皖南伏嶺巖體稀有金屬含量特征及其對稀有金屬花崗巖成礦作用的指示

陳冬冬

（安徽省勘查技術院，安徽 合肥 230000)）

稀有金屬主要包括Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta、Zr、Hf八個礦種，其在國民經濟建設及航空航天科技領域有很高的應用需求。近年來隨著安徽省對稀有金屬礦產資源的逐步重視，新發現了一系列礦（化）點，如丈尺山鈮鉭礦、西塢口銣礦、旌德鋰礦，這些礦（化）點皆與燕山期侵入巖有關。目前學界對于花崗巖型稀有金屬礦的成因類型存在較大爭議，關于與稀有金屬成礦有關的花崗巖的成因存在巖漿成因和交代成因兩種主要的觀點。本文通過對皖南地區燕山期的大型巖基—伏嶺巖體及其圍巖作分析研究，探討稀有金屬元素在花崗巖中的富集過程，并對其成礦作用作相應的探討。

1 地質概況

伏嶺巖體位于下揚子成礦省欽杭東段北部成礦帶上。在大地構造位置上位于揚子板塊東南部，其東南為浙西沖斷褶皺帶（陳芳等，2013）。

區內地層屬于揚子地層區浙西地層分區，主要出露為中元古界、震旦系、南華系和寒武系（圖1）。中元古界以千枚巖及火山巖為主，震旦系、南華系以砂巖、粉砂巖泥巖為主，寒武系以頁巖、灰巖為主。

2 巖體特征

伏嶺巖體侵入于由前南華系至寒武系所組成的績溪復向斜的北東翼。巖體類似巖墻狀,侵入接觸關系明顯,總體傾向南東，傾角40°～60°。巖體的全巖礦物的Rb-Sr等時線年齡為121Ma，為燕山晚期的產物。伏嶺巖體是一個同源同期不同侵入階段的巖體，根據侵入關系、巖石學特征和同位素年齡可以劃分成荊墈嶺、魚龍川、小昌溪、飯蒸尖四個單元（圖1）。

荊勘嶺單元（K1ζγJ）：淺灰-淺肉紅色中細-粗中粒似斑狀鉀長花崗巖，似斑狀結構，主要礦物成分包括：斜長石11%～16%、鉀長石46%～53%、石英28%～35%、黑云母2%～6%。斑晶為鉀長石和斜長石，局部可見石英斑晶，斑晶大小在10×15～×35mm。鉀長石為條紋長石。斜長石多為更長石，多呈半自形板柱狀，常見環帶構造，表面常見絹云母化。

魚龍川單元（K1ζγY）：主要巖性為肉紅色中粗粒鉀長花崗巖，中粗粒結構，粒徑一般在3mm～10mm之間。主要礦物成分包括：斜長石7%～19%、鉀長石44%～55%、石英25%～37%、黑云母1%～5%。斜長石為更長石，表面常見絹云母化。鉀長石為條紋長石。石英它形粒狀，有時與鉀長石同時晶出而形成文象結構。黑云母呈半自形板片狀，多已蝕變為綠泥石。

小昌溪單元（K1ζγX）：肉紅色似斑狀鉀長花崗巖，似斑狀結構，主要礦物有：斜長石9%～20%、鉀長石44%～63%、石英21%～36%、黑云母1%～4%，斑晶主要為石英和鉀長石，斑晶含量約占3%～15%。斜長石多為更-鈉長石，自形一半半自形板狀，表面常見絹云母化。鉀長石多為條紋長石，多呈不規則狀，卡式雙晶和格子雙晶發育。石英它形粒狀，常與鉀長石構成文象結構，也有被后期鈉長石溶蝕交代，形成交代文象結構。黑云母多呈散片狀或不規則片狀集合體，含有較多的磷灰石包裹體。

圖1 伏嶺巖體地質簡圖

飯蒸尖單元（K1ζγF）：淺肉紅色細粒鉀長花崗巖，主要礦物有：斜長石13%～20%、鉀長石43%～60%、石英26%～35%、黑云母1%～5%。斜長石為鈉-更長石，呈半自形短板狀和它形粒狀，表面常見絹云母化，鈉長石雙晶常見；鉀長石為條紋長石，呈半自形板狀和它形粒狀，具格子雙晶，有交代包裹斜長石現象。石英它形粒狀，具強烈的波狀消光；黑云母呈板片狀，有不同的強度綠泥石化。

3 巖體稀有金屬含量特征

伏嶺巖體中的Li、Be、Rb、Nb、Cs、Ta、Hf元素含量自早期的荊勘嶺單元至晚期的飯蒸尖單元具有明顯的上升趨勢（表1），表明Li、Be、Rb、Nb、Cs、Ta、Hf元素的含量是隨著巖漿分異演化程度的提高而逐漸增加的，符合不相容元素的富集規律。Zr元素自早期的荊勘嶺單元中至晚期的飯蒸尖單元含量逐漸下降，其與鋯石的分離結晶有關。

表1 伏嶺巖體稀有元素含量表

4 稀有金屬成礦物質來源

伏嶺巖體周邊出露的地層主要為中元古界、南華系、震旦系和寒武系，地層稀有金屬含量見表2，可見，除西村巖組和休寧組外，其余地層稀有金屬含量較低，大部分低于檢測限。

Li、Be、Rb等不相容元素具相似的地球化學性質，從伏嶺巖體Rb平剖面圖（圖2）上可以看出，伏嶺巖體稀有金屬含量受巖體外接觸帶的控制較弱，雖然接觸帶上具有大理巖化、矽卡巖化、硅化、角巖化等蝕變現象，但巖體與圍巖接觸帶并無明顯Rb含量升高現象，因此伏嶺巖體巖漿在上侵過程中與圍巖交代稀有金屬元素的作用較弱。

表2 伏嶺巖體圍巖稀有金屬含量表

皖南燕山期花崗巖其鍶釹同位素組成與上溪群淺變質巖的原巖沉積物物源源區相似（陳江峰等，1993），因而其源巖可能為上溪群千枚巖或類似于上溪群的變質沉積巖（周濤發等，2004；周濤發等，2003；張虹等，2005）。西村巖組和休寧組中的稀有金屬含量普遍高于伏嶺巖體，且休寧組與伏嶺巖體相似度更高，另外伏嶺巖體與休寧砂巖具相似的主量元素組成，因此西村巖組與休寧組皆可能為伏嶺巖體的源巖。

陳芳等（2013）的U-Pb同位素測年結果顯示，巖體中存在600Ma、482Ma、338Ma等年齡數據，表明伏嶺巖體在上侵過程中熔融了震旦系至石炭系的圍巖，但由于伏嶺巖體外圍出露的震旦系和寒武系地層稀有金屬含量較低，難以為巖漿提供成礦物質。

圖2 伏嶺巖體Rb平剖面圖

5 對稀有金屬成礦作用的啟示

西村巖組和休寧砂巖的Li、Cs等元素含量高于伏嶺巖體的平均含量，其主要原因是巖漿在上侵過程中熔融了震旦系、寒武系的圍巖，由于震旦系、寒武系地層的稀有金屬含量較低，當其被熔融進入巖漿會導致初始巖漿中稀有金屬被貧化。巖漿在冷凝過程中，Li、Rb等稀有金屬元素在殘余巖漿中逐漸富集，晚階段的飯蒸尖單元Li、Rb等稀有元素含量最高，且Rb在飯蒸尖單元的平均含量可以達到邊界品位，可見巖漿結晶分異是稀有金屬富集成礦的主要原因。