南岭地区几个与锡( 钨) 矿化有关的岩浆岩和岩浆演化.doc

南岭地区几个与锡钨矿化有关的岩体的岩浆演化 南岭地区是中国重要的钨、锡矿产基地, 亦是著名的花岗岩分布区。传统观点认为钨、锡矿化与燕山期壳源 S 型花岗岩的关系最为密切。近年来, 许多学者利用Sm、Nd同位素对南岭花岗岩进行了全面的研究。其中最引人注目的是杭州- 广山- 花山HZH 带, 该带处在扬子地块与华夏地块的交界处, 构造相对薄弱,有利于地幔物质上侵, 是一个锡矿的集中分布区[7]。在此基础上, 许多学者对分布于该带上的花岗岩的成因类型及年代学进行了重新审视, 证明骑田岭和姑婆山岩体是壳幔混合作用的产物, 而非简单的壳源产物, 地幔物质在成岩过程中起了重要作用。南岭中段锡多金属矿床主要分布在构造薄弱的.但是对于地幔物质在钨、锡矿化中所起的作用, 岩浆演化过程、岩浆出溶流体的性质与钨、锡矿化差异的关系等深层次的问题有待深入探讨。 1 岩体地质概况 本次研究主要涉及4个花岗岩岩体 姑婆山、骑田岭和千里山岩体处在构造相对薄弱的扬子地块与华夏地块的交界处, 大吉山岩体位于武夷山隆起和粤北断陷的交界处 图1 。区域上的多组深大断裂控制了4个岩体的分布, 如姑婆山岩体位于NE向的宁远- 江华- 平南深断裂和南岭EW向两大深断裂的交会处, 大吉山岩体被NNE向德安- 四会- 吴川深断裂、乐平- 新干- 曲江深断裂、桂东- 定南- 汕头深断裂和连山- 平远深断裂所夹持。 4个岩体均表现出多期侵入的特征, 姑婆山岩体从早到晚由里松岩体 160Ma20 Ma, 中粗粒似斑状角闪黑云二长花岗岩 、姑婆山东体 150.9Ma0.8Ma, 中粗粒似斑状黑云母钾长花岗岩 和姑婆山西体 141Ma12Ma, 中细粒斑状黑云母花岗岩、细粒花岗岩和中粗粒似状黑云母钾长花岗岩 组成。骑田岭岩体由晚侏罗世的荒塘岭序列和中侏罗世的骑田岭序列组成。千里山岩体从早到晚由似斑状黑云母花岗岩 152Ma9Ma 、等粒黑云母花岗岩 137Ma7Ma 和花岗斑岩 131 Ma1 Ma 组成, 由于最晚阶段的花岗斑岩与钨、锡矿化的关系不大, 且可能与前2期岩体不是同源岩浆的产物, 这里所讨论的千里山岩体不包括花岗斑岩。大吉山岩体从早到晚由五里亭黑云母花岗岩、二云母花岗岩和白云母花岗岩组成。姑婆山、骑田岭和千里山岩体处在洪大卫等所圈定出的杭州- 诸广山- 花山HZH 高εNd和低T2DM带上 图1 , 虽然该带所代表的地质意义还不明确, 但大多数学者认为位于该带内的中生代花岗岩源区含有较多地幔物质。 姑婆山岩体和骑田岭岩体中有地幔物质的加入已有许多学者予以论证, 但对于千里山岩体的物质来源问题仍存在分歧。有学者认为千里山岩体属于S型或改造型花岗岩, 其成岩物质主要来源于地壳; 也有学者认为千里山岩体的成岩物质来源于地壳, 但有较多地幔物质的混入。对于大吉山岩体, 多数学者对其壳源成因有较一致的认识。 2 岩体分异程度 南岭地区与钨、锡矿化有关的花岗岩多属于高度演化的花岗岩, 而高度演化的花岗岩岩浆体系常常是晶体、熔体和岩浆热液三相共存的岩浆- 热液过渡体系, 岩浆热液对钨、锡的萃取、迁移和沉淀起着至关重要的作用, 因此岩体的演化程度、岩浆热液的活动强度及其组成是决定钨、锡矿化强度和矿化类型的重要因素。随着岩浆分异作用的增强, 残余岩浆中Rb的含量不断增加, K/ Rb比值不断降低。在Rb- K/Rb图 图6 中, 4个岩体由早到晚K/Rb值逐渐降低, Rb含量逐渐增高, 反映它们的演化程度逐渐增高。与姑婆山岩体和骑田岭岩体相比, 大吉山晚期岩体和千里山岩体有较低的K/ Rb值 50和较高的Rb含量, 说明它们的演化程度相对更高。Nb和Ta、Zr和Hf是2对地球化学“孪生”元素, 在由熔体和晶体支配的岩浆演化过程中, 它们极其相似的半径和电价使得它们在熔体和晶体间的分配系数也近似。因此Nb/ Ta、Zr/Hf值在岩浆演化过程中几乎不发生变化, 只有当岩浆高度演化并有流体参与时才会发生较大的变化。大吉山晚期岩体和千里山岩体的偏离程度要比骑田岭和姑婆山岩体高, 说明流体对岩浆演化体系的影响程度更大, 因此相比姑婆山和骑田岭岩体, 流体对大吉山晚期岩体和千里山岩体的影响更大。 5 讨论 源岩中含有较多地幔物质的姑婆山和骑田岭岩体主要与锡矿化关系密切 图1 , 含有少量地幔物质的千里山岩体与钨、锡矿化关系密切, 而主要为壳源的大吉山岩体则与钨矿化有关。这4个岩体的上述特征反映出地幔物质含量越多越有利于锡矿化, 反之则有利于钨矿化。前人认为这是由于地幔物质为锡矿化提供了物质来源。我个人认为, 花岗岩岩浆中含有较多的地幔物质会对岩浆演化过程和出溶流体的性质产生重要的影响, 而岩浆演化过程和流体的性质又与矿化有着密切的联系, 因此仅仅将地幔物质作为成矿物质的来源, 而不考虑其对钨、锡成矿过程的影响显然是不够的。W、Sn在花岗岩的主要造岩矿物长石、石英中的分配系数均远小于1, 而在云母和某些含Fe、Ti的副矿物中的分配系数要大于1。白云母在压力小于1500 Pa, 尤其是同时有B、F等挥发分存在的条件下是不稳定的, 花岗岩中副矿物的含量较少。影响W、Sn在晶体和熔体间分配系数的最主要矿物是长石、石英和黑云母。前人通过岩相学研究获得的4个岩体的长石、石英和黑云母的含量 重新换算成100 , 根据W、Sn在过铝质酸性岩中的分配系数, 计算了W、Sn在各个阶段岩体和熔体间的分配系数。除大吉山岩体最早期的黑云母花岗岩外, 其余各岩体W、Sn在矿物- 熔体间的分配系数均小于1, 说明W、Sn倾向于在残余熔体中富集; Sn的分配系数要比W更低一些, 因此与W相比Sn更倾向于在残余熔体中富集。骑田岭和姑婆山岩体源岩中含有较多的地幔物质, 较之壳源成因的花岗岩相对贫水, 形成相对贫水而富卤族元素的A型花岗岩浆。 骑田岭和姑婆山岩体的岩浆演化过程有利于Sn在残余熔体中达到更好的预富集, 同时由于出溶的流体中Cl含量更高, 因而有利于Sn与Cl络和迁移富集成矿。在大吉山岩体岩浆演化的过程中, 流体较早地达到水饱和, 使其能够与熔体和晶体充分地反应,有利于更多的W以WO42-、HWO4-和H2WO4的形式迁移富集成矿。千里山岩体与大吉山岩体的岩浆演化过程基本一致, 但是由于其含有异常高的F, 因而F在W、Sn富集成矿的过程中可能起了较大的作用。另外在大吉山岩体岩浆演化的晚期还可能发生了岩浆的液态分离[68- 69], 这也可能是造成大吉山岩体稀土元素等由早至晚表现出强烈演化趋势的原因之一, 虽然其在演化的晚阶段发生了液态分离, 但是石英脉型钨矿主要还是与中阶段的二云母花岗岩有关[37]。晚阶段的岩浆液态分离可能与岩体型铌、钽、钨和铍矿化的关系更密切。地幔物质在南岭锡成矿中的作用已经引起众多学者的关注[14,26,70], 有些学者认为地幔物质为锡矿化提供了物质来源[14], 但是现在还没有直接的证据。虽然在HZH带中主要以锡矿化为主, 但是仍有一些钨矿点在其中分布 图1 。锡成矿究竟在多大程度上受源区的控制, 多大程度上受成矿作用过程的控制, 现今难以给出正确的解答, 但是有人认为稀有金属元素花岗岩的形成, 成矿作用过程可能贡献更大一些。本文所研究的4个岩体在岩浆演化过程中有着很大的差别, 造成了W、Sn的晶体- 熔体分配系数和出溶流体的性质迥异, 这些成矿作用过程的差异很可能是影响W、Sn相对矿化强度的重要因素。实际的地质过程远比本文所探讨的复杂, 如本文并没有考虑pH值、氧逸度等对W、Sn在流体中迁移形式的影响, 而且地幔物质加入花岗岩源区除了有可能会提供成矿物质外, 还会对岩浆演化过程造成影响,所以仅从地幔物质为锡矿化提供了物质来源进行考虑是远远不够的。国外已经有很多学者对稀有金属花岗岩中的熔体包裹体和熔流包裹体进行研究, 对W、Sn与挥发分的关系和岩浆演化晚期的液态分离等进行了许多有意义的探讨, 而国内这方面的工作进展较慢。 6 结论 由于地质过程的复杂性, 本文在研究岩浆演化过程对钨、锡矿化的影响时, 仅从W、Sn在晶体- 熔讨论, 对温度、压力、pH值等对成矿作用过程的影响未作考虑。本文得出以下几点初步结论。 1 姑婆山、骑田岭、千里山和大吉山岩体的源岩中, 地幔物质的含量有着显著的差异。花岗岩岩浆中地幔物质的含量多少可能会对岩浆演化过程有重要的影响。 2 含有较多地幔物质的姑婆山和骑田岭花岗岩岩浆的演化过程有利于锡矿化, 主要为壳源的大吉山花岗岩岩浆的演化过程有利于钨矿化, 千里山花岗岩岩浆与大吉山花岗岩岩浆的演化过程基本一致, 但是由于千里山花岗岩岩浆含有异常高的F和较多 与大吉山岩体相比 的地幔物质, 因而其与钨、锡矿化有关。 3 在对钨、锡的成矿作用进行研究时要从物源和成矿作用过程2个方面入手, 由于地质过程的复杂性, 尤其要注意对成矿过程进行研究。致谢 在成文过程中得到张文淮、诸惠燕老师的指导和鼓励, 在数据处理和绘图方面得到李大鹏、王永博士的热情帮助, 在此一并致谢。