成永生，毛春旺，張澤文，徐卓彬，萬方來,4，黃建中，陳劍鋒，曹創(chuàng)華，文春華，周瑤，王丹平

(1.中南大學(xué) 有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2.有色資源與地質(zhì)災(zāi)害探查湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410083；3.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083；4.遼寧省第六地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧 大連，116200；5.湖南省地質(zhì)院，湖南 長(zhǎng)沙，410014；6.湖南省地質(zhì)調(diào)查所，湖南 長(zhǎng)沙，410116)

湘南地區(qū)位于南嶺成礦帶中段，是我國十分重要的多金屬礦集區(qū)。該區(qū)產(chǎn)有諸如香花嶺、柿竹園、黃沙坪、騎田嶺、芙蓉、瑤崗仙等大型—超大型礦床，其中，柿竹園鎢多金屬礦鉍儲(chǔ)量居世界首位，鎢儲(chǔ)量位居世界第二，錫儲(chǔ)量居國內(nèi)第三；芙蓉超大型錫多金屬礦田的錫探明儲(chǔ)量達(dá)70萬t；香花嶺、黃沙坪、瑤崗仙等礦床均屬大型規(guī)模礦床[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全區(qū)擁有近1 000 個(gè)有色金屬和稀有金屬礦點(diǎn)[2]，是開展稀有金屬研究的天然基地。學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，湘南地區(qū)巨量產(chǎn)出的礦產(chǎn)與巖漿巖體關(guān)系密切，因此，巖漿作用被認(rèn)為是該區(qū)一大批中大型乃至超大型有色金屬礦床(譬如千里山巖體中形成的柿竹園鎢多金屬礦、黃沙坪巖群中形成的黃沙坪鉛鋅礦、瑤崗仙巖體中的瑤崗仙黑鎢礦、香花嶺巖群中的泡金山錫多金屬礦等)形成的關(guān)鍵。已有研究表明，巖漿活動(dòng)在這些礦床成礦元素的富集乃至超常富集中發(fā)揮了重要作用，提供了大量的成礦元素和礦化劑，是有色金屬元素富集成礦的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和動(dòng)力來源。原埡斌等[3]認(rèn)為黃沙坪礦床經(jīng)歷的復(fù)雜巖漿活動(dòng)可能是Cu-Pb-Zn-W-Mo-Fe 多金屬復(fù)合型礦床形成的重要條件。章榮清等[4]認(rèn)為富硼的王仙嶺巖體與鎢成礦作用密切相關(guān)，而富氟的荷花坪巖體以及花崗斑巖脈與錫礦化有關(guān)。余雪戈[5]指出癩子嶺花崗巖體是香花嶺矽卡巖型錫礦的成礦母巖，一方面，其原始含礦性巖體為錫成礦提供物源，另一方面，高分異、富含高揮發(fā)組分的巖漿—熱液體系有利于礦物質(zhì)的遷移、富集和成礦。馮佳偉[6]發(fā)現(xiàn)騎田嶺地區(qū)巖漿的酸性演化趨勢(shì)使得同期晚階段所形成的細(xì)粒花崗巖富集大量錫、鎢等重要成礦元素，特別是晚期細(xì)?；◢弾r的稀土元素和鉛同位素組成表明錫礦化的成礦物質(zhì)來源與騎田嶺花崗巖之間存在親緣關(guān)系。

近年來，稀有金屬元素的富集機(jī)制、控制因素等成為研究者的研究熱點(diǎn)。稀有金屬成礦與巖漿作用同樣具有十分重要的關(guān)聯(lián)性。廖煜鐘[7]發(fā)現(xiàn)從內(nèi)帶經(jīng)中帶近端、中帶遠(yuǎn)端至外帶，千里山各個(gè)分帶稀有金屬的漸變特征與成礦巖漿熱液密切相關(guān)；林曉青[8]認(rèn)為稀有稀土金屬元素的富集礦化主要發(fā)生于巖漿階段，鈮鉭氧化物、氟鈰礦等較早結(jié)晶，錫石、黑鎢礦等大量稀有稀土礦物相繼結(jié)晶，而鈹?shù)V物是熱液蝕變中、晚期的主要產(chǎn)物；蔣宗和[9]通過對(duì)長(zhǎng)城嶺原生白云母進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)風(fēng)吹羅帶巖體稀有金屬礦化與巖漿分異演化作用密切相關(guān)，次生白云母指示了巖體受巖漿晚期含礦熱液交代部位也是銣等稀有金屬礦化的重要部位。盡管如此，目前，人們對(duì)巖漿巖活動(dòng)及其演化過程對(duì)稀有金屬元素富集成礦的制約機(jī)制并不十分清楚，巖漿作用對(duì)稀有金屬富集成礦的潛在貢獻(xiàn)及其成礦與找礦指示均有待進(jìn)一步深入研究。

產(chǎn)于湘南香花嶺礦田的尖峰嶺礦床是湘南地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的唯一一處大型花崗巖型Li-Nb-Ta 稀有金屬礦床，其成礦作用復(fù)雜，礦化類型多樣，且與尖峰嶺花崗巖體聯(lián)系緊密，是湘南礦集區(qū)花崗巖型鋰鈮鉭稀有金屬礦床的典范。近年來，人們對(duì)該礦床進(jìn)行了研究。文春華等[10]認(rèn)為尖峰嶺鈉長(zhǎng)石花崗巖和云英巖的稀有金屬富集成礦受到巖漿不混溶作用、水巖反應(yīng)、風(fēng)化淋濾作用的共同控制。趙旭等[11]指出尖峰嶺巖體中的鎢鈮鐵礦與早期巖漿結(jié)晶和巖漿中含W-F-CO2的熱液流體交代密切相關(guān)。管康蘭等[12]發(fā)現(xiàn)尖峰嶺母巖巖漿富含Nb、Ta、Li、Rb、Cs、Be稀有金屬元素，在巖漿分異演化過程中，隨著w(F)升高(其中，w為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，Rb等稀有金屬元素逐步富集成礦。本文以尖峰嶺稀有金屬花崗巖為研究對(duì)象，利用礦物學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)等，研究尖峰嶺花崗巖的成因與演化、成巖動(dòng)力學(xué)背景及其對(duì)稀有金屬成礦的指示，旨在揭示湘南地區(qū)中生代巖漿作用與稀有金屬成礦之間的潛在關(guān)聯(lián)，為建立和發(fā)展我國湘南地區(qū)花崗巖型稀有金屬礦床的成礦模式乃至成礦理論提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)

湘南多金屬礦集區(qū)位于湖南省東南部，在大地構(gòu)造上處于揚(yáng)子古陸塊和華夏古陸塊的接觸帶，在區(qū)域構(gòu)造上處于贛桂構(gòu)造區(qū)與浙粵構(gòu)造區(qū)的交界之處。從構(gòu)造發(fā)育階段看，湘南地區(qū)主要經(jīng)歷了加里東地槽期、海西—印支地臺(tái)期和燕山地臺(tái)活化期。其中，燕山地臺(tái)活化期是湘南大規(guī)模成礦時(shí)期，該時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)和巖漿活動(dòng)頻發(fā)，伴隨前期成礦物質(zhì)的不斷演化、運(yùn)移、分異、富集，最終為發(fā)生多種類、大規(guī)模的成礦作用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[13]。

湘南地區(qū)的地層涵蓋的時(shí)代十分廣泛，基本只缺失志留系，泥盆系至中三疊統(tǒng)屬于夾雜著陸源碎屑巖的淺海相碳酸鹽巖，其后至中侏羅統(tǒng)大多是含煤盆地建造，而白堊系到古近系則為陸相裂陷盆地沉積[14]。該區(qū)地層中的鉛、鋅、鎢等金屬元素豐度較高，遠(yuǎn)大于地殼中相位金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值[15]。

湘南地區(qū)巖漿活動(dòng)期次多，巖石類型多，空間接觸關(guān)系復(fù)雜，依據(jù)其形成時(shí)代總體上可以分為3期，即加里東期、印支期和燕山期(圖1[2])，其中又以燕山期巖漿巖為主要成礦母巖。根據(jù)董樹文等[16]劃分的方案，燕山期可進(jìn)一步劃分為早、中、晚3個(gè)階段。燕山早期主要巖漿活動(dòng)與鉛鋅銅成礦例如寶山銅礦、水口山銅礦等[17-18]相關(guān)性較強(qiáng)。在燕山中期的起始階段，玄武質(zhì)巖漿大規(guī)模上侵，并造成廣泛的地殼熔融，形成了以柿竹園千里山巖體為代表的花崗巖，諸如W、Sn 等有色和稀有金屬富集成礦[7]。燕山晚期拉張型構(gòu)造運(yùn)動(dòng)大規(guī)模發(fā)生，巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)烈，金屬成礦作用達(dá)到高峰。由于前期巖漿活動(dòng)形成的有利條件，深部巖漿侵入疊加使得地殼重熔，許多金屬礦物發(fā)生活化，并沿構(gòu)造通道運(yùn)移，于有利的賦存條件聚集保存，最終形成了規(guī)模不一的金屬礦產(chǎn)[19]。

圖1 湘南地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[2]修改)Fig.1 Regional geological sketch of Southern Hunan(revised by Ref.[2])

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 礦區(qū)地層

尖峰嶺地區(qū)出露的地層主要包括寒武系、泥盆系和石炭系(圖2[10])。寒武系地層分布于礦區(qū)北西部，主要為淺變質(zhì)砂巖、板巖、千枚巖。泥盆系是區(qū)內(nèi)主要地層，圍繞主巖體分布，包括泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組、棋梓橋組和泥盆系上統(tǒng)佘田橋組、錫礦山組，巖石類型為陸相及濱海相碎屑巖、淺海相碳酸鹽巖。石炭系地層位于礦區(qū)東南角，巖石類型主要為灰?guī)r。

圖2 尖峰嶺地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)文獻(xiàn)[10]修改)Fig.2 Geological sketch of Jianfengling area(revised by Ref.[10])

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

香花嶺礦區(qū)大地構(gòu)造上處于華夏板塊與揚(yáng)子板塊對(duì)接的欽杭結(jié)合帶中段，區(qū)域構(gòu)造上位于南嶺EW 向構(gòu)造帶和耒陽—臨武SN 向構(gòu)造帶的交匯部位，區(qū)內(nèi)總體上以南北向的通天廟穹隆為主，兩側(cè)發(fā)育SN向壓性斷層和NNE向復(fù)雜褶皺。尖峰嶺礦床構(gòu)造展布相對(duì)簡(jiǎn)單，主要控礦構(gòu)造為南風(fēng)腳斷層，該斷層往北東向延伸，往南東向傾斜，為滑動(dòng)正斷層，從深坑里延伸至炮金山，巖漿巖沿?cái)鄬忧治?，在其周邊發(fā)育一系列礦床。

2.3 礦區(qū)巖漿巖

尖峰嶺巖漿巖體出露面積約4.4 km2，在平面上整體呈三角形展布，巖體巖性于垂直方向呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。人們針對(duì)尖峰嶺巖體分別提出了不同的分帶方案[10-11,20-22]，但總體上均符合鉀化—鈉化—云英巖化的演化規(guī)律。DU等[23]提出香花嶺430 礦床(尖峰嶺)的巖石為從早期到晚期，其SiO2、CaO、FeO、MgO、P2O5、(K2O+Na2O)質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，而Al2O3、Li2O、Rb2O、Cs2O、F、H2O等質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增高，花崗巖體呈現(xiàn)酸性降低而堿性增強(qiáng)的變化趨勢(shì)。據(jù)巖體分帶方案[20]，王嬋等[21]按照自下而上的順序?qū)r體劃分為鉀化黑云母花崗巖、鈉化鉀化花崗巖、強(qiáng)鈉化鉀化花崗巖、強(qiáng)鈉化弱云英巖化鉀化花崗巖、云英巖化鈉化鉀化花崗巖、強(qiáng)云英巖化鈉化鉀化花崗巖以及頂蓋云英巖，同時(shí)指出巖體w(SiO2)從底部至頂部總體呈上升趨勢(shì)，但在強(qiáng)鈉化鉀化花崗巖到鈉化鉀化花崗巖存在局部下降，頂部w(Al2O3)總體比底部的高，K2O和Na2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈穩(wěn)定下降趨勢(shì)。文春華等[10]按照鉀化—鈉化—云英巖化的演化順序?qū)r體進(jìn)行了分帶(圖2)，但測(cè)試結(jié)果僅顯示SiO2和Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，K2O 和Na2O 堿質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，卻并未顯示出明顯的規(guī)律性。

尖峰嶺稀有金屬礦床主要位于巖體頂部，主要礦石礦物為細(xì)晶石、鉭鈮鐵礦，呈浸染狀分布。礦石中除含鈮、鉭外，還有鋰、銣、銫等。

3 采樣與分析方法

3.1 樣品采集及其巖石學(xué)特征

為研究尖峰嶺花崗巖體的地球化學(xué)特征，從尖峰嶺巖體的不同位置采集花崗巖樣品共8件，經(jīng)巖礦鑒定(圖3)，依據(jù)鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石含量將樣品分為2 組，分別為正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖。其中，正長(zhǎng)石花崗巖樣品4件，呈肉紅色，為中粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)石以鉀長(zhǎng)石為主，鏡下鉀長(zhǎng)石呈不規(guī)則他形，占比30%～60%不等。表面高嶺土化普遍較嚴(yán)重，部分樣品可見云英巖化和鐵質(zhì)浸染現(xiàn)象，幾乎不見鈉長(zhǎng)石。二長(zhǎng)花崗巖樣品4 件，野外呈白色或肉紅色，為中細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)石包括鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石。鏡下鉀長(zhǎng)石呈不規(guī)則他形—半自形粒狀，表面常見高嶺土化，鉀長(zhǎng)石占15%～20%。鈉長(zhǎng)石呈半自形板狀—自形板狀，粒徑為0.4～1.0 mm，聚片雙晶發(fā)育，占比30%左右。

圖3 尖峰嶺花崗巖手標(biāo)本照片及薄片顯微照片F(xiàn)ig.3 Photographs and section micrographs of Jianfengling granites hand specimen

3.2 分析與測(cè)試方法

全巖地球化學(xué)組成分析在廣州澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用X 射線熒光光譜分析(P61-XRF26s)，電子耦合等離子體發(fā)射光譜儀和X 射線熒光光譜儀分別為美國Agilent 5110 和荷蘭PANalyticalPW2424，主要元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相對(duì)誤差小于10%。微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜與質(zhì)譜(M61-MS81)測(cè)定；電子耦合等離子體發(fā)射光譜儀和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分別為美國Agilent 5110和Agilent 7900，微量元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)誤差小于5%。

4 分析結(jié)果

4.1 主量元素特征

尖峰嶺巖體巖石樣品的主量元素分析結(jié)果如表1所示。從表1可見該區(qū)花崗巖主量元素組成特征如下：

表1 尖峰嶺花崗巖主量元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 1 Analysis results of major components in Jianfengling granite

1)正長(zhǎng)花崗巖w(SiO2)為75.31%～77.36%，平均為76.20%，高于全國正長(zhǎng)花崗巖w(SiO2)平均值(72.17%)[24]。w(K2O)較高，為2.89%～4.66%，w(Na2O)極低，僅為0.03%～0.05%。二長(zhǎng)花崗巖w(SiO2)為72.98%～76.37%，均值為74.69%，同樣高于全國二長(zhǎng)花崗巖的平均值(67.13%)。堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(K2O)+w(Na2O))為7.48%～8.02%，均值為7.70%，高于全國堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值(6.55%)。正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖在花崗巖類TAS 投圖中全部落入典型花崗巖區(qū)域(圖4)，在巖石系列投圖中基本集中于高鉀鈣堿性巖石系列區(qū)域，少量樣品落于鈣堿性巖石系列區(qū)域(圖5)。

圖4 尖峰嶺花崗巖類TAS分類圖Fig.4 TAS classification of Jianfengling granites

圖5 尖峰嶺花崗巖w(K2O)-w(SiO2)圖解Fig.5 w(K2O)-w(SiO2)diagrams of Jianfengling granite

2)正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖w(Al2O3)為12.77%～14.46%，鋁飽和指數(shù)(w(Al2O3)/[w(CaO)+w(NaO)+w(K2O)])在1.11 以上，均為過鋁質(zhì)巖石。w(Fe2O3)(平均1.59%)、w(MnO)(平均0.15%)均高于全國平均值，w(CaO)(平均0.48%)、w(MgO)(平均0.19%)均低于全國平均值。TiO2、P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于0.02%，遠(yuǎn)低于全國平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。w(F)在0.5%～1.5%之間，平均值為1.09%，明顯高于全國平均值(0.45%)。

正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖在主量元素哈克圖解中呈現(xiàn)出不完全相同的演化特性。本研究結(jié)果顯示，整體上，正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖的Fe2O3和MgO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)則呈現(xiàn)出較明顯的差距，正長(zhǎng)花崗巖明顯含有更多的Fe2O3和MgO(圖6)。

圖6 尖峰嶺花崗巖主量元素哈克圖解Fig.6 Harker diagrams of major elements of Jianfengling granite

4.2 微量和稀土元素特征

尖峰嶺花崗巖微量元素測(cè)試結(jié)果如表2所示。在巖性分類的基礎(chǔ)上，依據(jù)采樣位置，將8件花崗巖樣品進(jìn)一步分為4組，其中，JFL-1和JFL-4為東側(cè)正長(zhǎng)花崗巖，JFL-22 和JFL-25 為西側(cè)正長(zhǎng)花崗巖，JFL-2 和JFL-3 為東側(cè)二長(zhǎng)花崗巖、JFL-21 和JFL-24為西側(cè)二長(zhǎng)花崗巖。

表2 尖峰嶺花崗巖微量元素組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 2 Trace element composition of Jianfengling granite

東側(cè)花崗巖和西側(cè)花崗巖的微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖見圖7。從圖7 可以看出，兩類花崗巖的微量元素總體分配形式相近，均表現(xiàn)為大部分大離子親石元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素富集，但同為高場(chǎng)強(qiáng)元素的Sr、P、Ti 平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為9.75×10-6、65×10-6、114.3×10-6，均呈現(xiàn)出明顯的負(fù)異常；Nb質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(67.3～85.1)×10-6，均值為76.9×10-6；Ta 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(24.0～57.6)×10-6，均值為39.0×10-6；Li 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(510～2 340)×10-6，均值為1 192.5×10-6；Rb 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(1 220～2 120)×10-6，均值為1 683.8×10-6，均遠(yuǎn)高于地殼平均值，但均未達(dá)到工業(yè)品位。西側(cè)花崗巖與東側(cè)花崗巖相比，其微量元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高，Th、U、La、Ce、Nd、Sm、Y、Yb、Lu質(zhì)量分?jǐn)?shù)在蛛網(wǎng)圖中均呈現(xiàn)出明顯的向上偏移。

圖7 尖峰嶺花崗巖微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖Fig.7 Primitive mantle spider diagram of trace elements in Jianfengling granite

東側(cè)花崗巖和西側(cè)花崗巖的稀土元素配分曲線見圖8。從圖8 可見，東側(cè)花崗巖和西側(cè)花崗巖的稀土元素配分曲線形態(tài)整體相似，呈現(xiàn)出略微右傾的“海鷗”型，即輕稀土元素略微富集，Eu負(fù)異常十分強(qiáng)烈，同時(shí)，稀土元素分布還呈現(xiàn)出“四分組效應(yīng)”；東西兩側(cè)花崗巖稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)量差異明顯，東側(cè)花崗巖稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(55.20～92.49)×10-6，平均為78.8×10-6；西側(cè)花崗巖稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(286.98～369.99)×10-6，平均為315.16×10-6。

圖8 尖峰嶺花崗巖稀土元素配分曲線Fig.8 Distribution curves of REE in Jianfengling granite

5 討論

5.1 巖漿成因及其演化

通過分析巖體的主量元素地球化學(xué)組成發(fā)現(xiàn)，尖峰嶺花崗巖具有高硅、過鋁質(zhì)的特點(diǎn)，屬于鈣堿性—高鉀鈣堿性巖石系列，這與鄧渲桐等[24-25]對(duì)于湘南地區(qū)燕山期花崗巖特征的認(rèn)識(shí)相符，但其w(F)較高，平均值為1.08%，而癩子嶺w(F)為0.59%，騎田嶺w(F)為0.09%[27]，全國w(F)平均值為0.45%[26]，這是尖峰嶺巖體的獨(dú)特之處。本研究采集的正長(zhǎng)花崗巖w(Na2O)極低，僅為0.03%～0.05%，同時(shí)，其w(Fe)平均值為1.33%，w(Mg)平均值為0.18%，而二長(zhǎng)花崗巖鐵、鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值分別為0.92%和0.04%，這可能暗示汽水溶液帶來了鐵、鎂并交代鈉長(zhǎng)石，產(chǎn)生了綠泥石化，造成Na2O 大量流失，這可從在野外正長(zhǎng)花崗巖中存在的綠泥石礦物(圖9)得到證實(shí)。

圖9 尖峰嶺含綠泥石正長(zhǎng)花崗巖手標(biāo)本照片F(xiàn)ig.9 Photos of hand specimens of Jianfengling Chlorite group bearing Syenogranite

尖峰嶺正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖的微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖、稀土元素配分曲線總體相近，表明這2類花崗巖同源，而它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在差別則暗示它們均經(jīng)歷了強(qiáng)烈的結(jié)晶分異作用，屬不同演化階段的產(chǎn)物。微量元素中Sr、P、Ti呈現(xiàn)出明顯的負(fù)異常，這可能與斜長(zhǎng)石、磷灰石和某些Ti-Fe 氧化物的控制作用有關(guān)。不同區(qū)域的花崗巖微量元素分布存在細(xì)微差別，這可能暗示其源區(qū)存在一定的差異性。在稀土元素分布總體呈“海鷗型”的前提下，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，輕稀土元素富集越明顯，Eu 負(fù)異常越不明顯，表現(xiàn)出與一般花崗巖不同的“逆向演化”特征[28]。另外，稀土元素表現(xiàn)出“四分組效應(yīng)”，這可能是在熔流體相互作用過程中，稀土元素與F、Cl等揮發(fā)分形成不同絡(luò)合物造成的分異作用所致[29]。尖峰嶺東、西兩側(cè)花崗巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在差別，說明該區(qū)花崗巖除了垂向演化造成的巖性分帶外，還可能因?yàn)樵磪^(qū)或某些其他因素(如地層、構(gòu)造)的影響產(chǎn)生了橫向上的差異。尖峰嶺花崗巖微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖右傾程度較弱，其原因可能是晚期的富F流體更有利于HREE的富集[27]。

在巖類學(xué)上，尖峰嶺花崗巖主量元素富Si、K，貧Mg、Ca，過鋁質(zhì)；微量元素Zr、Rb質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，Sr、Ba 質(zhì)量分?jǐn)?shù)低；稀土元素中輕稀土富集，Eu 負(fù)異常明顯，這些地球化學(xué)特征與已知的A 型花崗巖的地球化學(xué)特征十分接近[30-31]。同時(shí)，樣品在10 000w(Ga)/w(Al)-w(Ce)圖(圖10)中全部落入A型花崗巖區(qū)域；于[w(Na2O)+w(K2O)]/w(CaO)-[w(Zr)+w(Nb)+w(Ce)+w(Y)]判別圖(圖10)中，除2個(gè)w(Na2O)異常的樣品不適用于該圖解外，其余樣品同樣全部落入A 型花崗巖區(qū)域，這也與A 型花崗巖的特征相符。A型花崗巖的原始定義為從堿性玄武巖漿演化而來的、適度富堿、貧水、非造山的低氧逸度花崗巖[32]。據(jù)此，尖峰嶺花崗巖并不能直接歸為A型花崗巖，但發(fā)展至今，A型花崗巖的概念已不斷外延[33]，其提出時(shí)的成因意義逐漸被淡化。A型花崗巖由于其獨(dú)特的地球化學(xué)特征及其對(duì)構(gòu)造環(huán)境的良好指示性，至今仍被許多學(xué)者廣泛使用。因此，本研究認(rèn)為僅就其地球化學(xué)特征而言，尖峰嶺花崗巖可歸類為A型花崗巖，并可以此對(duì)其形成的地球動(dòng)力學(xué)背景加以判斷。對(duì)于整個(gè)湘南地區(qū)燕山期花崗巖而言，通過10 000w(Ga)/w(Al)-w(Ce)圖解，投點(diǎn)基本落入A型花崗巖區(qū)域，僅有少量騎田嶺巖體落入I&S型區(qū)域[14](圖10)，這從側(cè)面說明了湘南地區(qū)燕山期花崗巖具有相似的成巖構(gòu)造背景。

圖10 尖峰嶺花崗巖判別圖解Fig.10 Discrimination diagram of Jianfengling granite

不同巖性帶地球化學(xué)特征的變化規(guī)律可以在一定程度上體現(xiàn)花崗巖的演化過程。本文結(jié)合文春華等[10]的巖體測(cè)試結(jié)果，按照黑云母花崗巖—正長(zhǎng)花崗巖—二長(zhǎng)花崗巖—鈉長(zhǎng)花崗巖—風(fēng)化花崗巖的演化順序，發(fā)現(xiàn)隨著花崗質(zhì)巖漿的分異演化，w(SiO2)和分異指數(shù)DI逐漸下降，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸升高，堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)[w(K2O)+w(Na2O)]總體呈上升趨勢(shì)(圖11)，這與一般花崗巖(包括湘南地區(qū)其他花崗巖)的演化方向相反，即表現(xiàn)出“逆向演化”特點(diǎn)，而該區(qū)花崗巖微量元素也同樣呈現(xiàn)出“逆向演化”的現(xiàn)象。

圖11 尖峰嶺花崗巖主量元素演化趨勢(shì)Fig.11 Evolution trend of major elements in Jianfengling granite

花崗巖具有“逆向演化”特征的原因可能是香花嶺花崗巖在演化過程中始終處于高溫高壓環(huán)境中，而且整個(gè)體系富F、富H2O[28]。也就是說，在香花嶺巖漿演化過程中，F(xiàn)、H2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)同步增大，H2O能夠破壞硅氧鍵并引起熔體的退聚合作用，使得巖漿體系的酸度不斷降低，而高w(F)使得F—Al 鍵更容易形成，F(xiàn)—Al 鍵的形成則有利于最終生成Al2O3，獨(dú)特的演化環(huán)境最終導(dǎo)致w(SiO2)降低而w(Al2O3)升高。稀土元素的逆向演化可能是這種體系中超臨界狀態(tài)的水所致。超臨界水具有強(qiáng)烈的氧化作用和溶解能力，有利于[Al(OH)6]3-生成并致使整個(gè)體系向堿性方向演化，而堿性環(huán)境有利于輕稀土元素富集，也有利于Eu 的富集，因此，巖石的Eu負(fù)異常越來越不明顯[34]。

對(duì)于湘南地區(qū)燕山期巖體的成巖物質(zhì)來源，邱瑞照等[35]指出香花嶺地區(qū)地幔物質(zhì)可能是以地幔流體的形式加入并貫穿花崗巖重熔、侵位和演化的全過程。對(duì)于湘南地區(qū)其他燕山期花崗巖，柏道遠(yuǎn)等[36]發(fā)現(xiàn)騎田嶺復(fù)式花崗巖體中有幔源物質(zhì)的加入。伍光英[37]在騎田嶺、千里山、大義山等巖體中均發(fā)現(xiàn)了殼幔混合作用的標(biāo)志實(shí)體即微粒包體；劉勇[38]于騎田嶺發(fā)現(xiàn)了一系列殼幔混源的證據(jù)，例如暗色閃長(zhǎng)質(zhì)微細(xì)粒包體、混合不均勻形成的斑雜構(gòu)造、石英與堿性長(zhǎng)石的顯微文象結(jié)構(gòu)等。尖峰嶺花崗巖微量元素呈現(xiàn)出Eu負(fù)異常、輕稀土富集等特征，這與地殼物質(zhì)的微量元素組成相似，但其w(Sm)/w(Nd)介于0.27～0.32，比南嶺地區(qū)絕大多數(shù)富硅鋁陸殼巖石的大(0.11～0.24)[39]，而接近地幔值0.32[40]，這表明其兼具地幔來源花崗巖的特征。尖峰嶺花崗巖作為高分異花崗巖，往往伴隨著圍巖混染作用，例如尖峰嶺巖漿體系中揮發(fā)分不斷升高，很可能與圍巖中含水礦物的貢獻(xiàn)有關(guān)。因此，尖峰嶺花崗巖的成巖物質(zhì)可能以殼源為主，并伴有幔源物質(zhì)的加入以及地層物質(zhì)的混染。

5.2 成巖環(huán)境與動(dòng)力學(xué)背景

主微量元素參與了花崗巖在地球圈層中的地質(zhì)變化和化學(xué)變化，特定的花崗巖體往往具有較為固定的主微量組成，據(jù)此可以通過花崗巖的主微量元素組成特征反演其構(gòu)造環(huán)境。MANIAR等[41]將花崗巖劃分為7大類型，分別為與造山有關(guān)的島弧花崗巖(IAG)、大陸弧花崗巖(CAG)、大陸碰撞花崗巖(CCG)、后造山花崗巖類(POG)、與非造山和裂谷有關(guān)的花崗巖(RRG)、與大陸造陸抬升有關(guān)的花崗巖(CEUG)及大洋斜長(zhǎng)花崗巖(OP)。尖峰嶺花崗巖鋁飽和指數(shù)(w(Al2O3)/[w(CaO)+w(NaO)+w(K2O)])分類屬于過鋁質(zhì)，A/NK≥1.22，基本可以排除RRG 和CEUG。另外，根據(jù)巖體的w(K2O)-w(Si2O)圖解(圖12)，發(fā)現(xiàn)尖峰嶺花崗巖不屬于OP 類型，OP 類的花崗巖w(K2O)較低，缺少堿性長(zhǎng)石。從w(Al2O3)-w(SiO2)圖解(圖12)可知尖峰嶺花崗巖投點(diǎn)落入POG 和IAG+CAG+CCG 區(qū)域。在IAG+CAG+CCG 組中，A/CNK 是進(jìn)一步區(qū)分花崗巖具體組別的主要判別依據(jù)，CCG 的A/CNK 一般大于1.15，CAG 和CCG 的A/CNK 則一般小于1.05。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，尖峰嶺花崗巖A/CNK 除JFL-21 為1.11 外，其余均大于1.15，更符合CCG的特征。尖峰嶺花崗巖兼具CCG(大陸碰撞花崗巖)和POG(后造山花崗巖)的特點(diǎn)，其更可能形成于碰撞造山向后造山伸展的過渡或轉(zhuǎn)換階段。

圖12 尖峰嶺花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.12 Tectonic environment discrimination of Jianfengling granite

地球化學(xué)的定量分析只是輔助判斷花崗巖構(gòu)造環(huán)境的手段之一，要討論一個(gè)地區(qū)的花崗巖成巖構(gòu)造環(huán)境，必須考慮其所在區(qū)域的地球動(dòng)力學(xué)背景。湘南地區(qū)處于贛桂構(gòu)造區(qū)與浙粵構(gòu)造區(qū)的交界之處，從構(gòu)造發(fā)育階段看，湘南地區(qū)主要經(jīng)歷了3個(gè)階段：第一階段是震旦紀(jì)到寒武紀(jì)的加里東期，第二階段是晚古生代到早二疊世的海西—印支期，第三階段是晚三疊世到新生代的燕山期[13]。尖峰嶺花崗巖年齡約為160 Ma[20,42]，按照早、中、晚三幕的燕山期巖漿劃分方式，尖峰嶺花崗巖成巖年齡屬于燕山中期(160～150 Ma)[16]。燕山期之前的印支造山運(yùn)動(dòng)在湘南地區(qū)造成了強(qiáng)烈的地層活動(dòng)，主要以碰撞擠壓為主，產(chǎn)生眾多地層的推覆和抬升，隨后，燕山期的構(gòu)造應(yīng)力由擠壓逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘垼沟孟婺系貐^(qū)的地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境進(jìn)入伸展—減薄階段。這一時(shí)期的巖漿活動(dòng)伴隨著伸展—裂解的構(gòu)造環(huán)境，于燕山中期的起始階段發(fā)生了玄武質(zhì)巖漿的大規(guī)模上侵，并由此造成廣泛的地殼熔融與殼幔巖漿混合[13]。結(jié)合尖峰嶺花崗巖的地球化學(xué)特征，其成巖構(gòu)造背景應(yīng)屬于后造山、地殼拉張減薄的地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境。尖峰嶺花崗巖可歸為A型花崗巖，按照初始定義，A型花崗巖應(yīng)屬于非造山花崗巖，但EBY[43]提出A型花崗巖既可形成于非造山環(huán)境，也可形成于后造山環(huán)境。

5.3 構(gòu)造—巖漿演化與稀有金屬成礦

5.3.1 巖漿與稀有金屬成礦

尖峰嶺稀有金屬礦體位于巖體頂部，主要為Nb-Ta-Li礦化，集中在云英巖帶、風(fēng)化鈉長(zhǎng)石花崗巖帶和鈉長(zhǎng)石花崗巖帶[10]。巖體本身就是礦體，可見尖峰嶺稀有金屬成礦與巖漿演化程度密切相關(guān)。尖峰嶺地區(qū)于寒武系至泥盆系火山活動(dòng)頻繁，前期的巖漿活動(dòng)和外生作用在地層中富集了大量幔源的成礦物質(zhì)，為稀有金屬成礦奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。進(jìn)入燕山期后，地殼進(jìn)入伸展減薄的動(dòng)力學(xué)背景，幔源物質(zhì)上涌，地殼物質(zhì)重熔，花崗巖開始沿著構(gòu)造活動(dòng)形成的通道發(fā)生侵位，形成尖峰嶺巖體。巖漿侵入使得大量成礦物質(zhì)從深部運(yùn)移至地表，同時(shí)，圍巖中的成礦元素不斷被萃取至巖漿中，伴隨著巖漿向上運(yùn)移，其演化溫度逐漸降低，熔體由于結(jié)晶分異，成分發(fā)生變化，鈉化、鉀化、云英巖化等交代作用持續(xù)進(jìn)行，氣液部分不斷上涌，最終在巖體頂部形成了Nb、Ta、Li 等稀有元素的富集成礦。巖漿侵位的整個(gè)過程既有分異作用的持續(xù)，又有母巖漿、圍巖、地下水等物質(zhì)的不斷混合，屬于動(dòng)態(tài)的巖漿—熱液演化體系。

林曉青[8]通過對(duì)界碑嶺斑巖型礦床的研究提出大量稀有稀土礦物主要在巖漿階段相繼結(jié)晶，而鈹?shù)V物是熱液蝕變中、晚期的主要產(chǎn)物。蔣宗和[9]對(duì)長(zhǎng)城嶺風(fēng)吹羅帶巖體原生白云母和次生白云母進(jìn)行了研究，認(rèn)為長(zhǎng)城嶺礦區(qū)的銣等稀有金屬成礦受巖漿高分異演化作用與晚階段巖漿熱液作用的共同影響。毛禹杰等[44]綜合鄧阜仙礦田內(nèi)典型礦床緊密的時(shí)間、空間和成礦物質(zhì)來源關(guān)系認(rèn)為，鄧阜仙礦田為典型的Nb-Ta-W-Sn-Pb-Zn 巖漿熱液演化的產(chǎn)物。穆尚濤等[45]通過對(duì)仁里—傳梓源偉晶巖開展研究，發(fā)現(xiàn)Nb 和Ta 在熔體中發(fā)生富集，受超臨界流體作用而大規(guī)模沉淀?？梢?，巖漿—熱液演化體系也是湘南諸多花崗巖類成礦的主要模式，而對(duì)于尖峰嶺花崗巖而言，富F是其一大特點(diǎn)，含F(xiàn)流體及其超臨界環(huán)境使得巖漿在溫度下降的同時(shí)保持著一定的活動(dòng)性和遷移性[34]，致使尖峰嶺巖漿的分異作用不斷加強(qiáng)，從而伴隨著Nb、Ta等成礦元素不斷聚集。

5.3.2 構(gòu)造與稀有金屬成礦

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與巖漿活動(dòng)通常相互影響且相互制約，湘南地區(qū)共經(jīng)歷了雪峰期、加里東期、海西—印支期、燕山期、喜馬拉雅期共5 期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[46]。燕山期伸展—減薄的動(dòng)力學(xué)背景導(dǎo)致地幔物質(zhì)上涌和地殼物質(zhì)重熔，為稀有金屬成礦提供了物源和熱源。同時(shí)，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的褶皺和斷裂也為成礦提供了導(dǎo)礦通道和容礦空間。香花嶺穹隆位于南嶺東西向構(gòu)造帶與耒陽—臨武南北向構(gòu)造帶的交匯部位，區(qū)內(nèi)發(fā)育有北東向的溪澗沖斷裂、南風(fēng)腳斷裂和北西向的子母山斷裂、鐵沙坪斷裂。南風(fēng)腳斷裂是尖峰嶺地區(qū)的主要控礦構(gòu)造，為成礦物質(zhì)的上涌提供了有利通道，而區(qū)內(nèi)的小型構(gòu)造與褶皺則進(jìn)一步為尖峰嶺礦體的形成提供了空間?？v觀整個(gè)湘南地區(qū)，茶陵斷裂東西兩側(cè)分別為隆起區(qū)及坳陷區(qū)，隆起區(qū)地殼熔融明顯，巖漿規(guī)模較大，成礦物質(zhì)充足，形成以W、Sn、Mo 等中高溫礦床成礦系列為主，如瑤崗仙、香花嶺等；坳陷區(qū)重熔巖漿量小，但更有利于深部物質(zhì)上涌，由此形成的礦床如黃沙坪、水口山等以Pb、Zn、Cu、Au等中低溫成礦系列為主。隆起區(qū)與坳陷區(qū)的過渡地帶以W、Sn 等中低溫礦床為主，如與千里山巖體相關(guān)的鉛鋅礦和橫山嶺鉛鋅礦[37]?？梢?，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)著巖漿活動(dòng)的發(fā)生，巖漿活動(dòng)又進(jìn)一步催生更復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，最終形成的巖漿巖侵位和構(gòu)造展布相互耦合，共同制約著包括尖峰嶺礦床在內(nèi)的湘南稀有金屬成礦。

6 結(jié)論

1)尖峰嶺花崗巖屬于鈣堿性—高鉀鈣堿性巖石系列，高硅、過鋁質(zhì)、富F，具有A型花崗巖的地球化學(xué)特征，部分正長(zhǎng)花崗巖的w(Na2O)極低，可能受綠泥石化作用所致。

2)尖峰嶺花崗巖微量元素組成與地殼的微量元素組成相似，但花崗巖的w(Sm)/w(Nd)更接近地幔特征，表明其成巖物質(zhì)以殼源為主，可能伴有幔源物質(zhì)混入。

3)尖峰嶺花崗巖具有CCG(大陸碰撞花崗巖)和POG(后造山花崗巖)的特點(diǎn)，形成于后造山、地殼拉張減薄的地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境，屬碰撞后地殼伸展作用的產(chǎn)物。

4)湘南地區(qū)花崗巖型稀有金屬成礦多受巖漿結(jié)晶分異和后期熱液作用的共同制約，尖峰嶺花崗巖型稀有金屬鈮鉭成礦可能是區(qū)域巖漿—熱液耦合作用的結(jié)果。