赣南淘锡坑花岗岩地球化学特征及其对钨成矿作用的意义

蔡运花，蔡永丰

1.桂林理工大学地球科学学院，广西桂林541004；2.江西耀升钨业股份有限公司，江西赣州 341321；3.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西桂林 541004

赣南淘锡坑花岗岩地球化学特征及其对钨成矿作用的意义

蔡运花1，2，蔡永丰1，3

1.桂林理工大学地球科学学院，广西桂林541004；2.江西耀升钨业股份有限公司，江西赣州 341321；3.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西桂林 541004

为了探讨赣南淘锡坑岩体与本区钨矿床的成因联系，对淘锡坑岩体进行了系统的地球化学分析.分析结果表明，淘锡坑岩体具有高Si、富Al、低Ti的特征，同时，岩体强烈亏损Eu、Ba、Sr等微量元素，富集Th、U等元素，岩体整体显示出与A型花岗岩相似的地球化学特征.这些地球化学特征暗示淘锡坑岩体整体具有良好的钨成矿性，是比较典型的富钨花岗岩，表明淘锡坑岩体对本区钨矿床的形成起了重要作用.

花岗岩；地球化学；淘锡坑钨矿；成矿作用；赣南

0 引言

花岗质岩浆活动不仅在地壳的形成演化过程中起重要作用，同时还与大量多金属矿床的形成具有密切联系.华南南岭地区不仅发育大量花岗岩（特别是中生代花岗岩），同时还有众多多金属矿床，这其中亦是以中生代时期形成的矿床资源最丰富、矿种最多、规模最大、品位最高，比如“钦杭成矿带”、有“世界钨都”之称的赣南钨矿等均形成于中生代.前人在研究这些矿床的成因时认为其与同期的花岗质岩浆活动有一定的联系［1-5］.但是对于中生代花岗质岩浆活动与成矿作用到底具有怎样的联系仍不明确，同时，对于这些花岗岩的成因类型、形成构造背景亦仍存在争议［2-6］，不利于我们完整认识这些多金属矿床的分布特征、规模、成矿规律和成矿机制.因此，本文以赣南淘锡坑地区的花岗岩为研究对象，对其进行系统的地球化学分析，在此基础上，探讨淘锡坑花岗岩的岩石类型和岩石成因及其形成的大地构造背景，以期揭示淘锡坑花岗岩与淘锡坑钨矿两者之间的关系.

1 区域地质背景

华南板块由扬子板块和华夏板块在新元古代时期沿江南造山带碰撞拼贴而形成统一陆块［7-8］，赣南淘锡坑钨矿位于华夏板块内，东临武夷隆起，横跨武夷－罗霄－钦杭结合带（图1）.从新元古代到中生代，本区经历了多期次构造－岩浆作用事件，导致区内构造变形强烈、岩浆活动频繁，形成了以广西期、印支期和燕山期为主的构造层，造成了本区构造线以NE—NNE向和E-W向为主，同时发育NW、S-N向构造线［9］.与此同时，强烈的构造热事件导致本区发育众多复合构造和次级构造，成为本区最主要的控岩控矿因素.

图1 赣南淘锡坑地区地质简图Fig.1 SimplifiedgeologicmapofTaoxikengareainSouthernJiangxi

区内分布的地层以震旦系—奥陶系为主，占80%以上，缺失志留系、下泥盆统、中上三叠统和侏罗系地层.其中，震旦系地层岩性主要为由泥砂质和火山碎屑组成的类复理石建造，主要分布在池江盆地南侧和铅厂盆地两侧，与上覆寒武系呈整合接触［10］.寒武系地层可划分为上、中、下3个统，各统之间呈连续过渡沉积关系，下统牛角河群为一套较封闭的浅海－湖相类复理石及硅质岩沉积建造，中统高滩群为浅海相类复理石沉积，上统水石群为正常浅海相类复理石沉积［9］，本地层与上覆奥陶系地层呈整合接触.奥陶系地层主要出露在崇义－大余一带的西侧.震旦系—寒武系地层由于受广西运动影响，褶皱隆起，构成了本区的基底；泥盆系、石炭系、二叠系等地层与基底呈角度不整合接触关系，以磨拉石建造开始，浅海相碳酸盐岩建造鼎盛，直至陆相沼泽泥砂质含煤建造结束［9-10］.

区内岩浆岩发育，以酸性岩为主，少量中基性岩，岩浆岩时代以广西期和燕山期为主.区内出露的主要岩体为九龙脑花岗岩岩体，该岩体南起洪水寨，北至园洞，分布面积约105km2，呈岩基状出露，根据其形成期次的不同进一步将其划分为马子塘、园洞、石溪和竹高岭4个岩体［9-10］.岩体南端出露粗粒黑云花岗岩，向北逐渐过渡为中细粒二云母花岗岩.

区内钨矿床可分为接触带矿床、外接触带矿床、内接触带矿床和内-外接触带矿床，其成因类型有云英岩化型钨矿床、夕卡岩型白钨矿矿床、浸染型钨矿床、岩浆期后气化－热液石英脉型钨矿床等［9］.围绕九龙脑岩体，分布有九龙脑钨矿床、樟东坑钨矿床、淘锡坑钨锡矿床、柯树岭钨锡矿床、洪水寨钨锡矿床、宝山银铅锌矿床和赤坑银铅锌矿床等［10］.矿床受构造控制明显，矿带主要赋存在S-N向夕卡岩和E-W向次级裂隙中，矿体规模较大，一般长达数百米.

淘锡坑矿区地表无花岗岩出露，但在矿区深部探测有隐伏花岗岩，即前人命名的淘锡坑岩体，该隐伏花岗岩岩体可能是九龙脑复式花岗岩向北延伸的部分，与地层呈侵入接触关系［9］，其分布面积大于5 km2，位于淘锡坑钨锡矿床地下约200 m，为矿区钨矿成矿岩体［11］.前人的SHRIMP锆石U－Pb定年结果显示淘锡坑岩体形成于159±4Ma和158±4 Ma，为晚侏罗世早期［10］；钨锡矿石石英脉的Rb－Sr等时线年龄为154±4、157±3和161±4 Ma［10］，辉钼矿的Re－Os等时线年龄为154±4 Ma［12］，岩体的形成时代与成矿时代在误差范围内一致.

淘锡坑岩体岩性以中细粒黑云母花岗岩为主，手标本呈灰白色，似斑状结构，块状构造.斑晶主要为钾长石和斜长石，基质为黑云母、石英等.主要组成矿物有石英、钾长石、斜长石和黑云母，其中，石英含量为35%～45%，钾长石20%～30%，斜长石15%～25%，黑云母约5%，副矿物主要有锆石、磁铁矿、磷灰石、榍石、萤石.显微镜下可观察到半自形—自形晶斜长石的聚片双晶，呈自形板状的钾长石及其格子双晶结构.

2 淘锡坑岩体地球化学特征

淘锡坑岩体化学成分含量：SiO2平均为75.20%（表1），具有富硅的特征；CaO平均0.62%，K2O的平均4.33%，Na2O平均2.41%，显示富钾的特点，属于高钾钙碱性系列（图2）；Al2O3平均13.64%，与Lachlan褶皱带上Al2O3含量（11.83%～13.77%）相似［13］，表现出高铝的特征，显示出过铝质岩石的特征（图3）.个别样品的A/CNK值高，可能是岩石受后期蚀变作用，导致活动性元素（Na、K等）发生迁移而造成的.样品FeO和Fe2O3平均含量分别为1.37%和 0.55%，MgO平均0.17%，TiO2平均0.06%，P2O5平均为0.05%，岩体整体具有高钾钙碱性系列岩石的特征.

图2 赣南淘锡坑花岗岩的A/CNK－A/NK图解（数据来源为本文及文献［23］）Fig.2 PlotofA/CNKvs.A/NKofTaoxikenggranitein SouthernJiangxi（DatafromReference［23］andthisstudy）

表1 淘锡坑花岗岩主量和微量元素分析结果Table1 Major andtraceelementcontentsoftheTaoxikenggranite

淘锡坑岩体的稀土元素总量（ΣREE）平均为164× 10－6，轻稀土元素（ΣLREE）平均含量为127×10－6，重稀土元素（ΣHREE）相对亏损，其含量平均为38×10－6.样品Rb、Th、U、Ta、Pb、Nd正异常明显，Ba、Nb、Eu、Sr、Ti负异常明显，暗示淘锡坑岩体在成岩过程中存在斜长石、钾长石等矿物的分离结晶作用.淘锡坑岩体元素Y和Nb含量平均值各为59.2×10－6和35.5×10－6，分别低于和接近正常铝质A型花岗岩的平均值（分别为79.70×10－6和35.19×10－6）；Y/Nb比值为1.85，低于正常铝质A型花岗岩的平均值（2.26）［13］；10000×Ga/Al比值平均为3.73，与典型的A型花岗岩的Ga/Al比值相似；Nb/Ta平均为3.52、Zr/Hf平均为19.2，均低于球粒陨石Nb/Ta和Zr/Hf的比值（分别为18和36）.

图3 赣南淘锡坑花岗岩的SiO2-K2O图解（数据来源为本文及文献［23］）Fig.3 PlotofSiO2vs.K2OofTaoxikenggraniteinSouthernJiangxi（DatafromReference［23］andthisstudy）

3 淘锡坑岩体岩石类型

对于花岗岩的分类，前人开展了大量工作，目前比较广泛使用的是根据其岩石成因分为I、S、M和A型花岗岩4种类型.S型花岗岩一般富含富铝的矿物，且具有较高的P2O5含量，高分异I型花岗岩的P2O5含量与SiO2一般具有负相关性［13］.淘锡坑岩体P2O5含量低（平均为0.05%）（表1），且岩体的P2O5与SiO2相关性不明显，这些特征不同于S型花岗岩和高分异I型花岗岩，而与A型花岗岩的地球化学特征具有相似性.

微量元素分析结果表明，淘锡坑岩体的高场强元素（如Ga、Th、U、Zr、Nb）以及稀土元素（REE）含量较高（表1），同时具有明显的Eu、Sr、P和Ti负异常；其稀土元素球粒陨石标准化配分模式呈“U”字型分布；岩石样品还具有较高的10000×Ga/Al比值（平均值为3.73）等地球化学特征，这些特征均与A型花岗岩的地球化学特征相似［13-14］.在相关地球化学图解（图4）中，岩石样品也大部分落入了A型花岗岩的区域范围内，因此，推断淘锡坑岩体的岩石类型为A型花岗岩.

4 岩石成因

对于A型花岗岩的物质来源和岩石成因目前有不同的观点，包括地壳物质的混染作用［14］、壳源物质部分熔融及部分熔融残留相的再熔融［13］、幔源岩浆的结晶分异或部分熔融［15］、壳-幔相互作用［16］等.

图4 赣南淘锡坑花岗岩的1000×Ga/Al-Nb图解（数据来源本文及文献［23］）Fig.4 Plotof1000×Ga/Alvs.NbofTaoxikenggranitein SouthernJiangxi（DatafromReference［23］andthisstudy）

前人的研究资料表明，淘锡坑岩体具有相对亏损的Nd同位素组成，其εNd（t）值为-10.6～-10.2，二阶段模式年龄为1.74～1.78 Ga［10］，明显不同于华南古老地壳的Nd同位素组成.导致淘锡坑岩体相对华南古老地壳物质具有相对亏损的Nd同位素组成的可能原因是其在成岩过程中受到了地幔物质的加入.这说明本区的壳-幔相互作用可能是淘锡坑花岗岩形成的主要机制.区域上存在同时期的基性岩浆活动的信息，如湘南道县发育的低钛高镁玄武岩，以及湘南宁远碱性玄武岩［2］，这些基性岩浆活动信息为区域上存在壳-幔相互作用提供了证据.

5 淘锡坑岩体与钨成矿作用的关系

本文对淘锡坑岩体的地球化学分析表明，淘锡坑岩体具有较高的SiO2含量，明显亏损Nb、Eu、Ba、Sr、Ti等元素，说明淘锡坑花岗岩在成岩过程中发生了强烈的分离结晶作用，强烈的分离结晶作用正是含钨锡花岗岩的普遍特征.此外，淘锡坑岩体的TiO2含量非常低，平均为0.06%；Zr/Hf比值小，平均值为19，远低于正常花岗岩的Zr/Hf比值（33～40），暗示淘锡坑岩体在成岩过程中，存在熔体与富挥发分流体之间的相互作用，致使Zr-Hf元素对发生分馏，Zr元素趋向亏损，Hf元素相对富集；岩体的Th、U含量较高，Th+U含量平均值为44.3×10-6，高于华南燕山期壳源重熔型花岗岩的Th、U含量（Th含量平均值为28.7×10-6，U含量平均值为7.1×10-6），淘锡坑岩体的上述地球化学特征均是钨锡成矿的有利条件［6］.因此，淘锡坑岩体显示出良好的钨锡成矿性.中生代时期，本区的花岗质岩浆活动不仅为淘锡坑钨矿提供成矿物质，还使成矿流体在有利的部位发生聚集，最终形成淘锡坑钨矿.

6 构造意义

华南中生代岩浆活动强烈，分布范围十分广泛，“十杭带”即是其中的重要组成部分.所谓“十杭带”是指在华南地区的（广西）十万大山到（浙江）杭州一带分布有一条NNE向地球化学特征异常的花岗岩带［17］，带内各岩体的形成时代主要集中在151～163 Ma［3-5，18］.同时，沿“十杭带”还伴生有一系列大规模的、具有重要经济价值的多金属矿床，即“钦杭成矿带”，且带内相关矿床的形成时代基本与“十杭带”的形成时代一致［1-2］.因此，“十杭带”的识别对研究华南中生代构造、岩浆和成矿作用均具有重大的意义.

对华南中生代的这些岩浆作用成因，目前仍存在不同的观点，众多研究认为这些岩浆岩的形成与古太平洋板块的俯冲及其产生的效应（弧后扩张、板片断离等）有关［2］；部分研究者将这些花岗岩称为花岗岩型大火成岩省，其形成与地幔柱或热点加热下地壳有关［19］；此外，还有部分研究者认为华南中生代的这些构造－岩浆活动与岩石圈板块的构造滑脱、圈层的解耦有关［20］.根据整个区域地质资料，早中生代以后，华南地区由古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的发生时代为160～190 Ma［2，21］，如果这种认识正确的话，华南地区在160～190 Ma后应主要受控于古太平洋构造域，那么，可以推测华南地区随后的岩浆活动可能与古太平洋板块的俯冲有关.结合淘锡坑岩体具有A型花岗岩的特征，而A型花岗岩一般被认为形成于拉张的构造环境［22］，在相关地球化学图解中，淘锡坑岩体主要落在同碰撞花岗岩向板内花岗岩过渡的区域（图5），反映淘锡坑岩体可能形成于板内起始拉张的构造环境.

前文的讨论可知，淘锡坑钨锡矿床的形成与本区淘锡坑隐伏花岗岩的形成具有密切关系，实际上，“钦杭成矿带”内的大量多金属矿床的形成均与同时期的岩浆作用有关，如湖南柿竹园超大型钨锡矿床的形成与千里山花岗岩岩体密切相关；湖南锡田钨锡多金属矿床的形成与锡田岩体密不可分；湘南芙蓉超大型锡矿床的形成与骑田岭花岗岩岩体具有密切联系［2，5-6，23］.因此，华南中生代成矿大爆发与同期的岩浆作用有密切联系，而这些岩浆作用与华南中生代时期强烈的拉张作用有关，构造、岩浆和成矿作用三者密不可分，这也是华南各个时期唯有中生代成矿规模最大、矿种最丰富的主要原因.

7 结论

（1）赣南淘锡坑岩体具有富Si贫Ti，强烈亏损Eu，富集Rb、Th、U，同时具有Ga/Al比值高等地球化学特征，整体显示与A型花岗岩相似的地球化学特征.

（2）淘锡坑岩体TiO2含量低以及强烈的富集Th、U等地球化学特征对钨锡成矿非常有利.岩体整体显示出良好的钨成矿性，淘锡坑岩体的形成过程对淘锡坑钨矿床的形成起重要作用.

图5 赣南淘锡坑花岗岩的（Y+Nb）－Rb和Yb－Ta图解（数据来源为本文及文献［23］）Fig.5 Plots of Y+Nb vs.Rb and Yb vs.Ta of Taoxikeng granite in Southern Jiangxi（Data from Reference［23］and this study）

致谢：感谢广西矿冶与环境科学实验中心对本文的资助.

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GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS AND MINERALIZATION SIGNIFICANCE OF THE TAOXIKENG GRANITE IN SOUTHERN JIANGXI PROVINCE，CHINA

CAI Yun-hua1，2，CAI Yong-feng1，3
1.College of Earth Sciences，Guilin University of Technology，Guilin 541004，Guangxi Autonomous Region，China；2.Jiangxi Yaosheng Tungsten Co.，Ltd.，Ganzhou 341300，Jiangxi Province，China；3.Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration，Guilin University of Technology，Guilin 541004，Guangxi Autonomous Region，China

Geochemical analyses are carried out on the Taoxikeng granite which is closely related to the economically important Taoxikeng tungsten deposit in Southern Jiangxi Province，South China.The results show that the Taoxikeng granites are characterized by high silicon and aluminum contents and low titanium content.The granites show strong depletion of Eu，Sr and Ba，and enrichment of Th and U.These geochemical characteristics resemble to those of A-type granite，showing well mineralization of tungsten.Combined with the regional data，the authors propose that granitic magmatism played an important role during tungsten mineralization，which provides ore-forming material source for the mineralization and further leads to the formation of Taoxikeng tungsten deposit.

granite；geochemistry；Taoxikeng tungsten deposit；mineralization；Southern Jiangxi

1671-1947（2016）03-0275-06

P595；P618.67

A

2015－12－08；

2015－12－21.编辑：李兰英.

国家自然科学基金项目（编号41502180）；广西高等学校科学研究项目重点项目（编号KY2015ZD052）.

蔡运花（1982—），女，主要从事矿床开发利用研究，通信地址江西省赣州市崇义县长龙镇江西耀升钨业股份有限公司，E-mail// 420941796＠qq.com