粤北诸广山南部同构造花岗岩的厘定及其与铀成矿作用关系

张明林,夏宗强,王正庆,管太阳,祁家明

(1.中国铀业有限公司,北京 100013;2.核工业北京地质研究院,北京 100029;3.南华大学 资源环境与安全工程学院,湖南 衡阳 421001;4.中国中钢集团公司 中钢矿业开发有限公司,北京 100080;5.核工业二九〇研究所,广东 韶关 512029)

0 引 言

根据花岗岩体侵位与区域韧性构造活动的先后关系，花岗岩类可划分为构造前、同构造和构造后3大类[1]。同构造花岗岩是区域大型热构造运动期间形成的岩浆岩体，花岗质岩浆的侵位与变形具有同时性[2]。因此，同构造花岗岩的实质是在同侵位固结期岩石发生了塑性变形[1-3]。通常，热隆伸展构造都伴随着同构造中酸性岩浆的侵入，且岩浆侵位对变质核杂岩的形成过程也起着决定作用[4-5]，因此可认为岩浆侵位热隆作用是伸展构造发生的诱因。诸广山南部地区发育浅层次热隆伸展构造，前人已开展过深入研究[6-9]，但对于热隆伸展构造相伴的同构造花岗岩的研究未引起足够重视。此外，随着人们逐渐对华南花岗岩型铀矿床早期铀成矿作用的关注，发现早期铀成矿年龄与某些花岗岩、基性岩脉的形成时代相当，因此也需对区域热隆伸展构造-同构造花岗岩、中基性脉岩-铀成矿之间关系开展相应研究工作。

1 区域地质背景

研究区处于华夏古陆闽、赣、粤后加里东隆起与湘、桂、粤北海西-印支坳陷的结合部位。诸广山花岗岩是发育在古华夏结晶基底之上多期多阶段的复式岩体，印支-燕山早期侵入岩构成岩体的主体，其中尤以燕山期岩浆活动最为强烈，且多以大岩基产出或形成规模巨大的EW向岩浆岩带(见图1)为产出特征，同时区内也存在中基性岩浆活动。诸广岩体东南部的断裂构造主要为一组NE(40°～45°)向深大断裂，是中国东部著名的郯城-庐江断裂带往南延伸的部分，在诸广岩体主要由塘洞、成公坳、杨梅洞、百顺、烟筒岭、牛澜、溪头、南雄大断裂组成(见图1，据舒良树[6])。诸广南部地区西北侧为汝城盆地，南东部为南雄盆地，盆地与岩体之间以大型韧性拆离断层为界，发育岩浆热隆伸展构造[6-7,9]。热隆核部位于百顺、澜河一带，正位于南雄剥离断层与扶溪-塘洞剥离断层的夹持区，构造核的平面形态不是简单的圆形或椭圆形，而是呈NE-SW方向延伸的长条状。

2 燕山期同构造花岗岩的厘定

研究区位于广东省南雄市密下水地区，处于诸广岩体东南缘南雄断裂带附近(见图1)，区内出露多个较完整的岩体，其中一处大型采石场剥露出了完整剖面(GPS坐标点：25°12′13.08″，114°15′12.84″；25°13′34.50″，114°14′37.80″)。剖面显示燕山期花岗岩侵入加里东期岩体内部，为燕山期伸展构造底部岩浆上隆，地壳上部减薄垮塌，岩浆受热重熔形成的燕山期花岗质岩体(见图2)，为同构造花岗岩。

1—燕山晚期花岗岩；2—燕山早期第一阶段花岗岩；3—燕山早期第二阶段花岗岩；4—燕山早期第三阶段花岗岩；5—印支期石英闪长岩；6—印支期第一阶段花岗岩；7—印支期第二阶段花岗岩；8—印支期第三阶段花岗岩；9—海西期花岗岩；10—海西期二长花岗岩；11—加里东期混合花岗岩；12—条带状混合岩；13—震旦系-志留系；14—泥盆系-三叠系；15—白垩系；16—古近系；17—地质界线；18—不整合地质界线；19—断裂；20—研究区位置。图1 诸广复式岩体地质简图Fig.1 The geological map of the southern Zhuguang granite

图2 诸广岩体密下水地区出露的同构造花岗岩宏观与微观特征Fig.2 Macroscopic and microscopic characteristics of syn-tectonic granite in the Mixiashui area of Zhuguang pluton

2.1 年代学约束

花岗岩体侵位年龄与区域构造活动的年龄一致是确定同构造岩体最有力的证据之一[10]。而在密下水本文采样点位置采用LA-ICP-MS锆石U-Pb法测得燕山期二长花岗岩的年龄为143±1.2 Ma[11]，与采用区内基性脉岩Ar-Ar法及磷灰石裂变径迹法测得的区域伸展构造多期活动年龄(142.6±42.0 Ma[11])相对应。

2.2 宏观域标志

该期岩体形态与围岩构造协调一致，在剪切带中多为长条形，长轴与区域构造线平行。眼球状花岗质糜棱岩糜棱面理产状150°∠32°，矿物拉长定向排列，线理产状与面理倾向、倾角基本一致，反映出南雄断裂上盘下降的正断层运动特征。早期变形单元被晚期微弱变形单元所切割。具有同侵位降温变形特点，即由岩浆流动→高温流动→中、高温流动的连续过渡，岩体内与围岩的面理线理具有连续性与一致性，即岩浆流动机制组构表现为成分条带、暗色析离体及包体的定向；高温固态流动组构以钾长石、斜长石强烈的动态重结晶集合体条带为特征(图2(a)-(e))，即以斜长石、钾长石强烈的长条状、透镜状动态重结晶集合体条带为特征，显示岩浆具高温(>600 ℃)固态变形[12-13]。斜长石脆性破碎、石英的强烈细粒化条带及绢云母的生成反映了后期中高温(400～300 ℃)固态变形的叠加[14-15]。之后进一步强烈糜棱岩化形成糜棱岩，并叠加绿泥石化碎裂岩带。这些由高温向低温固态变形的连续发育特征，表明在岩浆结晶过程中或不久便发生了变形，是同侵位变形，具同构造岩体的特征[16-17]。

不同时期、不同变形强度岩体的面理产状及应变类型均一致，显示了与不同期次侵入活动相伴的递进韧性伸展变形。此外，如果是早期挤压造山热事件的岩体，势必遭受早期构造变形改造，应有面理叠加置换迹象[18]，而该处燕山期岩体仅表现为糜棱岩化，还未改造成片麻岩。这些变形为岩体同构造侵位过程中冷却后期受到的变形作用造成的，是构造前岩石在其后的热构造过程中发生变质变形，在伸展构造过程中再次发生同韧性叠加改造，使先期变形进一步复杂化。

2.3 微观域标志

细粒黑云母二长花岗岩镜下(图2(f))可见由微粒石英、斜长石、钾长石、蠕状石英等组成的“微粒交生体”(质量分数约小于3%～5%)，表明该花岗岩是在较强的应力环境下岩石所含少量残余熔体，可作为岩体同构造侵位结晶的显微构造标志[1]。暗示该岩石为同构造成因，并且“微粒交生体”有重结晶现象，说明岩体在高温或亚固态情况下发生了伸展变形，成岩后受到后期地质构造热事件的影响。

3 热隆伸展构造活动的时间讨论

3.1 同构造岩浆岩年代学约束

1)同构造花岗岩：由于锆石的封闭温度远大于剪切带的变形温度，锆石结晶时岩体尚未就位，在岩浆运移的过程中结晶冷凝。锆石结晶时地壳正处于伸展活动阶段，因此区域高温伸展变形的时间与同构造花岗岩中锆石的结晶年龄一致。本区燕山早期花岗岩具同构造成因，诸广南部燕山期花岗岩的年代已被准确地限定在160～154 Ma[19]，而在密下水(本文采样点位置)采用LA-ICP-MS锆石U-Pb法测得二长花岗岩的年龄为143±1.2 Ma[11]，为燕山早期产物，表明该区在燕山早期地壳就已经开始被底部热隆岩浆加热，使早期岩石重熔，并伴随产生同构造的燕山期花岗岩。因此，燕山早期应该为热隆伸展构造的启动时间。

2)中基性脉岩：辉绿岩、玄武岩等中基性岩是岩石圈伸展和地壳拉张作用标志，为同构造岩浆岩。本区中基性脉岩年龄在142.6～88 Ma[20]，也表明本区拉张形成时间在早白垩世-晚白垩世。热隆伸展构造的强烈活动期，应介于燕山晚期。

3.2 同构造结晶矿物同位素年代学约束

李出安[21]获得南雄断裂带下盘糜棱岩白云母40Ar/39Ar年龄为81.1±2 Ma～117.3±2.7 Ma，坪年龄为94.6±0.4 Ma，反映的是区域强烈韧性剪切的年龄。郑家仪[22]在南雄大源、华坪一带，利用花岗质糜棱岩中的磷灰石采用裂变径迹法测得42±5 Ma、43.7±3 Ma、63.3±4 Ma，而磷灰石的封闭温度较低(90～120 ℃)，该年龄代表的是伸展热构造事件年龄值的下限。

3.3 同伸展盆地中地层的年代学制约

南雄盆地为半地堑式的拉分盆地，剥离断层上盘的下陷伴随盆地的生长以及盆地的沉积。因此，盆地沉积地层可为该期断陷运动提供时间约束，在盆地中的晚白垩世南雄组地层所含的Oolithes clongatus和Cyprides Sp.等化石[23]，指示年代大致在85 Ma左右。

综上所述，本区伸展构造发生发展的时间为160 Ma(同构造花岗岩年龄)～42 Ma(磷灰石裂变径迹法年龄)，即燕山早期早中侏罗世区域由挤压向伸展转换，燕山中期晚侏罗世发生伸展、减压深熔或底侵作用形成花岗岩，燕山晚期白垩纪地壳隆升和塌陷伸展进入高峰期，同时伴随多期次的中基性脉岩侵入。

4 同构造岩浆活动与铀成矿作用关系探讨

4.1 年代学的耦合关系

由于诸广南部铀成矿与伸展构造、中基性脉岩活动在时间上耦合、空间上相伴，许多学者论述了区域伸展构造和中基性岩浆活动与铀成矿之间的密切关系[9,24-29]，每期中基性岩侵入之后都有一期碱交代热液活动，有利于铀成矿[30-31]。根据诸广南部热隆伸展构造启动于燕山早期的认识，显示出区域伸展构造发生发展与铀成矿的耦合关系，可分为165～143 Ma、140～125 Ma、110～100 Ma、～90 Ma、65～50 Ma等5个阶段[24]。其中，早期高温铀成矿作用与燕山早期花岗岩侵位时间耦合，表明区域燕山期花岗质岩浆活动及相伴的伸展构造活动与早期高温铀成矿具有联系性。

4.2 区域热隆伸展构造与铀成矿作用的关系

伴随燕山期同构造花岗岩侵位的热隆伸展及后期周期性的伸展活动，区域形成了多期次的铀成矿。热隆伸展中心也是岩浆活动的中心，岩浆热液活动、伸展隆起和构造剥蚀形成了高地热梯度和高热流环境，剥离断层延深度大，活动时间长，为成矿元素的活化、淬取、迁移、富集提供了良好条件[32-34]。剥离断层下部岩石由脆性域向韧性变形域的韧脆性转换面是氧化还原界面，上盘是氧化环境，下盘是还原环境[35]，酸-碱变化面[36]，深循环水排泄区，上升热液与渗透水交汇面，热液沸腾面，温度、压力突变面等有利成矿作用。剥离断层既是良好的导矿构造，也是良好的容矿构造，断层泥、不透水岩层起到了封闭作用，形成了下盘还原环境下的热液循环系统，并且断裂周期性活动产生的虹吸作用又是热液活动的动力。剥离断层上盘断层系顶部沉积盆地的沉积物和断层泥、碎裂岩、糜棱岩起到了封闭作用，这些张性的断层系成为良好的容矿构造。综上，发育于富铀基底之上热隆伸展构造具备铀成矿有利的热源、物源与构造环境，有利于铀成矿作用。

4.3 同构造岩浆活动与早期铀成矿

区域早期中高温(>300 ℃)铀成矿易于形成富矿体，诸广南部的棉花坑、澜河、东坑及下庄的竹山下等铀矿床均有早期(>143 Ma)高温铀成矿，矿体多产于燕山期花岗岩接触带部位，有些矿体甚至产于燕山期花岗岩中。吴烈勤等[37]、杜乐天等[30]认为这些早期铀成矿为岩浆期后热液成因，铀矿物以晶质铀矿为主。由于花岗质岩浆从侵位至冷却需要10～20 Ma左右，因此从花岗岩侵位及伴生的热隆伸展、热液活动将从160～143 Ma延伸至～130 Ma，从而在热隆伸展背景下形成早期铀成矿作用。

5 结 论

1)诸广南部热隆伸展构造核部的燕山期花岗岩是发育在古华夏结晶基底上，在热隆伸展环境下形成的同构造花岗岩。燕山期花岗岩的年龄为区域热隆伸展构造活动时间提供了准确的年代学约束，表明区域热隆伸展活动启动于160 Ma，较之前认识的140 Ma左右的时间早了约20 Ma，伸展构造经历了多期次脉动，其强烈活动期在100～70 Ma。

2)诸广南部铀成矿与区域热隆伸展构造的发生和发展具有耦合性，区域热隆伸展构造及伴随的热液流体活动有利于铀成矿，尤其是早期(>130 Ma)中高温(>300 ℃)铀成矿为燕山期同构造岩浆活动及其期后热液活动的产物。

3)诸广南部地区靠近热隆伸展构造铲状断裂系的燕山期同构造花岗岩与构造前花岗岩接触带为早期高温富铀矿的有利成矿部位。