徐 喆, 張福神, 張芳榮, 張 勇, 周 渝,徐 進(jìn), 黃成偉, 賀 彬, 龍立學(xué)

(1.東華理工大學(xué) 核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330013;2.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 330030)

鈹是一種重要的金屬元素,是衛(wèi)星通信和航空航天等領(lǐng)域不可或缺的材料(毛景文等,2019;翟明國等,2019)。目前,世界上開采利用的鈹?shù)V物主要有綠柱石和羥硅鈹石(李建康等,2017)。鈹?shù)V是重要的關(guān)鍵礦產(chǎn),花崗偉晶巖型是重要的鈹?shù)V床類型,世界一半以上的鈹?shù)V物來自該類型礦床,且鈹常與鋰等稀有金屬共生(文春華,2017;秦克章等,2019,2021a,2021b;胡軍亮等,2020;徐興旺等,2020;譚克彬,2021;余勇等,2022)。中國的鈹資源主要分布在阿爾泰、川西、華南等鈹成礦帶(李建康等,2017)。幕阜山地區(qū)地處湘鄂贛三省交界處,位于江南造山帶中段的幕阜山—九嶺構(gòu)造巖漿帶,屬華南鈹成礦帶。近年來,幕阜山地區(qū)在偉晶巖型鋰鈹鈮鉭礦取得了重大找礦突破,發(fā)現(xiàn)傳梓源(鋰鈮鉭礦)、仁里(鉭鈮礦)和虎形山(鎢鈹?shù)V)等大型稀有金屬礦床(李鵬等,2017,2020;劉翔等,2018;石威科等,2020)。

九嶺南緣位于幕阜山地區(qū)南側(cè),近年來該地區(qū)低品位蝕變花崗巖型鋰礦取得重大找礦突破,發(fā)現(xiàn)了大港特大型和白水洞、茜坑大型鋰礦床(吳學(xué)敏等,2016;李仁澤等,2020;聶曉亮等,2022)。區(qū)域內(nèi)還分布黨田大型花崗細(xì)晶巖型鋰鈮鉭礦(吳學(xué)敏等,2016)以及眾多花崗偉晶巖型鈹?shù)V點(diǎn),共同組成了一個(gè)稀有金屬礦田。前人對(duì)該地區(qū)蝕變花崗巖型鋰礦成礦地質(zhì)條件、成礦巖漿巖、成礦作用、礦石物質(zhì)組成、成巖成礦時(shí)代等方面開展了研究(周建廷等, 2011;吳學(xué)敏等,2016;王迪,2017;王成輝等,2019;Xie et al.,2019;李仁澤等,2020;聶曉亮等,2022),取得了較為豐碩的成果,但對(duì)該地區(qū)鈹?shù)V化偉晶巖形成時(shí)代缺乏精確厘定,一定程度上制約了區(qū)域找礦突破。筆者通過野外地質(zhì)調(diào)查,初步了解了九嶺南緣古陽寨地區(qū)花崗偉晶巖地質(zhì)特征,選取了規(guī)模較大的藏龍洞鈹?shù)V化偉晶巖脈為研究對(duì)象,通過LA-ICP-MS測(cè)定獨(dú)居石U-Pb年齡,精確厘定鈹?shù)V化偉晶巖形成時(shí)代,為了解區(qū)域稀有金屬成礦規(guī)律,指導(dǎo)下一步找礦勘查工作提供參考。

1 地質(zhì)概況

九嶺南緣古陽寨地區(qū)位于江西省西北部,處于揚(yáng)子地塊和華夏地塊之間的江南造山帶中段(圖1a),屬于江南東段成礦帶九嶺鎢鉬錫銅金多金屬螢石高嶺土成礦亞帶。區(qū)域上出露地層主要為新元古代青白口系宜豐巖組和安樂林組。研究區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,主要發(fā)育晉寧期花崗巖和燕山期花崗巖。

晉寧期花崗巖為一復(fù)式巖基,呈北東東向展布,出露面積約3 680 km2(圖1b)。其分為兩個(gè)階段:第一階段代表性巖體為九嶺巖體,呈巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出,巖性有英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖,形成時(shí)代為835.6～817.0 Ma,屬新元古代(鐘玉芳等,2005;段政等,2017,2019;孫克克等,2017;張福神等,2020;張志輝等,2021);第二階段代表性巖體為石花尖、九仙湯、北坑等巖體,主要由細(xì)粒黑云母英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖組成,形成于824.3～814.2 Ma(王迪,2017)。

燕山期花崗巖主要分布于潭山—上富地區(qū),主要由中細(xì)-中粗粒斑狀二云母二長(zhǎng)花崗巖、中細(xì)粒含斑(少斑)二云母二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)粒二云母二長(zhǎng)花崗巖和中細(xì)粒白云母二長(zhǎng)花崗巖構(gòu)成,對(duì)應(yīng)的代表性巖體分別為甘坊巖體、古陽寨巖體、武堂巖體、白水洞巖體。整體上,燕山期花崗巖呈近東西向分布,出露面積為316 km2(圖1b)。

此外,區(qū)域內(nèi)還發(fā)育有細(xì)晶巖、霏細(xì)巖、偉晶巖等酸性巖脈,與鋰鈹?shù)认∮薪饘俚V化密切。其中,鈹?shù)V化偉晶巖主要見于古陽寨地區(qū)。研究區(qū)斷裂呈東西向、北東向和北西向,其中東西向斷裂形成時(shí)間較早,北東向稍晚,分布最為廣泛,具長(zhǎng)期性與多期次活動(dòng)的特征,兩者也是燕山期花崗巖體的控巖斷裂。北西向斷裂形成最晚,切割早期形成的北東向和近東西向斷裂。

2 偉晶巖地質(zhì)特征

古陽寨地區(qū)的偉晶巖脈主要分布于九嶺南緣宜豐縣潭山鎮(zhèn)至同安鄉(xiāng)一帶,西起東莊,東至茜槽約4 km2范圍內(nèi),出露偉晶巖脈30余條。偉晶巖主要為灰白色、淺肉紅色,形態(tài)上主要呈脈狀、不規(guī)則狀、透鏡體狀,變化大,常見分叉復(fù)合現(xiàn)象,接觸邊界清晰(圖2a)。偉晶巖脈主要為NE、NNE和NW走向,傾向北西或南東,傾角較緩,為15°～25°,規(guī)模大小不等,長(zhǎng)度一般為10～ 20 m,寬度一般為30 ～ 100 cm,局部規(guī)模較大者長(zhǎng)度大于 100 m,寬度大于10 m。對(duì)古陽寨地區(qū)出露的部分礦化偉晶巖刻槽取樣分析,獲得 Li2O含量為0.08%～0.12%, BeO 含量為0.05%～0.13%,Rb2O含量為0.08%～0.14%(1)張福神, 徐進(jìn), 賀彬, 等, 2021. 江西省九嶺地區(qū)和雩山地區(qū)稀有金屬礦產(chǎn)資源調(diào)查評(píng)價(jià)成果報(bào)告[R].江西省地質(zhì)調(diào)查研究院:15-122.。偉晶巖礦物主要為鉀長(zhǎng)石(55%～65%)、石英(25%～35%)和白云母(3%～5%)等。鉀長(zhǎng)石呈肉紅色、白色,自形-半自形粒柱狀,粒徑為1～6 cm,部分已高嶺土化。石英呈它形粒狀,粒徑為1.0～3.5 cm。白云母呈自形片狀,片徑為0.3～3.0 cm。

圖2 偉晶巖巖石學(xué)特征Fig.2 Petrological characteristics of pegmatites

偉晶巖脈的圍巖為灰色、灰白色中細(xì)粒含斑二云母二長(zhǎng)花崗巖,巖石具似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要礦物為鉀長(zhǎng)石(25%～30%)、斜長(zhǎng)石(30%～35%)、石英(25%～30%)、白云母(6%左右)和黑云母(4%左右),副礦物有鋯石、磷灰石、榍石等。其中,鉀長(zhǎng)石為半自形-自形板柱狀,主要為條紋長(zhǎng)石,次為正長(zhǎng)石,普遍高嶺石化,大小為1～10 mm,其中粒徑大于5 mm者為似斑晶,似斑晶含量小于5%。斜長(zhǎng)石呈半自形板狀,鏡下見聚片雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶等,主要為更長(zhǎng)石,次為中長(zhǎng)石。石英呈它形粒狀,粒徑為1.5～2.5 mm。

前人已在古陽寨地區(qū)發(fā)現(xiàn)藏龍洞、黃沙鈹銣礦點(diǎn)、潭山鄉(xiāng)楊毛洞鈹?shù)V點(diǎn)等多處偉晶巖礦(化)點(diǎn),鈹?shù)V物主要為綠柱石。其中,黃沙鈹銣礦點(diǎn)還含有鈮鉭鐵礦,伴生礦物有鈣鈾云母、鋰云母、銅鈾云母。宜豐縣潭山鎮(zhèn)茜槽村一帶的偉晶巖脈規(guī)模最大,出露兩期偉晶巖。早期偉晶巖脈與巖體間發(fā)育細(xì)粒邊,呈漸變過渡,晚期偉晶巖沿裂隙貫入,脈體平直,鈹?shù)V化主要與晚期偉晶巖脈相關(guān)。藏龍洞偉晶巖脈延伸長(zhǎng)度大于100 m,寬度大于10 m,走向北北東,傾向北西西,從外到內(nèi)大致可分為邊緣帶、外部帶和中間帶,各分帶之間漸變過渡,未見明顯界線。

邊緣帶(圖2b):寬度為0.6 m,巖石呈細(xì)粒偉晶結(jié)構(gòu),具文象結(jié)構(gòu),礦物粒徑大小為0.8～2.0 mm,主要礦物有鉀長(zhǎng)石(55%)、石英(35%)及云母(8%)等。鉀長(zhǎng)石呈灰白色、白色,自形、半自形,不透明,部分有高齡土化,鈉長(zhǎng)石化。石英呈煙灰色,半透明,它形粒狀。云母有黑云母及少量白云母。偉晶巖與圍巖接觸面平直,接觸面產(chǎn)狀為310°∠30°。

外部帶(圖2c):寬度為1.0～1.2 m,巖石呈中粒-粗中、巨粒結(jié)構(gòu)、文象結(jié)構(gòu),礦物顆粒大小為2～8 cm,礦物組成有長(zhǎng)石(主要為鉀長(zhǎng)石,含量約60%)、石英(30%)及云母(5%～8%,圖2d)。其中鉀長(zhǎng)石呈灰白色,板柱狀。石英呈煙灰色,它形粒狀。云母集合體呈板片狀,主要為黑云母,片徑達(dá)6～15 mm。

中間帶(圖2e):寬度為2～3 m,礦物主要為粗粒-巨晶的長(zhǎng)石(65%)、石英(30%)和云母(5%)等,礦物粒度大小以10～30 cm為主,少量長(zhǎng)石、石英晶體達(dá)40～50 cm。長(zhǎng)石呈乳白色,自形,內(nèi)部包裹石英顆粒(粒徑大小為2～5 mm,圖2f),局部也鑲嵌有黑云母。

對(duì)藏龍洞偉晶巖進(jìn)行了系統(tǒng)刻槽取樣并測(cè)試,獲得BeO含量為0.002%～0.099%,Rb2O含量為0.005%～0.098%①。整體上鈹含量偏低,因綠柱石易肉眼識(shí)別,露頭上綠柱石已基本被采撿一空,在地表碎石堆中偶見綠柱石晶體(圖2g,h,i)。

3 樣品采集與分析方法

本次研究主要采集了古陽寨地區(qū)藏龍洞鈹?shù)V化偉晶巖脈外部帶中長(zhǎng)石石英云母?jìng)ゾr樣品。獨(dú)居石單礦物挑選工作由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。獨(dú)居石U-Pb定年在東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室LA-ICP-MS儀器上完成,所采用的激光剝蝕系統(tǒng)為Coherent公司生產(chǎn)的GeoLasHD 193 nm準(zhǔn)分子激光器,電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為安捷倫公司生產(chǎn)的7900 ICP-MS。測(cè)試過程中采用氦氣為載氣,氬氣為補(bǔ)償氣,兩者通過一個(gè)T型玻璃接口混合進(jìn)入質(zhì)譜儀,T型玻璃接口與激光剝蝕系統(tǒng)之間配置信號(hào)平滑裝置(Hu et al., 2015),以得到平滑的分析信號(hào)。激光剝蝕頻率和束斑分布為3 Hz和16 μm,激光能量密度為3 J/cm2,以國際獨(dú)居石標(biāo)樣TS-Mnz(Budzyń et al., 2021)為外標(biāo)校正分析過程中U-Pb同位素分餾,以國際獨(dú)居石標(biāo)樣Bananeira(Gon?alves et al., 2016)監(jiān)控分析質(zhì)量,以玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST610作外標(biāo)校正微量元素分餾。每個(gè)分析數(shù)據(jù)點(diǎn)包括大約20 s背景信號(hào)和40 s樣品剝蝕信號(hào)的采集,對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計(jì)算)采用軟件ICPMSDataCal 11.0 (Liu et al., 2008,2010)完成。樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均計(jì)算采用Isoplot 4.15完成。

4 分析結(jié)果

偉晶巖樣品(22CLD1)獨(dú)居石主要呈透明狀,部分呈淺黃色,為半自形-自形短柱狀、部分呈粒狀,大小為50～360 μm,長(zhǎng)寬比為1∶1～3∶1。背散射(BSE)圖像中獨(dú)居石內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻,部分顆粒有裂隙,個(gè)別有孔洞,部分邊部存在熔蝕現(xiàn)象,呈港灣狀結(jié)構(gòu),獨(dú)居石顆粒整體成分均勻,無明顯環(huán)帶(圖3)。偉晶巖獨(dú)居石U-Pb同位素測(cè)定結(jié)果見表1。對(duì)24顆獨(dú)居石進(jìn)行U-Pb同位素測(cè)年共獲得24個(gè)有效點(diǎn),206Pb/238U年齡值均分布于諧和曲線上或附近,故優(yōu)先選取206Pb/238U加權(quán)平均年齡(138.57±0.78) Ma(MSWD=0.64,n=24;圖4)。

圖3 古陽寨地區(qū)鈹?shù)V化偉晶巖中獨(dú)居石背散射圖像Fig.3 Backscattered electron (BSE) images of monazites in beryllium mineralized pegmatites in the Guyangzhai area

圖4 古陽寨地區(qū)鈹?shù)V化偉晶巖獨(dú)居石U-Pb諧和圖(a)和加權(quán)平均年齡圖(b)Fig.4 Monazite U-Pb concordia diagram(a) and weighted average age diagram(b) of beryllium mineralized pegmatites in the Guyangzhai area

5 討論

5.1 偉晶巖的形成時(shí)代

獨(dú)居石是中酸性花崗巖及偉晶巖中常見的副礦物,也是稀土元素的重要賦存礦物。獨(dú)居石U-Th-Pb體系封閉溫度約700 ℃(Parrish,1990;Suzuki et al.,1994),礦物中Th、U含量高,普通鉛含量較低,對(duì)高分異花崗巖、偉晶巖的測(cè)年可以獲得較好的結(jié)果(萬渝生等,2004;Williams et al.,2007;葉海敏等,2016;吳黎光等,2020;張雅等,2021;蔣少涌等,2021;吳浩然等,2022)。前人研究表明,偉晶巖的獨(dú)居石年齡可以代表偉晶巖脈的成巖和成礦時(shí)代(黃勇等,2019;蔣少涌等,2021;王威等,2021;趙俊興等,2021;武勇等,2022)。本次獲得的鈹?shù)V化偉晶巖脈獨(dú)居石U-Pb年齡為(138.57±0.78) Ma,表明九嶺南緣古陽寨地區(qū)鈹?shù)V化偉晶巖成巖成礦時(shí)代屬早白堊世。

九嶺南緣古陽寨地區(qū)發(fā)育的鈹?shù)V化偉晶巖脈,侵入于古陽寨中細(xì)粒含斑二云母二長(zhǎng)花崗巖體內(nèi)部,年齡為(138.57±0.78) Ma,成巖時(shí)代略晚于古陽寨巖體中細(xì)粒含斑二云母二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡(147.0±2.0) Ma、(146.0±1.2) Ma(Wang et al.,2017)。這種與寄主巖體空間、時(shí)間緊密共生的偉晶巖,符合巖漿結(jié)晶分異成因的特征(蔣少涌等,2021),應(yīng)為寄主巖體——古陽寨巖體二云母二長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶分異而成。

5.2 對(duì)區(qū)域找礦的啟示

古陽寨地區(qū)二云母二長(zhǎng)花崗巖體內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了數(shù)量眾多的鈹?shù)V化偉晶巖脈,為九嶺南緣尋找偉晶巖型鈹?shù)V提供了重要線索。鈹?shù)V化偉晶巖形成時(shí)代的精確厘定對(duì)認(rèn)識(shí)區(qū)域成礦規(guī)律和指導(dǎo)該區(qū)域找礦勘查部署具有重要意義。研究表明,古陽寨巖體內(nèi)部和外接觸帶0～5 km范圍內(nèi)具有尋找偉晶巖型鈹?shù)V的潛力,建議在下一步的找礦勘查活動(dòng)中予以重視。

6 結(jié)論

(1)九嶺南緣古陽寨地區(qū)發(fā)育鈹?shù)V化偉晶巖脈, 侵入于九嶺南緣燕山期古陽寨中細(xì)粒含斑二云母二長(zhǎng)花崗巖體內(nèi)部,含鈹?shù)V物為綠柱石。

(2)測(cè)定九嶺南緣鈹?shù)V化偉晶巖脈中獨(dú)居石LA-ICP-MS U-Pb年齡為(138.57±0.78) Ma,代表九嶺南緣鈹?shù)V化偉晶巖成巖成礦時(shí)代屬早白堊世。

(3)九嶺南緣鈹?shù)V化偉晶巖與該區(qū)域分布的燕山期古陽寨巖體二云母二長(zhǎng)花崗巖具有密切的時(shí)空聯(lián)系和成因關(guān)系,推測(cè)鈹?shù)V化偉晶巖為二云母二長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶分異而成。古陽寨巖體內(nèi)部和外接觸帶0～5 km范圍內(nèi)具有良好的偉晶巖型鈹?shù)V的找礦潛力。

致謝:感謝東華理工大學(xué)潘家永教授在野外調(diào)查和論文編寫過程中給予的指導(dǎo),感謝孫超完成本文部分插圖的繪制!衷心感謝審稿專家和編輯老師的悉心指導(dǎo)和辛勤付出!