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桂北宝坛新元古代花岗岩与脉型锡矿床的成矿关系及成因研究

张世涛  
【摘要】:宝坛锡矿床位于扬子板块东南缘、江南造山带西段的桂北九万大山-元宝山地区。宝坛锡矿床是华南前寒武纪为数不多的大型锡矿床之一,在空间上与平英岩体相邻。本文在前人研究的基础上,通过详细的野外地质调查、岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成的研究,厘定了平英岩体的成岩时代、成因类型、源区性质及其成矿能力。同时,通过锡石U-Pb定年、电气石的化学成分组成及B同位素组成等方面的研究,探讨了宝坛锡矿的成矿时代、成矿物质及流体来源。最后,结合桂北九万大山-元宝山地区黑云母花岗岩的地质地球化学特征,讨论了该区黑云母花岗岩的锡成矿作用潜力。平英岩体自中心到边缘,可以划分为三个相带:中心相-粗粒黑云母花岗岩,过渡相-中粒黑云母花岗岩和边缘相-细粒黑云母花岗岩。对一件粗粒黑云母花岗岩进行LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年,结果表明岩体的形成时代为834±5 Ma,属于新元古代构造岩浆活动的产物。平英花岗岩具有高硅、富碱、强过铝质的特征。从粗粒黑云母花岗岩到中粒黑云母花岗岩,再到细粒黑云母花岗岩,花岗岩的TiO2、FeOT、MgO、稀土总量(ΣREE)、Eu/Eu*值都逐渐降低;在微量元素原始地幔标准化蛛网图中,Cs、Rb、U、Ta的正异常和Ba、Sr、Ti的负异常逐渐增强;Rb/Sr比值逐渐增加,锆石饱和温度逐渐降低。花岗岩的εHf(t)值介于-12.6~-1.6之间,峰值在-4.8~-3.0之间;二阶段模式年龄TDM(Hf)在1.83~2.51 Ga之间,峰值在1.9~2.0 Ga之间。这些地球化学特征表明,平英岩体形成于该区古元古代壳源基底的部分熔融作用,并且曾经历了高度的分异演化过程。根据矿体的产状和空间分布关系,兹将宝坛锡矿划分为四个成矿阶段:(1)云英岩型成矿阶段、(2)锡石-电气石-石英脉型成矿阶段、(3)锡石-石英脉型成矿阶段、(4)锡石-硫化物成矿阶段。本文对锡石-电气石-石英脉型和锡石-石英脉型矿石进行原位锡石LA-ICP-MS U-Pb定年,获得206Pb/238U加权平均年龄分别为832±5Ma和834±4Ma,与平英岩体的成岩年龄(~834Ma)在误差范围内一致。电气石的广泛分布是宝坛锡矿成矿的最大特色之一。根据电气石的产状及岩相学特征,兹将将宝坛锡矿区的电气石分为三类:(1)产于四堡群变质沉积岩中的电气石-石英岩层(ST型);(2)产在平英花岗岩中的电气石-石英囊(NT型);(3)热液成矿阶段的电气石-石英脉(VT型),可进一步分为产于镁铁质岩中的电气石-石英脉(VT-1型)和产于变质沉积岩中的电气石-石英脉(VT-2型)两个亚类。对以上三类电气石进行详细的电子探针成分分析表明,ST型电气石属镁电气石,应来源于新元古代早期的海底喷流沉积作用;而NT和VT型电气石都属于黑电气石。其中,NT型电气石具有较高的Fe/(Fe+Mg)和Na/(Na+Ca)比值,平均值分别为0.86和0.94,且具有较高的F含量(平均值0.31 wt%),结合该类电气石的岩相学特征,我们认为NT型电气石形成于岩浆-热液过渡阶段;相比之下,VT型电气石的Fe/(Fe+Mg)和Na/(Na+Ca)比值相对降低,F的含量也较低(平均值0.1 wt%),我们认为VT型电气石应形成于高氧逸度的热液成矿阶段。其中的VT-1型电气石的Fe/(Fe+Mg)比值(平均值为0.74)高于VT-2型电气石(平均值为0.57),这主要是受到了不同围岩岩性的控制。此外,对NT和VT型电气石进行原位LA-MC-ICP-MS B同位素组成分析,结果表明,两类电气石具有相似的δ11B值,变化范围在-14.14 ‰~-8.44 ‰之间,且多数集中在-13 ‰~-12 ‰之间,指示这两类电气石具有共同的来源,应来自于花岗质岩浆。VT型电气石中的细粒环带状电气石,形成相对较晚,δ11B值相对增高,变化范围在-10.71 ‰~-8.44 ‰之间,指示在岩浆-热液演化的晚阶段,由于温度的降低,硼同位素发生了轻微的分馏。对平英岩体及宝坛锡矿的详细研究表明,二者在空间上、时间上和成因上具有密切的联系。桂北九万大山-元宝山地区新元古代黑云母花岗岩的分异程度较高,具有良好的锡成矿作用潜力。


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