華南加里東期花崗巖類與成礦關(guān)系的探討

華南加里東期花崗巖類與成礦關(guān)系的探討

1加里東期火山巖成礦作用的地質(zhì)研究長(zhǎng)英巖巖漿巖廣泛分布在中國(guó)南方的各個(gè)時(shí)期，包括花崗巖和中酸性火山巖，面積超過(guò)100萬(wàn)公里。它被稱為“長(zhǎng)英巖漿巖省”（王德興、周運(yùn)城，2005）或大花崗巖省。其中，嶺南是中國(guó)南方長(zhǎng)英巖漿巖最發(fā)達(dá)的地區(qū)。華南花崗巖類的時(shí)代有東安期、雪峰期、加里東期、海西期、印支期、燕山期等,其中以燕山期花崗巖類的分布最廣;而加里東期的花崗巖類在強(qiáng)度和廣度上僅次于燕山期花崗巖(孫濤,2006),因此是華南花崗巖的重要組成部分。華南未變質(zhì)的加里東期花崗巖最早由徐克勤先生于1957年冬在江西南康龍和上猶陡水發(fā)現(xiàn),稍后俞受又發(fā)現(xiàn)諸廣山大巖基中存在加里東花崗巖(徐克勤等,1960),并由此引發(fā)了令國(guó)內(nèi)外地學(xué)界矚目的關(guān)于華南花崗巖類的時(shí)空分布、地質(zhì)地球化學(xué)特征、成因類型、演化規(guī)律、構(gòu)造環(huán)境及其成礦專屬性的研究(徐克勤等,1963;貴陽(yáng)地球化學(xué)研究所,1979;莫柱孫和葉伯丹,1980;南京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,1981;徐克勤和涂光熾,1984;地礦部南嶺項(xiàng)目花崗巖專題組,1989)。本世紀(jì)以來(lái),這一研究不斷向縱深發(fā)展,尤其在花崗巖類的大陸動(dòng)力學(xué)背景以及與花崗巖有關(guān)的大規(guī)模成礦作用等方面取得了大量新的成果。以南嶺為核心的華南地區(qū)是我國(guó)乃至世界上鎢、錫、鉬、鉍、鋰、鈹、鈮、鉭及稀土等金屬礦產(chǎn)資源最豐富的地區(qū),這些金屬的成礦作用都與花崗巖類有密切的成因關(guān)系。眾所周知,南嶺乃至華南地區(qū)最大規(guī)模的成礦作用主要與燕山期花崗巖有密切的成因關(guān)系(華仁民和毛景文,1999,華仁民等,2005;毛景文等,1999,2007);與燕山期相比,其他時(shí)代的(花崗巖)成礦作用規(guī)模要小得多。近年來(lái),與印支期花崗巖有關(guān)的成礦作用也有較多報(bào)道,例如湘南與印支期王仙嶺花崗巖(226~222Ma;柏道遠(yuǎn)等,2006)有關(guān)的荷花坪錫礦床(224Ma;蔡明海等,2006),贛南崇義與柯樹嶺花崗巖(251.5Ma;馬鐵球等,2005)有關(guān)的仙鵝塘錫鎢礦床(231.4Ma;劉善寶等,2008),桂北栗木錫礦床(214Ma左右;楊峰等,2009)等等;此外,趙蕾等(2006)研究了閩西南印支期紅山花崗巖的形成時(shí)代(226Ma)、特征及其含礦性,認(rèn)為它的演化晚期產(chǎn)物有可能形成錫礦?？磥?lái),印支期也可能成為南嶺地區(qū)金屬成礦作用的重要成礦期之一。此外,許多印支期花崗巖為燕山晚期的鈾成礦作用提供了重要的鈾源(陳培榮,2004)。因此印支期花崗巖與大規(guī)模成礦的關(guān)系也越來(lái)越到受重視。然而迄今為止,前人對(duì)于加里東期花崗巖類與成礦關(guān)系的報(bào)道一直較少。早期的研究甚至認(rèn)為加里東期花崗巖一般不成礦。至于加里東期花崗巖與華南地區(qū)大規(guī)模成礦作用有什么關(guān)系,更幾乎是無(wú)人問(wèn)津的題目。筆者等最近在研究與鎢錫多金屬成礦作用有關(guān)的燕山期花崗巖的同時(shí),對(duì)某些地區(qū)和礦床出現(xiàn)的加里東期花崗巖類也進(jìn)行了初步研究,獲得一些成果(李光來(lái)等,2010;翟偉等,2010;Zhangetal.,2011)。本文以這些成果為基礎(chǔ),結(jié)合前人和其他研究者的一些工作,提出加里東期花崗巖與(燕山期)大規(guī)模鎢錫多金屬成礦作用之間存在重要內(nèi)在聯(lián)系的一些想法,供大家參考。2加里東期巖漿與成礦發(fā)生于早古生代末的加里東運(yùn)動(dòng)是華南地質(zhì)演化歷史中一次重大的構(gòu)造熱事件。一般認(rèn)為,加里東運(yùn)動(dòng)是華夏、揚(yáng)子和湘桂等主要陸塊碰撞拼貼、形成華南統(tǒng)一陸塊的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),基本奠定了華南板塊的構(gòu)造格局,它不僅形成了獨(dú)立的構(gòu)造單元——華南加里東褶皺帶,而且伴隨著廣泛而強(qiáng)烈的花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)(Ren,1991;舒良樹,2006;王鶴年和周麗婭,2006;Wangeta1.,2007)。關(guān)于加里東運(yùn)動(dòng)究竟是洋-陸俯沖碰撞造山還是陸內(nèi)造山,國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界至今仍有爭(zhēng)議(郭令智等,1984;水濤等,1986;許靖華等,1987;汪新等,1988;楊森楠,1989;劉寶王君和許效松,1994;郭福祥,1994,2000;陳旭等,1995;殷鴻福等,1998;舒良樹,2006;彭松柏等,2006;陳洪德等,2006;舒良樹等,2008;Faureetal.,2009;張芳榮等,2009;李聰?shù)?2010;郝義等,2010;Charvetetal.,2011);但本文不擬對(duì)此進(jìn)行討論。加里東期花崗巖主要分布在華南加里東褶皺帶,大多出露在華夏地塊及其與揚(yáng)子地塊的交界地區(qū)。加里東期花崗巖出露面積較大的地區(qū)有武夷—云開地區(qū)、萬(wàn)洋山—諸廣山地區(qū)、武功山地區(qū)、桂東北地區(qū)等地,常呈大巖基產(chǎn)出,如贛中武功山花崗巖面積約1200km2,湘贛交界處的萬(wàn)洋山花崗巖面積約1400km2,桂湘交界處的越城嶺花崗巖面積約1400km2,桂東北的苗兒山花崗巖面積約633km2等。前人對(duì)加里東期花崗巖的研究工作成果也較多集中在這些地區(qū)。其他地區(qū)如海南島等也發(fā)現(xiàn)有加里東期花崗巖出露(付建明和趙子杰,1997)。此外,近年來(lái)的年代學(xué)研究工作還發(fā)現(xiàn),某些原來(lái)被認(rèn)為是印支期的花崗巖體其實(shí)也是加里東期花崗巖,如閩西南的瑋埔花崗巖等(徐先兵等,2009;張愛(ài)梅等,2010;王彥斌等,2010)。許多研究者把加里東期花崗巖分為加里東早期和加里東晚期,也有籠統(tǒng)地稱為加里東期花崗巖。而在許多規(guī)模較大的加里東期花崗巖基內(nèi)部往往既有早期又有晚期巖體,本身就是一個(gè)多階段的復(fù)式巖體;它們的相互關(guān)系及巖性變化反映了加里東期的構(gòu)造-巖漿作用演化過(guò)程(曾勇和廖群安,2000)。例如,彭松柏等(2006)對(duì)云開造山帶強(qiáng)過(guò)鋁深熔花崗巖地球化學(xué)、年代學(xué)及構(gòu)造背景進(jìn)行了研究,獲得該帶從高鉀鈣堿性條帶—眼球狀(環(huán)斑)黑云二長(zhǎng)花崗巖到鈣堿性紫蘇花崗閃長(zhǎng)巖和片麻狀含榴黑云二長(zhǎng)花崗巖,形成時(shí)代由465Ma,467Ma,變?yōu)?35Ma和413Ma,認(rèn)為這表明了加里東期在云開地區(qū)發(fā)生了揚(yáng)子板塊向華夏板塊的洋-陸俯沖、碰撞造山地殼增厚作用和隨后的地殼伸展減薄-拆沉-底侵作用。一般來(lái)說(shuō),加里東早期花崗巖多具有混合巖、片麻巖、片麻狀花崗巖的特征,且多出露于高級(jí)變質(zhì)巖發(fā)育區(qū),因此前人普遍認(rèn)為它們屬于區(qū)域性混合巖化花崗巖類(南京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,1981;江西省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1984),原巖為前泥盆紀(jì)的泥巖或泥砂質(zhì)沉積物,相當(dāng)于復(fù)理石或類復(fù)理石建造,例如贛中的武功山地區(qū)、贛東的西武夷地區(qū)等。但是吳富江和張芳榮(2003)對(duì)武功山加里東期花崗巖的研究認(rèn)為其并非“混合巖”,而是屬于同造山期的“同熔性”花崗巖。加里東早期也有明顯巖漿侵入的花崗巖,以贛南地區(qū)為例,加里東早期巖漿花崗巖的代表性巖體有諸廣山一帶的上堡、上古石、鐵山,南康的內(nèi)潮、贛縣的甘霖等,以及所謂交代侵入型的會(huì)昌嵐山巖體(為多次侵入交代形成的復(fù)式巖體)?；◢弾r體多呈巖基或巖株?duì)町a(chǎn)出,巖性變化大,由邊部往內(nèi)部常見英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗巖。巖石化學(xué)成分偏中性,屬鈣堿性巖。加里東晚期花崗巖一般都是巖漿花崗巖,表現(xiàn)為花崗巖與圍巖呈明顯的侵入接觸關(guān)系。其巖石類型種類較多、巖性特征變化較大。既有偏中性的英云閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖類巖石,又有較為酸性的黑云母二長(zhǎng)花崗巖等。其中一些偏中性的巖石明顯具有同熔型(或I型)的特征。例如湘南雪花頂花崗巖體的主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖,其次為花崗閃長(zhǎng)巖,并發(fā)育閃長(zhǎng)質(zhì)包體。肖冬貴等(2008)對(duì)該巖體進(jìn)行研究后認(rèn)為:雪花頂花崗巖巖漿主要來(lái)源于地殼的部分熔融,同時(shí)亦有地幔物質(zhì)的加入,尤其是其中的早中階段侵入單元為殼?；旌蟻?lái)源。伍光英等(2008)對(duì)萬(wàn)洋山花崗巖體的研究顯示早期次單元的黑云母花崗閃長(zhǎng)巖中有較多的鎂鐵質(zhì)暗色微粒包體,可能有幔源巖漿混染或局部混合。一些作者(沙連壟和袁奎榮,1991;程順波等,2009)對(duì)大寧巖體的地球化學(xué)研究顯示,該巖體主要來(lái)源于下地殼古元古代變砂屑巖的部分熔融,但巖體內(nèi)豐富的殼?；旌习w的存在指示在巖體形成過(guò)程中有顯著的幔源組分加入。贛南地區(qū)的加里東晚期花崗巖規(guī)模一般不大,代表性巖體主要有上猶、萬(wàn)田、長(zhǎng)潭、龍、大余、杉背、坳子下、寨背、蘭田埠等。與該地區(qū)的加里東早期花崗巖相比,巖石化學(xué)成分中硅、鋁、鉀及揮發(fā)份含量增高,鐵族微量元素含量降低,銅鉛鋅及鎢錫等元素含量也有所增加,稀土元素總量降低,巖體形成深度較加里東早期侵入型花崗巖小?？傮w來(lái)說(shuō),目前大多數(shù)研究者認(rèn)為加里東期花崗巖屬地殼物質(zhì)重熔形成的殼源花崗巖類,盡管其中可能有不同程度的地幔成分加入;而巖石成因類型除了一部分可歸屬同熔型(或I型)外,大多數(shù)加里東期花崗巖具有改造型(或S型)的特征(吳俊華和王祥發(fā),1993;李獻(xiàn)華,1993;周新民,2003;舒良樹,2006;伍光英等,2008;劉銳等,2008;張芳榮等,2009)。例如,李文杰等(2006)對(duì)桂東北的越城嶺、苗兒山、海洋山、大寧等加里東期花崗巖進(jìn)行了常量、微量和稀土元素的研究,認(rèn)為這些巖體的成因類型為“S”型,并認(rèn)為它們主要形成于同碰撞的擠壓環(huán)境。而更多的研究者認(rèn)為加里東晚期花崗巖是造山后花崗巖,形成于華夏地塊與揚(yáng)子地塊碰撞之后的拉張條件下。此外,近年來(lái)也有研究者提出華南某些加里東期花崗巖類為埃達(dá)克質(zhì)(許德如等,2006)。3加里東巖體的成礦作用近年來(lái)在華南地區(qū)廣泛開展的找礦勘查和礦床學(xué)研究,不僅對(duì)燕山期花崗巖類及其伴隨的大規(guī)模成礦作用有了更加全面深入的認(rèn)識(shí),也發(fā)現(xiàn)了更多印支期、加里東期的花崗巖及相關(guān)的成礦顯示。下面是筆者工作中接觸到的幾個(gè)加里東花崗巖體,它們有的雖然分布在鎢礦區(qū)但與鎢礦化似乎沒(méi)有直接聯(lián)系或關(guān)系不清;有的則直接導(dǎo)致了鎢礦化。3.1巖石地球化學(xué)特征石雷石英閃長(zhǎng)巖體位于我國(guó)石英脈型鎢礦分布最密集的贛南“崇-余-猶”礦集區(qū),主要出露在大余縣石雷鎢礦區(qū)。石雷鎢礦原名棕樹坑鎢礦,位于著名的漂塘鎢礦北西方向約2km處,且曾經(jīng)是漂塘鎢礦的一部分。石雷鎢礦以黑鎢礦石英脈型為主,具有贛南石英脈型鎢礦的共性特征;但是與贛南大多數(shù)石英脈型鎢礦床不同的是,石雷鎢礦大部分礦體的圍巖不是早古生代淺變質(zhì)圍巖或燕山期花崗巖,而是石英閃長(zhǎng)巖——廣義花崗巖類中最偏基性的一種巖石之中。前人資料認(rèn)為該巖體屬于海西期,測(cè)得該巖體的K-Ar年齡有274Ma(山峰,1976)和242Ma,253Ma,287Ma(吳永樂(lè)等,1987)。筆者在研究石雷鎢礦的同時(shí),對(duì)該巖體進(jìn)行了巖石地球化學(xué)及Sr-Nd-Hf同位素等研究,對(duì)其巖石成因及源區(qū)特征進(jìn)行了初步探討;并利用LA-ICP-MS對(duì)該巖體進(jìn)行鋯石U-Pb法年齡測(cè)試,獲得其年齡為(433.5±3.4)Ma,從而確定其屬于加里東期而非海西期(李光來(lái)等,2010)。石雷石英閃長(zhǎng)巖主要巖石化學(xué)特征為:SiO2=56.92%~64.70%,明顯偏中性;K2O+Na2O=6.41%~7.40%,Al2O3=14.10%~14.83%,鐵鎂含量較高,MgO=3.47%~5.95%,TFeO=5.23%~8.14%;這些都符合中偏酸性巖漿巖的一般情況。石雷石英閃長(zhǎng)巖的ISr=0.7010~0.7132,介于地殼和原始地幔之間;εNd(t)=-8.41~-4.97,不是很低;εHf(t)=-17.5~-2.16,變化范圍大。SrNd-Hf同位素特征總體上顯示出成巖物質(zhì)主要為地殼來(lái)源的總體特征。但是ISr,εNd(t),Nd模式年齡,εHf(t)和Hf的兩階段模式年齡都具有寬泛的變化范圍,這些特征都顯示了成巖過(guò)程中可能發(fā)生了地幔巖漿的混入。Nd,Hf同位素分別計(jì)算出的模式年齡基本上高度一致,Nd模式年齡為1.72Ga,Hf模式年齡加權(quán)平均為(1.77±0.09)Ga,而繼承鋯石也獲得了類似的年齡,說(shuō)明成巖物質(zhì)主要來(lái)源于早元古代結(jié)晶基底。在Sr-Nd-Hf的相關(guān)圖解中,顯示出源區(qū)的成熟度較低,有幔源組分加入的特點(diǎn)。與Wedepohl(1995)的計(jì)算值相比,石雷石英閃長(zhǎng)巖的硅、鈣、鈦、鎂、鐵的含量都介于上地殼平均值與下地殼平均值之間?？紤]到部分熔融生成的巖漿通常應(yīng)比源巖更富長(zhǎng)英質(zhì)組份、更酸性,因此石雷石英閃長(zhǎng)巖的源巖應(yīng)該具有更基性的特點(diǎn)。另外,石雷石英閃長(zhǎng)巖還具有較高的V,Cr,Co和Ni含量,其中V=(117.5~207.1)×10-6,Cr=(103~146)×10-6,Co=(31.22~35.5)×10-6,Ni=(34.1~52.5)×10-6,而這些元素通常在地幔巖石中富集,它們的高含量,可能說(shuō)明成巖物質(zhì)中地幔物質(zhì)的參與。筆者利用劉昌實(shí)等(1990)和Faure(1986)提供的二端元參數(shù),按簡(jiǎn)單的二元混合模擬計(jì)算,可以看出石雷石英閃長(zhǎng)巖巖體地幔物質(zhì)的卷入最大比例高達(dá)55.5%~57.4%。燕山期的石雷鎢礦產(chǎn)在加里東期的石英閃長(zhǎng)巖中,這在南嶺鎢礦區(qū)中并不多見。那么,這二者之間有什么關(guān)系呢?值得注意的是,該巖體的鎢錫等成礦元素含量較高,W平均24.67×10-6(4個(gè)樣),最高可達(dá)80.55×10-6,Sn平均26.34×10-6,最高52.71×10-6。因此,該巖體是否為燕山期石雷鎢礦成礦作用提供部分鎢錫等成礦金屬來(lái)源,值得進(jìn)一步研究。3.2與成礦相關(guān)的晚度問(wèn)題梅子窩鎢礦位于粵北鎢礦集區(qū),除梅子窩外,該礦集區(qū)還有紅嶺、瑤嶺、石人嶂、師姑山等鎢礦床。梅子窩鎢礦礦體呈黑鎢礦石英脈的形式沿NWW向斷裂裂隙產(chǎn)于寒武系—奧陶系地層和隱伏花崗閃長(zhǎng)巖體中,并具有較典型的“五層樓”分帶模式。隱伏在黑鎢礦石英脈下部的灰色中粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖以黑云母含量高為特征,可達(dá)25%~30%。由于缺少詳細(xì)的成巖、成礦年齡數(shù)據(jù),前人均認(rèn)為該隱伏花崗閃長(zhǎng)巖體就是梅子窩鎢礦的成礦母巖,并根據(jù)區(qū)域地質(zhì)與成礦特征對(duì)比,將它劃歸為燕山期(冶金部南嶺鎢礦專題組,1985)。韋龍明等(2008a,b)則認(rèn)為梅子窩鎢礦黑鎢礦石英脈進(jìn)入花崗閃長(zhǎng)巖體200~300m仍然沒(méi)有尖滅,這與傳統(tǒng)的“五層樓”礦化模式存在差別,并且在相當(dāng)于薄脈帶深度(640m中段),與脈寬60cm左右的黑鎢礦石英脈平行伴生出現(xiàn)1~8cm寬的石英細(xì)脈帶,因此提出梅子窩鎢礦存在與兩期花崗質(zhì)巖漿侵入體成礦有關(guān)的且深度不同的先后兩套相互疊加的“五層樓”成礦模式,一期是與印支期的隱伏花崗閃長(zhǎng)巖體成礦相關(guān)的黑鎢礦石英脈“五層樓”成礦系統(tǒng),另一期是與更深部的隱伏燕山期花崗巖有關(guān)的黑鎢礦石英脈“五層樓”成礦系統(tǒng),因而出現(xiàn)了640m中段薄脈帶與細(xì)脈帶伴生的現(xiàn)象。為了查明梅子窩鎢礦礦體下部隱伏花崗閃長(zhǎng)巖是不是與成礦相關(guān)的燕山期或印支期花崗巖,本次研究對(duì)它進(jìn)行SHRIMP鋯石U-Pb定年,測(cè)試結(jié)果顯示,其年齡為423.9~438Ma(10個(gè)測(cè)點(diǎn)),平均為(430.4±3.6)Ma,屬于加里東期;同時(shí),本次研究又對(duì)梅子窩鎢礦進(jìn)行了成礦年齡測(cè)定,結(jié)果為(155.94±0.59)Ma,與華南中生代燕山期大規(guī)模的鎢成礦作用年齡一致(翟偉等,2010)。上述年代學(xué)結(jié)果表明,該隱伏黑云母花崗閃長(zhǎng)巖體為加里東期花崗巖類,因此不是梅子窩鎢礦的成礦母巖;鎢礦的形成可能與更深部隱伏的燕山期花崗巖有關(guān),因而推測(cè)礦體向深部的延伸可能性很大。那么,加里東期隱伏花崗閃長(zhǎng)巖與燕山期鎢礦究竟是什么關(guān)系?或者有什么聯(lián)系?僅僅是圍巖還是有其他意義?這也是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。3.3含礦、成礦與成礦時(shí)代湘東南的彭公廟巖體出露面積約900km2,前人研究普遍認(rèn)為它是一個(gè)加里東期的花崗巖基(南京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,1981),但缺少精確的年齡數(shù)據(jù)。筆者等對(duì)彭公廟巖體進(jìn)行了詳細(xì)的野外和室內(nèi)研究,劃分了它的侵入階段,并在此基礎(chǔ)上用LA-ICP-MS對(duì)巖體進(jìn)行鋯石U-Pb年齡測(cè)試,獲得了一批年齡數(shù)據(jù),并確定了彭公廟巖體的基本年齡格架。其中,早階段的含角閃石黑云母花崗巖年齡為447~442Ma;主體侵入階段的粗粒-中粗粒黑云母花崗巖為435~436Ma(Zhangetal.,2011)。值得注意的是,湘南地調(diào)院在彭公廟巖體南部邊緣和前寒武紀(jì)圍巖中,發(fā)現(xiàn)了含白鎢礦石英脈、云英巖化白鎢礦礦化。據(jù)湘南地調(diào)院對(duì)鎢礦化的評(píng)價(jià)結(jié)果,礦化規(guī)模可達(dá)中型,依據(jù)礦化位置將其定名為張家壟鎢礦。至于該鎢礦是否直接與彭公廟巖體有成因聯(lián)系,還是由(深部隱伏的)晚期花崗巖活動(dòng)引起,亦即其究竟是加里東期成礦還是燕山期成礦?尚不得而知。筆者等前后兩次對(duì)張家壟鎢礦所在的彭公廟巖體南部邊緣及礦點(diǎn)進(jìn)行了野外考察和采樣?？疾炱陂g發(fā)現(xiàn)了穿插在加里東期主體花崗巖中的細(xì)晶巖脈,該細(xì)晶巖脈本身就富含白鎢礦。不少人認(rèn)為該含鎢礦化的細(xì)晶巖可能是燕山期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物,但是經(jīng)筆者等測(cè)定,其鋯石U-Pb年齡為(426.5±2.5)Ma,僅稍晚于彭公廟主體花崗巖的年齡436~435Ma,也是加里東期。因此,就目前現(xiàn)有資料來(lái)判斷,該富含白鎢礦的細(xì)晶巖脈年齡(426.5±2.5)Ma也可視為與彭公廟巖體有關(guān)的張家壟鎢礦的成礦年齡,從而證明加里東期花崗巖也可以發(fā)生鎢的成礦作用。3.4u-pb年齡桂北地區(qū)的牛塘界矽卡巖型白鎢礦床與牛塘界花崗巖體有關(guān)(汪金榜和唐懷禹,1988)。最近筆者等對(duì)牛塘界鎢礦進(jìn)行了野外考察,并在與礦體關(guān)系密切的花崗巖中挑選鋯石進(jìn)行了U-Pb定年研究,測(cè)得的LA-ICP-MS年齡為(421±2.4)Ma,表明該花崗巖也是加里東期。楊振等(2013年待刊文章)對(duì)該礦床的白鎢礦進(jìn)行了Sm-Nd年齡測(cè)定,獲得的等時(shí)線年齡也是加里東期,說(shuō)明牛塘界的成巖與成礦都發(fā)生在加里東期。3.5成礦地質(zhì)及與鈾成礦的關(guān)系苗兒山花崗巖基總體上屬于加里東期。筆者等在苗兒山地區(qū)進(jìn)行含鈾花崗巖研究時(shí),運(yùn)用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年厘定了一些印支期巖體,也獲得了幾個(gè)加里東期的年齡。如苗兒山北部的粗粒黑云母花崗巖年齡為(407.6±3.5)Ma,苗兒山中部花崗巖年齡為(413.7±4.3)Ma和(424.6±3.3)Ma,張家花崗巖體年齡為(431.8±7.0)Ma和(432.5±2.7)Ma。其中需要指出的是張家?guī)r體,它是一個(gè)產(chǎn)鈾巖體,原定為燕山期,現(xiàn)測(cè)得的年齡為加里東期,因此值得進(jìn)一步研究該巖體與鈾成礦的成因關(guān)系。在其他鈾礦區(qū)也顯示有加里東期花崗巖分布,如贛南白面石花崗巖中用于定年的兩個(gè)樣品中既測(cè)得一組印支期鋯石年齡(232~235Ma)同時(shí)也測(cè)得一組加里東期的鋯石年齡(443~448Ma),加里東期鋯石往往以殘留鋯石的形式存在于印支期鋯石內(nèi),暗示加里東期的地殼物質(zhì)可能參與了印支期花崗巖的形成。贛南隘高鈾礦區(qū)龍州巖體的兩個(gè)樣品測(cè)得的鋯石結(jié)晶年齡為(432±3)Ma和(432±4)Ma,也是加里東期。4加里東期巖石學(xué)特征除了本文作者參與研究工作的上述花崗巖體和礦床外,前人也對(duì)加里東期花崗巖及其成礦作用進(jìn)行過(guò)研究,尤其是近年來(lái),不斷有與加里東期花崗巖相關(guān)的成礦作用的報(bào)道,而且愈來(lái)愈受到重視。李曉峰等(2009)研究成果顯示,廣西姑婆山地區(qū)桂嶺巖體黑云母二長(zhǎng)花崗巖中鋯石SHRIMPU-Pb年齡為(424.4±5.6)Ma,其中的閃長(zhǎng)質(zhì)包體年齡(428±4)Ma,為加里東期花崗巖。而該巖體與桂嶺白石頂一帶的石英脈型鉬礦有關(guān),6件輝鉬礦Re-Os的加權(quán)平均年齡為(424.6±5.7)Ma;這表明白石頂鉬礦床形成于加里東期(志留紀(jì))。王永磊等(2010)對(duì)廣西德保矽卡巖型銅錫礦床進(jìn)行研究,采自該礦床的7件不同礦化類型的輝鉬礦樣品進(jìn)行的Re-Os同位素定年所獲得的模式年齡為(429.5±5.9)~(440.0±6.9)Ma;而其中采自含礦石英脈的6件輝鉬礦樣品的Re-Os模式年齡加權(quán)平均值為(435.0±2.5)Ma,等時(shí)線年齡為(445±11)Ma,表明該地區(qū)曾于晚奧陶世—早志留世發(fā)生過(guò)成礦作用,是華南加里東運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。而王永磊等(2011)對(duì)出露于廣西德保、靖西等地的欽甲花崗巖體進(jìn)行的LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素年齡測(cè)定顯示欽甲花崗巖體成巖年齡范圍為412~442Ma。這兩篇文章提供了關(guān)于右江地區(qū)加里東期花崗巖及其成礦作用的信息,同時(shí)也深化了對(duì)該地區(qū)成礦演化歷史的認(rèn)識(shí)。1987年發(fā)現(xiàn)的湖南汝城益將石英閃長(zhǎng)巖風(fēng)化殼型稀土鈧礦,是華南重要的稀有稀土金屬礦床類型,也是鈧礦床的新類型。作為其成礦母巖的石英閃長(zhǎng)巖體,由于缺乏精確的同位素年齡,所以存在著印支期、海西期、加里東期等幾種說(shuō)法。王彥斌等(2010)對(duì)益將REE-Sc礦進(jìn)行了研究,測(cè)得其賦礦石英閃長(zhǎng)巖的鋯石SHRIMPU-Pb年齡為424Ma,代表加里東期(中志留世)的侵位年齡。陳希清等(2011)最近研究了海洋山加里東期花崗巖基北面、面積僅約0.07km2的廣西全州銀山嶺中細(xì)粒含斑黑云母二長(zhǎng)花崗巖體,利用SHRIMP鋯石U-Pb法測(cè)得該巖體的年齡為426Ma,證明其也屬于加里東期。值得注意的是,在該巖體及其侵入的圍巖中,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)錫礦(化)體2個(gè),鉛(銀)銅礦(化)體2個(gè),儲(chǔ)量已達(dá)小型規(guī)模,并具有進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模的遠(yuǎn)景。但陳希清等(2011)認(rèn)為這一錫鉛鋅多金屬礦化并非由加里東期花崗巖引起,而可能是后來(lái)的印支期花崗巖所引起。與加里東期花崗巖有關(guān)的礦床還有與貓兒山加里東期花崗巖有關(guān)的佑安鎢礦、油麻嶺鎢礦(蔣桂新等,2010),以及與海洋山加里東期花崗巖有關(guān)的茶灣鎢礦等。本文列舉的上述產(chǎn)于南嶺不同地區(qū)的加里東期花崗巖的年齡數(shù)據(jù)大部分在412~448Ma之間,屬于加里東的晚期。相信隨著研究工作的深入,南嶺地區(qū)可能有更多的加里東期花崗巖類被發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)。而它們與鎢-錫多金屬成礦作用的關(guān)系,也非常值得進(jìn)一步研究。5動(dòng)力學(xué)背景及相關(guān)研究華南加里東期花崗巖類與華南陸殼的形成、發(fā)育、演化及其地球動(dòng)力學(xué)背景密切相關(guān),因而近年來(lái)逐漸受到地學(xué)界的廣泛關(guān)注。而關(guān)于加里東期花崗巖類與華南(以燕山期為代表的)稀有金屬元素大規(guī)模成礦作用的關(guān)系,筆者初步總結(jié)認(rèn)為有以下三個(gè)方面。5.1加里東期砂巖成礦作用本文列舉的上述礦床實(shí)例及其研究結(jié)果表明,某些加里東期花崗巖、尤其是那些演化比較充分的加里東晚期花崗巖可能在晚階段直接成礦。例如湘東南的彭公廟巖體形成了張家壟鎢礦,桂北的牛塘界巖體形成了牛塘界鎢礦,桂東北的桂嶺巖體形成了白石頂鉬礦,右江地區(qū)的欽甲花崗巖體形成了德保銅錫礦等都是如此。值得注意的是,這些演化較徹底的加里東期花崗巖一般與W,Mo成礦作用關(guān)系較為密切,而與Sn礦化似乎關(guān)系較小。而且,從目前資料看,不論是矽卡巖型、還是石英脈型,加里東期形成的鎢礦以白鎢礦為主,黑鎢礦并不重要。在湘南汝城的益將,加里東期的石英閃長(zhǎng)巖經(jīng)過(guò)出露地表、遭受風(fēng)化后形成了風(fēng)化殼型稀土-鈧礦,也可以看作是直接成礦的例子。盡管今后還會(huì)有加里東花崗巖成礦的例子被不斷發(fā)現(xiàn),但是總體來(lái)看,加里東期花崗巖直接成礦的情況仍然比較少,所以其重要性相對(duì)較小;至少還稱不上“大規(guī)模成礦”。5.2在成礦元素來(lái)源加里東期花崗巖類對(duì)大規(guī)模成礦的第二方面貢獻(xiàn)是可能為后期花崗巖的成礦作用提供物質(zhì)來(lái)源。主要方式是它們中所含的成礦元素在后來(lái)(印支期、燕山期)的花崗質(zhì)巖漿-熱液作用下可以活化-轉(zhuǎn)移,參與成礦。換言之,它們的作用就如同那些成礦元素含量較高的圍巖。例如,前述贛南石雷的加里東期石英閃長(zhǎng)巖是石雷鎢礦的直接圍巖,而且它的鎢背景含量較高;因此,當(dāng)燕山期花崗巖侵入并伴隨發(fā)生熱液成礦作用時(shí),石英閃長(zhǎng)巖中的鎢就可能為成礦提供部分鎢的來(lái)源。又如粵北梅子窩的加里東期花崗閃長(zhǎng)巖位于鎢礦體的下部,而燕山期[(155.94±0.59)Ma]形成的黑鎢礦石英脈延伸進(jìn)入花崗閃長(zhǎng)巖體中達(dá)數(shù)百米,據(jù)此可以推測(cè),花崗閃長(zhǎng)巖也可能為燕山期的梅子窩鎢礦提供了部分鎢源。另一種方式是通過(guò)參與后期花崗巖的形成,使成礦元素進(jìn)入后期花崗巖。例如在贛南地區(qū)的白面石、隘高等地,加里東期的地殼物質(zhì)(包括花崗巖)可能參與了印支期花崗巖的形成;而印支期花崗巖則可能為后來(lái)的鈾成礦作用提供了部分鈾源。5.3不同構(gòu)造單元的成礦作用筆者認(rèn)為,在加里東期花崗巖類與舉世矚目的華南燕山期鎢錫等稀有金屬大規(guī)模成礦作用的關(guān)系中,最具重要意義的是開啟華南地殼陸內(nèi)演化模式,提高華南陸殼的成熟度。華南地區(qū)自新元古代末期以來(lái)經(jīng)歷的多旋回構(gòu)造運(yùn)動(dòng)促使地殼不斷演化、成熟,并造成多時(shí)代花崗巖的前進(jìn)式疊加。上世紀(jì)60~80年代的大量研究業(yè)已證明,華南地區(qū)發(fā)育大量多旋回、多期多階段的復(fù)式花崗巖體,而且從老到新,呈現(xiàn)出有規(guī)律的演化趨勢(shì)(徐克勤等,1963;南京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,1981;徐克勤和涂光熾,1984)。而加里東運(yùn)動(dòng)和加里東期花崗巖是華南地殼演化非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。王岳軍(私人交流)認(rèn)為,華南加里東期表現(xiàn)為強(qiáng)烈的陸殼加厚、高壓變質(zhì)作用和巨量花崗巖漿,沒(méi)有明顯新生地幔組分的參與,是不同于板塊邊緣碰撞、增生造山的另一種陸內(nèi)造山;而花崗巖類主要由元古代火山沉積地層深熔而形成。雖然華南地區(qū)還有更早的花崗巖類(如東安期、雪峰期等),但是它們分布很少,意義不大。正是從加里東運(yùn)動(dòng)起,華南真正進(jìn)入了陸內(nèi)演化階段,即除了局部地帶(如十杭帶等)外,華南陸殼生長(zhǎng)演化發(fā)展的主因不是幔源物質(zhì)的加入,而是殼源物質(zhì)的再循環(huán),也就是進(jìn)入了地殼不斷成熟的時(shí)期。地殼成熟的標(biāo)志是其在物質(zhì)成分上趨向于長(zhǎng)英質(zhì),也表現(xiàn)為W,Sn,Mo,Bi,Li,Be,Nb,Ta,U,REE等親石的成礦元素在地殼中不斷富集,使華南成為最有利于這些元素大規(guī)模成礦的地區(qū)。而華南自加里東期開始至印支期和燕山早期的花崗巖主要是陸殼重熔型花崗巖類,花崗巖中的金屬含量直接與陸殼密切相關(guān);華南陸殼的不斷成熟和親石成礦元素的不斷富集使得這些元素在華南花崗巖中的含量愈來(lái)愈高,并且在燕山早期達(dá)到頂峰(南京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,1981)。必須指出的是,這種情況可能并不具有全球意義;即使在中國(guó),也只有以南嶺為核心的華南是如此。中國(guó)東部中生代的大規(guī)模成礦或“成礦大爆發(fā)”(毛景文等,1999;華仁民和毛景文,1999)早已為大家所熟知,但是,在中國(guó)東部的其他地區(qū),并未發(fā)生像華南這樣大規(guī)模的鎢錫等稀有金屬成礦作用。根據(jù)遲清華和鄢明才(2007)提供的元素豐度數(shù)據(jù),拿華南與中國(guó)東部其他地區(qū)相比較,不難看出,在中國(guó)東部自北向南劃分的“內(nèi)蒙興安—吉黑造山帶”、“華北地臺(tái)”、“秦嶺—大別造山帶”、“揚(yáng)子地臺(tái)東部”、“華南褶皺系”(即“華南加里東褶皺帶”)這5大構(gòu)造單元中,代表華南的“揚(yáng)子地臺(tái)東部”和“華南褶皺系”與其他三個(gè)構(gòu)造單元在某些關(guān)鍵元素的豐度上有較明顯的區(qū)別。例如,華南褶皺系出露地殼的非碳酸鹽巖石中SiO2和K2O含量最高,而TFe和MgO,CaO含量最低;說(shuō)明華南褶皺系地殼巖石經(jīng)過(guò)了最充分的演化,最為成熟,也最長(zhǎng)英質(zhì),已經(jīng)趨近花崗巖的主量元素地球化學(xué)成分特征。而“揚(yáng)子地臺(tái)東部”和“華南褶皺系”地殼巖石中的W,Sn,Li,Bi等親石金屬元素含量,也明顯高于其他三個(gè)構(gòu)造單元。遲清華和鄢明才(2007)還提供了上述5大構(gòu)造單元的沉積蓋層和結(jié)晶基底的主量和微量元素含量,總體上同樣反映了華南地殼的成熟度高于其他地區(qū);只有“內(nèi)蒙興安—吉黑造山帶”結(jié)晶基底的SiO2含量與“華南褶皺系”結(jié)晶基底相似,但其W,Sn,Bi,Li等親石成礦元素含量仍大大低于“華南褶皺系”。如前所述,華南地區(qū)燕山期大規(guī)模成礦作用的金屬主要是那些親石的不相容元素,如W,Sn,Mo,Bi,Li,Be,Nb,Ta,U,REE等。從加里東期,經(jīng)歷海西期、印支期、燕山期,每當(dāng)陸殼部分熔融作用產(chǎn)生花崗巖漿時(shí),這