江西瑞昌市宝山花岗闪长斑岩地球化学特征及地质意义

2015-03-26蒋金明沙元成李永明胡正华

东华理工大学学报(自然科学版) 2015年2期

蒋金明，沙元成，李永明，胡正华，2

(1.江西省地质调查研究院，江西南昌 330030;2.成都理工大学，四川成都 610059)

宝山铜多金属矿床位于扬子地块北缘的下扬子坳陷带、九江坳陷的次级构造界首-大桥背斜之西段(蒋少涌等，2008)。其南北分别与江南褶皱造山带、大别山隆起毗邻，东与安庆、庐江、贵池，铜陵矿带遥相对应，地处长江中下游断块拗陷的构造转折部位(翟裕生等，1999;李启全等，1997)。自上世纪30年代以来，区内已完成了大量的区域地质、矿产勘查及科研工作，并相继发现了武山铜矿、城门山铜钼矿、金鸡窝铜矿、洋鸡山金矿以及东雷湾、铜岭、丁家山、宋家冲、邓家山、通江岭等铜矿床(点) (包家宝等，2002;曹钟清等，2006)，上述等具有经济价值的矿床均与燕山期岩浆岩密切相关(杨明桂等，2004;包家宝等，2002)。宝山矿床主矿体亦赋存于燕山期中酸性花岗闪长斑岩及其接触带附近的奥陶系碳酸盐岩(多已发生矽卡岩等蚀变)内，然而以往仅对区内规模较大的含矿岩体如武山、城门山、东雷湾及邓家山等岩体研究较为详细，而对规模相对较小的宝山岩体的研究却明显偏少，尤其在地球化学研究方面更显不足(蒋少涌等，2008)。最近勘查成果表明该矿床属斑岩-矽卡岩型，已达中型以上规模，因而对宝山岩体岩石学及地球化学特征研究，无疑对分析周边为数众多的小岩体成矿潜力有较好的借鉴意义。

1 岩体地质与岩石学特征

宝山岩体分布于鸦头山—宝山下—老屋宝山—戴家一带，呈“V”形岩墙产出(图1)，与奥陶-志留系地层褶皱轴近平行，出露面积0.54 km2，以老屋宝山为界可分成东西两段。西段长大于4 000 m，地面出露宽范围约200～800 m，呈北西西向展布，倾向南西，接触面倾角大于60°。平面上宝山下附近岩体出露较宽，向西岩体多未被剥蚀出，断续呈岩墙或岩枝出露;剖面上呈锯齿状与志留系泥砂质碎屑岩呈陡倾角侵入接触，深部与奥陶系灰岩接触产状变缓。岩体东段呈北东东向展布，长900 m，宽100～200 m，倾向南东，倾角45°。据老屋宝山人工剥采面及钻探中的岩心分析，宝山岩体大致可划分为两个相带，相当于二次涌动侵入。早期岩体以多斑、聚斑、斑状结构为主;晚期为隐伏岩体即钻孔所见为多斑、斑状结构为主，且规模较大，有明显向南及深部延伸的特点，并与矿化关系密切，两期岩体接触面发育明显铁皮壳现象，且晚期侵入岩体有较强的铜矿化现象，与上部第一次弱铜矿化侵入体分界清晰。矿体类型主要有斑岩型与矽卡岩型，呈似层状、透镜状，产状与岩体产状近一致。本次宝山两期岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年(蒋少涌等，2013)①楼法生，李永明，王先广，等.2014.江西省瑞昌市宝山——夫山铜多金属矿调查评价报告.。测试结果显示，早期岩体(样品编号15-1)锆石U-Pb年龄为(142.8±2.8)Ma，这既与陈志洪等(2011)对宝山岩体锆石U-Pb同位素测年(143.6±1.2)Ma相似，又与整个九瑞地区其他矿床(如城门山、武山、洋鸡山、丁家山、东雷湾等)成矿斑岩体年龄一致(蒋少涌等，2013);晚期岩体(样品编号15-2)锆石U-Pb年龄为(136.8± 0.6)Ma。

图1 宝山铜多金属矿地质简图Fig.1 Simplified geological map of the Baoshan copper polymetallic ore deposit

宝山岩体岩石类型为浅成—超浅成相中酸性侵入岩，以花岗闪长斑岩为主，斑状结构，具密斑、聚斑、多斑之特点，块状构造，基质为花岗微晶—隐晶、霏细、霏细嵌晶以及微粒结构。斑晶成份有斜长石、石英、角闪石、黑云母。斜长石斑晶:呈自形-半自形板状，An 27～40，属中—更长石，环带构造明显，具卡钠复合双晶，常见绢云母化，高岭石化，含量25%～60%;石英斑晶:呈双锥状、半浑园状，易碎裂，常熔蚀成港湾状，并残留了高温石英(β)假象，含量5～10%;黑云母斑晶:片状，常被白云母、方解石、或绿泥石交代，Ng≈N米-褐黄，Np-浅黄之多色性，含量3%～5%;角闪石斑晶:呈近自形柱状，常见被绿泥石化或碳酸盐化，含量5% ～15%。基质成份以斜长石、钾长石、石英为主，次为少量黑云母及角闪石，见有微量—微黄铁矿、榍石、磷灰石、磷铁矿、锆石、方解石、钛铁矿、白钛矿、磁铁矿、黄铜矿、萤石等分布。

2 岩石地球化学特征

对宝山花岗闪长斑岩采取4个样品(取样位置见图1)，主要采自钻孔孔深200～720 m远离矿体、无(或微弱)蚀变的新鲜岩石，由国土资源部南昌矿产资源监督检测中心进行了主量元素、微量元素、稀土元素含量测定，使用检测仪器主要有X荧光光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等，分析结果见表1～3。

2.1 主量元素

主量元素分析结果(表1)显示，宝山岩体与武山岩体(楼法生等，2014)相近，含相对较高的SiO2(65.46% ～70.96%，平均为 67.34%)，Al2O3(14.84%～16.90%，平均15.67%)，全碱(K2O+ Na2O=6.61%～7.86%，平均7.20%)等含量;在SiO2-K2O图解上，样品点落入高钾钙碱性岩石区域(图2)，属高钾钙碱性岩。宝山花岗闪长斑岩里特曼指数δ为1.87～2.46，小于临界值3.3，为亚碱性系列中的钙碱性系列花岗岩(邱家骧，1991)，这与SiO2-AR图解结果一致(图3)。样品的MgO含量为1.11%～1.83%(平均值1.53%)，A/CNK值为0.83～0.99，平均0.90;A/NK 1.35～1.81平均1.60，表明岩石是准铝质的 (Maniar et al.，1989)，K/N为0.79～1.13，平均0.97;在A/NK-A/NCK图解中，所有样品均落在准铝质的区域(图5)，与前一结论相吻合。

在岩石K2O-Na2O关系成因判别图解中，所有样品均落在I型的花岗岩区域，表明宝山花岗闪长斑岩属于I型侵入岩(图12)。

2.2 微量元素

从球粒陨石标准化后的微量元素蛛网图配分曲线(图8)及表2、表3中可以看出，该区岩石相对富集K，Sr，La，具较高的亲石元素的含量(如K= 26 268×10－6～34 151×10－6，平均29 724×10－6，Sr=253×10－6～1 072×10－6，平均578×10－6)，亏损高场强元素Nb，Ti含量(Nb=8.85×10－6～15.3 ×10－6，平均11.84×10－6，Ti=2 098×10－6～2 998×10－6，平均2 682×10－6)，有较高的Sr/Y比值(22.78～57.63，平均39.91)，且具有相对较高的相容元素含量(V=48.3×10－6～86.1×10－6，平均73.98×10－6;Cr=26.2×10－6～31.8×10－6，平均28.5×10－6;Co=7.63×10－6～11.5×10－6，平均8.75×10－6;Ni=8.46×10－6～12.9×10－6，平均9.79×10－6)。综上所述，宝山花岗闪长斑岩具有埃达克质岩石微量元素特征。

从图11、表2中还可看出，宝山岩体主要造矿元素Cu，Au，Mo，Ag，W等含量较高(表2)，分别为维氏平均值1～7、74～388、7～70、1～6、2～5倍，显示宝山岩体为成矿的有利岩体，尤其利于铜、金、钼等矿的形成。

2.3 稀土元素

在原始地幔标准化后的稀土元素分布图(图9)及表3中不难发现，各样品稀土配分型式图相似，均为向右倾的锯齿状曲线，稀土总量(∑REE)为108.1×10－6～131.68×10－6，LREE/HREE= 7.87～16.72。稀土总量偏低，轻稀土明显富集，重稀土亏损。轻稀土元素内部分异明显，为陡右倾斜;重稀土为分异不显著的缓右倾斜。低Yb(0.75～1.95)×10－6，平均1.35×10－6、低Y(9.02～18.6)×10－6，平均13.73×10－6，δEu=0.80～0.86，铕亏损极弱，无Eu负异常，反映岩浆有壳幔源物质混入，该岩体源区演化过程中长石分离结晶作用不明显且岩体形成于还原环境(王中刚等，1989)，这与(La/Yb)N=6.37～6.89，(La/Sm)N= 3.45～5.33参数相互印证。

表1 宝山岩体主要岩石化学成份平均含量及特征数值Table 1 Results of mayor(wt%)element compostion of the Baoshan granondiorite

表2 宝山花岗闪长斑岩微量元素平均含量(×10－6，Au:×10－9)Table 2 Results of trace(×10－6，Au:×10－9)element compostion of the Baoshan granondiorite

表3 宝山花岗闪长斑岩稀土元素平均含量(×10－6)Table 3 Results of rare earth element(×10－6)element compostion of the Baoshan granondiorite

图2 宝山花岗闪长斑岩SiO2-K2O图解Fig.2 SiO2-K2O diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

3 讨论

图3 宝山花岗闪长斑岩SiO2-AR图解Fig.3 SiO2-AR diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

(1)宝山花岗闪长斑岩具有埃达克质岩石的地球化学特征，表现为:含有较高含量的 SiO2(65.46% ～70.96%，平均为 67.34%)、Al2O3(14.84% ～16.90%，平均15.67%)、全碱含量(K2O+Na2O=6.61%～7.86%，平均7.20%)、Sr( 253×10－6～1072×10－6，平均578×10－6)，中等至高的Sr/Y比值(22.78～57.63，平均39.91)，同时亏损高场强元素如Nb、Ti;中等MgO含量为1.11%～1.83%(平均值1.53%)，在SiO2-K2O图解表现为高钾钙碱性岩;轻稀土明显富集(LREE/HREE= 7.87～16.72)，δEu=0.80～0.86，铕亏损极弱，无明显Eu负异常，低Y(9.02×10－6～18.6×10－6，平均13.73×10－6);低Yb(0.75～1.95，平均1.35);并具有相对较高的相容元素含量(V=48.3×10－6～86.1×10－6，平均73.98×10－6，Cr=26.2×10－6～31.8×10－6，平均28.5×10－6;Co=7.63×10－6～11.5×10－6，平均8.75×10－6;Ni=8.46×10－6～12.9×10－6，平均9.79×10－6。

图4 宝山花岗闪长斑岩Na2O-K2O图解Fig.4 Na2O－K2O diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

图5 宝山花岗闪长斑岩A/NK-A/NCK图解(据Maniar等，1989)Fig.5 A/NK-A/NCK diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

图6 宝山花岗闪长斑岩Rb-Yb+Nb图解Fig.6 Rb-Yb+Nb diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

图7 宝山花岗闪长斑岩Rb-Yb+Ta图解Fig.7 Rb-Yb+Ta diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

(2)如前所述，宝山花岗闪长斑岩体主要为钙碱性系列，同时在构造环境Rb-(Y+Nb)和Rb-(Yb+Ta)判别图中显示为火山弧型花岗岩(图9)，富集轻稀土而亏重稀土，(La/Yb)N比值为6.37～6.89，且无明显的Eu负异常，δEu＞0.7，综合区域地质构造背景分析，上述特征可能与拆沉下地壳与上地幔基性岩浆发生大规模混染有关，可能由于地幔萃取的Cu，Au又回馈到岩浆，从而提供大量的成矿物质并造成花岗闪长斑岩其他地球化学成分发生变化(王中刚等，1989;罗小洪，2006;李亮等，2009)所导致的。

(3)由于壳、幔物质成分存在明显的差异，已有研究成果将花岗岩的Al2O3/TiO2比值作为源区部分熔融温度的间接指示剂，宝山花岗闪长斑岩的Al2O3/TiO2比值为30.36～42.94，处于Al2O3/TiO2＜100区间，据此推断其形成温度较高(＞875℃) (Sylvester，1998;蒋少涌，2008)。

(4)有关研究显示，高Sr低Yb为特征的花岗岩形成压力较大，将宝山花岗闪长斑岩相关数据投入张旗等(2006)的Yb-Sr相关图中，样品位于I区或I区与II区交界处(图9)，说明宝山岩体具有相对高Sr低Yb特征，形成压力较高，从而推测宝山岩浆源区形成压力应＞1.2 GPa，对应深度为＞40 km(张旗等，2006;蒋少涌等，2008)。

图8 微量元素原始地幔蛛网图(原始地幔标准化值Sun and McDonough，1989)Fig.8 PM-normalized trace element spider diagram

图9 稀土元素球粒陨石标准化分布型式图Fig.9 Chondrite-normaliced REE distribution patterns

图10 宝山花岗闪长斑岩Yb-Sr图解(底图据张旗等，2006)Fig.10 Yb-Sr diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

4 结论

(1)宝山花岗闪长斑岩为高钾钙碱性岩，形成于火山弧环境，成岩物质具有壳幔混合来源，既有埃达克质岩的地球化学特征，又表现有I型花岗岩的某些特征，其形成的温度较高、压力较大。

(2)据锆石 U-Pb定年结果，岩体主体结晶年代定为(142.8±2.8)Ma，由此推断宝山花岗闪长斑岩是在侏罗世(～143 Ma左右)时由拆沉的加厚下地壳岩石熔融形成的，岩浆熔体上升过程中与地幔基性岩浆发生了相互反应，并最终侵位于上地壳极浅部位，是一超浅成侵入体。

图11 宝山花岗闪长斑岩主要成矿元素丰度值曲线图Fig.11 Main metallogenic element abundance value curve for the Baoshan porphyritic granodiorite

图12 宝山花岗闪长斑岩K2O-Na2O图解Fig.12 K2O-Na2O diagram for the Baoshan porphyritic granodiorite

(3)根据Na2O-K2O成因判别图，宝山岩体样品落入I型花岗岩区域;同时岩体的微量元素分析结果(表2、图12)显示主要造矿元素Au，Cu，Mo含量远高维氏平均值，两者均表明宝山岩体为铜、金、钼等成矿的有利岩体，本次勘查成果也进一步证实宝山铜矿已达中型以上规模，且宝山岩体与宝山铜多金属矿床关系极为密切。

致谢:本文系集体劳动成果，成文过程中得到江西省地质调查研究院总工程师楼法生教授级高工悉心帮助与指导，在此一并致以诚挚的感谢!

包家宝，汤树清，余志庆.2002.江西铜矿地质［M］.南昌:江西科学技术出版社:220-274.

曹钟清，田邦生，章平.2006.九瑞地区铜矿资源预测与勘查［J］.东华理工学院学报，29(增刊):38-44.

陈志洪，邢光福，郭坤一等.2011.长江中下游成矿带九瑞矿集区(北部)含矿岩体的锆石U-Pb定年及其地质意义［J］.地质学报，87(7):1146-1158.

蒋少涌，李亮，朱碧，等.2008.江西武山铜矿区花岗闪长斑岩的地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成及成因探讨［J］.岩石学报，24 (8):1679-1690.

蒋少涌，徐耀明，朱志勇，等.2013.九瑞矿集区燕山期构造-岩浆作用及其与铜金多金属成矿关系研究［J］.岩石学报，29(12): 4051-4068.

李亮，蒋少涌.2009.长江中下游地区九瑞矿集区邓家山花岗闪长斑岩的地球化学与成因研究［J］.岩石学报，025(11):2877-2888

李启全，罗健雄.1997.九瑞地区区域地质构造环境新述［J］.江西地质，11(3):67-73.

罗小洪.2006.九瑞地区中生代岩浆活动及其大地构造意义［J］.东华理工学院学报，29(2):121-126.

邱家骧.1991.应用岩浆岩岩石学［M］.北京:中国地质大学出版社:159-161.

王中刚，于学元，赵振华，等.1989.稀土元素地球化学［M］.北京:科学出版社:220-235.

杨明桂，赖新民，黄水保.2004.江西北部金属成矿地质［M］.北京:中国大地出版社:40-155.