桂北栗木印支期花岗岩的地球化学特征南岭成矿带是我国最重要的钨锡铍铌钽成矿带之一, 频繁的岩浆活动以及加里东期、印支期和燕山期的构造运动活动在本区形成了大量不同时代花岗岩和许多大规模的钨锡等稀有金属矿床[1]。区域内岩体多以复式岩体产出为主, 其中栗木岩体位于该成矿带中段, 是国内外重要的稀有金属成矿区。栗木妮担稀有金属矿自20世纪60年代发现以来, 对花岗岩的岩石学、地球化学、同位素年代学等的研究也随着认知程度和科技水平的提高而不断深入, 本文通过对岩体形成年代的厘定对成岩成矿序列做进一步完善。
栗木矿田是华南南岭成矿带较为重要的钨锡铌钽多金属矿田之一, 位于广西恭城县, 大地构造上位于桂东北坳陷北东段, 处于栗木-莲花复式向斜北端。矿区的矿体 (点) 多达十余处, 具有工业价值的原生矿床类型主要有:花岗岩型锡铌钽矿床、长石石英脉型锡钨矿床、石英脉型钨锡矿床和花岗伟晶岩脉型钽铌矿床等。主要分布在老虎头、金竹源、牛栏坪和水溪庙等处。石英脉型矿床多产于铁锂云母钠长石花岗岩山脊部外接触带的灰岩、大理石岩的构造裂隙中, 呈脉状产出, 其具有贫富不均现象。本区主要矿石种类有钽妮锰矿、锡石矿、钨锰矿、白钨矿等矿石矿物;脉石矿物主要有长石、石英, 其次为云母、黄玉等, 此外还见有钠长石化、云英岩化黄铁矿化等矿化现象。
对比与同时期岩体, 在岩石化学特征方面栗木岩体与南岭主要含锡矿花岗岩相近, 均具有富硅碱、贫铁镁钙、低P2O5和Ti O2和过铝质的特征, 属于高钾钙碱性花岗岩。分异演化程度较高, 分异指数 (DI) 多在85以上。随着岩浆的演化, 岩石中的碱性氧化物如:Si O2, Na2O, Ca O有明显增加的趋势而Na2O与K2O有明显反消长现象, 且Fe203, Mg O, Ti O2, Mn O, P2O5等氧化物的含量则有一定的降低趋势, 可能与金属矿物在岩浆冷却过程中结晶分异大量析出有关。岩石分异指数高, 并在晚期有增大趋势, 可见该区蚀变花岗岩具有强烈分异结晶作用的特征[2]。
前人对栗木地区花岗岩岩体的稀土元素及微量元素特征进行了大量研究工作[3], 主要特征是总含量均较低且变化范围大, 属于轻稀土元素分馏相对不明显的损型花岗岩。另一方面, 稀土总量随岩体深度变深而具有升高的趋势;其中稀土配分曲线呈“海鸥式”对称分布, 晚期含矿岩体则见有右倾趋势。据现有资料来看, 岩体微量元素总体富含挥发性元素而相对贫重金属元素, 但成矿元素钨锡铌钽等相对高度富集且平均含量普遍高于南岭花岗岩均值。
前人依据地质关系使用常规锆石U-Pb法、Rb-Sr法、K-Ar法和锆石溶样稀释法等手段获得了部分成岩年龄在159~239Ma之间, 判定栗木花岗岩为印支晚期或燕山早期岩浆活动的产物。但从已有的数据来看不同的学者获得年龄跨度较大, 统一岩性的岩体不同的测试方法所给出的年龄也不同, 导致无法对成岩成矿年龄进行准确限定。
从大量的分析资料来看栗木地区成岩年龄要比成矿年龄的研究要比早近10万年左右。早期因技术方法的落后主要是通过基础的岩石地球化学等方法手段来判断, 如曹瑞欣通过水溪庙岩体中钾长石的微量元素分析, 推测花岗伟晶岩脉的形成时代可能同时或稍晚于岩体的形成。栗木岩体在印支期很可能存在3期岩浆活动, 结合成岩特征可以发现栗木地区第三阶段岩体及矿床的形成均受到印支晚期岩浆活动的后碰撞伸展体制作用的影响, 成矿作用同时或稍晚于成岩作用发生[4]。
综上所述结合前人研究成果可以发现, 印支早期华南大地构造背景为造山挤压状态, 栗木岩体的形成于与后构造环境下加厚地壳的伸展和减薄作用有关, 岩体总体属于高钾钙碱系列岩体。该区岩浆活动的高度分异演化对成矿有关键有极大的促进作用, 根据岩石地球化学特征和同位素年代学测试结果, 可将岩体大致划分为3个阶段:
第一阶段以泡水岭地区的细粒铁白云母花岗岩为代表, 成岩年龄为 (201±4) Ma, 成矿元素含量较低, 局部地段可见有高岭土矿体;
第二阶段为以金竹源和牛栏坪的粗粒含锂铁白云母花岗岩为代表, 有一定的弱钨锡矿化, 成岩年龄为 (204±7) Ma;
第三阶段以老虎头、香坛岭等地的细粒铁锂云母花岗岩为典型代表, 岩体中钨锡铌钽等成矿元素大量富集, 成岩年代为 (213.0±5.2) Ma和 (217.3±2.4) Ma, 与成矿年代 (214Ma左右) 较为相近, 表明成矿作用在时空上可能同时或稍晚于成岩作用发生。
摘要：结合前人的研究成果, 通过对栗木岩体花岗岩的岩石地球化学、年代学特征和侵入接触关系的分析, 将栗木花岗岩体成岩作用划分为3个阶段, 并指出花岗岩分期与不同类型成矿作用的关系。研究表明, 栗木地区花岗岩属于高钾富碱性岩石, 稀有元素平均值含量高于南岭地区, 花岗岩结晶年龄显示岩体是印支期岩浆活动的产物。其成矿年龄稍晚或相近与成岩年龄。
关键词：栗木花岗岩,钨锡铌钽矿,同位素,年龄,成岩与成矿作用
[1] 陈骏, 陆建军, 陈卫峰, 等.南岭地区钨锡锐担花岗岩及其成矿作用[J].高校地质学报, 2008, 14 (4) :459-473.
[2] 曹瑞欣.广西果木水澳庙矿化花岗岩特征及岩体成因研究[J].北京:中国地后大学.2009.
[3] 陈毓川, 装荣富.南岭地区与中生代花岗岩有关的有色及稀有金属矿地质[M].北京:地质出版社, 1989:508.
[4] 王艳丽, 祝新友, 傅其斌, 等.广西果木钨锡多金属矿尿岩体特征及岩浆不混溶证据[J].矿物学报, 2011 (S1) :863-64.
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