湖南邓阜仙岩体及其成矿作用研究

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邓阜仙花岗岩体位于湖南省茶陵县东北部,钦杭结合带西南段,南岭成矿带东段,是一个多期多阶段侵入的复式花岗岩体,发育有石英脉型黑钨矿床和花岗岩体型铌钽矿床。本文通过野外地质调查、锆石年代学、岩相学、岩石地球化学以及Sr-Nd-Hf同位素研究,厘定了邓阜仙岩体的成岩时代、期次,讨论了各期次花岗岩体的成因类型、物质来源、构造意义及其与成矿的关系。同时,通过辉钼矿Re-Os定年、流体包裹体、稳定同位素等方面的研究,探讨了相关矿床的形成年代、成矿流体特征、成矿物质来源等特征。最后,结合与区内其他典型矿床的对比,讨论了邓阜仙岩体及其成矿关系在区域成岩成矿作用中的意义。  根据同位素年代学及岩相学特征,邓阜仙复式岩体可以分为三个期次共六个岩相单元:印支晚期黑云母花岗岩(225.7±1.6 Ma,225.3±1.2 Ma)和二云母花岗岩(224.3±2.4 Ma,222.9±1.6 Ma);燕山早期二云母花岗岩(154.4±2.2 Ma)和斑状二云母花岗岩(151.1±2.3 Ma);燕山晚期细粒白云母花岗岩和钠长石化花岗岩。  各期次花岗岩总体上具有富硅、富碱,贫铁镁,铝过饱和的特征。岩石富集Rb、Cs、Th、U等元素而亏损Sr、Ba、Ti等元素。从早期黑云母花岗岩至晚期钠长石化花岗岩,花岗岩的TiO2、FeOT、 MgO、高场强元素(HFSE)、稀土元素(REE)含量逐渐降低,(La/Yb)N逐渐减小,Rb/Sr、Rb/Ba比值逐渐增加,显示花岗岩的分异程度逐渐增强。印支晚期黑云母花岗岩具有相对较高的Ga/Al比值(2.27~2.95)和HFSE(363.9~680.5μg/g)、REE(305.4~544.5μg/g)含量,以及较高的锆石饱和温度(平均821℃),与A型花岗岩的地球化学特征相似。其他各期次的花岗岩则与典型的S型花岗岩具有相似的地球化学特征。  邓阜仙印支晚期和燕山早期花岗岩均具有较高的(87Sr/86Sr)i值和较低的εNd(t)值、εHf(t)值,全岩的Nd模式年龄和锆石Hf模式年龄主要集中在1.7~2.0 Ga,表明其均可能主要源于华南古元古代地壳的部分熔融。印支晚期黑云母花岗岩、二云母花岗岩是同一期岩浆作用形成的,黑云母花岗岩形成于岩浆温度较高的结晶早期,二云母花岗岩形成于岩浆温度相对较低的结晶晚期。花岗岩的岩石地球化学特征及Sr-Nd-Hf同位素特征表明该期花岗岩可能是源于华南古元古代麻粒岩化后的下地壳的部分熔融,区内幔源铁镁质岩浆的上侵为下地壳的部分熔融提供了热源。燕山早期二云母花岗岩、斑状二云母花岗岩与印支晚期花岗岩具有相似的稀土元素、微量元素配分模式,显示可能具有同源的特征。花岗岩Sr-Nd-Hf同位素特征表明燕山早期花岗岩可能源于区内古元古代地壳的部分熔融。  邓阜仙印支晚期和燕山早期花岗岩均形成于伸展的构造背景中。印支晚期花岗岩形成于印支期主碰撞运动后的后碰撞伸展构造环境,说明在225Ma左右,华南已经从挤压的构造背景向伸展的构造背景转变,处于伸展的构造环境中。邓阜仙岩体发育有石英脉型黑钨矿和花岗岩体型铌钽矿床。邓阜仙各期次花岗岩W、Sn含量显示燕山早期花岗岩具有最高的W、Sn含量,表明邓阜仙钨矿的W、Sn矿化与燕山早期花岗岩可能关系更为密切。与黑钨矿伴生的辉钼矿Re-Os等时线年龄为150.5±5.2 Ma,与邓阜仙燕山早期二云母花岗岩(154.4±2.2Ma)、斑状二云母花岗岩(151.1±2.3 Ma)的成岩年龄吻合,说明区内的钨矿与燕山早期二云母花岗岩、斑状二云母花岗岩是同一期地质事件形成的,邓阜仙钨矿是该期次花岗岩岩浆成矿作用的产物,两者具有密切的成因联系。流体包裹体研究显示邓阜仙钨矿的流体包裹体均一温度为160~320℃,主要集中在200~230℃,盐度wt(NaCl)变化范围为0.2~9.9wt.%,多数集中在5.0~7.0wt.%,与华南同类型钨矿具有相似的流体包裹体特征。流体包裹体的氢氧同位素显示矿区成矿流体具有岩浆水为主,同时存在有较大比例古大气降水混合的特征。根据伴生的辉钼矿Re含量及硫化物的S同位素特征,结合岩浆的物源特征,显示成矿物质具有壳源的特征。  通过与锡田矿区成岩成矿作用的对比,表明在成岩成矿过程中,物源上的差异性,即是否有幔源物质的加入可能是造成两者成矿差异性的主要原因。
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