桂西红泥坡酸性岩群岩石地球化学特征及成矿作用

陆 刚，钟锋运，魏春夏，冉孟兰，戴 昱，白 晓，潘艺文

（广西区域地质调查研究院，广西 桂林 541003）

广西西部地区出露的酸性侵入岩与铜、锡等矿产成因关系密切，是华南西南缘研究特提斯构造演化构造过程与成矿作用的窗口[1-8]。笔者在对红泥坡酸性岩群进行的再研究中，发现了其与下泥盆郁江组的侵入接触关系，开展了岩石地球化学研究，对其形成时代、成因和构造属性进行了探讨，进而分析了铜、锡的成矿作用。

1 地质背景

研究区位于扬子克拉通滇黔桂裂谷带富宁—那坡被动陆缘盆地靖西—田东隆起东部，处于其与下雷次级裂陷盆地分界北西（图1a）。该区为扬子陆块与南华活动带的交接部位[10]，相当一部分学者认为该界线是加里东运动致使扬子地块与南华活动带或是扬子陆块与华夏古陆在广西拼合的部位[8]（图1b）。

区域内出露的地层主要为寒武系、泥盆系、石炭系，多组褶皱、断裂发育。红泥坡背斜为一由寒武系碎屑岩构成的东西向、南倾单斜断块，其与断块北缘发育的近东西向断裂组及断块之上由泥盆系—石炭系碎屑岩—碳酸盐岩构成的背斜组合构成。红泥坡酸性岩群发育在寒武系断块北缘近东西向断裂组的两侧

2 岩群地质特征

红泥坡酸性岩群位分布于广西百色市德保县红泥坡林场至大乃山一带（见图1a），呈小岩株、岩脉、岩枝零散出露地表，面积约0.33km2，包括巴平、定六、百谷、大乃山和朝太（龙帽顶）岩体、岩脉、岩枝群。岩性为中细粒、细粒的（含）黑云二长花岗岩及花岗岩、二长花岗岩、花岗斑岩和石英斑岩。其中，笔者于巴平岩体、大乃山岩体新发现了花岗岩侵入下泥盆统郁江组碎屑岩（图2、3），为其时代判断提供了最直接的地质证据，改变了原先的认识[9，10]。

图1 红泥坡地区区域地质简图

图2 巴平岩体与下泥盆郁江组的侵入接触关系 图3 巴平岩体A-B 实测剖面图

巴平岩体位于红泥坡背斜北侧，面积约0.2km2，呈穹状侵入下泥盆统郁江组砂、泥岩之中（图2）。大乃山岩体出露于大乃山北侧公路上，只出露了岩体的边缘部分和少许岩枝。它们的侵入接触面凹凸不平，呈港湾状起伏，产状多变，岩体切穿围岩层理。从岩体边部发育了中细、细粒花岗岩构成的边缘带。

3 岩石地球化学特征

笔者采集了研究区出露的新鲜岩石样品（图1a），由武汉综合岩矿测试中心分析完成测试（表1、表2）。此外，选取了桂西同一区域的钦甲加里东期（412.4～442.4Ma）[1-3]和平堪[1-3]、百色—巴马地区的那介[11，12]、弄黄与料屯（95.5±0.7Ma）[4，5]等燕山期酸性岩脉有关成果数据进行对比研究[13-16]。以下图4、6、7、8、9 的对比数据来源于王永磊（2012）、陈懋弘（2012、2014）、黄祥林（2018）等的研究（如所上所标注的参考文献）。

3.1 主量元素特征

红泥坡酸性岩群样品SiO2含量较高，为68.83%～78.43%，平 均 为74.27%；Al2O3含 量 为12.11%～14.76%， 平 均13.60%；Fe2O3含量为0.35%～2.01%，平均1.01%；MgO 含量为0.25%～1.61%，平均0.89%；CaO 含量为0.01%0.05%，平均0.02%；表现为富硅、铝，高钾、贫钙、镁、铁特征（表1），属于酸性岩类。全碱（Na2O+K2O）含量为2.74%～7.64%；Mg#值为0.46～33.26，平均8.64，定六岩体和巴平岩体较高；岩石铝饱和指数（A/CNK）为1.4～4.6 ＞1.4；碱度率（AR）为1.49～3.82；特曼指数σ(0.23～1.96)＜3.3，属钙碱性系列；K2O/Na2O比值＞1，且具高的K2O含量（2.70%～6.20%，平均为4.60%）。在全碱—硅(TAS)分类图上均投影到亚碱性花岗岩区域内（图4a）；图A/CNK-A/NK（图4b）中样品均落入过铝质范围内，显示样品具强过铝质岩石的特征；在图ARSiO2（图4c）中落入钙碱性、碱性系列范围内，表明样品为高钾的钙碱性系列岩石；在图FeO/(FeO+MgO)-SiO2（图4d）中主要落入镁质花岗岩范围内，说明红泥坡花岗岩主要为镁质花岗岩。红泥坡酸性岩群岩石为强过铝质的镁质花岗岩，属于高钾的钙碱性岩石。

红泥坡酸性岩群在Harker 图解（图5）中的表现相对复杂，样品总体呈现SiO2明显较高，Al2O3、K2O、MgO、Na2O、P2O5随着SiO2含量的变化而呈现出明显的负线性关系，表现出长石、磷灰石等矿物的分离结晶作用。

图4 （a）TAS 图解，（b）A/NK-A/CNK 图解，（c）AR-SiO2 图解，（d）花岗岩地球化学分类SiO2-FeO/(FeO+MgO)图解

3.2 稀土元素特征

红泥坡酸性岩群的稀土元素总量ΣREE 为167.35～245.90×10-6，平均值189.86×10-6；轻稀土元素LREE 为136.17～229.57×10-6，重 稀 土 元 素HREE 为16.33～32.39×10-6；轻稀土内部分馏明显，重稀土分馏不明显；δEu 为0.12～0.56，平均值0.39；δCe 为1.01～1.15，平均值1.07，具弱Ce 正异常。轻稀土相对富集，在轻稀土区间较陡，在重稀土区间平缓，具明显负Eu 异常的特点，表明岩体发生了较强烈的分离结晶作用。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线为右倾斜富集V 字型（图6），表明具有壳源型花岗岩的稀土分布型式特征。

4 讨论

4.1 岩浆源区特征与成因

运用微量元素La/Sm-La 图解可以很好的区别分离结晶和平衡的部分熔融作用，在该图中（图7a）中可以看出红泥坡酸性岩群样品沿着分离结晶趋势线分布，整体呈线性延伸，显示出良好的分离结晶趋势，指示了红泥坡酸性岩群岩石在岩浆演化过程中经历了明显的分离结晶作用。在样品的C/MF-A/MF 图解（图7b）中，可以看到红泥坡酸性岩群落入于变质泥质岩石范围内，暗示红泥坡酸性岩群源区主要由泥质岩组成，可能存在弱Ce 正异常的沉积物参与部分熔融。

表1 红泥坡岩体主量元素(wB/%)分析结果

表2 红泥坡岩体稀土元素(wB/10-6)分析结果

图5 红泥坡酸性岩群样品的Harker 图解

图6 稀土元素球粒陨石标准化配分图

图7 样品的La/Sm-La 图解和C/MF-A/MF 图解

4.2 成岩构造环境

红泥坡花岗岩群在地球化学特征上具有富铝、高钾特征，样品的A/CNK 值≥1.4，在SiO2-Al2O3图解中（图8a），除巴平岩体1 个样品落在了POG（后碰撞花岗岩类）区域内外，其余样品落入IAG（岛弧花岗岩类）+CAG（大陆弧花岗岩类）+CCG（大陆碰撞花岗岩类）的范围内；在图SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)中（图8b），红泥坡酸性岩群样品均落在了IAG+CAG+CCG 范围内。一般来说，CCG 的A/CNK值≥1.15，而IAG+CAG ＜1.15，红泥坡酸性岩群样品A/CNK 为1.4～4.6 ＞1.4，与大陆碰撞花岗岩相似。红泥坡酸性岩群应属于造山花岗岩类，形成于大陆碰撞挤压的构造环境。

依据CIPW 标准矿物计算结果，将样品投影在Q-Ab-Or 图上（图9a），可见定六岩体和巴平花岗岩体样品的投点落在0.5Kb 线附近，可见其压力在0.5Kb 左右，推测形成温度在700℃左右。从岩浆岩K2O 含量与喷发深度关系图（图9b）上看，各投点主要落于250～120km 附近，表明岩浆可能为中浅成相产物。

图8 岩体构造环境判别图

图9 研究区花岗岩体Q-Ab-Or 投影图（a）和岩浆岩K2O 含量与来源深度关系图解（b）

4.3 形成时代

红泥坡与钦甲地区酸性侵入岩形成时代的认识几经反复。红泥坡酸性岩群依据1：20万区调[9]在红泥坡发现巴平岩体与泥盆系郁江组之间存在花岗质的“古风化壳”，认为两者为沉积不整合接触。根据笔者新发现的地质接触关系，巴平、大乃山岩体侵入下泥盆统郁江组砂泥岩，说明红泥坡酸性岩群形成时间晚于早泥盆世，与钦甲岩体形成时代差异较大。

右江地区及其周缘燕山晚期中酸性岩浆呈岩枝岩脉侵位为其主要特色之一，酸性岩类以桂西北巴马、凤山、凌云等地的石英斑岩脉为代表。本次研究的红泥坡酸性岩群SiO2含量、岩石主要为镁质花岗岩类、Harker 图解、稀土元素配分模式、岩浆源区特征与成因上，红泥坡酸性岩群与平堪、料屯、弄黄、那介岩体相似，而钦甲岩体具明显的区别。

综上所述，在岩石、岩相、地球化学特征上，红泥坡酸性岩群与钦甲岩体有明显区别，该结果也与岩体侵入泥盆系的接触关系可进行对应；其更类似于巴马料屯、凤山弄黄、百色那介岩体，形成时代应晚于加里东期，可能形成于海西—印支期。从红泥坡酸性岩群与巴马料屯、凤山弄黄地球化学特征显示的相似度来看，推测其形成时期为燕山期，与特提斯洋的闭合相关。

4.4 成矿作用探讨

锡矿床的成因具有较为明显的成矿专属性，即与酸性花岗岩关系密切。电气石富含B、F 矿物，是分析岩浆演化的重要载体，而F、B 流体则有利于锡矿床的形成。因此，可以通过酸性花岗岩中的微量元素变化分析岩体的含矿性。在Y-Ce-Nb 图解（图略）和Ba+Sr-Rb-Nb+Y+Ce+Zr 图解中样品投点均落入Sn 成矿相关的花岗岩范围内，显示出红泥坡酸性岩群具有较大的成矿潜力。

5 结论

（1）红泥坡酸性岩群发现与下泥盆郁江组的侵入接触关系，表明其形成时间应该晚于晚泥盆世，形成时代与钦甲岩体不同。

（2）红泥坡酸性岩群具有酸度大（SiO2含量68.83%～78.43%）、碱质高（K2O+Na2O含量2.74%～7.64%）、钾大于钠、铝过饱和（Al2O3含量12.11%～14.76%，A/CNK＞1）的特点，属于过铝质高钾钙碱性花岗岩类。

（3）红泥坡酸性岩群稀土元素总量ΣREE 为167.35～245.90×10-6，平均值189.86×10-6；轻稀土相对富集，在轻稀土区间较陡，在重稀土区间平缓，δEu 平均值0.39，具明显负Eu 异常的特点，表明岩体发生了较强烈的分离结晶作用，具有壳源型花岗岩的稀土分布型式特征，可能具弱Ce 正异常的沉积物参与部分熔融。

（4）红泥坡酸性岩群形成于大陆碰撞挤压构造环境，结合野外地质侵入关系、相关的地球化学图解，推测与特提斯洋的闭合相关。

（5）根据地球化学图解可知，红泥坡酸性岩群中岩石样品投影点落入Sn 成矿相关的花岗岩范围内，显示出红泥坡酸性岩群具有较大的成矿潜力。