赣南鹅婆岩体的年代学和岩石地球化学特征及其地质意义

郭娜欣，赵 正，陈振宇，陈毓川，侯可军，王少轶

(1.中国地质科学院，北京100037;2.国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037;3.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京100083)

南岭地区是中国东南部重要的岩浆活动带，花岗岩发育，分布面积达19万余平方千米［1］，其中，燕山期花岗岩类因其分布面积最广，且与华南中生代大规模成矿作用密切相关而被广泛关注［2-3］。对于强度和广度仅次于燕山期花岗岩的加里东期花岗岩，早期研究认为其与成矿的关系不大，甚至不成矿［4-5］，因而关注度较低，研究不足，对其年代归属的划分主要依靠野外地质产状。由于成岩作用与后期构造演化的复杂性，依靠岩体产状判断成岩时代常具有不确定性，尤其是对年龄较老的岩体，如赣南兴国县境内的杨村岩体、赣县境内的清溪岩体和于都县境内的万田岩体，以往将其分别划归为加里东早期、中期和晚期。侯可军等［6］、于扬等［7］和刘善宝等［8］应用激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)锆石定年技术确定其成岩时代分别为(175.8±1.0)Ma、(229.3±0.8)～(227.0±1.0)Ma和(464.9±1.8)Ma，为燕山早期、印支期和加里东早期岩浆岩。

由此可见，选择目前已知矿物同位素体系中封闭温度最高的锆石U-Pb体系进行空间分辨率高、分析速度快的LA-MC-ICP-MS U-Pb定年，可以准确获得研究对象的形成时代。本文选择南岭东段与武夷山构造带结合部位、出露面积较大的鹅婆岩体，采用LA-MC-ICP-MS精确测定其成岩时代，结合元素地球化学数据探讨了其岩浆系列和岩石成因，并与区内成矿岩浆岩进行对比，探讨其成矿潜力。

1 区域地质

鹅婆岩体位于江西省赣州市宁都县，大地构造上处于南岭东西向构造带与滨太平洋北北东向构造带的交汇复合部位，区域构造变形强烈，褶皱断裂发育，形成了以东西向、北北东向构造为主，叠加北东向、北西向、近南北向构造的构造格局。全区地层除缺失奥陶系、志留系、三叠系和个别时代的统、组外，从青白口系至第四系均有出露。区内岩浆活动方式以侵入为主，喷发溢流较少，多期次多阶段岩浆活动形成了广泛分布的岩浆岩体，产状多样，有岩株、岩基、岩瘤、岩滴等。岩浆活动时期以燕山期为主，其次为加里东期花岗岩，多呈沿北东向、北北东向延展的长条状岩基出露，形态受北东-北北东向断裂控制。

2 岩体地质

鹅婆岩体位于银坑—青塘盆地东缘，平面上呈沿北东向延展的长条状，出露面积大于200 km2。岩体与新元古代浅变质岩呈侵入接触，与中生代红层呈断层接触，燕山期花岗斑岩呈小岩株、岩枝状侵入(图1)。岩体由新屋下、鹅婆和上脑三个花岗岩单元组成，三个单元之间呈涌动接触［9］，岩性为中细粒、粗中粒斑状黑云母二长花岗岩。岩体中含大量变质岩包体和残留顶盖，在岩体与地层、单元与单元之间接触面附近，透镜状围岩包体或残留顶盖和眼球状长石斑晶定向排列，呈似片麻状构造。

黑云母二长花岗岩为鹅婆岩体的主体，岩石呈浅肉红色，具似斑状结构、块状构造(图2)，由钾长石(47%)、斜长石(21%)、石英(24%)、黑云母(5%)、白云母(1%)和副矿物(锆石、磷灰石、磁铁矿、独居石、绿帘石、矽线石、榍石、蠕英石、白钛矿等)组成。钾长石多呈板状，发育卡式双晶和格子双晶，内部常包含粒状斜长石、石英或黑云母，常见条纹结构、蠕虫结构、净化边结构等现象。斜长石呈板状，发育聚片双晶和环带结构，成分相当于奥长石-中长石，多发生绢云母化和钾长石化，部分斜长石被钾长石强烈交代后仅保留假象。黑云母呈板状、片状，单偏光下显示浅黄绿色-暗褐色多色性，内部包含锆石或磷灰石，常见揉皱和波状消光现象。白云母呈细小片状交代黑云母。副矿物呈自形-半自形粒状分布于主要造岩矿物粒间或内部。

3 样品采集及分析测试

3.1 样品采集与分析

本次用于锆石定年的斑状黑云母二长花岗岩(XGep-1)采自赣州市于都县通往宁都县的公路边(图2)，样品新鲜，蚀变弱。样品粉碎后经人工分选淘洗，在双目镜下挑选出晶形完整的锆石。将锆石置于环氧树脂上，并对其进行抛光，直至样品露出光洁的平面，用于阴极发光图像分析和LA-MC-ICP-MS分析。

锆石的阴极发光图像分析在中国地质科学院矿产资源研究所的JOEL JXA8800R电子探针上完成，分析电压20 kV，电流50 nA。

锆石U-Pb定年在中国地质科学院矿产资源研究所的LA-MC-ICP-MS实验室完成，所用仪器为Finnigan Neptune型多接收器电感耦合等离子体质谱仪。激光剥蚀系统为Newwave UP 213，可以产生213 nm的紫外激光，经激光均化将能量聚焦在样品表面。分析时采用的激光剥蚀束斑直径为25 μm，剥蚀频率10 Hz，能量密度2.5 J/cm2，以 He为载气，每10个样品点分析2个GJ1参考标准和1个Plesovice参考标准。数据处理采用ICPMS DataCal软件，测试数据、加权平均年龄的误差为1σ。锆石加权平均年龄采用206Pb/238U年龄［10］。

3.2 样品分析测试结果

鹅婆岩体中的锆石多数为棕黄色，少数为深棕色、浅玫瑰色，晶体形态呈自形-半自形柱状，粒径50～200 μm 不等，长宽比1∶1～4∶1，具有较清晰的韵律环带结构(图3)，Th/U比值为0.24～1.57，显示岩浆结晶锆石特征。个别锆石具有经过熔蚀再生长的核部(如2号和6号锆石)，核部的阴极发光特征与外部区别明显;部分锆石边部被熔蚀(如6号和12号锆石)，推测其可能为来自围岩或地层的继承锆石。

20个锆石颗粒的测年结果见表1，20个测点数据集中分布在谐和曲线上及其附近。206Pb/238U加权平均年龄为(412.5±1.7)Ma(n=20，MSWD=1.20，见图5)，该年龄代表了花岗岩的成岩年龄，鹅婆岩体形成于加里东晚期。

4 成岩与成矿条件分析

4.1 成岩时代

鹅婆岩体侵入于青白口系和震旦系中，岩体单元之间、岩体与围岩的接触带上发育似片麻状构造。区内南西部的古嶂岩体，西部的杨山岩体，北部的里西塘、宝华山岩体具有与鹅婆岩体相似的地质特征，被划分为同一时期岩浆活动的产物。古嶂岩体东侧被石炭系横龙组不整合沉积于其上，横龙组底部底砾岩成分与古嶂岩体相同，且区域上石炭系与泥盆系之间没有明显的构造不整合现象，岩体应侵位于泥盆纪之前。上述诸岩体中的片麻状构造方向与区域变质岩走向一致，杨山、古嶂岩体位于“赣南山字型”的脊柱部位，里西塘、宝华山岩体位于“赣南山

字型”的脊柱部位偏东，而“赣南山字型”构造始于加里东期，据此鹅婆岩体被归为加里东期［11］。前人测得鹅婆花岗岩全岩的Rb-Sr等时线年龄为307 Ma［12］，该年龄与前述该期岩体与地层的接触关系相矛盾，可能代表成岩后经历了一次足以使Rb-Sr同位素时钟重新启动计时的地质事件。

图1 鹅婆岩体地质图(据1∶20万兴国幅地质图和徐明［9］修改)Fig.1 Geological map of the Epo intrusion(Modified after the regional geological map of Xingguo Area and Xu［9］)

图2 鹅婆黑云母二长花岗岩野外露头(a)与手标本(b)Fig.2 The outcrop(a)and specimen(b)of Epo biotite monzonitic granite

图3 鹅婆岩体黑云母二长花岗岩(XGep-1)中锆石的阴极发光图像Fig.3 The cathodoluminescence images of zircons from Epo biotite monzonitic granite

表1 鹅婆钾长花岗岩(XGep-1)锆石U-Pb年代学分析测试结果Table 1 Analytical results of LA-MC-ICPMS U-Pb dating for zircons from Epo biotite monzonitic granite

图4 鹅婆岩体黑云母钾长花岗岩(XGep-1)中锆石的U-Pb年龄谐和图(a)和加权平均图(b)Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagram(a)and weighted mean diagram(b)of Epo biotite monzonitic granite

赣南地区加里东期花岗岩可以划分为早期花岗岩(440～510 Ma)和晚期花岗岩(409～427 Ma)［8，13］。早期花岗岩以混合岩型花岗岩为主，出露面积小，呈小岩株状产出，岩性主要为英云闪长岩和花岗闪长岩，还有少量二长花岗岩，属于同造山花岗岩类;晚期花岗岩以侵入型花岗岩为主，出露面积大，呈岩基和大岩株状产出，岩性主要为二长花岗岩和钾长花岗岩，另外还有少量花岗闪长岩，属于造山期后花岗岩类［14］。鹅婆岩体的锆石U-Pb年代学测试表明，20个测点数据的206Pb/238U和207Pb/235U年龄高度谐和，加权平均年龄为(412.5±1.7)Ma，可以确定鹅婆二长花岗岩属于加里东晚期造山期后花岗岩。

4.2 岩浆系列与岩石成因

鹅婆花岗岩的主量元素和微量元素含量见表2。岩石具有变化范围较大的SiO2含量(66.44%～79.70%)，CaO和Na2O含量较低(分别为0.35% ～0.66%、0.55% ～2.77%)，K2O+Na2O 值偏 高(4.28% ～7.88%)，K2O/Na2O ＞1(1.74～6.78)。在SiO2-K2O图上(图略)，样品落在高钾钙碱性系列与钾玄岩系列区域。岩石碱度率AR值较低(1.66～2.39)，铝饱和指数 A/CNK＞1.1(1.27～1.83)，A/NK值为1.37～1.98，属于强过铝质岩类。岩石的∑REEs为96.65 ～288.31 μg/g，约为球粒陨石(2.51 μg/g)［15］的38 ～115 倍;(La/Yb)N=4.14 ～34.69，平均值为14.50;(La/Sm)N=3.75～4.53，平均值为4.02;(Ga/Yb)N=0.76 ～3.66，平均值为1.93;δEu=0.31～0.78，平均值为0.52。岩石的稀土元素总量高且变化大，轻重稀土元素之间、轻稀土元素内部分馏程度强，重稀土元素内部分馏程度较弱，具有明显的负铕异常。在球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线上，样品表现为特征的右倾型(图5)。

鹅婆岩体中常见围岩包体和残留顶盖，岩石中含矽线石等富铝矿物，K2O/Na2O＞1，A/CNK＞1.1，稀土元素配分曲线为右倾型、明显的负铕异常、Rb/Sr＞0.9。以上岩体地质、岩相学和地球化学特征均显示鹅婆花岗岩为S型花岗岩［16］。

图5 鹅婆花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(球粒陨石标准化值来自McDonough等［15］)Fig.5 Chondrite-normalized REEs distribution patterns of Epo biotite monzonitic granite(Chondrite normalized values from McDonough et al.［15］)

表2 鹅婆花岗岩及潭头群变质岩的主量元素和微量元素含量Table 2 Analyitical results of major and trace elements in Epo granites and metamorphic rocks from Tantou Group

图6 鹅婆花岗岩A/MF-C/MF源区判别图(据 Alther等［18］)Fig.6 Magma source discrimination plots of Epo granite(After Alther et al.［18］)

鹅婆岩体中前寒武纪变质岩包体和残留顶盖的存在直接说明了前寒武纪变质岩作为鹅婆岩体源岩的可能性。Alther等［18］根据最新的脱水熔融实验成果，建立了一系列比值图解来判别花岗质岩浆的源岩物质。在C/MF-A/MF图解中(图6)，鹅婆花岗岩全部落于变泥质岩部分熔融区域，说明鹅婆花岗岩可能是由中上地壳的变泥质岩部分熔融形成的。在球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线图中(图5)，鹅婆花岗岩具有与青白口系潭头群变质沉积岩［17］近于一致的配分曲线，说明花岗岩与青白口纪变质沉积岩具有同源性。前人研究成果表明，加里东期花岗岩的 εNd值为 -18.4～-2.1，(87Sr/86Sr)i值为 0.7071 ～0.7287［19］，均表现为富集特征，且接近区域内新元古代变质沉积岩的相应值［20］。以上特征说明鹅婆岩体的源岩应为区域内新元古代壳层泥质沉积岩。

4.3 成矿条件分析

赣南地区为W、Sn高背景区，地层中的W、Sn含量为地壳克拉克值(黎彤值)的1.5～3倍［8］，且主要成矿元素集中在基底地层及泥盆系中，如W在震旦系、寒武系和泥盆系中富集;Sn在泥盆系、奥陶系中富集;Pb在震旦系、寒武系中富集;Ag则主要富集在奥陶系中，显示了基底地层对多金属成矿的贡献，前泥盆系有类似于矿源层的作用［21］。在加里东晚期，南海-东海地体、华夏地体、扬子地体之间发生碰撞聚合，华夏地体内发生强烈的褶皱造山和岩浆活动［14］，之前含W、Sn的矿源层重熔侵入，形成继承了其成矿元素特征的花岗岩体，如上犹岩体与泥盆系之间富W、Sn的底砾岩层［22］;或者矿源层中的W、Sn在构造-岩浆作用下活化运移，在岩体与围岩的接触带上形成钨锡矿化点，如越城岭矽卡岩型白钨矿［5］等。源岩中成矿元素的初始富集为加里东期花岗岩成矿提供了较好的物质基础。

南岭地区成钨花岗岩中W、Sn的丰度变化大，W丰度是华南花岗岩的1.84倍(燕山期江背岩体)～7.22倍(燕山期西华山岩体);Sn丰度是华南花岗岩的0.03倍(加里东期苗儿山岩体)～0.95倍(燕山期西华山岩体)［5，23-25］(表 3)。由此可见，岩体中成矿元素的丰度并非成矿与否的决定性因素。1∶20万兴国幅沿水系采集的天然重砂结果显示，区域上加里东期花岗岩区发育锡石+白钨矿、锡石+黑钨矿、独居石+磷钇矿矿物组合，这也说明鹅婆岩体发生过W、Sn等成矿元素的富集。

表3 鹅婆岩体与南岭地区部分成钨黑云母花岗岩成矿元素含量Table 3 Contents of ore-forming elements in granite from Epo and some other tungsten mineralization-related intrusions

5 结语

南岭地区加里东期花岗岩研究程度相对较低，本次工作以南岭构造-岩浆带与武夷山构造带交汇结合部位的鹅婆岩体为研究对象，研究结果表明:前人对鹅婆花岗岩应用Rb-Sr等时线法定年技术得到的307 Ma应为成岩期后一次地质事件的记录，锆石的LA-MC-ICP-MS U-Pb定年结果证明该岩体形成于(412.5±1.7)Ma;岩体中发育围岩包体和残留顶盖，岩石中含富铝矿物，属高钾钙碱性-钾玄岩系列，为强过铝质岩石，属于S型花岗岩，是加里东晚期南海-东海地体、华夏地体、扬子地体碰撞拼合背景下新元古代地层褶皱加厚过程中壳层沉积岩重熔侵入的产物;与成矿花岗岩的对比研究显示，岩体可能发生过W、Sn等成矿元素的富集，南岭地区加里东期花岗岩具有钨锡矿成矿的潜力。

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