粤西园珠顶花岗闪长斑岩成岩时代及地质意义

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[摘要]对粤西圆珠顶花岗闪长斑岩进行了详细的野外调查，通过取样分析获得该岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为157.8 1.1Ma，表明该岩体形成于晚侏罗世，属于燕山早期岩浆活动的产物，为厘定本区的花岗岩形成时代提供了重要资料。结合成岩-成矿时差和岩体-矿体的空间变化关系，确定圆珠顶Cu-Mo矿床为斑岩型矿床。综合区域地质、地球化学和同位素年代学资料，探讨了粤西-桂东地区中生代地球动力学背景及成矿作用，为指导寻找类似矿床提供了重要依据。

[关键词]锆石U-Pb年龄 花岗闪长岩 成岩时代 圆珠顶 粤西

[中图分类号]P311.5 [文献码] [文章编号] 1000-405X（2013）-7-159-3

华南板块是亚洲的主要大陆块体之一，具有两个独一无二的特征：一是自新元古代以来经历了一系列重要的幕式岩浆和变形事件，使其成为研究陆内地质过程的天然实验室[1]；二是发育全球重要的与岩浆活动有关的W、Sn、Mo、Bi、REE、U、Nb、Ta、Pb、Zn、Au、Ag、Cu和Sb等多金属矿床[2]。区内强烈的岩浆活动主要发生在两个阶段：侏罗纪（早燕山期，180～142Ma）和白垩纪（晚燕山期，142～67Ma），其中早燕山期花岗岩占华南显生宙花岗岩的47%，而晚燕山期占37%[3]。

以前的研究在华南腹地揭示出一条NE-SW向高？Nd（t）值（–2to–8）、低TDM年龄（

1地质概况

园珠顶花岗闪长斑岩位于粤桂两省交界的封开县南丰镇西北，大地构造位置上位于广西山字形构造的南东翼、东西褶皱带内，同时也是大瑶山构造带与天堂山构造带交汇处（图1a）。区域内经历了多期构造-岩浆活动，其中加里东、印支和燕山期的构造-岩浆活动尤为强烈。加里东期构造分布在西部、中部和南部，多为全形褶皱及少量走向断层，主要呈近东西方向展布，其次为北东向，局部为北西向。印支期构造主要分布在北部及东北部地区，以向斜构造为主，断裂较发育，构造线以北北西及北西向为主，北北东向次之。燕山期和喜马拉雅早期构造，主要分布在北东及南西地区，为北北东和北东向的盆地构造和断裂。喜马拉雅晚期构造在第四系发育的北部及北东部地区较明显。此外，一般断裂多集中在区域性断层附近。各期岩浆活动都有特色。加里东期花岗岩，基本上是沿该期背斜轴部破碎带侵入。印支期花岗闪长岩，是以前期断裂为通道，于其附近的背斜轴部破碎带中形成，岩体多为椭圆形。燕山期花岗岩，亦以区域性断裂为通道，于其上或其旁的次级断裂构造中生成，呈长条形，串珠状。而燕山期火山岩更是为裂隙喷发岩。

矿区出露的地层比较简单，主要是寒武系水口群上亚群，仅在园珠顶斑岩体的西侧出露有少量的泥盆系砂页岩及第四系覆盖沉积物（图2b）。园珠顶矿区的基本构造格架为六堡复式背斜的次级褶皱构造-园珠顶背斜，背斜轴呈近东西向，水口群上亚群为园珠顶背斜轴部地层，地层厚度超过1000 m，局部达到1379 m，为一套浅海相复理式砂页岩建造。层理发育，一般为薄层状至厚层状，节理和劈理也较发育，物质成分较复杂。岩性主要有：变质中细粒长石石英杂砂岩、变质中细粒长石石英砂岩，变质细粒石英砂岩、变质粉砂质细粒长石杂砂岩、变质细砂质粉砂岩、变质石英粉砂岩、绢云粘土板岩。变质细粒石英砂岩和变质石英粉砂岩多呈中厚层～厚层状出现，局部单层厚度可达几十米。绢云粘土板岩多呈薄层～中厚层出现。岩石已发生轻微区域变质。

2岩石学特征

园珠顶花岗闪长斑岩位于园珠顶背斜轴部，呈小岩株产出，分布面积共0.193km2（地表分为2个露头，主体为0.164 km2，别一个为0.029km2）（图1c）。岩石呈灰白色-肉红色，斑状结构，岩性均为花岗闪长斑岩，斑晶矿物成分有斜长石（20～30%）、钾长石（4～8%）、石英（5%）、黑云母（2～4%）；基质矿物成分有长石（20～30%）、石英（15～30%），长石以酸性斜长石为主，钾长石次之，暗色矿物含量低，黑云母含量在5%以下；副矿物含量极少，主要有黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等金属硫化物及磷灰石、锆石等，其中黄铁矿普遍存在。岩石中的矿物普遍出现次生变化，长石多蚀变为绢云母、粘土矿物和绿帘石，钾长石多蚀变为高岭土，部分黑云母出现绿泥石化、绿帘石化。岩石局部出现云英岩化、黄铁矿化及铜钼矿化。

该花岗闪长斑岩岩石主量元素化学成分分析结果为：SiO2（61.49%～70.25%）、K2O（1.92%～6.48%）、Al2O3（12.06%～14.62%）、CaO（1.93%～6.56%）。岩石化学成分以SiO2、K2O、CaO含量高，Al2O3、Fe2O3、TiO2、P2O5含量偏低，Na2O含量变化大（0.15%～3.27%，可能与岩石蚀变有关）为特征。标准矿物出现石英、钙长石、钾长石、刚玉分子，平均分异指数DI为79.53。岩石化学类型属于铝过饱和-硅过饱和的高钾钙碱性岩石。

3样品分析及结果

用于锆石U-Pb定年的样品采自圆珠顶北侧的花岗闪长斑岩小岩体，岩样新鲜。锆石颗粒的挑选在中国科学院广州地球化学研究所公共服务实验室完成，岩石破碎后通过重液和磁选的方法分选出所需重矿物，然后在双目镜下挑选出颗粒大、晶形完好的锆石用于本次测年工作。锆石样品的测试工作在同位素年代学与地球化学国家重点实验室用LA-ICP-MS完成，分析仪器为Resonetic RESOlution M-50ArF准分子激光剥蚀系统（λ=193nm）和Agilent7500a型ICP-MS仪器。以He气为载气，激光能量80mJ，束斑直径31μm，剥蚀深度20～40μm，激光脉冲10Hz，采用国际标准锆石91500作为外标标准物质，元素含量采用NIST SRM610和TEM作为外标，29Si作为内标元素。锆石同位素比值和元素含量计算采用ICPMSDataCal7.0程序[6]，年龄计算及谐和图绘制采用Isoplot程序（3.23版）。

圆珠顶花岗闪长斑岩用于测年的锆石为棱柱状、晶形完好、无色透明，长度在150～400μm之间，裂纹不发育且结晶环带发育（图2），显示为典型的岩浆成因锆石。锆石U-Pb分析共测试了15个数据点，详细的分析结果见表1。测点中U和Th含量范围分别为274～770μg/g和210～619μg/g，Th/U比值变化范围为0.48～0.99，与岩浆锆石一致，而明显不同于变质锆石（其Th/U

平均年龄为157.8？1.1Ma（MSWD=1.09，95%置信度）（图2），代表了圆珠顶花岗闪长斑岩的结晶年龄。另外，测点15的207Pb/206Pb年龄为1366Ma，明显不用于其他测点，可能指示圆珠顶花岗闪长斑岩源区含有中原古代形成的锆石，这些锆石在后来的岩浆形成和侵位过程没有被同化而保留下来。

4讨论

4.1成岩-成矿时代

圆珠顶花岗闪长斑岩体及其外接触带均有Cu-Mo矿化，但岩体矿化较弱，黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿浸染状分布于岩体中，含量低于1%。圆珠顶Cu-Mo矿床工业矿体主要绕着岩体分布在外接触带，呈南北拉长的直立圆筒形，Cu-Mo矿化具有分带性，从内带到外带，Mo品位逐渐降低而Cu品位逐渐升高（图1c），因此，斑岩体与工业矿体在空间上密切相关。

圆珠顶花岗闪长斑岩24颗锆石的206Pb/238U加权平均年龄为157.8±1.1Ma，这代表了该岩浆结晶年龄的最好估计，表明该斑岩体侵位于晚侏罗世。另外，该矿床辉钼矿Re-Os等时线年龄为157.3±4.3Ma，指示圆珠顶Cu-Mo矿床成矿时代也为晚侏罗世。两个年龄数据进一步表明圆珠顶花岗闪长斑岩体和Cu-Mo矿床几乎同时形成。

与岩浆成因相关的钼矿床成岩-成矿时差是确定矿床与岩浆岩成因关系的重要基础。杜保峰等人[9]根据收集的中国东部中生代典型钼矿床的成矿及相关岩体的同位素测年数据，详细讨论并定量厘定了钼矿的成岩-成矿时差分布特征。结果表明，钼矿成矿同步或略滞后于同源岩浆活动，中国东部整个钼矿成矿高峰的两个阶段时差介于0～10.0Ma和0～15.0Ma；对于单个钼矿床，其成岩-成矿时差集中在0～14.0Ma，均值为3.9Ma；从斑岩型钼矿床斑岩-矽卡岩型钼矿床矽卡岩型钼矿床石英脉型钼矿床，成岩-成矿时差呈逐渐增加趋势，这与岩浆热液成矿过程的地质事实吻合。斑岩型钼矿床的成岩-成矿时差平均为2.6Ma，圆珠顶Cu-Mo矿床的成岩-成矿时差明显小于2.6Ma，暗示圆珠顶花岗闪长斑岩与Cu-Mo矿化有密切的成因关系，表明圆珠顶Cu-Mo矿床为斑岩型矿床。

4.2粤西-桂东地区中生代地球动力学背景及成矿作用

华南在中生代位于古亚洲、特提斯和古太平洋（或Izanagi）三大构造域的交汇部位，经历了复杂的挤压、伸展和走滑活动，形成了星罗棋布的W、Sn、Sb、Cu、Bi、Pb、Zn、Ta、U和稀土等金属矿床。中生代的构造和岩浆活动控制了华南的成岩成矿作用[12]，促成了中生代中晚期的大规模成矿（或称“成矿大爆发”）。基于广泛的地质调查和高精度的同位素年龄数据，华南地区中生代主要金属矿床成矿出现于三个阶段，即晚三叠世（230～210Ma）、中晚侏罗世（170～150Ma）和早中白垩世（134～80Ma），并且三个阶段的矿化元素是不同的。认为在180 Ma左右Izanagi板块向欧亚大陆俯冲，于170～160Ma期间可能由于俯冲板片局部多处撕裂而形成I型或埃达克质岩石和有关的斑岩铜矿，紧接着在南岭地区于160～150Ma期间俯冲板片开天窗，软流圈物质直接涌入上地壳，形成了一种壳幔混合型高分异花岗质岩石及其钨锡多金属矿床。

尽管华南地区在不同时代形成了许多不同的金属矿床，但园珠顶矿床却是粤西-桂东成矿带发现的首例大型斑岩Cu-Mo矿床。其成矿斑岩锆石U-Pb测年指示该岩体形成于晚侏罗世，其辉钼矿Re-Os定年指示该矿床也形成于晚侏罗世，并且辉钼矿样品的Re含量非常高（213.57～449.39 mg/kg），指示其成矿物质可能来自地幔。园珠顶矿区夹在博白-岑溪深断裂和吴川-四会深断裂的中间，位于Gilder[4]在华南地区首先发现的高？Nd（t）值、低TDM年龄的花岗岩带（即十-杭带）的西南部和沈渭洲等提出的湘桂粤低TDM带中，这些低TDM带被认为是伸展（加走滑）的产物。基于实验数据和本区地质事实，本文推测早侏罗世具高浮力块体的Izanagi板块（如无震海岭、海山岛链或大洋高原等）俯冲到粤西-桂东地区而改变了俯冲角度，导致俯冲板片撕裂而开天窗或岩石圈加厚而发生拆沉，在该地区出现一系列NE向壳幔相互作用强烈的伸展带，引发了软流圈物质在中晚侏罗世沿着NE向深断裂与WE向古断裂的交汇部位上涌，形成了该地区上百个大大小小的同时代的花岗岩类岩体、基入体（或包体）和与此相关的大大小小的Cu、Pb、Zn、Au、Ag矿床、Wu-Sn多金属矿床以及园珠顶斑岩型Cu-Mo矿床。

5结语

本文根据锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果，结合区域地质特征，将粤西圆珠顶花岗闪长斑岩形成时代定为晚侏罗纪，为厘定本区的花岗岩形成时代提供了重要资料，具有重要的地质意义。结合圆珠顶Cu-Mo矿床辉钼矿Re-Os等时线年龄和岩体-矿体的空间变化关系，确定圆珠顶Cu-Mo矿床为斑岩型矿床。综合区域地质、地球化学和同位素年代学资料，探讨了粤西-桂东地区中生代地球动力学背景及成矿作用，为指导寻找类似矿床提供了重要依据。

参考文献

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