贛南淘錫坑花崗巖地球化學特征及其對鎢成礦作用的意義

蔡運花，蔡永豐

1.桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林541004；2.江西耀升鎢業股份有限公司，江西贛州 341321；3.廣西隱伏金屬礦產勘查重點實驗室，廣西桂林 541004

贛南淘錫坑花崗巖地球化學特征及其對鎢成礦作用的意義

蔡運花1，2，蔡永豐1，3

1.桂林理工大學地球科學學院，廣西桂林541004；2.江西耀升鎢業股份有限公司，江西贛州 341321；3.廣西隱伏金屬礦產勘查重點實驗室，廣西桂林 541004

為了探討贛南淘錫坑巖體與本區鎢礦床的成因聯系，對淘錫坑巖體進行了系統的地球化學分析.分析結果表明，淘錫坑巖體具有高Si、富Al、低Ti的特征，同時，巖體強烈虧損Eu、Ba、Sr等微量元素，富集Th、U等元素，巖體整體顯示出與A型花崗巖相似的地球化學特征.這些地球化學特征暗示淘錫坑巖體整體具有良好的鎢成礦性，是比較典型的富鎢花崗巖，表明淘錫坑巖體對本區鎢礦床的形成起了重要作用.

花崗巖；地球化學；淘錫坑鎢礦；成礦作用；贛南

0 引言

花崗質巖漿活動不僅在地殼的形成演化過程中起重要作用，同時還與大量多金屬礦床的形成具有密切聯系.華南南嶺地區不僅發育大量花崗巖（特別是中生代花崗巖），同時還有眾多多金屬礦床，這其中亦是以中生代時期形成的礦床資源最豐富、礦種最多、規模最大、品位最高，比如“欽杭成礦帶”、有“世界鎢都”之稱的贛南鎢礦等均形成于中生代.前人在研究這些礦床的成因時認為其與同期的花崗質巖漿活動有一定的聯系［1-5］.但是對于中生代花崗質巖漿活動與成礦作用到底具有怎樣的聯系仍不明確，同時，對于這些花崗巖的成因類型、形成構造背景亦仍存在爭議［2-6］，不利于我們完整認識這些多金屬礦床的分布特征、規模、成礦規律和成礦機制.因此，本文以贛南淘錫坑地區的花崗巖為研究對象，對其進行系統的地球化學分析，在此基礎上，探討淘錫坑花崗巖的巖石類型和巖石成因及其形成的大地構造背景，以期揭示淘錫坑花崗巖與淘錫坑鎢礦兩者之間的關系.

1 區域地質背景

華南板塊由揚子板塊和華夏板塊在新元古代時期沿江南造山帶碰撞拼貼而形成統一陸塊［7-8］，贛南淘錫坑鎢礦位于華夏板塊內，東臨武夷隆起，橫跨武夷－羅霄－欽杭結合帶（圖1）.從新元古代到中生代，本區經歷了多期次構造－巖漿作用事件，導致區內構造變形強烈、巖漿活動頻繁，形成了以廣西期、印支期和燕山期為主的構造層，造成了本區構造線以NE—NNE向和E-W向為主，同時發育NW、S-N向構造線［9］.與此同時，強烈的構造熱事件導致本區發育眾多復合構造和次級構造，成為本區最主要的控巖控礦因素.

圖1 贛南淘錫坑地區地質簡圖Fig.1 SimplifiedgeologicmapofTaoxikengareainSouthernJiangxi

區內分布的地層以震旦系—奧陶系為主，占80%以上，缺失志留系、下泥盆統、中上三疊統和侏羅系地層.其中，震旦系地層巖性主要為由泥砂質和火山碎屑組成的類復理石建造，主要分布在池江盆地南側和鉛廠盆地兩側，與上覆寒武系呈整合接觸［10］.寒武系地層可劃分為上、中、下3個統，各統之間呈連續過渡沉積關系，下統牛角河群為一套較封閉的淺海－湖相類復理石及硅質巖沉積建造，中統高灘群為淺海相類復理石沉積，上統水石群為正常淺海相類復理石沉積［9］，本地層與上覆奧陶系地層呈整合接觸.奧陶系地層主要出露在崇義－大余一帶的西側.震旦系—寒武系地層由于受廣西運動影響，褶皺隆起，構成了本區的基底；泥盆系、石炭系、二疊系等地層與基底呈角度不整合接觸關系，以磨拉石建造開始，淺海相碳酸鹽巖建造鼎盛，直至陸相沼澤泥砂質含煤建造結束［9-10］.

區內巖漿巖發育，以酸性巖為主，少量中基性巖，巖漿巖時代以廣西期和燕山期為主.區內出露的主要巖體為九龍腦花崗巖巖體，該巖體南起洪水寨，北至園洞，分布面積約105km2，呈巖基狀出露，根據其形成期次的不同進一步將其劃分為馬子塘、園洞、石溪和竹高嶺4個巖體［9-10］.巖體南端出露粗粒黑云花崗巖，向北逐漸過渡為中細粒二云母花崗巖.

區內鎢礦床可分為接觸帶礦床、外接觸帶礦床、內接觸帶礦床和內-外接觸帶礦床，其成因類型有云英巖化型鎢礦床、夕卡巖型白鎢礦礦床、浸染型鎢礦床、巖漿期后氣化－熱液石英脈型鎢礦床等［9］.圍繞九龍腦巖體，分布有九龍腦鎢礦床、樟東坑鎢礦床、淘錫坑鎢錫礦床、柯樹嶺鎢錫礦床、洪水寨鎢錫礦床、寶山銀鉛鋅礦床和赤坑銀鉛鋅礦床等［10］.礦床受構造控制明顯，礦帶主要賦存在S-N向夕卡巖和E-W向次級裂隙中，礦體規模較大，一般長達數百米.

淘錫坑礦區地表無花崗巖出露，但在礦區深部探測有隱伏花崗巖，即前人命名的淘錫坑巖體，該隱伏花崗巖巖體可能是九龍腦復式花崗巖向北延伸的部分，與地層呈侵入接觸關系［9］，其分布面積大于5 km2，位于淘錫坑鎢錫礦床地下約200 m，為礦區鎢礦成礦巖體［11］.前人的SHRIMP鋯石U－Pb定年結果顯示淘錫坑巖體形成于159±4Ma和158±4 Ma，為晚侏羅世早期［10］；鎢錫礦石石英脈的Rb－Sr等時線年齡為154±4、157±3和161±4 Ma［10］，輝鉬礦的Re－Os等時線年齡為154±4 Ma［12］，巖體的形成時代與成礦時代在誤差范圍內一致.

淘錫坑巖體巖性以中細粒黑云母花崗巖為主，手標本呈灰白色，似斑狀結構，塊狀構造.斑晶主要為鉀長石和斜長石，基質為黑云母、石英等.主要組成礦物有石英、鉀長石、斜長石和黑云母，其中，石英含量為35%～45%，鉀長石20%～30%，斜長石15%～25%，黑云母約5%，副礦物主要有鋯石、磁鐵礦、磷灰石、榍石、螢石.顯微鏡下可觀察到半自形—自形晶斜長石的聚片雙晶，呈自形板狀的鉀長石及其格子雙晶結構.

2 淘錫坑巖體地球化學特征

淘錫坑巖體化學成分含量：SiO2平均為75.20%（表1），具有富硅的特征；CaO平均0.62%，K2O的平均4.33%，Na2O平均2.41%，顯示富鉀的特點，屬于高鉀鈣堿性系列（圖2）；Al2O3平均13.64%，與Lachlan褶皺帶上Al2O3含量（11.83%～13.77%）相似［13］，表現出高鋁的特征，顯示出過鋁質巖石的特征（圖3）.個別樣品的A/CNK值高，可能是巖石受后期蝕變作用，導致活動性元素（Na、K等）發生遷移而造成的.樣品FeO和Fe2O3平均含量分別為1.37%和 0.55%，MgO平均0.17%，TiO2平均0.06%，P2O5平均為0.05%，巖體整體具有高鉀鈣堿性系列巖石的特征.

圖2 贛南淘錫坑花崗巖的A/CNK－A/NK圖解（數據來源為本文及文獻［23］）Fig.2 PlotofA/CNKvs.A/NKofTaoxikenggranitein SouthernJiangxi（DatafromReference［23］andthisstudy）

表1 淘錫坑花崗巖主量和微量元素分析結果Table1 Major andtraceelementcontentsoftheTaoxikenggranite

淘錫坑巖體的稀土元素總量（ΣREE）平均為164× 10－6，輕稀土元素（ΣLREE）平均含量為127×10－6，重稀土元素（ΣHREE）相對虧損，其含量平均為38×10－6.樣品Rb、Th、U、Ta、Pb、Nd正異常明顯，Ba、Nb、Eu、Sr、Ti負異常明顯，暗示淘錫坑巖體在成巖過程中存在斜長石、鉀長石等礦物的分離結晶作用.淘錫坑巖體元素Y和Nb含量平均值各為59.2×10－6和35.5×10－6，分別低于和接近正常鋁質A型花崗巖的平均值（分別為79.70×10－6和35.19×10－6）；Y/Nb比值為1.85，低于正常鋁質A型花崗巖的平均值（2.26）［13］；10000×Ga/Al比值平均為3.73，與典型的A型花崗巖的Ga/Al比值相似；Nb/Ta平均為3.52、Zr/Hf平均為19.2，均低于球粒隕石Nb/Ta和Zr/Hf的比值（分別為18和36）.

圖3 贛南淘錫坑花崗巖的SiO2-K2O圖解（數據來源為本文及文獻［23］）Fig.3 PlotofSiO2vs.K2OofTaoxikenggraniteinSouthernJiangxi（DatafromReference［23］andthisstudy）

3 淘錫坑巖體巖石類型

對于花崗巖的分類，前人開展了大量工作，目前比較廣泛使用的是根據其巖石成因分為I、S、M和A型花崗巖4種類型.S型花崗巖一般富含富鋁的礦物，且具有較高的P2O5含量，高分異I型花崗巖的P2O5含量與SiO2一般具有負相關性［13］.淘錫坑巖體P2O5含量低（平均為0.05%）（表1），且巖體的P2O5與SiO2相關性不明顯，這些特征不同于S型花崗巖和高分異I型花崗巖，而與A型花崗巖的地球化學特征具有相似性.

微量元素分析結果表明，淘錫坑巖體的高場強元素（如Ga、Th、U、Zr、Nb）以及稀土元素（REE）含量較高（表1），同時具有明顯的Eu、Sr、P和Ti負異常；其稀土元素球粒隕石標準化配分模式呈“U”字型分布；巖石樣品還具有較高的10000×Ga/Al比值（平均值為3.73）等地球化學特征，這些特征均與A型花崗巖的地球化學特征相似［13-14］.在相關地球化學圖解（圖4）中，巖石樣品也大部分落入了A型花崗巖的區域范圍內，因此，推斷淘錫坑巖體的巖石類型為A型花崗巖.

4 巖石成因

對于A型花崗巖的物質來源和巖石成因目前有不同的觀點，包括地殼物質的混染作用［14］、殼源物質部分熔融及部分熔融殘留相的再熔融［13］、幔源巖漿的結晶分異或部分熔融［15］、殼-幔相互作用［16］等.

圖4 贛南淘錫坑花崗巖的1000×Ga/Al-Nb圖解（數據來源本文及文獻［23］）Fig.4 Plotof1000×Ga/Alvs.NbofTaoxikenggranitein SouthernJiangxi（DatafromReference［23］andthisstudy）

前人的研究資料表明，淘錫坑巖體具有相對虧損的Nd同位素組成，其εNd（t）值為-10.6～-10.2，二階段模式年齡為1.74～1.78 Ga［10］，明顯不同于華南古老地殼的Nd同位素組成.導致淘錫坑巖體相對華南古老地殼物質具有相對虧損的Nd同位素組成的可能原因是其在成巖過程中受到了地幔物質的加入.這說明本區的殼-幔相互作用可能是淘錫坑花崗巖形成的主要機制.區域上存在同時期的基性巖漿活動的信息，如湘南道縣發育的低鈦高鎂玄武巖，以及湘南寧遠堿性玄武巖［2］，這些基性巖漿活動信息為區域上存在殼-幔相互作用提供了證據.

5 淘錫坑巖體與鎢成礦作用的關系

本文對淘錫坑巖體的地球化學分析表明，淘錫坑巖體具有較高的SiO2含量，明顯虧損Nb、Eu、Ba、Sr、Ti等元素，說明淘錫坑花崗巖在成巖過程中發生了強烈的分離結晶作用，強烈的分離結晶作用正是含鎢錫花崗巖的普遍特征.此外，淘錫坑巖體的TiO2含量非常低，平均為0.06%；Zr/Hf比值小，平均值為19，遠低于正常花崗巖的Zr/Hf比值（33～40），暗示淘錫坑巖體在成巖過程中，存在熔體與富揮發分流體之間的相互作用，致使Zr-Hf元素對發生分餾，Zr元素趨向虧損，Hf元素相對富集；巖體的Th、U含量較高，Th+U含量平均值為44.3×10-6，高于華南燕山期殼源重熔型花崗巖的Th、U含量（Th含量平均值為28.7×10-6，U含量平均值為7.1×10-6），淘錫坑巖體的上述地球化學特征均是鎢錫成礦的有利條件［6］.因此，淘錫坑巖體顯示出良好的鎢錫成礦性.中生代時期，本區的花崗質巖漿活動不僅為淘錫坑鎢礦提供成礦物質，還使成礦流體在有利的部位發生聚集，最終形成淘錫坑鎢礦.

6 構造意義

華南中生代巖漿活動強烈，分布范圍十分廣泛，“十杭帶”即是其中的重要組成部分.所謂“十杭帶”是指在華南地區的（廣西）十萬大山到（浙江）杭州一帶分布有一條NNE向地球化學特征異常的花崗巖帶［17］，帶內各巖體的形成時代主要集中在151～163 Ma［3-5，18］.同時，沿“十杭帶”還伴生有一系列大規模的、具有重要經濟價值的多金屬礦床，即“欽杭成礦帶”，且帶內相關礦床的形成時代基本與“十杭帶”的形成時代一致［1-2］.因此，“十杭帶”的識別對研究華南中生代構造、巖漿和成礦作用均具有重大的意義.

對華南中生代的這些巖漿作用成因，目前仍存在不同的觀點，眾多研究認為這些巖漿巖的形成與古太平洋板塊的俯沖及其產生的效應（弧后擴張、板片斷離等）有關［2］；部分研究者將這些花崗巖稱為花崗巖型大火成巖省，其形成與地幔柱或熱點加熱下地殼有關［19］；此外，還有部分研究者認為華南中生代的這些構造－巖漿活動與巖石圈板塊的構造滑脫、圈層的解耦有關［20］.根據整個區域地質資料，早中生代以后，華南地區由古特提斯構造域向古太平洋構造域轉換的發生時代為160～190 Ma［2，21］，如果這種認識正確的話，華南地區在160～190 Ma后應主要受控于古太平洋構造域，那么，可以推測華南地區隨后的巖漿活動可能與古太平洋板塊的俯沖有關.結合淘錫坑巖體具有A型花崗巖的特征，而A型花崗巖一般被認為形成于拉張的構造環境［22］，在相關地球化學圖解中，淘錫坑巖體主要落在同碰撞花崗巖向板內花崗巖過渡的區域（圖5），反映淘錫坑巖體可能形成于板內起始拉張的構造環境.

前文的討論可知，淘錫坑鎢錫礦床的形成與本區淘錫坑隱伏花崗巖的形成具有密切關系，實際上，“欽杭成礦帶”內的大量多金屬礦床的形成均與同時期的巖漿作用有關，如湖南柿竹園超大型鎢錫礦床的形成與千里山花崗巖巖體密切相關；湖南錫田鎢錫多金屬礦床的形成與錫田巖體密不可分；湘南芙蓉超大型錫礦床的形成與騎田嶺花崗巖巖體具有密切聯系［2，5-6，23］.因此，華南中生代成礦大爆發與同期的巖漿作用有密切聯系，而這些巖漿作用與華南中生代時期強烈的拉張作用有關，構造、巖漿和成礦作用三者密不可分，這也是華南各個時期唯有中生代成礦規模最大、礦種最豐富的主要原因.

7 結論

（1）贛南淘錫坑巖體具有富Si貧Ti，強烈虧損Eu，富集Rb、Th、U，同時具有Ga/Al比值高等地球化學特征，整體顯示與A型花崗巖相似的地球化學特征.

（2）淘錫坑巖體TiO2含量低以及強烈的富集Th、U等地球化學特征對鎢錫成礦非常有利.巖體整體顯示出良好的鎢成礦性，淘錫坑巖體的形成過程對淘錫坑鎢礦床的形成起重要作用.

圖5 贛南淘錫坑花崗巖的（Y+Nb）－Rb和Yb－Ta圖解（數據來源為本文及文獻［23］）Fig.5 Plots of Y+Nb vs.Rb and Yb vs.Ta of Taoxikeng granite in Southern Jiangxi（Data from Reference［23］and this study）

致謝：感謝廣西礦冶與環境科學實驗中心對本文的資助.

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GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS AND MINERALIZATION SIGNIFICANCE OF THE TAOXIKENG GRANITE IN SOUTHERN JIANGXI PROVINCE，CHINA

CAI Yun-hua1，2，CAI Yong-feng1，3
1.College of Earth Sciences，Guilin University of Technology，Guilin 541004，Guangxi Autonomous Region，China；2.Jiangxi Yaosheng Tungsten Co.，Ltd.，Ganzhou 341300，Jiangxi Province，China；3.Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration，Guilin University of Technology，Guilin 541004，Guangxi Autonomous Region，China

Geochemical analyses are carried out on the Taoxikeng granite which is closely related to the economically important Taoxikeng tungsten deposit in Southern Jiangxi Province，South China.The results show that the Taoxikeng granites are characterized by high silicon and aluminum contents and low titanium content.The granites show strong depletion of Eu，Sr and Ba，and enrichment of Th and U.These geochemical characteristics resemble to those of A-type granite，showing well mineralization of tungsten.Combined with the regional data，the authors propose that granitic magmatism played an important role during tungsten mineralization，which provides ore-forming material source for the mineralization and further leads to the formation of Taoxikeng tungsten deposit.

granite；geochemistry；Taoxikeng tungsten deposit；mineralization；Southern Jiangxi

1671-1947（2016）03-0275-06

P595；P618.67

A

2015－12－08；

2015－12－21.編輯：李蘭英.

國家自然科學基金項目（編號41502180）；廣西高等學校科學研究項目重點項目（編號KY2015ZD052）.

蔡運花（1982—），女，主要從事礦床開發利用研究，通信地址江西省贛州市崇義縣長龍鎮江西耀升鎢業股份有限公司，E-mail// 420941796＠qq.com