南岭地区几个与锡钨矿化有关的岩体的岩浆演化.docx
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南岭地区几个与锡钨矿化有关的岩体的岩浆演化
南岭地区几个与锡（钨）矿化有关的岩体的岩浆演化
摘要:
南岭地区是中国重要的钨、锡成矿区,钨、锡矿化与该区燕山期侵位的花岗岩关系密切。
在对南岭花岗岩的研究中发现,
高的εNd、低的T2DM标志着有较多地幔物质的混入。
在受地幔物质影响较大的杭州-诸广山-花山（HZH）带内出现较多的锡矿化;
在地幔物质影响较小的地区锡矿化则相对较少。
在总结前人关于南岭地区姑婆山、骑田岭、千里山和大吉山4个岩体的同位素、
微量元素、稀土元素等资料的基础上,对4个岩体源岩中地幔物质的相对含量、岩浆演化过程、出溶流体的性质等进行了比较。
结合4个岩体矿化类型的差异,认为地幔物质除可能为锡矿化的物质来源外,地幔物质混入量的差异还可能通过影响与矿化有
关的花岗岩岩浆演化的过程而决定钨、锡矿化的差异。
关键词:
南岭花岗岩;锡矿床;钨矿床;地幔组分;岩浆演化;分配系数
南岭地区是中国重要的钨、锡矿产基地,亦是著
名的花岗岩分布区。
传统观点认为钨、锡矿化与燕山
期壳源（S）型花岗岩的关系最为密切。
近年来,许多
学者利用Sm、Nd同位素对南岭花岗岩进行了全面
的研究,圈定了几个高εNd、低T2DM的带[1-6]。
其中最引
人注目的是杭州-诸广山-花山（HZH）带[3-4],该带
处在扬子地块与华夏地块的交界处,构造相对薄弱,
有利于地幔物质上侵,是一个锡矿的集中分布区[7]。
在此基础上,许多学者[8-13]对分布于该带上的花岗岩
的成因类型及年代学进行了重新审视,证明骑田岭
和姑婆山岩体是壳幔混合作用的产物,而非简单的
壳源产物,地幔物质在成岩过程中起了重要作用。
南岭中段锡多金属矿床主要分布在构造薄弱的
古地块结合带、隆起区与凹陷区结合部位及深大断
裂带附近[14]。
锡多金属矿化的这种分布规律,反映了
地幔物质对锡矿化有着重要的影响。
而钨矿化则集
中分布在隆起区,与壳源花岗岩具有密切的成因联
系。
这一规律已引起众多学者的关注,但是对于地幔
物质在钨、锡矿化中所起的作用,岩浆演化过程、岩
浆出溶流体的性质与钨、锡矿化差异的关系等深层
次的问题有待深入探讨。
本文以同位素和微量元素
的方法,结合W、Sn在晶体-熔体中的分配系数及其
在流体中的迁移形式,对南岭地区姑婆山、骑田岭、
千里山和大吉山4个复式岩体进行了比较地球化学
研究,初步探讨地幔物质及岩浆演化过程对钨、锡矿
化作用的影响机制。
1岩体地质概况
本次研究主要涉及4个花岗岩岩体:
姑婆山、骑
田岭和千里山岩体处在构造相对薄弱的扬子地块与
华夏地块的交界处,大吉山岩体位于武夷山隆起和
粤北断陷的交界处（图1）。
区域上的多组深大断裂控
制了4个岩体的分布,如姑婆山岩体位于NE向的宁
远-江华-平南深断裂和南岭EW向两大深断裂的交
会处,大吉山岩体被NNE向德安-四会-吴川深断
裂、乐平-新干-曲江深断裂、桂东-定南-汕头深断
裂和连山-平远深断裂所夹持。
4个岩体均表现出多期侵入的特征,姑婆山岩体
从早到晚由里松岩体（160Ma±20Ma,中粗粒似斑
状角闪黑云二长花岗岩）、姑婆山东体（150.9Ma±
0.8Ma,中粗粒似斑状黑云母钾长花岗岩）和姑婆山
西体（141Ma±12Ma,中细粒斑状黑云母花岗岩、细
粒花岗岩和中粗粒似斑状黑云母钾长花岗岩）组
成[10,15-17]。
骑田岭岩体由晚侏罗世的荒塘岭序列和中
侏罗世的骑田岭序列组成[9]。
千里山岩体从早到晚由
似斑状黑云母花岗岩（152Ma±9Ma）、等粒黑云母花
岗岩（137Ma±7Ma）和花岗斑岩（131Ma±1Ma）组
成[18-19],由于最晚阶段的花岗斑岩与钨、锡矿化的
关系不大,且可能与前2期岩体不是同源岩浆的产
物[18-19],故本文所讨论的千里山岩体不包括花岗斑
岩。
大吉山岩体从早到晚由五里亭黑云母花岗岩、二
云母花岗岩和白云母花岗岩组成。
姑婆山、骑田岭和千里山岩体处在洪大卫等[3]
所圈定出的杭州-诸广山-花山（HZH）高εNd和低
T2DM带上（图1）,虽然该带所代表的地质意义还不明
确,但大多数学者认为位于该带内的中生代花岗岩
源区含有较多的地幔物质[4-5,20]。
姑婆山岩体[11,17,21-22]
和骑田岭岩体[9,23-26]中有地幔物质的加入已有许多学
者予以论证,但对于千里山岩体的物质来源问题仍
存在分歧。
有学者认为千里山岩体属于S型或改造型
花岗岩,其成岩物质主要来源于地壳[19,27-28];也有学
者认为千里山岩体的成岩物质来源于地壳,但有较多地幔物质的混入[29-30]。
对于大吉山岩体,多数学
者[31-33]对其壳源成因有较一致的认识。
2同位素地球化学
Sm、Nd同属于稀土元素,原子序数仅差2,化
学性质非常相似,在地质过程中较易保持封闭[34-35],因
此利用Sm、Nd同位素示踪能得出令人信服的结果。
尽管如此,由于南岭花岗岩岩浆经历了高度演化并
遭受了强烈的流体作用,对南岭花岗岩利用Sm、Nd
同位素示踪时仍需谨慎地选择数据。
洪大卫等[4]认
为只有Sm/Nd值在0.14～0.24范围内的花岗岩才能给
出可信的两阶段模式年龄（T2DM）。
李献华等[36]认为当
fSm/Nd>-0.3或fSm/Nd<-0.5时,单阶段模式年龄（TDM）偏
差较大,必须用两阶段模式进行计算。
在fSm/Nd-Sm/Nd图解（图2）中,4个岩体的同位素
数据中只有少量数据点落在了Sm/Nd值为0.14~0.24
的范围内,落在fSm/Nd值为-0.3～-0.5的数据更少（表
1）。
为了减少计算误差,同时便于统一比较标准,本
文采用两阶段模式进行模式年龄的计算。
考虑到样
品的代表性,本文将Sm/Nd值在0.12~0.26范围内的
样品的T2DM值均认为是可信的,以此为标准对样品
进行筛选,将筛选后的样品进行投图。
在εNd（t）-T2DM图解（图3）中,姑婆山、骑田岭和
千里山岩体"表现出较高的εNd和较低的T2DM值,可能
反映了花岗岩源区中有较多的地幔物质;而大吉山
岩体具有低的"εNd和高的T2DM值,反映其主要来源于
地壳重熔。
在t-εNd（t）图（图4）中,姑婆山、骑田岭和
千里山岩体的Nd同位素数据落在亏损地幔和低成
熟度的华南元古宙地壳演化线之间,亦反映了花岗
岩源岩中含有较多的地幔物质;而大吉山岩体的同
位素数据落在低成熟度的华南元古宙地壳和高成熟
度的华南元古宙地壳演化线之间,反映大吉山岩体
主要起源于华南元古宙地壳重熔。
对于骑田岭、姑婆山岩体为壳幔混合成因和大
吉山岩体为壳源成因的争议不大,但是对于千里山
岩体是否为壳幔混合成因还存在争议。
由于千里山
岩体的Sm/Nd值和fSm/Nd值变化范围较大（图2）,其
Sm、Nd同位素体系可能遭到了一定程度的破坏,εNd
和T2DM值可能与真实值有一定的偏差,此外千里山
岩体的初始Sr值较高,为0.7088~0.7215[19],所以笔者
认为,千里山岩体主要源于地壳重熔,可能有少量地
幔物质的混染,其源岩中地幔物质的含量比骑田岭
和姑婆山岩体少,但比大吉山岩体多。
图2fSm/Nd-Sm/Nd图解
Fig.2BivariateplotoffSm/Ndvs.Sm/Nd
图3εNd（t）-T2DM图解（样品图例说明同图2）
Fig.3BivariateplotofεNd（t）vs.T2DM
席斌斌等:
南岭地区几个与锡（钨）矿化有关的岩体的岩浆演化1593
3稀土元素地球化学
利用稀土元素数据,能够了解岩浆岩的形成机
制、分异方式和演化历史。
稀土元素在中基性岩的研
究中已经得到了广泛的应用,但是由于花岗岩类
岩石形成的物质来源、熔融过程、分异演化和挥发
分的影响较为复杂[39],因此利用稀土元素数据研
究花岗岩类岩石,尤其是高度演化的花岗岩的成
因问题具有一定的难度。
本文通过比较4个岩体的
ΣREE、ΣLREE/ΣHREE和δEu值的变化趋势,对
表1Sm-Nd同位素数据
Table1IsotopicdataofSmandNd
1594
第26卷第12期
它们是否经历了相似的演化过程进行讨论。
在ΣREE-ΣLREE/ΣHREE图和ΣREE-δEu
图（图5）中,大吉山岩体从早到晚ΣREE、ΣLREE/
ΣHREE和δEu值逐渐降低,显示出强烈的分异演化
趋势。
千里山岩体由早到晚ΣREE和ΣLREE/Σ
HREE值变化不明显,δEu逐渐降低。
姑婆山和骑田
岭岩体从早到晚ΣREE和ΣLREE/ΣHREE值逐渐
降低,δEu也呈降低的趋势,但不很明显。
大吉山岩
体的稀土元素由早到晚表现出强烈而有规律的变
化趋势,可能反映出比其他3个岩体经历了更加强
烈的分异和更复杂的地质过程。
骑田岭和姑婆山岩
体表现出较一致的演化规律,可能反映它们经历了
相似的地质过程。
千里山岩体有较高的ΣREE值,与
骑田岭和姑婆山岩体相似,而其较低的ΣLREE/
ΣHREE和δEu值又与大吉山晚期岩体相类似。
4岩体分异程度
南岭地区与钨、锡矿化有关的花岗岩多属于高
度演化的花岗岩,而高度演化的花岗岩岩浆体系常
常是晶体、熔体和岩浆热液三相共存的岩浆-热液
过渡体系,岩浆热液对钨、锡的萃取、迁移和沉淀起
着至关重要的作用[40],因此岩体的演化程度、岩浆热
液的活动强度及其组成是决定钨、锡矿化强度和矿
化类型的重要因素。
随着岩浆分异作用的增强,残余
岩浆中Rb的含量不断增加,K/Rb比值不断降低[41]。
在Rb-K/Rb图（图6）中,4个岩体由早到晚K/Rb
值逐渐降低,Rb含量逐渐增高,反映它们的演化程
度逐渐增高。
与姑婆山岩体和骑田岭岩体相比,大吉
山晚期岩体和千里山岩体有较低的K/Rb值（<50）
和较高的Rb含量,说明它们的演化程度相对更高。
Nb和Ta、Zr和Hf是2对地球化学“孪生”元素,在
由熔体和晶体支配的岩浆演化过程中,它们极其相
似的半径和电价使得它们在熔体和晶体间的分配系
数也近似。
因此Nb/Ta、Zr/Hf值在岩浆演化过程中
几乎不发生变化,只有当岩浆高度演化并有流体参
与时才会发生较大的变化[44-45]。
在SiO2-Nb/Ta图和
SiO2-Zr/Hf图（图7、图8）中,4个岩体晚阶段产物的
Nb/Ta、Zr/Hf值均偏离大陆地壳的平均值,而大吉
山晚期岩体和千里山岩体的偏离程度要比骑田岭和
姑婆山岩体高,说明流体对岩浆演化体系的影响程
度更大,因此相比姑婆山和骑田岭岩体,流体对大吉
山晚期岩体和千里山岩体的影响更大。
5讨论
源岩中含有较多地幔物质的姑婆山和骑田岭岩
体主要与锡矿化关系密切（图1）,含有少量地幔物质
的千里山岩体与钨、锡矿化关系密切,而主要为壳源
的大吉山岩体则与钨矿化有关。
这4个岩体的上述特
征反映出地幔物质含量越多越有利于锡矿化,反之
则有利于钨矿化。
前人认为这是由于地幔物质为锡
矿化提供了物质来源[14]。
笔者则认为,花岗岩岩浆中
含有较多的地幔物质会对岩浆演化过程和出溶流体
的性质产生重要的影响,而岩浆演化过程和流体的
性质又与矿化有着密切的联系,因此仅仅将地幔物
质作为成矿物质的来源,而不考虑其对钨、锡成矿过
程的影响显然是不够的。
W、Sn在花岗岩的主要造岩矿物长石、石英中
的分配系数均远小于1,而在云母和某些含Fe、Ti
的副矿物中的分配系数要大于1。
白云母在压力小
于1500Pa,尤其是同时有B、F等挥发分存在的条件
下是不稳定的[46],花岗岩中副矿物的含量较少,所以
__
影响W、Sn在晶体和熔体间分配系数的最主要矿物
是长石、石英和黑云母。
表2列举了前人通过岩相学
研究获得的4个岩体的长石、石英和黑云母的含量
（重新换算成100%）,根据W、Sn在过铝质酸性岩中
的分配系数[47],计算了W、Sn在各个阶段岩体和熔体
间的分配系数。
相关分配系数显示（表2）,除大吉山
岩体最早期的黑云母花岗岩外,其余各岩体W、Sn在
矿物-熔体间的分配系数均小于1,说明W、Sn倾向
于在残余熔体中富集;Sn的分配系数要比W更低一
些,因此与W相比Sn更倾向于在残余熔体中富集。
骑田岭和姑婆山岩体源岩中含有较多的地幔物
质,较之壳源成因的花岗岩相对贫水,形成相对贫水
而富卤族元素的A型花岗岩浆[30,48-49]。
由于源岩相对
贫水,岩体演化过程中流体出溶较晚,Sn在流体出溶
前能够在残余熔体中达到更好的预富集,同时流体
出溶晚使得流体对岩浆演化影响较小,不利于岩浆
的高度分异演化,因而REE、K/Rb、Zr/Hf和Nb/Ta
表现出的演化性不如大吉山和千里山岩体强烈。
在熔体-流体体系中,F倾向于进入残余熔体相
而Cl倾向于进入流体相[50-51],因此贫水、流体出溶较
晚的含地幔物质的岩体较之壳源成因的岩体往往富
F。
含较多地幔物质的姑婆山和骑田岭岩体的F峰值
含量分别为1000×10-6~2000×10-6[10]和1842×10-6[9],而
壳源成因的大吉山岩体的F平均含量为720×10-6[31]。
此
外,在骑田岭芙蓉锡矿田的成岩和主成矿阶段有大
量高盐度的包裹体[52],在姑婆山岩体中也有少量高
盐度的包裹体[53],而大吉山岩体则主要以低盐度的
包裹体为主[54-55]。
以上地质事实均说明骑田岭和姑
婆山岩体的岩浆体系更加富卤族元素。
千里山前2期
岩体的F含量高达4400×10-6以上[18],异常高的F含量
除来源于岩浆演化本身外,还可能与后期流体的蚀
变或富F的外来物质混入岩浆体系有关。
虽然前人对W、Sn在流体中的迁移形式做了
很多实验和研究,但是由于受实验条件、络合剂加
入形式的影响,得出的结论并不一致。
近年来对
W、Sn迁移形式的主要认识有:
Cl是Sn迁移的主
要络合剂,DSn,流体/熔体与溶液中Cl含量的平方成
正比[47,60]。
Cl与W络合迁移的可能性较小[60-63],WO4
2-、
HWO4
-和H2WO4可能是W迁移的主要形式[61-63,65]。
在具有高F含量的成矿流体中,F可能是W、Sn的主
要络合剂[66-67]。
骑田岭和姑婆山岩体的岩浆演化过程有利于Sn
在残余熔体中达到更好的预富集,同时由于出溶的
流体中Cl含量更高,因而有利于Sn与Cl络和迁移富
集成矿。
在大吉山岩体岩浆演化的过程中,流体较早
地达到水饱和,使其能够与熔体和晶体充分地反应,
有利于更多的W以WO4
2-、HWO4
-和H2WO4的形式
迁移富集成矿。
千里山岩体与大吉山岩体的岩浆演
化过程基本一致,但是由于其含有异常高的F,因
而F在W、Sn富集成矿的过程中可能起了较大的作
用。
另外在大吉山岩体岩浆演化的晚期还可能发
生了岩浆的液态分离[68-69],这也可能是造成大吉山
岩体稀土元素等由早至晚表现出强烈演化趋势的
原因之一,虽然其在演化的晚阶段发生了液态分
离,但是石英脉型钨矿主要还是与中阶段的二云
母花岗岩有关[37]。
晚阶段的岩浆液态分离可能与岩
体型铌、钽、钨和铍矿化的关系更密切。
地幔物质在南岭锡成矿中的作用已经引起众多
学者的关注[14,26,70],有些学者认为地幔物质为锡矿化
提供了物质来源[14],但是现在还没有直接的证据。
虽
然在HZH带中主要以锡矿化为主,但是仍有一些钨
矿点在其中分布（图1）。
锡成矿究竟在多大程度上受
源区的控制,多大程度上受成矿作用过程的控制,现
今难以给出正确的解答[71],但是有人认为稀有金属
元素花岗岩的形成,成矿作用过程可能贡献更大一
些[46]。
本文所研究的4个岩体在岩浆演化过程中有着
很大的差别,造成了W、Sn的晶体-熔体分配系数和
出溶流体的性质迥异,这些成矿作用过程的差异很
可能是影响W、Sn相对矿化强度的重要因素。
实际的
地质过程远比本文所探讨的复杂,如本文并没有考
虑pH值、氧逸度等对W、Sn在流体中迁移形式的影
响,而且地幔物质加入花岗岩源区除了有可能会
提供成矿物质外,还会对岩浆演化过程造成影响,
所以仅从地幔物质为锡矿化提供了物质来源进行
考虑是远远不够的。
国外已经有很多学者对稀有
金属花岗岩中的熔体包裹体和熔流包裹体进行研
究,对W、Sn与挥发分的关系和岩浆演化晚期的液
态分离等进行了许多有意义的探讨[60,66-67,72],而国内
这方面的工作进展较慢。
笔者认为,钨、锡矿化研究
应当从物源和成矿作用过程2个方面入手,尤其要注
意对过程的研究。
席斌斌等:
南岭地区几个与锡（钨）矿化有关的岩体的岩浆演化1597
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