广西大瑶山大进花岗岩岩体的年代学、地球化学特征及其地质意义

李　欢，　刘云华，2，　李　真，　周赛芳，　李　兴，　魏居珍

(1.长安大学 地球科学与资源学院， 陕西 西安 710054；2.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室，陕西 西安 710054)



广西大瑶山大进花岗岩岩体的年代学、地球化学特征及其地质意义

李欢1，刘云华1，2，李真1，周赛芳1，李兴1，魏居珍1

(1.长安大学 地球科学与资源学院， 陕西 西安 710054；2.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室，陕西 西安 710054)

摘要：金秀大进岩体位于桂东大瑶山隆起区的西北部，侵入于寒武系地层中，岩性为中细粒花岗岩，其形成时代一直被认为是燕山期，但缺少可靠的同位素年龄数据。本文对大进岩体岩石地球化学特征进行了研究，结果表明其具有A型花岗岩的特征；利用单颗粒锆石激光探针LA-ICPMS U-Pb测年技术对花岗岩中锆石年龄进行了精确测定，获得414±11Ma成岩年龄，表明该岩体属于志留纪末期岩浆活动的产物。该岩体地质时代的厘定，表明岩体较上覆泥盆系中的沉积-改造型铜、铅锌矿床的形成时代早，暗示区域沉积-改造型铜铅锌矿床与该岩体之间无成因联系。

关键词：大进岩体；锆石U-Pb定年；金秀；地质意义

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桂东大瑶山北西段铜多金属成矿带位于桂东北-桂中凹陷和大瑶山隆起结合部位，地处大瑶山复式背斜的北西翼，是广西主要有色金属与贵金属矿产资源之一，其矿产资源较为丰富，主要以铜伴生金、铅、锌等矿床为主。区域内寒武系和下泥盆统广泛出露，两者呈角度不整合接触(张雪亮等，2013)。区域铜铅锌矿床的主要赋矿层位为泥盆系地层，但对矿床成因类型还存在不同的认识。部分研究者认为区域铜铅锌矿床成因类型为中-低温沉积-热卤水改造型层控矿床(张善明等，2010； 韦子任等，2013；罗永恩，2009；宁浦功等，1997；邓军，2011；张善明，2010；张科等，2005)；另一些学者根据重力、航磁异常显示，推断有金秀县深部为隐伏中酸性、酸性大岩体，并指出这些岩体与区域铜铅锌矿床成矿关系密切(张雪亮等，2013；吴荣华，2012)。大进岩体侵入于背斜轴部的寒武系地层中，前人均推测认为其形成于燕山期，并据此作为区域深部存在的隐伏岩体也是燕山期的重要依据之一(黄惠民等，2003)。华南地区岩浆作用及成矿作用均主要集中在燕山期，因此，本区深部是否存在燕山期的岩浆作用，对区域找矿工作具有重要的意义。对于大进岩体成岩年代学一直未进行过研究，本文利用LA-ICP-MS 锆石U-Pb测年方法确定大进岩体的成岩年龄，不仅为构建区域构造-岩浆格架提供了新的资料，同时对大瑶山西北侧铜铅锌矿床矿床类型的确定提供了依据，为区域下一步的找矿勘探工作部署提供了方向。

1区域地质背景

大瑶山北西段铜多金属成矿带位于桂中盆地东部边缘与大瑶山隆起构造单元的过渡带(图1)。区内地质构造环境复杂，矿产资源丰富，是广西主要的有色金属与贵金属矿产资源基地之一。区域经历加里东期、印支期和燕山期构造运动。大瑶山基底由元古界和下古生界浅变质岩组成，志留纪末期的加里东运动使区域褶皱隆起，同时遭受弱的区域变质作用，使砂岩和页岩轻微变质，结束了地槽沉积历史。中三叠世末，发生强烈印支运动，从而结束海相沉积历史，形成一系列横跨褶皱，叠加在加里东期褶皱上。燕山期地壳运动表现为断块运动和酸性、中—酸性岩浆侵入。区域分布的地层主要为寒武系和泥盆系，岩性主要为碎屑岩及碳酸盐岩建造。褶皱和断裂构造发育，表现为一系列紧密线状复式褶皱和近平行的断裂构造，断裂构造主要沿近SN向和NE向发育，近SN向主要断层有桐木—永福深断裂，NE向主要断层有荔浦—桐木深断裂，两条大断裂交汇于桐木镇。伴随不同期次的构造运动，具有多期(隐伏)岩体侵入，从而为区域铜多金属矿的形成提供了有利的地质条件(张雪亮等，2013)。区域分布的矿床主要为铜矿床，伴生少量铅、锌、银和金矿等，其中铅锌矿床主要产在局限碳酸盐岩台地，受地层、岩性、沉积相和构造的控制(韦子任等，2013)，铜矿床主要产于砂岩地层中，矿集区主要含矿层位为泥盆系；少量赋存在寒武系地层中(图2)。代表性的铜矿床有那马铜矿、长乐铜矿、寨宝铜矿和雅当铜矿等(张之武，2014)。据区域重、磁异常图(梁国宝，2003)，区域重、磁异常呈北东向似椭圆状展布，金秀县位于重力和负航磁异常的中心。前人研究认为这些重、磁异常为隐伏岩体所致，推测岩体规模较大，深部应与大进、高贞岭岩体相通，并认为这些隐伏岩体对研究区的成矿作用具有重要意义(吴荣华，2012)。

2岩体特征

2.1岩体地质概况

大瑶山地区出露的岩浆岩主要是花岗岩类，各个岩体出露面积大小不等，根据区域1∶20万、1:5万地质调查资料和前人研究成果(黄惠民等，2003；程顺波等，2009；顾晟彦等，2006；王永磊等，2011；秦亚等，2015；李晓峰等，2009；陈懋弘等，2011；许华等，2012)，大瑶山地区除了大容山岩体的年龄属于印支期外，其它岩体属于加里东期和燕山期。东部燕山期岩浆作用较强，岩体发育，主要出露岩体有花山、姑婆山、金鸡顶、西山等岩体(陈开礼，2002)，以钨锡矿化为主(吴荣华，2012)；而大瑶山西北部岩体整体不发育，岩浆作用较弱，主要呈岩株和岩脉状产出，出露的主要岩体有大进、朴全、祖岭、高贞岭等花岗岩株和岩脉，与岩浆作用有关的成矿主要以弱的铜、铅锌矿化为主。朴全、祖岭岩体侵入于寒武系地层中，被下泥盆统地层所覆盖，为加里东期侵入体无疑，大进岩体及高贞岭岩脉位于大瑶山隆起区核部，侵入于寒武系地层中，与泥盆系地层未接触。大进岩体呈椭圆形小岩株产出，面积约4 km2，以细粒花岗岩为主，接触带围岩硅化作用强烈，未见矿化现象。岩体中分布有少量石英脉和伟晶岩脉，仅见有弱的铜、钨、锡矿化。

图2　广西大瑶山北西侧断裂与矿床(点)的空间分布示意图(据1∶20地质矿产图修编，广西地矿局，1989) Fig.2　Spatial distribution of faults and deposits (points) in the North West of Guangxi Dayao Mountain1.下石炭统；2.泥盆系；3.寒武纪；4.加里东期花岗岩；5.实/推测地质界线；6.正断层；7.逆断层；8.实/推测断层；9.背斜；10.花岗斑岩脉；11.石英斑岩脉；12.硅化；13.铜矿点；14.铜铅锌矿点；15.铅矿点；16.钨矿点；17.锡矿点

2.2岩相学特征

岩石呈肉红色，致密坚硬，中-细粒花岗结构，块状构造，主要由钾长石、斜长石、石英、黑云母、白云母组成。镜下观察钾长石呈半自形-它形板柱状，为卡式双晶明显，主要为正长石，含量40%～48%，粒度1～3.5 mm；斜长石呈半自形-它形板柱状，普遍发育有聚片双晶，含量35%～40%，An=9～26，部分见有弱的绢云母化现象，粒度1～3.5 mm；石英含量18%～30%，细粒它形粒状，粒度1～2.5 mm；黑云母为片状，含量1%～5%，粒度1～3 mm，大部分发生绿泥石化；白云母为片状，含量1%～2%，粒度1～2 mm(图3)。副矿物主要有主要锆石、独居石、磷灰石等，极少的锡石、白钨矿和铜矿物。

图3　大进花岗岩体的岩石岩石标本及显微特征Fig.3　 Rock samples and microscopic features of the granitesQ.石英；Pl.斜长石；Kf.钾长石;Ms.白云母

2.3岩石地球化学特征

本文共选取了6件有代表性的新鲜样品进行岩石地球化学分析，主量元素和微量元素分析在国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室完成。主量元素分析采用X射线荧光光谱法(XRF)完成，所用主要仪器为日本岛津顺序扫描LAB CENTER XRF-1800型波长色散X射线荧光光谱仪，分析精度优于1%。微量元素和稀土元素分析采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)完成，所用主要仪器为美国热电X-7型、安捷伦7700E型电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析仪，样品测试经BHVO-2、AGV-1、BCR-2国际标样监控，分析方法详见Qi等(2000)，多数微量元素分析精度优于5%。烧失量(LOI)在烘箱中经1 000 ℃高温烘烤90 min后称重获得，测试结果见表1和表2。数据处理采用路远发(2013)的地球化学工具软件包GeoKit程序。

2.3.1主量元素

大进岩体的主量元素化学成分差异并不十分明显，样品的SiO2含量变化于70.75%～76.64%之间，平均为73.83%，CaO平均为0.67%，TiO2平均为0.16%，Al2O3平均为12.08%～13.96%，平均为13.40%，(K2O+Na2O)=7.34%～8.12%，平均7.69%， K2O>Na2O，A/NKC=1.1～1.31，平均1.18，σ43=1.74～2.16，平均为1.94，分异指数(DI)为86.05～94.92，表明岩石分异程度较高。在SiO2- K2O图解上，样品点均落于高钾钙碱性系列岩石范围(图4)；在A/NKC-A/NK图解上，样品均分布与过铝质区域(图5)；在K2O-Na2O图解上，样品均分布于A型花岗岩区域(图6)，可见，本区花岗岩属于高分异的高钾钙碱性铝质A型花岗岩，结合岩石中含有少量白云母，显示岩石较富铝，主要为壳源物质来源的特征。

图4　花岗岩类的SiO2-K2O图解Fig.4　SiO2-K2O diagram of granites

图5　花岗岩A/CNK-A/NK图解Fig.5　A/CNK-A/NK diagram of granites

图6　Na2O-K2O图解Fig.6　Na2O-K2O diagram of granites

2.3.2微量元素

大进岩体的稀土元素总量ΣREE=192.32×10-6～280.22×10-6，其中轻稀土LREE为129.91～166.85，重稀土HREE为62.41～113.38，轻重稀土比值LREE/HREE为1.47～2.08，LaN/YbN值为1.46～1.68，表明轻重稀土分馏不明显，在稀土元素配分模式图上具有明显的“海鸥”型图解特征(图7a)。δEu=0.03～0.04，平均为0.035，显示Eu具有强烈亏损。以上特征表明，大进岩体在岩浆演化过程中重稀土相对富集，Eu强烈亏损，这一特征与汪建明等(1995)等研究的其它地区A型花岗岩的演化特征相似，暗示经历了斜长石的分离结晶作用。

在微量元素蛛网图上(图7b)，大进岩体两个样品的微量元素分布型式基本相似，整体表现为Rb、U、Ta、Nd富集，Ba、K、Sr、P、Ti等元素的亏损，可能是由于斜长石、磷灰石和钛铁矿等矿物的分离结晶作用所致，而Nb的亏损则可能暗示了其地壳来源性质。

图7　大进岩体的REE配分图(a)和微量元素蛛网图(b)Fig.7　Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitve mantle-normalized spider diagram (b) of the Dajin granite

3岩体年龄

3.1样品采集和测试方法

本次对金秀大进岩体花岗岩样品锆石进行了分选，并进行了锆石U-Pb同位素年龄测试。单锆石分选在河北廊坊区域调查研究所完成，锆石单矿物分离采用常规方法，首先将岩石大样粉碎、筛分和淘洗并经重选和电磁选后，在实体显微镜下逐粒挑选获得锆石样品；用DEVCON环氧树脂将锆石颗粒逐一固定于靶脱，然后在长安大学地学实验室按照标准流程完成对锆石进行阴极发光(CL)照相(图8)。用美国硅酸盐玻璃NIST SRM610进行仪器优化，微量元素的浓度，采用美国国家标准物质局研制的人工合成硅酸盐玻璃NIST SRM610作为外标，Si作为内标进行计算。在西北大学大陆动力学国家重点实验室用LA-ICP-MS完成U-Pb法测年，采样方式为单点剥蚀，激光束的束斑直径为30 μm。实验流程依照该实验室规范实施，测试结果通过GLITTER4.0软件计算得出，普通Pb矫正采用Andersen(2002)的方法，各样品的加权平均年龄计算及谐和图的绘制采用 ISOPLOT(2.49版)程序，测试前，以锆石阴极发光照片和反射光照片为依据，根据实验目的，在锆石上选取合适的位置进行测试。详细的实验原理、流程和仪器参数参见袁洪林等(2003)的文献，测年结果见表3和图9。

图8　大进岩体锆石CL图像及测试点位Fig.8　Cathodoluminescene images and analytical spots of the Dajin rocks

3.2U-Pb年龄

年龄测试结果：测试时避开包裹体及裂纹，选择环带结构清晰的12个代表性锆石颗粒进行U-Pb年龄测定，各测点的测试结果列于表3.其中Pb*含量(14.4～558.7)×10-6，U含量(68.4～7 724.8)×10-6，Th/U比值0.24～0.71，为典型的岩浆锆石比值。其206Pb/238U年龄范围集中于400～428 Ma，该12个测点的206Pb/238U年龄加权平均年龄为(414±11) Ma(MSWD=0.20)，置信度为 95 %(见图9)，代表了该花岗岩的形成时代。花岗岩样品的12个分析点都落在协和曲线上或其附近，反映样品中锆石颗粒形成以后基本没有U和Pb同位素的丢失与加入，U-Pb同位素体系是封闭的，表明岩石形成后基本上没有受到后期热事件的影响，获得的年龄值基本代表了岩体的结晶年龄(徐夕生等，2003；张万良等，2007)。

图9　大进岩体锆石LA-ICPMS U-Pb谐和图和加权平均年龄(Ma)Fig.9　LA-ICPMS U-Pb Concord diagram and weighted average of zircons from Dajin rocks

4讨论

4.1地质意义

大瑶山西北部是广西重要的铜多金属成矿带之一，近年来，金秀雅当、长乐、龙围、龙梅、公朗、长余、夏塘、盘王、寨宝、溜水、六定等矿山矿产资源勘查取得一系列成果，表明该区具有较大铜矿找矿潜力。铜矿床主要产于泥盆系砂岩地层中，对于该区铜矿床的成因主要存在两种不同的认识：一种是区域矿床成因类型为岩浆热液矿床，深部存在隐伏岩体；另一种是区域矿床类型为沉积-热液改造矿床(邓军，2011)。本次测试所获得大进岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(414±11) Ma，形成于志留系末期或早泥盆世早期，该岩体原被认为是燕山期形成，结合朴全、祖岭岩体也为加里东期形成，从而就目前大瑶山西北部出露的岩体而言，尚未发现有燕山期侵入体存在的证据，以大进等岩体为燕山期侵入体来推断金秀地区深部有隐伏燕山期岩体存在的推断不正确。因此，即使本区深部存在的隐伏岩体，其形成时代可能为加里东期。区域铜、铅锌矿床赋矿围岩时代从早泥盆世到晚泥盆世地层中均有分布，其成矿作用与大进、朴全、祖岭以及深部可能的志留系末期或早泥盆世早期隐伏岩体无关，从另一个方面也表明了泥盆地层中的铜、铅锌矿床应属于沉积-改造型矿床。

大瑶山地区加里东期花岗岩主要分布于中东部，多呈岩脉、岩墙、小岩株状产出，岩性由闪长岩、花岗闪长岩和花岗闪长斑岩组成，成因为幔源同熔型(I型)花岗岩，以金矿化为主(胡乔帆，2011)，岩体与围岩接触带是找矿的有利空间位置(黄惠民，2003)。大进岩体岩石为高分异的高钾钙碱性铝质A型花岗岩，地球化学特征研究结果显示其为壳源岩浆，与中东部幔源岩浆的来源明显不同，该期岩浆作用对成矿作用而言仅提供热源和部分流体，提供成矿物质比例较少，致使与该期岩浆作用有关的成矿作用总体较弱。此外，本区岩石源岩以壳源为主，从花岗岩的成矿专属性来看主要形成以钨、锡为主的矿床(程顺波等，2013；李文杰等，2006；徐德明等，2015)，岩体附近的钨、锡矿化也证明了这一点，从另一方面表明区域铜、铅锌矿床与花岗岩之间无成因联系。因此，大瑶山西北金秀地区据物探异常推断的深部隐伏岩体为加里东期的可能性较大，岩体与围岩接触带并非寻找铜、铅锌矿床找矿的有利空间，仅具有一定寻找钨、锡矿床的潜力。

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Geochemical Characteristics and Geological Significance of Granite Geochronology in Dayao Mountain Guangxi

LI Huan1，LIU Yun-Hua1,2，LI Zhen1，ZHOU Sai-Fang1，LI Xing1，WEI Ju-Zhen1

(1. Chang’ an University，Xi ’ an SX 710054， China；2. The Key Laboratory of magma action in the Department of land and resources，Xi ’ an SX 710054，China)

Abstract:Dajin rock of Jinxiu County, locating in the northwest area of Guidong Dayaoshan,intruded the Cambrian strata. Its lithology character is fine-grained granite. its formation age has always been considered to be in the yanshan period， but there is no reliable isotope evidence to support it. This paper analyzed the geochemical characteristics of Dajing rock mass. Results show that it has the characteristics of A-type granite. Zircon LA-ICP-MS dating for this pluton yields a (414 + 11) Ma age, indicating it is the product of late Silurian magmatism.which is older than that of the formation of the sedimentary transformation type Cu-Pb-Zn deposit in the overlying Devonian,suggesting that there is no connection between the regional sedimentary transformation type Cu-Pb-Zn deposit and the rock mass.

Key Words:Dajin rock;LA-ICPMS zircon U-Pb dating; Jinxiu;geological significance

中图分类号：P58

文献标识码：A

文章编号：1674-3504(2016)01-0029-09

doi:10.3969/j.issn.1674-3504.2016.01.005

作者简介：李欢(1990—)，女，硕士，主要从事矿床研究工作。E-mail:948506131@qq.com

基金项目：“广西金秀雅当铜矿成矿规律及区域找矿远景预测”资助项目(220027140128)

收稿日期：2015-10-17