廣西姑婆山復式巖體巖石學及巖石化學特征*

2016-05-12 01:18:32余何

現代礦業 2016年3期

余　何

(桂林理工大學地球科學學院)

余何

(桂林理工大學地球科學學院)

摘要廣西姑婆山地區是廣西主要的錫鎢和稀有金屬產地之一，位于我國重要的南嶺錫鎢多金屬成礦帶，有鎢、錫、鉬、稀土、鉍、銅、鉛鋅、銻、金等20多個礦種，礦產資源十分豐富。姑婆山復式巖體也是南嶺花崗巖的重要代表之一，由處于中心部位的里松巖體、西南部的新路巖體和占復式巖體大部分的姑婆山巖體組成。分別分析了姑婆山復式巖體各侵入體的巖石學及巖石化學特征，為更為深入地研究姑婆山復式巖體提供參考。

關鍵詞姑婆山復式巖體侵入體巖石學特征巖石化學特征

廣西姑婆山復式巖體位于南嶺錫鎢多金屬成礦帶，研究區內地質構造復雜，巖漿活動強烈[1-3]。自元古代以來該區經歷了晉寧、加里東、印支、燕山、喜山等構造運動，長期活動的深斷裂具有明顯的控巖、巖相作用，直接或間接地控制了區內錫多金屬礦床的形成和分布。該區位于湘、桂、粵三省交界的桂東北地帶，西起賀州市水巖壩，姑婆山一線，東至賀州市大寧與廣東分界一線，南起賀州水巖壩至大寧一線，北至廣西與湖南的分界線一帶[4-6]。為進一步探究廣西姑婆山復式巖體特征，本研究對其巖石學和巖石化學特征進行詳細分析。

1巖石學特征

1.1里松巖體(J3ηγ1)

里松巖體以細—中粒(或中粒)斑狀角閃石黑云母二長花崗巖為主，局部出露中—細粒(中粒)黑云母正長花崗巖。巖石具中—細粒花崗結構、似斑狀結構,主要副礦物為磷灰石、褐簾石、榍石、鋯石、磁鐵礦，其次為鈦鐵礦、獨居石、釷石、褐釔鈮礦、螢石等。螢石主要在接觸帶中呈不規則狀分布于主要礦物粒間。似斑晶為微斜條紋長石，含量一般為15%～30%，接觸帶附近可達40%。斑晶個體也往往變大，呈3～4 cm長的寬板狀，部分微斜長石斑晶具環帶構造，斑晶內包嵌的細小斜長石、石英多沿環帶分布。斑晶邊部常因包嵌石基中的斜長石、石英、黑云母等而不平整，有的形成“珠邊”。斜長石多呈半自形板狀，略具環帶構造，一般為正常環帶，亦有韻律環帶發育，內環以奧—中長石為主，一般在NO35以下，外環多為奧長石，一般為NO12～18。部分斜長石晶粒內可見被熔蝕呈不規則狀的斜長石“晶骸”，在成分上與外圍斜長石有的是突變的，有的“晶骸”在成分上與外圍斜長石接近，但光性方位不一致。熔蝕的斜長石“晶骸”被認為是巖漿混合作用的標志之一。富含包裹體是里松巖體的主要特征，亦為其與姑婆山巖體的主要區別。

1.2姑婆山巖體(J3ηγ2或J3ξγ2)

姑婆山巖體主要巖石為中—粗粒斑狀黑云母正長花崗巖和中—粗粒斑狀黑云母二長花崗巖，其中，中—粗粒斑狀黑云母正長花崗巖出露面積較大，巖石具中—粗粒花崗結構及似斑狀結構。上述2種巖石除鉀長石和斜長石的含量有區別外，其余特征均相似。姑婆山巖體副礦物有磁鐵礦、鋯石、磷灰石、褐簾石、榍石，其次為鈦鐵礦、獨居石、釷石、褐釔鈮礦、螢石、黃鐵礦等。姑婆山巖體斑晶由微斜長石組成，常發育格狀雙晶，卡氏雙晶不常見，斑晶含量各處不一，一般為15%～30%，多者可達30%～40%，但亦有不含斑晶的。斜長石略具環帶構造，內環為奧—中長石，外環為鈉—奧長石，部分斜長石晶體內可見被熔蝕殘留的斜長石“晶骸”，暗色礦物光性特征與里松巖體相近。

姑婆山巖體的K、Na質交代現象極普遍，鏡下可見極為典型的交代結構，微斜條紋長石沿斜長石邊部向內蠶食交代，使原有的斜長石板狀晶體殘缺不全，有的整個斜長石晶體除邊部殘留外，幾乎全被鉀長石蠶食取代，還可見鉀長石穿孔交代斜長石，與鉀長石伴生的還有螢石，鉀長石呈補丁狀交代斜長石形成的“反條紋”較常見。鈉質交代現象雖普遍發育，但不及鉀質交代強烈，微斜長石中大量發育鈉長石交代條紋，有的交代條紋幾乎占據微斜長石總體的30%～40%，此外交代“凈邊”以及沿鉀長石粒間呈犬牙狀交代邊、交代蠕英石等均可見。姑婆山巖體的巖漿富含K、Na及揮發分(如F等)，因此，結晶晚期巖漿中大量富集的K、Na和揮發分對早期結晶的斜長石進行交代是可能的。K、Na質交代現象的出現與后期的構造熱液活動并無明顯關系。

1.3新路巖體(K1ηγ或K1ξγ)

新路巖體屬淺成侵入體，富含揮發分，因此巖體不同部位的主要礦物含量及結構特征變化均較大。主要出露的巖石為細粒斑狀黑云母二長花崗巖和細粒斑狀黑云母正長花崗巖，其暗色礦物主要為黑云母，偶見普通角閃石。黑云母一般含量5%，即為細粒斑狀二長(或正長)花崗巖。斑晶成分為微斜微紋長石、斜長石和石英，微斜長石可見格狀雙晶，屬低微斜長石，斜長石以低號碼奧長石為主，部分為鈉長石，極少具環帶構造，中心為奧長石，邊部為鈉長石。斑晶大小4～10 mm，含量5%～20%，當斑晶含量達30%～50%時，石基粒度由細粒向微粒過渡，巖石呈多斑狀結構或潛基連斑結構時，即為花崗斑巖。野外常可見巖石由細粒斑狀花崗巖逐漸過渡為花崗斑巖或細粒斑狀花崗巖，部分礦物粒度由細粒增大逐漸達中粒，形成連續不等粒的中—細粒花崗結構，巖石即為中—細粒花崗巖。此外，部分細粒花崗巖或花崗斑巖的石基部分還常具顯微文象結構，當其結構以文象結構為主時，巖石即為細粒文象花崗巖或花斑巖。花崗斑巖中斑晶結束生長的時間往往與石基同時或稍晚，故常見斑晶邊部包嵌細小的石英等石基中的礦物，形成“珠邊”結構。新路巖體不僅巖石結構變化多，而且各主要礦物間的關系與正常花崗巖中常見的關系也有所區別，可見普通角閃石晚于石英、斜長石結晶，呈不規則狀充填于長英礦物間或包嵌他們。該類不遵循巖漿正常結晶規律的出現，可能是巖漿中大量揮發分的存在打破礦物正常結晶順序所致。區內常見的副礦物有磁鐵礦、鋯石、獨居石、磷灰石、黃鐵礦、褐簾石、榍石、褐釔鈮礦、螢石等。螢石在局部含量可達巖石總體的3%～4%，螢石呈細小斑塊不規則條紋交代斜長石，未見有交代鉀長石產出，但可見白云母交代鉀長石產出。由于未見巖石后期應力或熱液活動的伴生，因此，該類交代顯然是自變質的產物，螢石選擇交代斜長石和白云母選擇交代鉀長石，是由于螢石的生成需要斜長石中Ca的加入，白云母需要K的補充。

2巖石化學特征

2.1化學成分特征

姑婆山復式巖體花崗巖氧化物含量(圖1)與我國花崗巖平均值相比，SiO2平均含量除第1次里松巖體低于71.27%外，其他各次花崗巖均高于71.27%。里松巖體TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、P2O5平均含量偏高，MnO、Na2O、K2O平均含量偏低；其他各次花崗巖TiO2、Al2O3、Fe2O3、MnO、MgO 、CaO、Na2O、P2O5平均含量均偏低，僅K2O平均含量明顯偏高。

圖1　姑婆山復式巖體AR-SiO2堿度關系

第1次里松巖體→第3次姑婆山巖體→第4次新路巖體→新路巖體的演化特征：SiO2平均含量69.66%→74.47%→75.93%→73.96%，K2O平均含量4.6%→4.86%→4.86%→5.06%，TiO2平均含量0.53%→0.2%→0.12%→0.18%，Al2O3平均含量14.28%→12.57%→12.32%→12.82%，Fe2O3平均含量1.07%→0.66%→0.66%→0.37%，FeO平均含量2.41%→1.39%→1.13%→1.31%，MnO平均含量0.07%→0.04%→0.03%→0.06%，MgO平均含量0.71%→0.26%→0.12%→0.18%，CaO平均含量2.04%→1.014%→0.83%→0.9%，P2O5平均含量0.19%→0.06%→0.03%→0.06%，堿度率(AR)2.6→4.19→2.87→3.16，分異指數(DI)83.28→90.88→92.57→92.45，表明整個復式巖體分異作用強烈，晚期向酸性、堿性演化。姑婆山復式巖體里特曼指數(σ)為1.4～3.61，絕大部分為1.8～3.3，屬鈣堿性巖。Na2O+K2O-SiO2關系圖上所有樣點落于亞堿性系列區(圖2)，K2O-SiO2關系圖所有樣點均落于高鉀鈣-堿性系列區(圖3)。

2.2微量元素特征

姑婆山復式巖體微量元素含量與維氏酸性巖值相比，第1次里松巖體的Li、Be、Nb、Sc、Zr、Th、V、Co、Pb、Zn、W、As、Sb、Bi、F、Rb、Hf、Ti、Cs、Ga、Ag、Sn、B、U、Ta含量偏高，其中V、W、As含量偏高數十倍，而Ba、Cr、Hg、Cl、Au、Mn含量偏低。第2次姑婆山巖體、第3次新路巖體的Li、Be、Nb、Th、V、Co、Pb、W、Mo、As、Sb、Bi、F、Rb、Hf、Ti、Cs、Ga、Sn、U、Ta含量偏高，其中W、Bi、F、U、Sn含量偏高數十倍，而Sc、Zr、Sr、Ba、V、Cr、Cu、Zn、Cl、Au、Ti、Mn、Ag、B含量偏低。

圖2　姑婆山復式巖體Na2O+K2O-SiO2關系

圖3　姑婆山復式巖體K2O-SiO2關系

自第1次里松巖體→第2次姑婆山巖體→第3次新路巖體二長花崗巖→新路巖體正長花崗巖的演化特征：不相容元素平均含量Rb 272.05×10-6→316.06×10-6→425.53×10-6，Zr 246.84×10-6→119.79×10-6→116.28×10-6→101.70×10-6，Ba 650.13×10-6→209.08×10-6→100.95×10-6→195.82×10-6，Th 33.39×10-6→49.1×10-6→47.92×10-6→35.9×10-6，U 14×10-6→15.01×10-6→28.38×10-6→13.62×10-6，Nb 50.79×10-6→60.97×10-6→45.34×10-6→28.73×10-6，Ta 5.29×10-6→5.49×10-6→7.63×10-6→4.78×10-6；其他元素Cu 6.58×10-6→12.02×10-6→24.6×10-6→2.39×10-6，Pb 32.94×10-6→35.55×10-6→45.21×10-6→60.86×10-6，W 194×10-6→433.5×10-6→294×10-6，Sn 6.9×10-6→4.78×10-6→5.67×10-6→10.05×10-6。相容元素平均含量Cr 6.5×10-6→5.67×10-6→5.84×10-6，Co 17.07×10-6→17.32×10-6→17.18×10-6→16.27×10-6，Ni 3.57×10-6→1.77×10-6→2.8×10-6，Sc 4.88×10-6→2.64×10-6→2.62×10-6→2.9×10-6，其他元素Li 84.08×10-6→53.26×10-6→60×10-6→26.04×10-6，Sr 237.09×10-6→49.96×10-6→29.31×10-6→32.22×10-6，Ba 650.13×10-6→209.08×10-6→100.95×10-6→195.82×10-6。w(Rb)/w(Sr)平均值1.46→9.15→26.18→26.16，w(Rb)/w(Sr)平均值2.98→4.83→2.74→5.74。上述特征表明，第1次里松巖體與第2次姑婆山巖體、第3次新路巖體的微量元素含量及w(Rb)/w(Sr)、w(Rb)/w(Sr)值呈跳躍式變化，差別較大，而姑婆山巖體與新路巖體之間的變化較小。

2.3稀土元素特征

姑婆山復式巖體的稀土元素含量與維氏酸性巖值相比，輕稀土元素La、Ce、Pr、Nd含量在第1次里松巖體、第2次姑婆山巖體內偏高，在第3次新路巖體內偏低；Sm含量在第1次里松巖體、第2次姑婆山巖體和第3次新路巖體二長花崗巖內偏高，在第3次新路巖體正長花崗巖內則偏低；輕稀土元素Eu含量在各期花崗巖中普遍偏低，第3次新路巖體更為明顯；重稀土元素Gd、Ho含量在各期花崗巖中均偏高。

姑婆山復式巖體的w(∑REE)(137.33～444.67)×10-6，變化較大，但絕大部分為(297.51～444.67)×10-6，明顯高于維氏酸性巖值(292×10-6)及南嶺花崗巖平均值(227.37×10-6)，僅第3次新路巖體個別樣品低于維氏酸性巖值(292×10-6)及南嶺花崗巖平均值(227.37×10-6)。第1次里松巖體→第2次姑婆山巖體→第3次新路巖體二長花崗巖→新路巖體正長花崗巖，w(∑REE)355.9×10-6→408.03×10-6→320.72×10-6→277.05×10-6，平均值δEu 0.49→0.19→0.12→0.17，δCe 0.97→0.93→1.06→1.11，w(∑Ce)/w(∑Y)2.65→2.44→1.42→2.1，(La/Yb)N8.84→6.83→3.57→4.88，(Ce/Yb)N6.33→4.96→3.05→4.48，(La/Sm)N4.2→3.42→2.14→2.69，(Gd/Yb)N1.41→1.48→1.09→1.3，說明姑婆山復式巖體輕、重稀土之間均發生過不同程度的分餾。

姑婆山復式巖體REE配分曲線均屬右傾LREE型，第1次里松巖體為中等負Eu異常(圖4)，第2次姑婆山巖體、第3次新路巖體負Eu異常較強(圖5、圖6)，表明姑婆山復式巖體后期富HREE。