吳田波，陳遠榮，白宇航，劉奕志，方貴聰，蘇博龍

(桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006)

關(guān)鍵字：花崗巖；地球化學(xué)特征；烴類組分；昆侖關(guān)；十萬大山

0 引言

桂中地區(qū)位于廣西中部，在大地構(gòu)造上位于揚子板塊和華夏板塊的結(jié)合部位。從中元古代到印支期，區(qū)域內(nèi)構(gòu)造-巖漿活動頻繁，形成了一系列的花崗巖體和多金屬礦床[1-2]。昆侖關(guān)花崗巖體和十萬大山花崗巖體是廣西中部典型的巖基，前人對南丹—昆侖關(guān)花崗巖帶北西段南丹地區(qū)的研究程度較高，對南東段昆侖關(guān)地區(qū)研究較少，有學(xué)者認為昆侖關(guān)花崗巖為S型花崗巖，巖漿來自于深部地殼的部分熔融[3]；也有學(xué)者認為該帶為一條Nd型A型花崗巖帶，形成于后碰撞階段的張性構(gòu)造環(huán)境[4]。十萬大山花崗巖位于大容山—十萬大山花崗巖帶北西段，十萬大山—大容山花崗巖帶含有過鋁質(zhì)礦物—堇青石和石榴石，因此被認為是典型的S型花崗巖帶，巖體的形成時代為海西期或印支期[5-7]。區(qū)域內(nèi)礦床類型分布多樣，成礦規(guī)律復(fù)雜[8]。

雖然前人在該區(qū)域開展了不同程度的研究工作，但對于昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖體在地球化學(xué)特征，特別是烴類地球化學(xué)特征及對比研究相對較少。因此，本文通過對昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖體開展詳細的地球化學(xué)、特別是烴類組分對比研究，擬從地球化學(xué)角度探討兩個花崗巖體的成因類型、成巖物質(zhì)來源、成礦環(huán)境。

1 巖體地質(zhì)特征

研究區(qū)位于廣西中部，在大地構(gòu)造上位于揚子板塊東南和江南造山帶西南。桂中地區(qū)受晉寧構(gòu)造運動和印支期構(gòu)造運動影響，褶皺變形構(gòu)造發(fā)育，以NE向和NW向斷裂為主，地層時代完整，主要出露有古生代—中生代地層，區(qū)域內(nèi)巖漿活動頻繁，發(fā)育有大量的古生代花崗巖體(圖1)。

圖1 桂中—桂東南地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

昆侖關(guān)花崗巖體主要出露于上林、賓陽、笆寧、武鳴四縣交界區(qū)域，出露面積約為341 km2，巖體呈巖基狀產(chǎn)出，是南丹—賓陽成礦帶內(nèi)出露面積最大的花崗巖體[2]。在昆侖關(guān)花崗巖體不同剖面采集7個新鮮的巖石樣品，樣品以中—細粒斑狀角閃黑云二長花崗巖和黑云母花崗巖為主，主要礦物為石英、斜長石、堿性長石、黑云母等，含有少量磷灰石、磁鐵礦及鋯石等副礦物。

十萬大山花崗巖體位于大容山—十萬大山花崗巖帶北西邊緣帶，呈NE向延伸，長112 km，寬20 km。在十萬大山臺馬巖體東北部不同剖面采集9個新鮮的巖石樣品。樣品為碎斑堇青紫蘇花崗斑巖，呈灰色，主要礦物為石英、斜長石、鉀長石和黑云母，含有少量石榴子石、紫蘇輝石、白云母等?；|(zhì)由粒徑0.1～1 mm的鉀長石、石英組成，具有顯微文象結(jié)構(gòu)，充填于斑晶之間。

2 巖石地球化學(xué)特征對比

2.1 主量元素特征

昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖的主量元素分析結(jié)果見表1。

2.1.1 昆侖關(guān)巖體主量元素特征

花崗巖中w(SiO2)(64.96%～74.44%，平均69.09%)略低，w(Al2O3)(13.63%～16.41%，平均14.48%)較高，w(Fe2O3)(1.73%～4.09%，平均3.40%)和w(MgO)(0.17%～1.37%，平均1.06%)較高，全堿w(K2O+Na2O)(5.97%～7.76%，平均7.24%)較低，w(CaO)(0.23%～1.53%，平均0.91%)較低。在TAS圖解中，5個投于花崗閃長巖區(qū)，2個巖石樣品投于花崗巖巖區(qū)(圖2a)。鋁飽和指數(shù)A/CNK值較高(>1)，為過鋁質(zhì)特征。

2.1.2 十萬大山巖體主量元素特征

十萬大山花崗巖的w(SiO2)(67.67%～72.76%，平均70.86%)略低，w(Al2O3)(12.49%～16.07%，平均13.69%)中等，w(Fe2O3)(2.64%～4.85%，平均3.48%)較高，w(MgO)(0.33%～1.05%，平均0.59%)較低，全堿w(K2O+Na2O)(5.35%～7.36%，平均6.57%)較低，w(CaO)(0.33%～1.92%，平均1.03%)較低。在TAS圖解中，5個巖石樣品投于花崗巖巖區(qū)，3個投于花崗閃長巖區(qū)(圖2b)。

表1 昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖主量元素分析結(jié)果Table 1 Analysis data of main elements of granite in Kunlunguan and Shiwandashan areas

圖2 昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖TAS圖解Fig.2 TAS diagram of granite in Kunlunguan and Shiwandashan areas

在SiO2- AR(堿度率)圖解(圖3)和SiO2- K2O圖解(圖4)中，昆侖關(guān)花崗巖與十萬大山花崗巖樣品都落入堿性和高鉀鈣堿性系列區(qū)，兩大巖體都是高鉀鈣堿性花崗巖。十萬大山花崗巖的SiO2含量明顯高于昆侖關(guān)，而昆侖關(guān)花崗巖的MgO含量明顯高于十萬大山。綜上，表明十萬大山花崗巖的成巖物質(zhì)來源更淺。

2.2 微量元素特征與物源指示討論

昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖微量元素分析結(jié)果見表2。由表2可知，昆侖關(guān)花崗巖巖體Pb、W、Sn、Ag、Bi元素明顯富集(濃度克拉克值分別為3.08、5.90、3.41、3.43、5.47)，Ti、Co、Au、Mn、Ni等元素明顯虧損(濃度克拉克值分別為0.36、0.27、0.16、0.37、0.18)，Ag、Cu為強分異元素(變異系數(shù)分別為1.77和1.47)。在十萬大山花崗巖中Sn、Pb元素富集(濃度克拉克值分別為2.5和5.17)，Zn、Bi、W、Ag元素略微富集(濃度克拉克值分別為1.21、1.82、1.73、1.28)，Ni、Ti、Co、Cu、Mn、Bi、Au等元素虧損(濃度克拉克值分別為0.16、0.40、0.30、0.30、0.34、1.82和0.25)，Pb為強分異元素(變異系數(shù)分別為1.09)。

圖3 昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖SiO2 - AR(堿度率)圖解

圖4 昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖SiO2 - K2O圖解Fig.4 SiO2 - K2O diagram of granite in Kunlunguan and Shiwandashan areas

表2 昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖微量元素分析結(jié)果Table 2 Analysis data of trace elements of granite in Kunlunguan and Shiwandashan areas

上述數(shù)據(jù)表明，昆侖山花崗巖元素分異好于十萬大山，昆侖山周圍可能有銀礦，十萬大山周圍可能有鉛礦，昆侖山周圍成礦潛力可能大于十萬大山。

兩個巖體的Cu、Co、Ni、Cr等親銅元素均低于克拉克值(昆侖光巖體的Cr元素除外)，且昆侖關(guān)巖體相對較高。研究表明，Cu、Co、Ni、Cr等元素大都在中下地殼富集，W、Pb、Sn、Bi等元素為中上地殼富集。因此，根據(jù)微量元素特征可知兩個巖體的物質(zhì)來源存在差異，但不明顯。其中昆侖光巖體物質(zhì)來源較深，為中地殼；十萬大山巖體物質(zhì)來源相對較淺，為中地殼偏上。

綜上，昆侖關(guān)巖體物源較深，分異相對較好，與其有關(guān)的周圍區(qū)域可形成較大規(guī)模的銅、銀等礦床；十萬大山巖體物質(zhì)來源相對較淺，分異相對較差，但是亦能形成一定規(guī)模的鉛礦床。

2.3 稀土元素特征

昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖的稀土元素數(shù)據(jù)[5-6]分析結(jié)果見表3。昆侖關(guān)花崗巖的稀土元素配分曲線向右傾(圖5a)，稀土元素總量w(∑REE)在176.32×10-6～275.23×10-6之間，平均值為239.0×10-6；w(LREE)在151.41×10-6～230.93×10-6之間，平均值為201.06×10-6；w(HREE)在11.61×10-6～20.10×10-6之間，平均值為17.10×10-6；LREE/HREE值在11.27～13.04之間，平均值為11.93；(La/Yb)N值在12.61～18.11之間，平均值為14.85。表明LREE的分餾程度小于HREE，LREE相對富集，巖漿演化晚期更富輕稀土。δEu值為0.51～0.53，平均值為0.52，顯示Eu負異常。

十萬大山花崗巖的稀土元素配分曲線向右傾(圖5b)，稀土元素總量w(∑REE)在265.15×10-6～295.44×10-6之間，平均值為284.33×10-6；w(LREE)在194.98×10-6～216.67×10-6之間，平均值為208.68×10-6；w(HREE)在28.17×10-6～31.47×10-6之間，平均值為30.24×10-6；LREE/HREE值在6.88～6.92之間，平均值為6.90；(La/Yb)N值在7.50～7.63之間，平均值為7.57。表明重稀土分餾程度較昆侖關(guān)分餾程度低，輕稀土相對富集，表明其巖漿演化分異程度較昆侖關(guān)的低。δEu值為0.38～0.46，平均值為0.42，具明顯的Eu負異常。

表3 昆侖關(guān)花崗巖和十萬大山花崗巖稀土元素分析結(jié)果Table 3 Analysis data of rare earth elements of granite in Kunlunguan and Shiwandashan areas

圖5 昆侖關(guān)花崗巖與十萬大山花崗巖稀土元素配分圖Fig.5 REE distribution pattern diagram of granite in Kunlunguan and Shiwandashan areas

綜上，昆侖關(guān)花崗巖與十萬大山花崗巖的稀土元素配分曲線變化趨勢相似，呈Eu負異常，總體呈“海鷗”型，昆侖關(guān)花崗巖呈弱右傾平坦式，十萬大山花崗巖呈弱右傾狀，較昆侖關(guān)陡。

昆侖關(guān)與十萬大山巖體均為殼源花崗巖，都富集LREE。昆侖關(guān)巖體的(La/Yb)N值相對較高，表明其在演化過程中分餾程度相對較強。此外，兩個巖體的Eu元素都強烈虧損，且昆侖關(guān)更強，表明其在巖漿結(jié)晶過程中斜長石的分離結(jié)晶作用更強。據(jù)此推斷，與其有關(guān)的周圍地區(qū)的成礦可能性及規(guī)模都會略大于十萬山巖體與其周圍區(qū)域。

2.4 烴類組分特征

有機質(zhì)是地球演化與生命發(fā)展中必不可少的一部分，無論在元素的原始富集、活化遷移、富集成礦的過程中，存在著有機質(zhì)的參與。在成礦過程中，有機質(zhì)不僅僅作為成礦物質(zhì)的介質(zhì)與催化劑，而且在一定程度上因為擴張與逸散形成成礦流體運移的通道[10-11]。烴類組分是各類地質(zhì)環(huán)境的有效載體，同一地質(zhì)體中的所有烴類組分都應(yīng)該滿足其本身所具有函數(shù)方程的關(guān)系、相關(guān)特征以及配分關(guān)系。各烴類組分相互之間所呈的配比關(guān)系可以反映出地質(zhì)環(huán)境的變化特征[12-13]。

本文采取以云南魯?shù)槎朊忌叫鋷r為標準化背景的烴類組分玄武巖標準化的方法[14]，對昆侖關(guān)與十萬大山的烴類組分進行測試分析。由圖6可知，昆侖關(guān)花崗巖和十萬大山花崗巖的烴類組分歸一化曲線變化趨勢大致相似，局部略有差異，其中乙烷的歸一化值均為最高。上述研究表明，昆侖關(guān)花崗巖與十萬大山花崗巖具有相似的烴類曲線結(jié)構(gòu)，表明它們可能具有相似的地殼物質(zhì)來源并且有著相似的演化特征。與此同時，它們都具有乙烷的歸一化指數(shù)明顯高于甲烷的特點，這預(yù)示著這兩個地區(qū)的烴類組分作為巖漿的伴生氣體組分都經(jīng)歷過熱演化史，為深部來源，具有指示成礦作用的功能。由圖7可知，昆侖關(guān)花崗巖比十萬大山花崗巖烴類組分含量相對較高，對成礦物質(zhì)的遷移與富集的作用更加明顯，成礦潛力也相對較大。

3 花崗巖成因類型及構(gòu)造環(huán)境

根據(jù)前文對昆侖關(guān)花崗巖和十萬大山花崗巖的地球化學(xué)研究，兩者都富Si、富堿、貧Ca。昆侖關(guān)花崗巖中Na2O/K2O比值為0.58(<1)，w(Na2O)約為2.8%，Ga/Al比值為3.8(>2.6)，稀土元素(除Eu外)含量高，為輕稀土元素富集，表現(xiàn)出A型花崗巖的特征(圖8a)。十萬大山花崗巖Na2O/K2O比值為0.40(<1)，Na2O含量比昆侖關(guān)巖體更低，飽和鋁指數(shù)為1.80，Ga/Al值為2.51(<2.6)，表現(xiàn)為S型花崗巖特征(圖8b)，與前人在該地區(qū)的研究結(jié)果一致[5-6]。結(jié)合Maniar and Piccoli花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解[15](圖9)，昆侖關(guān)花崗巖樣品落入造山構(gòu)造環(huán)境區(qū)域，主要落入造山的島弧花崗巖類、大陸島弧花崗巖類和大陸碰撞花崗巖類(IAG+CAG+CCG)中；十萬大山花崗巖樣品主要落入后造山構(gòu)造環(huán)境區(qū)域(POG)中，少量樣品落入島弧、大陸島弧和大陸碰撞造山(IAG+CAG+CCG)和裂谷、大陸造陸抬升(RRG+CEIG)中。表明昆侖關(guān)花崗巖主要形成于陸-陸碰撞造山的構(gòu)造環(huán)境，十萬大山花崗巖主要形成于后造山構(gòu)造環(huán)境。

圖6 昆侖關(guān)花崗巖與十萬大山花崗巖烴類組分歸一化圖Fig.6 Normalization diagram of hydrocarbon composition ofgranite in Kunlunguan and Shiwandashan areas

圖7 昆侖關(guān)花崗巖與十萬大山花崗巖烴類組分含量圖Fig.7 Hydrocarbon content of granite inKunlunguan and Shiwandashan areas

圖8 昆侖關(guān)與十萬大山花崗巖K2O - Na2O圖解Fig.8 K2O - Na2O diagrams of granite in Kunlunguan and Shiwandashan areas

圖9 昆侖關(guān)花崗巖與十萬大山花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解[15]Fig.9 Discriminant diagram of tectonic environment of granite in Kunlunguan and Shiwandashan areas [15]RRG—與裂谷有關(guān)花崗巖 CEUG—大陸抬升花崗巖類 IAG—島弧花崗巖CAG—大陸島弧花崗巖類 CCG—大陸碰撞造山花崗巖類 POG—后造山花崗巖類

4 結(jié)論

1)昆侖關(guān)花崗巖為A型花崗巖，十萬大山花崗巖為S型花崗巖。

2)通過兩個巖體的主、微量元素、稀土元素和烴類組分特征，可知昆侖關(guān)與十萬大山巖體的物質(zhì)來源存在微小差異，均與老基底有關(guān)，但昆侖關(guān)巖體物質(zhì)來源相對較深，且成礦潛力較大。

3)巖石地球化學(xué)和烴類組分特征顯示昆侖關(guān)花崗巖體及其周圍區(qū)域形成銅、銀等礦床的可能性及規(guī)模相對較大，而十萬大山花崗巖體及其周圍區(qū)域形成礦床的可能性及規(guī)模相對較小。

4)綜合兩個巖體的巖漿-構(gòu)造、巖石、地球化學(xué)特征，分析總結(jié)得出：昆侖關(guān)花崗巖形成于古太平洋板塊和歐亞板塊陸-弧后碰撞階段的伸展過程，十萬大山花崗巖為晚印支期中三疊世地殼熔融巖漿產(chǎn)物，形成于揚子陸塊和華夏碰撞后造山擠壓環(huán)境。