桂北牛塘界加里东期花岗岩及其矽卡岩型钨矿成矿作用研究.pdf

中国科学 地球科学 2014 年 第 44 卷 第 7 期 1357 1373 中文引用格式 杨振, 王汝成, 张文兰, 等. 2014. 桂北牛塘界加里东期花岗岩及其矽卡岩型钨矿成矿作用研究. 中国科学 地球科学, 44 1357–1373 英文引用格式 Yang Z, Wang R C, Zhang W L, et al. 2014. Skarn-type tungsten mineralization associated with the Caledonian Silurian Niutangjie granite, northern Guangxi, China. Science China Earth Sciences, 57 1551–1566, doi 10.1007/s11430-014-4838-z 中国科学杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 桂北牛塘界加里东期花岗岩及其矽卡岩型钨矿 成矿作用研究 杨振 ①③, 王汝成①*, 张文兰①, 储著银②, 陈骏①, 朱金初①, 章荣清① ① 南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室, 南京大学地球科学与工程学院, 南京 210093; ② 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029; ③ 中海石油有限公司深圳分公司研究院, 深圳 518000 * 联系人, E-mail rcwang 收稿日期 2013-06-22; 接受日期 2013-10-25; 网络版发表日期 2014-06-20 国家自然科学基金项目批准号 41172074, 41230315, 40730423、 国家重点基础研究发展计划项目编号 2012CB416704和国土资源部“深 部探测计划”项目编号 201011046资助 摘要 桂北牛塘界钨矿位于南岭西段, 地处广西北部资源县和兴安县交界处, 属层状矽 卡岩型白钨矿床, 岩株状细粒二云母花岗岩在时空上与其有密切的联系. 利用 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 原位定年方法, 获得花岗岩的侵位年龄为421.82.4 Ma, 与相邻的越城岭花岗 岩体同属于加里东期岩浆活动产物. 含钨矽卡岩中主要脉石矿物为石英、石榴子石和透辉 石等. 矿物组合显示, 白钨矿的形成经历了两个阶段 石英-白钨矿阶段和石英-硫化物-白 钨矿阶段. 对矽卡岩中的白钨矿进行了 Sm-Nd 同位素分析, 获得了钨成矿年龄为42124 Ma, 虽然该数据误差较大, 但仍清楚表明岩体与成矿作用都发生在加里东期. 花岗岩中锆 石的Hft值为6.511.6, Hf 同位素两阶段模式年龄为 1.792.11 Ga, 说明花岗岩的源区可 能为中元古代的地壳物质. 矽卡岩中白钨矿的Ndt为13.0613.26, 说明其成矿流体也来 源于古老的地壳物质. 研究表明, 在南岭地区西段存在的加里东期岩浆活动为加里东期的 钨成矿作用提供了物源. 关键词 牛塘界钨矿 加里东期花岗岩 加里东期钨成矿 作用 锆石 U-Pb 定年 白钨矿 Sm/Nd 定年 根据地质证据和大量同位素年龄数据, 华南存 在多旋回的花岗岩类已成不争的事实王德滋, 2004; Xu 等, 1982; 李璞等, 1963. 南岭地区位于华南腹地, 以大量分布燕山期花岗岩为特征, 同时亦广泛分布 加里东期和印支期花岗岩孙涛, 2006. 加里东期花 岗岩主要分布于湘-赣、湘-桂和桂-粤交界地区, 多以 钙碱性黑云母或二云母花岗岩为主. 印支期花岗岩 存在两种类型, 一种是分布于桂东南大容山-六万大 山一带的含堇青石花岗岩, 另一种为分布于湘南、粤 北和赣南的白云母花岗岩. 对于南岭地区不同时代 的花岗岩成矿, 虽然前人已经注意、并也发现了少量 加里东期、印支期含矿花岗岩及其成矿作用陈毓川 等, 1994; 陈毓川和毛景文, 1995, 但是, 大规模钨 锡稀有金属矿床大部分还是与燕山期花岗岩有着紧 杨振等 桂北牛塘界加里东期花岗岩及其矽卡岩型钨矿成矿作用研究 1358 密的成因关系, 成矿作用亦以燕山期为主华仁民等, 2005; 毛景文等, 2008; 李献华等, 2007; 毛景文等, 2007. 近年来不少学者对桂北的苗儿山和越城岭地 区花岗岩及其成矿作用进行过研究, 表明该地区在 加里东期和印支期曾发生过钨、 锡和钼等多金属成矿 作用张文兰等, 2011; 乔玉生等, 2011; 冯国玉等, 2009; 杨锋等, 2009; 张芳荣等, 2009; 李晓峰等, 2009; 梁华英等, 2011. 即便如此, 相比于对燕山期大规模成矿作用研 究程度而言, 对于大量前燕山期花岗岩的成矿能力 以及成矿作用的研究, 却显得很不深入. 钨锡等金属 元素在这些花岗岩结晶过程中是否能够发生富集作 用, 它们是否在燕山期岩浆活动过程中受到影响等 一系列科学问题, 仍然悬而未决, 因此一直受到我国 许多单位和研究者高度关注. 近年来, 随着找矿工作的不断深入, 在南岭地区 不断发现新的与加里东花岗岩有关的钨矿点, 如湘 南彭公庙张家垄钨矿张文兰等, 2011; 乔玉生等, 2011、桂北越城岭牛塘界钨矿 1 和油麻岭钨矿蒋桂 新等, 2010, 这些矿床可达中到大型规模. 对于加里 东期花岗岩成矿作用的研究, 近年来虽然有些进展, 但总体上来说, 研究程度较弱, 尚无法从区域上确定 加里东期含矿花岗岩的分布, 特别是受到分析技术 的限制, 难以获得准确的钨锡成矿年龄. 因此, 目前 对于南岭地区加里东期钨矿的成矿时代问题, 仍然 是矿床学界非常关注的问题. 南岭西段桂北的越城岭、 苗儿山及海洋山等地区 发育有大量的加里东期花岗岩及众多的钨锡矿点, 尤其是越城岭-苗儿山南部地区, 成矿条件较好冯国 玉等, 2009, 其中牛塘界矽卡岩型白钨矿床是该区的 典型代表. 前人对该矿进行了比较详细的研究, 但是 在成矿花岗岩的形成时代上, 一直存有争议. 谭丕锦 19861利用锆石 U-Pb 法和全岩 Rb-Sr 等时线法, 测 得年龄分别为 289 和 262 Ma, 据此将岩体划归海西 期; 陈毓川等1994根据区域地质特征, 认为成矿母 岩应为加里东期, 但缺乏确凿的年龄数据; 张相训 1994通过与区域内不同时代岩体对比研究后发现, 岩体在产出条件、岩性、锆石晶形和稀土元素组成等 方面特征与加里东期花岗岩具有相似性, 应属加里 东期. 显然, 由于缺乏精确的成岩成矿年龄数据, 对 于牛塘界钨矿是否与加里东期花岗岩有关尚无定论. 因此, 本文在前人研究的基础上, 利用阴极发光与 LA-ICP-MS 相结合的手段, 对牛塘界花岗岩中锆石 进行了U-Pb同位素定年和Hf同位素分析, 以获得精 确的成岩年龄, 并初步建立矿区花岗岩的时空演化, 同时利用矽卡岩中的白钨矿 Sm-Nd 同位素体系, 直 接对成矿时代进行定年, 获得了较理想的结果. 1 矿床地质特征及样品采集 牛 塘 界 钨 矿 的 地 理 坐 标 为11034′25.5″ 11337′3.2″E, 2549′53.3″2557′41.5″N, 地理位置属 兴安县与资源县的交界处. 大地构造上属江南地轴 东南侧桂北隆起带, 次级构造为越城岭和苗儿山复 式背斜南缘 2. 区域上近南北向的断裂构造十分发育, 位于矿区东侧的新-资大断裂带, 经历了加里东期的 韧性剪切变形和中新生代的脆性断裂两个阶段, 它 是该区最主要的断裂汪金榜和唐怀禹, 1988, 该断 裂以硅化破碎带为主体, 控制了资源一带 W 和 Sn 矿 化的分布康自立等, 1991, 并将矿区与越城岭岩体 分开图1. 矿区构造继承了区域特征, 主要有4个方 向的断裂构造 NNE 向, 近 EW 向, NEE 向和 NWW 向, 四组断裂呈圆弧状将牛塘界钨矿区内的成矿岩 体和矿体包围图 2. 与钨矿关系密切的牛塘界花岗岩由 13 个小岩株 组成, 大小不等, 形状各异, 岩株在地表总体出露总 面积为 0.15 km2, 岩株的深部以新资硅化破碎带与加 里东期越城岭岩体隔开张相训, 1994, 岩株呈半环 形围绕着寒武系清溪组地层, 产状上与赋矿层位大 体一致, 为牛塘界钨矿的成矿母岩图 2. 从牛塘界钨矿 8 号勘探线剖面图图 3可知, 钨 矿体自下而上分为 A, B 两个大的矿集层, 二者赋存 于寒武系清溪组第二段–C– q2, 其岩性主要为灰黑色 含碳质绢云板岩、泥砂质灰岩及透镜状大理岩 1; 矿 体呈层状、似层状或顺层透镜体, 严格受地层控制, 并与地层一起发生褶皱变形. 根据前人的研究和数 1 谭丕锦. 1986. 广西资源县牛塘界钨矿床控矿条件、成矿机理的研究. 广西壮族自治区地质矿产局研究报告 2 广西壮族自治区地质局第一地质队. 1983. 广西资源县牛塘界钨矿区详细普查地质报告 中国科学 地球科学 2014 年 第 44 卷 第 7 期 1359 图图 1 越城岭越城岭-苗儿山地区地质简图苗儿山地区地质简图 据石少华等2010修编 十年的开采情况, 深部 A矿层好于浅部 B矿层. 本次 对矿区的 A 矿层和 B 矿层都进行了考察与采样, A 矿 层正在开采, 故在 A 矿层的坑道内和开出来的矿石 堆上共采集 3 组矿石样品和 1 件花岗岩样品. B 矿层 属于停产状态, 其样品采自开采出来的矿石堆, 共采 集 6 组矿石样品, 未采到花岗岩样品. 因此, 本次 Sm-Nd 同位素研究所用矿石样品来自于 A、 B 两个矿 层, 而花岗岩定年样品仅来自 A 矿层的坑道内. 前人对牛塘界矿石中的黄铁矿、 白钨矿和和石英, 分别进行了硫和氧稳定同位素测试. 对 10 个黄铁矿 样品硫同位素的测试结果为 34S 值在2.4‰4.4‰, 具内生矽卡岩矿床硫同位素组成特征 1汪金榜和唐 杨振等 桂北牛塘界加里东期花岗岩及其矽卡岩型钨矿成矿作用研究 1360 图图 2 牛塘界矿区地质简图牛塘界矿区地质简图 1, 清溪组第三、四段; 2, 清溪组第二段第三岩性段; 3, 清溪组第二段第二岩性段; 4, 清溪组第二段第一岩性段; 5, 清溪组第一段; 6, 越城岭 加里东期花岗岩; 7, 牛塘界岩体; 8, 构造硅化带; 9, 白钨矿体及矿化层; 10, 实测、 推测断层; 11, 实测、 推测地质界线; 12, 勘探线及编号. 据 广西资源县牛塘界钨矿区详细普查地质报告1983修编 怀禹, 1988, 可与湖南新田岭矽卡岩性白钨矿硫同位 素相类似赵一鸣等, 1990. 对 3 件白钨矿氧同位素 的测得结果为18O 在 4.0‰5.9‰, 经过压力、温度 校正后获得的成矿流体18OH2O值为 4.2‰6.1‰, 表 明成矿流体基本属于岩浆水的范畴5.5‰10‰. 对 1 件石英氧同位素的测试结果18O 为 11.9‰, 经过压 力和温度校正后获得的成矿流体18OH2O值为 1.9‰. 综合白钨矿和石英二者的氧同位素数据特征, 可能 暗示着成矿流体有大气降水的加入, 从而导致了 18O 值的降低. 2 分析方法 牛塘界钨矿矿石及成矿花岗岩矿物定量分析, 是 中国科学 地球科学 2014 年 第 44 卷 第 7 期 1361 图图 3 牛塘界矿区牛塘界矿区 8 号勘探线剖面简化图号勘探线剖面简化图 1, 断裂; 2, 清溪组; 3, 矿体; 4, 矿化层; 5, 矿组; 6, 片麻状花岗岩; 7, 牛塘界岩体; 8, 构造硅化带; 9, 地质界线. 据谭丕锦1986修编 在南京大学 JXA-8100JEOL电子探针进行的, 工作 条件为 15 kV, 20 nA, 束斑 1 m. 花岗岩全岩主量元 素分析在南京大学现代分析中心用 XRF 测定. 微量 元素和稀土元素在南京大学内生金属矿床成矿机制 国家重点实验室用高灵敏度等离子质谱仪 Finnigan ElementⅡ型 ICP-MS 测定, 两者的分析误差分别小 于 0.5和小于 5, 详细流程见高剑锋等2003. 用人工重砂方法从花岗岩选出锆石后, 在双目 显微镜下挑纯. 镜下观察锆石为透明半透明, 多呈 粉红色, 晶型有短柱状和长柱状两种, 锆石的长宽比 分别为 1131. 然后将挑选出的晶形较好、具代表 性的锆石用来制成待测靶. 锆石的阴极发光CL照 相和 U-Pb 定年分别在南京大学成矿作用国家重点实 验室 JXA-8100 电子探针室和 LA-ICP-MSAgilent 7500a 型实验室完成. LA-ICP-MS 激光剥蚀系统为 New Wave 公司生产的 UP213. 实验条件激光束斑直 径为 30 m, 实验原理和详细的测试方法见 Jackson 等2004. ICP-MS 的分析数据通过即时分析软件 GLITTER4.0 程序计算获得同位素比值、 年龄和误差. 普通铅校正采用 Anderson2002的方法进行, 校正后 的结果用 Isoplot 程序ver. 2.49完成年龄计算和谐和 图的绘制. 锆石 Hf 同位素分析在中国科学院地质与地球物 理研究所的 MC-LA-ICP-MS 实验室完成, 激光束斑 直径为 32 m, 激光脉冲重复频率为 4 Hz, 标样为锆 石 91500. 详细的仪器型号和分析流程见徐平等 2004. 在Hf t和模式年龄TDM2的计算中, 现今球粒 陨石和亏损地幔的 N176Lu/N177Hf, N176Hf/N177Hf 分别采用 0.0332, 0.282772 和 0.0384, 0.28325Blichert- Toft 和 Albarede, 1997; Grffin 等, 2000, 176Lu 的衰变 常数采用 1.8651011 a1Scherer 等, 2001. 白钨矿的 Sm-Nd 同位素分析在中国科学院地质 与地球物理研究所进行. 在系统的野外和室内观察 的基础上, 将白钨矿矿石碎至 4060 目, 利用重选的 方法将其初步富集, 然后借助荧光灯, 在双目显微镜 下将杂质剔除, 使白钨矿的纯度达到 99以上, 最后 将纯净的白钨矿碎至 200 目熔融待测. Sm 和 Nd 含量 采用稀释法测定, 同位素比值测定采用 MAT-262 固 体同位素质谱仪. 所有数据均以 146Nd/144Nd0.7219 作为同位素校正因子进行校正. 对国际标准岩石样 品BCR-2测定的 143Nd/144Nd0.51263610, 对JMC Nd 标准质谱样测定的 143Nd/144Nd0.51211211. 实验室 Sm 和 Nd 的全流程本底为 51011 g, 实验原理和详细 的测试方法见李华芹等1992和彭建堂等2006. 3 牛塘界花岗岩特征 该花岗岩呈细粒结构, 矿物组成主要为条纹长 杨振等 桂北牛塘界加里东期花岗岩及其矽卡岩型钨矿成矿作用研究 1362 石、斜长石、黑云母、白云母和石英, 副矿物有锆石、 磷灰石、榍石、闪锌矿、黄铁矿、独居石和金红石等. 镜下可见条纹长石和斜长石被白云母或绢云母交代, 黑云母大多已蚀变成绿泥石、白云母, 伴有金红石等 不透明矿物析出, 并保留黑云母假象. 由于蚀变作用, 牛塘界花岗岩呈略带浅绿的灰白色. 花岗岩全岩主量、 微量和稀土元素分析结果见表 1. 从主量元素数据可以看出, 花岗岩具有以下特征. 1 富 SiSiO271.6476.39, 贫 CaCaO0.26 0.68, 低Ti和FeTiO20.070.12; FeO*0.86 1.56, 分异指数较高DI86.6992.29, 具有高分 异演化的特征, 且随着岩浆的演化, 即SiO2含量的不 断增加, MgO, Al2O3和 CaO的含量逐渐减少, 与 SiO2 之间呈现出了一定的负相关性, 表明岩浆演化进程 中结晶分异占据主导地位; 2 碱含量较高, Na2O K2O5.816.90, 且 富KK2O/Na2O3.1614.9, 里特曼指数1.061.50, 岩石的碱度率指数 A.R.为 2.393.12; 3 强过铝质, 铝饱和指数变化范围为 1.421.72, 在 ACNKANK 图解上图 4a, 所有样 品均落在过铝质花岗岩范围内. 根据标准矿物计算, 该岩体主要由石英、钾长石与钠长石组成. 在 TAS 图解中图 4b, 所有点均位于典型的花岗岩区域中. 与花岗岩维氏值相比, 牛塘界花岗岩明显富集 W和Sn元素W6.447.85 ppm, Sn42.2899.23 ppm. 微量元素蛛网图图 5a显示该岩体富集 Rb, Cs, Th, U, Nd和Hf等元素, 而亏损Ba, Sr和Ti等元素. Rb/Ba 和 Rb/Sr比值分别为 1.312.29 和 7.7528.12, 指示岩 体分异演化程度高. 稀土元素特征总体表现为稀土总量偏低, ∑REE 33.8959.39 ppm. 轻稀土富集, ∑LREE/∑HREE 2.804.15, La/YbN1.572.92, 球粒陨石标准化的稀 土配分模式稍许右倾, 轻重稀土有轻微的分流, 稀土 元素配分曲线见图 5b, 具有重熔型花岗岩的特征. 所有样品均具有 Eu 负异常Eu0.260.39, 这意味 着在花岗质岩浆上侵过程中的早期阶段, 发生过长 石类矿物的结晶分异作用所造成的 Eu 负异常分异 指数 DI86.6992.29, 同时也表明牛塘界成矿母岩 为演化分异晚期的产物. 4 白钨矿矿床矿物学特征 牛塘界矽卡岩型白钨矿矿体赋存于清溪组第二 图图 4 牛塘界花岗岩的岩石类型判别图解牛塘界花岗岩的岩石类型判别图解 a ACNK-ANK 图解; b TAS 图解. 据 Middlemost1994 段–C– q2, 顺地层产出. 由于清溪组第二段–C– q2主要 为一套灰黑色含碳质绢云板岩、 泥砂质灰岩及透镜状 大理岩, 受钙质围岩性质约束, 所形成的矽卡岩为钙 质矽卡岩, 手标本显示为暗灰绿色或灰色, 块状、 稀疏 浸染状、层纹状和脉状构造, 中粒和中细粒变晶结构. 矽卡岩矿石中的脉石矿物主要有 石榴石、 透辉 石、绿帘石、绿泥石、榍石、多硅白云母、萤石、金 红石、石英和方解石等. 矽卡岩中的石榴石呈细粒状包裹在石英中图 6a, 几乎为他形. 电子探针成分见表 2. 根据化学 配比价态平衡和阳离子总数为 8计算得出 Fe2O3含 量约为 4.65.7wt, 因此, 牛塘界矽卡岩中的石榴 子石为钙铝-锰铝-铁铝-钙铁榴石四端元组分混溶系 列, 其中钙铝榴石组分变化范围在 4263, 锰铝 榴石在 1429, 铁铝榴石在 519, 钙铁榴石 中国科学 地球科学 2014 年 第 44 卷 第 7 期 1363 图图 5 牛塘界花岗岩的微量元素蛛网图牛塘界花岗岩的微量元素蛛网图a和稀土配分图解和稀土配分图解b 原始地幔标准数据据 McDonough 和 Sun1995; 球粒陨石标准值据 Taylor 和 Mclennan1985 表表 1 桂北牛塘界花岗岩主量元素桂北牛塘界花岗岩主量元素、微量和稀土元素、微量和稀土元素ppm成分成分 a 样号 N1 N2 N3 N4 样号 N1 N2 N3 N4 SiO2 76.39 74.69 76.13 71.64 U 21.97 20.7 29.64 21.39 TiO2 0.12 0.11 0.07 0.11 Ta 5.98 5.73 5.44 5.11 Al2O3 11.38 13.09 12.48 13.5 Zr 67.5 63.25 46.84 73.17 FeO*a 1.56 1.39 0.86 1.00 Hf 2.34 2.37 2.13 2.60 MnO 0.03 0.05 0.02 0.04 W 7.85 7.17 6.44 6.49 MgO 0.73 0.81 0.68 1.28 Sn 99.23 52.89 42.28 42.84 CaO 0.34 0.33 0.26 0.68 Rb/Ba 2.29 1.99 2.08 1.31 Na2O 1.18 1.66 0.41 0.57 Rb/Sr 24.01 19.45 28.12 7.75 K2O 4.78 5.24 6.11 5.24 稀土元素 P2O5 0.12 0.11 0.12 0.11 La 9.70 6.92 4.43 10.01 LOI 2.84 2.53 2.57 4.68 Ce 22.11 15.54 11.79 22.74 总量 101.1 100.5 99.9 99.4 Pr 2.54 1.88 1.35 2.54 ALK 5.96 6.90 6.52 5.81 Nd 9.45 7.18 5.49 9.67 杨振等 桂北牛塘界加里东期花岗岩及其矽卡岩型钨矿成矿作用研究 1364 续表 1 样号 N1 N2 N3 N4 样号 N1 N2 N3 N4 K2O/Na2O 4.05 3.16 14.9 9.19 Sm 2.25 1.83 1.70 2.38 A.R. 3.07 3.12 3.10 2.39 Eu 0.23 0.19 0.21 0.20 1.06 1.50 1.28 1.18 Gd 2.11 1.67 1.58 2.19 A/NK 1.60 1.56 1.71 2.04 Tb 0.38 0.31 0.31 0.42 A/CNK 1.47 1.45 1.61 1.72 Dy 2.94 2.48 2.37 3.11 微量元素 Ho 0.71 0.59 0.56 0.74 Co 1.69 1.91 1.28 2.05 Er 2.11 1.70 1.64 2.18 Ni 2.61 2.38 1.36 2.73 Tm 0.34 0.28 0.28 0.37 Ba 216.88 263.01 288.93 431.38 Yb 2.24 1.86 1.90 2.49 Cr 6.00 4.65 2.58 5.58 Lu 0.32 0.28 0.27 0.36 Th 13.9 11.82 10.08 15.71 ∑REE 57.42 42.7 33.89 59.39 V 14.48 12.25 10.06 11.19 ∑LREE 46.28 33.54 24.97 47.54 Nb 20.97 15.13 13.27 16.54 ∑HREE 11.16 9.17 8.91 11.85 Sc 4.66 4.23 3.39 4.74 ∑LREE/∑HREE 4.15 3.66 2.80 4.01 Sr 20.66 26.88 21.4 72.8 Eu 0.31 0.32 0.39 0.26 Rb 496.06 522.83 601.75 564.21 La/YbN 2.92 2.50 1.57 2.72 Cs 39.47 40.5 37.48 44.29 Gd/Lu 6.52 6.07 5.77 6.09 a FeO*为全铁 图图 6 牛塘界矿床矿物组合的背散射电子像牛塘界矿床矿物组合的背散射电子像 a 包裹在石英中的石榴子石和透辉石颗粒; b 白钨矿中包裹的透辉石颗粒; c 石英-白钨矿阶段形成的白钨矿呈粒状、集合体; d 石英- 硫化物-白钨矿阶段形成的半自形白钨矿与黄铁矿镶嵌共生. Qtz, 石英; Cal, 方解石; Grt, 石榴子石; Di, 透辉石; Sch, 白钨矿; Py, 黄铁矿 中国科学 地球科学 2014 年 第 44 卷 第 7 期 1365 表表 2 牛塘界矽卡岩中石榴子石和透辉石的电子探针分析结果牛塘界矽卡岩中石榴子石和透辉石的电子探针分析结果a 石榴子石 透辉石 点号 1 2 3 1 2 3 4 SiO2 37.27 36.83 37.82 SiO2 51.63 51.17 52.65 52.32 TiO2 0.13 0.20 0.12 TiO2 - 0 0.03 - Al2O3 19.70 19.87 20.15 Al2O3 0.4 0.26 0.25 0.25 Fe2O3 4.60 5.18 5.7 FeO 18.48 18.4 12.28 11.57 FeO* 8.31 8.56 2.21 MnO 1.59 1.74 0.80 0.66 MnO 10.69 7.83 6.47 MgO 5.6 5.91 10.67 11.02 MgO 0.18 0.18 0.15 CaO 22.26 22.35 23.53 23.4 CaO 19.69 21.39 28.33 Na2O 0.07 0.07 0.06 0.08 总量 100.57 100.04 100.95 K2O 0 0.01 - - 总量 100.04 99.90 100.25 99.28 O12 O6 Si 2.94 2.91 2.91 Si 2.02 2.01 2.00 2.00 AlIV 0.06 0.09 0.09 AlVI 0.02 0.01 0.01 0.01 AlVI 1.77 1.76 1.74 Ti 0.00 0.00 0.00 0.00 Ti 0.01 0.01 0.01 Fe 0.61 0.61 0.39 0.37 Fe3 0.27 0.31 0.33 Mn 0.05 0.06 0.03 0.02 Fe2 0.55 0.57 0.14 Mg 0.33 0.35 0.60 0.63 Mn 0.71 0.52 0.42 Ca 0.940 0.940 0.960 0.96 Mg 0.02 0.02 0.02 Na 0.01 0.01 0.00 0.01 Ca 1.66 1.81 2.34 K 0.00 0.00 0.00 0.00 阳离子总数 8 8 8 阳离子总数 3.98 3.99 3.99 4 Prp 0.72 0.73 0.59 Di 33.33 34.31 58.82 61.76 Alm 18.62 19.4 4.89 Hd 61.62 59.80 38.24 36.27 Grs 42.41 45.96 63 Jo 5.05 5.89 2.94 1.97 Sps 24.26 17.97 14.47 Adr 13.73 15.53 16.8 Scho 0.26 0.41 0.24 a FeO*, 全铁. Prp, 镁铝榴石; Alm, 铁铝榴石; Grs, 钙铝榴石; Sps, 锰铝榴石; Adr, 钙铁榴石; Scho, 钙钛榴石; Di, 透辉石; Hd, 钙铁辉石; Jo, 钙锰辉石 在 1417. 单斜辉石也包裹在石英中图 6a, 偶尔也可在 白钨矿中见到图6b. 电子探针成分见表2. 成分显 示其属于透辉石和钙铁辉石系列, 其中透辉石端元 组分为 3062, 钙铁辉石占 3665, 此外, 还 包含约 26钙锰辉石图 7, 与东印度 Sargipali 含 白钨矿矽卡岩中的辉石成分相近Chowdhury 和 Lentz, 2011. 榍石是牛塘界矽卡岩中常见的矿物, 根据产状可 分为两类. 一类为自形-半自形, 粒径一般小于 10 m, 包裹于石英、碳酸盐之中或分布于两者交界部位图 6b; 另一类榍石颗粒较大, 一般为在几十到几百微 米, 形态不规则, 与绿泥石、金红石等黑云母蚀变组 合共生. 电子探针化学成分分析显示表 3, 两类榍 石的差异主要表现 Al2O3含量变化上, 第一类榍石的 Al2O3含量变化范围为 3.794.71, 而第二类榍石 的 Al2O3含量较高, 在 7.559.04. 成矿矽卡岩中的金属矿物主要有白钨矿、锡石、 黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等. 根 据背散射电子图像分析, 依据白钨矿与其他矿物的 杨振等 桂北牛塘界加里东期花岗岩及其矽卡岩型钨矿成矿作用研究 1366 图图 7 辉石分类图解辉石分类图解 Di, 透辉石; Hd, 钙铁辉石; Jo, 钙锰辉石 共生特征及其相互关系, 可将白钨矿形成过程分为 两个阶段 1 石英-白钨矿阶段, 白钨矿呈粒状、团 块状和蜂窝状等不均匀分布于热液石英、碳酸盐之中, 粒度变化较大, 几十微米到上百微米不等, 可见颗粒 较大白钨矿被晚期石英脉、 碳酸盐脉切割图6c; 2 石英-硫化物-白钨矿阶段, 该阶段白钨矿颗粒大, 部 分达到几到几十毫米, 受热液交代或溶蚀不明显, 故 晶形较好, 多为自形或半自形, 与金属硫化物镶嵌共 生, 或包裹于金属硫化物之中图 6d. 白钨矿电子 探针化学成分分析见表 4. 白钨矿仅含微量的 Fe 和 Mo 等, 两阶段形成的白钨矿在成分上几乎没有差别. 其他硫化物的电子探针化学成分分析见表 5. 5 牛塘界花岗岩锆石 U-Pb 年龄和 Hf 同位 素特征 选取牛塘界花岗岩中的单颗粒锆石进行阴极发 光CL图像观察, 显示其内部结构相对简单, 具有典 型的岩浆韵律环带结构图 8a, 分析区域见图 8a 中圈定的部分. 利用 LA-ICP-MS 对所选锆石环带处 表表 3 牛塘界矽卡岩中代表性榍石的电子探针化学成分牛塘界矽卡岩中代表性榍石的电子探针化学成分a 原生榍石 热液榍石 WO3  0.16 0.13 0.18 0.09  0.07 SiO2 31.29 31.21 29.05 30.85 32.73 31.93 31.29 30.59 TiO2 32.39 32.08 31.97 33.48 26.13 30.42 29.79 28.09 Al2O3 4.71 4.64 4.62 3.79 9.04 7.90 7.55 8.44 MgO 0.03 0.09 0.08 0.05 0.03 0.00 0.02 0.04 CaO 28.69 28.57 29.49 28.43 29.98 28.18 29.91 29.15 MnO 0.11 0.11 0.12 0.15 0.02 0.01   FeO* 0.26 0.29 0.29 0.90 0.09 0.17 0.27 0.28 Na2O 0.04 0.04  0.01 0.04 0.01 0.02 0.00 K2O     0.49 0.02 0.03 0.05 总量 97.52 97.19 95.75 97.84 98.64 98.64 98.88 96.71 根据 Cation3 计算 W 0.000 0.001 0.001 0.001 0.001 0.000 0.000 0.000 Si 1.016 1.018 0.962 1.007 1.021 1.014 0.988 0.984 Ti 0.791 0.787 0.796 0.821 0.613 0.726 0.708 0.680 Al 0.180 0.178 0.180 0.146 0.332 0.295 0.281 0.320 Mg 0.001 0.003 0.003 0.002 0.001 0.000 0.001 0.001 Ca 0.998 0.999 1.046 0.994 1.002 0.959 1.012 1.005 Mn 0.003 0.003 0.003 0.004 0.001 0.000 0.000 0.000 Fe2 0.007 0.008 0.008 0.024 0.002 0.004 0.007 0.007 Na 0.003 0.003 0.000 0.000 0.002 0.000 0.001 0.000 K 0.000 0.000 0.000 0.000 0.026 0.001 0.002 0.002 总量 2.999 3.000 2.999 2.999 3.001 2.999 3.000 2.999 a “”, 低于检测限; FeO*, 全铁; Cation, 阳离子 中国科学 地球科学 2014 年 第 44 卷 第 7 期 1367 表表 4 牛塘界钨矿中白钨矿电子探针分析牛塘界钨矿中白钨矿电子探针分析a 石英-白钨矿阶段 石英-硫化物-白钨矿阶段 1 2 3 4 5 6 7 8 CaO 19.75 19.74 19.89 20.09 19.87 19.77 19.91 20.03 SiO2 0.16 0.16 0.12 0.09 0.11 0.11 0.13 0.11 MoO3 0.06  0.07  0.02 0.03 0.06 0.01 Ta2O5   0.19 0.10 0.06  0.17 0.06 Nb2O5 0.02  0.02 0.03 0.00   WO3 79.71 79.55 79.94 79.30 78.85 80.41 80.02 80.09 ReO2  0.00       CuO         FeO 0.25 0.03  0.39 0.21 0.04 0.40 0.26 总量 99.94 99.49 100.22 100.01 99.10 100.36 100.70 100.54 a “”低于检测极限 表表 5 牛塘界矿石中其他部分金属硫化物的电子探针化学成分牛塘界矿石中其他部分金属硫化物的电子探针化学成分a 黄铁矿 黄铜矿 磁黄铁矿 方铅矿 闪锌矿 1 2 3 4 5 6 7 S 50.76 51.49 34.56 33.75 37.50 13.19 32.24 Pb 0.08 0.11 0.06  0.02 81.83 0.07 Bi 0.12 0.16 0.01 0.12 0.15 2.41 0.12 Mn    0.00 0.01  0.03 Nb 0.02  0.03   0.21 0.01 Sn   0.01 0.01 0.00  Fe 49.63 49.11 31.93 32.32 61.31 2.34 6.19 Cu 0.02 0.04 34.59 34.50 0.06  3.78 Ta  0.02 0.10     Zn  0.03     58.64 W 0.08 0.09   0.03   总量 100.70 101.04 101.28 100.71 99.08 99.98 101.07 a “”低于检测极限 共分析了 27 个数据点, 测试结果列于表 6, 锆石 Th 和 U 含量变化较大, 变化范围分别为 741061 ppm, 129789 p