欽杭成礦帶西段古龍花崗巖株群巖石學、地球化學及年代學

許 華，黃炳誠，倪戰旭，鐘輝運，黃 英，李 乾

（廣西區域地質調查研究院，廣西 桂林 541003）

古龍花崗巖株群位于廣西大瑤山東側古龍－社山一帶，由6個出露規模大小不等的花崗巖株組成。由于缺少同位素測年資料，該花崗巖株群的形成時代一直存在爭議。在欽杭成礦帶地質礦產調查1︰25萬貴縣幅（F49C 001002）區調修測工作中，筆者對古龍花崗巖株群進行了野外調查，從巖石學、地球化學、同位素年代學等方面進行了較詳細的研究，對其成因和形成構造環境進行了探討。

1 區域地質背景

古龍花崗巖株群位于欽杭成礦帶西段大瑤山隆起東南緣，靈山－藤縣斷裂北西側。巖株群大致呈E-W向弧狀展布，自西往東出露有大村、古龍、思泰、社山、上木水、大坡等6個規模大小不等的侵入體（圖1），出露面積最大的古龍巖體約14.6 km2，其余的為0.5～6.7 km2。巖體多呈近圓狀巖株侵入于寒武系小內沖組砂、頁巖，外接觸帶圍巖發育寬約250～1500 m的角巖化帶，且發育花崗閃長斑巖脈。

各侵入體巖性特征大同小異，巖性主要為石英閃長巖－英云閃長巖－花崗閃長巖（或花崗閃長斑巖）－二長花崗巖（或花崗斑巖）組合，石英閃長巖、英云閃長巖（花崗閃長巖）中富含暗色閃長質包體。古龍、大村、大坡等巖體出露主要為中－細粒石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖（或花崗閃長斑巖），而社山、思泰、上木水等巖體出露主要為中－細粒花崗閃長巖（或花崗閃長斑巖）、黑云二長花崗巖（或花崗斑巖）。其中，社山花崗閃長巖體內部尚有晚燕山期花崗斑巖（LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為 91.05 Ma）[1]侵入。

2 巖石學特征

各巖體具有明顯的巖相分帶，一般巖體邊緣相為石英閃長巖、英云閃長巖或花崗閃長斑巖，中心相為花崗閃長巖或二長花崗巖。如古龍巖體的中心相為中-細粒黑云母花崗閃長巖和英云閃長巖，邊緣相為中－細粒石英閃長巖；社山巖體中心相為中-細粒黑云母花崗閃長巖或二長花崗巖，邊緣相為花崗閃長斑巖。

石英閃長巖:呈淺灰色，中-細粒花崗結構，塊狀構造；主要由斜長石（55%）、石英（16%）、普通角閃石（14%）、黑云母（8%）等礦物組成；斜長石（An=28～47）呈半自形寬板狀，晶體大小為0.2～5mm，以0.5～2 mm居多，0.2～0.5 mm次之，具明顯環帶，內環帶主要部分為中長石（An=47），邊部為更長石（An=28），部分斜長石晶粒內有更基性的拉長石（An=60）不規則狀包塊；他形粒狀石英分布于斜長石之間，大小多在2 mm左右；黑云母鱗片大小不一，小者0.5 mm左右，大者可達5 mm，為聚片集合體。普通角閃石呈長柱狀，柱長一般為1～2 mm間；副礦物有磁鐵礦、鋯石、磷灰石、榍石等。

圖1 古龍巖株群地質簡圖Fig.1 Simplified geological map of the Gulong granites

英云閃長巖:呈淺灰色，中-細粒花崗結構，塊狀構造；主要由斜長石（36%～50%）、石英（36%～40%）、黑云母（6%～10%）、普通角閃石（4%～8%）、鉀長石（3%～4%）等礦物組成；斜長石半自形板狀晶體大小多在0.5～2mm之間，少數略大于2mm，斜長石環帶構造明顯，內環多已被斜黝簾石和粘土礦物交代；他形石英分布于斜長石間，大小多在2mm左右，少數可達3 mm；黑云母鱗片大小不一，小者0.5 mm左右，大者可達5 mm，它們往往被綠泥石交代；普通角閃石呈長柱狀，柱長多在1～2 mm間；副礦物有磁鐵礦、鋯石、磷灰石等。

花崗閃長巖:呈淺灰白色，中-細粒花崗結構，塊狀構造；主要由斜長石（基性斜長石鈉長石化，An=8）（40%）、石英（42%）、黑云母（5%）、鉀長石（9%）等礦物組成。長英礦物大小為0.2～1.6 mm，以0.5～1 mm間居多；斜長石被鈉長石及少量斜黝簾石、絹云母交代，黑云母被綠泥石、方解石交代，但原礦物外形仍保留；副礦物有黃鐵礦、鋯石、磷灰石等。

二長花崗巖:呈淺灰白色，中-細粒花崗結構，塊狀構造；主要由斜長石（基性斜長石鈉長石化，An=7）（33%）、石英（32%）、鉀長石（20%）、黑云母（綠泥石化）（5%）等礦物組成。長英質礦物大小為0.2～1.2 mm，以0.5～1 mm居多。斜長石被鈉長石及少量斜黝簾石交代，黑云母被綠泥石交代，但原礦物外形仍保留；副礦物有黃鐵礦、鋯石、磷灰石等。

3 巖石地球化學特征

筆者選取了代表性巖石類型，對古龍花崗巖株群進行了巖石地球化學測試。主、微量元素及稀土元素分析均由武漢綜合巖礦測試中心完成，全巖地球化學數據見表1。文中圖件采用GeoKit軟件[2]制作。

3.1 主量元素特征

自石英閃長巖（英云閃長巖）→花崗閃長巖→二長花崗巖，SiO2含量由 62.15%→70.91%→71.13%變化，表現為從中性到酸性，由低鉀向高鉀方向演化。總體SiO2含量偏低，具高鈣（CaO:2.11%～6.72%）低鉀（K2O:1.03%～3.83%）的特征。全堿（Na2O+K2O）3.69% ～6.44%，Na2O＞K2O，堿度率（AR）為1.41～2.23，鋁飽和指數（A/CNK）為 0.93～1.22，為準鋁質－過鋁質。在SiO2－(Na2O+K2O)（TAS）圖解（圖2）中，全部樣品均屬亞堿性，分別落于閃長巖、花崗閃長巖及花崗巖區，與前文礦物和結構定名一致；在SiO2－K2O圖解（圖3）中，樣品多落于鈣堿性系列，個別已落于低鉀系列界線附近，少量演化晚期樣品落于高鉀鈣堿性系列，顯示為低鉀系列→鈣堿性系列→高鉀鈣堿性系列演化的火山弧花崗巖組合特征。

圖2 古龍巖株群TAS圖解（底圖資料據文獻[3]）Fig.2 TAS diagram for the Gulong granites

圖3 古龍巖株群Si02-K2O圖解[4-5]Fig.3 SiO2-K2Odiagram for the Gulong granites

3.2 稀土元素特征

稀土元素總量（∑REE）為83.81×10-6～169.74×10-6，輕重稀土（LREE/HREE）比值 5.54～10.74，巖石輕重稀土分餾明顯。δEu值為0.68～0.85，屬弱負Eu異常。總體稀土總量（∑REE）偏低，而Y（15.12×10-6～ 19.53×10-6）含量相對偏高，反映了火山弧花崗巖的稀土元素含量特征。其稀土配分曲線為輕稀土富集型（圖4），輕稀土區間斜率較陡，重稀土區間平緩。各侵入體代表樣品的稀土配分曲線基本相似，不同巖性樣品曲線顯示為協調的演化性，表明古龍花崗巖株群不同的侵入體均具有相同或相似的巖漿源區和成巖環境。

3.3 微量元素特征

在微量元素原始地幔標準化蛛網圖（圖5）中，大離子親石元素Ba、K、Sr及部分高場強元素Nb、Ta、P、Ti虧損（谷），部分高場強元素 Th、U、Zr、Hf相對富集（峰），反映了典型的火山弧花崗巖微量元素特征。

4 年代學

4.1 樣品采集和測試方法

在古龍巖體中，選取主要巖性進行鋯石分選和年齡測試。樣品(GL-1)采自古龍鎮附近的新鮮基巖，巖性為中-細粒黑云角閃石英閃長巖。采用常規的重選和磁選，將鋯石從全巖中分離，最后在雙目鏡下挑純。

圖4 古龍巖株群球粒隕石標準化稀土元素配分圖[6]Fig.4 Chondrite-normalized rare earth elements distribution patterns for the Gulong granites

樣品制靶和鋯石陰極發光、背散射照像在中國地質科學院礦產資源研究所電子探針實驗室完成。LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年測試在中國地質科學院礦產資源研究所MC-ICP-MS實驗室完成，測試儀器為Finnigan Neptune型MC-ICP-MS及與之配套的Newwave U-Pb213激光剝蝕系統。鋯石測定點的Pb同位素比值、U-Pb表面年齡等數據處理采用ICPMSDatacal 6.4程序計算，鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0程序獲得，儀器工作條件、分析精度和分析方法見文獻[7-9]。

4.2 測試結果

樣品（GL-1）中鋯石呈淺玫瑰色、淺褐色，絕大部分晶形完好，短柱狀～長柱狀，粒徑120～250μm，長寬比3:1～2:1。在背散射照像和陰極發光圖像（圖6）中，大部分顆粒具有較清晰的振蕩環帶結構，屬于典型的巖漿結晶鋯石。

圖6 古龍巖體鋯石Cl圖像、測試點位及年齡Fig.6 Cathodoluminescene images,analytical spots and ages of zircons from Gulong granites

圖5 古龍巖株群原始地幔標準化微量元素蛛網圖[6]Fig.5 PM-normalized trace element spider-grams for the Gulong granites

選擇環帶結構清晰的20個代表性鋯石顆粒進行U-Pb年齡測定，各測點的測試結果列于表2。鋯石中 Pb含量為（0.99～13.82）×10-6，U 含量為（20.53～ 157.28）×10-6，Th含量為（8.43～ 53.72）×10-6，Th/U比值為 0.37～0.67，為典型的巖漿鋯石[10]。其206Pb/238U年齡范圍為433～449 Ma。從鋯石的形態和同位素組成來看，鋯石韻律環帶清晰，鋯石顆粒基本保持原有的封閉體系，其鋯石年齡基本可以代表巖漿的結晶年齡。

在一致曲線圖（圖7）中，除2個測點因諧和度較低而不參加計算外，其余18個測點所獲得的206Pb/238U年齡加權平均值為445.9±1.2Ma（MSWD=0.035，置信度為95%），代表了石英閃長巖的結晶年齡或成巖年齡。

5 討論

5.1 巖體形成時代

圖7 古龍巖體鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.7 Zircon U-Pb concordia diagramofthe Gulonggranites

古龍花崗巖株群的形成時代，由于缺乏高精度測年數據約束，長期以來存在爭議，如1∶20萬桂平幅區域地質測量報告將其歸為加里東期侵入體[11]；廣西區域性地質志認為屬燕山早期第三次侵入形成的同熔型中酸性侵入巖[12]；1999年及2006年版1∶50萬廣西壯族自治區數字地質圖均認為其形成于中侏羅紀[13-14]。以上劃分均據區域地質資料，并無實測數據的支持。

本次工作首次對古龍巖體進行了高精度的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，獲得古龍巖體石英閃長巖的加權平均年齡為445.9±1.2Ma。陳懋弘等（2011）對蒼梧縣社洞鎢鉬礦床花崗巖類研究[1]時對社山巖體和平頭背巖脈進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年和礦石輝鉬礦Re-Os測年，獲得社山巖體花崗閃長巖年齡為435.8±1.3Ma，平頭背花崗閃長斑巖脈432.0±1.7Ma，石英脈型輝鉬礦Re-Os等時線年齡437.8±3.4Ma。

上述高精度測年數據表明:古龍花崗巖株群的形成年齡為445～432 Ma，屬早志留世（加里東期）。

5.2 巖石成因

古龍花崗巖株群的巖石組合為石英閃長巖－英云閃長巖－花崗閃長巖－二長花崗巖，巖石普遍含角閃石；巖石化學系列包括了低鉀系列－（中鉀）鈣堿性系列－高鉀鈣堿性系列，主量元素具高CaO低K2O的特征；稀土分餾程度較高，輕稀土富集，弱Eu虧損，稀土總量（∑REE）低，Y元素含量相對偏高；微量元素原始地幔標準化蛛網顯示右傾模式，強烈的 Nb 、Ta、Sr、P、Ti虧損，Th、U、Zr、Hf相對富集:這些特征表明古龍花崗巖株群為典型的火山弧I型花崗巖，具殼幔混源花崗巖的特點。

在巖漿巖成因SiO2-Zr判別圖（圖8a）中，樣品均落于I型花崗巖區。在Defant的經典島弧巖石與埃達克巖判別圖（圖8b）上，樣品均落于經典島弧巖石區域。在Pearce的花崗巖構造環境判別圖中，Y-Nb微量元素判別圖（圖8c）落于火山弧+同碰撞花崗巖區，而Y-Nb微量元素判別圖（圖8d）則落于火山弧花崗巖區，個別投點靠近同碰撞花崗巖過渡區。

對古龍花崗巖株群的巖石組合、主量元素、稀土元素和微量元素的特征分析表明，該巖株群為與島弧或活動大陸邊緣有關的I型花崗巖（科迪勒拉型），形成于俯沖－碰撞擠壓構造背景，巖漿物質來源主要為俯沖帶幔源巖漿和部分混入的殼源物質。

圖8 古龍巖株群巖漿成因判別圖及構造環境判別圖Fig.8 Discrimination plots for the magmatic origin of Gulong granite

5.2 構造意義

華南加里東期的大地構造屬性長期存在爭議，如加里東海溝－島弧系[18]、古生代多島海[19]、陸內褶皺造山帶[20-23]。

舒良樹（2008）[24]將加里東晚階段花崗（閃長）巖細分為兩期:早期屬I型花崗巖，形成時代430～460 Ma，以含角閃石、數量少、規模小為特征；晚期屬S型花崗巖，形成時代400～430 Ma，規模大、數量多；認為花崗巖是陸內造山作用的產物。彭松柏（2006）[25]在兩廣云開隆起區識別出有加里東期基性侵入巖，并認為其形成于俯沖－碰撞大陸邊緣的火山弧構造背景，可作為華南地區存在加里東期揚子板塊向華夏板塊的俯沖－碰撞和華南新元古代－早古生代洋盆的存在、閉合的證據。劉寶珺等（1993）[26]認為華南加里東期盆地消亡過程中，雖然發生過有限俯沖作用，但沒有形成典型的島弧型或科迪勒拉型或地體拼貼型造山帶，也不同于拗拉槽造山作用形成的陸內造山帶，而是華夏板塊向NW漂移導致華南盆地脈動式發育形成的一種獨特的“南華型”造山帶。

在欽杭結合帶西段，特別是大瑤山隆起及其東緣地區，類似于古龍、社山的英云閃長巖或花崗閃長（斑）巖體仍很多。如周邊地區的大寧、桂嶺、永和、古袍－桃花等花崗閃長（斑）巖體，屬于I型或I型和S型之間的過渡類型，具有殼幔混合特征，且與Au、Cu、Mo等成礦關系密切[27-31]。因此，古龍－社山一帶具活動陸緣性質的加里東期I型（科迪勒拉型）花崗巖株群的厘定，對于深入研究華南地區加里東期構造-巖漿演化及其成礦作用具有重要的意義。

6 結論

（1）古龍花崗巖株群形成于早志留世（445～432 Ma）。

（2）古龍花崗巖株群屬于加里東期I型花崗巖，形成于華南加里東期造山帶俯沖－碰撞擠壓構造背景，巖漿物質來源主要為俯沖帶幔源巖漿和部分混入的殼源物質。

（3）古龍加里東期具活動陸緣性質的I型（科迪勒拉型）花崗巖株群的厘定，對于深入研究華南地區加里東期構造-巖漿演化及其成礦作用具有重要的意義。

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