biāo)準(zhǔn)濕化學(xué)分析外,其它主量元素分析及Y、Cr、V、Zr 等微量元素采用XRF 方法(X 熒光光譜儀Zetium(PW5400)XRF),分析精度為5%。其余微量元素采用等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)分析(XSeries Ⅱ等離子質(zhì)譜儀)。
鋯石樣品靶的制備,首先是在實(shí)驗(yàn)室將樣品粉碎至80目~100 目,經(jīng)常規(guī)磁選和浮選方法分選后得約150 粒鋯石,在雙目鏡下根據(jù)鋯石顏色、自形程度、形態(tài)等特征初步分類,挑選有代表性的鋯石約90 顆作為測(cè)定對(duì)象,將分選出的鋯石排放在雙面膠上,置于圓環(huán)模具中,注入環(huán)氧樹(shù)脂,待固結(jié)后拋磨至粒徑的約二分之一,使鋯石內(nèi)部充分暴露,然后進(jìn)行鋯石顯微(反射光和透射光)照像,陰極發(fā)光(CL)顯微圖像研究及鋯石微區(qū)U-Pb 同位素年齡測(cè)定。
鋯石制靶和陰極發(fā)光(CL)照相在北京奧金頓科技有限公司完成,采用儀器為掃描電鏡JSM_6510 和陰極發(fā)光Gatan mini CL,同位素測(cè)試點(diǎn)的選取首先根據(jù)鋯石反射光和透射光照片進(jìn)行初選,再與CL 圖像反復(fù)對(duì)比,力求避開(kāi)內(nèi)部裂隙和包裹體,以獲得較準(zhǔn)確的年齡信息。
LA-ICP-MS 鋯石微區(qū)U-Pb 年齡測(cè)定在中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東測(cè)試中心完成。激光剝蝕系統(tǒng)為Coherent 公司的GeoLas Pro 193nm 準(zhǔn)分子激光器,等離子體質(zhì)譜儀系統(tǒng)為T(mén)hermo X2。用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST SRM610 進(jìn)行儀器最佳化,使儀器達(dá)到最大的靈敏度、最小的氧化物產(chǎn)率、最低的背景值和穩(wěn)定的信號(hào)。采樣方式為單點(diǎn)剝蝕,數(shù)據(jù)采集選用一個(gè)質(zhì)量峰一點(diǎn)的跳峰方式(Peak jumping),每完成5 個(gè)~6 個(gè)待測(cè)樣品測(cè)定,插入標(biāo)樣91500 測(cè)1 次,在所測(cè)鋯石樣品10 個(gè)~18 個(gè)點(diǎn)前后插入標(biāo)樣NIST SRM610 測(cè)1 次。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDATACAL 軟件,年齡計(jì)算使用Isoplot 完成。
樣品0047-1 中選取了的20 顆鋯石進(jìn)行年齡測(cè)定。所選鋯石呈淡黃色,透明—半透明,晶體自形性良好,多呈柱狀、少量短柱狀和長(zhǎng)柱狀,長(zhǎng)徑一般60μm ~120μm,含少量包裹體和孔隙。所測(cè)鋯石點(diǎn)均具有較低的Th、U 含量(Th=68×10-6~291×10-6,U=91×10-6~461×10-6),Th/U 比 值 在0.45 ~1.16( 表1)。高的Th/U 比值特征[6],且Th—U 之間多數(shù)具有正相關(guān)關(guān)系,CL 圖像特征顯示出清晰的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3),表明樣品為典型的巖漿鋯石,且沒(méi)有發(fā)生顯著的Pb 丟失。除第17 號(hào)點(diǎn)年齡較老外,其余19 顆鋯石的206Pb/238U 表面年齡為143Ma ~150Ma,加權(quán)平均值為146±1Ma(MSWD=0.57,圖4a),代表了巖體的侵位時(shí)代。樣品0061-1 中選取了20 顆鋯石進(jìn)行年齡測(cè)定。所選鋯石呈淺棕色,半透明,自形至半自形,多呈短柱狀,長(zhǎng)徑一般50μm ~100μm,含較多包裹體和孔隙。所測(cè)鋯石點(diǎn)具較高的Th、U 含量(Th=104×10-6~7782×10-6,U=208×10-6~17589×10-6),Th/U 比值在0.14 ~1.01(表1)。高的Th/U 比值特征,且Th—U之間多數(shù)具有正相關(guān)關(guān)系,CL圖像特征顯示出清晰的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3),表明樣品為典型的巖漿鋯石,但部分樣品極高的Th、U含量和陰極發(fā)光暗色不分帶特征,表現(xiàn)熱液鋯石特征[6],但年齡偏差不大,說(shuō)明可能是同期熱液作用。第5、第13、第14、第15、第18和第19等6顆鋯石測(cè)點(diǎn)諧和性較差,在陰極發(fā)光圖像上偏亮色,可能是鉛丟失所致,故剔除上述測(cè)點(diǎn)后14顆鋯石的206Pb/238U表面年齡為135Ma ~146Ma,加權(quán)平均值為141±2Ma(MSWD=2.4,圖4b),代表了巖體的侵位時(shí)代,該期巖體具同期熱液作用。花崗斑巖(0062-1)未獲得集中的年齡結(jié)果(表1),所測(cè)8 個(gè)測(cè)點(diǎn)的年齡分散在137Ma ~2476Ma(1 號(hào)點(diǎn)207Pb/206Pb 年齡為2476),應(yīng)為為捕獲成因。
表1 晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖、早白堊世花崗巖和花崗斑巖的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年數(shù)據(jù)表
圖3 晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖和早白堊世花崗巖部分鋯石樣品陰極發(fā)光(CL)圖像及測(cè)試位置
圖4 晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖和早白堊世花崗巖鋯石U-Pb 年齡諧和圖
表2 晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖、早白堊世花崗巖和花崗斑巖的主量元素、稀土元素和微量元素含量
圖5 哈克圖解
三類巖石的全巖主微量分析數(shù)據(jù)如表2,簡(jiǎn)述如下。
(1)晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖,具有富硅,SiO2含量為69.53%,富鋁,堿鋁指數(shù)ACNK=1.15,低堿,全堿alk=6.99%,過(guò)堿指數(shù)AKI=0.6,堿度率A.R.=1.9,巖石屬高鉀鈣堿性系列(圖5a),分異指數(shù)較低(D.I.=77.4,圖5b)。巖石具有特征的Nb、Ta 相對(duì)虧隕的特征,此外,較低的Rb/Sr 比值和較高的K/Rb、Nb/Ta 比值(分別為1、111.07 和11.6),較弱的Eu、Ba、Sr、P、Ti 的虧隕(圖6b),反映弱的分異作用。巖石的總體特征與夏道巖體一致,說(shuō)明兩者具一定的親源性[1]。
(2)早白堊世花崗巖,具有富硅,SiO2含量為77.56%,富鋁,堿鋁指數(shù)ACNK=1.12,富堿,全堿alk=8.44%,過(guò)堿指數(shù)AKI=0.86,堿度率A.R.=2.94。巖石屬高鉀鈣堿性系列(圖5a),分異指數(shù)較高(D.I.=96.2,圖5b)。稀土配分型式具有富集重稀土(54 倍~76 倍于球粒隕石的標(biāo)準(zhǔn)值),(La/Yb)N為4.65,重稀土段接近水平并具四分效應(yīng)(TE3=1.14)的特征(圖6a)。巖石具明顯的負(fù)Eu 異常(Eu*=0.06),高的Rb、Th、U、Ta 含量,低的Ba、Nb、Sr、P、Ti,并且具較高的Rb/Sr 比值和較低的K/Rb、Nb/Ta 比值(分別為32.46、90.02 和7.3),表現(xiàn)出高分異花崗巖的特征(圖6b)。巖石主微量元素特征與前人所獲得的高分異的大洋巖體的配分特征基本一致[2]。
(3)晚白堊世花崗斑巖,具有富硅,SiO2含量為77.87%,富鋁,堿鋁指數(shù)ACNK=3.13,貧堿,全堿alk=3.43%,過(guò)堿指數(shù)AKI=0.31,堿度率A.R.=4.74,與早白堊世花崗巖相比,更貧堿,CaO 和Na2O 含量極低,僅為0.08%和0.23%,但分異指數(shù)也更低(D.I.=82.4,表2),屬鈣堿性系列(圖5a)。明顯富鐵,貧堿、鎂、鈣,TFe2O3為6.32%,F(xiàn)eOt/MgO=71.13,相對(duì)低的D.I.值(圖5b),從側(cè)面反應(yīng)了花崗斑巖與早白堊世花崗巖不是同源巖漿的演化而形成的。稀土配分型式具輕稀土富集,(La/Yb)N為22.36,極明顯的負(fù)Eu 異常(Eu*=0.02),并具弱的正Ce 異常(Ce*=1.19)(圖6a)。微量元素的總體特征則類似于早白堊世花崗巖(圖6b),但具更低的Ba、K、Sr、Ti 含量和更高的Nb、La、Ce、P 含量,較高的Rb/Sr 比值和Nb/Ta 比值,較低的K/Rb 比值(分別為50.96、9.69 和81.84),總體表現(xiàn)出極高的分異演化特征。
本次工作收集了區(qū)域上前人有關(guān)的成果數(shù)據(jù),包括夏道巖體[1]、大洋巖體[2]、莒舟巖體[2]和菜刀歧石英斑巖。其中,夏道巖體年齡為142.5Ma,巖性組合為二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖和堿長(zhǎng)花崗巖,時(shí)代和巖性與本區(qū)的二長(zhǎng)花崗巖一致;而上述淺肉紅色含黑云母花崗巖為莒舟巖體的東北分枝,因大洋巖體與莒舟巖體在空間上緊密相連,時(shí)間上總體一致,此處做為同一構(gòu)造演化階段的巖漿作用進(jìn)行討論,石英斑巖在本文討論中歸入花崗斑巖中討論。
晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖年齡為146±1Ma,與Wang et al.(2015)所獲得的夏道巖體年齡143Ma 基本一致,所處的構(gòu)造位置皆為政和—大浦?jǐn)嗔褞У谋蔽鱾?cè),同屬華夏板塊,巖石學(xué)和地球化學(xué)上兩者也表現(xiàn)出一致性,因此,中甲礦區(qū)在約146Ma 存在一期巖漿作用應(yīng)是可信的。
早白堊世花崗巖年齡為141±2Ma,但相關(guān)的大洋巖體和莒舟巖體的年齡則較多,除個(gè)別年齡明顯偏大外[5],大洋巖體年齡主要分布在145Ma ~125Ma,莒舟巖體的年齡主要分布在136Ma ~125Ma,兩者基本一致,礦區(qū)深部也打到花崗巖,因此,多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是同一個(gè)巖體[3-5]。但筆者在野外調(diào)查過(guò)程中,在莒舟村南約1km 處的319 國(guó)道拐彎處路壁基巖見(jiàn)中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖侵入斑狀細(xì)?;◢弾r,界線呈不規(guī)則狀,沿侵入界面頂部斷續(xù)分布一層寬約3cm ~10cm 花崗偉晶質(zhì)脈巖,其產(chǎn)狀與侵入界面一致,總體較平緩(產(chǎn)狀為260°∠25°),偉晶質(zhì)脈巖其上與斑狀細(xì)?;◢弾r的接觸界面較光滑,其下與含斑中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖接觸界面表現(xiàn)石英與鉀長(zhǎng)石礦物結(jié)晶生長(zhǎng)特征,呈不平狀,且含斑中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖中見(jiàn)斑狀細(xì)?;◢弾r的捕虜體(圖7a ~c),因此,原莒舟巖體中存在兩期的巖漿侵入作用。此外,Yang et al.(2017)的研究表明大洋巖體和莒舟巖體的巖石地球化學(xué)、U-Pb 年齡和同位素組成特征具顯著差別,可能是先后侵入的兩期侵入體(分別為143Ma 和133Ma)。本次工作對(duì)有關(guān)大洋巖體和莒舟巖體年齡匯總,發(fā)現(xiàn)其年齡范圍可分為兩個(gè)區(qū)間,早期是145Ma ~141Ma,晚期是136Ma ~125Ma,二者之間存在約5Ma 的年齡空缺,分別對(duì)應(yīng)于Yang et al.(2017)所述的大洋巖體和莒舟巖體;張承帥等(2012a)的D06 和D07 樣品年齡分別為133Ma 和128Ma,王森等(2015a)的D3079-b5 和D3083-b1 樣品年齡分別為136Ma 和132Ma,此四件樣品原劃為大洋巖體,但其年齡為136 ~128Ma,為Yang et al.(2017)所述的莒舟巖體特征;此外,本次所獲得的0061-1 樣品,位置在原莒舟巖體東北部,年齡為141Ma,為Yang et al.(2017)所述的大洋巖體特征。綜上所述,原大洋巖體和莒舟巖體的巖漿作用可劃分為兩期,分別為早白堊世(145Ma ~141Ma)和早白堊世(136Ma ~125Ma)。
圖6 中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖侵入斑狀細(xì)?;◢弾r侵入界線(a,c)和花崗偉晶質(zhì)脈巖上下接觸界面(b)
圖7 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分型式圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun SS 和McDonough WF,1989)
圖8 花崗巖的成因類型判別圖解
晚白堊世花崗斑巖未獲得理想的年齡結(jié)果,但獲得一最年輕的鋯石206Pb/238U 表面年齡為137Ma,與早白堊世花崗巖體的時(shí)代一致,可能為捕獲成因。毛建仁等(2006)在曾獲得菜刀歧石英斑巖中單顆粒鋯石U-Pb 年齡為117.4Ma,但該方法的可信度也存疑;楊祖龍等(2008)獲得中甲礦床中石英斑巖的鋯石SHRIMP U-Pb 年齡為98.5Ma,方法相對(duì)可靠,可代表本區(qū)石英斑巖的侵入時(shí)代,這一年齡與福建沿海地區(qū)A 型花崗巖的時(shí)代一致(101.7Ma ~92Ma),兩者之間是否存在聯(lián)系有待證實(shí),但花崗斑巖表現(xiàn)出的A 型花崗巖特征表明兩者有一定的親緣性。綜上所述,本區(qū)在約99Ma 可能存在一期具A 型花崗巖特征的巖漿侵入作用。
6.2.1 巖石成因
如前所述,中甲礦區(qū)及鄰區(qū)的巖漿巖可劃分為四期,其中,原大洋巖體和莒舟巖體可重新劃分為兩期,早白堊世(145~141Ma)低鎂花崗巖主要分布于北部,以細(xì)粒、中細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主,長(zhǎng)石和石英等具嵌晶結(jié)構(gòu),條紋長(zhǎng)石發(fā)育,斜長(zhǎng)石見(jiàn)凈邊結(jié)構(gòu),含黑云母為特征;早白堊世(136Ma ~125Ma)高鎂花崗巖主要分布于南部,以中粗粒結(jié)構(gòu)為主,鉀長(zhǎng)石見(jiàn)格子雙晶,條紋長(zhǎng)石不發(fā)育,斜長(zhǎng)石發(fā)育聚片雙晶,含角閃石為特征[5]。個(gè)別樣品可能因礦化(如MK-94)、硅化且重稀土虧隕(JZ003)、富鈉且輕稀土虧隕(DY007-3)、富鈣且重稀土虧隕(JZ002)、Pr 異常(5042-2)等,化學(xué)元素組成偏離較大者進(jìn)行剔除之后統(tǒng)計(jì),對(duì)比可見(jiàn),高鎂花崗巖具更高的MgO、TiO2、P2O5和CaO(圖5e ~h,特別當(dāng)SiO2<75%時(shí)),Rb、U、Nb、Ta、Zr、Hf、Y、中稀土和重稀土含量更低(圖8a,b)。晚白堊世(約99Ma)花崗斑巖中,毛建仁等(2006)的97C7-1 和97C5-2 樣品SiO2含量偏高,主量元素均一化為100%后,其SiO2含量均大于80%,故對(duì)巖石成因和構(gòu)造環(huán)境等判別中不做討論,而在討論巖漿演化過(guò)程時(shí)可結(jié)合進(jìn)行討論。各類巖石成因分析如下。
(1)晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖(夏道巖體),具有強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)特征(ACNK=1.15),具純地殼部分熔融的低的Mg#特征,SiO2與P2O5呈正相關(guān)(圖5h)、Rb 和Y 呈負(fù)相關(guān)(圖5k),表現(xiàn)出S 型花崗巖特征。巖石因具較低的FeO*/MgO 值(3.33 ~4.61),在與花崗巖成因有關(guān)的判別圖解上,均落在了I 或S 型與A 型花崗巖邊界附近(圖9a)、未分異的花崗巖區(qū)(圖9b,c)、強(qiáng)過(guò)鋁花崗巖區(qū)(圖9d)和S 型花崗巖區(qū)(圖9e)和非A 型花崗巖區(qū)(圖9f)。其Al2O3、CaO 含量隨SiO2含量增加而降低(圖5c,g),反應(yīng)了斜長(zhǎng)石的分異作用,這也從Sr、Ba 和Eu 的負(fù)異常得到證實(shí)(圖6a,b)。此外,K2O 含量隨SiO2含量的增加而增加(圖5a),說(shuō)明不存在鉀長(zhǎng)石的分異作用;TFe2O3、MgO、TiO2與SiO2含量呈負(fù)相關(guān)(圖5d ~f),說(shuō)明分別存在角閃石、黑云母和Fe-Ti 氧化物的分異作用,黑云母的分異還表現(xiàn)在Th 和V 的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖10a)和鏡下的次生鱗片狀黑云母特征(圖2d),角閃石的分異作用還表現(xiàn)在Dy 隨Er 的降低而降低(圖10b),Ba 隨Sr 的降低而降低,也反應(yīng)出受斜長(zhǎng)石和黑云母的共同分異作用的特征,但變化不明顯,可能說(shuō)明存在角閃石分異的抵消作用(圖10c)。夏道巖體的稀土含量變化不大(∑REE=246.58 ~323.28,圖6a),說(shuō)明磷灰石、榍石、鋯石、褐簾石和獨(dú)居石等的分異作用影響不大,這也從P2O5、Zr 與SiO2含量無(wú)明顯相關(guān)性得到證實(shí)(圖5h,j);Nb、Ti 的負(fù)異??赡苷f(shuō)明存在鈦鐵礦和榍石等富Ti 的礦物相的分異作用,考慮到稀土變化不大的特征,更可能與鈦鐵礦的分異有關(guān)。綜上所述,晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖(夏道巖體)的形成可能主要是與斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石和鈦鐵礦等礦物相的分異作用有關(guān)的S 型花崗質(zhì)巖漿作用。
圖9 微量元素關(guān)系圖解
(2)早白堊世(145Ma ~141Ma)低鎂花崗巖,巖石因具較低 的FeO*/MgO 值(大 部 分FeO*/MgO<10)和Zr+Nb+Ce+Y(大部分Zr+Nb+Ce+Y<350×10-6),而區(qū)別于A 型花崗巖,而部分元素特征與A 型花崗巖相似可能是由于極高的分異作用所致[5]。其P2O5含量均低于0.2%,明顯不同于S 型花崗巖的特征,SiO2與P2O5呈負(fù)相關(guān)(圖5h)、Rb 與Y、Th 呈正相關(guān),表現(xiàn)出I型花崗巖的特征(圖5k 和l)。在與花崗巖成因有關(guān)的判別圖解上,主要落在了I 或S 型與A 型花崗巖邊界附近(圖9a)、分異的花崗巖區(qū)(圖9b,c)、高分異鈣堿性花崗巖區(qū)(圖9d)、I 型花崗巖區(qū)(圖9e)和非A 型花崗巖區(qū)(圖9f)。富硅、富堿,分異指數(shù)D.I.更大,微量元素Rb、Th、U、Nb、Ta 具更強(qiáng)的富集,Ba、Sr、P、Ti、Eu 具更大的虧隕,表現(xiàn)出高分異花崗巖的特征。其Al2O3、CaO 含量隨SiO2含量增加而降低(圖5c,g),具Sr、Ba和Eu 的負(fù)異常(圖6a,b),反應(yīng)了斜長(zhǎng)石的分異作用。不同的是,K2O 含量隨SiO2含量的增加而降低(圖5a),說(shuō)明存在鉀長(zhǎng)石的分異作用;TFe2O3與SiO2含量的負(fù)相關(guān)關(guān)系不明顯(圖5d),說(shuō)明角閃石分異作用影響不大,MgO、TiO2與SiO2含量見(jiàn)弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5e,f),說(shuō)明存在弱的黑云母和Fe-Ti 氧化物的分異作用,這也從Th、V 的負(fù)相關(guān)和Dy、Er 含量較高的特征得到反應(yīng)(圖10a、圖10b);Ba 和Sr 相關(guān)演化線與鉀長(zhǎng)石分異演化線一致(圖10c),說(shuō)明鉀長(zhǎng)石是主要的分異相,其少數(shù)樣品偏離演化線可能是由于斜長(zhǎng)石的分異所致。稀土含量變化大(∑REE=73.49 ~294.47,圖6a),說(shuō)明磷灰石、榍石、鋯石、褐簾石和獨(dú)居石等的分異作用影響較大,其演化線基本與褐簾石和獨(dú)居石分異演化線一致(圖10d),說(shuō)明后兩種礦物相起主要的分異作用,其部分偏離演化線的特征可能是由于磷灰石、榍石和鋯石等的分異起作用,這也從P2O5、Zr 與SiO2含量的負(fù)相關(guān)得到證實(shí)(圖5h,j);Nb、Ti 的負(fù)異??赡苷f(shuō)明存在鈦鐵礦和榍石等富Ti 的礦物相的分異作用,考慮到稀土變化大的特征,更可能與榍石的分異有關(guān)。綜上所述,早白堊世(145Ma ~141Ma)低鎂花崗巖的形成可能主要與鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母、褐簾石和獨(dú)居石的分異作用有關(guān),而磷灰石、榍石、鋯石等的分異起次要作用,為高分異I 型花崗質(zhì)巖漿作用。
(3)早白堊世(136Ma ~125Ma)高鎂花崗巖與早白堊世(145Ma ~141Ma)低鎂花崗巖相似,表現(xiàn)出高分異花崗巖的特征,具斜長(zhǎng)石的分異作用(圖5c,g,圖6a,b)和在鉀長(zhǎng)石的分異作用(圖5a,圖10c)。與后者不同的是,其分異程度較弱。TFe2O3與SiO2含量的呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5d),說(shuō)明存在角閃石的分異作用,這也從Dy、Er 含量較低的特征得到反應(yīng)(圖10b);MgO、TiO2與SiO2含量的負(fù)相關(guān)關(guān)系更強(qiáng)(圖5e,f),說(shuō)明存在黑云母和Fe-Ti 氧化物的分異作用,但Th、V 的負(fù)相關(guān)特征不明顯(圖10a),說(shuō)明黑云母的分異作用不強(qiáng)。稀土含量變化相對(duì)較?。ā芌EE=73.49 ~294.47,圖6a),說(shuō)明磷灰石、榍石、鋯石、褐簾石和獨(dú)居石等的分異作用影響較小,其演化線基本與褐簾石和獨(dú)居石分異演化線一致(圖10d),說(shuō)明后兩種礦物相起主要的分異作用,其部分偏離演化線的特征可能是由于磷灰石、榍石和鋯石等的分異起作用,重稀土的明顯虧隕的特征說(shuō)明存在石榴子石或鋯石的分異作用,但Zr 與SiO2含量的關(guān)系不明顯(圖5j),排除了鋯石分異作用,而P2O5與SiO2含量的負(fù)相關(guān)則證實(shí)了磷灰石分異作用的存在(圖5h);Nb、Ti 的負(fù)異??赡苷f(shuō)明存在鈦鐵礦和榍石等富Ti 的礦物相的分異作用,考慮到稀土變化不大的特征,更可能與鈦鐵礦的分異有關(guān)。綜上所述,早白堊世(136Ma ~125Ma)高鎂花崗巖的形成可能主要與鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、角閃石、石榴子石、褐簾石和獨(dú)居石的分異作用有關(guān),而磷灰石、鈦鐵礦等的分異起次要作用,為高分異I 型花崗質(zhì)巖漿作用。
圖10 主量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解(據(jù)Maniar and Piccoli,1989)
(4)晚白堊世花崗斑巖(0062-1),在主量元素上具極低的K2O、Na2O 和CaO 含 量,低 的D.I.和Mg#,較 高 的TFe2O3和P2O5含量(圖5d,h),微量元素上具最低的Sr 含量和最高的輕稀土含量(圖6a,b),三件樣品的SiO2與Al2O3和CaO 呈正相關(guān)(圖5c,g),明顯不同于前述兩類花崗巖。在與花崗巖成因有關(guān)的判別圖解上,主要落在了A 型花崗巖區(qū)(圖9a ~c)和堿性花崗巖區(qū)(圖9d)。巖石具極高的FeO*/MgO 值(71.13)和高的Zr+Nb+Ce+Y 值(571.01),也與A 型花崗巖的特征一致。其較低的K2O、Na2O、CaO 和Sr 含量和較高的輕稀土含量特征,可能是由A 型花崗質(zhì)巖漿中長(zhǎng)石類礦物的分離結(jié)晶作用所致(圖9f)。K2O、Na2O 與SiO2含量呈負(fù)相關(guān)(圖5a,表2),Al2O3、CaO與SiO2含量呈正相關(guān)(圖5c,g),Sr、Ba 和Eu 具強(qiáng)烈的負(fù)異常(圖6a,b),可能說(shuō)明鉀長(zhǎng)石為主要的分異相。Dy、Er 正向演化關(guān)系說(shuō)明不存在角閃石的分異作用(圖10b)。分異程度最低的0062-1 樣品具有高的FeO*/MgO 和Zr+Nb+Ce+Y 值、富鐵,貧堿、鎂、鈣等A 型花崗巖的地球化學(xué)特征,則反應(yīng)了其母巖漿的性質(zhì),綜上所述,認(rèn)為晚白堊世花崗斑巖形成于深部隱伏的,與A 型花崗質(zhì)巖漿分異有關(guān)的,以鉀長(zhǎng)石為主要分異礦物相的淺成低溫脈巖巖漿作用。
6.2.2 源區(qū)特征
據(jù)已有的同位素成果,各期巖漿巖的物質(zhì)來(lái)源皆具殼源特征,但地幔組分的加入作用卻有所差異。其中,Wang 等(2015)有關(guān)Sr-Nd-Hf 同位素研究表明,晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖(夏道巖體)具富集型的Sr-Nd-Hf 同位素組成,屬殼源Sr、Nd 同位素特征((87Sr/86Sr)i=0.7094640 ~0.710205,εNd(t)=-9.0 ~-9.4),巖石來(lái)源于華夏陸塊內(nèi)古元古代的變質(zhì)基底(含變火山巖和變沉積巖),基本無(wú)地幔組分加入。毛建仁等(2006)等有關(guān)全巖的Sr、Nd 同位素組成研究表明,早白堊世低鎂花崗巖(原大洋巖體)和高鎂花崗巖(原莒舟巖體)具有較高的(87Sr/86Sr)i 值(0.729052 ~0.71585)和負(fù)的εNd(t)值(-7.2 ~-8.6),說(shuō)明其源區(qū)以殼源為主,而原大洋巖體的Pb 同位素來(lái)源受到EM Ⅱ型富集地幔端元的影響,說(shuō)明存在有幔源巖漿與地殼物質(zhì)之間的相互作用,可能是少量EM Ⅱ型富集地幔組分參與原大洋—莒舟巖體花崗巖的形成;王森等(2015)有關(guān)鋯石的Hf 同位素特征的研究也顯示大洋、莒舟巖體為地殼物質(zhì)熔融形成;Yang et al.(2017)通過(guò)對(duì)比閩浙一帶燕山期(160Ma ~67Ma)各類花崗巖的Nd、Hf 同位素特征,指出華南閩浙沿海一帶晚中生代花崗巖的形成受古元古代地殼和新生物質(zhì)混合作用的控制,并且隨著巖體形成年齡的由老到新,新生物質(zhì)的加入量逐步增加,而大洋巖體和莒舟巖體是在玄武質(zhì)巖漿底侵作用下,由古元古代基底巖石部分熔融并混入新生物質(zhì)后形成,且較年輕的莒舟巖體中新生物質(zhì)的混入程度更高。晚白堊世花崗斑巖(菜刀岐石英斑巖)則是在早白堊世的高鎂花崗巖(原莒舟巖體)的高程度分異演化的基礎(chǔ)上形成。
本次工作表明,晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖為S 型花崗巖,源區(qū)基本無(wú)地幔組分加入。早白堊世(145Ma ~141Ma)低鎂花崗巖和早白堊世(136Ma ~125Ma)高鎂花崗巖同為高分異I 型花崗巖,后者鎂含量更高,中稀土和重稀土含量更低,出現(xiàn)角閃石和石榴子石礦物分異作用,分異程度更弱,在微量元素有關(guān)的構(gòu)造判別圖解中(圖12c、d),投影點(diǎn)整體往火山弧花崗巖區(qū)(VAG)方向偏離;上述特征表明,隨著后碰撞過(guò)程的減壓作用和地幔隆起,后者所處的地幔源區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榫吒凰?、富鋁和火山弧組成的地球化學(xué)特征,這可能是由下地殼巖石圈拆沉作用所引起了深部地幔物質(zhì)組成的變化。晚白堊世花崗斑巖保留了部分A 型花崗巖特征,可能為A 型花崗巖分異演化的產(chǎn)物,其源區(qū)地幔組分加入情況有待深入研究,但據(jù)其具A 型花崗巖的地球化學(xué)特征推斷該期巖漿來(lái)源于前期花崗質(zhì)巖漿熔融后的殘余下地殼,在伸展環(huán)境下,隨著巖石圈進(jìn)一步的減薄,地幔上涌程度更強(qiáng),其地幔組分加入程度是最高的。
綜上所述,本區(qū)四期花崗質(zhì)巖漿皆起源于古老基底地殼物質(zhì)的熔融,但地幔物質(zhì)加入程度持續(xù)加大,軟流圈地幔物質(zhì)上涌和新生幔源巖漿的底侵作用為花崗巖源區(qū)提供了一定的物質(zhì)來(lái)源和大量源區(qū)熔融所需要的熱量。由此可見(jiàn),晚中生代華南地區(qū)的伸展構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程,其幔源組分的加入和充分的分異演化對(duì)中甲錫礦的形成有重要作用。
6.3.1 構(gòu)造環(huán)境判別
(1)晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖(夏道巖體)落在大陸碰撞花崗巖區(qū)(CCG,圖11a-f),其中,夏道巖體的較高分異正長(zhǎng)花崗巖和堿長(zhǎng)花崗巖(XD-2 和XD-3)和本次所取的晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖(0047-1)在ACF判別圖(e)落在與裂谷有關(guān)的花崗巖區(qū)(RRG)和與大陸的造陸隆起有關(guān)的花崗巖區(qū)(CEUG),可能是斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分異作用使CaO 含量降低引起的,夏道巖體中較弱分異的二長(zhǎng)花崗巖(XD-1和XD-4)則投影在大陸弧花崗巖區(qū)(CAG),可能是繼承了原巖的地球化學(xué)特征。在R1-R2 構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖12a)落在同碰撞區(qū)(6)。在Rb-Hf-Ta構(gòu)造判別圖解中(圖12b)落在火山弧花崗巖區(qū)(A)。在微量元素有關(guān)的構(gòu)造判別圖解中(圖12c、d)總體落在島弧花崗巖區(qū)(VAG),可能是由于源巖來(lái)源于貧Rb 的地殼或巖漿熔融過(guò)程中富Rb 流體含量較少所致。綜上所述,晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖形成于大陸碰撞構(gòu)造環(huán)境。
(2)早白堊世(145Ma ~141Ma)低鎂花崗巖落在后造山花崗巖區(qū)(POG,圖11a ~f),其中,Yang et al.(2017)的樣品在FeO*/(FeO*+MgO)-SiO2圖解(圖11c)和AFM 圖解(圖11d)中皆偏離較大,可能是因其相對(duì)富鎂所致,可能說(shuō)明這批樣品混入的幔源物質(zhì)更多。R1-R2 構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖12a)落在造山后區(qū)(7)。在Rb-Hf-Ta構(gòu)造判別圖解中(圖12b)落在碰撞晚期-碰撞后花崗巖區(qū)(D)。在微量元素有關(guān)的構(gòu)造判別圖解中(圖12c、d)分別落在板內(nèi)花崗巖區(qū)(WPG)和后碰撞花崗巖區(qū)(post-COLG)。綜上所述,早白堊世(145Ma ~141Ma)低鎂花崗巖形成于后造山或后碰撞環(huán)境。
(3)早白堊世(136Ma ~125Ma)高鎂花崗巖落在后造山花崗巖區(qū)(POG,圖11a-f),造山后區(qū)(7,圖12a),碰撞晚期-碰撞后花崗巖區(qū)(D,圖12b),板內(nèi)花崗巖區(qū)(WPG)和后碰撞花崗巖區(qū)(post-COLG)(圖13c、d)。個(gè)別樣品在構(gòu)造判別圖解的偏離可能由于其分異較強(qiáng)(D3087-b1 和D3087-b2)、硅化(JZ003)、富鈉(DY002 和JZ006)或礦化蝕變(MK-94)等原因所致。此外,在微量元素有關(guān)的構(gòu)造判別圖解中(圖12c、d),部分樣品偏離到火山弧花崗巖區(qū)(VAG)和同碰撞花崗巖區(qū)(syn-COLG),可能反應(yīng)其源區(qū)的變化。綜上所述,早白堊世(136Ma ~125Ma)高鎂花崗巖形成于后造山或后碰撞環(huán)境。
(4)晚白堊世花崗斑巖落在裂谷有關(guān)的花崗巖區(qū)(RRG)和與大陸的造陸隆起有關(guān)的花崗巖區(qū)(CEUG)(圖11a ~f)。R1-R2 構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖12a)落在圖外,可能與分異所致極低的K2O 和Na2O 含量有關(guān)。在Rb-Hf-Ta 構(gòu)造判別圖解中(圖12b)落在碰撞晚期-碰撞后花崗巖區(qū)(D),并靠近板內(nèi)花崗巖區(qū)(B)。在微量元素有關(guān)的構(gòu)造判別圖解中(圖12c、d)分別落在板內(nèi)花崗巖區(qū)(WPG)和后碰撞花崗巖區(qū)(post-COLG)內(nèi)島弧花崗巖(VAG)與板內(nèi)花崗巖區(qū)(WPG)邊界附近。綜合判斷,晚白堊世花崗斑巖形成于板內(nèi)伸展環(huán)境。
6.3.2 構(gòu)造背景演化
中甲礦區(qū)的巖漿作用離不開(kāi)華南地區(qū)中生代廣泛的構(gòu)造巖漿事件這一大背景,多數(shù)學(xué)者認(rèn)為華南中生代(尤其是晚中生代)巖漿作用是在拉張應(yīng)力為主的伸展構(gòu)造背景下發(fā)生了玄武質(zhì)巖漿底侵條件下而出現(xiàn)的,但由擠壓向伸展轉(zhuǎn)變的時(shí)代則存在爭(zhēng)議。徐先兵等(2009)認(rèn)為在中—晚侏羅世,古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖,直接導(dǎo)致東亞晚侏羅世廣泛變形和陸內(nèi)造山;晚侏羅世—早白堊世,華南地區(qū)進(jìn)入擠壓松馳階段,開(kāi)始由擠壓向拉張環(huán)境轉(zhuǎn)換,從而導(dǎo)致該區(qū)大規(guī)模巖石圈減薄、大規(guī)模巖漿活動(dòng)[4]。而另外的觀點(diǎn)認(rèn)為閩西南地區(qū)的巖石圈伸展起始于183Ma ~158Ma,并延續(xù)至135Ma[8]。135Ma 后太平洋板塊發(fā)生轉(zhuǎn)向,中國(guó)大陸,乃至東亞大陸邊緣處于持續(xù)伸展階段[7]。一個(gè)基本事實(shí)是,華南晚侏羅世花崗巖(165Ma ~145Ma)具擠壓環(huán)境下地殼重熔的S 型花崗巖特征,此外,邢光福等(2008)則認(rèn)為華南中—晚侏羅世指示張性環(huán)境的火成巖均形成于區(qū)域整體擠壓下的局部拉張條件,因此,本區(qū)在晚侏羅世發(fā)生擠壓造山運(yùn)動(dòng)是可信的。
中甲礦區(qū)及其鄰區(qū)所劃分的四期花崗巖漿作用,在巖石學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)上差別明顯,分別代表了S 型、I 型和A型花崗巖等不同類型的巖漿侵入作用,對(duì)應(yīng)的構(gòu)造環(huán)境分別為大陸碰撞構(gòu)造環(huán)境、后碰撞環(huán)境、持續(xù)的后碰撞伸展環(huán)境和板內(nèi)伸展環(huán)境,巖漿巖的這種特征的時(shí)空演化規(guī)律支持在晚侏羅世—早白堊世開(kāi)始由擠壓向拉張轉(zhuǎn)換的認(rèn)識(shí)[4],其轉(zhuǎn)換時(shí)代為約145Ma。因此,中甲礦區(qū)所在的華南地區(qū)晚中生代大致經(jīng)歷如下巖漿演化階段:晚侏羅世(約146Ma)為受古太平洋板塊俯沖擠壓作用導(dǎo)致的陸內(nèi)同碰撞造山階段,巖石圈增厚,引發(fā)了以二長(zhǎng)花崗巖和夏道巖體為代表的存在黑云母和角閃石分異作用的具高鉀鈣堿性系列和較弱分異特征的同碰撞S 型花崗質(zhì)巖漿作用;早白堊世(145Ma ~141Ma),由擠壓向拉張環(huán)境轉(zhuǎn)換,巖石圈減薄,形成了大規(guī)模的以低鎂花崗巖為代表的存在黑云母分異作用的具高鉀鈣堿性系列和高分異特征的后碰撞I 型花崗質(zhì)巖,該期巖漿作用過(guò)程中受同期熱液改造作用較強(qiáng)(如礦物的熔蝕結(jié)構(gòu),斜長(zhǎng)石的亮邊,熱液鋯石、稀土四分效應(yīng)等特征);早白堊世(136Ma ~125Ma),巖石圈持續(xù)減薄,部分巖石圈下地殼物質(zhì)因拆沉作用回返到地幔中,形成了以高鎂花崗巖為代表的存在角閃石和石榴子石分異作用的具高鉀鈣堿性系列和高分異特征的后碰撞I 型花崗質(zhì)巖,該期花崗質(zhì)巖漿相比于早期的低鎂花崗巖,因源區(qū)軟流圈地幔同化了拆沉的下地殼巖石圈而更富水和富鋁,因地幔組分加入更多而更富鎂,地幔上涌的規(guī)模更大,能量更高而結(jié)晶冷卻速度更慢,因而礦物粒度更粗(中粗粒為主);晚白堊世(約99Ma),在持續(xù)伸展的環(huán)境下,華南地區(qū)轉(zhuǎn)入板內(nèi)階段,巖石圈進(jìn)一步減薄,形成了以花崗斑巖為代表的具A 型花崗巖特征的淺成巖脈侵入作用,可能源自隱伏的A 型花崗巖體,推測(cè)存在伸展環(huán)境下的A 型花崗質(zhì)巖漿作用。
中甲礦區(qū)的花崗斑巖中產(chǎn)有細(xì)(網(wǎng))脈浸染狀(斑巖型)錫礦化(楊祖龍等,2008),更富揮發(fā)組分和成礦元素(張達(dá)等,1999;毛建仁等,2006),本次工作也進(jìn)一步證實(shí)了這一認(rèn)識(shí),花崗斑巖(0062-1)的F、輕稀土和各類成礦元素含量 最 高(F=5680ppm, ∑LREE=600×10-6,W=126×10-6,Sn=32.5×10-6,Mo=613×10-6,Au=1.36×10-6,Ag=0.285×10-6,表2),稀土的四分效應(yīng)最大(TE3=1.2),富鐵的特征也有利于錫的富集,因錫具一定的親鐵性,因此,花崗斑巖是本區(qū)錫成礦的最重要地質(zhì)體。雖然,造山帶由擠壓向伸展的轉(zhuǎn)變期往往是大規(guī)模成礦的有利時(shí)期,原大洋巖體和莒舟巖體與馬坑鐵(鉬)成礦有關(guān)[3];但中甲礦區(qū)早白堊世(145Ma ~141Ma)低鎂花崗巖(0061-1)的W、Mo、Bi、Au、Sn、Ag 等成礦元素并不高,特別是Sn 含量為三者最低(12.42×10-6),因而不大可能與錫礦化有關(guān)。
另一方面,馬東升(2008)指出華南地區(qū)熱液礦床的形成具有燕山期集中成礦和成礦元素的基底繼承性的特點(diǎn),燕山期花崗巖成礦與大陸地殼多旋回熔融或再循環(huán)有密切關(guān)系,而這一過(guò)程可能與下地殼拆沉作用及巖石圈減薄有關(guān)。中甲礦區(qū)的花崗斑巖成礦時(shí)代與華南地區(qū)(128Ma ~90Ma)的鎢錫成礦作用是一致的,其所在的大陸地殼中廣泛出露的中元古代地層普遍富集W、Sn、Sb、As 和Au 等成礦元素,為多金屬礦的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
因此,中甲礦區(qū)的成礦模式可能如下:晚侏羅世(146Ma ~143Ma)的同碰撞造山運(yùn)動(dòng)使地殼的錫元素進(jìn)一步向地殼上部富集,從二長(zhǎng)花崗巖(0047-1)較高的Sn 含量(32.17×10-6)得到間接指示;早白堊世(145Ma ~141Ma)的造山期后巖漿作用過(guò)程使增厚的下地殼重熔,錫和其他成礦元素隨巖漿熱液作用運(yùn)移至地殼上部,在巖漿冷凝結(jié)晶過(guò)程中同化了部分圍巖的成礦物質(zhì)使成礦元素更加富集,局部可形成少量輝鉬礦化(輝鉬礦Re-Os 年齡為143Ma[2]);早白堊世(136Ma ~125Ma)持續(xù)的后碰撞伸展環(huán)境下,巖石圈持續(xù)減薄,部分巖石圈下地殼物質(zhì)因拆沉作用回返到地幔中,使上部地幔富水和富鋁,并進(jìn)一步富集成礦物質(zhì),隨著富水和富鋁的地幔玄武質(zhì)巖漿上涌引發(fā)更淺部的且更富集成礦物質(zhì)的下地殼部分熔融,巖漿作用將深部的成礦物質(zhì)向淺部運(yùn)移并進(jìn)一步萃取了部分圍巖的成礦元素,在冷凝結(jié)晶過(guò)程中,成礦物質(zhì)富集于巖漿熱液并在侵入界線附近的圍巖的裂隙或構(gòu)造破碎帶中沉淀,形成脈狀礦體,部分充填于富含孔隙的矽卡巖化帶,形成更大規(guī)模的似層狀礦體,引發(fā)了本區(qū)的一次更大規(guī)模的成礦作用,如馬坑鐵(鉬)礦(輝鉬礦Re-Os 年齡133Ma ~130Ma[5]),該期花崗質(zhì)巖漿作用緊隨前一期花崗質(zhì)巖漿作用,仍屬后碰撞造山過(guò)程,但其源區(qū)因同化了拆沉的下地殼而更富集成礦物質(zhì),巖漿作用和成礦規(guī)模也更大;晚白堊世(約99Ma),持續(xù)的伸展作用下,進(jìn)入板內(nèi)環(huán)境,軟流圈上涌至巖石圈地殼下部更淺的,經(jīng)過(guò)多次巖漿作用及成礦元素富集過(guò)程后所形成的更富含成礦元素的各類巖石中,因持續(xù)的拆沉減薄作用,軟流圈同化吸收了拆離的巖石圈中更多的錫等成礦物質(zhì),再次的熔融作用使成礦元素活化后隨巖漿熔體上侵運(yùn)移至淺部,同時(shí)持續(xù)活化圍巖中的成礦元素,并演化出富含流體和成礦物質(zhì)的巖漿熱液,在巖漿結(jié)晶冷凝的過(guò)程中,富集成礦物質(zhì)的巖漿熱液,侵入并充填在侵入體圍巖頂部附近的斷層、破碎帶等構(gòu)造薄弱帶中,呈各類小規(guī)模的淺成斑巖脈體或小巖株產(chǎn)出,錫等成礦物質(zhì)也在斑巖的內(nèi)外接觸帶中沉淀,形成錫礦床,如中甲錫礦床及華南地區(qū)燕山晚期(128Ma ~90Ma)的鎢錫成礦作用[3]。
(1)龍巖中甲礦區(qū)及鄰區(qū)存在四期巖漿作用,分別為晚侏羅世(165Ma ~145Ma)、早白堊世(145Ma ~141Ma)、早白堊世(136Ma ~125Ma)和早—晚白堊世(125Ma ~90Ma),其中,中甲礦區(qū)見(jiàn)第一、二、四期等三個(gè)期次的巖漿作用。
(2)晚侏羅世(165Ma ~145Ma)的巖漿作用以夏道巖體和二長(zhǎng)花崗巖為代表,富硅、富鋁、低堿,屬高鉀鈣堿性系列,具S 型花崗巖特征,巖石形成與斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石和鈦鐵礦等礦物相的分異作用有關(guān),形成于大陸碰撞構(gòu)造環(huán)境。早白堊世(145Ma ~141Ma)的巖漿作用以低鎂花崗巖為代表,巖石富硅、富鋁、富堿,屬高鉀鈣堿性系列,具高分異I 型花崗巖特征,巖石形成與鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母、褐簾石和獨(dú)居石的分異作用有關(guān),而磷灰石、鋯石、鈦鐵礦等的分異起次要作用,形成于后造山或后碰撞環(huán)境。早白堊世(136Ma ~125Ma)的巖漿作用以高鎂花崗巖為代表,巖石富硅、富鋁、富堿,屬高鉀鈣堿性系列,具高分異I 型花崗巖特征,巖石形成與鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、角閃石、石榴子石、褐簾石和獨(dú)居石的分異作用有關(guān),而磷灰石、鈦鐵礦等的分異起次要作用,形成于巖石圈持續(xù)減薄作用下的后造山或后碰撞環(huán)境。早—晚白堊世(125Ma ~90Ma)的巖漿作用以花崗斑巖為代表,巖石富硅、富鐵、貧堿、鎂、鈣,屬鈣堿性系列,具A 型花崗巖特征,巖石形成主要與鉀長(zhǎng)石分異有關(guān),形成于板內(nèi)伸展環(huán)境,推測(cè)與深部存在的隱伏A 型花崗巖的分異有關(guān)。
(3)中甲錫礦是早白堊世以來(lái)(<145Ma)持續(xù)的下地殼拆沉作用及巖石圈減薄背景下,大陸地殼經(jīng)歷了多旋回熔融或再循環(huán),成礦元素多次富集之后,由最末一期巖漿作用形成的錫多金屬礦床。錫成礦作用與晚白堊世(約99Ma)的花崗斑巖有關(guān),屬于華南地區(qū)燕山晚期(128Ma ~90Ma)的鎢錫成礦作用的一部分。