DOi:10.16111/j.0258_7106.2017.06.010
赣南大埠复式花岗岩体两期成岩年龄及其地质意义
方贵聪1,2, 陈郑辉1, 陈毓川3, 赵正1, 侯可军1, 曾载淋4, 罗泽 2

(1 中国地质科学院矿产资源研究所, 北京100037; 2 广西隐伏金属矿产勘查重点实验 室, 桂林理工大学地科学学院, 广西 桂林541004; 3 中国地质科学院, 北京 100037; 4 江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队, 江西 赣州341000)​

第一作者简介方贵聪, 男, 1985年生, 博士、讲师, 主要从事矿床成矿规律研究。 E mail: fanggcong@163.com

收稿日期2016_10_19

本文得到国家重点研发计划课题(编号: 2016YFC0600208)、广西自然科学基金青年基金( 编号:2015GXNSFBA139205)、广西隐伏金属矿产勘查重点实验室系统研究课题资助(课题编 号16_140_27_03)联合资助

摘要:摘要大埠复式花岗岩体位于赣南腹地,是于都_赣县钨多金属矿集区的重要 组成部分, 其成岩期次及成岩成矿关系尚不十分清楚。文章采用LA_ICP_MS锆石U_Pb法测定了该岩体的 成岩 时代,结果表明:其东南体似斑状黑云母花岗岩年龄为(430.0±1.1) Ma,西北体斑状 黑云 母二长花岗岩年龄为(152.7±1.1) Ma。东南体虽对内外接触带铀矿的矿质来源有所贡 献, 但与西北体形成时代相差甚远,并非同一地质构造背景下的产物;西北体与内外接触带的 钨矿床 形成时代相近,成因联系密切。矿集区内岩浆活动具多旋回特征,以燕山早期尤其是158~1 53 Ma的花岗岩浆活动对钨多金属成矿作用最为有利。
关键词: 地球化学;地质年代学;锆石U_Pb年龄;大埠花岗岩体;于都_ 赣县矿集区;赣南
文章编号: 0258_7106 (2017) 06_1415_10 中图分类号: P597.3; P618.67 文献标志码:A 
Two petrogenetic stages of Dabu composite granite pluton in South Jiangxi and 
     their geological implications 
FANG GuiCong1,2, CHEN ZhengHui1, CHEN YuChuan3, ZHAO Zheng1, HOU Ke Jun1
    ZENG ZaiLin4 and LUO Ze2 

(1 Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beiji ng 100037, China; 2 Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Explo ration, College of Earth Science, Guilin University of Technology, Guilin 541004 , Guangxi, China; 3 Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 1000 37, Ch ina; 4 Gannan Geological Survey Party, Jiangxi Bureau of Exploration & D evelopment of Geology & Mineral Resources, Ganzhou 341000, Jiangxi, China)

2016_10_19

Abstract:The Dabu composite granitic pluton, located in the heartland of South Jiangxi Pr ovince, is an important part of the Yu_Ganxian W_polymetallic ore concentration area. It was dated in this paper by means of the Laser Ablation_Multicollector I nductively Coupled Plasma_Mass Spectrometry (LA_ICP_MS) method, and the result shows that it has experienced two stages of magmatic activity. The emplacement o f its southeastern unit (porphyry_like biotite granite) and northwestern unit (p orphyry biotite granite monzogranite) occurred at (430.0±1.1) Ma and (152.7 ±1.1) Ma, respectively. The former was produced in the geological structural b ackground different from its neighbouring uranium deposits, although it supplied them with a certain amount of mineral source. The latter formed in the same geo logical background as its endocontact and exocontact tungsten_polymetallic deposits, an d is genetically associated with them. Three magmatic cycles have been recognize d in Yudu_Ganxian area, with the granitic magmatism in the period of 158~153 Ma being the most favorable magmatism for tungsten_polymetallic mineralization.
Key words: geochemistry, geochronology, zircon U_Pb age, Dabu granitic pluton, Yu_Ganxian ore concentration area, South Jiangxi 
           大埠复式花岗岩体位于赣南腹地,是于都_赣县钨多金属矿集区的重要组成部分。该岩体的 成矿地质条件优越,内部及外围发育50余处钨多金属矿床(点),随着勘查程度的深入,在 岩体东南部新发现了牛岭等多处铀矿,因此受到地质工作者的广泛关注。刘静等(2015)获 得大埠花岗岩体的年龄为423 Ma,然而于都_赣县矿集区内洋西坑、长坑、盘古山、铁山垅 、庵前滩一带的成岩成矿年代学研究(刘善宝等, 2010; Huang et al., 2011; 曾载淋等, 2011; 张文兰等, 2012; 方贵聪等, 2014;陈振宇等,2014)显示,钨多金属矿床及多数花 岗岩体均形成于17 0~150 Ma,即燕山早期,那么大埠岩体是否还存在与这些钨多金属矿床相对应的成岩时代 ? 对该问题的认识将对岩体内部及外围的找矿勘查具有重要的指导作用。本文采用LA_ICP_MS 锆石U_Pb同位素定年法精确测定了大埠岩体西北体和东南体的成岩年龄,并探讨了成矿背景 。
1岩体地质特征
        大埠岩体由西北体和东南体组成(图1)。西北体是其主体,出露面积约380 km2,呈 岩 基产出,呈北北东向展布,亦有东西向拉伸之势,侵入于前寒武系、寒武系、泥盆系、石炭 系和二叠系。岩石结构相变较显著:边缘相为细粒似斑状黑云母花岗岩,有时皮壳相呈霏细 结构;中心相为中粒似斑状黑云母花岗岩,中心地带为中粗粒似斑状黑云母花岗岩。岩石均 呈似斑状结构,斑晶主要由钾长石、斜长石和石英组成,晶体一般为3~8 mm×10~30 mm, 边 缘部分较小,而大埠岩体中心大斑晶可达30 mm×100 mm。岩石中矿物成分为:钾长石( 包 括条纹长石、微斜长石、正长石),斜长石(An: 9~34,大部分为An: 20~29的更长石,部 分 为钠长石和中长石),石英、黑云母(含量5%)和少量白云母(约占0~1%),副矿物可见磷灰石 、萤石、黄铁矿等。矿物成分中有时见有较多角闪石出现,斜长石也较基性,形成了黑云母 角闪花岗闪长岩或闪长岩。偶见石英二长岩。这些岩石杂生在一起,无明显界线,反映出该 岩 体系以酸性花岗岩为主的杂岩体,而其他岩体则未见有这样明显的矿物相变现象。自变质作 用不甚强烈,自变质矿物有白云母(绢云母)和萤石。
        东南体亦称马岭岩体,出露面积约50 km2,呈舌状展布,主要侵入于前寒武系和寒武系中 , 岩性为中粒斑状黑云母二长花岗岩,肤红色,中_粗粒似斑结构,块状构造,斑晶含量10%~ 20%,斑晶大小15~25 mm,主要为钾长石,次为斜长石,基质粒径2~5 mm,个别达8 mm。 钾 长 石31%,他形_半自形板状,发育格子双晶,条纹构造,属微斜条纹长石;斜长石30%,呈半 自形板状,发育聚片双晶,An 16~19,为更长石;石英30%,呈他形粒状,具发育 的波状消 光;黑云母5%,呈他形_半自形片状。岩石硅化及钠化、钾化、绿泥石化、绢云母化等较强 烈。
2测试方法
        用于挑选锆石的花岗岩样品编号为YCK_13和DB_01,分别采于大埠岩体的西北体和东南体, 采样位置见图1。岩石粉碎后经淘洗、磁选等程序使锆石富集,达到一定纯度后在实体显微 镜下逐粒挑选出待测锆石,然后将待测锆石粘贴在环氧树脂表面打磨抛光制靶。在透射和反 射光显微镜观察靶的基础上,选择合适的样品在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部 成矿作用与资源评价重点实验室的JXA_8800R型电子探针上进行阴极发光研究。
        LA_ICP_MS锆石U_Pb测年在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价 重点实验室完成,所用仪器为Finnigan Neptune型MC_ICP_MS和与之配套的New Wave UP 213 激光剥蚀系统。激光剥蚀束斑直径25 μm,频率10 Hz,能量密度2.5 J/cm2,以He为载 气。数据分析前用锆石GJ_1调试仪器,使之达到最优状态,锆石U_Pb定年以锆石GJ_1为外标 ,U、Th含量以锆石M127(U: 923×10-6;Th:439×10-6;Th /U: 0.475) (Nasdala et al., 2008)为外标进行校正,然后采用单点剥蚀的方式进行测试。测试过程中 ,每测定5个样品前后重复测定2个锆石GJ_1对样品进行校正, 并测定一个锆石Plesovice,观察仪器的状态以保证 测试的精确度。测试数据经ICPMSDataCal程序处理后采用Isoplot 3. 0程序作出锆石年龄谐和图,详细测试处理过程可参见(侯可军等, 2009)。
图 1赣南大埠复式花岗岩体地质图
     1—第四系沉积物; 2—白垩系砂砾岩; 3—侏罗系砂岩、泥岩; 4—三叠系砂岩; 5—石 碳系灰岩; 6—泥盆系砂岩; 7—寒武系变质砂岩; 
    8—前寒武系变质岩; 9—燕山早期 花 岗岩; 10—加里东期花岗岩; 11—花岗岩; 12—地质界线; 13—断层; 14—大型/中小 型钨多金
    属矿床; 15—铀矿床(点); 16—样品采集位置; 17—省界
     Fig. 1Geological map of the Dabu composite granitic pluton in South Jiangxi 
     1—Quaternary sediments; 2—Cretaceous conglomerate and sandstone; 3—Jurassic s and stone and mudstone; 4—Triassic sandstone; 
    5—Carboniferous limestone; 6— De vonian sandstone; 7—Cambrian metasandstone; 8—Precambrian metamorphic rocks; 9 —Early 
    Yanshanian granite; 10—Late Caledonian granite; 11—Granite; 12—Geol og ical boundary; 13—Fault; 14—Large/medium_small 
    sized W—polymatallic deposi t; 15—Uranium deposit(ore spot); 16—Sampling location; 17—Provincial bounda ry       
图 2大埠花岗岩中锆石阴极发光图像
     Fig. 2Cathodoluminescence images of zircon from Dabu granite        
3分析结果
        阴极发光图像(图2)显示,大埠岩体西北体(YCK_13)的锆石呈短柱长,自形_半自形,晶 体长80~120 μm,宽50~80 μm,东南体(DB_01)的锆石多呈长柱状,自形结构,晶体长 10 0~200 μm,宽40~70 μm。岩体的锆石均发育较好的锥面和柱面, 生长韵律环带或振荡环 带清晰,具有岩浆锆石的典型特征(吴元保等,2004)。
        大埠复式岩体锆石LA_ICP_MS测试结果U_Pb数据(表1)显示,YCK_13的锆石Th/U比值为0.1 2~1.0,DB_01的锆石Th/U比值为0.14~1.49,均大于0.1,在典型岩浆锆石的Th/U比值 范围(Bel ousova et al., 2002)。因此认为,所测锆石属于岩浆锆石。
        所测锆石中,YCK_13谐和度≥95%的锆石测点共9个,DB_01共16个,数据均在谐和曲线上或 附近(图3),表明这些锆石U 和Pb 同位素体系封闭性较好,基本没有U_Pb同位素的丢失或 加入。YCK_13的9个测点,206Pb/238U年龄介于150.54~155.40 Ma ,加权平均年龄为(152.7±1.1) Ma(图3a)。DB_01的16个206Pb/ 238U年龄中,剔除误差较大的点DB_01_14,其余数据明显分为2组,其中一组介于427.00 ~435.09 Ma,共12个测点,加权平均年龄为(430.0±1.1) Ma(图3b);另一组3个测 点(DB_01_04、DB_01_06、DB_01_11),206Pb/238U年龄为954.64 ~968.12 Ma,明显偏离上一组数据;从图2发现,这3个锆石具有明显的核边结构,测点 打 在其核部,该年龄可能代表了继承锆石(由于花岗岩浆侵入捕获新元古界锆石)的年龄,因 此未参与加权平均年龄计算。其余谐和度小于95%的锆石测点可能是锆石的封闭性不良,Pb 扩散丢失所导致的,因此也未参与加权平均年龄的计算。
4讨论
        本次高精度锆石U_Pb测年结果表明,大埠复式花岗岩体至少经历两次花岗岩浆活动,一次发 生在加里东晚期,形成大埠岩体的东南体,年龄为(430.0±1.1) Ma,另外一次发生在 燕山早期,形成其西北体,年龄为(152.7±1.1) Ma。
4.1加里东期岩浆活动与成矿
        近年来随着测年技术的飞速发展,越来越多的年龄数据证实加里东期是南岭地区一次重要的 岩 浆_成矿活动时期,其强烈程度仅次于燕山期。南岭西段大瑶山社山花岗闪长(斑)岩年龄 为435~432 Ma,形成年龄为437.8 Ma的社垌钨钼矿与之相关(陈懋弘等,2011);桂北的桂岭花岗岩体年龄为424.4 Ma,相关的白石顶钼矿形成年龄 为424.6 Ma(李晓峰等,2009);桂北牛塘界花岗岩体侵入于421.8 Ma,矽卡岩型牛塘界钨矿形成 年龄为421 Ma(杨振等,2014);桂西南地区钦甲花岗岩体为412~442 Ma,德保矽卡岩型 铜锡矿 床与其相关(王永磊等,2010;2011)。然而,地处南岭东段的加里东期大埠岩体东南体, 目前尚无数据表明岩体附近存在加里东期的成矿作用。
图 3大埠花岗岩锆石U_Pb 年龄谐和曲线及加权平均年龄
     a. 样品YCK_13采于大埠岩体西北体; b. 样品DB_01采于东南体
     Fig.3Zircon U_Pb concordia and weighted average age diagrams of Dabu granite 
     YCK_13 and DB_01 are sampled from northwestern and southeastern units, respectiv ely    
        20世纪60年代末期及80年代初期在大埠岩体东南体开展了钻探工作,分别发现了牛岭、均田 2个小型铀矿床,矿化主要赋存于岩体外接触带上泥盆统三门滩组(D3s)长石石英砂 岩及下寒武统(∈1)碳质板岩层间破碎带中,陡倾角的硅化破碎带中也见有工业矿化 ,近年来在牛岭矿床往岩体内部延伸的8505地段7号勘探线又揭露了铀矿化(邵飞等,201 4)。地球化学分析结果显示,大埠岩体东南体为富铀岩体,w(U)平均达17.89×1 0-6,勘查揭露的铀矿石SiO2含量较高,成矿流体为酸性流体(邵飞等,2011), 表明该岩体对铀矿的矿质来源有所贡献。然而,牛岭矿床沥青铀矿同位素年龄为70 Ma(张 金带等,2004),与大埠岩体东南体年龄相差甚远,表明两者并非同一地质背景下的产物。
4.2燕山早期岩浆活动与成矿
        大埠岩体西北体内外接触带发育众多的钨多金属矿床,它们主要形成于燕山早期,如洋西坑 钨 矿年龄为155.78 Ma(赵磊等,2013)、长坑钼钨矿床形成于158.1 Ma(梁景时等,2012) ,庵前滩钨矿床年龄为155.17 Ma(刘善宝等,2010),本次研究获得大埠岩体西北体年龄 为152.7 Ma,表明岩体与这些钨矿床为同一构造背景下的产物。岩体的W、Sn、Cu等成矿元 素含量较高,w(W)的平均值高达200×10-6,浓集系数133.33(梁景时等, 2012),进一步表明大埠岩体西北体与内外接触带的钨矿床具有密切的成因联系。
4.3矿集区岩浆活动的多期性
        于都_赣县矿集区是赣南地区最为重要的钨多金属矿集区之一,区内的花岗岩浆活动具有多 旋回特征。加里东晚期形成的岩体除大埠花岗岩体东南体外,尚有矿集区东北部的万田岩体 ,年龄为464.9 Ma(刘善宝等,2012)。印支期岩体有珠兰埠岩体,形成于229 Ma(王登红等 ,2012)。燕山早期的岩体分布最为广泛,如大埠岩体西北体形成于152.7 Ma;盘古山岩体 隐伏于深度1288 m以下,已为南岭科学钻探第二孔所揭露,年龄为161.7 Ma(方贵聪等, 2 014);铁山垅岩体出露于黄沙钨矿一带,西南部则呈隐伏状态,有2个成岩年龄,分别为 168.1 Ma(Huang et al., 2011)和159.7~154.9 Ma(张文兰等,2012);白鹅岩体也 具有2个成岩年龄,分别为174.1 Ma和152.4 Ma(方贵聪等,2012)。此外,江西省地质调 查研究院(2000 )还曾获得大埠岩体龙头单元锆石U_Pb同位素年龄为(189.2±0.6) Ma,但由于在报告中 缺少采样位置及测试数据,本文不加以探讨。
        总体上,于都—赣县矿集区经历了加里东晚期(465~430 Ma)、印支期(229 Ma)、燕 山早期(174 ~152 Ma)等3个岩浆活动旋回。区内钨多金属成矿作用主要与燕山早期的花岗岩浆活动有 关 。上述洋西坑钨矿、长坑钨矿和庵前滩钨矿年龄分别为155.78 Ma、158.1 Ma和155.17 M a,岩体东侧的著名的盘古山钨矿形成于155.3 Ma(方贵聪等,2014),铁山垅钨矿形成于15 3 Ma(Huang et al., 2011),这些成矿年龄均集中在158~153 Ma,与赣南地区的茅坪、淘锡 坑、新安子 、 荡萍、漂塘、岿美山、画眉坳等众多钨矿年龄(160~150 Ma)基本一致(王登红等,2010) 。
5结论
        (1) 大埠复式花岗岩体东南体年龄为(430.0±1.1) Ma,西北体年龄为(152.7±1. 1) Ma。
        (2) 大埠岩体东南体虽对铀矿的矿质来源有所贡献,但两者形成时代相差甚远,并非同地 质构造背景下的产物;其西北体则与内外接触带的钨矿床形成时代相近,成因联系密切。
    (3) 矿集区内经历了加里东晚期(465~430 Ma)、印支期(229 Ma)、燕山早期(174~ 152 Ma)等3个岩浆活动旋回,以燕山早期尤其是158~153 Ma的花岗岩浆活动对钨多金属成矿 作用最为有利。     
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