粤北石人嶂钨矿床花岗岩岩石地球化学特征分析

吴 限，江晓龙，韦龙明，赖 胜

(1. 桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林 541000； 2. 福建省煤田地质勘查院，福建 福州 364021)

粤北石人嶂钨矿床花岗岩岩石地球化学特征分析

吴 限1，江晓龙2，韦龙明1，赖 胜1

(1. 桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林 541000； 2. 福建省煤田地质勘查院，福建 福州 364021)

在详细的野外调查及前人的研究基础上，运用岩石地球化学、同位素地质学，地能学说等理论和研究方法重点研究了石人嶂钨矿区内莲花山隐伏花岗岩体氧化物特征，岩石能量地球化学特征、Pb同位素特征，探明其物质来源。结果表明该地区花岗岩体氧化物含量以高硅、富铝、富碱、贫钙、低磷为主要特征；岩浆在不断的进行分异演化的过程中，其所形成岩石的能量、能量系数均在同步缓慢递增，显示区域内相临近的岩体拥有相似的铅物质源，由此推测莲花山隐伏花岗岩体也应是从同源岩浆演化而成，来源以壳源为主。

钨矿区：隐伏花岗岩；岩石地球化学；物质来源

1 地质背景

广东石人嶂钨矿地处粤北钨矿化集中区北东部，是国内“五层楼”石英脉型钨矿床的典型代表[1]，区内岩浆活动频繁，成矿前有大规模岩浆侵入，广泛发育着酸性、中酸性花岗岩类岩石[2]。据先前学者总结，将区内岩浆活动划分成早期与晚期两个期次，共包括3个成矿阶段以及七次岩浆侵入活动。根据花岗岩体空间分布特征以及实地产状测量，可把矿区内花岗岩归结为4个部分：石英斑岩岩体、斑状白云母花岗岩岩体、闪斜煌斑岩岩脉、潜藏在下部的莲花山隐伏花岗岩岩体。根据矿区开采资料显示，区内燕山期岩浆活动强烈[3]，工作区内主要的岩浆活动可分为两个期次，燕山早期侵入的花岗岩体主要包括：石英斑岩岩体(矿区北面洞口山区域)、斑状白云母花岗岩岩体(矿区南东面橘子园区域)、闪斜煌斑岩岩脉(矿区南面梧桐窝断裂及其附近区域)，燕山晚期与成矿密切相关的莲花山花岗岩体则潜藏在工作区底部。工作区内岩浆岩具有多期、繁复的特性，在导致区内花岗岩中成矿元素长久分异聚集的同时，也为金属矿产的形成提供了良好的环境。

2 花岗岩岩石地球化学特征

根据镜下以及野外手标本实测得出与成矿密切相关的莲花山隐伏花岗岩体按照岩性的不同可被划分为：细粒二长花岗岩、中粒—中细粒二长花岗岩、细粒白云母二长花岗岩，其上部被斑状细粒二云母花岗岩覆盖。

2.1花岗岩体氧化物特征

选择并采集石人嶂钨矿区不同花岗岩相带中的17件样品，在过0.075 mm(200目)筛后，由广东澳实矿物实验室进行测试，主量元素测试所用样品都应用硼酸锂/偏硼酸熔融，通过X荧光光谱仪完成；测试所得成果精度符合要求，测试成果见表1。测试单位为广东澳实矿物实验室(2013)和国家地质实验测试中心(2008)。

通过数据观察可以看出工作区内隐伏花岗岩岩体总体上拥有高硅，富铝、贫钙、低磷、的特性。氧化物特征和华南S型含钨矿花岗岩以及澳大利亚Lachland带S型花岗岩特性基本相似。各期次花岗岩从早期的斑状细粒二云母花岗岩到晚期的细粒白云母花岗岩，SiO2含量逐渐上升，Al2O3、CaO、MgO含量则逐步减少，显示岩浆的分异演化程度呈现逐渐增高的趋势。

表1 广东石人嶂钨矿隐伏花岗岩主量元素(10-2)值

2.2能量地球化学特征

物质上的演化是岩浆作用过程中的一个外在表现，如鲍文反应序列，与此同时这也是一个能量传递转移的过程。洪庆玉于1992年提出地能学说，并地质实践工作中不断的实践改进，该学说认为矿物是能量的传承载者，而元素则作为能量传递过程中的承受者，沉积岩则是能量转换的媒介[4,5]；在岩浆作用与岩浆岩、风化作用及其所成岩石之间、变质作用与变质岩之间，地能作用是能量转换的原动力，在此理论的基础上对地质作用过程中的能量过程，并引申至天体演化过程，取得了显著成果。

火成岩是天然条件下结晶离析而出的火成岩矿物进行有规则的排列组合，从而行成的岩体，所以岩浆在结晶离析过程中矿物所展现出的能量传递规律、化学特征等，必然会表现在岩浆岩上[6]。在众多学者对矿物、岩石能量研究探讨的成果上，通过结合晶体化学第二定律，洪庆玉提出了运用矿物或岩石化学测试得到的氧化物或元素重量比值求解矿物能量的新手段[5]：U=q×μ，该式中：U为矿物晶格能或岩石能量(量纲：4.184 kJ/mol)；μ为摩尔质量，其量纲为4.184 g/mol；q为岩石能量系数(量纲：4.184 kJ/g)。对于岩石而言：q岩石= ∑q氧化物×K氧化物，其中：q岩石为所求岩石的能量系数，kJ/g；q氧化物为氧化物的能量系数，kJ/g；K氧化物为氧化物的重量百分数。不同岩石的摩尔数往往处于不同的数量级，因此将其平均化为1 mol氧化物的分子量，则能量公式可写为：U=q岩石×μn，该公式中：U是岩石化学组成平均化后的能量，量纲为4.184 kJ/mol；μn为平均化为1个克原子后的摩尔质量。计算结果见表2。

表2 莲花山花岗岩体岩石能量

由表2数据可知，从形成于较早时期的斑状细粒二云母花岗岩到形成于晚期的细粒二长白云母花岗岩，岩石能量系数逐步由42.62 kJ/g增大到44.78 kJ/g，在岩石化学组成平均化为1 mol原子后，岩石能量从1 046.92×4.184 kJ/mol逐步升高至1 099.99×4.184 kJ/mol，由表中数据变化可见，岩浆在不断的进行分异演化的过程中，其所形成岩石的能量、能量系数均在同步缓慢递增。依据地能学说观点，岩浆矿物及其岩浆岩在形成过程中，能量小的岩浆将先行生成，后生成的岩浆往往有着较大的能量[5]，由此推测莲花山隐伏花岗岩体也应是从同源岩浆演化而成。

2.3 Pb同位素特征

铅同位素有着良好的稳定性，含量的变化仅仅只受元素衰变、岩浆混合作用影响，现阶段已成为追溯物质来源最有效的手段之一。对工作区下伏隐藏花岗岩中的钾长石样品进行铅同位素测试(表3)，测试得长石208Pb/204Pb比值为38.782，207Pb/204Pb比值为15.647，206Pb/204Pb比值为18.536。铅同位素比值在区域上和广东北部区域燕山期红岭钨矿热水岩体、龙胫钨矿岩体极为近似，为正常普通铅。在Pb同位素演变曲线图上投影点多在在上地壳演化线附近(图1)，显示区域内相临近的岩体拥有相似的铅物质源。结合南岭地区地质背景推测，石人嶂钨矿床铅的最初的来源区应该与上地壳和造山带之间的关系极为紧密，且以上地壳为主，花岗岩源岩的物质组成应为泥沙质岩石，其来源以壳源为主。

表3 Pb同位素分析表

图1 207Pb/204Pb-206Pb/204Pb(a)；208Pb/204Pb-206Pb/204Pb(b)投影图解

3 结 论

工作区内隐伏花岗岩岩体地球化学特性极为相似，总体上拥有高硅，富铝、贫钙、低磷、富含碱、强过铝质的特性。氧化物特征和华南S型含钨矿花岗岩以及澳大利亚Lachland带S型花岗岩特性基本相似。各期次花岗岩从早期到晚期，SiO2含量逐渐上升，Al2O3、CaO、MgO含量表则逐步减少，显示岩浆的分异演化程度逐渐增高，根据铅同位素分析表明，区内隐伏花岗岩体应形成于碰撞后期，应归属于壳源的高钾钙碱性花岗岩。结合从早期到晚期花岗岩的能量地球化学特征表明，各期次岩浆应有相同的物质来源。

[1] 韦龙明，汪劲草，朱文凤，等. 广东石人嶂—梅子窝钨矿研究新进展[J]. 桂林工学院学报，2008，28(2): 151-156.

[2] 李明君，张广辉，陈杨，等. 广东石人嶂钨矿莲花山隐伏花岗岩体初步研究[J]. 矿物学报，2013(s2): 160-161.

[3] 江晓龙，孔凡乾，韦龙明. 粤北石人嶂钨矿矿化分带特征及其成因[J]. 中国锰业，2016(4):37-39.

[4] 洪庆玉. 论地球、月球和陨石能量的地球化学[J]. 西南石油学院学报, 1991(3): 21-28.

[5] 洪庆玉. 地能学说在地质地球化学研究中的应用[M]. 成都：成都科技大学出版社, 1992.

[6] 冯佐海. 广西姑婆山—花山花岗岩体侵位过程及构造解析[D]. 长沙：中南大学, 2003.

AnAnalysisofGeochemicalCharacteristicsofGraniteRocksinShirenzhangTungstenDepositinNorthernGuangdong

WU Xian1, JIANG Xiaolong2, WEI Longming1, LAI Sheng1

(1.SchoolofEarthSciences,GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541000,China; 2.FujianCoalGeologicalProspectingInstitute,Fuzhou,Fujian364021,China)

Based on field investigation and previous research on detail, we are trying to use the theory of ground energy to make a research of rock geochemistry and isotope geology. By focusing on the characteristics of oxide, we have found energy geochemical and Pb isotopic of concealed granite in Shirenzhang tungsten mining area. We have also ascertained its source. The results show that, in this area, the main characteristic of oxide content in body of granite is in high content of silicon with aluminum and alkali rich. It is poor in calcium and low in phosphorus. In the magmatic differentiation and evolution process, the energy and energy coefficients of the rock formed are slowly increasing at the same time. The adjacent rock masses in the display area have similar lead material sources. It is inferred that the concealed granite bodies in Lianhua mountain should be evolved from the same magma and the source of material is mainly the crust source.

Tungsten mining area; Concealed granite; Rock geochemistry; Source of material

2017-08-20

国家深部探测计划专项研究课题(SinoProbe-03-01)；全国危机矿山接替资源勘查项目(200644089)。

吴限(1993-)，男，湖北潜江人，在读硕士研究生，研究方向：地质资源与地质工程，手机13807836106；E-mail:1349955628@qq.com；通讯作者：韦龙明(1959-)，男，博士，教授，研究方向：矿物学、岩石学、矿床学.

P618.67

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.014