湘东北栗山铅锌铜矿床二长花岗岩岩石成因及其氧逸度对成矿的指示意义.pdf

收稿日期:2020-11-20;改回日期:2023-01-08 项目资助:国家自然科学基金重点项目(41930428)和国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项(2016YFC0600401)联合资助。第一作者简介:于得水(1990),男,博士研究生,矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail:yudeshui_ 通信作者:许德如(1966),男,教授,博士生导师,主要从事构造成矿与资源预测研究。E-mail: doi:10.16539/j.ddgzyckx.2023.03.005 卷(Volume)47,期(Number)3,总(SUM)194 页(Pages)580597,2023,6(June,2023)大 地 构 造 与 成 矿 学Geotectonica et Metallogenia 湘东北栗山铅锌铜矿床二长花岗岩岩石成因 及其氧逸度对成矿的指示意义 于得水1,2,许德如3*,王智琳4,陈根文1,赵朝霞1,2,黄沁怡1,2(1.中国科学院 广州地球化学研究所 中国科学院矿物学与成矿学重点实验室,广东 广州 510640;2.中国科学院大学,北京 100049;3.东华理工大学,核资源与环境国家重点实验室,江西 南昌 330013;4.中南大学 地球科学与信息物理学院,有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,湖南 长沙 410083)摘 要:栗山铅锌铜矿床位于江南造山带多金属成矿带中段,是湘东北地区近几年发现的一大型矿床。本文对矿区内的黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩进行了岩石地球化学、Sr-Nd 同位素和黑云母矿物成分研究。岩石地球化学特征显示,两种二长花岗岩均属于高钾钙碱性系列。其中,黑云母二长花岗岩属于正常 S 型花岗岩,富集 Rb、Th、K 大离子亲石元素,亏损 Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti 高场强元素,有弱的 Eu 负异常,源区岩石为变质杂砂岩;二云母二长花岗岩属于分异的 S 型花岗岩,富集 Rb、Th、U、K 大离子亲石元素,亏损 Ba、Nb、Sr、P、Ti 高场强元素,Eu 负异常大于前者,源区岩石为变泥质岩和少量变质杂砂岩。黑云母二长花岗岩的(87Sr/86Sr)i值在 0.71430.7159 之间,Nd(t)值介于9.48.5,两阶段模式年龄 tDM2变化范围为 16311703 Ma;二云母二长花岗岩的(87Sr/86Sr)i值在 0.71560.7231 之间,Nd(t)值介于11.29.5 之间,两阶段模式年龄 tDM2变化范围为 16961834 Ma。矿区内的两种岩体可能由新元古代冷家溪群岩石部分熔融形成的岩浆分异演化而成。黑云母矿物成分特征显示,两种岩体的黑云母均为铁质黑云母。然而,黑云母二长花岗岩中的黑云母结晶温度为651695,氧逸度(O2)为18.916.9;二云母二长花岗岩中的黑云母结晶温度为515659,氧逸度(O2)为23.816.0。两种岩性的氧逸度总体较低,暗示其铜成矿潜力有限。关键词:栗山铅锌铜矿床;地球化学;Sr-Nd 同位素;黑云母;氧逸度;湘东北地区 中图分类号:P581;P612 文献标志码:A 文章编号:1001-1552(2023)03-0580-018 0 引 言 江南造山带是华南地区一条重要的富 Au-Sb-W-Cu-Co-Pb-Zn 多金属成矿带(Deng et al.,2017;Wang et al.,2017;Xu et al.,2017;Hu and Peng,2018;Zou et al.,2018)。湘东北地区位于江南造山带中段,区内发育大量的矿床,矿种类型多样,包括万古、黄金洞、大洞、正冲和雁林寺等金矿床,井冲和横洞钴铜矿床,七宝山铜铅锌多金属矿床,桃林和栗山铅锌铜矿床,仁里传梓源铌钽锂多金属矿床。其中,栗山铅锌铜矿床是新发现的矿床,铅锌金属量达60 万吨以上(铅的平均品位为 1.64%,锌的平均品位为 2.54%),铜金属量约为 6万吨(平均品位为 0.42%)。前人对栗山铅锌铜矿床进行了一些研究,但主要集中在矿床地质(陈如林,2014)、矿物学(郭飞等,2018,2020)和同位素地球化学(张鲲等,2015;郭飞等,2018;第 3 期 于得水等:湘东北栗山铅锌铜矿床二长花岗岩岩石成因及其氧逸度对成矿的指示意义 581 陕亮,2019),对于成矿物质和成矿流体来源相关研究较少。康博等(2015)、郭飞等(2018,2020)研究认为矿区内花岗岩为栗山铅锌铜矿床提供了成矿物质来源。郭飞等(2018)、陕亮(2019)通过 H-O-S 同位素研究认为栗山铅锌铜矿成矿流体来自于矿区内花岗岩体。然而,与栗山矿床成矿密切相关的花岗质岩石的岩浆性质、氧逸度及其与成矿过程的关系等没有很好的约束,仍有待进一步研究。因此,本文对栗山铅锌铜矿床中的二长花岗岩进行了全岩主量微量元素、Sr-Nd 同位素和黑云母矿物成分分析,以查明矿区二长花岗岩的岩石成因类型、源区特征、氧逸度和黑云母结晶的相关参数,进而探讨其成岩成矿意义。1 地质背景 1.1 区域地质背景 江南造山带由扬子板块与华夏板块在新元古代碰撞拼贴而形成(Wang et al.,2007;Zhao and Cawood,2012;Zhao,2015),造山带长约1500 km,宽约200 km,横跨广西北部、贵州东部、湖南西部和北部、江西北部、安徽南部和浙江北部(Wang et al.,2013)。该造山带主要由低级变质的新元古代沉积火山岩和大量的花岗岩侵入体组成(王孝磊等,2017)。栗山铅锌铜矿床所处的湘东北地区位于江南造山带中段(图 1a),区内出露的地层主要为新元古界冷家溪群和板溪群浅变质岩、中新生代沉积岩(图 1b;符巩固等,2002;Xu et al.,2007;高林志等,2011)。冷家溪群由低级变质的岩石组成,包括泥质板岩、砂质板岩、变质砂岩和变质杂砂岩,其不整合位于板溪群下部。板溪群由碎屑沉积物组成,包括砂岩、板岩、千枚岩、凝灰岩和砾岩(Xu et al.,2007;高林志等,2011)。早古生界主要为灰岩、白云岩和砂岩,晚古生界则主要为砂岩、板岩、灰岩和页岩。白垩系新近系主要由砂岩、砾岩和杂砂岩组成(Deng et al.,2017)。第四系主要为砾石层、砂泥层和山间残坡积物。断裂是湘东北地区的主要构造(图 1b)。区内发育一系列的 NE 向和 NEE 向断裂(如,长沙平江断裂和新宁灰汤断裂),这些断裂使得湘东北地区形成“三盆夹两隆”的态势,呈现出典型的“盆岭”构造格局(Xu et al.,2017),自北西向南东,依次为汨罗断陷盆地、幕阜山望湘隆起、长沙平江断陷盆地、浏阳衡东隆起和醴陵攸县断陷盆地(许德如等,2009)。I.汨罗断陷盆地;.幕阜山望湘隆起;.长沙平江断陷盆地;.浏阳衡东隆起;.醴陵攸县断陷盆地;.信阳合肥断裂;.襄樊广济断裂;.郯城庐江断裂;.江山绍兴断裂。图 1 研究区大地构造位置图(a;据 Sun et al.,2012 修改)和湘东北地区岩浆岩与矿产分布简图(b;据许德如等,2009 修改)Fig.1 Location of the study area(a)and geological map of the northeastern Hunan province showing the distribution of igneous rocks and mineral resources(b)582 第 47 卷 湘东北地区出露大量的花岗质侵入体(图1b),包括:新元古代花岗质岩体,如葛藤岭岩体(约845 Ma;Deng et al.,2019);加里东期花岗质岩体,如板杉铺和宏夏桥岩体(约 434420 Ma;许德如等,2006;Guan et al.,2014;李建华等,2015);印支期花岗质岩体,如紫云山、歇马、沩山岩体(约 227 210 Ma;彭冰霞等,2006;鲁玉龙等,2017);燕山期花岗质岩体,如幕阜山、望湘、金井和连云山岩体(约 155127 Ma;贾大成等,2003;石红才等,2013;Wang et al.,2014;Deng et al.,2017;Ji et al.,2017;Li et al.,2020)。其中,燕山期花岗质岩石可能形成于伸展构造背景,与古太平洋板块的后撤有关(Zhou et al.,2006;许德如等,2009;Wang et al.,2014;Liu et al.,2020)。另外,湘东北地区发育大量的铜和铅锌矿床,这些矿床与燕山期花岗质岩体有密切的空间联系(图 1b)。代表性的矿床包括七宝山铜铅锌矿床、桃林铅锌矿床和栗山铅锌铜矿床(Yu et al.,2020)。1.2 矿床地质 栗山铅锌铜矿区出露的地层主要为新元古界冷家溪群和第四系盖层(图 2a;郭飞等,2018,2020),其中冷家溪群主要分布在矿区南部。矿区内断裂构造比较发育,按其走向可分为近 SN 向、NW 向、NNW 向、NE 向和 NNE 向五组,其中以近 SN 向、NNW 向和 NNE 向断裂为主(郭飞等,2018,2020)。矿区内岩浆岩分布较为广泛,约占矿区面积的 40%以上,岩性主要为黑云母二长花岗岩、二云母二长花岗岩和花岗闪长岩。另外,在矿区南部也出现少量的花岗伟晶岩(图 2a)。矿体主要分布在二云母二长花岗岩中,其形态、产状和规模严格受断裂控制(图 2b)。矿体呈脉状和透镜状,矿石主要为块状、浸染状、角砾状、脉状和网脉状构造,矿石矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和黄铁矿,脉石矿物有石英、萤石、绿泥石和少量绢云母和方解石,次生矿物可见孔雀石、铜蓝和褐铁矿,围岩蚀变主要有硅化、绿泥石化、萤石化和绢云母化等(郭飞等,2018,2020)。图 2 栗山矿区地质简图(a)和勘探线剖面图(b)(据郭飞等,2018 修改)Fig.2 Geological schematic map(a)and simplified exploration profile showing the occurrence of orebodies(b)in the Lishan deposit 第 3 期 于得水等:湘东北栗山铅锌铜矿床二长花岗岩岩石成因及其氧逸度对成矿的指示意义 583 2 岩石学特征 本次研究样品为栗山矿区二长花岗岩,包括黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩(图 3ad),二者之间的接触界线比较明显(图 3a)。研究的样品均较新鲜,代表性样品的岩石学特征相关描述如下:黑云母二长花岗岩呈浅灰色,半自形它形粒状结构,块状构造(图 3a、c),主要矿物为石英(35%)、斜长石(30%)、钾长石(25%)、黑云母(8%)和白云母(2%)(图 3e)。副矿物主要为锆石和磁铁矿等。石英表面比较干净,但裂纹发育。斜长石常具有聚片双晶,有的发生明显的绢云母化。钾长石表面粗糙,颗粒比较大。黑云母多呈自形半自形片状,分布于矿物颗粒内部以及粒间。白云母呈半自形它形片状,有的出现在黑云母边部,有的分布在石英和长石颗粒之间。二云母二长花岗岩呈浅灰白色,半自形它形粒状结构,块状构造(图 3b、d),主要矿物为石英(38%)、斜长石(25%)、钾长石(25%)、黑云母(5%)和白云母(7%)(图 3f)。副矿物主要为锆石和磁铁矿等。(a)黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩;(b)二云母二长花岗岩中萤石化和方铅矿化;(c)黑云母二长花岗岩钻孔样品;(d)二云母二长花岗岩手标本;(e)黑云母二长花岗岩显微照片(正交偏光);(f)二云母二长花岗岩显微照片(正交偏光)。矿物代号:Gn.方铅矿;Flu.萤石;Kfs.钾长石;Pl.斜长石;Qtz.石英;Bt.黑云母;Mus.白云母。图 3 栗山二长花岗岩野外及手标本和镜下照片 Fig.3 Field and hand specimens photos and micrographs of the Lishan monzogranites 584 第 47 卷 石英表面比较光滑,有的具有波状消光。斜长石多呈半自形它形,发育明显的聚片双晶,有些斜长石表面具有强烈的绢云母化。钾长石表面比较浑浊,粒径较大。黑云母呈自形半自形,常分布于矿物颗粒之间。白云母多呈自形片状,干涉色很鲜艳,多分布于黑云母周围或者石英和长石颗粒之间。3 样品处理及分析方法 样品的主量、微量元素分析均在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室完成。主量元素使用 Rigaku RIX2000 型 XRF 进行分析测试,精度优于 5%,详细的实验方法和步骤参见李献华等(2002);微量元素使用 Perkin-Elmer Sciex Elan 6000 型 ICP-MS 进行分析测试,精度优于 5%,具体的分析方法和流程参见刘颖等(1996)和梁细荣等(2000)。全岩 Sr-Nd 同位素分析测试在中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室完成。首先用 HF+HNO3将置于聚四氟乙烯杯中的粉末样品进行溶解,然后利用离子交换柱将 Sr和 REE分离,最后从 REE 中提取 Nd,详细的样品制备和分离过程参见韦刚健等(2002)。样品分析测试所用仪器为VG-354 型多接收电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS),详细的分析测试步骤参见梁细荣等(2003)。Sr 和 Nd的质量分馏采用86Sr/88Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219校正。分析精度优于 0.002%。分析过程中采用的 Sr同位素标样为 NBS987,87Rb/86Sr=0.7102449(2,n=10),Nd 同位素标样为 JNdi-1,143Nd/144Nd=0.511557 8(2,n=5)。为了保证分析结果的有效性,本文尽量选取没有蚀变或蚀变最弱的黑云母进行分析。黑云母的电子探针分析在中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室完成,所用仪器为JEOL JXA-8230型电子显微探针。分析测试条件如下:加速电压15 kV,电流 20 nA,束斑直径 1 m,采用 ZAF 修正法进行数据校正。分析误差优于 2%。4 分析结果 4.1 岩石地球化学 栗山二长花岗岩地球化学分析结果见表1和表2。其中黑云母二长花岗岩SiO2含量为71.33%71.97%,在(Na2O+K2O)-SiO2图解(图 4a)中,样品落入花岗岩范围内;全碱 Na2O+K2O 含量为 6.77%8.02%,K2O/Na2O 在 0.961.29 之间,属于高钾钙碱性系列(图 4b);铝饱和指数(A/CNK)为 1.081.13,在 A/NK-A/CNK 图解(图 4c)中,样品主要落于过铝质岩石区域内。二云母二长花岗岩 SiO2含量为 71.98%73.28%,在(Na2O+K2O)-SiO2图解(图 4a)中样品落入花岗岩范围内;全碱Na2O+K2O含量为7.60%8.49%,K2O/Na2O在1.361.87 之间,大多数属于高钾钙碱性系列(图 4b);铝饱和指数(A/CNK)为 1.141.23,在 A/NK-A/CNK图解(图 4c)中,样品落于过铝质岩石区域内。表 1 栗山二长花岗岩全岩主量元素(%)分析结果 Table 1 Whole-rock major element(%)concentrations of the Lishan monzogranites 样品号 LS-10 LS05-1 LS05-2 LS05-3 LS-1LS-2LS-7LS-9LS03-1LS03-3 LS04-1 LS04-2LS04-3岩性 黑云母二长花岗岩 二云母二长花岗岩 SiO2 71.33 71.72 71.97 71.85 72.86 72.91 73.09 73.28 72.47 72.84 72.14 71.98 72.32 TiO2 0.20 0.21 0.21 0.21 0.17 0.16 0.15 0.14 0.21 0.21 0.18 0.19 0.19 Al2O3 15.24 15.32 15.36 15.31 14.10 14.45 14.68 14.52 14.31 14.40 14.62 14.62 14.59 Fe2O3 1.62 2.37 2.39 2.38 1.69 1.69 1.54 1.40 2.39 2.38 1.93 1.94 1.97 FeO 1.47 2.15 2.16 2.16 1.54 1.54 1.40 1.27 2.18 2.16 1.76 1.77 1.80 MnO 0.03 0.09 0.09 0.09 0.04 0.03 0.03 0.03 0.10 0.09 0.09 0.09 0.09 MgO 0.53 0.35 0.35 0.35 0.31 0.31 0.26 0.25 0.42 0.42 0.28 0.28 0.28 CaO 1.90 2.32 2.34 2.34 0.80 0.53 0.75 0.84 1.13 1.12 0.65 0.65 0.66 Na2O 3.50 3.47 3.45 3.44 3.15 3.15 3.31 3.53 3.14 3.20 2.96 2.96 2.93 K2O 4.52 3.34 3.36 3.33 5.29 5.30 5.07 4.79 4.46 4.63 5.52 5.53 5.41 P2O5 0.10 0.04 0.03 0.04 0.23 0.22 0.21 0.18 0.09 0.09 0.22 0.22 0.21 LOI 0.75 0.49 0.41 0.49 1.10 0.88 0.70 0.70 0.69 0.69 0.87 0.86 0.85 Total 99.72 99.71 99.96 99.84 99.74 99.63 99.79 99.66 99.40 100.08 99.47 99.31 99.51 A/NK 1.43 1.64 1.65 1.65 1.29 1.32 1.34 1.32 1.43 1.40 1.35 1.35 1.37 A/CNK 1.08 1.13 1.13 1.13 1.14 1.22 1.19 1.16 1.19 1.17 1.22 1.21 1.23 Na2O+K2O 8.02 6.81 6.81 6.77 8.44 8.45 8.38 8.32 7.60 7.83 8.48 8.49 8.34 K2O/Na2O 1.29 0.96 0.97 0.97 1.68 1.68 1.53 1.36 1.42 1.45 1.87 1.87 1.85 第 3 期 于得水等:湘东北栗山铅锌铜矿床二长花岗岩岩石成因及其氧逸度对成矿的指示意义 585 表 2 栗山二长花岗岩全岩微量元素(106)分析结果 Table 2 Whole-rock trace element(106)concentrations of the Lishan monzogranites 样品号 LS-10-1 LS-10-2LS05-1 LS05-2LS-1 LS-2 LS-7 LS-9 LS03-1 LS03-3 LS04-1LS04-2岩性 黑云母二长花岗岩 二云母二长花岗岩 Sc 4.23 4.40 2.38 2.46 3.47 3.27 3.24 2.51 2.08 2.10 3.05 2.86 Ti 1179 1237 1135 1131 912 965 810 692 1098 1073 1030 747 V 20.8 18.8 12.6 11.1 8.68 7.62 6.80 4.34 13.6 13.5 8.47 6.35 Cr 17.6 16.2 18.0 25.4 7.39 16.9 11.5 7.61 19.6 23.3 13.6 8.16 Mn 196 206 600 631 262 188 229 200 654 639 676 550 Co 2.79 2.89 2.87 2.96 1.82 1.65 1.36 1.16 3.10 3.01 2.11 1.59 Ni 3.72 3.12 5.56 5.55 1.48 1.52 1.64 0.99 5.76 6.53 4.56 3.02 Cu 2.73 2.62 3.95 4.69 1.32 2.92 17.6 6.18 4.15 4.07 12.0 8.39 Zn 46.1 49.3 76.5 76.6 52.4 85.7 138 88.6 68.6 67.0 55.1 47.3 Ga 20.2 20.7 23.7 23.6 19.7 20.8 21.0 18.8 19.7 19.7 22.8 18.0 Ge 1.31 1.23 1.28 1.41 1.24 1.38 1.39 1.25 1.13 1.13 1.37 1.09 Rb 199 207 145 146 289 310 305 297 242 242 332 277 Sr 269 276 182 182 61.2 74.5 70.2 66.0 131 132 79.8 75.8 Y 5.48 5.55 3.04 2.81 7.91 7.68 6.67 4.73 4.64 4.93 6.77 6.33 Zr 118 115 94.4 91.2 81.3 83.1 68.6 58.8 89.4 115 87.3 60.6 Nb 5.47 5.43 9.36 9.46 11.3 11.4 11.7 9.54 7.05 6.93 11.9 8.36 Cs 3.23 3.42 6.74 6.69 7.52 10.1 13.8 9.01 5.37 5.34 21.9 17.0 Ba 757 769 183 182 326 324 270 259 533 535 326 305 La 30.5 27.2 38.9 36.5 21.8 24.0 17.7 18.4 33.4 36.9 23.4 22.4 Ce 53.1 46.3 72.4 68.2 44.6 48.3 36.0 37.3 61.2 67.4 47.8 44.5 Pr 5.48 4.82 7.45 6.98 5.16 5.57 4.15 4.28 6.27 7.05 5.49 5.22 Nd 17.8 15.6 24.3 22.9 18.7 19.8 15.1 15.3 20.9 23.6 19.7 18.6 Sm 2.59 2.34 3.91 3.56 4.13 4.32 3.31 3.19 3.41 3.79 4.36 4.11 Eu 0.61 0.61 0.65 0.63 0.48 0.53 0.42 0.41 0.55 0.57 0.53 0.49 Gd 1.96 1.81 2.72 2.50 3.42 3.50 2.75 2.48 2.43 2.64 3.46 3.25 Tb 0.24 0.22 0.26 0.23 0.46 0.48 0.38 0.30 0.25 0.27 0.45 0.42 Dy 1.10 1.07 0.97 0.87 1.91 1.91 1.60 1.18 1.12 1.20 1.85 1.70 Ho 0.19 0.19 0.13 0.12 0.28 0.28 0.23 0.16 0.18 0.19 0.26 0.24 Er 0.51 0.51 0.26 0.25 0.63 0.62 0.55 0.38 0.43 0.45 0.56 0.52 Tm 0.07 0.07 0.03 0.03 0.08 0.08 0.07 0.05 0.06 0.06 0.07 0.07 Yb 0.40 0.40 0.22 0.21 0.50 0.47 0.43 0.32 0.35 0.37 0.46 0.42 Lu 0.06 0.06 0.03 0.03 0.07 0.07 0.06 0.05 0.05 0.05 0.07 0.06 U 2.02 1.53 3.44 3.47 7.88 6.29 19.0 7.66 4.96 3.77 9.74 5.40 Th 16.5 15.0 25.6 22.4 15.2 15.7 13.0 13.1 21.9 24.4 16.9 16.5 Hf 3.35 3.15 2.96 2.86 2.74 2.75 2.37 2.19 2.54 3.41 2.98 2.11 Ta 0.46 0.44 0.81 0.81 1.14 1.28 1.81 1.36 0.59 0.58 1.52 1.10 Pb 46.9 47.5 33.6 33.3 39.8 47.1 43.9 41.6 51.3 44.2 44.6 39.7 LREE 110 96.8 148 139 94.9 102 76.7 78.8 126 139 101 95.4 HREE 10.0 9.88 7.66 7.05 15.3 15.1 12.8 9.65 9.51 10.2 13.9 13.0 LREE/HREE 11.0 9.80 19.3 19.7 6.22 6.80 6.01 8.17 13.2 13.7 7.26 7.33 REE 120 107 155 146 110 118 89.4 88.5 135 149 115 108 Rb/Sr 0.74 0.75 0.80 0.80 4.72 4.17 4.35 4.50 1.85 1.83 4.16 3.65 Nb/Ta 11.8 12.5 11.6 11.7 9.91 8.95 6.47 7.01 12.1 11.9 7.80 7.61(La/Yb)N 54.6 48.8 128 124 31.5 36.7 29.4 41.6 68.4 71.1 36.9 38.5 Ce 1.01 0.99 1.04 1.05 1.03 1.02 1.03 1.03 1.04 1.03 1.03 1.01 Eu 0.83 0.91 0.61 0.64 0.39 0.41 0.43 0.45 0.59 0.55 0.42 0.41 586 第 47 卷 黑云母二长花岗岩REE为 107106155106,LREE 为 96.8106148106,HREE 为 7.05106 10.0106,LREE/HREE 为 9.8019.7,(La/Yb)N为48.8128,Eu 为 0.610.91,Ce 为 0.991.05。球粒陨石标准化稀土元素配分图(图 5a)中,样品总体为右倾型,LREE 富集,HREE 亏损,轻、重稀土元素分异明显。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上(图 5b),样品富集 Rb、Th、K 大离子亲石元素,亏损 Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti 高场强元素,Sr 含量为 182106 276106,Rb/Sr 值介于 0.740.80 之间。二云母二长花岗岩REE为 88.5106149106,LREE 为 76.7106139106,HREE 为 9.51106 15.3106,LREE/HREE 为 6.0113.7,(La/Yb)N为29.471.1,Eu 为 0.390.59,Ce 为 1.011.04。在球粒陨石标准化稀土元素配分图(图 5a)中,其与黑云母二长花岗岩一致,也表现出右倾,LREE 富集,HREE 亏损,轻、重稀土元素分异明显,但 Eu 负异常比黑云母二长花岗岩更明显。在原始地幔标准化微量元素蛛网图(图 5b)上,样品富集 Rb、Th、U、K大离子亲石元素,亏损 Ba、Nb、Sr、P、Ti 高场强元素。样品 Sr 含量为 61.2106132106,Rb/Sr 比值介于 1.834.72 之间。另外,两种花岗岩的 Nb/Ta值为 6.4712.5,与壳源花岗岩一致(Ji et al.,2017)。4.2 全岩 Sr-Nd 同位素 栗山二长花岗岩全岩 Sr-Nd 同位素分析结果见表 3。根据黑云母二长花岗岩形成时代 t=151.4 Ma(Ji et al.,2017),计算出黑云母二长花岗(87Sr/86Sr)i值变化于 0.71430.7159 之间,Nd(t)值变化于9.48.5,对应的两阶段模式年龄 tDM2变化范围为 1631 1703 Ma。根据二云母二长花岗岩形成时代 t=131.9 Ma(张 鲲 等,2017),计 算 出 二 云 母 二 长 花 岗 岩(87Sr/86Sr)i值变化于 0.71560.7231,Nd(t)值变化于11.29.5,对应的两阶段模式年龄 tDM2变化范围为 16961834 Ma。图 4 栗山二长花岗岩(Na2O+K2O)-SiO2(TAS)(a;底图据 Middlemost,1994)、K2O-SiO2(b;底图据 Peccerillo and Taylor,1976)和 A/NK-A/CNK(c;底图据 Maniar and Piccoli,1989)图解 Fig.4 (Na2O+K2O)vs.SiO2(TAS)(a),K2O vs.SiO2(b),and A/NK-A/CNK(c)diagrams of the Lishan monzogranites 图 5 栗山二长花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(球粒陨石和原始地幔标准化值据 Sun and McDonough,1989)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized trace element spidergram(b)of the Lishan monzogranites 第 3 期 于得水等:湘东北栗山铅锌铜矿床二长花岗岩岩石成因及其氧逸度对成矿的指示意义 587 4.3 黑云母的成分特征 栗山二长花岗岩黑云母成分的分析计算结果见表 4。其中黑云母二长花岗岩中黑云母的 SiO2含量为 37.41%40.07%,TiO2含量为 2.75%3.59%,Al2O3含量为 17.78%19.02%,FeOT含量为 17.67%19.91%,MnO 含量为0.30%0.39%,MgO 含量为7.43%8.28%。二云母二长花岗岩中黑云母的 SiO2含量为 32.96%37.51%,TiO2含量为 1.46%3.05%,Al2O3含量为18.17%20.80%,FeOT含量为 20.92%25.68%,MnO含量为 0.31%0.67%,MgO 含量为 4.20%6.65%。采用林文蔚和彭丽君(1994)的计算方法,获得栗山二长花岗岩黑云母的 Fe2+和 Fe3+值,并以 22 个氧原子为基础计算黑云母的阳离子数及其他相关参数(表 4)。黑云母二长花岗岩的 XMgMg/(Mg+Fe)为0.400.43,Ti 为 0.300.40 apfu;二云母二长花岗岩的XMgMg/(Mg+Fe)为0.260.33,Ti为0.170.35 apfu。因此,黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩具有不同的矿物化学特征。在 10TiO2-(FeOT+MnO)-MgO图解(图6a)中,栗山二长花岗岩样品点大部分落在原生黑云母范围内。在 Mg-(AlVI+Fe3+Ti)-(Fe2+Mn)分类图解(图 6b)中,栗山二长花岗岩中的黑云母均属于铁质黑云母,但黑云母二长花岗岩中的黑云母更富镁质成分。结合研究区黑云母在形态上均为自形半自形,而且 Ti 均小于 0.55 apfu,指示其为岩浆成因(刘彬等,2010;Rasmussen and Mortensen,2013)。表 3 栗山二长花岗岩 Sr-Nd 同位素组成 Table 3 Sr-Nd isotopic compositions of the Lishan monzogranites Rb Sr SmNd样品号 岩性(106)87Rb/86Sr 87Sr/86Sr 2(87Sr/86Sr)i(106)147Sm/144Nd143Nd/144Nd 2 Nd(t)tDM2(Ma)LS-10-1 199 269 2.136388 0.7189660.0000190.7143682.59 17.80.0878350.512095 0.000012 8.51631LS-10-2 207 276 2.169004 0.7189840.0000150.7143162.34 15.60.0908660.512087 0.000011 8.71648LS05-1 145 182 2.303339 0.7208710.0000140.7159143.91 24.30.0971640.512059 0.000008 9.41703LS05-2 黑云母 二长花岗岩 146 182 2.325533 0.7203730.0000140.7153683.56 22.90.0939430.512088 0.000008 8.71652LS-1 289 61.2 13.705738 0.7454550.0000170.7197604.13 18.70.1336720.512092 0.000014 9.61701LS-2 310 74.5 12.093923 0.7426400.0000180.7199674.32 19.80.1318930.512094 0.000011 9.51696LS-7 305 70.2 12.634560 0.7445990.0000150.7209133.31 15.10.1321710.512094 0.000011 9.51696LS-9 297 66.0 13.066912 0.7475690.0000180.7230723.19 15.30.1264840.512049 0.000009 10.3 1760LS03-1 242 131 5.352145 0.7256460.0000120.7156123.41 20.90.0984330.512047 0.000009 9.91728LS04-1 二云母 二长花岗岩 332 79.8 12.061339 0.7390040.0000120.7163934.36 19.70.1340230.512008 0.000010 11.2 1834表 4 栗山二长花岗岩黑云母矿物化学成分(%)Table 4 Chemical compositions of biotite in the monzogranites from the Lishan deposit(%)样品号 LS-10-1a LS-10-2a LS-10-3a LS-10-4a LS-10-5a LS-10-6a LS-10-6b LS-10-6c LS-10-6d LS-10-7a LS-10-7b LS-10-7c LS-10-8a LS-9-1a LS-9-2a LS-9-3a LS-9-4a LS-9-5a 岩性 黑云母二长花岗岩 二云母二长花岗岩 SiO2 37.96 38.09 40.07 37.81 37.50 37.89 37.9037.7137.4137.4437.5937.4937.8037.51 36.33 36.92 34.6933.41TiO2 3.41 3.29 2.75 2.773.30 3.41 3.273.073.453.353.203.523.592.95 2.67 2.77 2.421.87Al2O3 19.02 18.88 19.00 18.06 18.62 17.78 18.0118.4418.5818.1718.1417.9718.4718.87 19.45 20.80 19.5219.43FeOT 18.87 19.02 17.67 19.83 19.18 19.77 19.1919.3618.7219.1919.8719.9118.0722.03 22.28 20.92 25.0925.68MnO 0.35 0.33 0.30 0.360.33 0.39 0.350.370.380.330.370.360.310.58 0.58 0.54 0.660.6