韓文坤 劉風(fēng)雷

（1.湖南省煤田地質(zhì)局第六勘探隊(duì)；2.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；3.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

花崗質(zhì)巖石是地殼的重要組成成分，地殼在形成演化過(guò)程中，不同地區(qū)、不同時(shí)期產(chǎn)生的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)各有特色。中生代時(shí)期，華南地區(qū)地質(zhì)演化的一個(gè)最顯著特征是發(fā)育大量同時(shí)代的花崗巖和鎢錫等多金屬礦產(chǎn)，對(duì)這一時(shí)期巖漿活動(dòng)的成因機(jī)制存在不同看法，多被認(rèn)為與古太平洋板塊的俯沖及其效應(yīng)（如板片后撤、斷離，弧后盆地等）［1-2］、巖石圈的擴(kuò)張［3］、地幔深度的滑脫構(gòu)造［4］有關(guān)。桂東北姑婆山—花山地區(qū)發(fā)育大面積中生代花崗巖，是華南中生代花崗巖的重要組成，這些花崗巖的形成與區(qū)域內(nèi)分布的同時(shí)代鎢、錫等有色金屬礦產(chǎn)的形成具有密切聯(lián)系［5］。以往的研究主要針對(duì)姑婆山—花山花崗巖的巖性特征、結(jié)晶時(shí)代、源區(qū)特征、巖石成因、構(gòu)造樣式、風(fēng)化剝蝕機(jī)理、礦床分布特征、成礦機(jī)理和成礦特征來(lái)源等方面進(jìn)行了深入研究，并取得了豐富成果［5-16］。然而，對(duì)姑婆山—花山花崗巖與鎢、錫多金屬成礦作用關(guān)系的研究仍顯薄弱，特別是缺少?gòu)幕◢弾r礦物學(xué)角度研究成礦作用的資料。黑云母礦物是花崗巖中最常見(jiàn)的暗色礦物，同時(shí)還是鎢、錫等成礦物質(zhì)運(yùn)移的載體，記錄了成礦物質(zhì)運(yùn)移和富集的規(guī)律，是研究花崗巖與成礦作用的一個(gè)重要對(duì)象。本文選擇以桂東北姑婆山花崗巖中的黑云母礦物為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)組成分析，擬從花崗巖礦物學(xué)特征方面來(lái)探討姑婆山花崗巖的鎢、錫多金屬成礦作用。

1 地質(zhì)背景

華南地區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的較古老、較廣泛的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)為中元古代［17］。近年來(lái)的研究顯示，在華南夏板塊發(fā)現(xiàn)有大量新元古代早期的花崗質(zhì)巖漿作用，被認(rèn)為與Rodinia 超大陸的聚合有關(guān)［18-19］，新元古代中晚期的巖漿活動(dòng)廣泛分布在揚(yáng)子和華夏板塊，代表了Rodinia 超大陸裂解時(shí)在華南的記錄［20-21］。華南內(nèi)陸還發(fā)育有大量早古生代花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)，為廣西運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，反映了華南陸內(nèi)造山的信息［22-23］，或代表了“華南殘留洋”［24］。到了晚古生代—早中生代，華南存在大量該時(shí)期的巖漿作用記錄，這一時(shí)期的巖漿活動(dòng)被認(rèn)為與陸內(nèi)造山、峨眉山地幔柱或古特提斯演化有關(guān)［25］。中生代中晚期華南發(fā)育強(qiáng)烈的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)。我國(guó)的西南地區(qū)還記錄有眾多新生代巖漿活動(dòng)的信息［26］，暗示了青藏高原的隆升對(duì)這些地區(qū)造成了強(qiáng)烈影響。

桂東北在大地構(gòu)造位置上位于揚(yáng)子與華夏地塊的交接處。本文研究的姑婆山花崗巖為一復(fù)式巖體，出露總面積約678 km2，巖石類型主要由石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和黑云母花崗巖等組成，主要包括姑婆山巖體、新路巖體和里松巖體（圖1），其主體時(shí)代形成于中生代，主要出露在富川—賀州—鐘山等地區(qū)的寒武系、泥盆系和石炭系中。寒武系厚度大于4 000 m，主體巖性為淺海相復(fù)理石砂頁(yè)巖建造；泥盆系厚度大于3 500 m，主要由硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖和陸相—濱海相紫紅色砂巖、灰黑色砂頁(yè)巖組成；石炭系厚度大于1 000 m，主要由白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)頁(yè)巖和灰黑色含燧石灰?guī)r等巖石組成；寒武系與泥盆系呈角度不整合接觸，泥盆系和石炭系呈整合接觸。姑婆山地區(qū)發(fā)育的主要構(gòu)造為沿獨(dú)山—新路—賀街一帶展布的姑婆山斷裂，其展布長(zhǎng)度大于100 km，被該斷層切割的花崗巖破碎明顯，并發(fā)生硅化［27］。此外，在姑婆山花崗巖的相鄰地區(qū)還發(fā)育廣西期花崗巖，如大寧巖體；印支期花崗巖主要見(jiàn)于姑婆山西北側(cè)，如苗兒山花崗巖體。姑婆山花崗巖體地質(zhì)見(jiàn)圖1。

本研究的樣品采自姑婆山復(fù)式巖體的南部和東部，巖性為黑云母花崗巖，主要礦物成分有斜長(zhǎng)石（40%）、石英（50%）和黑云母（10%），副礦物主要有磷灰石、鋯石、磁鐵礦等。

2 黑云母成分特征

黑云母礦物的電子探針?lè)治鰷y(cè)試于廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，分析儀器為牛津儀器生產(chǎn)的JXA-8230 型電子探針，分析測(cè)試條件為加速電壓15 kV，電流30 nA，束斑直徑1 μm。

黑云母的Fe3+和Fe2+計(jì)算方法參考文獻(xiàn)［28］，結(jié)構(gòu)式以22個(gè)氧原子為單位計(jì)算其陽(yáng)離子數(shù)和有關(guān)參數(shù)（表1）?？傮w看來(lái)，黑云母具有富鐵、鋁，貧鎂、鈉、鈣的特點(diǎn)，屬于高鐵黑云母（圖2），其FeOT 含量為24.49%～35.74%，Al2O3含量為11.06%～14.54%，MgO含量為0.12%～5.84%，Na2O 含量為0.05%～0.15%，低的CaO 含量（主要為0.04%～0.10%）、Mg/（Fe2++Mg）比值（0.01～0.30），高的Fe2+/（Fe2++Mg）比值（0.70～0.99），暗示后期蝕變作用對(duì)黑云母化學(xué)成分的影響小，總體與原生黑云母特征相似［29］。

注：IFe=Fe2+/（Fe2++Mg），IMg=Mg/（Fe2++Mg）。

3 黑云母結(jié)晶物理化學(xué)條件

黑云母的結(jié)晶溫度依據(jù)文獻(xiàn)［30］提出的公式進(jìn)行計(jì)算T={［ln（Ti）-a-c（IMg）3］/b}1/3，式中，a=-2.359 4，b=4.648 2×10-9，c=-1.728 3，其它參數(shù)見(jiàn)表1。通過(guò)上述公式計(jì)算可知，姑婆山花崗巖黑云母的結(jié)晶溫度主要為568～657 ℃，平均值為600 ℃（表1）。

在黑云母的Fe3+-Fe2+-Mg2+圖解（圖3）中，姑婆山花崗巖中黑云母數(shù)據(jù)點(diǎn)主要投在了Ni-NiO緩沖線上或附近，暗示其結(jié)晶于低氧逸度環(huán)境中，部分黑云母具有高的六配位鋁（AlVI=0.72～0.90），同樣表明其形成于低氧逸度環(huán)境。

利用文獻(xiàn)［31］提出的黑云母固結(jié)壓力P的計(jì)算公式：P（×100 MPa）=3.03×TAl-6.53（±0.33）。式中，TAl 為以22 個(gè)氧原子為單位計(jì)算的鋁陽(yáng)離子總數(shù)，可以估算黑云母的結(jié)晶壓力主要集中在137～227 MPa，平均為189 MPa，在此基礎(chǔ)上，結(jié)晶深度利用公式P=ρ×g×H進(jìn)行計(jì)算（ρ=2 700 kg/m3，g=9.8m/s2），計(jì)算結(jié)果顯示黑云母結(jié)晶深度主要在5.18～8.56 km，平均深度為7.16 km（表1）。

4 成礦意義

鎢錫礦床的形成多與花崗質(zhì)巖漿作用有關(guān)，已有的研究顯示，華南板塊內(nèi)部呈NE 向展布的欽州—杭州成礦帶（簡(jiǎn)稱“欽杭成礦帶”）上分布的鎢錫鉛鋅等多金屬礦床的成礦作用均與同時(shí)代的花崗質(zhì)巖漿作用有關(guān)，如桂東北花山鎢錫多金屬礦床的形成與花山花崗巖的形成有關(guān)［32］，湘東錫田鎢錫多金屬礦床的形成與同時(shí)代的錫田花崗巖的形成密切相關(guān)［33］，湖南柿竹園超大型鎢錫礦床的成礦作用與同時(shí)代的花崗質(zhì)巖漿作用密切相關(guān)（如千里山花崗巖）［34］，湘南芙蓉超大型錫礦床的產(chǎn)生與騎田嶺花崗巖的形成有關(guān)［35］。

具有層狀結(jié)構(gòu)的黑云母作為花崗巖類中含量最高的暗色礦物，其形成條件和特征對(duì)研究與之相伴生礦床的礦化特征和成礦規(guī)律具有良好的指示作用。通常情況下，鎢錫礦化的黑云母一般具有高的含鐵指數(shù)（IFe＞0.52）［36］，姑婆山花崗巖黑云母的IFe均大于0.7（表1），表明其利于鎢錫礦的形成；錫在低氧逸度環(huán)境中易于進(jìn)入流體相，此條件下產(chǎn)生的花崗巖往往有利于鎢錫的礦化和聚集［37］，姑婆山花崗巖黑云母樣品點(diǎn)主要落在了Ni-NiO 緩沖線上或附近，表明其具有低的氧逸度（圖3），暗示其利于鎢錫礦床的形成；錫在高溫還原環(huán)境下親鐵性強(qiáng)，其含量通常隨結(jié)晶溫度的增加而提高［38］，前文的討論表明姑婆山花崗巖黑云母具有較高的結(jié)晶溫度，平均溫度接近600oC（表1），其較高的結(jié)晶溫度有利于鎢錫元素的聚集；前人對(duì)姑婆山花崗巖的元素地球化學(xué)研究資料表明，其具有較高的SiO2含量，明顯富集Th、U元素，遠(yuǎn)高于高熱花崗巖的Th、U 含量，此外，其微量元素的配分模式表現(xiàn)出明顯的負(fù)Eu 異常，強(qiáng)烈虧損Ba、Sr、P、Ti［7］，表明姑婆山花崗巖在成巖過(guò)程中其源區(qū)發(fā)生了強(qiáng)烈的結(jié)晶分異，這些地球化學(xué)特征是錫成礦的有利條件，也是富錫花崗巖的一般特征［33］；在黑云母Mg2+-（Al3++Fe3++Ti4+）-（Fe2++Mn2+）的圖解（圖4）上，黑云母樣品點(diǎn)都落入了含錫鎢稀土花崗巖中的鐵質(zhì)黑云母界線內(nèi)，亦暗示其具有良好的鎢錫成礦性［32］。整體看來(lái)，姑婆山花崗巖顯示出良好的錫成礦性，花崗巖本身可能是區(qū)域上鎢錫礦床成礦物質(zhì)的來(lái)源之一，同時(shí)，花崗質(zhì)巖漿作用致使成礦流體聚集在有利的部位（如斷裂構(gòu)造、褶皺的核部等）而富集成礦，最終形成區(qū)域上的鎢錫礦床。

地球在近46 億a 的漫長(zhǎng)演化歷史中，至少經(jīng)歷了3 次超大陸聚合，即Nuna/Columbia 超大陸（2 100～1 500 Ma）、Rodinia 超大陸（1 050～750 Ma）和Pangaea超大陸（350～165 Ma）［18，39］。每一次超大陸的聚合或裂解都會(huì)伴隨一系列重要的地質(zhì)作用，如大量的巖漿活動(dòng)、強(qiáng)烈的變質(zhì)變形作用、大規(guī)模的沉積作用以及廣泛的成礦作用等等。因此，在討論成礦作用時(shí)，需結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景來(lái)分析；在研究成礦機(jī)制時(shí)，需要結(jié)合地殼演化的動(dòng)力學(xué)機(jī)制來(lái)討論。前人的研究表明，姑婆山花崗巖主體形成時(shí)代為中生代［12］，此外，“欽杭成礦帶”內(nèi)的多金屬礦床的形成時(shí)代以及相應(yīng)的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)的時(shí)代均主要集中在中生代（165～130 Ma）［33-34］，同時(shí)在華南地區(qū)發(fā)育有大量北東向的構(gòu)造線，這些證據(jù)表明中生代（190～160 Ma）是華南板塊由古特提斯構(gòu)造域向古太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)變的主要時(shí)期［32，40］，此后，華南板塊的構(gòu)造演化主要受控于古太平洋板塊的演化，古太平洋板塊的俯沖作用導(dǎo)致華南內(nèi)陸地區(qū)發(fā)育大量中生代巖漿巖、盆地構(gòu)造和NE 向構(gòu)造線，因而華南中生代中晚期巖漿作用和成礦作用的動(dòng)力學(xué)機(jī)制可能主要與古太平洋板塊的俯沖作用有關(guān)，桂東北姑婆山花崗巖及其鎢錫金屬礦床正是在這樣一種動(dòng)力學(xué)機(jī)制下形成的。

5 結(jié) 論

姑婆山花崗巖中黑云母具有富鐵貧鎂等化學(xué)成分特征，類似于高鐵黑云母。黑云母具有較低的氧逸度，其結(jié)晶溫度為568～657 ℃，結(jié)晶壓力為137～227 MPa，結(jié)晶深度為5.18～8.56 km，姑婆山花崗巖總體顯示出良好的鎢錫成礦特征。