江西大霧塘鎢礦巖石地球化學特征及其意義

江超強，張　勇，潘家永，江青霞

（東華理工大學地球科學學院，江西南昌330013）

江西大霧塘鎢礦巖石地球化學特征及其意義

江超強*，張勇，潘家永，江青霞

（東華理工大學地球科學學院，江西南昌330013）

我國是世界上最重要的鎢礦集中區(qū)之一，而且我國的鎢礦資源主要集中在華南。近幾年在大湖塘地區(qū)取得了重大突破，成為世界級超大型鎢礦。主要對大霧塘礦區(qū)燕山期斑狀花崗巖主微量元素地球化學特征進行研究。結(jié)果表明：①大霧塘燕山期斑狀花崗巖具高硅、高鉀、堿性、強過鋁質(zhì)特征，為高分異的S型花崗巖，其源區(qū)應以泥質(zhì)巖為主。②強蝕變斑狀花崗巖具明顯的富鋁貧硅特征，強云英巖化為黑鎢礦、白鎢礦的形成提供了必要的成礦條件。③大霧塘燕山期斑狀花崗巖屬于同碰撞花崗巖，應該是在擠壓構(gòu)造背景下，通過地殼重熔而形成。

地球化學特征；斑狀花崗巖；鎢礦；大霧塘

大霧塘礦床是最近幾年才發(fā)現(xiàn)的大型鎢多金屬礦礦床，是以細脈浸染型白鎢礦為主，兼有石英大脈型、云英巖型及隱爆角礫巖型鎢（錫、鉬、銅）礦等共生的礦床。大型細脈浸染型白鎢礦的發(fā)現(xiàn)，有別于以往傳統(tǒng)的單一石英大脈型黑鎢礦，這種找礦類型的轉(zhuǎn)變，引起了人們極大的關注。由于大霧塘礦區(qū)仍在勘探的過程中，其研究程度相對較低，資料較為缺乏，對大霧塘礦床細脈浸染型巖石（含礦）進行主微量元素方面的分析，有助于我們更深一步了解礦床元素地球化學特征，對指導已有礦山資源的開發(fā)利用和未知礦區(qū)的找礦勘查具有一定的意義。

1　地質(zhì)背景

大霧塘礦區(qū)處于大湖塘礦集區(qū)的中心部位，其北部為石門寺超大型鎢多金屬礦床，南部為獅尾洞及昆山礦床，地理位置為贛西北地區(qū)武寧、修水、靖安三縣交界處，大地構(gòu)造位置處于揚子板塊東南緣江南地塊中段，長江中下游成礦帶南側(cè)，九嶺—障公山隆起區(qū)西部與武寧—宜豐北北東向斷裂帶北東段的交接處，屬大湖塘—同安鎢（錫）、鉭鈮多金屬礦帶的北段（圖1），具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)背景［1-3］。

大霧塘礦區(qū)除第四系松散堆積物之外，未發(fā)現(xiàn)其它地層。礦區(qū)廣泛發(fā)育著晉寧期花崗閃長巖和燕山期花崗巖：晉寧期花崗閃長巖以巖基產(chǎn)出，成巖年齡約為828Ma，巖石具中粗粒結(jié)構(gòu)，似斑狀構(gòu)造；燕山期花崗巖以巖株巖脈產(chǎn)出，成巖年齡為（134～150）Ma。蔣少涌等人（2015）認為燕山期花崗巖主要有兩期，早期為斑狀花崗巖，成巖年齡約144Ma，晚期為中細粒花崗巖或花崗斑巖，成巖年齡約（135～130）Ma［4］。區(qū)域褶皺構(gòu)造為九嶺復式褶皺中的靖林—操兵場次級背斜東延部分，軸向呈北北東向；斷裂構(gòu)造主要有近東西（北東東）、北東—北北東向，其次為北西和南北向四組，早期以壓扭性為主，晚期張性破碎強烈［1-2］。

2　巖石學特征

根據(jù)野外觀察，大霧塘礦區(qū)巖石主要由晉寧期花崗閃長巖和燕山期似斑狀花崗巖組成，燕山期似斑狀花崗巖暗色礦物較少而呈灰白色，而晉寧期花崗閃長巖含較多的黑云母，含量約為15%，顏色更深，因而在野外較容易區(qū)分出這2種巖體。部分巖石已發(fā)生了不同程度的蝕變和礦化。側(cè)重研究燕山期斑狀花崗巖的巖石學特征，樣品取于大霧塘礦區(qū)ZK68、ZK77不同深度的7塊花崗巖樣品，采樣位置如表1所示。

表1　大霧塘樣品采樣位置與描述

在顯微鏡下對燕山期斑狀花崗巖的觀察，ZK68巖石具似斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶多由石英、斜長石、鉀長石和白云母組成。主要礦物組成有石英（33%～45%）、斜長石（13%～30%）、鉀長石（12%～25%）、白云母（5%～18%），含少量黑云母，基質(zhì)礦物成分與斑晶成分基本一致，副礦物可見鋯石。ZK68花崗巖發(fā)生了較弱的蝕變作用，蝕變類型有斜長石絹云母化、鉀長石化、硅化等。ZK77花崗巖發(fā)生了強蝕變作用，顯微鏡下已看不到黑云母、鉀長石與斜長石等礦物，主要蝕變類型有白云母部分絹云母化及云英巖化。

3　元素地球化學特征

為研究大霧塘礦區(qū)燕山期斑狀花崗巖主微量元素地球化學特征，對2個鉆孔的7件具有代表性樣品進行主微量元素測試分析。主微量元素分析測試工作在北京地質(zhì)研究院分析測試中心完成，分析結(jié)果見表2及表3。

3.1主量元素

從表2中可看出，ZK68花崗巖分析樣品的燒失量均小于3%，說明樣品較為新鮮，元素組成基本沒有受到蝕變作用的影響。ZK68花崗巖在主量元素組成上具有富硅富堿的特征，該鉆孔4個樣品的SiO2含量變化是72.68%～74.8%，平均含量為73.995%；K2O+ Na2O=6.91%～9.05%，且相對富鉀。鋁飽和指數(shù)（A/ CNK）為1.10～1.35，平均為1.21，而A/NK的變化范圍是1.27～1.53（平均為1.34），花崗巖樣品全部落在過強鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)（圖2），表明巖體屬于過鋁質(zhì)花崗巖。根據(jù)鉆孔ZK68樣品的巖石化學成份，計算相關參數(shù)投影到TAS分類圖（圖3），均位于花崗巖范圍內(nèi)。K2O/Na2O比值高（0.95～1.63，平均為1.2），大于1.1。花崗巖樣品具較高的堿度率，A.R.值為2.84～3.82（平均為3.36），將樣品投到SiO2-A.R.圖解中，樣品均落在堿性區(qū)域內(nèi)（圖4）。綜合上述，大霧塘ZK68斑狀花崗巖具有高硅、高鉀、堿性、強過鋁質(zhì)的特征。又由于SiO2含量變化是72.68%～74.8%；K2O/Na2O的比值高，平均為1.2，大于1.1；A/CNK為1.10～1.35，平均1.21，因此可以初步判斷ZK68斑狀花崗巖為S型花崗巖。

圖2　大霧塘花崗巖A/CNK-A/NK圖解

圖3　大霧塘花崗巖類SiO2-（K2O+Na2O）圖解

根據(jù)表2數(shù)據(jù)（燒失量大于3%）及巖礦鑒定，ZK77巖石受到了熱液的強烈蝕變作用，從而使巖石具有非常明顯的貧硅富鋁的特征，該鉆孔3個樣品的SiO2含量變化是45.5%～65.45%，平均含量為55.30%；Al2O3含量變化為19.51%～27.48%，平均含量為24.05%；FeO+ Fe2O3（2.12%～11.3%）、MgO（0.20%～3.83%）、K2O （6.61%～7.84%）及MnO（0.09%～0.467%）的含量較高，而Na2O（0.34%～3.55%）的含量較低。

圖4　AR-SiO2巖石系列判別圖解

3.2微量元素

對于燕山期斑狀花崗巖的微量元素含量方面，只對大霧塘鎢銅多金屬礦床中巖石較為新鮮的ZK68樣品進行測試分析。從表3中可看出，大霧塘鎢銅多金屬礦微弱蝕變巖石樣品稀土元素總量變化范圍相對較小，含量較低，ΣREE為（22.79～47.95）×10-6，平均值為33.15×10-6；輕稀土元素相對重稀土元素富集（圖5），LREE/HREE值為4.63～9.03，表明稀土元素分異程度較大；稀土配分曲線斜率（La/Yb）N值為5.38～14.14，其配分圖樣式為向右傾斜的深“V”型（圖5），屬于高度演化的花崗巖；Eu強虧損（Eu/Eu＊=0.13～0.39），可能由于源區(qū)部分熔融時殘留斜長石導致了Eu的強烈負異常［3］；δCe為0.98～1.00，Ce基本無負異常，表明巖石基本未受到低溫蝕變作用的影響；（Ce/Yb）N值變化于16.0～31.3，平均23.8，說明其結(jié)晶分異程度非常高。輕稀土元素分餾度（La/Sm）N值變化于3.27～4.80，平均值4.09大于1，指示分餾程度較好，比值越大其分餾程度越好，輕稀土越富集，而巖石的La-（La/ Sm）N呈明顯的正相關線性關系，揭示了其巖漿過程主要受部分熔融作用控制［5］。

表2　大霧塘礦區(qū)燕山期花崗巖主量元素分析結(jié)果（單位：%）

由大霧塘斑狀花崗巖微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（圖6）及表3可知，本區(qū)燕山期花崗巖以富集大離子親石元素Rb、U為特征，強烈虧損Ba、Ti，輕微虧損Sr、Zr，與大湖塘石門寺花崗巖體［5］、獅尾洞花崗斑巖［3］等過鋁質(zhì)花崗巖基本一致。高場強元素Ti強烈虧損以及Zr的輕微虧損，可能與鈦鐵礦晶出或巖漿源區(qū)存在金紅石有關；而Ba的強烈虧損可能由于斜長石在源區(qū)殘留導致的；由于Sr強烈富集于斜長石中，當巖漿源區(qū)存在斜長石的殘留或者發(fā)生了斜長石的分離結(jié)晶作用時，Sr則于重熔的巖漿表現(xiàn)出強烈的虧損；而Rb的強烈富集與K的輕微富集可能是由于巖漿源區(qū)云母發(fā)生了脫水熔融作用［5］。

4　討論

表3　大霧塘礦區(qū)斑狀花崗巖微量元素分析結(jié)果（μg/g）

4.1蝕變與成礦

為了了解燕山期斑狀花崗巖在受到成礦熱液蝕變后，巖石在主量元素的遷移變化規(guī)律，將大霧塘ZK77蝕變花崗巖主量元素與獅尾洞礦區(qū)無礦化且未蝕變的燕山期斑狀花崗巖進行對比分析（圖7）。結(jié)合表2數(shù)據(jù)及圖7，可以發(fā)現(xiàn)，ZK77花崗巖主量元素Al、Fe、Mg、 K、Mn的含量顯著增高，而Si、Na的含量明顯降低，Ca、Ti、P的含量不穩(wěn)定，有較大的波動。據(jù)顯微鏡下觀察所知，ZK77燕山期花崗巖受到了強烈的絹云母化與云英巖化。Al、Mg、K元素的升高，Si、Na元素的降低是主要是由于巖石發(fā)生了云英巖化、絹云母化的結(jié)果，淺色云母（白云母）首先交代了原巖中的黑云母等暗色礦物，再交代鉀長石、斜長石，有時甚至也與石英互為交代，使原巖中的Fe、K、Ca、Na、Si元素大量析出，導致了Si、Na元素的降低；云英巖化形成的淺色云母中Al、K的含量極高，也含有較高的Mg元素，從而導致了Al、K、Mg顯著增高。析出的Fe2+、Ca2+離子中，一部分可與富含WO42-離子的成礦流體相結(jié)合，發(fā)生沉淀而形成黑鎢礦、白鎢礦。因此，花崗巖云英巖化、絹云母化釋放出Fe、Ca主量元素，為鎢礦的形成提供了必要的條件。

圖5　大湖塘燕山期花崗巖微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖

圖6　大湖塘燕山期花崗巖稀土元素球粒隕石標準化分布形式圖

4.2巖漿源區(qū)

大霧塘ZK68燕山期花崗巖的A/CNK值為1.10～1.35，平均為1.21，是過鋁質(zhì)花崗巖，且每個樣品的A/ CNK值都≥1.1，具有強過鋁的性質(zhì)。實驗表明，不同源區(qū)部分熔融產(chǎn)生的S型花崗巖，其CaO/Na2O比值極其不同［3］。根據(jù)Sylvester（1998）研究表明，泥質(zhì)巖生成的強過鋁質(zhì)花崗巖所含的CaO/Na2O比值一般較小（＜0.3），而砂屑巖所生成的強過鋁質(zhì)花崗巖所含的CaO/ Na2O比值一般大于0.3。ZK68花崗巖的CaO/Na2O變化范圍在0.11～0.25（平均值為0.18），都小于0.3，表明其源區(qū)可能以泥質(zhì)巖為主。另外，將大湖塘燕山期花崗巖微量元素Rb/Sr、Rb/Ba比值投在源巖Rb/Sr-Rb/Ba判別圖解中，它們的比值均落在“富粘土的源區(qū)”上（圖8）。而且，大霧塘燕山斑狀花崗巖中的高場強元素Ce、Zr、Y和Nb含量都偏低，Ce+Zr+Y+Nb的總和為（55.0～80.5）×10-6，遠低于A花崗巖的下限值（350×10-6）［8］，根據(jù)（K2O+Na2O）/CaO與（Ce+Zr+Y+Nb）判別圖解進行投圖，均落入分異型的長英質(zhì)花崗巖區(qū)域（圖9），因此，大湖塘斑狀花崗巖應該是一種高分異的S型花崗巖。

圖7　大霧塘ZK77與獅尾洞花崗巖主量元素對比分析折線圖（%）

圖8　大湖塘燕山期花崗巖源巖判別圖解

4.3環(huán)境判別

微量元素和稀土元素的地球化學行為，對于研究花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境具有重要意義［6］。在w（Nb）-w （Y）構(gòu)造判別圖上，大霧塘ZK67樣品均落入同碰撞花崗巖區(qū)和島弧花崗巖區(qū)（圖10a），而在w（Rb）-w（Y+ Nb）構(gòu)造判別圖上，樣品均落入同碰撞花崗巖區(qū)（圖10b），表明大霧塘燕山期斑狀花崗巖應屬于同碰撞花崗巖，是在擠壓構(gòu)造背景下，造山帶巖石圈加厚引起的地殼重熔而形成；項新葵（2015）對大湖塘獅尾洞較晚期的花崗斑巖在構(gòu)造判別圖解上進行投圖，認為該花崗斑巖在后碰撞伸展環(huán)境下形成；燕山期斑狀花崗巖成巖年齡約為144Ma，燕山期花崗斑巖成巖年齡約為134Ma［3］，綜合上述，說明大湖塘礦集區(qū)構(gòu)造背景經(jīng)歷了從擠壓造山階段到拉張伸展階段的演化過程。

圖9　（K2O+Na2O）/CaO與（Ce+Zr+Y+Nb）判別圖

5　結(jié)論

通過對大霧塘礦區(qū)兩個鉆孔（ZK68、ZK77）燕山期花崗巖的顯微鏡巖礦鑒定及主微量元素地球化學特征進行研究，得出以下結(jié)論：

（1）大霧塘燕山期花崗巖具高硅、高鉀、堿性、強過鋁質(zhì)特征，為過鋁質(zhì)的高分異的S型花崗巖。

（2）根據(jù)花崗巖的CaO/Na2O比花崗巖源區(qū)投圖，表明大霧塘燕山期花崗巖源區(qū)可能以泥質(zhì)巖為主。

圖10　（a）Nb-Y構(gòu)造判別圖；（b）Rb-（Y+Nb）構(gòu)造判別圖（據(jù)Pearce，1984）

（3）強蝕變花崗巖具非常明顯的富鋁貧硅特征，云英巖化析出大量的Fe2+、Ca2+離子，為黑、白鎢礦的形成提供了必要的成礦條件。

（4）大霧塘燕山期斑狀花崗巖屬于同碰撞花崗巖，應該是在擠壓構(gòu)造背景下，造山帶巖石圈加厚引起的地殼重熔而形成。

［1］林黎，余忠珍，羅小洪.江西大湖塘鎢礦田成礦預測［J］.東華理工學院學報，2006（增刊）：139-142.

［2］項新葵，王朋，詹國年.贛北石門寺超大型鎢多金屬礦床地質(zhì)特征［J］.礦床地質(zhì)，2013，32（6）：1171-1187.

［3］黃蘭椿，蔣少涌.江西大湖塘富鎢花崗斑巖年代學、地球化學特征及成因研究［J］.巖石學報，2013，29（12）：4323-4335.

［4］蔣少涌，彭寧俊，黃蘭椿.贛北大湖塘礦集區(qū)超大型鎢礦地質(zhì)特征及成因探討［J］.巖石學報，2015，31（3）：639-655.

［5］項新葵，尹青青，孫克克.江南造山帶中段大湖塘同構(gòu)造花崗斑巖的成因［J］.巖石礦物學雜志，2015，34（5）：581-600.

［6］胡能高，王曉霞，孫延貴.柴北緣元古宙鷹峰環(huán)斑花崗巖及其共生巖石的地球化學特征、成因及地質(zhì)意義［J］.地質(zhì)論評，2007，53（4）：460-472.

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A

1004-5716（2016）05-0175-06

2016-01-20

2016-01-21

江超強（1987-），男（漢族），廣西藤縣人，東華理工大學地球科學學院在讀碩士研究生，研究方向：礦產(chǎn)普查與勘探。