王展宇，陳遠榮，劉奕志

(桂林理工大學 地球科學學院，廣西 桂林 541006)

0 引言

摩天嶺巖體與元寶山巖體位于華夏地塊以西、揚子地塊以南的江南構造帶西南緣(圖1)。前人對摩天嶺巖體與鈾礦的關系進行了相關研究[1-2]，此外，研究發(fā)現該區(qū)中元古代晚期的巖漿巖屬過渡型-礦化花崗巖，利于Ni、Th、Sn、W等巖漿型礦床形成[3]。而對元寶山花崗巖巖體分析研究表明，它是桂北地區(qū)重要的錫多金屬成礦區(qū)，巖體中發(fā)育大量的電英巖包體[4]。雖然前人對桂西北地區(qū)花崗巖體進行了不同程度的研究[5]。但是從主量元素，微量元素和烴類組分等多方地球化學信息著手，對摩天嶺巖體與元寶山巖體進行對比分析的研究則相對缺乏。因此，本文從多元地球化學特征的角度，通過對比分析成因演化特征，就其區(qū)域礦產進行探討。

1 區(qū)域地質

廣西位于特提斯構造域與環(huán)太平洋構造域的交匯處，地質構造演化異常復雜，自中元古代以來經歷了多次構造運動，尤以四堡期、加里東期、印支期和燕山期構造運動最為強烈[6-9]。

摩天嶺與元寶山地理位置上屬于桂北，構造上位于揚子地塊東南緣九萬大山隆起。區(qū)內發(fā)育完整的新元古代地層和古生代地層，地層走向NE—SW向，由老至新依次為中元古界四堡群(魚西組)、新元古界丹洲群(白竹組、合桐組和拱洞組)和南華系，古生代地層有泥盆系。

四堡群指角度不整合或平行不整合伏于丹洲群之下的一套淺變質的砂泥質巖夾基性火山巖。巖性主要是灰、淺灰、灰綠色中厚—厚層石英絹云千枚巖、粉砂質千枚巖和變質石英粉—細砂巖。根據巖性組合特征可進一步劃分為文同組、魚西組和唐柳巖組。

圖1摩天嶺與元寶山地區(qū)地質略圖(據劉家遠，1994修改)

Fig.1 Geological sketch map of Motianling and Yuanbaoshan area

1—黑云母花崗巖 2—花崗閃長巖 3—泥盆系 4—寒武系 5—震旦系 6—新元古界丹州群； 7—中元古界四堡群 8—地層界線 9—地層不整合界線 10—斷層

丹洲群指整合于長安砂巖之下，角度不整合或平行不整合與四堡群之上的一套淺變質巖。廣泛發(fā)育的新元古代花崗巖均侵入四堡群變質地層之中，其中摩天嶺與元寶山地區(qū)巖體出露面積較大，具有代表性。丹洲群自下而上分別為白竹組、合桐組、三門街組和拱洞組，各組間均為整合接觸；南華系為一套極淺變質的含礫泥巖夾細砂巖和粉砂巖，與下伏丹洲群整合接觸；泥盆系主要為礫巖、含礫砂巖、粉砂巖、生物碎屑灰?guī)r和白云巖，與下伏南華系呈角度不整合接觸。

2 巖體地質特征

雖然區(qū)域內巖漿活動發(fā)育，有眾多的巖體，本文主要對比研究的是摩天嶺巖體與元寶山巖體，它們主要特征如下：

2.1 摩天嶺巖體特征

出露于融水縣三防—摩天嶺一帶，侵入于四堡群組成的三防復式背斜核部，區(qū)內出露面積約940 km2。巖體侵入晚青白口世第三次侵入的本洞巖體及新元古界四堡群，圍巖熱接觸變質主要為角巖化，局部具同化混染現象，巖性主要為粗—中粒斑狀黑云母二長花崗巖。二長花崗巖風化面呈土黃色，新鮮面呈灰白色；主要礦物組成為石英(35%～40%)+長石(30%～35%)+云母(25%±)，長石有嚴重的絹云母化，黑云母呈脈狀穿切石英，石英呈現波狀消光(圖2a)。巖體受后期斷裂構造疊加改造，局部(沿斷裂帶)具片麻狀構造，由于巖漿活動規(guī)模巨大，巖漿分異程度普遍較高，且有多期次的巖漿侵入，巖石蝕變強烈，普遍發(fā)育白云母—絹云母化、鈉長石化、電氣石化、云英巖化、電英巖化、硅化等，局部伴有錫礦化，為廣西錫礦主要成礦巖體之一。

2.2 元寶山巖體特征

分布于融水縣四榮元寶山一帶，面積約300 km2。侵入四堡群，并侵入晚青白口世香粉英云閃長巖體，圍巖角巖化，巖性主要為中粗粒(斑狀)黑云母二長花崗巖。巖石風化面呈黃灰色，塊狀構造；礦物組成為石英(30%～35%)+長石(50%±)+黑云母和絹云母(17%±)，長石的絹云母化、聚片雙晶和復合雙晶，石英波狀消光(圖2b)。普遍發(fā)育白云母—絹云母化、鈉長石化、電氣石化、云英巖化、電英巖化、硅化等，局部伴有鎢、錫礦化。

3 地球化學特征對比

3.1 主量元素特征

摩天嶺與元寶山地區(qū)巖體的主量元素分析結果見表1。

圖2 摩天嶺與元寶山地區(qū)花崗巖類顯微照片Fig.2 Microphotographs of franites in Motianling and Yuanbaoshan area Qtz—石英 Kfs—鉀長石 Pl—斜長石 Bi—云母

表1 摩天嶺與元寶山花崗巖主量元素分析結果Table 1 Analysis results of major elements for granite in Motianling and Yuanbaoshan area

3.1.1 摩天嶺主量元素特征

摩天嶺巖體巖石w(SiO2)為73.21%～75.21%，平均值為74.44%，在TAS圖解(圖2a)中，摩天嶺樣品均投影于花崗巖區(qū)域內。w(Al2O3)為11.77%～14.65%，平均值為12.93%(<13.78%，華南花崗巖平均值)，根據ANK - ACNK圖解(圖2c)，巖體花崗巖屬于過鋁質。w(K2O)>w(Na2O)，w(K2O)為4.76%～6.24%，平均值為5.41%；w(Na2O)為0.34%～2.90%，平均值為1.82%，在巖石的堿度率圖解(圖2b)中，樣品落入堿性—鈣堿性系列范圍內，表明摩天嶺花崗巖巖體具有富堿特點，同時偏鉀。w(TFe)(即FeO+Fe2O3，下同)為2.65%～4.89%，平均值為3.48%，富鐵特征較明顯。巖體中w(CaO)和w(MgO)的平均值分別為0.22%和0.34%，具有貧鈣鎂的特征。在Al2O3- SiO2圖解(圖2d)中，投點主要落在POG區(qū)(后造山花崗巖類)。

3.1.2 元寶山主量元素特征

元寶山巖體巖石w(SiO2)的平均值為73.81%(71.99%～76.76%)。w(Al2O3)的平均值為13.15%(11.92%～14.6%)，在ANK - ACNK圖解(圖2c)中，屬于過鋁質。w(K2O)的平均值為5.15%(4.36%～6.91%)，w(Na2O)的平均值為1.85%(1.14%～2.53%)，w(TFe)的平均值為4.02%(2.43%～5.41%)，w(CaO)的平均值為0.32%(0.06%～1.00%)，w(MgO)的平均值為0.41%(0.14%～0.85%)，表現為富堿、富鐵和偏鉀的特點。在Al2O3- SiO2圖解(圖2d)中，元寶山花崗巖投點全部落在POG區(qū)(后造山花崗巖類)。

綜上，摩天嶺與元寶山花崗巖巖體都是強過鋁質花崗巖類，推測兩個巖體源區(qū)物質可能都為鋁質地殼物質，而樣品間含量的差異表明源區(qū)的物質組成并非完全相同；根據SiO2和MgO含量對比發(fā)現兩者的成巖物質來源的深度存在差異，且摩天嶺的結晶演化分異程度更高一些；兩個地區(qū)巖石樣品為堿性—鈣堿性高鉀花崗巖，該花崗巖的形成與碰撞造山作用有關，都形成于后造山環(huán)境[7]，為典型S型花崗巖類(圖2e)。

3.2 微量元素特征

3.2.1 微量元素富集及分異特征與物源指示討論

摩天嶺與元寶山花崗巖的微量元素分析結果列于表2。據表2可知，在摩天嶺巖體中W、Sn、Pb、Bi 4個元素明顯富集(濃度克拉克值分別為3.11、7.63、2.50、19.48)，Bi為強分異元素(變異系數為2.31)，Pb、W、Sn為弱分異元素(變異系數分別為0.34、0.36、0.58)。在元寶山巖體中同樣以W、Sn、Pb、Bi 4個元素富集最為明顯(濃度克拉克值分別為2.94、3.95、2.94、2.97)，Bi為強分異元素(變異系數為1.16)，其余都為弱分異元素。

研究區(qū)的Cu、Co、Ni、Cr等親銅元素含量低于克拉克值，處于分散狀態(tài)，但元寶山巖含量相對較高。根據元素地球化學行為，Cu、Co、Ni、Cr等元素主要在中下地殼富集，而W、Pb、Sn、Bi等元素主要在中上地殼富集。因此，根據微量元素特征，兩個巖體的物質來源明顯存在區(qū)別。其中元寶山巖體的物質來源相對較深，為中地殼偏下；而摩天嶺巖體物質來源相對較淺，為中上地殼。

表2 摩天嶺與元寶山花崗巖微量元素平均值Table 2 Average of trace elements for the granite in Motianling and Yuanbaoshan area

綜上，元寶山物質來源較深，為中地殼偏下，分異相對較差，與其有關的周圍地區(qū)難以形成礦化體或較大礦化體；而摩天嶺物質來源較淺，為中上地殼，分異相對較好，與其周圍有關區(qū)域可形成規(guī)模較大的W、Sn、Pb、Bi等礦床。

3.2.2 微量元素組合特征

對兩個巖體的元素分析結果(經對數變換)做R型聚類分析(圖3、圖4)，在相關系數為4的水平上，摩天嶺花崗巖的元素組合：① W-Sn-Co-Ni-Cu；② Zn-Pb-Cr；③ Mn-Ti；④ Bi-Mo-Au；⑤ Ag。元寶山花崗巖的元素組合：① W-Sn-Co-Ni；② Zn-Pb-Cr-Cu；③ Mn-Ti；④ Bi-Mo-Au；⑤ Ag。

綜上，研究區(qū)兩個巖體的元素組合都分為5個族群，其中后3個族群完全相同，依次為 ③ Mn-Ti；④ Bi-Mo-Au；⑤ Ag。區(qū)別在于第一和第二個族群，摩天嶺的元素組合為 ① W-Sn-Co-Ni-Cu；② Zn-Pb-Cr；元寶山的元素組合為 ① W-Sn-Co-Ni；② Zn-Pb-Cr-Cu。通常來說，W、Sn為上地殼富集的元素，Co、Ni為下地殼富集的元素，Zn、Pb為中地殼富集的元素，Cu為中下地殼富集的元素。兩者的組合特征表明，兩個巖體的形成物質在上升過程中都發(fā)生了不同程度的混染作用。從元素組合來看，摩天嶺的元素組合是上中地殼元素混染為主的結果，而元寶山的元素組合是以中下地殼元素混染為主的結果。因此，元寶山的成礦物質來源較深。

3.3 稀土元素對比

摩天嶺與元寶山花崗巖的稀土元素測試數據來源于前人[5]，分析結果見表3。兩個巖體的稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖呈現明顯向右略微傾斜的“V”字型(圖5)。桂西北地區(qū)的黑云母花崗巖呈巖系列出現，可分為早階段主巖體(主體)和晚階段補巖體(補體)。據研究表明：① δEu值大的花崗巖多由地殼深部較基性的巖石經重熔作用或基性巖漿分異作用形成，而δEu值小的則是地殼淺部巖石經重熔作用形成；② Ce/Nd(或La/Y)：比值越大物源越淺。

摩天嶺巖體的稀土元素總量偏低且變化較大，為76.58×10-6～121.90×10-6，平均值為99.24×10-6；LREE/HREE比值為0.81～1.61，平均值為1.21，巖體相對富集輕稀土元素；(La/Yb)N值為1.95～5.31，平均值為3.63；Ce/Nd值為2.37～2.69，平均值為2.53；Eu顯著虧損，δEu值為0.15～0.41。

圖3 摩天嶺與元寶山花崗巖TAS圖解(a，據Middemos，1994)、堿度率圖解(b，據J.B.Wright，1969)、

圖4 摩天嶺(a)與元寶山(b)花崗巖微量元素聚類分析圖Fig.4 Cluster analysis of trace elements in Motianling granite (a) and Yuanbaoshan granite(b)

表3 摩天嶺與元寶山花崗巖稀土元素分析結果Table 3 Analysis results of REE for the granite in Motianling and Yuanbaoshan area

元寶山巖體的稀土元素總量相對摩天嶺巖體較高，為82.90×10-6～145.37×10-6，平均值為114.14×10-6；LREE/HREE比值為0.86～1.28，平均值為1.07，巖體輕重稀土差別不大；(La/Yb)N值為2.90～4.37，平均值為3.64；Ce/Nd值為1.57～1.75，平均值為1.66；Eu顯著虧損，δEu值為0.32～0.43。

圖5 摩天嶺與元寶山花崗巖稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns of the Motianling and Yuanbaoshan granite

綜上，兩個巖體都是殼源花崗巖，且富集LREE，在兩個巖體的形成過程中都經歷了多次分餾、廣泛交代作用及多階段分離結晶。兩個巖體的(La/Yb)N和(Gd/Yb)N值從早階段到晚階段都明顯減少，且摩天嶺的早階段(La/Yb)N和(Gd/Yb)N值更高，說明早階段的過程中摩天嶺的稀土分餾程度相對較強且在后期的演化過程中分餾程度都是相對減弱的。此外，兩個巖體的Eu元素都強烈虧損，并且從早階段到晚階段的過程中虧損程度持續(xù)增強且摩天嶺更強，表明兩者巖漿在結晶過程中都存在著顯著的斜長石分離結晶作用且摩天嶺的分離結晶作用更強，以此推測摩天嶺及其周圍地區(qū)的成礦的可能性及規(guī)模都應該大于元寶山。

4 烴類組分特征

根據前人研究，發(fā)現烴類組分是有機質在成礦流體演化過程中的重要伴生氣體組分，在大多數地質體上均不同程度地存在烴類氣體的反映，并且具有性質穩(wěn)定、運移距離遠、影響范圍大等優(yōu)點。所以，研究烴類組分在不同地質體上的特征，有利于成礦流體來源性質、成礦特征和成礦模式的理論研究。

此外，為了將烴類氣體各組分間相關特征和配分規(guī)律中隱含的微弱信息變得顯著和直觀，選取具有幔源流體特征的峨眉山玄武巖作為烴類組分的標準化背景值[10]，對數據進行標準化處理，歸一化值是將樣品中烴類組分的標準化值分別除以它們的標準化累加總值。目的是在宏觀上對烴類組分含量進行對比的基礎上，從烴類組分的微觀結構進行對比。

從宏觀上來看(圖6)，摩天嶺花崗巖總烴含量、烴類組分各個分量(甲烷至丙烯)均高于元寶山花崗巖；從微觀結構上看(圖7、圖8)，摩天嶺花崗巖與元寶山花崗巖標準化和歸一化的曲線結構有一定的相似性，局部存在差異。

綜上，摩天嶺巖體與元寶山巖體的曲線結構相似，表明兩個巖體的成礦物質來源于相近的層位；但摩天嶺巖體烴類組分含量明顯較高，表明摩天嶺巖體在演化過程中有大量的有機物參與，對于成礦物質的遷移與富集均有重要作用，與其周圍區(qū)域形成較大規(guī)模礦化體的可能性較大；而元寶山巖體烴類組分含量相對較低，與其周圍區(qū)域的成礦或大規(guī)模成礦的可能性較低。

圖6 摩天嶺與元寶山烴類組分總含量圖Fig.6 Total content of hydrocarbon components in Motianling and Yuanbaoshan granite

圖7 摩天嶺與元寶山烴類組分標準化圖Fig.7 Standardization of hydrocarbon components in Motianling and Yuanbaoshan granite

圖8 摩天嶺與元寶山烴類組分歸一化圖Fig.8 Normalization of hydrocarbon components in Motianling and Yuanbaoshan granite

5 特征對比討論

區(qū)內摩天嶺與元寶山花崗巖巖體具有以下特征：富硅 [w(SiO2)>71.99%]，富堿，偏鉀 [w(K2O)>w(Na2O)]，鋁飽和指數較高，全部樣品的A/CNK值大于1.1，在圖2c中，樣品投點于過鋁質區(qū)域。兩個巖體具有高K2O/Na2O值(摩天嶺與元寶山分別平均為4.47、3.10)，低鈣鎂含量，較高的K、Pb等大離子親石元素含量及較低的Eu等元素含量，符合S型花崗巖的特征。在圖2e中，樣品均落入S型花崗巖的區(qū)域。

根據前人研究表明，過鋁質花崗巖主要是地殼物質的部分熔融形成及殼幔巖漿混合[11-12]。結合微量元素(Cu元素主要靠下地殼富集，W、Pb、Sn、Bi元素主要靠上地殼富集，Co、Ni、Cr元素主要靠下地殼—地幔富集)的元素地球化學特征行為、稀土元素配分模式圖及稀土元素特征指數、烴類組分含量特征(烴類組分微觀結構曲線相似)，表明兩個花崗巖巖體的演化過程相似。摩天嶺花崗巖巖體的烴類組分含量明顯較高，由于有機物在深部的變化程度更深，所以它的含量會更少。通過以上特征對比發(fā)現，雖然摩天嶺與元寶山巖體都是殼源花崗巖，但是元寶山的物質來源于中地殼偏下，而摩天嶺物質來源于中上地殼；摩天嶺的微量元素分異性相對較好且稀土元素分餾程度相對較強。

此外，總結前人研究發(fā)現，大量的強過鋁質花崗巖主要形成于后碰撞構造環(huán)境[13]。后碰撞環(huán)境下的構造減壓能引發(fā)地殼熔融產生過鋁質花崗巖，如喜馬拉雅淡色花崗巖。在主量元素Al2O3- SiO2圖解(圖2d)中，本文兩地區(qū)樣品點主要落在POG區(qū)附近(后造山花崗巖類)。

在微量元素中，摩天嶺與元寶山巖體均有如下表現：均有W(Sn、Pb、Bi)等元素富集、Bi為強分異元素、其余為弱分異元素的相同特征；但相對而言，摩天嶺巖體的分異性較好。另外，它們的元素組合特征相似，表明它們可能形成相同的多金屬礦床，但是成礦潛力不同，摩天嶺相對較好。

綜上，元寶山物質來源較深，為中地殼偏下，分異相對較差，與其有關的周圍地區(qū)難以形成礦化體或較大礦化體；而摩天嶺物質來源較淺，為中上地殼，分異相對較好，與其周圍有關區(qū)域可形成規(guī)模較大的W、Sn、Pb、Bi等礦床。

6 結論

通過以上對比研究，可以得出以下幾點主要結論：

1)摩天嶺花崗巖與元寶山花崗巖都形成于后構造環(huán)境，為典型的S型花崗巖。

2)主量元素、稀土元素地球化學特征表明摩天嶺與元寶山花崗巖都屬于強過鋁質花崗巖類，成礦物質來源存在差異，摩天嶺花崗巖的結晶分異程度更高，具有更高的成礦可能性。

3)主量元素、微量元素和烴類組分含量地球化學特征顯示摩天嶺巖體成礦元素及伴生元素富集，物質來源較淺，元素分異性相對較好，表明其周圍有關區(qū)域可能形成較大規(guī)模的W、Sn、Pb、Bi礦床；而元寶山巖體雖然也富集成礦元素，但是物源較深，烴類組分含量較低，表明該巖體的成礦潛力相對較差，難以形成礦化體或較大礦化體。