粤桂边境煌斑岩地球化学特征及其地质意义

余素萍 马占武 卢文姬 张 辉 李红中

(1.广东交通职业技术学院土木工程学院，广东 广州 510650;2.北方民族大学土木工程学院，宁夏 银川 750021;3.中山大学地球环境与地球资源研究中心，广东 广州 510275;4.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029)

·地质与测量·

粤桂边境煌斑岩地球化学特征及其地质意义

余素萍1马占武2卢文姬3张 辉3李红中4

(1.广东交通职业技术学院土木工程学院，广东 广州 510650;2.北方民族大学土木工程学院，宁夏 银川 750021;3.中山大学地球环境与地球资源研究中心，广东 广州 510275;4.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029)

通过对粤桂边境贵金属矿床紧密相关的云煌岩进行地球化学分析，结果显示N-MORB标准化的微量元素蛛网图表现为相对富集Rb、Ce和Sm及亏损Ta和Sr。煌斑岩的稀土总量为(82.33～215.30)×10-6，平均值为143.20×10-6，是原始地幔的20倍。轻稀土含量为(75.01～199.01)×10-6，重稀土含量为(7.31～16.29)×10-6，轻重稀土含量比值为9.26～12.22、平均为10.90。经球粒陨石标准化，煌斑岩的稀土配分曲线表现为右倾和极弱的Eu负异常。研究区的煌斑岩具有地幔和下地壳的双重特点，其中煌斑岩的幔源地球化学指标δZr/δNb、δTh/δLa值分别为16.02～20.01和0.14～0.20，而壳源组成特征δLa/δNb、δSm/δNd和δNb/δU值分别为2.06～3.78、0.18～0.19、5.29～22.37，这可能说明煌斑岩属于原始幔源岩浆经下地壳物质混染的产物。在研究区的贵金属成矿作用过程中，煌斑岩可能扮演了“矿化剂来源”和“能量供体”的角色。

煌斑岩 幔源 混染 成矿作用 贵金属

钦杭结合带位于华夏陆块和扬子克拉通之间[1]，其南段的粤桂边境界地区广泛发育有大量的贵金属矿床[2]，这些矿床以庞西垌、金山、樟木塘等金银矿床最为典型。近年来的新一轮找矿结果表明，该地区内具有巨大的金、银、铜、铅和锌等金属成矿潜力[3]。前人研究表明，煌斑岩在中温热液金矿的成矿作用中扮演了矿源岩的角色[4-5]，而这类岩石也以岩墙的形式在粤桂边境的金银成矿区内广泛发育。鉴于煌斑岩的超深起源、成矿潜力等问题成为了学术界关注的焦点[6-8]，本研究探究了该地区煌斑岩形成的大地构造背景及成矿效应。

1 岩石学特征

粤桂边境的煌斑岩属于钙碱性云煌岩。研究区位于粤西云开隆起区的南部和信宜—廉江断褶带南段。煌斑岩脉(墙)在研究区内的平山、樟木塘、金山、高岭等地均有发育并以高岭地区出露最好。该煌斑岩手标本主要为灰黑色，局部可见毫米级的浅色眼球体。显微镜下，暗色矿物斑晶和基质共同构成了煌斑结构，暗色矿物斑晶主要为黑云母，局部可见橄榄石斑晶，长英质物质以基质的形式存在且局部可见微小的钾长石斑晶。在煌斑岩内，局部可见有自形程度偏高的金属硫化物，它们表现为脉状或零星浸染状分布，其中脉状的煌斑岩应该归属于煌斑岩形成之后的热液脉。根据上述矿物特征，该煌斑岩属于钙碱性煌斑岩中的云煌岩，见图1。

图1 高岭地区煌斑岩的显微镜照片

2 微量元素地球化学

2.1 微量元素

煌斑岩的微量元素含量总体上较为稳定。其中，过渡元素V、Cr、Ni和Co的含量分别为(47.33～121.20)×10-6(平均为82.49×10-6)、(186.70～344.10)×10-6(平均为242.15×10-6)、(38.83～118.90)×10-6(平均为77.12×10-6)、(9.36～42.58)×10-6(平均为20.62×10-6)；大离子亲石元素(LILE)Cs、Pb、Sr、Rb、Ba含量分别为(7.13～58.09)×10-6(平均为23.52×10-6)、(12.79～379.70)×10-6(平均为82.46×10-6)、(79.64～645.00)×10-6(平均为369.17×10-6)、(296.00～878.00)×10-6(平均为556.02×10-6)、(326.20～834.30)×10-6(平均为555.18×10-6)；高场强元素(HFSE)U、Th、Nb、Zr、Hf含量分别为(0.77～3.99)×10-6(平均为1.84×10-6)、(2.86～6.61)×10-6(平均为4.70×10-6)、(5.43～12.81)×10-6(平均9.65×10-6)、(105.80～238.40)×10-6(平均为177.18×10-6)、(2.51～5.56)×10-6(平均为4.07×10-6)。

对比结果显示，大离子亲石元素(Cs、Pb、Sr、Rb、Ba)及高场强元素(Th、Nb、Zr、Hf)的含量均较为稳定，这些元素较典型的地幔岩石[9]更为富集。经过N-MORB[9]标准化，煌斑岩的微量元素蛛网图表现为Rb、Ce和Sm相对富集，而Ta和Sr相对亏损，见图2。另外，样品的平均值明显不同于洋岛和大洋中脊玄武岩，而与下地壳组成和原始地幔的样品表现出近似的递变规律。因此，煌斑岩的物源与下地壳和地幔具有紧密联系。

图2 煌斑岩微量元素原始地幔标准化

2.2 稀土元素

稀土元素分析结果表明，本研究的煌斑岩样品明显较原始地幔富集稀土，其中，稀土总量为(82.33～215.30)×10-6，平均值为143.20×10-6，是原始地幔的20倍；轻稀土含量为(75.01～199.01)×10-6，平均值为131.30×10-6；重稀土含量为(7.31～16.29)×10-6，平均为11.90×10-6。δLa/δYb值为9.94～17.60，平均为14.45。δEu值为0.59～0.87，平均为0.80，δCe值为0.95～0.99、平均为0.96，它们略低于原始地幔组成[9]。与原始地幔组成相比，本研究中煌斑岩的上述指标均明显偏高，这说明地幔对煌斑岩的贡献并不明显。经球粒陨石标准化，本研究煌斑岩的REE配分曲线表现为右倾和极弱的Eu负异常，见图3。

图3 高岭地区煌斑岩稀土元素球粒陨石标准化

2.3 典型指标对比

前人研究表明，煌斑岩来源于深源流体交代导致的地幔部分熔融[4]，而煌斑岩中却明显表现出遭受下地壳物质混染的特征[7]。基于此，本研究引入了典型的地幔[9]及下地壳样品的地球化学指标，对比结果显示了多重物源特征。

(1)煌斑岩的地球化学指标指示了一定程度的幔源物质特征。本研究煌斑岩的δZr/δNb值为16.02～20.01，δTh/δLa值为0.14～0.20，它们基本吻合(或接近)典型的地幔组成。此外，δNb/δTa值为21.21～26.10，δTa/δYb值为0.22～0.31，δBa/δTh值为92.83～161.59，这些指标相对略微高于地幔组成。

(2)煌斑岩中的诸多地球化学指标吻合下地壳物源特征。在本研究中，煌斑岩的δLa/δNb值为2.06～3.78，δSm/δNd值为0.18～0.19，它们均相对更接近下地壳组成。煌斑岩的δNb/δU值为5.29～22.37，平均值为16.82，介于地幔和下地壳之间且更接近下地壳组成。δNb/δY值为0.45～0.66，平均值为0.53，接近下地壳组成。

(3)煌斑岩遭受了上地壳物质的影响。本研究煌斑岩的δLa/δYb值为13.86～24.53，远高于地幔和下地壳组成并相对更接近于上地壳组成。轻重稀土含量比值为9.26～12.22，平均为10.90，δZr/δY为8.49～10.72，这些指标远高于地幔和下地壳组成并基本吻合上地壳组成。δLa/δTa值为49.53～86.33，平均值为76.64，高于地壳和地幔组成，这也可能指示了相对更浅源区物质或后期流体的影响和改造。

综上所述，本研究煌斑岩显示了地幔源区和上地壳的共同特征且相对更接近上地壳。尽管研究区的煌斑岩组成具有下地壳和地幔的双重特征，但地幔组成与煌斑岩的地球化学特征吻合度明显低于下地壳。此外，煌斑岩中部分地球化学指标倾向于地壳物质的特征，这可能反映了上地壳物质对煌斑岩的影响。

3 讨 论

粤桂边境的煌斑岩是受到陆壳物质不同程度混染的基性岩浆的产物。前人研究表明[12]，煌斑岩属于近似幔源基性岩浆遭受陆壳混染的产物，这种原始岩浆是地幔部分熔融的产物，来源于地壳物质俯冲进入地幔楔的脱水产物(流体)交代作用[6]，该交代作用形成了幔源岩浆并在上升过程中遭受了壳源物质的混染作用[7]。在本研究中，煌斑岩的δZr/δNb和δTh/δLa地球化学指标指示了幔源物质特征，而δLa/δNb、δSm/δNd、δNb/δU和δNb/δY指标则相对更吻合下地壳物源特征，这说明煌斑岩的来源具有地幔和下地壳双重特点。此外，粤桂边境煌斑岩切割穿插于燕山晚期的花岗闪长岩中并吻合北东向新华夏系构造特点，这与中生代以来的太平洋板块俯冲具有紧密联系。因此，粤桂边境的煌斑岩应该与太平洋板块的俯冲作用存在密切联系，它们是原始幔源岩浆在上侵过程中遭受了下地壳物质混染的产物。

煌斑岩在粤桂边境地区贵金属的成矿作用中扮演了“矿化剂来源”和“能量供体”。前人研究表明，煌斑岩经常与U、Fe、Cu等矿产密切共生[8]，并表现为诸多中温热液金矿的矿源岩[4]或矿化剂来源之一[5]。钙碱性煌斑岩极可能并不是中温热液金矿的主要矿源岩，这是因为拉张背景下的煌斑岩岩浆温度高，富含CO2、S2-、F-、Cl-等矿化剂并因与围岩的物理性质和化学成分差别巨大而产生“界面效应”[8]。在本研究中，煌斑岩的矿物学特征指示其属于云煌岩，这与被广泛用作金矿找矿标志的煌斑岩同属于钙碱性[4-5，8]。在煌斑岩脉发育的平山、英桥、金山、高岭等金矿(化)区，地球化学示踪结果指示金矿源主要来自于地层及其衍生混合岩[2]。在煌斑岩中，零星浸染状金属硫化物的出现证实了原始岩浆体系内富集S2-矿化剂组分。据此，本研究认为煌斑岩可能主要扮演了“矿化剂来源”和“能量供体”的角色，即大气降水的下渗并遭受到了煌斑岩浆活动的加热，流体受热的同时吸收了煌斑岩浆分异出来的CO2及S2-、F-、Cl-等矿化剂。富含矿化剂的中温热液因淋滤性强而萃取了围岩中的贵金属元素并最终在构造破碎带内发生富集、形成矿床或矿化点。

4 结 论

(1)煌斑岩的微量元素含量总体上较为稳定，而稀土明显较原始地幔富集。煌斑岩的过渡元素、大离子亲石元素和高场强元素的含量均较为稳定，而Sr和U的含量稳定性则明显较差。稀土总量的平均值为143.20×10-6，是原始地幔的20倍，轻重稀土含量比值为9.26～12.22。

(2)煌斑岩具有地幔和上地壳的双重来源特征。煌斑岩的幔源地球化学指标δZr/δNb 值为16.02～20.01，δTh/δLa值为0.14～0.20，而煌斑岩的δLa/δNb值为2.06～3.78，δSm/δNd值为0.18～0.19，δNb/δU值为5.29～22.37，均吻合地壳组成特征。

(3)煌斑岩与太平洋板块的俯冲和贵金属矿床关系密切。煌斑岩切割穿插于燕山晚期花岗闪长岩，其展布方向为北东向。在贵金属成矿作用中，煌斑岩表现为成矿的“矿化剂来源”和“能量供体”。

[1] Li Hongzhong，Zhai Mingguo，Zhang Lianchang，et al.The distribution and composition characteristics of siliceous rocks from Qinzhou Bay-Hangzhou Bay joint belt，south China:constraint on the tectonic evolution of plates in South China[J].The Scientific World Journal，2013(1):1-25.

[2] 王祖伟，周永章，张 恩.粤桂边境庞西垌—金山银金矿床成矿条件与形成机理[J].中山大学学报:自然科学版，2002，41(3):81-85. Wang Zuwei，Zhou Yongzhang，Zhang En.The forming process of Pangxidong-Jinshan Ag-Au mines[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni，2002，41(3):81-85.

[3] 吕文超，周永章，张 焱，等.钦杭成矿带南段文地幅水系沉积物地球化学异常识别[J].中山大学学报:自然科学版，2012，51(5):107-112. Lu Wenchao，Zhou Yongzhang，Zhang Yan，et al.Geochemical anomaly identification of stream sediments of Wendi Sheet in the south segment of the Qinzhou-Hangzhou metallogenic Belt[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni，2012，51(5):107-112.

[4] Rock N M S，Groves D I.Can lamlprophyres resolve the genetic controversy over mesothermal gold deposit [J].Geology，1988，16:538-541.

[5] 季海章，赵懿英，卢 冰，等.胶东地区煌斑岩与金矿关系初探[J].地质与勘探.1992，28(2):15-18. Ji Haizhang，Zhao Yiying，Lu Bing，et al.On the relation of lamprophyre to gold ore in the Jiaodong area[J].Geology and Prospecting，1992，28(2):15-18.

[6] 黄智龙，刘丛强，朱成明，等.云南老王寨金矿区煌斑岩成因及其与金矿化的关系[M].北京:地质出版社，199. Huang Zhilong，Liu Congqiang，Zhu Chengming，et al.Genesis of Lamprophyres in the Laowangzhai Gold Ore Area and its Relationship with Gold Mineralization[M].Beijing:Geological Publishing Press，1999.

[7] 鹿 坤，冯佐海，侯读杰，等.桂东北煌斑岩地球化学特征及其成因研究[J].地质与勘探，2009，45(2):8-13. Lu Kun，Feng Zuohai，Hou Dujie，et al.Geochemistry and origin of lamprophyre in the northeast of Guangxi[J].Geology and Prospecting，2009，45(2):8-13.

[8] 翟建平，胡 凯，陆建军.有关煌斑岩与金矿化新成因模式的讨论[J].矿床地质，1996，15(1):80-86. Zhai Jianping，Hu Kai，Lu Jianjun.A discussion on the new genetic model for lamprophyres and gold mineralization[J].Mineral Deposits，1996，15(1):80-86.

[9] Sun S S，Mcdonough W F.Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts:Implications for mantle composition and processes[J].Geological Society of London，1989，42:313-345.

[10] Sun S S，Mcdonough W F.Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts：implications for mantle composition and processes[J].Geological Society，1989，42(1)：313-345.

[11] Rogers J J W，Greenberg J K.Late-orogenic，post-orogenic，and anorogenic granites：Distinction by major-element and trace-element chemistry and possible origins[J].Journal of Geology，1990(3)：291-309.

[12] Pearce J A，Harris N B W，Tindle A G.Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks[J].Journal of Petrology，1984，25(4)：956-983.

(责任编辑 邓永前)

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

国家地质调查局地质矿产调查评价专项(编号：资[2010] 矿评01-15-33)，国家自然科学基金项目(编号：41303025)。

余素萍(1967—)，女，副教授。通讯作者 李红中(1982—)，男，博士后。

P595

A

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