于玉帥，周 云，牛志軍，安志輝，劉阿睢

(1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430205； 2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 花崗巖成巖成礦地質(zhì)研究中心，湖北 武漢 430205； 3. 東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013)

華南不同期次花崗巖的成礦專屬性研究表明，華南早古生代花崗巖可能不具有鎢、錫、稀有金屬礦床成礦潛力(徐克勤等，1963)。彭公廟巖體位于湖南省東南部、南嶺成礦帶中部(圖1)，出露面積約750 km2，是典型的早古生代花崗巖大巖基。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，彭公廟巖體內(nèi)部及周緣發(fā)育5處鎢(錫)礦床(點(diǎn))。其中，楊梅坑和圳口鎢礦床產(chǎn)于巖體南緣震旦系下統(tǒng)正園嶺組淺變質(zhì)碎屑巖中；近年來發(fā)現(xiàn)的張家壟鎢礦床達(dá)到大型規(guī)模，兩個(gè)礦段分別產(chǎn)于彭公廟巖體中粗粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和正圓嶺組淺變質(zhì)碎屑巖中(郭愛民，2011； 郭愛民等，2017)；石牛仙鎢礦體賦礦圍巖為中細(xì)粒二云母二長(zhǎng)花崗巖；兩江口鎢錫礦點(diǎn)礦(化)體賦存于彭公廟巖體北部花崗閃長(zhǎng)斑巖體中。LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年表明張家壟鎢礦床中粗粒似斑狀黑云母花崗巖形成于436.2±3.1 Ma，坑道內(nèi)的含白鎢礦細(xì)晶巖脈形成于426.5±2.5 Ma(張文蘭等，2011)。結(jié)合礦體主要產(chǎn)于黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和圍巖地層中的地質(zhì)事實(shí)，研究者認(rèn)為彭公廟巖基南部鎢礦床為早古生代成礦，且與早古生代彭公廟大花崗巖基有密切的成因關(guān)系(喬玉生等，2011； 李時(shí)謙等，2013)。在南嶺成礦帶西側(cè)，早古生代鎢錫礦找礦也取得較大的找礦突破，例如越城嶺-苗兒山地區(qū)的平灘鎢礦床、落家沖鎢錫多金屬礦床和獨(dú)石嶺鎢銅多金屬礦床(陳文迪等，2016； 杜云等，2017； Chenetal., 2019)。因此，部分學(xué)者開始重新審視早古生代巖漿活動(dòng)與鎢錫成礦的關(guān)系(華仁民等，2013； 陳駿等，2014； 盛丹等，2020)。那么，這是否意味著應(yīng)該在早古生代大花崗巖基中尋找鎢錫礦床呢？本文以彭公廟巖體為切入點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的年代學(xué)和地球化學(xué)分析，并與典型的成礦花崗巖對(duì)比，以此評(píng)估與早古生代巖漿活動(dòng)有關(guān)的鎢錫成礦潛力，同時(shí)指出彭公廟地區(qū)下一步找礦方向。

1 地質(zhì)背景

彭公廟巖體位于南嶺成礦帶中部，諸廣山-萬洋山復(fù)式巖體西側(cè)(夏金龍等，2021)，出露面積約700 km2。區(qū)內(nèi)地層齊全，除志留系外，從南華系到第四系均有出露，尤以晚古生代地層最為發(fā)育。南華系-寒武系為復(fù)理石、類復(fù)理石建造，主要巖性為變質(zhì)陸源碎屑巖夾少量硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖，變質(zhì)程度為低綠片巖相； 泥盆系-中三疊統(tǒng)為淺海相碳酸鹽巖夾陸源碎屑巖； 上三疊統(tǒng)-古近系為陸相含煤建造和陸相紅盆沉積； 第四系主要為河流沖積層和山麓前緣殘坡積層。彭公廟巖體侵入于震旦系-奧陶系淺變質(zhì)砂巖中，與上覆泥盆系跳馬澗組不整合接觸，結(jié)合K-Ar同位素測(cè)年結(jié)果(385 Ma，李璞等，1963)，確定其是一個(gè)典型的早古生代花崗巖大巖基。

彭公廟巖體可詳細(xì)劃分為湯市、馬腦下、蘭溪、香樹壟和恩壟5個(gè)單元(柏道遠(yuǎn)等，2006)。湯市單元和恩壟單元主要巖性分別為黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和二云母二長(zhǎng)花崗巖，其余單元主要由粒度不等的黑云母二長(zhǎng)花崗巖組成。彭公廟巖體主體為黑云母二長(zhǎng)花崗巖，黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和二云母二長(zhǎng)花崗巖分布在巖體南(東)和北(西)，出露面積約500、 100和100 km2(圖2)，不同巖性之間主要呈突變接觸。高精度年代學(xué)研究表明，黑云母二長(zhǎng)花崗巖和二云母二長(zhǎng)花崗巖的成巖時(shí)代分別為441.3±2.4～435.3±2.7 Ma(張文蘭等，2011； Yuanetal., 2018a)和436±4～433±3 Ma，它們?cè)谡`差范圍內(nèi)一致(Xu and Xu, 2015； 徐文景，2017)。黑云母花崗閃長(zhǎng)巖具有中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石(40%)、鉀長(zhǎng)石(20%)、石英(30%)、角閃石(5%)、黑云母(3%～5%)組成。角閃石呈淺黃綠色，自形-半自形，發(fā)育典型的閃石式解理； 黑云母呈淺黃色，多色性明顯，自形-半自形片狀或集合體出現(xiàn)，發(fā)育一組完全解理(圖3a、3b)； 石英多呈他形粒狀； 長(zhǎng)石為半自形-他形。

圖 1 南嶺地區(qū)構(gòu)造-巖漿簡(jiǎn)圖(據(jù)徐先兵等，2021； Yu et al., 2022)Fig. 1 Structure-magmatic diagram of Nanling area (modified after Xu Xianbing et al., 2021; Yu et al., 2022)

石牛仙鎢礦點(diǎn)位于彭公廟巖體南端與地層接觸部位，礦體賦存于中細(xì)粒二云母二長(zhǎng)花崗巖中(圖4)，礦化類型分為石英脈型(地表、老窿)和云英巖化型(鉆孔)兩種。地表發(fā)現(xiàn)含鎢石英脈35條，脈寬5～50 cm，走向延伸約5～10 m，傾向主要為北西，次為南東，傾角41°～87°。在石英脈密集區(qū)鉆孔揭露到3～5層含鎢云英巖化帶，真厚度0.75～1.07 m，平均品位0.21%～0.54%，初步估算WO3(334？)為4 116.24噸(湖南省地質(zhì)調(diào)查院，2015)(1)湖南省地質(zhì)調(diào)查院. 2015. 湖南茶陵-寧崗地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查成果報(bào)告.。主要金屬礦物有白鎢礦、黃鐵礦、毒砂，非金屬礦物主要為石英、斜長(zhǎng)石、絹云母、白云母、鉀長(zhǎng)石等，白鎢礦多呈浸染狀、團(tuán)塊狀和細(xì)脈狀等(圖3c、3d)。

2 分析方法

采集彭公廟巖體南部張家壟礦區(qū)新鮮中粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和石牛仙礦區(qū)含白鎢礦石英脈樣品送至河北省廊坊市拓軒巖礦檢測(cè)服務(wù)有限公司，花崗閃長(zhǎng)巖去皮后粉碎200目進(jìn)行鋯石和獨(dú)居石挑選，含白鎢礦石英脈樣品進(jìn)行白云母的分選。

2.1 全巖地球化學(xué)測(cè)試方法

薄片進(jìn)行詳細(xì)的顯微觀察，粉末送至自然資源部中南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心進(jìn)行全巖主量元素、微量元素和稀土元素分析。其中，主量元素采用熔片-X熒光光譜法測(cè)定，儀器為波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀，分析精度0.1%～1.0%。微量元素和稀土元素采用混合酸溶礦制樣，由Thermo X series 2型電感耦合等離子質(zhì)譜儀測(cè)定，分析精度1.0%。

圖 2 湖南彭公廟巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖[據(jù)柏道遠(yuǎn)等(2006)、李時(shí)謙等(2013)修改]Fig. 2 Geologic sketch map of the Penggongmiao pluton, Hunan Province (modified after Bai Daoyuan et al., 2006; Li Shiqian et al., 2013) 黑云母二長(zhǎng)花崗巖年齡引自Yuan等(2018a)、張文蘭等(2011)； 二云母二長(zhǎng)花崗巖年齡引自Xu和Xu(2015)、徐文景(2017)； 黑云母花崗閃長(zhǎng)巖年齡為本文實(shí)測(cè)； 張家壟鎢礦輝鉬礦Re-Os年齡和白云母Ar-Ar年齡引自Yuan等(2018a)； 圳口鎢礦白云母Ar-Ar年齡引自嚴(yán)宸等(2019)； 石牛仙鎢礦白云母Ar-Ar年齡為本文實(shí)測(cè)The age of biotite monzogranite is quoted from Yuan et al., 2018a; Zhang Wenlan et al., 2011; The age of the two-mica monzogranite is quoted from Xu and Xu, 2015; Xu Wenjing, 2017; The age of biotite granodiorite age is measured in this paper; The Re-Os age of molybdenite and Ar-Ar age of muscovite of Zhangjialong tungsten deposit are from Yuan et al., 2018a; The Ar-Ar age of muscovite of Zhenkou tungsten deposit is quoted from Yan Chen et al., 2019; The Ar-Ar age of Muscovite in Shiniuxian tungsten deposit is measured in this paper

2.2 全巖Sr-Nd同位素分析

全巖Rb-Sr和Sm-Nd同位素分析都在自然資源部中南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心使用熱電離質(zhì)譜儀TRITON完成。其中，在Rb-Sr同位素分析過程中，用 NBS987、NBS607和GBW04411標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別對(duì)儀器和分析流程進(jìn)行監(jiān)控，在Sm、Nd同位素分析過程中，用NBS987、NBS607和GBW04411標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別對(duì)儀器和分析流程進(jìn)行監(jiān)控，同位素含量及比值采用同位素稀釋法公式計(jì)算得到。分析樣品制備的全過程均在超凈化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，全流程Rb、Sr空白分別為3×10-10和7×10-10。

2.3 鋯石和獨(dú)居石LA-ICP-MS微區(qū)原位U-Pb定年和微量元素分析

鋯石和獨(dú)居石原位U-Pb同位素定年在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司利用LA-ICP-MS分析完成，測(cè)試過程中激光束斑直徑分別為32 μm和16 μm，頻率分別為5 Hz和2 Hz。數(shù)據(jù)處理采用軟件ICPMSDataCal (Liuetal., 2008, 2010)完成，其中鋯石U-Pb同位素定年處理使用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500和玻璃標(biāo)樣NIST610作外標(biāo)分別進(jìn)行同位素和微量元素分餾校正，獨(dú)居石U-Pb同位素定年使用標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)居石44069和玻璃標(biāo)樣NIST610作外標(biāo)分別進(jìn)行同位素和微量元素分餾校正。使用Isoplot/Ex_ver3 (Ludwig, 2003)軟件進(jìn)行U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均計(jì)算。

2.4 白云母Ar-Ar定年方法

將清洗后的白云母封進(jìn)石英瓶中，送至中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院HFETR反應(yīng)堆中進(jìn)行中子輻照50小時(shí)，冷卻至安全放射劑量范圍后進(jìn)行40Ar/39Ar階段升溫測(cè)年。分析測(cè)試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成，采用雙真空鉭片加熱爐階段升溫法 (溫度范圍為800～1 400℃)釋放樣品中氣體，使用稀有氣體質(zhì)譜儀Argus VI進(jìn)行Ar同位素組成的測(cè)試。 通過測(cè)試大氣中的氬同位素組成獲得質(zhì)譜的質(zhì)量歧視校正因子，40K衰變常數(shù)λ=5.543×10-10/a(Steiger and Jager, 1977)。使用ArArCALC 2.40軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(Koppers, 2002)，坪年齡誤差為2σ。

圖 3 黑云母花崗閃長(zhǎng)巖手標(biāo)本(a)、鏡下照片(b，單偏光)和含鎢石英脈手標(biāo)本(c)、鏡下照片(d，正交偏光)Fig. 3 Hand specimens(a) and photomicrograph (b, plane light) of biotite granodiorite, hand specimens(c) and photomicrograph (d, crossed nicols) of tungsten-bearing quartz vein Amp—角閃石; Bt—黑云母; Ms—白云母; Q—石英; Sch—白鎢礦Amp—amphibole; Bt—biotite; Ms—muscovite; Q—quartz; Sch—Scheelite

圖 4 石牛仙鎢礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖(湖南省地質(zhì)調(diào)查院，2015)(2)湖南省地質(zhì)調(diào)查院. 2015. 湖南茶陵-寧崗地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查成果報(bào)告.Fig. 4 Geologic sketch map of the Shiniuxian tungsten deposit(Geological Survey of Hunan Province, 2015)?

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石和獨(dú)居石LA-ICP-MS U-Pb同位素測(cè)年

彭公廟中粗粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZJL19-4)中鋯石晶體呈自形長(zhǎng)柱狀(圖5a)，鋯石顆粒粒徑約100～200 μm，長(zhǎng)寬比約為2∶1～3∶1。少數(shù)鋯石顆粒核部可見渾圓狀的繼承鋯石，邊部發(fā)育密集的震蕩環(huán)帶，部分見有黑色的增生邊(圖5a)。LA-ICP-MS鋯石 U-Pb同位素分析結(jié)果(表1)顯示，Th含量為86×10-6～350×10-6，U含量為197×10-6～953×10-6，兩者呈正相關(guān)關(guān)系，Th/U值為0.25～0.66，指示鋯石為典型巖漿成因。20個(gè)分析數(shù)據(jù)得到206Pb/238U年齡為455.9±3.8～430.5±3.4 Ma，除去一個(gè)較老的離群年齡外，其余19顆鋯石加權(quán)平均為436.1±2.5 Ma(MSWD=1.9，n=19)，在U-Pb年齡諧和圖上樣品分布在諧和線上或其附近(圖6a、6b)，顯示較好的諧和性，說明鋯石形成以后U、Pb同位素體系是封閉的。436.1±2.5 Ma代表黑云母花崗閃長(zhǎng)巖結(jié)晶年齡。

圖 5 彭公廟黑云母花崗閃長(zhǎng)巖鋯石陰極發(fā)光(a)和獨(dú)居石背散射(b)圖像Fig. 5 Zircon CL (a) and monazite BSE (a) images of the Penggongmiao biotite granodiorite

中粗粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(ZJL19-4)獨(dú)居石晶體為半自形-自形，粒徑約50～100 μm，BSE圖像顯示獨(dú)居石為均勻的灰白色(圖5b)。選擇20顆獨(dú)居石進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb測(cè)試，結(jié)果表明Th、U含量較高且變化范圍大，分別為33 156×10-6～113 253×10-6和434×10-6～7 258×10-6，Th/U值為11.44～131.32(表2)。20個(gè)分析點(diǎn)206Pb/238U年齡為445.8±3.4～425.9±4.2 Ma，所有分析點(diǎn)均分布在由206Pb/238U與207Pb/235U構(gòu)筑的諧和曲線(圖6c、6d)，說明獨(dú)居石形成后U、Pb同位素體系是封閉的，加權(quán)平均年齡436.8±2.8 Ma可代表黑云母花崗閃長(zhǎng)巖結(jié)晶年齡。

3.2 巖石地球化學(xué)

中粗粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖的主量、微量和稀土元素含量見表3。

巖石SiO2含量為68.80%～72.65%，Al2O3含量為13.19%～15.11%； K2O+Na2O含量為6.52%～7.46%，K2O/Na2O值為1.50～1.74； Fe2O3T含量為3.05%～3.95%； MgO含量為0.86%～1.17%； CaO、TiO2和P2O5含量分別為2.03%～2.37%、0.50%～0.67%和0.12%～0.15%。樣品K2O含量較高，屬高鉀鈣堿性系列花崗巖(圖7a)； A/CNK為1.08～1.13，A/NK為1.51～1.62，剛玉分子含量為1.03%～1.73%，顯示弱過鋁-強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖特征(圖7b)。

黑云母花崗閃長(zhǎng)巖的稀土元素總量為185.93×10-6～214.56×10-6，δEu值為0.41～0.54，具有中等程度Eu負(fù)異常，LREE/HREE值為5.73～6.71，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖右傾(圖8a)。Eu負(fù)異常說明源區(qū)有斜長(zhǎng)石殘留或巖漿演化過程經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶。微量元素富集Rb、Th、U、Pb、Nd、Zr、Hf等大離子親石元素，虧損Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素(圖8b)，Rb/Sr、Zr/Hf、Nb/Ta值分別為1.47～2.22、32.85～34.21和8.68～10.39。根據(jù)Miller等(2003)計(jì)算公式得到鋯石飽和溫度為772～799℃，平均786℃。

表1 彭公廟黑云母花崗閃長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)Table 1 In-situ zircon LA-ICP-MS U-Pb data of the Penggongmiao biotite granodiorite

表2 彭公廟黑云母花崗閃長(zhǎng)巖獨(dú)居石LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)Table 2 In-situ monazite LA-ICP-MS U-Pb data of the Penggongmiao biotite granodiorite

圖 6 彭公廟黑云母花崗閃長(zhǎng)巖鋯石(a、b)和獨(dú)居石(c、d)U-Pb年齡諧和圖Fig.6 U-Pb concordia diagrams of zircon (a, b) and monazite (c, d) grains of the Penggongmiao biotite granodiorite

以本次實(shí)測(cè)的436.1 Ma進(jìn)行中粗粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖初始Sr和Nd計(jì)算，2件樣品(87Sr/86Sr)i值為0.711 300 1～0.717 229 6，143Nd/144Nd值為0.512 014～0.512 020，εNd(t)值為-8.60～-8.28，二階段Nd模式年齡為1.87～1.84 Ga(表4)。與彭公廟巖體黑云母二長(zhǎng)花崗巖[(87Sr/86Sr)i=0.712 30～0.718 31，143Nd/144Nd為0.511 989～0.511 992，εNd(t)=-8.7～-8.3，tDM2=1.87 ～1.84 Ga(柏道遠(yuǎn)等，2006)]和二云母二長(zhǎng)花崗巖[(87Sr/86Sr)i=0.715 840～0.717 284，143Nd/144Nd=0.511 981～0.512 078，εNd(t)=-8.7～-7.3，tDM2=1.88～1.77 Ga(Xu and Xu, 2015； 徐文景, 2017)]具有一致的Sr-Nd同位素特征。

3.3 白云母39Ar/40Ar同位素測(cè)年

石牛仙鎢礦床白云母39Ar/40Ar同位素測(cè)年結(jié)果列于表5。樣品ZK19-1在1 050～1 300℃的5個(gè)加熱階段具有66%的39Ar釋放量，坪年齡為150.2±1.2 Ma(圖9a)，等時(shí)線年齡為151.1±1.5 Ma，40Ar/36Ar初始比值為312.3±10.5(圖9b)，與現(xiàn)代大氣氬比值在誤差范圍內(nèi)一致(295.5，Qiu and Wijbrans，2006)，說明白云母自結(jié)晶以來對(duì)鉀和氬保持封閉體系，150.2±1.2 Ma代表了白云母的結(jié)晶年齡。

4 討論

4.1 彭公廟巖體及區(qū)內(nèi)鎢礦形成時(shí)代

彭公廟巖體內(nèi)部及南緣發(fā)育楊梅坑、圳口、張家壟、石牛仙、兩江口等5個(gè)鎢礦床(點(diǎn))。前人研究認(rèn)為彭公廟巖體南部楊梅坑和圳口鎢礦床為早古生代成礦，可能與彭公廟大花崗巖基有密切的成因關(guān)系(喬玉生等，2011； 李時(shí)謙等，2013)。 彭公廟張家壟DI和剛玉分子計(jì)算方法參見路遠(yuǎn)發(fā)等(2021)。

表3 彭公廟黑云母花崗閃長(zhǎng)巖主量元素(wB/%)、微量元素和稀土元素(wB/10-6)分析結(jié)果

圖 7 彭公廟黑云母花崗閃長(zhǎng)巖主量元素的K2O-SiO2 (a，據(jù) Peccerillo和Taylor, 1976)和A/NK-A/CNK (b，據(jù) Maniar和Piccoli, 1989) 地球化學(xué)圖解Fig. 7 K2O-SiO2 diagram (a，after Peccerillo and Taylor, 1976) and A/NK-A/CNK diagram (b，after Maniar and Pic-coli, 1989) of the Penggongmiao biotite granodiorite越城嶺黑云母二長(zhǎng)花崗巖數(shù)據(jù)引自Chen等(2019)； 彭公廟二云母二長(zhǎng)花崗巖數(shù)據(jù)引自柏道遠(yuǎn)等(2006)、Xu和Xu(2015)、徐文景(2017)； 彭公廟黑云母二長(zhǎng)花崗巖數(shù)據(jù)引自柏道遠(yuǎn)等(2006)The data of Yuechengling biotite monzogranite are quoted from Chen et al., 2019; Penggongmiao mica monzogranite are quoted from Bai Daoyuan et al., 2006； Xu and Xu, 2015； Xu Wenjing, 2017; Penggongmiao biotite monzogranite are quoted from Bai Daoyuan et al., 2006

鎢礦含白鎢礦細(xì)晶巖脈形成于426.5±2.5 Ma的確定(張文蘭等，2011)、越城嶺-苗兒山地區(qū)的獨(dú)石嶺鎢銅多金屬礦床(白鎢礦Sm-Nd等時(shí)線年齡417±35 Ma，熱液榍石U-Pb年齡425±12 Ma，成礦花崗巖年齡420～423 Ma，輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡423±4 Ma； 陳文迪等，2016)、平灘鎢礦床(成礦花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡430.8±2.4 Ma，輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡432±15 Ma，Chenetal., 2019)以及落家沖鎢錫多金屬礦床(成礦花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡408.3±3.5 Ma，白鎢礦Sm-Nd等時(shí)線年齡401.5±9.4 Ma，杜云等，2017和未刊資料)的相繼發(fā)現(xiàn)，使得重新評(píng)價(jià)加里東期大花崗巖基的成礦潛力變得非常有必要。

圖 8 彭公廟黑云母花崗閃長(zhǎng)巖稀土元素配分模式圖和微量元素蛛網(wǎng)圖Fig. 8 Chondrite-normalized rare earth element patterns and primitive mantle-normalized trace spider diagram of the Penggongmiao biotite granodiorite球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Taylor和McLennan(1985)； 原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun和McDonough(1989)； 數(shù)據(jù)來源同圖7chondrite normalization values after Taylor and McLennan, 1985; primitive mantle normalization values after Sun and McDonough, 1989; data are the same as Fig.7

表4 彭公廟黑云母花崗閃長(zhǎng)巖Sr、Nd同位素?cái)?shù)據(jù)Table 4 Sr and Nd isotope concentrations of the Penggongmiao biotite granodiorite

彭公廟巖體侵入于震旦系-奧陶系淺變質(zhì)的砂巖中，與上覆泥盆紀(jì)跳馬澗組不整合接觸，主要由黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、二云母二長(zhǎng)花崗巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖組成。本文利用LA-ICP-MS鋯石和獨(dú)居石U-Pb定年獲得黑云母花崗閃長(zhǎng)巖年齡分別為436.1±2.5 Ma(MSWD=1.9，n=19)和436.8±2.8 Ma(MSWD=2.7，n=20)，與黑云母二長(zhǎng)花崗巖SIMS 鋯石U-Pb年齡441.3±2.4 Ma(Yuanetal., 2018a)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡436.2±3.1～435.3±2.7 Ma(張文蘭等，2011)相吻合，也與二云母二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡436±4～433±3 Ma在誤差范圍內(nèi)一致(Xu and Xu, 2015; 徐文景, 2017)，表明彭公廟大花崗巖基為早志留世巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

表5 彭公廟地區(qū)石牛仙鎢礦白云母40Ar/39Ar 階段升溫測(cè)年數(shù)據(jù)Table 5 40Ar/39Ar stepwise heating analytical data for muscovite of the Shiniuxian tungsten deposit

圖 9 石牛仙鎢礦床白云母40Ar-39Ar坪年齡(a)和等時(shí)線年齡圖(b)Fig. 9 Plateau(a), isochron(b) 40Ar-39Ar ages of muscovite for Shiniuxian tungsten deposit

石牛仙鎢礦床位于張家壟鎢礦床北面，礦體產(chǎn)于二云母二長(zhǎng)花崗巖中，主要礦化類型為石英脈型和云英巖型，含鎢石英脈白云母39Ar-40Ar坪年齡150.2±1.2 Ma，與Yuan等(2018a)獲得的張家壟鎢礦床云英巖型鎢礦脈輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡160.4±2.2 Ma、白云母39Ar-40Ar坪年齡153.5±1.0 Ma一致，也與圳口鎢礦床白云母148.0±0.7 Ma的39Ar-40Ar坪年齡相似(嚴(yán)宸等，2019)。此外，礦床東部產(chǎn)于桂東早古生代巖體中的竹園里鎢鉍礦床和流源錫礦床白云母39Ar/40Ar坪年齡分別為151.6±1.0 Ma和153.1±1.0 Ma(Yuanetal., 2018b)。精確的年代學(xué)數(shù)據(jù)表明，區(qū)內(nèi)鎢錫礦床形成于晚侏羅世，成礦年齡遠(yuǎn)小于彭公廟巖體形成時(shí)代(張文蘭等，2011; Yuanetal., 2018a, 2018b; 本文)，不支持鎢成礦作用與在古生代巖漿活動(dòng)存在成因聯(lián)系。

4.2 彭公廟巖體巖石成因及成礦潛力

彭公廟巖體黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、黑云母二長(zhǎng)花崗巖和二云母花崗巖SiO2與CaO、MgO、Fe2O3、TiO2等呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與K2O和Na2O呈正相關(guān)關(guān)系(圖10)，表明它們可能為同一巖漿演化的產(chǎn)物。剛玉分子含量為0.67%～3.11%，A/NCK大于1.0～1.24，顯示弱過鋁-強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖(圖7b)和S型花崗巖特征(圖11a)。不同巖性侵入巖 (87Sr/86Sr)i變化范圍較大，為0.711 130～0.718 310(平均0.715 474)，較大陸地殼平均值0.719略小(Faure, 1986)，εNd(t)為-8.7～-7.3(平均-8.3)，與殼源S型花崗巖同位素特征相符(圖11b)。但是三者都具有相對(duì)較高的形成溫度，分別為772～800℃(平均786℃)、763～815℃(平均793℃)和758～805℃(平均780℃)，明顯高于S型花崗巖的平均溫度764℃，而與I型花崗巖平均溫度 781℃(Kingetal., 1997)相符。黑云母花崗閃長(zhǎng)巖手標(biāo)本和顯微鏡下均可見約10%的角閃石，且角閃石自形程度較高，也指示其具有I型花崗巖的性質(zhì)(吳福元等，2007； 張招崇等，2009)。越城嶺平灘加里東期鎢礦床成礦花崗巖也普遍含有剛玉分子，A/NCK值為1.0～1.28，形成溫度平均為802℃，不含角閃石等礦物，為典型的S型花崗巖(Chenetal., 2019)。其實(shí)，南嶺絕大部分的成鎢花崗巖都兼具S和I型花崗巖的地球化學(xué)特征(秦拯緯等，2022)。

圖 10 彭公廟巖體Harker圖解(圖例與數(shù)據(jù)來源同圖7)Fig. 10 Harker diagrams of Penggongmiao pluton(legends and data are the same as Fig. 7)

彭公廟花崗巖與越城嶺早古生代成鎢花崗巖一樣，均有稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解呈“右傾式”分配特征，LREE/HREE分別為4.32～10.52(平均7.27)和7.55～18.11(平均12.56)，中等強(qiáng)度的Eu負(fù)異常，δEu值分別為0.25～0.84(平均0.46)和0.33～0.43(平均0.38)，但這與南嶺地區(qū)中生代典型的與鎢錫礦床有關(guān)的花崗巖具有強(qiáng)烈的稀土元素海鷗式分配特征(平均LREE/HREE=4.2～5.3)和強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常(δEu=0.10～0.30)區(qū)別明顯。在微量元素方面，雖然彭公廟巖體、越城嶺早古生代成鎢花崗巖與南嶺地區(qū)中生代成錫和成鎢花崗巖具有富集Rb、Th、U、Pb、Zr等元素，虧損Sr、Ba、P、和Ti等元素等特征，但在富集和虧損程度上前者與后者也存在較大的差距。

圖 11 彭公廟巖體成因類型判別圖解(圖例與數(shù)據(jù)來源同圖7)Fig. 11 Genetic type discrimination diagrams of the Penggongmiao biotite granodiorite(legends and data are the same as Fig.7)a—ACF圖解[據(jù)Hine等(1978)]； b—εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖解(據(jù)凌洪飛等，2005)a—ACF digram (after Hine et al., 1978); b—εNd(t)-(87Sr/86Sr)i diagram (after Ling Hongfei et al., 2005)

彭公廟巖體分異指數(shù)DI =69～90，較高的Zr含量(108×10-6～249×10-6)、Nb/Ta=5～17(平均11)和Zr/Hf=20～42(平均30)以及上述微量元素特征都指示巖漿演化過程經(jīng)歷了一定程度的結(jié)晶分異，中等強(qiáng)度的Eu負(fù)異常指示可能僅經(jīng)歷較弱的斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分離。但與南嶺成礦帶中生代典型的成鎢和成錫花崗巖相比，彭公廟巖體分異程度偏弱(圖12a、12b)。具體而言，二云母花崗巖分異程度明顯更充分，主要表現(xiàn)在更高的分異指數(shù)(DI)(82～90,平均87)、CaO/(Na2O+K2O)值，更低的Rb/Sr值和δEu值，與越城嶺早古生代成鎢花崗巖相對(duì)較高的分異程度相似。

彭公廟巖體不同巖性侵入巖Rb/Sr值為1.18～5.23(平均2.61)，Sm/Nd值為0.19～0.24(平均0.20)，Ti/Y值為26～197(平均86)，Ti/Zr值為8～23(平均18)，與來源于地殼的巖漿巖具有一致的地球化學(xué)性質(zhì)(Rb/Sr>0.5，Sm/Nd<0.3，Ti/Y<100，Ti/Zr<20，Tischendor and Paelchen, 1985； 陳德潛等,1990)，指示巖漿可能來源于地殼物質(zhì)。而相對(duì)均一的εNd(t)值(-8.7～-7.3)和tDM2值(1.88～1.77 Ga)，與南嶺中生代成鎢花崗巖較低的εNd (t)值(-12～-8，平均值為-8.9)和較古老的tDM2值(1.9～1.5 Ga，平均值為1.68 Ga)相似，且樣品都位于華南前寒武紀(jì)基底演化線內(nèi)(圖13a)，說明它們的源巖主要來源于古元古代地殼物質(zhì)的部分熔融。磷灰石Sr-Nd和鋯石Hf-O-Li等同位素研究表明，南嶺中生代成鎢花崗巖主要來源于成熟度較高的上地殼物質(zhì)的部分熔融(Zhangetal., 2017; Yangetal., 2018)，彭公廟巖體Sr-Nd同位素沿著上地殼演化線分布，指示其也是來源于上地殼(圖13b)。

圖 12 彭公廟巖體分異程度CaO/(Na2O+K2O)-Rb/Sr(a)和Nb/Ta-Zr/Hf(b)圖解(南嶺成鎢、成錫花崗巖區(qū)域引自秦拯緯等，2022； 圖例與數(shù)據(jù)來源同圖7)Fig. 12 Diagrams of CaO/(Na2O+K2O)-Rb/Sr(a) and Nb/Ta-Zr/Hf(b)of the Penggongmiao biotite granodiorite (tungsten and tin granites of Nanling metallogenic belt after Qin Zhengwei et al., 2022; legends and data are the same as Fig.7)

彭公廟巖體不同巖性侵入巖Harker圖解顯示良好的線性關(guān)系(圖10)，相似的稀土元素和微量元素組成(圖8)以及均一的Sr-Nd同位素組成(圖11b)，說明它們具有相似的成因，是同一母巖漿演化的產(chǎn)物。A/MF-C/MF圖解顯示彭公廟巖體主體是變質(zhì)雜砂巖的部分熔融，但也有部分樣品落在變質(zhì)泥巖和變質(zhì)中基性巖區(qū)域(圖13c)，指示可能存在不同來源的巖漿混合。不同巖性多元素共分母比值均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(柏道遠(yuǎn)等，2006)、散亂的La/Sm-La關(guān)系(柏道遠(yuǎn)等，2006)以及MgO和FeOT都說明巖漿混合作用控制了巖石的形成(圖略)。野外地質(zhì)調(diào)查常見有閃長(zhǎng)質(zhì)包體，也是不同來源的巖漿混合有力的巖石學(xué)證據(jù)。前文已經(jīng)論述了彭公廟巖體經(jīng)歷了較弱的分異演化，因此Rb/Ba-Rb/Sr圖解可以大致指示巖漿源區(qū)組成，彭公廟巖體黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖主要落入了計(jì)算的砂質(zhì)來源熔體附近，但部分二云母二長(zhǎng)花崗巖與越城嶺早古生代成鎢花崗巖一樣都位于富粘土區(qū)內(nèi)(圖13d)。

與鎢錫礦床有關(guān)的花崗巖主要是上地殼變泥質(zhì)巖的部分熔融產(chǎn)物，云母類礦物的脫水熔融并經(jīng)過結(jié)晶分異形成含有鎢和錫的高分異巖漿是成礦與否的重要因素(吳顯愿等，2019; Wangetal., 2020; Songetal., 2021; Zhaoetal., 2022)。前文已述，彭公廟巖體來源于古元古代地殼物質(zhì)的部分熔融，普遍具有較高的形成溫度(≥780℃)，且經(jīng)歷了一定程度的分異。但相對(duì)于典型的成鎢花崗巖，彭公廟巖體黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖主要來源于上地殼變質(zhì)砂巖，結(jié)晶分異程度不高，而二云母二長(zhǎng)花崗巖不論是在源區(qū)組成還是在分異程度上都更接近于越城嶺早古生代成鎢花崗巖，也與南嶺中生代成鎢花崗巖相似，指示二云母花崗巖可能具有鎢錫礦潛力。但彭公廟巖體黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、黑云母二長(zhǎng)花崗巖和二云母花崗巖成礦元素含量并不高，W含量為0.84×10-6～26.66×10-6(平均3.51×10-6)(柏道遠(yuǎn)等，2006； Xu and Xu, 2015； 徐文景, 2017； 本文)，與華南花崗巖平均含量一致(3.5×10-6，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所，1979)，Sn含量為3.17×10-6～47.5×10-6(平均13.9×10-6，柏道遠(yuǎn)等，2006； 徐文景, 2017)，較華南花崗巖平均含量低(32×10-6，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所，1979)，也明顯低于越城嶺巖體W和Sn平均含量(W=26.5×10-6，Sn=17.09×10-6，Chenetal., 2019； 杜云等，2021)，水系沉積物分析結(jié)果也顯示苗兒山-越城嶺W、Sn等元素主要富集在花崗巖中(田磊等，2021)，進(jìn)一步表明了其成礦潛力有限。

圖 13 彭公廟巖體巖漿源區(qū)判別圖解源區(qū)Fig. 13 The discrimination diagrams of the source nature of the Penggongmiao biotite granodiorite a—華南前寒武紀(jì)基底范圍修改自Yang等(2018)； b—底圖據(jù)Rollison (2000); c—底圖據(jù) Altherr等(2000)； d—底圖據(jù)Sylvester (1998); 圖例與數(shù)據(jù)來源同圖7a—the range of Precambrian basement range of South China Block after Yang et al., 2018; b—after Rollison, 2000; c—after Altherr et al., 2000; d—after Sylvester, 1998; Legends and data are the same as Fig.7

4.3 彭公廟地區(qū)找礦方向

彭公廟巖體是早志留世(441±2～433±3 Ma)巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，巖體內(nèi)及周緣主要鎢錫礦床并非形成于早古生代，而是形成于晚侏羅世(160.4±2.2～148.0±0.7 Ma)，說明它們的形成是受控于晚侏羅世巖漿-熱液活動(dòng)。通過對(duì)比彭公廟巖體和南嶺地區(qū)典型的與鎢錫成礦有關(guān)的花崗巖，發(fā)現(xiàn)彭公廟巖體本身的的成礦潛力有限(Yuanetal., 2018a； 本文)。那么彭公廟地區(qū)的鎢錫找礦工作應(yīng)如何開展呢？

已有研究指出，彭公廟巖體及周緣的鎢錫礦床可能與深部晚侏羅世隱伏巖體有關(guān)(Yuanetal., 2018a, 2018b； 嚴(yán)宸等，2019)。野外地質(zhì)調(diào)查和梳理資料發(fā)現(xiàn)，彭公廟巖體內(nèi)部及周緣地層圍巖發(fā)育豐富的中酸性-中基性巖脈，主要巖性有細(xì)?；◢弾r脈、石英斑巖脈、花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗偉晶巖脈、輝綠巖脈和煌斑巖脈等。如彭公廟巖體東北部?jī)山阪u礦區(qū)礦(化)體主要賦存在距離彭公廟巖體1 km的花崗閃長(zhǎng)斑巖脈中，發(fā)育豐富的云英巖化、硅化以及石英脈帶，在長(zhǎng)達(dá)50 m的礦化帶中，發(fā)現(xiàn)4條厚1～7 m不等的鎢錫工業(yè)礦體； 張家壟和圳口鎢礦床也發(fā)育有細(xì)?；◢弾r、花崗斑巖脈。筆者在1∶5萬彭公廟南緣進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)多處中酸性巖漿巖脈或巖株，總體呈北東向或北北東向，巖性主要為細(xì)粒黑(二)云母花崗巖和中細(xì)粒似斑狀黑云母花崗巖，初步研究表明，這些酸性巖脈結(jié)晶年齡為158.7～153.0 Ma，與南嶺中生代鎢錫礦床花崗巖具有相似的地球化學(xué)性質(zhì)(未刊資料)，證明區(qū)內(nèi)存在與成礦作用同時(shí)的晚侏羅世巖漿活動(dòng)。因此，在下一步找礦過程中，應(yīng)以晚侏羅世構(gòu)造-巖漿-成礦事件為調(diào)查研究目標(biāo)，重點(diǎn)開展彭公廟花崗巖基內(nèi)部及周緣晚期花崗巖巖脈或巖株調(diào)查，查明它們的分布特征、產(chǎn)狀、巖性等，研究其形成時(shí)代、地球化學(xué)特征、源區(qū)組成、分異演化程度等，結(jié)合區(qū)內(nèi)地球物理、地球化學(xué)、構(gòu)造蝕變信息等，綜合評(píng)價(jià)成礦潛力。

5 結(jié)論

彭公廟中粗粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖LA-ICP-MS鋯石和獨(dú)居石U-Pb年齡分別為436.1±2.5 Ma(MSWD=1.9，n=19)和436.8±2.8 Ma(MSWD=2.7，n=20)，表明彭公廟大花崗巖基為早志留世巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。巖體內(nèi)石牛仙鎢礦床白云母39Ar/40Ar坪年齡為150.2±1.2 Ma(MSWD=0.42)，證明彭公廟巖體及周緣鎢錫礦床形成于晚侏羅世，成巖和成礦沒有成因聯(lián)系。地球化學(xué)研究表明，早志留世彭公廟大巖基鎢錫成礦潛力有限，應(yīng)綜合地球物理、地球化學(xué)、構(gòu)造蝕變信息等資料，重點(diǎn)評(píng)價(jià)巖基內(nèi)部及周緣晚期(如晚侏羅世)花崗巖巖脈或巖株成礦潛力。

致謝論文撰寫過程中與湖南省地質(zhì)調(diào)查院譚仕敏、陳劍鋒高級(jí)工程師等進(jìn)行了有益的討論，匿名審稿專家提出了建設(shè)性的意見，在此一并表示衷心的感謝！