帽峰岩体地球化学特征及形成构造背景探讨

吴奕，王晓娜，阮昆，蔡佳佳，刘静，李海东，张露

（1.东华理工大学，江西南昌 330013；2．广东省核工业地质局293大队，广东广州 510800）

帽峰岩体地球化学特征及形成构造背景探讨

吴奕1，王晓娜2，阮昆1，蔡佳佳1，刘静1，李海东1，张露1

（1.东华理工大学，江西南昌 330013；2．广东省核工业地质局293大队，广东广州 510800）

下庄花岗岩型铀矿床是我国华南最重要的铀矿化类型。与下庄铀矿田成矿关系最为密切的就是帽峰岩体。选择以帽峰岩体为突破口，从岩石地球化学的角度来阐述华南花岗岩与铀成矿关系，并初步探讨了其岩体构造环境及其动力学背景。

花岗岩型铀矿；帽峰岩体；地球化学特征；构造环境；华南

我国的铀矿床主要有碳硅泥岩型、砂岩型、火山岩型和花岗岩型四大类型。其中，花岗岩型铀矿床是指在空间上、成因上与花岗岩类岩石有着密切联系的热液铀矿床，主要产于岩体内部或外围接触带。花岗岩型铀矿床是我国重要的铀矿化类型，估计资源量占总储量的38%，主要分布在南岭铀多金属成矿带，尤其集中在成矿带中部的桃山—贵东地区，如贵东、诸广山、桃山和大富足等著名产铀岩体。

华南是我国花岗岩型铀矿的重要产地，前人在该地区做了大量研究工作［1］。研究发现区内花岗岩型铀矿床主要具有四大特征：1）受区域性切壳深大断裂控制，铀矿化在空间上与幔源基性岩脉关系密切［2-3］；2）成矿具有多期次，并主要在燕山期成矿，成岩成矿存在时差［1，4-7］；3）铀成矿作用与白垩纪—古近纪的红盆、火山盆地在时空上具有密切关系［8］；4）广泛发育碱交代作用［5］。过去许多研究认为铀成矿主要与壳内热液作用相关，即铀来自地壳［4，9-10］，但最近的研究表明，在铀成矿过程中或多或少有来自地幔物质的参与［11-12］。尽管前人在此做了很多工作，取得了一些成果，但是在岩石地球化学、华南中生代大规模构造-岩浆作用的动力学背景和模式等方面，仍有很大的认识分歧。其与铀成矿的关系目前依然争论不休，莫衷一是。笔者在总结前人工作的基础上，从与铀成矿关系的角度，阐述帽峰花岗岩体的岩石地球化学特征，探讨其岩体构造环境及动力学背景。

1 岩体地球化学特征

诸广—下庄铀矿集区是我国最大和最重要的花岗岩型铀成矿区，分布有333矿床、希望矿床等多个大中型铀矿床，且多位于贵东复式花岗岩体东部。贵东复式花岗岩体东部由鲁溪岩体、下庄岩体、帽峰岩体和笋洞岩体组成。以往的研究认为贵东岩体形成于燕山期，分主体和补体两个部分［13］。近年来针对贵东岩体年代学的研究显示：鲁溪岩体的成岩年龄为（239±5）Ma（单颗粒锆石LAICP-MS）［14］，下庄岩体的成岩年龄为（235.8±7.6）Ma（单颗粒锆石LA-ICP-MS）［15］，帽峰岩体为（219.6±0.9）Ma（单颗粒锆石UPb同位素稀释法）［15］，形成于印支期；笋洞岩体为（189.1±0.7）Ma（单颗粒锆石U-Pb同位素稀释法）［15］，形成于燕山早期；司前岩体和隘子岩体的成岩年龄是（160.1±6.1）Ma（单颗粒锆石LA-ICP-MS）和（151±11）Ma（单颗粒锆石LA-ICP-MS）［15］，形成于燕山中期。其表明贵东岩体是由印支—燕山期多次岩浆侵入形成的复式岩体，其中下庄岩体、帽峰岩体和笋洞岩体与铀矿床关系较为密切。这里笔者选取帽峰岩体来说明典型的产铀花岗岩地球化学特征。

帽峰岩体位于贵东复式岩体的东北部，分布有337矿床。337矿床是矿田内典型的花岗岩型铀矿床，其90%的资源量产于花岗岩内，矿体主要位于帽峰岩体的内、外接触带上［16］。前人针对帽峰岩体的岩石地球化学的研究认为其具有如下特征：

1）富铝、硅和碱：SiO2的质量分数为77.22%～73.94%，平均为75.49%，K2O＋Na2O质量分数为7.5%～8.28%，平均为7.83%；A.R值变化于2.07～3.32之间，平均为2.85；在SiO2-A.R图解中所有样品点都落入碱性区；在NK/A-A/CNK投影中落入亚碱性过铝质区。Al2O3质量分数介于12.46%～14.38%之间，平均值为13.45%，A/CNK值介于1.06～1.34之间，平均值为1.2，几乎所有样品的A/CNK值均大于1.1。这与过铝质花岗岩特征完全吻合［17-19］，Barbarin提出所有的强过铝质花岗岩均来源于地壳，故可以判断帽峰岩体是壳源成因的强过铝花岗岩（图1）。

2）由表1可知岩体具低δEu、（La/Yb）N、（La/Sm）N、（Gd/Yb）N比值以及最低的稀土总量。帽峰岩体是贵东岩体惟一具有较典型稀土元素/四分组效应的岩体（图2），与其他岩体相比，其具低δEu、（La/Yb）N、（La/Sm）N、（Gd/Yb）N比值以及最低的稀土总量［20］。稀土元素的配分模式是研究花岗质熔体与流体之间的水-岩反应和示踪成矿物质来源的重要手段。赵振华等认为花岗岩稀土元素/四分组效应，M型和W型/四分组效应共扼分布是由熔体与富挥发份（F、Cl）流体之间发生强烈的水-岩反应造成的［21-24］；且是稀有元素伟晶岩的一个最基本的特征［25-26］。表明其在成岩或成岩后经历了比其他岩体更为强烈的水-岩反应过程，且该过程还可能造成岩体中稀土元素含量的降低。

3）低（87Sr/86Sr）i值：帽峰岩体的（87Sr/86Sr）i值为0.653 25～0.735 59［20］，平均为0.708 69，低于下庄岩体等其他岩体，如下庄岩体和司前岩体的（87Sr/86Sr）i平均值分别为0.717 38和0.731 66［18］。更低于笋洞岩体，平均值为0.741 77［18］。

帽峰岩体的δ18O值变化范围非常大（表2），分布区间为2.4‰～11.8‰，已远远超出分析误差的允许范围（约为0.2‰）及岩浆结晶分异过程中可能产生的变化范围（＜1‰）。造成全岩氧同位素组成有明显的变化的原因有两个：（1）岩体的源区氧同位素组成不均一；（2）岩体与流体发生了强烈的水-岩相互作用［14，18］。

4）低w（Zr）/w（Hf）比值（表3）：帽峰岩体w（Zr）/w（Hf）比值变化于7.52～24.75之间，全部小于25，远低于球粒陨石和一般花岗岩中w（Zr）/w（Hf）比值；w（Y）/w（Ho）比值小于28。Irber认为当w（Zr）/w（Hf）比值小于25时，且具明显的四分组效应时，岩体发生了强烈的水-岩相互作用［21］。熔体与流体发生水-岩反应时，流体中w（Zr）/w（Hf）的比值开始增大，熔体中的w（Zr）/w（Hf）减少。进一步说明帽峰岩体所具有的稀土元素/四分组效应和岩体与流体之间的水-岩反应有着密不可分的联系。

2 岩体构造环境的判别及其动力学背景

华南花岗岩是多期次多旋回的产物，目前尽管对其中某个岩体或某个矿体的地质特征有比较深入的研究，但对整个华南花岗岩，尤其是华南中-新生代大规模构造-岩浆作用动力学背景和模式等方面，仍有很大的认识分歧。其与铀成矿的关系目前依然争论不休，莫衷一是。提出的模式有：1）阿尔卑斯型大陆碰撞模式［27-28］；2）活动大陆边缘构造-岩浆作用模式［29-36］；3）走滑平移断裂系统模式［37-38］；4）大陆拉张-裂解模式［39-43］；5）地幔柱成因模式［44-46］。

现阶段活动大陆边缘构造-岩浆作用模式为大多数学者所认可，并从不同角度加以完善，但依然产生了各种不同的观点，最大的争论在于俯冲作用控制华南花岗岩-火山岩形成的起始时间。如Li and Li认为太平洋板块向华南大陆的平板式俯冲的时间在265 Ma之前，俯冲作用导致了华南印支期花岗岩的形成，俯冲大洋板块的断裂拆离直接导致了大规模燕山早期板内岩浆活动［43］。周新民等则认为华南印支期花岗岩-火山岩岩浆活动是由中南半岛上的陆-陆碰撞造山作用所引起的；燕山期花岗岩的形成源于J2开始的古太平洋板块对欧亚大陆板块的消减作用［47］。

王军等通过帽峰岩体的研究，认为帽峰岩体形成的区域动力学背景是从挤压到伸展过渡，并最终完全处于后碰撞的伸展状态。即随着岩浆的演化，地壳逐渐由挤压到伸展过渡，SiO2含量在这个过程中不断升高［48］。成岩时代与成矿时代具有明显的矿岩时差［16，49］。地层学和地壳拉张期形成的幔源岩浆岩之年代学等方面的研究表明，华南白垩—古近纪的地壳拉张并不连续，而是分期分阶段的。具有强烈拉张性质的构造运动主要有6期，分别距今约135～140、115～120、105、85～95、70～75和45～55Ma［50-54］。两者的年龄与该区第1次构造伸展及基性脉岩的侵入时代接近。说明帽峰岩体是后碰撞伸展拉张背景下的活动产物，帽峰岩体形成时为典型的后造山构造环境（图3）。

3 结论

1）帽峰岩体是壳源成因的强过铝质花岗岩，富铝、硅和碱；低（87Sr/86Sr）i值、δEu、（La/Yb）N、（La/Sm）N及（Gd/Yb）N比值，w（Zr）/w（Hf）比值变化于7.52～24.75之间，并表现出较典型的M型/四分组效应，表明其在成岩或成岩后经历了强烈的水-岩反应过程。

2）帽峰岩体形成时为典型的后造山构造环境，是后碰撞伸展拉张背景下的活动产物。形成的区域动力学背景是从挤压到伸展过渡，地壳的拉张并非连续而是分期进行的，并最终完全处于后碰撞的伸展状态。

［1］戚华文，胡瑞忠.华南花岗岩岩浆期后热液与铀成矿热液的初步对比［J］.矿物学报，2000，20（4）:401-405.

［2］李子颖，李秀珍.试论华南中新生代地幔柱构造铀成矿作用及其找矿方向［J］.铀矿地质，1999，15（1）: 9-17.

［3］胡瑞忠，毕献武，彭建堂，等.华南地区中生代以来岩石圈伸展及其与铀成矿关系研究的若干问题［J］.矿床地质，2007，26（2）:139-152.

［4］胡瑞忠.花岗岩型铀矿床成因讨论：以华南为例［J］.地球科学进展，1994，9（2）:41-46.

［5］杜乐天.花岗岩型铀矿文集［M］.北京：原子能出版社，1982:283-327.

［6］张国全，胡瑞忠，商朋强，等.华南花岗岩型铀矿床成矿机理研究进展［J］.矿物岩石地球化学通报，2007，26（4）:399-402.

［7］胡瑞忠，金景福.上升热液浸取成矿过程中铀的迁移沉淀机制探讨：以希望铀矿床为例［J］.地质论评，1990，36（4）:317-325.

［8］姜耀辉，蒋少涌，凌洪飞.地幔流体与铀成矿作用［J］.地学前缘，2004，11（2）:491-499.

［9］胡瑞忠，毕献武，苏文超，等.华南白垩—第三纪地壳拉张与铀成矿的关系［J］.地学前缘，2004，11（1）:153-160.

［10］邓平，沈渭洲，凌洪飞，等.地幔流体与铀成矿作用:以下庄矿田仙石铀矿床为例［J］.地球化学，2003，32（6）:520-528.

［11］杜乐天.幔汁（HACONS流体）地球内动因探索［J］.地球学报，2009，30（6）:739-748.

［12］王正其，李子颖.幔源铀成矿作用探讨［J］.地质论评，2007，53（5）:608-614.

［13］张成江.贵东岩体花岗岩的成因类型及成矿专属性探讨［J］.铀矿地质，1991，7（4）:223-234.

［14］孙涛，周新民，陈培荣，等.南岭东段中生代强过铝花岗岩成因及其大地构造意义［J］.中国科学:D辑，2003，33（12）:1 209-1 218.

［15］徐夕生，邓平，O’Reilly SY，et al.华南贵东杂岩体单颗粒锆石激光探针ICPMSU-Pb定年及其成岩意义［J］.科学通报，2003，48（12）: 1 328-1 334.

［16］吴烈勤，谭正中，刘汝洲，等.粤北下庄矿田铀矿成矿时代探讨［J］.铀矿地质，2003，19（1）:28-33.

［17］Sylvester，P.J1Pos-tcollisionalstrongly peraluminous granites［J］.Lithos，1998，45（1）:29-44.

［18］凌洪飞，沈渭洲，邓平，等.粤北笋洞花岗岩的形成时代，地球化学特征与成因［J］.岩石学报，2004，20（3）:413-424.

［19］华仁民.南岭中生代陆壳重熔型花岗岩类成岩-成矿的时间差及其地质意义［J］.地质论评，2005，51（6）:633-639.

［20］凌洪飞，沈渭洲，邓平，等.粤北帽峰花岗岩体地球化学特征及成因研究［J］.岩石学报，2005，21（3）:677-687.

［21］IrberW.The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb，Eu/Eu*，Sr/Eu，Y/Ho，and Zr/ Hf of evolving peraluminous granite suites［J］. Geochimica et Cosmochmica Acta，1999，63（3）: 489-508.

［22］赵振华，熊小林，韩小东.花岗岩稀土元素四分组效应形成机理探讨：以千里山和巴尔哲花岗岩为例［J］.中国科学:D辑，1999，29（4）:331-338.

［23］赵振华，增田彰正，M.B.夏巴尼.稀有金属花岗岩的稀土元素四分组效应［J］.地球化学，1992，21（3）:221-233.

［24］Takahashi Y.，Yoshida H.，Sato N.，etal.W-and M-type tetrad effects in REE patterns forwater-rock systems in the Tono uranium deposit，central Japan［J］.Chemical Geology，2002，184（3）:311-335.

［25］张辉，刘丛强.新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉磷灰石矿物中稀土元素“四分组效应”及其意义［J］.地球化学，2001，30（4）:323-334.

［26］Liu C Q.，Zhang H.The lanthanide tetrad in apatite from the Altay No.13 pegmatite，Xin-jiang，China:An intrinsic feature of the pegmatitemagma［J］.Chemical Geology，2005，214:61-77.

［27］HsüK J，Li J L，Chen H H，et al.Tectonics of south China:Key to understanding west Pacific geology［J］.Tectonophysics，1990，183（1）:9-39.

［28］HsüK J，Sun S，Li J L，et al.Mesozoic overthrust tectonics in south China［J］.Geology，1988，16（5）:418-421.

［29］Zhou X M，Sun T，Shen W Z，et al.Petrogenesis of Mesozoic granitoids and volcanic rocks in South China:A response to tectonic evolution［J］. Episodes，2006，29（1）:26-33.

［30］Jahn B M.Mesozoic thermal events in southeast China［J］.Nature，1974，248:480-483.

［31］Jahn B M，Chen P Y，Yen T P.Rb-Sr ages of granitic rocks in southeastern China and theirtectonic significance［J］.Bulletin of the Geological Society of America，1976，87（5）:763-776.

［32］Charvet J，Lapierre H and Yu Y.Geodynamic significance of the Mesozoic volcanism of southeatern China［J］.Journal of Southeast Asian Earth Sciences，1994，9（4）:387-396.

［33］Lapierre H，Jahn B M，Charvet J，et al.Mesozoic felsic arc magmatism and continental olivine tholeiites in Zhejiang province and their relationship with the tectonic activity in southeastern China［J］. Tectonophysics，1997，274（4）:321-338.

［34］John B M，Zhou X H，Li J L.Formation and tectonic evolution of southeastern China and Taiwan: isotopic and geochemical constraints［J］. Tectonophysics，1990，183（1）:145-160.

［35］Lan C Y，Jahn B M，Mertzman S A，et al. Subduction-related granitic rocks of Taiwan［J］. Journal of Southeast Asian Earth Sciences，1996，14（1-2）:11-28.

［36］Zhou X M，LiW X.Origin of Late Mesozoic igneous rocks in southeast China:implications for lithosphere subduction and underplating of mafic magmas［J］.Tectonophysics，2000，326（3-4）: 269-287.

［37］Xu J，Ma G，Tong W X，et al.Displacement of the Tancheng-Lujiang wrench fault system and its geodynamic setting in the northwestern Circum-Pacific［C］//Xu Jed.The Tancheng Lujiang wrench fault system，New York：John Wiley&Sons，1993：51-74.

［38］Xu J，Zhu G，Tong W X，et al.Formation and evolution of the Tancheng-Lujiang wrench fault system:A major shear system to the northwest of the Pacific Ocean［J］.Tectonophysics，1987，134（4）: 273-310.

［39］Li X H.Cretaceous magmatism and lithospheric extension in Southeast China［J］.Journal of Asian Earth Sciences，2000，18（3）:293-305.

［40］Li Z X，Li X H.Formation of the 1300-km-wide intracontinental orogen and postorogenic magmatic province in Mesozoic South China:A flat-slab subductionmodel［J］.Geology，2007，35（2）:179-182.

［41］Gilder SA，Keller G R，Luo M，etal.Timing and spatial distribution of rifting in China［J］. Tectonophysics，1991，197（2）:225-243.

［42］Gilder S A，Gill J，Coe R S，et al.Isotopic and paleomagnetic constraints on the Mesozoic tectonic evolution of south China［J］.Journal of Geophysical Research，1996，101（B7）:16137-16154.

［43］LiXH，Chen ZG，Liu DY，etal.Jurassic gabbrogranite-syenite suites from southern JiangxiProvince，SEChina:Age，origin，and tectonic significance［J］. International Geology Review，2003，45（10）:898-921.

［44］毛建仁，陶奎元，邢光福，等.中国东南大陆边缘中新生代地幔柱活动的岩石学记录［J］.地球学报，1999，20（3）:253-258.

［45］毛景文，李红艳，王登红，等.华南地区中生代多金属矿床形成与地幔柱关系［J］.矿物岩石地球化学通报，1998，17（4）:130-132.

［46］谢桂青，胡瑞忠，赵军红，等.中国东南部地幔柱及其与中生代大规模成矿关系初探［J］.大地构造与成矿学，2001，25（2）:179-186.

［47］周新民，孙涛，沈渭洲，等.华南中生代花岗岩-火山岩时空格局与成因模式［C］//地质与地球化学研究进展，南京：南京大学出版社，2006，25（4）: 179-195.

［48］王军，赖中信，张辉仁，等.粤北下庄铀矿田岩体地球化学特征及其构造环境［J］.铀矿地质，2011，27（3）:136-145.

［49］孙涛，周新民，陈培荣，等.南岭东段中生代强过铝花岗岩成因及其大地构造意义［J］.中国科学:D辑，2003，33（12）:1 209-1 218.

［50］张勤文，黄怀曾.中国东部中、新生代构造-岩浆活化史［J］.地质学报，1982，56（2）:111-122.

［51］陈跃辉，陈祖伊.华东南中新生代伸展构造时空演化与铀矿化时空分布［J］.铀矿地质，1997，13（3）:128-138.

［52］李献华，胡瑞忠.粤北白垩纪基性岩脉的年代学和地球化学［J］.地球化学，1997，26（2）:14-31.

［53］LIXianhua.Cretaceousmagmatism and lithospheric extention in Southeast China［J］.Journal of Asian Earth Sciences，2000，18（3）:293-305.

［54］胡瑞忠，金景福.贵东花岗岩体中煌斑岩的成因［J］.矿物岩石，1990，10（4）:1-7.

Discussion on geochem ical characteristics and tectonic setting of Maofeng pluton

WU Yi1，WANG Xiao-na2，RUAN Kun1，CAIJia-jia1，LIU Jing1，LIHai-dong1，ZHANG Lu1
（1.EastChina InstituteofTechnology，Nanchang，Jiangxi 330013，China；2.Geologic PartyNo.293，Guangdong ProvinceNuclear IndustryGeologic Bureau，Guangzhou，Guangdong 510800，China）

Xiazhuang granite type uranium deposit is the most important one in South China.The closest relation with Xiazhuang uranium mineralization is Maofeng granite pluton.To expound the relationship of granite and uranium mineralization，the paper studied Maofeng granite pluton which is the host granite of the deposit in petrogeochemistry，its structure and geodynamic setting.

granite type uranium deposit；Maofeng pluton；geochemical characteristics；tectonic setting；South China

P595；P619.14

A

1672-0636（2014）02-0083-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2014.02.004

2013-09-16；

2013-11-13

吴奕（1988—），男，江西抚州人，在读硕士研究生，主要从事矿床学、地球化学方面的研究工作。E-mail:516894882@qq.com