江西上饶黄石桥地区中酸性岩体岩石成因及成矿潜力

胡 浩 王 健 罗宇阳 毛卫东 胡 斌

（1.江西省核工业地质局二六八大队；2.江西省玉山县自然资源局）

北武夷成矿带位于赣、浙、闽三省交界部位，北 至萍乡—广丰—江山叠接断裂带，南达石城—宁化—南平断裂带，西至鹰潭—安远断裂，东界为丽水—政和—大埔断裂，是华南地区最重要的多金属成矿带［1］。不同地质历史时期地壳裂解、伸展和造山的叠加作用，使得北武夷成矿带构造—岩浆—成矿作用表现出多期次、多阶段的特点［1-4］，主要表现为加里东、印支、燕山3个期次的强烈造山运动，其中加里东期、燕山期构造—成岩成矿作用强烈，并形成相应类型的矿床［5］。这些矿床的发现，在显示出北武夷成矿带资源潜力巨大、矿产类型繁多、找矿前景良好的同时［6-7］，也暗示了多金属矿产的形成与燕山期岩浆活动有关，尤其铜多金属矿床与燕山期中酸性岩体关系密切［8］。因此，对北武夷成矿带燕山期与铜多金属矿床有关的中酸性岩体进行研究具有重要意义。

北武夷成矿带燕山期构造—岩浆活动频繁且强烈、岩浆岩广泛分布，早期以侵入岩为主，晚期为火山岩与侵入岩［3］。黄石桥地区即位于该成矿带东段北缘，铜山铜矿与船坑铜矿中间部位。前人在铜山铜矿区、船坑铜矿区已分别做过一定的研究工作，主要侧重于与成矿有关的科学问题［9-13］。但对于2矿区中间部位的黄石桥地区出露的中酸性岩体，其基础性研究则鲜有报道。在该地区工作过程中，发现黄石桥地区中酸性岩体内部以及与其接触的围岩中均有明显的铜矿化现象存在。本项目通过系统的岩石学和岩石地球化学研究，探讨黄石桥地区中酸性岩的岩石成因及成矿潜力，为该地区的找矿工作指明方向。

1 地质概况

黄石桥地区行政区划隶属于江西省上饶市广信区。大地构造上位于萍乡—广丰—江山叠接断裂带（⑤）与驿前—黄岗山断裂带（⑥）之间的饶南坳陷（Ⅱ31-2）东段北侧（图1a）。图1b显示，区内出露地层主要为下三叠统铁石口组（T1t），据其岩石组合可分为上、下两段，下段为泥（页）岩、粉砂岩夹透镜状灰岩，上段为中厚层块状灰岩夹粉砂岩、泥岩；中部沿河流、沟谷地带分布有第四系（Q）沉积物；区内构造发育，断裂构造表现为北东向正断层和北西向断层2组，以北东向为主，是主要的控岩构造，褶皱构造由铁石口组（T1t）地层构成，经印支运动形成倒转背、向斜复式褶皱，轴向北东；侵入岩主要为石英闪长玢岩和花岗闪长斑岩，是燕山早期第3阶段第3次岩浆活动的产物。

2 岩相学特征

石英闪长玢岩，呈灰色—灰白色，斑状结构，块状构造。斑晶含量为30%~40%，成分主要为斜长石和角闪石。基质含量为50%~60%，粒径小于0.1 mm，成分主要为斜长石、角闪石、少量石英和暗色矿物。

花岗闪长斑岩，呈灰色，斑状结构，块状构造。斑晶含量为35%~45%，成分主要为斜长石、石英、碱性长石、黑云母和少量角闪石。基质含量为45%~55%，粒径小于0.1 mm，成分主要为斜长石、钾长石、石英、角闪石、黑云母局部有少量星点状磁铁矿、黄铁矿。

3 岩石地球化学特征

3.1 主量元素

黄石桥中酸性岩SiO2质量分数为60.8%~68.4%，TiO2为0.31%~0.65%，Al2O3为13.9%~17.6%，FeOT为3.72%~6.48%，MgO为1.22%~1.89%。全碱质量分数（ALK）为5.97%~6.93%，其中，Na2O为2.44%~3.91%，K2O为2.68%~4.15%，K2O/Na2O比 值 为0.64~1.70。TAS图（图2）显示，黄石桥中酸性岩的化学成分投影点分别位于闪长岩与花岗闪长岩区域，属亚碱性系列。为准铝质—弱过铝质（A/CNK=0.78~1.01）。

因此，黄石桥中酸性岩表现出低Ti、富Si、富Al、高K、高Na，高钾钙碱性的岩石系列，以及准铝质—弱过铝质的主量元素地球化学特征。

3.2 稀土元素

黄石桥中酸性岩稀土总量（ΣREE）变化大，为（79.6~162）×10-6，其中轻稀土元素总量（LREE）为（71.3~143）×10-6，重稀土元素总量（HREE）为（8.29~19.5）×10-6。经球粒陨石标准化的稀土元素配分模式表现为轻稀土强烈富集的右倾斜型（图3），其（La/Yb）N值为7.23~13.7，具弱的正铕异常（Eu/Eu*=1.02~1.32），铈异常不明显（Ce/Ce*=0.56~1.01）。黄石桥中酸性岩的稀土元素配分模式与铜山、船坑中酸性岩的稀土元素配分模式非常相似，只是黄石桥中酸性岩的轻稀土富集程度相对较弱。

3.3 微量元素

黄石桥中酸性岩大离子亲石元素（LILE）Rb、Sr、Ba的含量分别为（43.0~215）×10-6、（887~1 210）×10-6和（789~1 280）×10-6；放射性元素（RPH）Th、U的含量分别为（3.95~5.33）×10-6和（1.48~2.10）×10-6；高场强元素（HFSE）Nb、Ta、Zr、Hf的含量分别为（5.80~8.53）×10-6、（0.39~0.94）×10-6、（81.5~105）×10-6和（3.09~5.72）×10-6。经过原始地幔标准化后的微量元素比值蛛网图（图4）上，表现出Rb、Ba、U、K、Sr、Hf等元素的相对富集和Th、Nb、Ta、Zr、P、Ti等元素的相对亏损。黄石桥中酸性岩的微量元素特征与铜山、船坑中酸性岩的微量元素特征非常一致。

4 讨 论

4.1 岩石成因

黄石桥中酸性岩中发育有黑云母、角闪石，不透明矿物包含磁铁矿、黄铁矿等；岩石地球化学成分特征显示，黄石桥中酸性岩SiO2质量分数为60.8%~68.4%，Fe2O3/FeO值为1.21~4.03，Na2O质量分数为2.44%~3.91%，K2O/Na2O值为0.64~1.70，A/CNK值为0.78~1.01，Mg#值 为29.4~39.8，Sr含 量 为（887~1210）×10-6，Rb含量为（43.0~215）×10-6，Sr相对富集，P、Ti亏损，类似于I型花岗岩的岩石学、岩石地球化学成分特征［17］。

因此，黄石桥中酸性岩与I型花岗岩的特征具有相似性。图5显示，黄石桥中酸性岩的化学成分投影点全部落在I型花岗岩区域。因此，岩相学、岩石地球化学的研究均表明黄石桥中酸性岩属I型花岗岩，与船坑、铜山中酸性岩一致［8，11］。

黄石桥中酸性岩的岩石类型为石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩，其中各矿岩含量如下：SiO2为（60.8%~68.4%），Al2O3为（13.9%~17.6%），MgO为（1.22%~1.89%），Na2O为（2.44%~3.91%），K2O为（2.35%~4.15%），K2O/Na2O为（0.64~1.70），Mg#为（29.4~39.8），Sr为（887×10-6~1210×10-6），Y为（6.18×10-6~12.80×10-6），Yb为（1.16×10-6~2.36×10-6），HREE、HFSE质量分数低，Sr/Y为（74.1~191），（La/Yb）N为（7.23~13.7），Eu/Eu*（1.02~1.32）。与埃达克质岩的岩石组合、岩石地球化学成分特征十分相似［19］。图6显示，黄石桥中酸性岩的化学成分投影点全部落在埃达克岩区域内。因此，岩石地球化学的研究表明黄石桥中酸性岩与船坑、铜山中酸性岩一致，均属埃达克质岩［8，11］。

黄石桥中酸性岩具准铝质—弱过铝质的特征（A/CNK=0.78~1.01），暗示其成岩物质主要来源于地壳；Sm/Nd值（0.20~0.24）小于地壳平均值（0.30），Nb/Ta值（9.07~17.4）接近大陆地壳（10~14），但低于上地幔平均值（17.5）［20］，同样表明成岩物质主要来源于地壳［21-23］。Rb/Sr值（0.05~0.23）介于地幔平均值（0.03）和地壳平均值（0.24）之间［24］，Eu/Sm值（0.32~0.39）高于地幔（0.22~0.31）［25］，暗示岩浆源区有幔源物质的加入。铜山中酸性岩的锆石Hf同位素研究显示：中酸性岩的锆石εHf（t）值为-15.57~6.28［10］，变化范围大，介于扬子地壳εHf（t）值（<-20）和亏损地幔εHf（t）值（>15）之间［26］，表明中酸性岩形成时有地幔物质的加入。黄石桥中酸性岩Sr含量高、弱的正Eu异常，Y、HREE含量偏低，暗示岩浆源区无斜长石矿物残留、而有石榴石矿物残留［27］；高场强元素Nb、Ta、Ti等亏损，则暗示岩浆熔融过程中存在稳定的金红石残留，并且岩浆源区深度较大（＞50 km）［28-29］。

综上，黄石桥中酸性岩属埃达克质I型花岗岩，由加厚下地壳部分熔融形成，并有少量幔源物质的加入，源区物质为玄武质的富含金红石榴辉岩。

4.2 构造背景

北武夷成矿带中生代构造—岩浆—成矿活动强烈，燕山期岩浆岩分布广泛。一些学者认为燕山期岩浆岩的形成是太平洋板块向欧亚板块俯冲消减作用的结果［11-12，30-31］；另外一些学者认为燕山期岩浆岩的形成是太平洋板块向欧亚板块俯冲造成弧后伸展作用的结果［8，11，32］。

岩浆岩的成因类型与地质环境有广泛的联系，其源岩组合、形成过程来源于特定的构造环境［33-34］，且岩浆岩的岩石地球化学成分可以有效区分不同大地构造环境的岩浆岩［35-37］。黄石桥中酸性岩富集U元素，亏损Nb、Ta、P、Ti等元素，类似于岛弧环境岩浆岩的形成特点［36］，Nb/Zr值为0.06~0.08，暗示其形成于火山弧环境（<0.1），而并非板内环境（>0.1）［38］。w（Nb）—w（Y）图解（图7（a））和w（Ta）—w（Yb）图解（图7（b））同样显示黄石桥中酸性岩形成于火山弧环境，与船坑、铜山中酸性岩一致。

但是这些特征并不能说明黄石桥中酸性岩的形成是洋壳俯冲直接引起。岩浆岩的岩石地球化学特征具“继承性”，先期形成的弧型岩石经部分重熔再结晶可以形成新的具有弧型微量元素特征的岩石［39］。中生代时期，黄石桥地区所处的北武夷成矿带构造体系由太平洋板块与欧亚大陆的碰撞挤压转变为太平洋板块西缘向欧亚大陆俯冲消减［3］，构造背景也由印支期的挤压为主迅迷转换为燕山期的伸展为主［3］。因此，黄石桥地区燕山期并不存在火山弧背景。

王强等［40］根据中生代金属矿床的成因将华南地区中生代岩浆活动分为3个阶段：①晚三叠世（230~210 Ma）华北、华南和印支三大板块后碰撞阶段，发育过铝质二云母花岗岩，形成W、Sn、Nb、Ta等矿产；②中晚侏罗世（170~150 Ma）太平洋板块向欧亚板块俯冲弧后伸展阶段，形成斑岩—矽卡岩铜矿及W、Sn、Mo多金属矿产；③早中白垩世（134~80 Ma）板块俯冲作用减弱、角度减小阶段，形成浅成低温热液型Cu、Au、Ag等多金属矿产。

船坑中酸性岩形成时代为（170±1.0）Ma［11］，铜山中酸性岩成岩年龄为（171.0±1.6）Ma［8］，此时北武夷成矿带应处于太平洋板块向欧亚板块俯冲弧后伸展阶段［40］。船坑中酸性岩形成于岩石圈伸展—减薄的构造环境下，铜山中酸性侵入岩同样形成于伸展的动力背景下［8］。而黄石桥地区埃达克质I型中酸性岩与两者相邻，且岩石地球化学特征相似，应是古太平洋板块斜向俯冲构造体系下同一应力作用的结果［8，41］。因此，黄石桥中酸性岩形成于古太平洋板块往欧亚大陆斜向俯冲的挤压后松弛环境。

4.3 成矿潜力分析

船坑铜矿、铜山铜矿均属矽卡岩型矿床，矿体产出于中酸性岩与铁石口组钙质灰岩夹层矽卡岩接触带内，船坑中酸性岩中目前尚未发现有矿化现象，铜山中酸性岩中发现有斑岩型Cu—Mo（Au）矿化特征［42］。前人研究发现，缝合带、板块边缘是大规模成矿的有利位置［43］，碰撞挤压向伸展构造体系的迅速转变也是大规模成矿的有利动力学条件［2-3］。黄石桥中酸性岩与船坑、铜山中酸性岩一样，形成于古太平洋板块往欧亚大陆斜向俯冲的挤压后松弛环境，正处于燕山期北武夷成矿带大规模成矿的有利背景下［1，3］。

前述研究表明，黄石桥中酸性岩属埃达克质I型花岗岩，与之相关的矿化类型主要为斑岩型Cu、Mo矿化［44］，w（Y）—w（MnO）图解（图8）同样显示黄石桥中酸性岩具有一定的含矿性。花岗岩类的成矿可能性以及成矿元素组合类型不仅与岩石成因类型有关，还与岩浆演化程度、岩浆混合方式及程度、氧化态等因素密切相关［38］。岩浆演化程度与成矿可能性呈正相关关系，演化程度越强则成矿可能性越大，黄石桥中酸性岩K/Rb比值为160~517，表明其演化程度中等，有一定的成矿可能性［45］。源区物质能约束岩浆岩氧化态，而岩浆岩氧化态可以决定成矿元素的相容性，岩浆岩氧化态系数fO2=lg（Fe2O3/FeO）+0.3+0.03FeO*，黄石桥中酸性岩的fO2为0.49~1.06，属中等还原程度，易形成Cu—Au矿化［45］。Rb/Sr—w（SiO2）图解（图9）同样显示，黄石桥中酸性岩具有较大的斑岩型铜矿成矿潜力。

因此，在北武夷成矿带找矿研究工作中，在矽卡岩型矿床及其周边有斑岩体出露的地区也应重视斑岩型铜多金属矿产的寻找。

5 结 论

（1）黄石桥中酸性岩具低Ti、富Si、富Al、高K、高Na，高钾钙碱性系列，准铝质—弱过铝质的特征；稀土元素配分模式表现为轻稀土强烈富集的右倾斜型，（La/Yb）N值为7.23~13.7，弱正铕异常（Eu/Eu*=1.02~1.32），铈异常不明显（Ce/Ce*=0.56~1.01）；微量元素表现出Rb、Ba、U、K、Sr、Hf等元素的相对富集和Th、Nb、Ta、Zr、P、Ti等元素的相对亏损。

（2）黄石桥中酸性岩属埃达克质I型花岗岩，形成于古太平洋板块往欧亚大陆斜向俯冲的挤压后松弛环境，是加厚下地壳玄武质的富含金红石榴辉岩部分熔融的岩浆产物，且具有较大的斑岩型铜矿成矿潜力。