浙江青田石平川鉀長(zhǎng)花崗巖特征及其成因探討*

葉澤富,鄢云飛,張彥杰,萬(wàn)方

(1中國(guó)地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院,武漢430074)(2浙江省地質(zhì)勘查局第十一地質(zhì)大隊(duì),溫州325006)(3南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,南京210016)

浙江青田石平川鉀長(zhǎng)花崗巖特征及其成因探討*

葉澤富1,2,鄢云飛1,張彥杰3,萬(wàn)方2

(1中國(guó)地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院,武漢430074)
(2浙江省地質(zhì)勘查局第十一地質(zhì)大隊(duì),溫州325006)
(3南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,南京210016)

青田縣石平川鉬礦床是浙江省現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的規(guī)模最大的鉬礦床,多數(shù)人認(rèn)為石平川鉬礦床的形成與鉀長(zhǎng)花崗巖有密切關(guān)系。本文主要從巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)、LA-ICPM S鋯石UPb年代學(xué)等方面研究石平川鉀長(zhǎng)花崗巖,并探討其成巖環(huán)境及成因。研究表明,石平川巖體屬于高鉀鈣堿性、弱過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖,其形成于早白堊世晚期擠壓環(huán)境,源巖物質(zhì)主要是殼源,并有少部分幔源物質(zhì)成分參與。

石平川鉀長(zhǎng)花崗巖;鉬礦床;地球化學(xué);U-Pb鋯石年齡;S型花崗巖

前言

青田縣石平川地區(qū)是浙江省最大的鉬礦開(kāi)采基地,鉬業(yè)是青田縣的支柱產(chǎn)業(yè)之一。上世紀(jì)70～90年代,省內(nèi)多家地勘單位對(duì)該地區(qū)鉬礦進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的地質(zhì)勘查,近10年來(lái),浙江省第十一地質(zhì)大隊(duì)在石平川鉬礦區(qū)外圍開(kāi)展了大規(guī)模的普、詳查地質(zhì)找礦,礦床規(guī)模有望達(dá)到中-大型。2006～2008年,浙江省第十一地質(zhì)大隊(duì)與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)合作完成了“浙江省青田縣石平川地區(qū)鉬多金屬成礦地質(zhì)條件研究及成礦預(yù)測(cè)”科研項(xiàng)目,進(jìn)一步明確了該地區(qū)后續(xù)地質(zhì)找礦的方向。目前,多數(shù)人認(rèn)為石平川鉬礦床的形成與鉀長(zhǎng)花崗巖巖體在時(shí)空上有密切關(guān)系,但以往工作對(duì)鉀長(zhǎng)花崗巖未做專(zhuān)門(mén)研究,而2006～2008年的科研項(xiàng)目對(duì)此做了較系統(tǒng)的研究,本文主旨是反映此次科研工作的相關(guān)成果。

1 石平川鉀長(zhǎng)花崗斑巖地質(zhì)特征

1.1 巖體與鉬成礦的關(guān)系

石平川鉬礦床為熱液大脈型石英-輝鉬礦礦床。區(qū)內(nèi)礦體眾多,已發(fā)現(xiàn)大、小礦脈(或礦化帶)60余條,規(guī)模大小相差懸殊。出露的主要礦脈有1、2、3、5、9、13、14、19、25、30、48號(hào)等,主要隱伏礦體有85、86、87、110、126號(hào)等。其中又以25、5、85、69、3號(hào)礦脈規(guī)模較大,它們走向延長(zhǎng)多在500 m以上,沿傾向延伸也達(dá)100 m以上,礦體厚可達(dá)2 m以上。礦脈均產(chǎn)于鉀長(zhǎng)花崗巖體與西山頭組第二巖性段凝灰?guī)r的內(nèi)、外接觸帶中,距巖體與圍巖的接觸界面約400 m以?xún)?nèi)的范圍[1-5]。

礦體形態(tài)主要可分為兩類(lèi),一類(lèi)是傾角為15～30°的緩傾角似層狀礦脈,屬于此類(lèi)的礦脈主要有25、5、85、48號(hào)等礦體,多分布在巖體的西、南西側(cè),礦脈在走向或傾向上具明顯的波狀起伏,在礦體中央往往形成厚大的透鏡體;另一類(lèi)是傾角為40°以上的陡傾角礦脈,如3、30號(hào)等礦脈帶,多分布在巖體的北東側(cè),呈雁列狀平行排列,尖滅、再現(xiàn)和分枝、復(fù)合現(xiàn)象明顯。

礦體組合形式上多呈似層狀平行產(chǎn)出或斜列式疊瓦狀展布,其產(chǎn)狀及變化與巖體頂面產(chǎn)狀及其變化基本一致。如25號(hào)礦體的東塊段其產(chǎn)狀傾向南東,西礦段傾向南西,與巖體的頂面產(chǎn)狀相吻合。而巖體北東部的礦體一般較陡,且總體傾向北東,也與巖體在北東向的產(chǎn)狀較陡相吻合。

1.2 鉀長(zhǎng)花崗斑巖巖相學(xué)特征

石平川巖體位于礦區(qū)中部,略呈軸向北東的橢圓形。長(zhǎng)軸長(zhǎng)約1 600m,短軸長(zhǎng)約1 000 m,出露面積約1.5 km2。圍巖為西山頭組(J3x)之晶屑凝灰?guī)r。鉆孔資料顯示:其產(chǎn)狀自中心向四周傾伏,巖體頂面產(chǎn)狀在西部和南部較緩,傾角約20～30°;東部和北部較陡,傾角約40～60°。區(qū)內(nèi)所有礦體即產(chǎn)于鉀長(zhǎng)花崗巖體與西山頭組圍巖的內(nèi)、外接觸帶中,且礦體產(chǎn)狀與巖體頂面形態(tài)基本一致。

巖石呈淺肉紅色,似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。似斑晶主要為條紋長(zhǎng)石,粒徑1～5mm,含量達(dá)30%,基質(zhì)為中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu),粒徑0.05～0.2 mm,主要礦物組成為石英(30%±)、條紋長(zhǎng)石(25%±)、斜長(zhǎng)石(14%±)、黑云母(1%±),副礦物包括鋯石、磷灰石、磁鐵礦和鈦鐵礦等。礦體附近巖石多發(fā)生黃鐵絹英巖化和高嶺土化等。

2 鉀長(zhǎng)花崗巖巖石地球化學(xué)特征

鉀長(zhǎng)花崗巖SiO2=(74.79～77.79)%(平均值76.01%),A l2O3= (12.11～13.49)%,M gO=(0.08～0.27)%,CaO=(0.20～0.94)%, K2O=(4.42～7.97)%,K2O+N a2O =(8.20～9.93)%,K2O/N a2O= 1.12～1.29。里特曼指數(shù)σ=1.93～3.10,屬高鉀鈣堿性花崗巖(圖1)。C IPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算表明,鉀長(zhǎng)花崗巖僅個(gè)別出現(xiàn)剛玉分子,A/CN K (A l2O3/CaO+N a2O+K2O)(mol)= 1.01～1.10,為弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖。

圖1 石平川鉀長(zhǎng)花崗巖的Si O2-K2O圖解Fig.1 Si O2-K2O diagram of Shipingchuan potash-feldspar granite

在主量元素中,隨著SiO2的升高,K2O、N a2O增加,A l2O3、P2O5、M nO、TFe、M gO、T iO2降低,呈現(xiàn)典型的結(jié)晶分異演化趨勢(shì)。

在微量元素特征方面,石平川鉀長(zhǎng)花崗巖具有富集部分大離子親石元素(L I L E,如Rb,Th,U,K等)的特點(diǎn),在相對(duì)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上(圖2),表現(xiàn)出顯著的Rb、Th、U、Pb正異常和Ba、N b、T i負(fù)異常,反映巖漿源區(qū)可能主要由地殼物質(zhì)組成[6]。微量元素對(duì)N b/U值為3.86～6.84,接近陸殼值,且遠(yuǎn)小于球粒隕石和原始地幔值[6,7];N b/Pb值為0.55～1.52,略小于大陸地殼值,顯示成巖物質(zhì)主要來(lái)源于地殼,幔源物質(zhì)成分參與較少。

鉀長(zhǎng)花崗巖稀土元素總量ΣREE為89.44～164.02μg/g,LREE/HREE平均為9.23(變化于6.48～12.69)。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素模式(圖3)具陡的右傾斜配分特點(diǎn),顯示輕稀土富集重稀土虧損,且具有明顯的負(fù)Eu異常(Eu/Eu＊=0.33～0.50)。另外, L a/Sm與L a正相關(guān)性明顯(圖4),說(shuō)明巖漿過(guò)程主要受部分熔融控制。

圖2 鉀長(zhǎng)花崗巖的微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖解Fig.2 Pri mary mantle-normalizedtraceelements spidergram for the potash-feldspar granite

圖3 鉀長(zhǎng)花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns of the potash-feldspar granite

圖4 鉀長(zhǎng)花崗巖L a/Sm—L a圖解Fig.4 (c)L a/Sm—L a diagram of the potashfeldspar granite

3 鉀長(zhǎng)花崗巖LA-ICPM S鋯石U-Pb年代學(xué)

石平川鉀長(zhǎng)花崗巖中的鋯石為淺黃色,顆粒晶形發(fā)育良好,為長(zhǎng)柱狀或短柱狀,陰極發(fā)光圖像顯示明顯的振蕩韻律環(huán)帶(圖5),且Th/U為1.10～2.73,為典型的巖漿成因鋯石。選擇韻律環(huán)帶明顯的巖漿鋯石,進(jìn)行了17個(gè)點(diǎn)的定年分析,大部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)都位于諧和線上或稍偏諧和線(圖6),僅個(gè)別點(diǎn)(SPC-17)以直線形式位于諧和線的右邊,表現(xiàn)為207Pb/235U比值較大,這可能主要與207Pb難以測(cè)準(zhǔn)有關(guān),并不影響206Pb/238U比值,表明這些顆粒形成后U-Pb同位素體系是封閉的,基本沒(méi)有U或Pb同位素的丟失或加入。17顆鋯石的206Pb/238U年齡變化于99 M a±2 M a～108 M a±2 M a之間,206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(102.7±1.2)M a(M SDW=2.4),該年齡基本代表了鉀長(zhǎng)花崗巖巖漿的結(jié)晶年齡,表明巖體屬于早白堊世晚期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

圖5 鉀長(zhǎng)花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖Fig.5 Cathode lum inescence pictures of zircons from the potash-feldspar granite

本次研究采集的鉀長(zhǎng)花崗巖樣品來(lái)自巖體中部和礦區(qū)南部ZK0903號(hào)鉆孔490～510 m孔深處(測(cè)年所用樣品為鉆孔不同孔深鉀長(zhǎng)花崗巖的混合樣)。用于鋯石UPb年代學(xué)測(cè)定的樣品,在廊坊區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室對(duì)鋯石進(jìn)行了分選,鋯石U-Pb年齡在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用LA-ICPM S方法測(cè)定。

圖6 鉀長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb諧和圖Fig.6 Zircons U-Pb ages concordia diagram for the potashfeldspar granite

4 鉀長(zhǎng)花崗巖成巖環(huán)境及成因探討

石平川鉀長(zhǎng)花崗巖屬于高鉀鈣堿性、弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖,其主量元素含量變化呈現(xiàn)典型的結(jié)晶分異演化趨勢(shì);在微量元素方面,表現(xiàn)出顯著的Rb、Th、U、Pb正異常和Ba、N b、T i負(fù)異常,反映巖漿源區(qū)可能主要由地殼物質(zhì)組成,微量元素對(duì)N b/U值接近陸殼值,且遠(yuǎn)小于球粒隕石和原始地幔值,N b/Pb值略小于大陸地殼值,顯示成巖物質(zhì)主要來(lái)源于地殼,幔源物質(zhì)成分參與較少;稀土元素L a/SmN與L a正相關(guān)性明顯,說(shuō)明巖漿過(guò)程主要受部分熔融控制。除個(gè)別點(diǎn)外,其余樣品投影點(diǎn)在ACF圖(圖7)上都位于黑云母-斜長(zhǎng)石-堇青石區(qū),可類(lèi)比于S型花崗巖[8]。

圖7 鉀長(zhǎng)花崗巖的10000Ga/A l-Zr成因圖解(a)及ACF成因圖解(b)Fig.7 Zr versus 10000Ga/A l diagram(a)and ACF diagram(b)of genesis tracking for the potashfeldspar granite

印支運(yùn)動(dòng)使浙江大地的兩大構(gòu)造單元拼合為一體,從此進(jìn)入活動(dòng)陸緣發(fā)展階段。在晚侏羅紀(jì)時(shí)期,太平洋板塊向亞洲大陸俯沖,浙江大地總體處于擠壓應(yīng)力環(huán)境中,但沿北東向?yàn)橹鞯臉?gòu)造帶形成斷陷盆地,堆積了陸相火山-沉積巖系(包括石平川礦區(qū)出露的西山頭組),形成高硅、富堿的鈣堿性火山巖系列,并伴隨形成以中酸性-酸性花崗巖類(lèi)組合為特色的侵入巖系列。早白堊紀(jì)時(shí)期,浙江大地總體仍在擠壓應(yīng)力體制下,但局部應(yīng)力反彈釋放,沿北東、北北東向斷裂帶形成斷陷盆地,形成以河湖相為主的陸屑建造和少量的鈣堿性系列的中酸性-酸性火山巖堆積,并成為浙東南地區(qū)(青田、溫州等地)重要的巖漿侵入活動(dòng)期,主要發(fā)育輝長(zhǎng)巖-石英閃長(zhǎng)巖-石英二長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖-堿長(zhǎng)花崗巖組合[9]。根據(jù)LAICPM S鋯石U-Pb測(cè)齡結(jié)果,石平川鉀長(zhǎng)花崗巖形成于早白堊世晚期。因此,石平川巖體可能是由于板塊強(qiáng)烈擠壓作用導(dǎo)致地殼增厚、深部物質(zhì)部分熔融而形成,其源巖物質(zhì)主要來(lái)自于殼源,并有少部分幔源物質(zhì)成分參與。

致謝:本文是在“浙江省青田縣石平川地區(qū)鉬多金屬成礦地質(zhì)條件研究及成礦預(yù)測(cè)”科研項(xiàng)目成果的基礎(chǔ)上編寫(xiě)而成的,對(duì)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)魏俊浩教授的大力幫助和指導(dǎo),以及對(duì)鄢云飛等同志為科研項(xiàng)目所付出艱辛勞作,在此表示衷心感謝。

[1] 浙江省麗水地質(zhì)大隊(duì).浙江省青田縣石平川鉬礦區(qū)普查-勘探地質(zhì)報(bào)告[R].1982:34-71.

[2] 浙江省第十一地質(zhì)大隊(duì).浙江省青田縣石平川-永嘉縣石染地區(qū)鉬多金屬礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)[R]. 2004:27-32.

[3] 浙江省第十一地質(zhì)大隊(duì).浙江省青田縣石平川鉬礦區(qū)老虎坑塊段普查地質(zhì)報(bào)告[R].2005:13-18.

[4] 浙江省第十一地質(zhì)大隊(duì).浙江省青田縣石平川鉬礦區(qū)坦鋪塊段普查地質(zhì)報(bào)告[R].2005:20-31.

[5] 浙江省第十一地質(zhì)大隊(duì).浙江省青田縣石平川鉬礦區(qū)十五石塊段普查地質(zhì)報(bào)告[R].2005:13-18.

[6] Hofmann A W.M antle geochem istry:the message from oceanic volcanism[J].N ature,1997,385 (16):219-229.

[7] Hofmann A W.Sambling matle heterogeneity through oceanic basalts:isotopes and trace elements [J].In:Holland H D,Turekian K K(ed.).T reatise on geochem istry.Am sterdan:Elsevier.2003, 2:69-97

[8] 徐克勤,涂光熾.花崗巖地質(zhì)與成礦關(guān)系[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1984:1-20.

[9] 朱安慶,張永山,陸祖達(dá),等.浙江省金屬非金屬礦床成礦系列和成礦區(qū)帶研究[R].杭州:浙江省國(guó)土資源廳,2002:43-46.

Characteristics and genesis of Shipingchuan potash-feldspar gran ite in Qintian county,Zhejiang Province

YE Ze-fu1,2,YAN Yun-fei1,ZHAN G Yan-jie3,WAN Fang2
(1.R esources Institute of China U niversity of Geosciences,W uhan,430074,China)
(2.T he11th.Geolog ical T eam of Zhejiang P rovince,W enzhou,325006,China)
(3.N anjing Institute of Geology and M ineral R esources,N anjing,210016,China)

Shipingchuan M o-deposit in Q ingtian county is a biggest molybdenum deposit in Zhejiang province at present,and most of researchers consider that the genesis of this deposit is closely related to the K-feldspar granite.This paper studies petrography, petrogeochem istry,LA-ICPMzircon U-Pb geochronology of the K-feldspar granite to approach its diagenetic environment and genesis.The study show s that the Shipingchuan K-feldspar granite belongs to high potassium calc-alkaline,weakly peralum inous S-type granite,which was formed in compressional environment in the late of Early Cretaceous. The originalmaterials of the granite mainly came from the crust and some mantle-derived materials were involved.

Shipingchuanpotash-feldspargranite;molybdenumdeposit; petrogeochem istry;U-Pb zircon ages;S-type granite

book=87,ebook=9

P618.6

A

1671-4814(2010)02-87-06

2009-10-14

葉澤富(1973～)男,地質(zhì)高級(jí)工程師,主要從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查及技術(shù)管理工作。