粵桂邊境煌斑巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

余素萍 馬占武 盧文姬 張 輝 李紅中

(1.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510650;2.北方民族大學(xué)土木工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021;3.中山大學(xué)地球環(huán)境與地球資源研究中心，廣東 廣州 510275;4.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029)

·地質(zhì)與測(cè)量·

粵桂邊境煌斑巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

余素萍1馬占武2盧文姬3張 輝3李紅中4

(1.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510650;2.北方民族大學(xué)土木工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021;3.中山大學(xué)地球環(huán)境與地球資源研究中心，廣東 廣州 510275;4.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029)

通過(guò)對(duì)粵桂邊境貴金屬礦床緊密相關(guān)的云煌巖進(jìn)行地球化學(xué)分析，結(jié)果顯示N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖表現(xiàn)為相對(duì)富集Rb、Ce和Sm及虧損Ta和Sr。煌斑巖的稀土總量為(82.33～215.30)×10-6，平均值為143.20×10-6，是原始地幔的20倍。輕稀土含量為(75.01～199.01)×10-6，重稀土含量為(7.31～16.29)×10-6，輕重稀土含量比值為9.26～12.22、平均為10.90。經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化，煌斑巖的稀土配分曲線表現(xiàn)為右傾和極弱的Eu負(fù)異常。研究區(qū)的煌斑巖具有地幔和下地殼的雙重特點(diǎn)，其中煌斑巖的幔源地球化學(xué)指標(biāo)δZr/δNb、δTh/δLa值分別為16.02～20.01和0.14～0.20，而殼源組成特征δLa/δNb、δSm/δNd和δNb/δU值分別為2.06～3.78、0.18～0.19、5.29～22.37，這可能說(shuō)明煌斑巖屬于原始幔源巖漿經(jīng)下地殼物質(zhì)混染的產(chǎn)物。在研究區(qū)的貴金屬成礦作用過(guò)程中，煌斑巖可能扮演了“礦化劑來(lái)源”和“能量供體”的角色。

煌斑巖 幔源 混染 成礦作用 貴金屬

欽杭結(jié)合帶位于華夏陸塊和揚(yáng)子克拉通之間[1]，其南段的粵桂邊境界地區(qū)廣泛發(fā)育有大量的貴金屬礦床[2]，這些礦床以龐西垌、金山、樟木塘等金銀礦床最為典型。近年來(lái)的新一輪找礦結(jié)果表明，該地區(qū)內(nèi)具有巨大的金、銀、銅、鉛和鋅等金屬成礦潛力[3]。前人研究表明，煌斑巖在中溫?zé)嵋航鸬V的成礦作用中扮演了礦源巖的角色[4-5]，而這類巖石也以巖墻的形式在粵桂邊境的金銀成礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育。鑒于煌斑巖的超深起源、成礦潛力等問(wèn)題成為了學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)[6-8]，本研究探究了該地區(qū)煌斑巖形成的大地構(gòu)造背景及成礦效應(yīng)。

1 巖石學(xué)特征

粵桂邊境的煌斑巖屬于鈣堿性云煌巖。研究區(qū)位于粵西云開隆起區(qū)的南部和信宜—廉江斷褶帶南段。煌斑巖脈(墻)在研究區(qū)內(nèi)的平山、樟木塘、金山、高嶺等地均有發(fā)育并以高嶺地區(qū)出露最好。該煌斑巖手標(biāo)本主要為灰黑色，局部可見毫米級(jí)的淺色眼球體。顯微鏡下，暗色礦物斑晶和基質(zhì)共同構(gòu)成了煌斑結(jié)構(gòu)，暗色礦物斑晶主要為黑云母，局部可見橄欖石斑晶，長(zhǎng)英質(zhì)物質(zhì)以基質(zhì)的形式存在且局部可見微小的鉀長(zhǎng)石斑晶。在煌斑巖內(nèi)，局部可見有自形程度偏高的金屬硫化物，它們表現(xiàn)為脈狀或零星浸染狀分布，其中脈狀的煌斑巖應(yīng)該歸屬于煌斑巖形成之后的熱液脈。根據(jù)上述礦物特征，該煌斑巖屬于鈣堿性煌斑巖中的云煌巖，見圖1。

圖1 高嶺地區(qū)煌斑巖的顯微鏡照片

2 微量元素地球化學(xué)

2.1 微量元素

煌斑巖的微量元素含量總體上較為穩(wěn)定。其中，過(guò)渡元素V、Cr、Ni和Co的含量分別為(47.33～121.20)×10-6(平均為82.49×10-6)、(186.70～344.10)×10-6(平均為242.15×10-6)、(38.83～118.90)×10-6(平均為77.12×10-6)、(9.36～42.58)×10-6(平均為20.62×10-6)；大離子親石元素(LILE)Cs、Pb、Sr、Rb、Ba含量分別為(7.13～58.09)×10-6(平均為23.52×10-6)、(12.79～379.70)×10-6(平均為82.46×10-6)、(79.64～645.00)×10-6(平均為369.17×10-6)、(296.00～878.00)×10-6(平均為556.02×10-6)、(326.20～834.30)×10-6(平均為555.18×10-6)；高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)U、Th、Nb、Zr、Hf含量分別為(0.77～3.99)×10-6(平均為1.84×10-6)、(2.86～6.61)×10-6(平均為4.70×10-6)、(5.43～12.81)×10-6(平均9.65×10-6)、(105.80～238.40)×10-6(平均為177.18×10-6)、(2.51～5.56)×10-6(平均為4.07×10-6)。

對(duì)比結(jié)果顯示，大離子親石元素(Cs、Pb、Sr、Rb、Ba)及高場(chǎng)強(qiáng)元素(Th、Nb、Zr、Hf)的含量均較為穩(wěn)定，這些元素較典型的地幔巖石[9]更為富集。經(jīng)過(guò)N-MORB[9]標(biāo)準(zhǔn)化，煌斑巖的微量元素蛛網(wǎng)圖表現(xiàn)為Rb、Ce和Sm相對(duì)富集，而Ta和Sr相對(duì)虧損，見圖2。另外，樣品的平均值明顯不同于洋島和大洋中脊玄武巖，而與下地殼組成和原始地幔的樣品表現(xiàn)出近似的遞變規(guī)律。因此，煌斑巖的物源與下地殼和地幔具有緊密聯(lián)系。

圖2 煌斑巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化

2.2 稀土元素

稀土元素分析結(jié)果表明，本研究的煌斑巖樣品明顯較原始地幔富集稀土，其中，稀土總量為(82.33～215.30)×10-6，平均值為143.20×10-6，是原始地幔的20倍；輕稀土含量為(75.01～199.01)×10-6，平均值為131.30×10-6；重稀土含量為(7.31～16.29)×10-6，平均為11.90×10-6。δLa/δYb值為9.94～17.60，平均為14.45。δEu值為0.59～0.87，平均為0.80，δCe值為0.95～0.99、平均為0.96，它們略低于原始地幔組成[9]。與原始地幔組成相比，本研究中煌斑巖的上述指標(biāo)均明顯偏高，這說(shuō)明地幔對(duì)煌斑巖的貢獻(xiàn)并不明顯。經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化，本研究煌斑巖的REE配分曲線表現(xiàn)為右傾和極弱的Eu負(fù)異常，見圖3。

圖3 高嶺地區(qū)煌斑巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化

2.3 典型指標(biāo)對(duì)比

前人研究表明，煌斑巖來(lái)源于深源流體交代導(dǎo)致的地幔部分熔融[4]，而煌斑巖中卻明顯表現(xiàn)出遭受下地殼物質(zhì)混染的特征[7]。基于此，本研究引入了典型的地幔[9]及下地殼樣品的地球化學(xué)指標(biāo)，對(duì)比結(jié)果顯示了多重物源特征。

(1)煌斑巖的地球化學(xué)指標(biāo)指示了一定程度的幔源物質(zhì)特征。本研究煌斑巖的δZr/δNb值為16.02～20.01，δTh/δLa值為0.14～0.20，它們基本吻合(或接近)典型的地幔組成。此外，δNb/δTa值為21.21～26.10，δTa/δYb值為0.22～0.31，δBa/δTh值為92.83～161.59，這些指標(biāo)相對(duì)略微高于地幔組成。

(2)煌斑巖中的諸多地球化學(xué)指標(biāo)吻合下地殼物源特征。在本研究中，煌斑巖的δLa/δNb值為2.06～3.78，δSm/δNd值為0.18～0.19，它們均相對(duì)更接近下地殼組成。煌斑巖的δNb/δU值為5.29～22.37，平均值為16.82，介于地幔和下地殼之間且更接近下地殼組成。δNb/δY值為0.45～0.66，平均值為0.53，接近下地殼組成。

(3)煌斑巖遭受了上地殼物質(zhì)的影響。本研究煌斑巖的δLa/δYb值為13.86～24.53，遠(yuǎn)高于地幔和下地殼組成并相對(duì)更接近于上地殼組成。輕重稀土含量比值為9.26～12.22，平均為10.90，δZr/δY為8.49～10.72，這些指標(biāo)遠(yuǎn)高于地幔和下地殼組成并基本吻合上地殼組成。δLa/δTa值為49.53～86.33，平均值為76.64，高于地殼和地幔組成，這也可能指示了相對(duì)更淺源區(qū)物質(zhì)或后期流體的影響和改造。

綜上所述，本研究煌斑巖顯示了地幔源區(qū)和上地殼的共同特征且相對(duì)更接近上地殼。盡管研究區(qū)的煌斑巖組成具有下地殼和地幔的雙重特征，但地幔組成與煌斑巖的地球化學(xué)特征吻合度明顯低于下地殼。此外，煌斑巖中部分地球化學(xué)指標(biāo)傾向于地殼物質(zhì)的特征，這可能反映了上地殼物質(zhì)對(duì)煌斑巖的影響。

3 討 論

粵桂邊境的煌斑巖是受到陸殼物質(zhì)不同程度混染的基性巖漿的產(chǎn)物。前人研究表明[12]，煌斑巖屬于近似幔源基性巖漿遭受陸殼混染的產(chǎn)物，這種原始巖漿是地幔部分熔融的產(chǎn)物，來(lái)源于地殼物質(zhì)俯沖進(jìn)入地幔楔的脫水產(chǎn)物(流體)交代作用[6]，該交代作用形成了幔源巖漿并在上升過(guò)程中遭受了殼源物質(zhì)的混染作用[7]。在本研究中，煌斑巖的δZr/δNb和δTh/δLa地球化學(xué)指標(biāo)指示了幔源物質(zhì)特征，而δLa/δNb、δSm/δNd、δNb/δU和δNb/δY指標(biāo)則相對(duì)更吻合下地殼物源特征，這說(shuō)明煌斑巖的來(lái)源具有地幔和下地殼雙重特點(diǎn)。此外，粵桂邊境煌斑巖切割穿插于燕山晚期的花崗閃長(zhǎng)巖中并吻合北東向新華夏系構(gòu)造特點(diǎn)，這與中生代以來(lái)的太平洋板塊俯沖具有緊密聯(lián)系。因此，粵桂邊境的煌斑巖應(yīng)該與太平洋板塊的俯沖作用存在密切聯(lián)系，它們是原始幔源巖漿在上侵過(guò)程中遭受了下地殼物質(zhì)混染的產(chǎn)物。

煌斑巖在粵桂邊境地區(qū)貴金屬的成礦作用中扮演了“礦化劑來(lái)源”和“能量供體”。前人研究表明，煌斑巖經(jīng)常與U、Fe、Cu等礦產(chǎn)密切共生[8]，并表現(xiàn)為諸多中溫?zé)嵋航鸬V的礦源巖[4]或礦化劑來(lái)源之一[5]。鈣堿性煌斑巖極可能并不是中溫?zé)嵋航鸬V的主要礦源巖，這是因?yàn)槔瓘埍尘跋碌幕桶邘r巖漿溫度高，富含CO2、S2-、F-、Cl-等礦化劑并因與圍巖的物理性質(zhì)和化學(xué)成分差別巨大而產(chǎn)生“界面效應(yīng)”[8]。在本研究中，煌斑巖的礦物學(xué)特征指示其屬于云煌巖，這與被廣泛用作金礦找礦標(biāo)志的煌斑巖同屬于鈣堿性[4-5，8]。在煌斑巖脈發(fā)育的平山、英橋、金山、高嶺等金礦(化)區(qū)，地球化學(xué)示蹤結(jié)果指示金礦源主要來(lái)自于地層及其衍生混合巖[2]。在煌斑巖中，零星浸染狀金屬硫化物的出現(xiàn)證實(shí)了原始巖漿體系內(nèi)富集S2-礦化劑組分。據(jù)此，本研究認(rèn)為煌斑巖可能主要扮演了“礦化劑來(lái)源”和“能量供體”的角色，即大氣降水的下滲并遭受到了煌斑巖漿活動(dòng)的加熱，流體受熱的同時(shí)吸收了煌斑巖漿分異出來(lái)的CO2及S2-、F-、Cl-等礦化劑。富含礦化劑的中溫?zé)嵋阂蛄転V性強(qiáng)而萃取了圍巖中的貴金屬元素并最終在構(gòu)造破碎帶內(nèi)發(fā)生富集、形成礦床或礦化點(diǎn)。

4 結(jié) 論

(1)煌斑巖的微量元素含量總體上較為穩(wěn)定，而稀土明顯較原始地幔富集。煌斑巖的過(guò)渡元素、大離子親石元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素的含量均較為穩(wěn)定，而Sr和U的含量穩(wěn)定性則明顯較差。稀土總量的平均值為143.20×10-6，是原始地幔的20倍，輕重稀土含量比值為9.26～12.22。

(2)煌斑巖具有地幔和上地殼的雙重來(lái)源特征。煌斑巖的幔源地球化學(xué)指標(biāo)δZr/δNb 值為16.02～20.01，δTh/δLa值為0.14～0.20，而煌斑巖的δLa/δNb值為2.06～3.78，δSm/δNd值為0.18～0.19，δNb/δU值為5.29～22.37，均吻合地殼組成特征。

(3)煌斑巖與太平洋板塊的俯沖和貴金屬礦床關(guān)系密切。煌斑巖切割穿插于燕山晚期花崗閃長(zhǎng)巖，其展布方向?yàn)楸睎|向。在貴金屬成礦作用中，煌斑巖表現(xiàn)為成礦的“礦化劑來(lái)源”和“能量供體”。

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(責(zé)任編輯 鄧永前)

Geochemical Characteristics and Geological Significances of Lamprophyre in the Provincial Border Areas around Guangdong and Guangxi Province

Yu Suping1Ma Zhanwu2Lu Wenji3Zhang Hui3Li Hongzhong4

(1.CollegeofCivilEngineeringGuangdongCommunicationPolytechnic，Guangzhou510650，China;2.SchoolofCivilEngineering，BeifangUniversityofNationalities，Yinchuan750021，China;3.ResearchCenterforEarthEnvironment&Resources，SunYat-senUniversity，Guangzhou510275，China;4.InstituteofGeologyandGeophysics，ChineseAcademyofScience，Beijing100029，China)

The analysis on the geochemical characteristics of the lamprophyre that is closely related with the metal deposit in the provincial border areas around Guangdong and Guangxi province，showed that Rb，Ce and Sm are relative enriched，while Ta and Sr are relatively loss，based on the N-MORB standardized spider diagram of trace elements.The ΣREE values of lamprophyre are(82.33～215.30)×10-6，and its average values are 143.20 × 10-6，which is the 20 times that of the original mantle.The contents of LREE and HREE are(75.01～199.01)× 10-6and(7.31～16.29)× 10-6respectively，the LREE/HREE value between 9.26～12.22 and the average value is 10.90.The REE distribution curves showed as right deviation and extremely weak Eu anomaly，after normalized by the chondrite.The lamprophyre in research area has the characteristics of both mantle and lower crust，the values of mantle-derived geochemical indicatorsδZr/δNb andδTh/δLa are 16.02～20.01 and 0.14～0.20 respectively，the crust source composition includeδLa/δNb，δSm/δNd andδNb/δU with the values of 2.06～3.78，0.18～0.19 and 5.29～22.37 respectively.It maybe indicate that，lamprophyre is the product of the original mantle-derived magma that is contaminated by the lower crust materials.During the process of the precious metal mineralization in research areas，lamprophyre maybe plays the roles of “mineralizer source” and “energy donor”.

Lamprophyre，Mantle source，Contamination，Mineralization，Precious metal

2014-01-04

國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)專項(xiàng)(編號(hào)：資[2010] 礦評(píng)01-15-33)，國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：41303025)。

余素萍(1967—)，女，副教授。通訊作者 李紅中(1982—)，男，博士后。

P595

A

1001-1250(2014)-04-108-04