关键词:
年代学
元素地球化学
同位素地球化学
流体地球化学
成岩成矿机制
水口山铅锌矿床
中生代花岗岩
湘南地区
摘要:
水口山矿田位于湖南省常宁市境内,是一座大型多金属矿田,分布有水口山铅锌矿床、康家湾铅锌矿床、石坳岭铅锌矿床、龙王山金矿床和仙人岩金矿床等多个矿床,是我国重要的有色金属产地之一;在矿田内及周边地区广泛分布有中生代花岗岩。在详细的野外地质工作基础上,本次选取湘南中生代关帝庙复式花岗岩体、大义山复式岩体太坪山单元和水口山铅锌矿床,运用岩相学、元素地球化学、流体地球化学、同位素地球化学等方法,通过对花岗岩的显微观察、锆石U-Pb定年、全岩化学、全岩Sr-Nd-Pb同位素、锆石原位Hf同位素等分析;水口山铅锌矿床的矿石显微观察、矿石S-Pb同位素、含矿石英H-O同位素、含矿方解石和地层灰岩的C-O同位素分析,含矿石英和方解石的流体包裹体显微观察、显微测温、激光拉曼探针成分分析等综合研究,以期了解岩浆演化与成矿作用之间的密切联系,进而探讨大陆岩石圈动力学演化及成矿规律。印支期关帝庙复式花岗岩体包括石株桥S型花岗岩和井头Ⅰ型花岗岩,其中井头花岗岩中发育有暗色包体,三者206Pb/238U加权平均年龄介于226~220 Ma之间,属于晚三叠世产物。石株桥花岗岩以富硅、贫钠、低镁、强过铝质为特征,富集Rb、Th、Zr、Hf等元素,亏损 Nb、Ta、Ti、V、Cr、Ni 等元素,(87Sr/86Sr)i=0.72173~0.72485,εNd(t)=-9.6-9.4,εHf(t)=-10.5~-5.5,Pb同位素组成与华南壳源花岗岩类似,具有较高的AMF(Al2O3/(MgO+FeOT))比值和较低的CMF(CaO/(MgO+FeOT))比值,表明石株桥花岗岩主要起源于变质沉积岩,熔融机制与黑云母的脱水熔融有关。井头花岗岩以富钠、低硅、准铝质为特征,富集Rb、K、Th、U、Zr、Hf、Pb和Y等元素,亏损Nb、Ta、Ti、Ba、Sr和P等元素,(87Sr/86Sr)i=0.71326~0.71454,εNd(t)=-7.2~-6.6,εHf(t)=-10.0~-5.6,具有类似壳源的 Pb同位素组成、较低的AMF比值和较高的CMF比值,表明井头花岗岩源区主要为高钾钙碱性的角闪岩相岩石,熔融机制可能与角闪石在水不饱和的环境中脱水熔融有关。暗色包体具有与寄主岩一致的 Sr-Nd-Pb-Hf 同位素组成((87Sr/86Sr)i=0.71087~0.71397,εNd(t)=-6.6~-5.5,εHf(t)=-12.7~-5.4),并显示出较高的 Nb/Ta 比值和 Fe2O3T、MgO、TiO2、Li、V、Cr、Ni、Co含量以及较基性的斜长石成分,表明暗色包体起源于较基性的地壳源区,这种壳源岩浆注入到稍早侵位但未完全固结的寄主花岗质岩浆中快速冷凝形成暗色包体。燕山早期大义山南体(太坪山单元)黑云母二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为153.4±1.1 Ma(MSWD=0.30,2σ,N=21),属于晚侏罗世产物。岩体高硅、富碱、高钾钙碱性、准铝质到弱过铝质,富集轻稀土元素和Rb、K、Th、U、Pb等元素,亏损Nb、Ta、Ti 和 Ba、Sr、P 等元素,Zr+Nb+Ce+Y>350ppm,10000*Ga/Al>2.6,属于铝质 A 型花岗岩(A2型)。全岩Nd同位素和锆石原位Hf同位素分析显示其εHd(t)介于-6.94~-5.19之间,εHf(t)介于-9.35~-1.16之间,并显示出较低的AMF和CMF比值,表明大义山南体(太坪山单元)花岗岩主要起源于古元古代麻粒岩化的变质杂砂岩部分熔融,并可能有少量地幔物质的加入。水口山铅锌矿床周边主要发育三号岩体和四号岩体,三号岩体深部岩性为石英闪长岩,浅部岩性为花岗闪长岩,四号岩体岩性为花岗闪长岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,三号岩体深部样品206Pb/238U加权平均年龄为157±1Ma,浅部样品206Pb/238U加权平均年龄为158±1 Ma;四号岩体两个样品锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为152±1Ma和154±1 Ma,三者成岩年龄一致,均为燕山早期(晚侏罗世)产物。水口山花岗岩体所有样品均显示出中硅、高钾、富碱、准铝质的特点,富集Rb、Th、U、K、Pb等元素,亏损Ba、Nb、Ta、Ti等元素,其中三号岩体深部样品显示出更基性的主微量元素组成。三号岩体深部样品和浅部样品具有相同的全岩Sr-Nd-Pb同位素和锆石原位Hf同位素组成((87Sr/86Sr)i=0.70961~0.71000,εNd(t)=-6.0~-5.5,εHf(t)=-11.8~-7.4),表明二者来自相同的源区;四号岩体(87Sr/86Sr)i=0.71042~0.71046,εNd(t)=-9.8~-8.5,εHf(t)=-11.4~-8.8。Sr-Nd-Pb-Hf同位素表明水口