江西省东北部矿物富集区地球化学与年代学研究

兰正卿

（南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210023）

铌钽是重要的稀有金属元素，钽具有高熔点（2996℃），高密度（16.7g/cm3）和耐腐蚀性，铌同样具有高的熔点（2485℃）和较高的密度（8.57g/cm3）和耐腐蚀性（Mackay and Simandl,2014），华南是我国重要的稀有稀土元素矿集区，著名的稀有金属铌钽矿床有江西宜春钽铌矿床(Belkasmi et al,2000)、江西横峰葛源钽铌钨锡矿床(钽为特大型)（黄定堂，1999）、广西栗木黄玉～锂云母～钠长石花岗岩钽矿床(甘晓春等，1992;Zhu et al.,2001)，福建南坪西坑伟晶岩钽铌矿床(王文瑛等，1999;陈宝泉,2008)等。其中江西横峰葛源钽铌钨锡矿床是赣北地区重要的稀有金属矿床，该矿床发育在燕山晚期灵山岩体外围，因此，开展灵山岩体地球化学与年代学研究对于稀有金属找矿有重要的意义。

1 地质概况

灵山岩体地处江西省东北部，行政区划上属上饶市，研究区交通发达，位处于闽、浙、赣三省交界的内陆地区。在地质构造上，灵山岩体位于德兴～煌固北西向断裂与葛源至樟村北东向断裂交汇部位，呈岩基状产出，为一典型的环状杂岩体。

两组断裂具有多期次活动的特点，既切割了岩体也有岩脉充填。岩体中心地势较平缓，边缘为陡峻山峰，平面上近圆形，形如环状。

岩体侵入于青白口系、南华系～寒武系地层中，见有少量围岩捕虏体。内接触带局部见有宽约20cm不等的冷凝边；外接触带可见20cm～30cm的烘烤边，接触变质带宽窄不一，宽约100m～1500m，北东较宽，南西较窄，主要为石英云母角岩，局部地段见较弱的硅化和矽卡岩化。与围岩接触面产状较陡，南西侧一般外倾，后期伟晶岩及其期后的岩浆热液活动强烈，矿化蚀变岩脉发育；北东侧一般内倾，岩脉及蚀变不发育。

岩体补充期小岩体或脉岩发育，主要有花岗斑岩、细晶岩、正长斑岩、碱长岩、细粒花岗岩等，往往成群出现。灵山杂岩体的主体由中部粗粒似斑状角闪～黑云母花岗岩（中间相）和过渡部分中-粗粒黑云母花岗岩（过渡相）和边缘中细粒黑云母花岗岩（边缘相）以及少量细粒黑云母花岗岩岩株构成（Xiang et al.,2017，图1）。主要岩性包括细粒角闪黑云母二长花岗岩、中粗粒角闪黑云母二长花岗岩、细粒含环斑角闪黑云碱长花岗岩和中粗粒巨斑环斑状角闪黑云母碱长花岗岩，偶见大脉状晶洞碱长花岗岩、岩瘤状花岗斑岩和补充期的细粒花岗岩岩脉等。

2 岩石地球化学特征

图1 灵山岩体地质图（据Xiang et al.,2017略有修改）

其中本次工作样品8个，主要采自岩体的内部相，属主体花岗岩。灵山岩体的SiO2含量变化大，主体花岗岩的SiO2含量变化于55.51%～76.40%，Al2O3，Fe2O3，MgO，TCaO，Na2O，K2O和P2O5含量分别为11.98%～15.81%，1.74%～20.95%，0.04%～2.37%，0.35%～4.51%，3.29%～4.53%，3.70%～7.58%和0.01%～0.62%。总体上，随SiO2含量的增加，主体花岗岩除K2O和Na2O保持基本不变之外，随SiO2含量的增加其它元素都显示明显的下降；主体花岗岩的A/CNK值均小于1。

灵山岩体所有主体花岗岩样品具有CHARAC范围的微量元素比值，表明流体的交代作用没有改变它们的微量元素组成，因此可以利用主量元素和微量元素判断它们的岩石类型和岩石成因。灵山岩体主体花岗岩的A/CNK值均小于1，表明岩石为准铝质花岗岩。随SiO2含量增加，P2O5含量显示明显的下降趋势，并且在显微镜下可见暗色矿物角闪石，一种典型的I-型花岗岩特征矿物。在Rb对Th和Y图解上，它们具有I-型花岗岩的分布趋势。上述岩石学和地球化学特征表明灵山岩体主体花岗岩具有I-型花岗岩的特征，其源岩很可能是古老的火成岩或者同时代底侵的基性岩浆岩。但是，这些岩石具有异常高的Ga/Al比值（＞2.6），以及高的Zr+Nb+Ce+Y含量（388ppm～1016ppm），显示A-型花岗岩的特征，并且多数样品落在A1型花岗岩区。在Y/Nb-Yb/Ta图解上，主体花岗岩基本都落在OIB区，表明其源岩为具有OIB特征的基性火成岩。因此，灵山岩体主体可以是高分异的I-型花岗岩（Xiang et al,2017），但是，这要求基性的岩浆经历大比例结晶分异，而异常大比例的结晶在酸性岩中受到岩浆粘度的影响，结晶的矿物晶体不可能发生分离（Lee and Morton,2015），因此我们更倾向于认为灵山岩体主体花岗岩是具有OIB特征的变基性火成岩高温低压部分熔融形成的A-型花岗岩（Patino Douce,1997）。灵山岩体主体花岗岩Sr含量和Eu/Eu＊随SiO2增加明显降低，但是Rb含量基本不变，表明斜长石可能是主要的结晶分异矿物相，而钾长石和黑云母可能并不是主要结晶矿物相，因为Rb主要赋存在钾长石和黑云母中。

3 锆石U-Pb年代学

样品采自灵山岩体主体花岗岩，岩性为黑云母花岗岩，样品中锆石为短柱状，长宽比大约1:2，无色透明，在CL图像上显示明显的岩浆生长环带（图2），表明它们均为岩浆锆石。本次分析了18个锆石点，分析的锆石U含量为729ppm～1901ppm之间，Th含量为302ppm～813ppm之间，Th/U比值在0.33～0.66之间，明显大于变质锆石的Th/U比值（0.1），也说明为岩浆锆石。分析的206Pb/238U比值变化于0.0205～0.0210之间，它们计算的206Pb/238U年龄集中在131Ma～134Ma之间，计算获得的206Pb/238U加权平均年龄为132Ma±0.4Ma（图2），该年龄代表了灵山岩体主体花岗岩的形成年龄，与其他研究者获得的灵山岩体花岗岩锆石U-Pb年龄（～132Ma,Xiang et al.,2017），和铌铁矿～钽铁矿U-Pb年龄一致（130Ma±1Ma，Che et al.,2015）。

图2 灵山黑云母花岗岩锆石U-Pb年龄谐和图

4 结论

通过对灵山岩体主体花岗岩的年代学和地球化学特征的研究，得出如下结论。

（1）LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明，灵山岩体主体黑云母花岗岩形成于132Ma±0.4Ma，与前人报道的灵山岩体年龄（～132Ma）一致，也与成矿矿物（铌铁矿-钽铁矿）U-Pb法年龄（130Ma）一致，揭示灵山岩体与稀有金属成矿密切相关。

（2）岩石地球化学结果表明，灵山具有高的Ga/Al比值（＞2.6），以及高的Zr+Nb+Ce+Y含量（388ppm～1016ppm），为典型的A1-型花岗岩。与华南燕山期大多数过铝质高分异花岗岩有较大差异，可能造成灵山岩体有关的稀有金属矿为富Nb矿贫Ta矿的主要原因。