江南造山带东段含钨花岗岩成因研究

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近年来,江南造山带东段(皖浙赣相邻区)陆续发现了一系列大型或超大型钨矿床,由于其特殊的构造背景、成岩成矿年龄及特殊的多金属组合类型,暂称为“江南型钨矿”。特别是近两年来,赣北的大湖塘钨矿、朱溪钨矿先后分别成为世界上最大的钨矿区,使得此带受到地质学界越来越多的关注。本文选取了3个典型岩体作为研究对象,东源岩体作为含钨花岗岩的代表岩体,而非含钨岩体以旌德岩体、桃岭岩体为例,通过对岩体的地质学、地球化学对比研究,探讨成岩过程和岩浆成分的差异,研究含钨岩体的成岩成矿模式,确定含钨花岗岩的判别标志。东源岩体主要由花岗闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩构成。长石绢云母化、碳酸盐化作用较强,黑云母发生白云母化和轻微绿泥石化蚀变。所含的副矿物种类较多,副矿物组合为锆石+磷灰石+独居石+褐帘石+钛铁矿+白钨矿+磁铁矿+金红石+黄铁矿+辉钼矿+榍石±电气石等。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年获得岩体的成岩年龄为晚侏罗-早白垩世146.7±4.1Ma;含有大量新元古代的继承锆石,加权平均年龄为770.2±9.7Ma;另外还有少量古元古代、石炭纪、三叠纪的继承锆石。岩体中黑云母为镁质黑云母,显示寄主岩为壳幔混合来源。地球化学特征总体表现为高钾钙碱性系列-橄榄粗玄岩系列,准铝质-过铝质,高Mg#值,相对高的Sr、Ba含量,低Y和Yb,弱的Eu异常(οEu=0.74~0.83),富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损高场强元素。初始87Sr/86Sr为0.7124, εNd(t)值为-5.53。锆石饱和温度计揭示了东源岩体的形成温度平均为772℃。东源岩体的地球化学特征表现出埃达克质岩的亲缘性,类似于加厚下地壳部分熔融产生的熔体。锆石εHf(t)值:-13.0~-7.0,变化较大。结合区域地质和构造演化,我们认为在晚侏罗-早白垩世(~146.7Ma),古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲使先前交代的岩石圈地幔发生部分熔融,幔源岩浆底侵到壳幔过渡带附近,导致下地壳发生部分熔融,可能与少量的幔源岩浆发生岩浆混合作用,形成了东源岩体。非含钨的旌德岩体主要由花岗闪长岩、二长花岗岩组成,桃岭岩体主要由二长花岗岩、正长花岗岩构成。旌德岩体、桃岭岩体锆石LA-ICPMS U-Pb定年获得岩体的成岩年龄分别为早白垩世141±1Ma、140±1 Ma,相比含钨岩体晚~5Ma。旌德岩体发现有古元古代、新元古代、志留纪的继承锆石,桃岭岩体中有中元古代、新元古代的继承锆石。蚀变程度较含钨岩体小,副矿物组合种类较含钨岩体少。黑云母为镁质黑云母,其寄主岩为壳幔混源。地球化学特征总体表现为高钾钙碱性系列,准铝质-弱过铝质,高Mg#值。旌德岩体高Sr, Ba,低Y和Yb,Eu有轻微的负异常到弱的正异常(δEu=0.81~1.18),富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损高场强元素。初始87Sr/86Sr为0.7096~0.7101,εNd(t)值为-12.92--7.32,锆石εHf(t)值为-5.7~-1.1。锆石饱和温度计揭示了旌德岩体的形成温度平均为792℃。桃岭岩体富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损高场强元素、Sr、Ba。弱的Eu负异常(δEu=0.62~0.81)(样品TL-1除外δEu=0.47)。初始87Sr/86Sr为0.7131~0.7141,εNd(t)值为-7.43~-6.71,锆石εHf(t)值为-10.3~-3.7。锆石饱和温度计揭示了桃岭岩体的形成温度平均为783℃。综合以上地球化学特征,我们认为早白垩世(约140Ma)先前交代的地幔发生部分熔融,幔源岩浆底侵,使下地壳发生部分熔融,并且与少量的幔源岩浆发生了岩浆混合作用,形成了非含钨岩体。非含钨岩体的形成温度较含钨岩体高,相对较高的εHf(t)值等可能与更多地幔物质底侵、混合有关,且在旌德岩体发育有岩浆混合成因的暗色包体也证实这一点。含钨花岗岩中黑云母与非含钨岩体中黑云母相比,具有高AlIV值,低的AlVI值低,低的Fe3+/Fe2+比值(0.122),显示含钨花岗岩相对非含钨花岗岩具更低的fO2。含钨花岗岩中斜长石主要为钠长石,且较高SiO2、TiO2、低Al2O3、低TFe2O3,非含钨岩体中斜长石牌号变化范围较大,主要是更长石和中长石。含钨岩体中绿泥石较少,其含Fe量较少,含Mg量较高。含矿与非含矿岩体的地球化学特征及鉴别标志包括:含矿岩体中含矿元素含量大(W:30~214×10-6),F等挥发份高(>700×10-6),富钾(W(K2O):3.4~5.74wt%);黑云母富F,Fe含量较小(Fe/(Mg+FeT)为0.429),fO2较低(Fe3+/Fe2+为0.122);斜长石主要为钠长石(Ab:88.85~98.48%);绿泥石的Fe含量较小(Fe/(Mg+FeT):0.412)等。含矿岩体是由交代地幔早阶段部分熔融岩浆上侵使下地壳部分熔融的产物,含有较高的挥发分和成矿物质。非含矿岩体比含矿岩体稍晚(~5Ma)侵入,并显示较高的成岩温度和较多幔源岩浆加入,较低的挥发分和成矿物质。成矿流体经历了不混溶或沸腾作用及其与被加热的大气降水的混合作用,造成大量的成矿物质在弱酸-弱碱、弱还原的物化条件下,含钨配合物与Ca2+形成白钨矿,含钼配合物与硫结合为辉钼矿,在浅部斑岩体中则形成斑岩钨铝矿床。这一新成岩成矿模式不同于传统的与S型花岗岩密切相关的钨锡矿床,而且对于进一步认识岩体型钨铜、钨钼共生矿床的成因具有重要的科学意义。
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