桂西紅泥坡酸性巖群巖石地球化學(xué)特征及成礦作用

陸 剛，鐘鋒運(yùn)，魏春夏，冉孟蘭，戴 昱，白 曉，潘藝文

（廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，廣西 桂林 541003）

廣西西部地區(qū)出露的酸性侵入巖與銅、錫等礦產(chǎn)成因關(guān)系密切，是華南西南緣研究特提斯構(gòu)造演化構(gòu)造過(guò)程與成礦作用的窗口[1-8]。筆者在對(duì)紅泥坡酸性巖群進(jìn)行的再研究中，發(fā)現(xiàn)了其與下泥盆郁江組的侵入接觸關(guān)系，開(kāi)展了巖石地球化學(xué)研究，對(duì)其形成時(shí)代、成因和構(gòu)造屬性進(jìn)行了探討，進(jìn)而分析了銅、錫的成礦作用。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子克拉通滇黔桂裂谷帶富寧—那坡被動(dòng)陸緣盆地靖西—田東隆起東部，處于其與下雷次級(jí)裂陷盆地分界北西（圖1a）。該區(qū)為揚(yáng)子陸塊與南華活動(dòng)帶的交接部位[10]，相當(dāng)一部分學(xué)者認(rèn)為該界線是加里東運(yùn)動(dòng)致使揚(yáng)子地塊與南華活動(dòng)帶或是揚(yáng)子陸塊與華夏古陸在廣西拼合的部位[8]（圖1b）。

區(qū)域內(nèi)出露的地層主要為寒武系、泥盆系、石炭系，多組褶皺、斷裂發(fā)育。紅泥坡背斜為一由寒武系碎屑巖構(gòu)成的東西向、南傾單斜斷塊，其與斷塊北緣發(fā)育的近東西向斷裂組及斷塊之上由泥盆系—石炭系碎屑巖—碳酸鹽巖構(gòu)成的背斜組合構(gòu)成。紅泥坡酸性巖群發(fā)育在寒武系斷塊北緣近東西向斷裂組的兩側(cè)

2 巖群地質(zhì)特征

紅泥坡酸性巖群位分布于廣西百色市德保縣紅泥坡林場(chǎng)至大乃山一帶（見(jiàn)圖1a），呈小巖株、巖脈、巖枝零散出露地表，面積約0.33km2，包括巴平、定六、百谷、大乃山和朝太（龍帽頂）巖體、巖脈、巖枝群。巖性為中細(xì)粒、細(xì)粒的（含）黑云二長(zhǎng)花崗巖及花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖和石英斑巖。其中，筆者于巴平巖體、大乃山巖體新發(fā)現(xiàn)了花崗巖侵入下泥盆統(tǒng)郁江組碎屑巖（圖2、3），為其時(shí)代判斷提供了最直接的地質(zhì)證據(jù)，改變了原先的認(rèn)識(shí)[9，10]。

圖1 紅泥坡地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

圖2 巴平巖體與下泥盆郁江組的侵入接觸關(guān)系 圖3 巴平巖體A-B 實(shí)測(cè)剖面圖

巴平巖體位于紅泥坡背斜北側(cè)，面積約0.2km2，呈穹狀侵入下泥盆統(tǒng)郁江組砂、泥巖之中（圖2）。大乃山巖體出露于大乃山北側(cè)公路上，只出露了巖體的邊緣部分和少許巖枝。它們的侵入接觸面凹凸不平，呈港灣狀起伏，產(chǎn)狀多變，巖體切穿圍巖層理。從巖體邊部發(fā)育了中細(xì)、細(xì)粒花崗巖構(gòu)成的邊緣帶。

3 巖石地球化學(xué)特征

筆者采集了研究區(qū)出露的新鮮巖石樣品（圖1a），由武漢綜合巖礦測(cè)試中心分析完成測(cè)試（表1、表2）。此外，選取了桂西同一區(qū)域的欽甲加里東期（412.4～442.4Ma）[1-3]和平堪[1-3]、百色—巴馬地區(qū)的那介[11，12]、弄黃與料屯（95.5±0.7Ma）[4，5]等燕山期酸性巖脈有關(guān)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究[13-16]。以下圖4、6、7、8、9 的對(duì)比數(shù)據(jù)來(lái)源于王永磊（2012）、陳懋弘（2012、2014）、黃祥林（2018）等的研究（如所上所標(biāo)注的參考文獻(xiàn)）。

3.1 主量元素特征

紅泥坡酸性巖群樣品SiO2含量較高，為68.83%～78.43%，平 均 為74.27%；Al2O3含 量 為12.11%～14.76%， 平 均13.60%；Fe2O3含量為0.35%～2.01%，平均1.01%；MgO 含量為0.25%～1.61%，平均0.89%；CaO 含量為0.01%0.05%，平均0.02%；表現(xiàn)為富硅、鋁，高鉀、貧鈣、鎂、鐵特征（表1），屬于酸性巖類。全堿（Na2O+K2O）含量為2.74%～7.64%；Mg#值為0.46～33.26，平均8.64，定六巖體和巴平巖體較高；巖石鋁飽和指數(shù)（A/CNK）為1.4～4.6 ＞1.4；堿度率（AR）為1.49～3.82；特曼指數(shù)σ(0.23～1.96)＜3.3，屬鈣堿性系列；K2O/Na2O比值＞1，且具高的K2O含量（2.70%～6.20%，平均為4.60%）。在全堿—硅(TAS)分類圖上均投影到亞堿性花崗巖區(qū)域內(nèi)（圖4a）；圖A/CNK-A/NK（圖4b）中樣品均落入過(guò)鋁質(zhì)范圍內(nèi)，顯示樣品具強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)巖石的特征；在圖ARSiO2（圖4c）中落入鈣堿性、堿性系列范圍內(nèi)，表明樣品為高鉀的鈣堿性系列巖石；在圖FeO/(FeO+MgO)-SiO2（圖4d）中主要落入鎂質(zhì)花崗巖范圍內(nèi)，說(shuō)明紅泥坡花崗巖主要為鎂質(zhì)花崗巖。紅泥坡酸性巖群巖石為強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)的鎂質(zhì)花崗巖，屬于高鉀的鈣堿性巖石。

紅泥坡酸性巖群在Harker 圖解（圖5）中的表現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜，樣品總體呈現(xiàn)SiO2明顯較高，Al2O3、K2O、MgO、Na2O、P2O5隨著SiO2含量的變化而呈現(xiàn)出明顯的負(fù)線性關(guān)系，表現(xiàn)出長(zhǎng)石、磷灰石等礦物的分離結(jié)晶作用。

圖4 （a）TAS 圖解，（b）A/NK-A/CNK 圖解，（c）AR-SiO2 圖解，（d）花崗巖地球化學(xué)分類SiO2-FeO/(FeO+MgO)圖解

3.2 稀土元素特征

紅泥坡酸性巖群的稀土元素總量ΣREE 為167.35～245.90×10-6，平均值189.86×10-6；輕稀土元素LREE 為136.17～229.57×10-6，重 稀 土 元 素HREE 為16.33～32.39×10-6；輕稀土內(nèi)部分餾明顯，重稀土分餾不明顯；δEu 為0.12～0.56，平均值0.39；δCe 為1.01～1.15，平均值1.07，具弱Ce 正異常。輕稀土相對(duì)富集，在輕稀土區(qū)間較陡，在重稀土區(qū)間平緩，具明顯負(fù)Eu 異常的特點(diǎn)，表明巖體發(fā)生了較強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線為右傾斜富集V 字型（圖6），表明具有殼源型花崗巖的稀土分布型式特征。

4 討論

4.1 巖漿源區(qū)特征與成因

運(yùn)用微量元素La/Sm-La 圖解可以很好的區(qū)別分離結(jié)晶和平衡的部分熔融作用，在該圖中（圖7a）中可以看出紅泥坡酸性巖群樣品沿著分離結(jié)晶趨勢(shì)線分布，整體呈線性延伸，顯示出良好的分離結(jié)晶趨勢(shì)，指示了紅泥坡酸性巖群巖石在巖漿演化過(guò)程中經(jīng)歷了明顯的分離結(jié)晶作用。在樣品的C/MF-A/MF 圖解（圖7b）中，可以看到紅泥坡酸性巖群落入于變質(zhì)泥質(zhì)巖石范圍內(nèi)，暗示紅泥坡酸性巖群源區(qū)主要由泥質(zhì)巖組成，可能存在弱Ce 正異常的沉積物參與部分熔融。

表1 紅泥坡巖體主量元素(wB/%)分析結(jié)果

表2 紅泥坡巖體稀土元素(wB/10-6)分析結(jié)果

圖5 紅泥坡酸性巖群樣品的Harker 圖解

圖6 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖

圖7 樣品的La/Sm-La 圖解和C/MF-A/MF 圖解

4.2 成巖構(gòu)造環(huán)境

紅泥坡花崗巖群在地球化學(xué)特征上具有富鋁、高鉀特征，樣品的A/CNK 值≥1.4，在SiO2-Al2O3圖解中（圖8a），除巴平巖體1 個(gè)樣品落在了POG（后碰撞花崗巖類）區(qū)域內(nèi)外，其余樣品落入IAG（島弧花崗巖類）+CAG（大陸弧花崗巖類）+CCG（大陸碰撞花崗巖類）的范圍內(nèi)；在圖SiO2-TFeO/(TFeO+MgO)中（圖8b），紅泥坡酸性巖群樣品均落在了IAG+CAG+CCG 范圍內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，CCG 的A/CNK值≥1.15，而IAG+CAG ＜1.15，紅泥坡酸性巖群樣品A/CNK 為1.4～4.6 ＞1.4，與大陸碰撞花崗巖相似。紅泥坡酸性巖群應(yīng)屬于造山花崗巖類，形成于大陸碰撞擠壓的構(gòu)造環(huán)境。

依據(jù)CIPW 標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算結(jié)果，將樣品投影在Q-Ab-Or 圖上（圖9a），可見(jiàn)定六巖體和巴平花崗巖體樣品的投點(diǎn)落在0.5Kb 線附近，可見(jiàn)其壓力在0.5Kb 左右，推測(cè)形成溫度在700℃左右。從巖漿巖K2O 含量與噴發(fā)深度關(guān)系圖（圖9b）上看，各投點(diǎn)主要落于250～120km 附近，表明巖漿可能為中淺成相產(chǎn)物。

圖8 巖體構(gòu)造環(huán)境判別圖

圖9 研究區(qū)花崗巖體Q-Ab-Or 投影圖（a）和巖漿巖K2O 含量與來(lái)源深度關(guān)系圖解（b）

4.3 形成時(shí)代

紅泥坡與欽甲地區(qū)酸性侵入巖形成時(shí)代的認(rèn)識(shí)幾經(jīng)反復(fù)。紅泥坡酸性巖群依據(jù)1：20萬(wàn)區(qū)調(diào)[9]在紅泥坡發(fā)現(xiàn)巴平巖體與泥盆系郁江組之間存在花崗質(zhì)的“古風(fēng)化殼”，認(rèn)為兩者為沉積不整合接觸。根據(jù)筆者新發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)接觸關(guān)系，巴平、大乃山巖體侵入下泥盆統(tǒng)郁江組砂泥巖，說(shuō)明紅泥坡酸性巖群形成時(shí)間晚于早泥盆世，與欽甲巖體形成時(shí)代差異較大。

右江地區(qū)及其周緣燕山晚期中酸性巖漿呈巖枝巖脈侵位為其主要特色之一，酸性巖類以桂西北巴馬、鳳山、凌云等地的石英斑巖脈為代表。本次研究的紅泥坡酸性巖群SiO2含量、巖石主要為鎂質(zhì)花崗巖類、Harker 圖解、稀土元素配分模式、巖漿源區(qū)特征與成因上，紅泥坡酸性巖群與平堪、料屯、弄黃、那介巖體相似，而欽甲巖體具明顯的區(qū)別。

綜上所述，在巖石、巖相、地球化學(xué)特征上，紅泥坡酸性巖群與欽甲巖體有明顯區(qū)別，該結(jié)果也與巖體侵入泥盆系的接觸關(guān)系可進(jìn)行對(duì)應(yīng)；其更類似于巴馬料屯、鳳山弄黃、百色那介巖體，形成時(shí)代應(yīng)晚于加里東期，可能形成于海西—印支期。從紅泥坡酸性巖群與巴馬料屯、鳳山弄黃地球化學(xué)特征顯示的相似度來(lái)看，推測(cè)其形成時(shí)期為燕山期，與特提斯洋的閉合相關(guān)。

4.4 成礦作用探討

錫礦床的成因具有較為明顯的成礦專屬性，即與酸性花崗巖關(guān)系密切。電氣石富含B、F 礦物，是分析巖漿演化的重要載體，而F、B 流體則有利于錫礦床的形成。因此，可以通過(guò)酸性花崗巖中的微量元素變化分析巖體的含礦性。在Y-Ce-Nb 圖解（圖略）和Ba+Sr-Rb-Nb+Y+Ce+Zr 圖解中樣品投點(diǎn)均落入Sn 成礦相關(guān)的花崗巖范圍內(nèi)，顯示出紅泥坡酸性巖群具有較大的成礦潛力。

5 結(jié)論

（1）紅泥坡酸性巖群發(fā)現(xiàn)與下泥盆郁江組的侵入接觸關(guān)系，表明其形成時(shí)間應(yīng)該晚于晚泥盆世，形成時(shí)代與欽甲巖體不同。

（2）紅泥坡酸性巖群具有酸度大（SiO2含量68.83%～78.43%）、堿質(zhì)高（K2O+Na2O含量2.74%～7.64%）、鉀大于鈉、鋁過(guò)飽和（Al2O3含量12.11%～14.76%，A/CNK＞1）的特點(diǎn)，屬于過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性花崗巖類。

（3）紅泥坡酸性巖群稀土元素總量ΣREE 為167.35～245.90×10-6，平均值189.86×10-6；輕稀土相對(duì)富集，在輕稀土區(qū)間較陡，在重稀土區(qū)間平緩，δEu 平均值0.39，具明顯負(fù)Eu 異常的特點(diǎn)，表明巖體發(fā)生了較強(qiáng)烈的分離結(jié)晶作用，具有殼源型花崗巖的稀土分布型式特征，可能具弱Ce 正異常的沉積物參與部分熔融。

（4）紅泥坡酸性巖群形成于大陸碰撞擠壓構(gòu)造環(huán)境，結(jié)合野外地質(zhì)侵入關(guān)系、相關(guān)的地球化學(xué)圖解，推測(cè)與特提斯洋的閉合相關(guān)。

（5）根據(jù)地球化學(xué)圖解可知，紅泥坡酸性巖群中巖石樣品投影點(diǎn)落入Sn 成礦相關(guān)的花崗巖范圍內(nèi)，顯示出紅泥坡酸性巖群具有較大的成礦潛力。