浙江青田石平川鉀長花崗巖特征及其成因探討*

葉澤富,鄢云飛,張彥杰,萬方

(1中國地質大學資源學院,武漢430074)(2浙江省地質勘查局第十一地質大隊,溫州325006)(3南京地質礦產研究所,南京210016)

浙江青田石平川鉀長花崗巖特征及其成因探討*

葉澤富1,2,鄢云飛1,張彥杰3,萬方2

(1中國地質大學資源學院,武漢430074)
(2浙江省地質勘查局第十一地質大隊,溫州325006)
(3南京地質礦產研究所,南京210016)

青田縣石平川鉬礦床是浙江省現已發現的規模最大的鉬礦床,多數人認為石平川鉬礦床的形成與鉀長花崗巖有密切關系。本文主要從巖相學、巖石地球化學、LA-ICPM S鋯石UPb年代學等方面研究石平川鉀長花崗巖,并探討其成巖環境及成因。研究表明,石平川巖體屬于高鉀鈣堿性、弱過鋁質S型花崗巖,其形成于早白堊世晚期擠壓環境,源巖物質主要是殼源,并有少部分幔源物質成分參與。

石平川鉀長花崗巖;鉬礦床;地球化學;U-Pb鋯石年齡;S型花崗巖

前言

青田縣石平川地區是浙江省最大的鉬礦開采基地,鉬業是青田縣的支柱產業之一。上世紀70～90年代,省內多家地勘單位對該地區鉬礦進行過系統的地質勘查,近10年來,浙江省第十一地質大隊在石平川鉬礦區外圍開展了大規模的普、詳查地質找礦,礦床規模有望達到中-大型。2006～2008年,浙江省第十一地質大隊與中國地質大學(武漢)合作完成了“浙江省青田縣石平川地區鉬多金屬成礦地質條件研究及成礦預測”科研項目,進一步明確了該地區后續地質找礦的方向。目前,多數人認為石平川鉬礦床的形成與鉀長花崗巖巖體在時空上有密切關系,但以往工作對鉀長花崗巖未做專門研究,而2006～2008年的科研項目對此做了較系統的研究,本文主旨是反映此次科研工作的相關成果。

1 石平川鉀長花崗斑巖地質特征

1.1 巖體與鉬成礦的關系

石平川鉬礦床為熱液大脈型石英-輝鉬礦礦床。區內礦體眾多,已發現大、小礦脈(或礦化帶)60余條,規模大小相差懸殊。出露的主要礦脈有1、2、3、5、9、13、14、19、25、30、48號等,主要隱伏礦體有85、86、87、110、126號等。其中又以25、5、85、69、3號礦脈規模較大,它們走向延長多在500 m以上,沿傾向延伸也達100 m以上,礦體厚可達2 m以上。礦脈均產于鉀長花崗巖體與西山頭組第二巖性段凝灰巖的內、外接觸帶中,距巖體與圍巖的接觸界面約400 m以內的范圍[1-5]。

礦體形態主要可分為兩類,一類是傾角為15～30°的緩傾角似層狀礦脈,屬于此類的礦脈主要有25、5、85、48號等礦體,多分布在巖體的西、南西側,礦脈在走向或傾向上具明顯的波狀起伏,在礦體中央往往形成厚大的透鏡體;另一類是傾角為40°以上的陡傾角礦脈,如3、30號等礦脈帶,多分布在巖體的北東側,呈雁列狀平行排列,尖滅、再現和分枝、復合現象明顯。

礦體組合形式上多呈似層狀平行產出或斜列式疊瓦狀展布,其產狀及變化與巖體頂面產狀及其變化基本一致。如25號礦體的東塊段其產狀傾向南東,西礦段傾向南西,與巖體的頂面產狀相吻合。而巖體北東部的礦體一般較陡,且總體傾向北東,也與巖體在北東向的產狀較陡相吻合。

1.2 鉀長花崗斑巖巖相學特征

石平川巖體位于礦區中部,略呈軸向北東的橢圓形。長軸長約1 600m,短軸長約1 000 m,出露面積約1.5 km2。圍巖為西山頭組(J3x)之晶屑凝灰巖。鉆孔資料顯示:其產狀自中心向四周傾伏,巖體頂面產狀在西部和南部較緩,傾角約20～30°;東部和北部較陡,傾角約40～60°。區內所有礦體即產于鉀長花崗巖體與西山頭組圍巖的內、外接觸帶中,且礦體產狀與巖體頂面形態基本一致。

巖石呈淺肉紅色,似斑狀結構,塊狀構造。似斑晶主要為條紋長石,粒徑1～5mm,含量達30%,基質為中細粒花崗結構,粒徑0.05～0.2 mm,主要礦物組成為石英(30%±)、條紋長石(25%±)、斜長石(14%±)、黑云母(1%±),副礦物包括鋯石、磷灰石、磁鐵礦和鈦鐵礦等。礦體附近巖石多發生黃鐵絹英巖化和高嶺土化等。

2 鉀長花崗巖巖石地球化學特征

鉀長花崗巖SiO2=(74.79～77.79)%(平均值76.01%),A l2O3= (12.11～13.49)%,M gO=(0.08～0.27)%,CaO=(0.20～0.94)%, K2O=(4.42～7.97)%,K2O+N a2O =(8.20～9.93)%,K2O/N a2O= 1.12～1.29。里特曼指數σ=1.93～3.10,屬高鉀鈣堿性花崗巖(圖1)。C IPW標準礦物計算表明,鉀長花崗巖僅個別出現剛玉分子,A/CN K (A l2O3/CaO+N a2O+K2O)(mol)= 1.01～1.10,為弱過鋁質花崗巖。

圖1 石平川鉀長花崗巖的Si O2-K2O圖解Fig.1 Si O2-K2O diagram of Shipingchuan potash-feldspar granite

在主量元素中,隨著SiO2的升高,K2O、N a2O增加,A l2O3、P2O5、M nO、TFe、M gO、T iO2降低,呈現典型的結晶分異演化趨勢。

在微量元素特征方面,石平川鉀長花崗巖具有富集部分大離子親石元素(L I L E,如Rb,Th,U,K等)的特點,在相對原始地幔標準化蛛網圖上(圖2),表現出顯著的Rb、Th、U、Pb正異常和Ba、N b、T i負異常,反映巖漿源區可能主要由地殼物質組成[6]。微量元素對N b/U值為3.86～6.84,接近陸殼值,且遠小于球粒隕石和原始地幔值[6,7];N b/Pb值為0.55～1.52,略小于大陸地殼值,顯示成巖物質主要來源于地殼,幔源物質成分參與較少。

鉀長花崗巖稀土元素總量ΣREE為89.44～164.02μg/g,LREE/HREE平均為9.23(變化于6.48～12.69)。球粒隕石標準化稀土元素模式(圖3)具陡的右傾斜配分特點,顯示輕稀土富集重稀土虧損,且具有明顯的負Eu異常(Eu/Eu＊=0.33～0.50)。另外, L a/Sm與L a正相關性明顯(圖4),說明巖漿過程主要受部分熔融控制。

圖2 鉀長花崗巖的微量元素原始地幔標準化蛛網圖解Fig.2 Pri mary mantle-normalizedtraceelements spidergram for the potash-feldspar granite

圖3 鉀長花崗巖稀土元素球粒隕石標準化配分圖Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns of the potash-feldspar granite

圖4 鉀長花崗巖L a/Sm—L a圖解Fig.4 (c)L a/Sm—L a diagram of the potashfeldspar granite

3 鉀長花崗巖LA-ICPM S鋯石U-Pb年代學

石平川鉀長花崗巖中的鋯石為淺黃色,顆粒晶形發育良好,為長柱狀或短柱狀,陰極發光圖像顯示明顯的振蕩韻律環帶(圖5),且Th/U為1.10～2.73,為典型的巖漿成因鋯石。選擇韻律環帶明顯的巖漿鋯石,進行了17個點的定年分析,大部分數據點都位于諧和線上或稍偏諧和線(圖6),僅個別點(SPC-17)以直線形式位于諧和線的右邊,表現為207Pb/235U比值較大,這可能主要與207Pb難以測準有關,并不影響206Pb/238U比值,表明這些顆粒形成后U-Pb同位素體系是封閉的,基本沒有U或Pb同位素的丟失或加入。17顆鋯石的206Pb/238U年齡變化于99 M a±2 M a～108 M a±2 M a之間,206Pb/238U加權平均年齡為(102.7±1.2)M a(M SDW=2.4),該年齡基本代表了鉀長花崗巖巖漿的結晶年齡,表明巖體屬于早白堊世晚期巖漿活動的產物。

圖5 鉀長花崗巖鋯石陰極發光圖Fig.5 Cathode lum inescence pictures of zircons from the potash-feldspar granite

本次研究采集的鉀長花崗巖樣品來自巖體中部和礦區南部ZK0903號鉆孔490～510 m孔深處(測年所用樣品為鉆孔不同孔深鉀長花崗巖的混合樣)。用于鋯石UPb年代學測定的樣品,在廊坊區域地質礦產調查研究所實驗室對鋯石進行了分選,鋯石U-Pb年齡在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室利用LA-ICPM S方法測定。

圖6 鉀長花崗巖鋯石U-Pb諧和圖Fig.6 Zircons U-Pb ages concordia diagram for the potashfeldspar granite

4 鉀長花崗巖成巖環境及成因探討

石平川鉀長花崗巖屬于高鉀鈣堿性、弱過鋁質花崗巖,其主量元素含量變化呈現典型的結晶分異演化趨勢;在微量元素方面,表現出顯著的Rb、Th、U、Pb正異常和Ba、N b、T i負異常,反映巖漿源區可能主要由地殼物質組成,微量元素對N b/U值接近陸殼值,且遠小于球粒隕石和原始地幔值,N b/Pb值略小于大陸地殼值,顯示成巖物質主要來源于地殼,幔源物質成分參與較少;稀土元素L a/SmN與L a正相關性明顯,說明巖漿過程主要受部分熔融控制。除個別點外,其余樣品投影點在ACF圖(圖7)上都位于黑云母-斜長石-堇青石區,可類比于S型花崗巖[8]。

圖7 鉀長花崗巖的10000Ga/A l-Zr成因圖解(a)及ACF成因圖解(b)Fig.7 Zr versus 10000Ga/A l diagram(a)and ACF diagram(b)of genesis tracking for the potashfeldspar granite

印支運動使浙江大地的兩大構造單元拼合為一體,從此進入活動陸緣發展階段。在晚侏羅紀時期,太平洋板塊向亞洲大陸俯沖,浙江大地總體處于擠壓應力環境中,但沿北東向為主的構造帶形成斷陷盆地,堆積了陸相火山-沉積巖系(包括石平川礦區出露的西山頭組),形成高硅、富堿的鈣堿性火山巖系列,并伴隨形成以中酸性-酸性花崗巖類組合為特色的侵入巖系列。早白堊紀時期,浙江大地總體仍在擠壓應力體制下,但局部應力反彈釋放,沿北東、北北東向斷裂帶形成斷陷盆地,形成以河湖相為主的陸屑建造和少量的鈣堿性系列的中酸性-酸性火山巖堆積,并成為浙東南地區(青田、溫州等地)重要的巖漿侵入活動期,主要發育輝長巖-石英閃長巖-石英二長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖-堿長花崗巖組合[9]。根據LAICPM S鋯石U-Pb測齡結果,石平川鉀長花崗巖形成于早白堊世晚期。因此,石平川巖體可能是由于板塊強烈擠壓作用導致地殼增厚、深部物質部分熔融而形成,其源巖物質主要來自于殼源,并有少部分幔源物質成分參與。

致謝:本文是在“浙江省青田縣石平川地區鉬多金屬成礦地質條件研究及成礦預測”科研項目成果的基礎上編寫而成的,對中國地質大學(武漢)魏俊浩教授的大力幫助和指導,以及對鄢云飛等同志為科研項目所付出艱辛勞作,在此表示衷心感謝。

[1] 浙江省麗水地質大隊.浙江省青田縣石平川鉬礦區普查-勘探地質報告[R].1982:34-71.

[2] 浙江省第十一地質大隊.浙江省青田縣石平川-永嘉縣石染地區鉬多金屬礦資源調查評價報[R]. 2004:27-32.

[3] 浙江省第十一地質大隊.浙江省青田縣石平川鉬礦區老虎坑塊段普查地質報告[R].2005:13-18.

[4] 浙江省第十一地質大隊.浙江省青田縣石平川鉬礦區坦鋪塊段普查地質報告[R].2005:20-31.

[5] 浙江省第十一地質大隊.浙江省青田縣石平川鉬礦區十五石塊段普查地質報告[R].2005:13-18.

[6] Hofmann A W.M antle geochem istry:the message from oceanic volcanism[J].N ature,1997,385 (16):219-229.

[7] Hofmann A W.Sambling matle heterogeneity through oceanic basalts:isotopes and trace elements [J].In:Holland H D,Turekian K K(ed.).T reatise on geochem istry.Am sterdan:Elsevier.2003, 2:69-97

[8] 徐克勤,涂光熾.花崗巖地質與成礦關系[M].南京:江蘇科學技術出版社,1984:1-20.

[9] 朱安慶,張永山,陸祖達,等.浙江省金屬非金屬礦床成礦系列和成礦區帶研究[R].杭州:浙江省國土資源廳,2002:43-46.

Characteristics and genesis of Shipingchuan potash-feldspar gran ite in Qintian county,Zhejiang Province

YE Ze-fu1,2,YAN Yun-fei1,ZHAN G Yan-jie3,WAN Fang2
(1.R esources Institute of China U niversity of Geosciences,W uhan,430074,China)
(2.T he11th.Geolog ical T eam of Zhejiang P rovince,W enzhou,325006,China)
(3.N anjing Institute of Geology and M ineral R esources,N anjing,210016,China)

Shipingchuan M o-deposit in Q ingtian county is a biggest molybdenum deposit in Zhejiang province at present,and most of researchers consider that the genesis of this deposit is closely related to the K-feldspar granite.This paper studies petrography, petrogeochem istry,LA-ICPMzircon U-Pb geochronology of the K-feldspar granite to approach its diagenetic environment and genesis.The study show s that the Shipingchuan K-feldspar granite belongs to high potassium calc-alkaline,weakly peralum inous S-type granite,which was formed in compressional environment in the late of Early Cretaceous. The originalmaterials of the granite mainly came from the crust and some mantle-derived materials were involved.

Shipingchuanpotash-feldspargranite;molybdenumdeposit; petrogeochem istry;U-Pb zircon ages;S-type granite

book=87,ebook=9

P618.6

A

1671-4814(2010)02-87-06

2009-10-14

葉澤富(1973～)男,地質高級工程師,主要從事礦產地質勘查及技術管理工作。