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皖南竹溪岭花岗闪长岩体成岩条件的地球化学、矿物学示踪
1.长安大学, 地球科学与资源学院,陕西西安 710054;
2.长安大学，长安大学成矿作用及其动力学实验室，陕西西安 710054；
3.安徽省地质矿产勘查局332地质队，安徽黄山 242700;
4.昆明理工大学, 国土资源工程学院，云南昆明 650093.
YAN Panpan1 , LIANG Ting1,2, LU Lin1, KONG Zhigang1,3, JIN Xiuyong4, WANG Yiqian1
1. The School of Earth Science and Resources, Chang’an University, Xi’an, 710064, China
2. Laboratory of mineralization and Dynamics of Changan University,Xi’an, 710064, China
3. Faculty of Land Resource Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, 650093, China
4. No. 332 Geological Team, Anhui Bureau of Geology and Mineral Exploration, Huang Shan, Anhui, 242700, China
Geochemical and mineralogical tracer of diagenetic conditions of the Zhuxiling granodiorite in southern Anhui
Abstract: The Zhuxiling tungsten polymetallic deposit in South Anhui province is located in the eastern part of Yangzi block.The rocks closely related to mineralization are mainly biotite granodiorite.This study is based on detailed field investigations and petrographic research.The whole rock chemistry suggests that.The result demonstrates that biotite granodiorite belongs to high-K calc-alkaline weakly granite，with its SiO2 content varying from 66.02% to 67.33%,the Al2O3 content 15.26%～15.78%,the MgO content 1.09%～1.37%,the K2O/Na2O ratio is greater than 1.1,the A/KNC is about 1.00~1.04; and are enriched in Rb, K, Th, U, Nd, and Hf, and are depleted in Ba, Ta,Nb, Sr, Zr, and Ti. Their total REE contents are 90.4～166.94×10-6, LREE/HREE=7.15~7.16, (La/Yb)N=11.60~37.32 and the chondrite-normalized REE pattern of quartz monzonite belongs to the rightist type．According to the zirconium saturation thermometer and the chemical composition of biotite in granodiorite indicates that the diagenetic temperature is 720℃~750℃, the diagenetic pressure is 73 ~ 169MPa, the emplacement depth is 2.75 ~ 6.39 km, and the oxygen fugacity is about -17.52 ~ 10.09 during diagenesis；The mineralogical characteristics show that the occurrence of plagioclase positive and anticline zones indicates the change of composition, temperature and pressure during the crystallization of magma;The accessory minerals in the rock mass are magnetite zircon apatite and titanium ore, which conform to the characteristics of I type granite accessory minerals.In summary, the above characteristics show that the area belongs to the crust and mantle mixed source I type granite, which was formed in the medium high temperature, water rich, high oxygen fugacity environment.It is speculated that under the dynamic background of the diagonal subduction of the paleo Pacific plate, the subduction fluid added to the mantle material upwelling to remelt or melt the bottom of the lower crust, forming an intrusive body of high temperature and high oxygen fugacity fluid in the region.
Keywords：granodiorite ; petrology ; mineralogy ; Zhuxiling tungsten polymetallic deposit.
摘要:
皖南竹溪岭钨多金属矿区位于扬子陆块北东部，与成矿密切相关的岩石主要为黑云母花岗闪长岩。本次研究建立在详细的野外调查和岩相学研究基础上，岩石地球化学特征表明，主量元素SiO2=66.02%～67.33%、Al2O3=15.26%～15.78%、MgO=1.09~1.37、K2O/Na2O均＞1.1、A/KNC为1.00~1.04，为高钾钙碱性弱过铝质花岗岩；富集Rb、K、Th、U、Nd、Hf，亏损Ba、Ta、Nb、Sr、Zr、Ti；∑REE=90.4～166.94×10-6，LREE/HREE=7.15～15.16，(La/Yb)N=11.60～37.32，表现为轻稀土富集重稀土右倾型配分模式。根据锆饱和温度计和花岗闪长岩中黑云母的化学成分可指示岩体成岩温度为720℃~750℃，成岩压力为73~169MPa，侵位深度为2.75~6.39Km，成岩时氧逸度约-17.52~-10.09；矿物学特征表明，斜长石正、反环带的出现指示岩浆结晶过程中发生了成分、温度、压力的变化；岩体中副矿物为磁铁矿-锆石-磷灰石-榍石，符合I型花岗岩副矿物组合特点。综上，该岩体属于壳幔混源的I型花岗岩；形成于中高温、富水、较高氧逸度的环境下，推测在古太平洋板块发生斜向俯冲的动力学背景下，随着俯冲流体加入，地幔物质上涌使下地壳底部重熔或熔融，形成该地区中高温和高氧逸度流体的侵入体。
关键字：花岗闪长岩；岩石学；矿物学；竹溪岭钨多金属矿床
1引言
近年来，皖南地区发现了一系列的W、Mo、Ag等多金属矿床，并且在江南古陆东缘及邻区发现和探明了一批超大型-大型斑岩-矽卡岩型钨矿床，构成了一个与长江中下游铜金多金属成矿带近平行的钨钼成矿带［1,2］（图1）。如与花岗岩和花岗斑岩相关的朱溪白钨(铜)多金属矿［3］，与花岗斑岩相关的东源钨矿［4］，与花岗岩相关的香炉山、竹溪岭矽卡岩型白钨矿等［5,6］。一系列矿床的发现改变了以前“中国已探明钨矿主要分布于南岭地区”的认识，使江南古陆东缘及邻区钨成矿带成为全球另一个重要的钨矿成矿带。
竹溪岭钨多金属矿床是近年来发现大型矽卡岩型钨钼银多金属矿床，钨矿化主要与竹溪岭花岗闪长岩有着密切的联系,围绕竹溪岭岩体分布了大小不等的多条矿脉。目前对该矿床集中在成岩成矿时代上，如陈雪霏等（2013）[6]对竹溪岭地区花岗岩做了锆石SHRIMP U-Pb 定年(140.5±2Ma)，认为其属于燕山期晚期早白垩世的侵入岩体，其形成可能与侏罗纪太平洋板块平俯冲之后的回撤作用有关。孔志岗等（待刊）[2]认为江南古陆东缘及邻区燕山期花岗质岩体的形成年龄主要为121Ma～161Ma，可分为2期，第一期（161Ma～135Ma）多为I型花岗闪长岩，第二阶段（135Ma～121Ma）多为A型或I型花岗岩和正长花岗岩、碱长花岗岩；钨钼矿床主要成矿年龄为139Ma～152Ma；其成岩成矿可能与燕山期古太平洋俯冲板块撕裂形成的板片窗有关。由于花岗质岩石的矿物学特征可以作为研究岩浆结晶作用过程物理化学条件和岩浆流体挥发份组成的重要依据［7-9］。而该矿区成矿岩体的矿物学研究比较薄弱，因此，在系统的野外调查和岩相学观察的基础上，通过对花岗闪长岩的岩石地球化学和主要造岩矿物黑云母、长石及副矿物的成分分析，探讨竹溪岭岩浆混合历史、成岩环境和物质来源。能为竹溪岭地区成岩作用研究提供进一步的参考和依据。
图1江南古陆东缘及长江中下游成矿带地质简图（据文献[1]修改）
Fig. 1 Geology sketch of the Middle–Lower Yangtze River belt and the porphyry–skarn W and W–Mo deposits in the east of Jiangnan Paleocontinent
2地质背景与岩体特征
2.1区域地质背景
皖南地区大地构造位置处于扬子陆块北东部、江南隆起带东缘，横跨下扬子前陆凹陷带、江南造山带及皖浙褶断带[6,10]。
研究区出露的地层（图2）由老至新依次为南华系（南沱组）、震旦系（兰田组、皮园村组）、寒武系（荷塘组、大陈岭组、杨柳岗组、华严寺组、西阳山组）、奥陶系（印渚埠组）。南沱组为含砾凝灰质砂岩、泥岩、冰碛砾岩 。兰田组为矿区主要赋矿地层，可分为四段：第四岩性段为白云岩、钙质泥岩、板岩；第三岩性段为条带状泥质白云质灰岩与层条纹状泥晶灰岩互层；第二岩性段为含钙含粉砂炭质板岩、含硅炭质板岩；第一岩性段为含锰白云质灰岩夹硅质白云岩。皮园村组为灰黑色与青灰色相间的含碳硅质板岩与硅质板岩互层。荷塘组黑灰色含碳硅质板岩（见煤层）；大陈岭组青灰色白云质灰岩；杨柳岗组上部为灰色泥质灰岩，下部为黑灰色碳质硅质板岩；华严寺组深灰色泥质条带状灰岩；西阳山组深灰色条带状灰岩（其中可见饼状灰岩：灰岩夹灰岩透镜体）。奥陶系下统印渚埠组为青灰色钙质泥岩。
研究区北西部与绩溪断裂带和宁国-绩溪复背斜相邻，南部为三阳断裂带。矿区构造发育，褶皱为短轴的背斜褶皱构造，核部被竹溪岭花岗闪长岩岩体侵位；断裂构造为形态各异、规模不等的各种层间滑脱构造及断裂构造，主要为NE、NW和近EW向，为不同构造层次多期叠加变形的产物。
1.奥陶系下统印诸埠组，2-3.寒武系上统西阳山组，4.寒武系上统华严寺组，5.寒武系中统杨柳岗组，6.寒武系下同大陈岭组，7-8武系下统荷塘组，9-10震旦系上统皮园村组，11-14.震旦系下统兰田组，15.南华系上统南沱组，16.花岗闪长岩，17.花岗闪长斑岩，18.花岗斑岩，19.银铅锌矿矿脉，20.石英脉，21.钨矿体，22.实测/推测地质界线，23.逆断层，24.正断层，25.性质不明断层，26.产状
图2竹溪岭钨多金属矿矿区地质简图(据文献[2],待刊)
Fig.2 Geology sketch of the Zhuxiling tungsten polymetallic deposit
2.2岩体特征
该区构造格局复杂。新元古代与早中生代构造运动最为强烈，产生了大量侵入岩，多为花岗岩，花岗闪长岩。岩浆岩主要分为两期：晋宁期，年龄约为760～820Ma，主要为花岗闪长岩和花岗岩，代表岩体有许村、石耳山、休宁岩体等[11]，分布于江南古陆南缘，沿隆起带边界缝合带分布[12]；燕山期，年龄约为160～120Ma，花岗斑岩和花岗闪长岩广泛分布，代表岩体有竹溪岭、旌德、姚村岩体等[13,14]。
竹溪岭地区岩体多呈脉状、岩株状出露。岩石类型为花岗闪长岩，花岗闪长斑岩和花岗斑岩，花岗闪长斑岩和花岗斑岩呈脉状穿插于地层中。与成矿密切相关的主要为花岗闪长岩，岩体形态为近东西向的椭球状，根据资料可知，岩体在深部相连为一个整体，预测面积约1.5Km2，出露面积仅1Km2左右。
竹溪岭岩体岩石颜色为灰白色至浅灰色，块状构造，似斑状结构，半自形粒状结构(图3)。局部可见钾长石化，绢云母化，绿泥石化、碳酸岩化、高岭土化、黄铁矿化等。斑晶含量约为20～30%，主要为石英（7~12%）、斜长石（11~15%）和少量黑云母（3%）组成。依据垂直（010）晶带最大消光角法确定斑晶斜长石号码，An号码大部分为30~50，少量为25~30。故斜长石主要为中长石，少量更长石。基质含量约70～80%，粒度一般小于2mm，主要为石英（15～20%）、斜长石（30～35%）、钾长石（15～20%）、黑云母（＜7%）和角闪石（＜2%）。副矿物可见锆石、榍石、磷灰石、金红石等。金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等。
（a）,（b）为花岗闪长岩手标本照片；（c）似斑状结构；（d）中长石环带构造；（e）中长石环带构造发育，黑云母发生轻微蚀变；（f）微斜长石交代斜长石呈残余葫芦状；（g）黑云母中包裹磷灰石、锆石；（h）黑云母绿泥石化，有信封状榍石析出；（i）黑云母中可见自形磷灰石，磁铁矿析出。Ads: 中长石; Bt: 黑云母；Kfs: 钾长石； Mic：微斜长石；Qz, 石英；Chl：绿泥石；Ap：磷灰石；Spn：榍石；Zr：锆石。
图3竹溪岭矿区花岗闪长岩手标本照片及偏光显微镜照片
Fig.3 Hand specimen and photomicrographs for granodiorite from the Zhuxiling pluton.
3分析方法
本研究所采样品岩石类型为新鲜的黑云母花岗闪长岩，先将岩石样品磨制成薄片，在显微镜下进行系统鉴定。样品采自钻孔ZK804（E119°14′05″，N30°31′06）。
岩石样品的破碎和化学全分析在长安大学成矿作用及其动力学实验室完成，氧化物采用X射线荧光光谱仪3080E测定。主量元素测定选择中国国家标准岩石GSR-1、GSR-3 来校准测试样品的元素浓度，在量化过程中使用的校准线来自于36种标准物质数据的二元回归，分析精度在±0.01%到 0.2%之间。岩石微量元素及稀土元素（REE）利用等离子质谱仪（ICP-MS-Excell）测定，其中含量大于10×10-6的元素的测试精度控制为5%，小于10×10-6的元素精度控制为10%，个别在样品中含量低的元素，测试误差大于10%。
选取新鲜的黑云母、斜长石斑晶及副矿物（锆石、榍石、磷灰石、金红石），进行电子探针分析。测试工作在长安大学西部地质资源与地质工程教育部重点实验室电子探针室完成。实验仪器型号为JXA-8100电子探针仪，仪器工作条件：硅酸盐类矿物测定的加速电压加速电压20kv，电子束流大小为1×10-8A，出射角为40°；副矿物测定的加速电压15kv，电流20nA，束斑直径<1μm。
4分析结果
4.1岩石地球化学
4.1.1主量元素
竹溪岭花岗闪长岩分析结果见表1。分析结果表明，SiO2含量介于66.02%～67.33%，平均65.87%；Al2O3的含量介于15.26%～15.78%，平均15.68%；所有的样品K2O/Na2O均大于1.1，反映出钾含量多于钠含量。在花岗岩分类图解上，所测样品均落在花岗闪长岩区域内（图4a）；在Y-SiO2图上，样品落在I型花岗岩区域（图4b）；在K2O-SiO2岩浆岩系列判别图上，样品落在高钾钙碱性区(图4c)；在A/NK-A/CNK 图上，样品落在准铝质与过铝质过渡区域(图4d) 。
表1 竹溪岭花岗闪长岩主量元素分析结果（ωt%）
Table 1 Major elements (ωt %) of granodiorite in Zhuxiling area
|
样号 |
ZXL-y11 |
ZXL-y12 |
ZXL-y14 |
ZXL-y15 |
ZXL-y16 |
ZXL-y17 |
ZXL-y18 |
ZXL-y19 |
ZXL-y20 |
|
SiO2 |
66.68 |
64.67 |
65.21 |
66.16 |
65.75 |
64.93 |
66.02 |
66.23 |
67.33 |
|
TiO2 |
0.54 |
0.65 |
0.63 |
0.59 |
0.60 |
0.63 |
0.60 |
0.60 |
0.55 |
|
Al2O3 |
15.26 |
16.26 |
15.75 |
15.58 |
15.78 |
15.72 |
15.65 |
15.62 |
15.46 |
|
TFe2O3 |
4.18 |
5.13 |
4.86 |
4.75 |
4.70 |
4.62 |
4.48 |
4.69 |
4.34 |
|
MnO |
0.09 |
0.12 |
0.12 |
0.13 |
0.13 |
0.10 |
0.09 |
0.12 |
0.10 |
|
MgO |
1.14 |
1.37 |
1.26 |
1.16 |
1.10 |
1.17 |
1.11 |
1.13 |
1.09 |
|
CaO |
3.48 |
4.08 |
3.73 |
3.56 |
3.75 |
3.71 |
3.51 |
3.46 |
3.49 |
|
Na2O |
2.86 |
3.09 |
3.11 |
3.13 |
3.18 |
3.21 |
3.16 |
3.03 |
3.02 |
|
K2O |
3.75 |
3.16 |
3.25 |
3.42 |
3.31 |
3.39 |
3.40 |
3.44 |
3.56 |
|
P2O5 |
0.17 |
0.21 |
0.20 |
0.19 |
0.19 |
0.21 |
0.20 |
0.20 |
0.18 |
|
LOI |
1.35 |
0.68 |
1.57 |
0.79 |
0.88 |
0.82 |
0.91 |
1.13 |
1.02 |
|
TOTAL |
99.50 |
99.42 |
99.69 |
99.46 |
99.37 |
98.51 |
99.13 |
99.65 |
100.14 |
|
A/NK |
1.74 |
1.91 |
1.82 |
1.76 |
1.79 |
1.76 |
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