陳浩文，劉志軍，王 高，溫小明，邱雙雙

（1.江西省地質(zhì)局工程地質(zhì)大隊，江西 南昌 330029；2.贛州鑫宇礦冶有限公司，江西 贛州 341000；3.江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查所，江西 南昌 330001）

江西花山洞鎢礦床位于修水縣程坊鄉(xiāng)境內(nèi)，東距大湖塘礦集區(qū)60 km。有別于華南地區(qū)與燕山期巖漿活動有密切關(guān)系的鎢礦床，通過對該礦床與成礦作用關(guān)系密切的花崗閃長巖和輝鉬礦年代學(xué)研究，分別獲得了花崗閃長巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 同位素加權(quán)平均年齡為863±18 Ma、輝鉬礦Re-Os 同位素加權(quán)平均年齡為805±5 Ma，表明花山洞鎢礦床是晉寧期巖漿活動的產(chǎn)物[1]。目前，對九嶺地區(qū)成礦巖體的研究多集中于燕山期酸性淺成侵入巖體[2-5]，對晉寧期侵入巖體亦進(jìn)行了大量地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)的研究，探討了其巖性特征、演化、侵入關(guān)系、巖漿構(gòu)造及侵位機(jī)制，為判斷揚(yáng)子地塊東南緣花崗巖漿作用時代、物源等提供了信息[6-7]。本文在充分研究、類比前人研究、翔實(shí)巖相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，對花山洞晉寧期各期次侵入巖體展開了較為全面的主量元素、微量元素及稀土元素的研究工作，探討了該巖體地球化學(xué)特征、巖石成因構(gòu)造背景等，對礦區(qū)下一步地質(zhì)勘查及研究具有一定參考意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

花山洞鎢礦床地處下?lián)P子地塊江南東部隆起帶之九嶺隆起（圖1），位于下?lián)P子成礦亞區(qū)江南中部鎢錫銅金成礦帶九嶺中段。區(qū)域上廣泛出露新元古界基底地層——雙橋山群安樂林組、修水組，沉積蓋層主要為南華系—奧陶系一整套完整發(fā)育的地層。其中雙橋山群安樂林組、修水組出露面積最大，為一套厚度巨大、由泥砂質(zhì)及火山碎屑物為主的復(fù)理石建造，是鎢錫銅金成礦的重要背景條件[8]。

圖1 九嶺地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖[10]Fig.1 Geological structure sketch map of Jiiuling region

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，自元古代以來，華夏古陸由南向北不斷俯沖，后期板塊運(yùn)動由俯沖轉(zhuǎn)為仰沖，形成一系列走向北東—北東東向斷層構(gòu)造，并伴隨有網(wǎng)結(jié)狀韌性剪切帶及同斜倒轉(zhuǎn)褶皺；中生代歷經(jīng)九嶺南緣逆沖推覆構(gòu)造的改造，形成了一系列東西向逆沖推覆斷裂。區(qū)域褶皺構(gòu)造為一系列近東西向復(fù)式變質(zhì)基底褶皺，基底褶皺變形強(qiáng)烈，褶皺形態(tài)緊閉，后期局部剪切疊加改造，蓋層褶皺變緩[9]。

區(qū)域內(nèi)經(jīng)歷了從元古代到新生代以來的各旋回構(gòu)造運(yùn)動，巖漿活動強(qiáng)烈，產(chǎn)生了從新元古代至白堊紀(jì)的多次巖漿活動，形成了廣泛分布的花崗巖體，以晉寧期九嶺巖基為主，大規(guī)模酸性巖漿侵入于新元古界青白口系雙橋山群淺變質(zhì)巖系中，形成了包括本區(qū)在內(nèi)的面積巨大的黑云母花崗閃長巖巖基，大致呈東西向展布，以CaO 含量高為特點(diǎn)。晚侏羅世至早白堊世，區(qū)內(nèi)巖漿活動又開始頻繁，發(fā)生多次巖漿侵入活動，侵入體為規(guī)模較小的巖株、巖瘤、巖床，侵入于九嶺巖基或雙橋山群地層中，巖性主要有似斑狀黑云母花崗巖、黑云母花崗巖、白云母花崗巖、黑云母花崗斑巖等。到晚白堊世，本區(qū)只有小規(guī)模的巖漿活動，巖性主要為花崗斑巖，呈巖脈或巖枝產(chǎn)出。

區(qū)域內(nèi)分布的礦產(chǎn)主要有：鎢、錫、金、銅、鉛、鋅等。主要鎢礦床有香爐山夕卡巖型白鎢礦床、大湖塘超大型鎢礦床、陽儲嶺斑巖型鎢礦床等。這些礦床都有雙橋山群淺變質(zhì)巖，晉寧期重熔型花崗巖或燕山期構(gòu)造巖漿活動作為重要的成礦背景[4-5]。

2 花山洞隱伏巖體地質(zhì)特征

花山洞鎢礦床地表分布大片雙橋山群變質(zhì)巖，未見巖漿巖出露，但雙橋山群變質(zhì)巖之下560～800 m 揭露到隱伏巖體，控制面積約為0.18 km2，其走向大致呈北東東向轉(zhuǎn)為北北東向，東距山口-漫江巖株5.2 km，西距李陽斗巖瘤7.7 km，主要巖性為花崗閃長巖。根據(jù)花山洞礦區(qū)鉆孔揭露的穿插關(guān)系和巖性變化特征（圖2），將花山洞隱伏巖體初步劃分為兩期次三個侵入階段：第一期次為英云閃長巖（γδo23-1a）和花崗閃長巖（γδ23-1b），二者屬于漸變關(guān)系，英云閃長巖為邊緣相，花崗閃長巖為中心相；第二期次為二云母二長花崗巖（ηγ23-2a），其與第一期次的花崗閃長巖呈脈動接觸關(guān)系。從英云閃長巖到花崗閃長巖，再到二云母二長花崗巖形成了一個由中酸性到酸性的完整的巖漿巖演化序列，與區(qū)域晉寧期九嶺序列、石花尖序列基本相似[11-12]。

圖2 花山洞晉寧期巖體期次接觸關(guān)系示意圖Fig.2 Schematic diagram of period contact relationship of Jinningian granite in Huashandong

3 花崗巖巖石礦物學(xué)特征

花山洞各期次侵入巖的主要礦物成分為斜長石、石英和鉀長石，其次為黑云母、白云母（圖3）。其中石英多呈他形粒狀，粒徑0.2～1.8 mm，各類巖石中含量大多在20 %～30 %之間，部分巖石中可見石英顆粒與鉀長石共結(jié)形成文象結(jié)構(gòu)，少數(shù)可見石英顆粒生長在斜長石顆粒中；斜長石呈半自形板狀，粒徑在0.8～2 mm 之間。在英云閃長巖和花崗閃長巖中含量在多為36 %～53 %，而在二云母二長花崗巖中，斜長石含量明顯減少至30 %左右；鉀長石主要存在于花崗巖閃長巖類和二云母二長花崗巖內(nèi)，花崗閃長巖類往往含有15 %左右鉀長石；二云母二長花崗巖中鉀長石的含量大于30 %，個別能達(dá)到39 %。區(qū)內(nèi)隱伏巖體中白云母含量較高，部分白云母為蝕變產(chǎn)生的，整體含量在6 %～9 %。呈半自形片狀，片徑0.5～0.8 mm 之間，花山洞隱伏巖體中高白云母含量特征是區(qū)別于區(qū)域內(nèi)漫江—山口巖體的主要特征[13]。從早期到晚期巖石色率明顯降低，黑云母含量減少，鉀長石含量升高，斜長石含量降低（表1）。同時礦物粒徑略有變粗，斑晶含量升高，巖漿結(jié)晶更充分[14]。

表1 花山洞晉寧期巖體巖石學(xué)特征表Tab.1 Petrological characteristics of Jinningian granite in Huashandong

圖3 花山洞晉寧期巖體接觸關(guān)系及鏡下照片F(xiàn)ig.3 Contact relationship and microscope photos of Jinningian granite in Huashandong

4 花崗巖地球化學(xué)特征

4.1 主量元素地球化學(xué)特征

本次研究對花山洞晉寧巖體各期次的主量元素分析測定結(jié)果見表2。

表2 花山洞晉寧期巖體常量元素組成Tab.2 Major elements composition of Jinningian granite in Huashandong

（1）英云閃長巖（γδo23-1a）酸度整體較低，SiO2含量為67.50 %～69.79 %，平均含量為68.35 %；Al2O3含量較高為14.72 %～15.74 %，平均15.20 %；K2O+Na2O 含量為5.65 %～6.54 %，平均5.96 %；A/CNK 為1.10～1.47，平均1.26，CaO、MgO、MnO、TiO2、TFe2O3平均含量分別為2.23 %、1.46 %、0.10 %、0.50 %、4.31 %。

（2）花崗閃長巖（γδ23-1b）酸度整體較低，SiO2含量為67.84 %～70.83 %，平均含量為69.72 %；Al2O3含量較高為14.28 %～17.07 %，平均15.29 %；K2O+Na2O 含量為6.27 %～6.96 %，平均6.54 %；A/CNK 為1.10～1.52，平均1.28，CaO、MgO、MnO、TiO2、TFe2O3平均含量分別為1.61 %、1.15 %、0.10 %、0.38 %、2.99 %。

（3）二云母二長花崗巖（ηγ23-2a）酸度整體較高，SiO2含量為 71.41 %～74.83 %，平均含量為73.02 %；Al2O3含量相對較低為12.33 %～14.43 %，平均13.49 %；K2O+Na2O 含量為5.15 %～6.24 %，平均5.85 %；A/CNK 為1.16～1.2，平均1.19；CaO、MgO、MnO、TiO2、TFe2O3平均含量分別為1.80 %、0.90 %、0.09 %、0.26 %、2.55 %。

由表2 可知，花山洞隱伏巖體平均化學(xué)成分含量具有低硅、貧鉀、富鈉鐵鎂等特征，晉寧各期次巖體SiO2含量變化較大且總體含量較高，堿質(zhì)總量較低，K2O+Na2O 一般在5.15 %～6.96 %之間，且K2O 的含量普遍低于Na2O 的含量，表現(xiàn)出相對貧鉀富鈉的特點(diǎn)；MgO、TFe2O3值較高，高于黎氏平均值，說明富含鐵鎂等暗色礦物，巖體中云母類含量高；鋁質(zhì)含量較高，均為鋁過飽和型，A/CNK 基本大于1.2，里特曼指數(shù)在0.83～1.91 之間，巖石屬于鈣堿性巖類；固結(jié)指數(shù)5.54～14.27，固結(jié)指數(shù)較低；分異指數(shù)在70.77～83.29 之間，分異指數(shù)較高，表明巖漿分異結(jié)晶程度較高，固結(jié)程度低[15]。

各期次巖體SiO2含量變化較大且總體含量較高，在A/CNK-A/NK 圖上各期花崗巖均落入過鋁質(zhì)區(qū)間（圖4），晉寧期巖體總體屬鈣堿性及過鋁質(zhì)花崗巖，在K2O-SiO2圖解中巖石為高鉀鈣堿性巖石和鈣堿性巖石（圖5）。在（K2O+Na2O）-SiO2圖解中，各期次巖體分別落于花崗巖及花崗閃長巖區(qū)（圖6）。從早到晚英云閃長巖（γδo23-1a）到二長花崗巖（ηγ23-2a）SiO2含量明顯增加，隨著SiO2含量的增加，MgO、MnO、TiO2、TFe2O3等均呈規(guī)律減少，K2O 和Na2O 無明顯變化，反映可能為同源同時代的產(chǎn)物固結(jié)指數(shù)變小而分異指數(shù)增大。整體反映一個從英云閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖的向富硅、貧鎂鐵方向逐漸演化過程。

圖4 鋁質(zhì)-準(zhǔn)鋁質(zhì)A/NK-A/CNK 判別圖解[16-17]Fig.4 A/NK-A/CNK discrimination diagram

圖5 巖體SiO2-K2O 圖解[16, 18]Fig.5 SiO2-K2O diagram

圖6 巖體（K2O+Na2O）-SiO2 圖解[16, 19]Fig.6 （K2O+Na2O）-SiO2 diagram

4.2 微量元素地球化學(xué)特征

花山洞晉寧期各單元巖體微量元素含量總體較高（表3），與維氏值相比其Cr 含量略低，富集系數(shù)0.49～1.16 不等，平均為0.74；Co、Ni、Pb、Zn含量與維氏值大致相當(dāng)，其富集系數(shù)分別為1.11、1.16、1.40、1.03；Mn、Cu、W 的含量明顯偏高，且鎢的含量尤為顯著，平均富集系數(shù)為62.77，最高富集系數(shù)可達(dá)409.33。

表3 花山洞晉寧期巖體微量元素含量及特征表Tab.3 Compositions and features of trace elements of Jinningian granite in Huashandong

從早到晚各巖石單元中，Co、Ni 含量略有升高，其平均含量分別由4.36×10–6、6.54×10–6增加到5.46×10–6、13.95×10–6；而Cr、Mn、Cu、Zn、Pb等成礦元素含量變化不明顯；W 的含量變化最大，其在花崗閃長巖（γδ23-1b）中最為富集，平均富集系數(shù)可達(dá)129.63，在英云閃長巖（γδo23-1a）中平均富集系數(shù)為30.49，而在花崗閃長巖（γδ23-1b）中含量最低，平均富集系數(shù)僅為5.92。結(jié)果顯示晉寧巖體中，第一期次的花崗閃長巖（γδ23-1b）和英云閃長巖（γδo23-1a）往往有利于W 元素富集，局部可富集成礦?；ㄉ蕉磿x寧巖體的Rb/Sr 比值在0.58～3.21 之間，平均值為1.42，大于0.90，表明區(qū)內(nèi)巖漿巖源較為成熟；Nb/Ta 的值在7.13～11.46 之間，平均值為9.09，基本小于平均地殼值11，Zr/Hf 的值在22.43～31.44 之間，平均值為27.67，均小于平均地殼值37，說明區(qū)內(nèi)巖石以殼源為主。兩者均說明區(qū)內(nèi)各類巖石都起源自成熟度較高的陸殼物質(zhì)。

4.3 稀土元素地球化學(xué)特征

花山洞晉寧期巖體樣品的稀土元素含量及特征值見下表（表4），其特征總體表現(xiàn)為稀土總量不高，ΣREE 變化于89.94×10–6～113.50×10–6之間，輕重稀土比重LREE/HREE 在5.98～7.78 之間，（La/Yb）N值變化范圍較大，多在6.24～9.80 之間。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式圖上（圖7），稀土元素表現(xiàn)出曲線較為平緩，整體向右傾斜的配分特征，反映樣品輕稀土相對富集且輕、重稀土分餾明顯，可能是由于磷灰石和鋯石的結(jié)晶分離分別引起MREE 和HREE 的降低。巖體樣品具有較強(qiáng)的Eu 負(fù)異常，δEu 值在0.50～0.81 之間，平均為0.65，指示在部分熔融過程中源區(qū)有較多的斜長石殘留或在巖漿演化過程中有較多斜長石結(jié)晶分異，導(dǎo)致了Eu 的強(qiáng)烈負(fù)異常。區(qū)內(nèi)各期次巖體樣品在稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化配分圖中曲線形態(tài)總體一致，說明了區(qū)內(nèi)各巖石具有同源巖漿演化的特征。

表4 花山洞晉寧期巖體稀土元素含量及特征表Tab.4 Compositions and features of rare earth elements of Jinningian granite in Huashandong

圖7 花山洞晉寧期巖體稀土元素配分模式圖[20]Fig.7 Chondrite-normalized REE distribution pattern of Jinningian granite in Huashandong

5 討 論

5.1 巖漿巖的巖石成因類型

花山洞晉寧巖體樣品的SiO2含量變化為67.5 %～74.83 %，堿含量較低（5.15 %～6.96 %），巖體分異指數(shù)較高而固結(jié)指數(shù)較低，A/CNK 平均值大于1.2，為強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖類。微量元素中稀土總量不高，配分模式呈右傾型，輕重稀土分餾明顯，有強(qiáng)烈的Eu 負(fù)異常，這些地球化學(xué)特征與典型的九嶺殼源型花崗巖的地球化學(xué)特征基本相同[14]。且在Zr+Nb+Ce+Y- (K2O+Na2O)/CaO 圖解中（圖8），巖石均落入非分異I 或S 型花崗巖區(qū)內(nèi)，在TiO2-Zr圖解中（圖9），結(jié)果亦顯示其為S 型花崗巖。綜上所述，我們認(rèn)為花山洞晉寧巖體在巖石成因上屬于強(qiáng)過鋁質(zhì)的S 型花崗巖。

圖9 巖石分類Zr-TiO2 圖解[16, 21]Fig.9 Zr-TiO2 discrimination diagram

5.2 巖漿巖的起源及成因

Sylvester[22]指出，不同源區(qū)部分熔融產(chǎn)生的強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖其CaO/Na2O 的比值極不同，通過其比值可判斷花崗巖的源區(qū)物質(zhì)成分：CaO/ Na2O＞0.3 表示源區(qū)屬于砂質(zhì)巖成分；CaO/Na2O＜0.3，表示源區(qū)屬于泥質(zhì)巖成分?；ㄉ蕉磿x寧各期次巖體的CaO/Na2O 比值除一個樣品（0.21）小于0.3 外，其余樣品（0.44～1.04）均大于0.3，反映其源巖以砂質(zhì)成分為主，含少量泥質(zhì)成分。巖石化學(xué)元素特征值A(chǔ)/MF-C/MF 圖解顯示（圖10），樣品大都落入變質(zhì)砂巖部分熔融區(qū)，少部分落在變質(zhì)泥巖部分熔融區(qū)內(nèi)，表明區(qū)內(nèi)巖石主要起源于變質(zhì)砂巖的部分熔融，可能還有部分變質(zhì)泥巖。而Al2O3/ TiO2-CaO/Na2O 圖解（圖11）亦顯示其源區(qū)來自砂屑源區(qū)，據(jù)此我們判斷，花山洞晉寧巖體的源巖主要是由含少量泥質(zhì)的砂質(zhì)巖組成。

圖10 巖石源區(qū)判別A/MF-C/MF 圖解[23]Fig.10 A/MF-C/MF diagram for source area

圖11 巖石源區(qū)判別CaO/Na2O-Al2O3/TiO2圖解[16, 22]Fig.11 CaO/Na2O-Al2O3/TiO2 diagram for source area

5.3 巖漿巖形成的構(gòu)造環(huán)境

研究表明，巖石化學(xué)成分是反映構(gòu)造環(huán)境的一個重要標(biāo)志。里特曼[24]提出的里特曼指數(shù)（σ）與戈蒂尼指數(shù)（τ）對數(shù)坐標(biāo)判別圖可以較好地劃分出造山和非造山的構(gòu)造環(huán)境。由Logσ-Logτ圖（圖12）可知，研究區(qū)內(nèi)巖漿巖的成分投影點(diǎn)都落在B 區(qū)，顯示了造山帶火山巖的特征，說明本區(qū)晉寧巖體形成與相對擠壓（造山）的構(gòu)造環(huán)境。常量元素R1-R2構(gòu)造環(huán)境判別圖解（圖13）顯示，區(qū)內(nèi)大多數(shù)巖體為同碰撞花崗巖，也有少量的板塊碰撞前花崗巖，顯示當(dāng)時的大地構(gòu)造環(huán)境較為復(fù)雜。

圖12 logσ-logτ 圖解[16, 24]Fig.12 logσ-logτ diagrams

圖13 R1-R2 構(gòu)造環(huán)境判別圖解[16, 25]Fig.13 R1-R2 diagram for tectonic settings

基于微量元素Y-Nb 以及（Yb+Ta）-Rb 的環(huán)境判別圖解（圖14、圖15）表明，樣品投影點(diǎn)大多落入火山弧-同碰撞花崗巖區(qū)域，與常量元素判別圖解得出的結(jié)論一致，指示擠壓構(gòu)造環(huán)境。由此可知，區(qū)內(nèi)巖體為一系列板塊碰撞活動所形成的產(chǎn)物。

圖14 Y-Nb 構(gòu)造環(huán)境判別圖解[16][26]Fig.14 Y-Nb diagrams for tectonic settings

圖15 （Yb+Ta）-Rb 構(gòu)造環(huán)境判別圖解[16, 22]Fig.15 （Yb+Ta）-Rb diagrams for tectonic settings

前人資料表明[27]，中元古代早期，揚(yáng)子陸塊與華夏地塊分離，兩者被華南洋分隔，揚(yáng)子陸塊大陸邊緣為被動大陸邊緣。處于揚(yáng)子陸塊東段的江西北部在沉降階段早期，以發(fā)育基性和中酸性火山熔巖、火山碎屑沉積巖為其重要特征。在其變質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)板巖、變凝灰?guī)r及石英角斑巖中，Pb、W 等元素的豐度，遠(yuǎn)高于地殼平均值，因此贛北揚(yáng)子陸塊早期沉降階段的基性、中酸性熔巖及其碎屑沉積巖，構(gòu)成了江西重要的含礦火山-碎屑沉積建造。中元古代末至新元古代早期（1 000～900 Ma）古華南洋開始關(guān)閉，使雙橋山群褶皺變質(zhì)，固結(jié)為陸殼。由于強(qiáng)烈擠壓，華南地塊向揚(yáng)子陸塊發(fā)生俯沖，隨著俯沖的不斷發(fā)展，華南洋逐漸縮小，華南地塊與揚(yáng)子地塊逐漸接近，并產(chǎn)生由東向西發(fā)生碰撞和拼貼。形成銅鼓-靖安褶皺系、修水-武寧盆地及九嶺巖漿帶。致使該地區(qū)地層褶皺變質(zhì)、陸殼加厚，在深部發(fā)生重熔，形成初生陸殼改造花崗巖類侵位（九嶺等同碰撞期花崗巖體818～846 Ma）。最終形成了江西最古老的晉寧期九嶺富斜花崗巖基[28]。

6 結(jié) 論

（1）花山洞晉寧期巖體為兩期次三階段侵入，從英云閃長巖到花崗閃長巖，再到二云母二長花崗巖為一個由中酸性到酸性的完整的巖漿巖演化序列。從早期到晚期巖石色率明顯降低，黑云母含量減少，鉀長石含量升高，斜長石含量降低，同時礦物粒徑略有變粗，斑晶含量升高，巖漿結(jié)晶更充分。

（2）花山洞晉寧巖體主量元素地球化學(xué)特征顯示，其具有低硅、貧鉀、富鈉鐵鎂等特征，堿質(zhì)總量較低，且表現(xiàn)出相對貧鉀富鈉的特點(diǎn)，分異結(jié)晶程度較高而固結(jié)程度低。巖體以過鋁質(zhì)為主，屬于高鉀鈣堿性和鈣堿性系列，整體為一個向富硅、貧鈣鎂鐵方向逐漸演化過程。稀土地球化學(xué)特征顯示，三階段巖體具有同源巖漿演化的特征。

（3）綜合區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征、巖漿起源成因及其形成時代構(gòu)造環(huán)境表明：花山洞晉寧期隱伏巖體為區(qū)內(nèi)的變質(zhì)砂巖，在揚(yáng)子和華南板塊之間的擠壓碰撞作用下，經(jīng)重熔作用所形成的強(qiáng)過鋁質(zhì)S 型花崗巖。