本文作者：于 扬 陈振宇 陈郑辉 侯可军 赵 正 许建祥 张家菁 曾载淋 单位：国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室 中国地质科学院矿产资源研究所 江西省国土资源厅 江西省赣南地质调查大队

花岗岩的形成与大陆地壳的生长演化密切相关，因此对花岗岩的研究成为了解地球深部信息的重要手段之一。南岭花岗岩广泛出露，是我国有色和稀有多金属矿产最集中的产区，也是离子吸附型稀土矿产的重要成矿区。这些矿床在形成时间、空和成因上与花岗岩类密切相关。因此，南岭花岗岩的研究是成矿作用研究的基础[1]。南岭花岗岩中存在大量由不同时代花岗岩类组成的复式岩体[2-4]。燕山期花岗岩在华南分布最广，东西向分布的燕山早期花岗岩被认为是与印支运动有关的后造山期花岗岩组合，具有多种壳源特征2样品收集。某些花岗岩的分布可能在构造运动带的运动之外发生反转，导致华南地区出现大范围的多期、多期复合花岗岩[6-7]。虽然同位素地球化学和微量元素测试方法已广泛应用于花岗岩研究，但花岗岩的研究水平有了质的飞跃，在矿物学、岩石学和地球化学等领域取得了大量的研究成果[1，4，7-11]。特别是同位素地质定年因其可测对象广泛，在南岭花岗岩研究中得到了广泛应用，为求解成岩成矿时代提供了有效支持[12-16]。燕山期花岗岩占南岭地区总出露面积的66.6%[4，17]，因此研究燕山期花岗岩的年代学和含矿性非常重要。水头岩体位于赣南东南部，是赣南典型的复式岩体之一。由于水头岩体在地质填图过程中被认为是加里东晚期侵入的复式岩体，一直缺乏准确的同位素年龄报告。因此，本文对该岩体进行了锆石U-Pb定年。通过对该岩体的岩石地球化学和同位素年代学研究，为进一步认识其成因和含矿性提供了依据。

1地质特征

赣南大地构造位置属于华南加里东褶皱系的一部分(图1a)，北面是江山& mdash绍兴断裂带以扬子地块东南缘江南新元古代造山带为界，南面是郑和-&mdash。大埔断裂带与东南沿海的晚中生代火山岩带分离。内部地层除志留系外，震旦系至第四系均有出露，地层发育良好。该区岩石普遍经历了区域性浅变质作用，构成了该区的褶皱基底。赣南地区岩浆岩分布广泛，从加里东期到燕山期，以酸性岩为主，其次是中基性岩。岩性主要为黑云母花岗岩、花岗斑岩、花岗闪长岩等。本区主要构造形迹为加里东期褶皱构造，轴向为NW、NE向，其次为近SN向等。燕山期以断裂构造为主，以NE、NNE向为主，NW、EW向次之。该区岩浆活动频繁，是有色和稀有多金属矿产资源的重要成矿母岩3.1锆石U-Pb分析用于U-Pb定年的锆石选自水头岩体的新鲜岩石样品。采样点如图1所示。从两个取样袋中选取用于测年的岩石样品，逐级破碎，然后人工分选、清洗；双筒镜下挑选晶形完整的锆石。将选出的锆石放入环氧树脂中，研磨抛光至一半左右，锆石暴露在内部，以便用于阴极发光和背散射电子图像分析以及后续的多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)分析。锆石阴极发光和背散射的电子图像分析在矿产资源研究所电子探针实验室完成，电压20kV，电流50nA。详细的方法参考文献[19]。锆石U-Pb定年在中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS实验室完成。所用仪器为FinniganNeptune多接收器等离子体质谱，激光消融系统为NewwaveUP213。分析中使用的激光直径是25μ；m，剥蚀频率为10Hz，能量密度为2.5J/cm2。在分析过程中，每10个样品点中间插入两个参考标准GJ1和一个Pleˇ sovice，数据处理由ICPMSDataCal软件进行。用Isoplot3.0程序制作锆石年龄调和图。锆石U-Pb定年的仪器参数设置和工作方法详见图3。锆石的典型阴极发光图像。图3。圆圈表示分析位置，序号表示分析点，数据为206Pb/238U age，数据单位为Ma。文学[20]。考虑到238U和235U半衰期和丰度的差异，锆石中积累的放射性207Pb的丰度比206Pb低20倍左右，这使得207Pb的测量精度不如206Pb，因此207Pb/235U和207Pb/206Pb的年龄值不能真实反映岩体形成的真实年龄。因此，对于放射性成分积累较少的年轻锆石，206Pb/238U更能反映锆石的结晶时间[21]。因此，在下面的讨论中，锆石的加权平均年龄为206Pb/238U。所选样品YDST-1和YDST-2锆石阴极发光图像如图3所示。粗粒云母花岗岩(YDST-1)在5个测点测得5颗单粒锆石(序号1.2、1.3、1.5、1.6、1.7，见图3)。老化结果如表1和图4所示。测点1.2、1.3、1.7的Th/U均< 0.1(表1)。锆石壳的生长形状与其内部不连续，有一个核，特别是在1.2测点，有明显的核幔边界。是旧核新壳的结构，可能是早期被岩浆包裹的核，在其周围生长。1.2点的206Pb/238U年龄为(429.3 & plusmn3.2) MA，属加里东期。1.5点的206Pb/238U年龄为(578.6 & plusmn14.8)Ma，1.6测点206Pb/238U年龄为(563.1 & plusmn9.0) MA，属加里东期，从测点位置看可能是核与缘的混合时代。1.3点的206Pb/238U年龄为(251.2 & plusmn1.6)马，1.7的206Pb/238U年龄为(362.1 & plusmn2.5) Ma，属海西期，这两种锆石的打点位置位于锆石的部分核部，表明是深部岩浆上升过程中捕获的残余锆石。样品YDST-1的年龄值协调性差。以上五个数据不参与最终的加权平均计算。在中细斑状黑云母花岗岩(样品YDST-2)中共测得15个单颗粒锆石和15个测点(序号2.1 ~ 2.10，2.12 ~ 2.16)。如图3所示，有的长成柱状，晶形较完整，裂隙不发育，有的岩浆结晶带发育，有的带密集，有的带稀少。韵律结构表明YDST-2样品为典型的岩浆锆石。年龄数据中的15个测点集中在(140.5 & plusmn2.1)Ma ~(144.0 & plus Mn；8.4) Ma，且均落在调和线上(图4)，代表岩浆结晶时间。15个测点的206Pb/238U加权平均年龄为(142.7 & plusmn0.6) Ma (MSWD = 1.03)，应代表水头岩体的成岩年龄。该样品测得的锆石都属于燕山期，而不是加里东晚期。鉴于从上述样品YDST-1获得的5个年龄数据多于从YDST-2获得的15个年龄数据(140.5 & plusmn2.1)Ma ~(144.0 & plus Mn；8.4)马差异大，可能有两种解释。一种解释是水头岩体是复式岩体，年龄资料显示有多次岩浆活动，同一岩浆结晶过程绝不会长达200Ma。在默认实测数据可靠的情况下，这五个年龄证实了该岩体至少经历了三次岩浆活动。另一种解释是，YDST-1得到的5个年龄的数据并不可靠，需要对样本进行重新测试，以便进一步研究。。图2赣南水头岩体取样点照片图2水头岩体位于赣南会昌县(1 ∶ 20万图在张度东南部)，是一个出露面积约70km2的岩体，呈长条形产于北北东向附近。在1 ∶ 20万区域调查中，水头岩体被认为是加里东晚期的侵入体。水头外的接触带是各种混合岩(图1b)，与区域变质作用有关，并因岩体侵入而加剧[18]。该岩体具有构造运动后期侵入程度高的特点，原生构造不发育。岩性相对单一，以黑云母花岗岩为主，变化不大，成分稳定，多色黑云母较强，暗色矿物中偶见角闪石；二氧化硅含量在70%-73%之间，属于正常花岗岩。Ti含量高，是一般酸性岩石的一倍以上，Ti的各种独立矿物一般出现在副矿物中。与岩浆期后热液作用有关的石榴石、稀土矿物和金属矿物在岩体中并不常见。

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本次锆石定年所用样品(YDST-1和YDST-2)采自江西会昌县西北部(1 ∶ 20万杜图)。样品YDST-1采自高排至酉水的省道(图2a)。在野外观察的岩体和应时矿脉中发现电气石，其岩性为粗粒云母花岗岩(图2b)。样品YDST-2采自酉水-岭北村路边(图2c)。据野外观察，它含有应时和长石斑晶，弱风化，其岩性为中细粒斑状黑云母花岗岩(图2d)。与1 ∶ 20万杜愚幅、寻乌幅地质图对比，判断为水头岩体(南部与三标岩体相连)。

样品3中锆石U-Pb分析结果及讨论

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3.2主要微量元素和稀土元素分析。将新鲜岩样破碎至200目以下，送至国家地质实验测试中心，完成常量、微量、稀土元素分析。采用X射线荧光光谱法(XRF)测定常量元素(除FeO外)(选用不同基体和含量的国家一级地球化学标准物质)，精密度(RSD)为2% ~ 8%，检出限为0.01%。FeO含量的测定方法为:样品加入HF和H2SO4分解后放入聚四氟乙烯坩埚中，用重铬酸钾标准溶液滴定，精密度(RSD)小于10%，检出限为0.05%。样品置于带有密闭溶样装置的聚四氟乙烯内罐中，然后放入装有HF和HNO3的钢套中，在190℃保温24h。取出冷却后，在电热板上蒸发至干，加入HNO3再次溶解样品3小时。将溶液转移到干净的塑料瓶中，以测定包括稀土元素在内的微量元素的含量。该方法的精密度(RSD)为2% ~ 10%，检出限为0.05μg。克/克.不同水头类型岩石的常量、微量和稀土元素见表2。根据火成岩SiO2AK [22]的分类命名图，粗粒黑云母花岗岩(YDST-1)和中细斑岩黑云母花岗岩(YDST-2)均铸于花岗岩区(图5)。粗云母花岗岩含68.15%二氧化硅，9.32%总碱(K2O+Na2O)，K2O/Na2O = 1.41，A/CNK = 1.32 (> 1.1)，Fe2O3 = 0.76%，FeO = 0.86%。中细玢岩花岗岩含二氧化硅73.58%，总碱(K2O+Na2O)7.63%，K2O/Na2O = 2.39，A/CNK = 1.22 (> 1.1)，Fe2O3 = 1.57%，FeO = 0.52%。可以看出，这两种花岗岩都是过铝质的。如图7所示，这两种花岗岩都属于钾玄岩花岗岩类。与海西期粗粒黑云母花岗岩相比，燕山期细粒黑云母花岗岩中Sc、V、Cr、Co、Zn等过渡元素含量明显较高，硅质元素相对较高，镁铁质元素较低，反映了二者的分异演化关系。K2O/Na2O比值差异较大，表明两个岩浆相的碱性有一定程度的差异。两种元素的稀土元素有Eu负异常(图8、图9)，燕山期细粒斑状花岗岩的总稀土含量&适马；稀土元素(284.29微米；G/g)与海西粗粒云母花岗岩&适马相比；稀土元素(105.97微米；G/g)增加了一倍多，表明岩浆的差异结晶作用。上述分析表明，水头岩体具有交代作用和岩浆作用的双重特征，可能是原地重熔交代作用形成的复式岩体(即再生岩浆)。

时代、构造背景及含矿性探讨

4.1时间问题和构造背景。在1 ∶ 20万区域调查中，水头岩体一直被认为属于加里东期。本次研究获得的锆石U-Pb同位素年龄表明，水头岩体的形成时代为(142.7 & plusmn0.6)马，是燕山期的产物，并非前人所认为的加里东晚期。但早期(海西期和加里东期)也有同位素年龄信息的记录，表明该岩体为复式岩体，至少有三次岩浆活动。加里东早期、海西晚期和燕山晚期。但目前对各成矿阶段的同位素精确控制还不够，需要进一步研究。燕山期花岗岩在华南地区分布广泛，其分布广度和出露面积均居南岭地区所有花岗岩之首。这一现象代表了南岭地区花岗岩活动的高潮。大量研究表明，燕山期岩体往往是由多期岩浆作用组成的复式岩体。如湖南瑶岗仙至少有两个成矿期[26]，福建星罗坑岩体也是三次侵入的产物，江西西华山岩体是四次侵入的复式岩体，湖南登福仙和广西莉姆岩体是三次侵入的复式岩体，其他大岩体如珠光山、大东山、桂东等也是多次侵入的复式岩体。大量研究表明，复杂岩体的存在是南岭地区多次构造活动的结果，也是同源岩浆在同一时间、同一接触界面内侵入形成的[1]。本次研究的水头岩体是典型代表，与以往的研究结果一致。化学成分和微量元素显示，从海西期粗粒黑云母花岗岩到燕山期中细粒玢岩花岗岩，水头岩体中SiO2含量增加，而Al2O3、MgO、TiO2、P2O5和Sn含量减少，可能与斜长石和暗色矿物的沉淀有关。硅元素含量相对较高，镁铁质元素含量相对较低，反映了两个时期的分异演化关系。稀土分布格局略偏右，轻稀土和重稀土中度分馏，负Eu异常明显，& sum从海西期花岗岩到燕山期花岗岩稀土元素显著增加，表明岩浆原位重熔交代作用[27]。上述分析表明，水头岩体是一个复杂岩体，可能是由同一期多期岩浆再生形成的。水头位于武夷山西部花岗岩发育区，受断裂构造控制。同时也没有与之相关的火山岩。岩体的形成推断为大陆碰撞变形过程中的碰撞造山花岗岩[28]。从区域地质角度看，水头岩体的形成可能与扬子地块和华夏地块的拼贴历史密切相关，其地质意义有待进一步研究。

4.2含矿性评价华南以大规模钨锡多金属矿化为特征[9，29]，燕山期花岗岩也被认为是与稀土矿床有关的主要花岗岩体。本研究清楚地表明，YDST-1(印支-海西期)和YDST-2(燕山期)样品的稀土总量呈明显的增加趋势，从105.97 & mu克/克上升到284.29μ；G/g，水头岩体中所有稀土元素相对于地壳的标准化分布模式(图8)显示燕山期明显高于印支-海西期，可见稀土元素随岩浆演化时间而富集。因此，初步推断水头岩体具有良好的稀土成矿条件。对于除稀土之外的其他常量和微量元素，从图10看某一元素没有明显的富集趋势，但值得一提的是水头岩体的岩石化学数据比本区印支-海西期岩体的平均值要丰富，这也在一定程度上说明该岩体具备了成矿母岩的基本条件。

5结论

采用锆石U-Pb法，水头岩体锆石U-Pb年龄为(142.7 & plusmn0.6) MA，属于燕山期，不是前人认为的加里东期。该相邻岩体(三标岩体)具有相似的同位素年代学记录[4]。但早期(海西期和加里东期)也有同位素年龄信息的记录。这次年代学研究证实水头岩体确实是一个复式岩体，从加里东期到海西期印支期到燕山期至少有三次岩浆活动。水头岩体属于过铝质钾玄岩花岗岩，是南岭地区多次构造活动的结果。该岩体由同时侵入并存在于同一接触界面的同源岩浆组成，是同源多期岩浆原地重熔的产物。华南燕山期花岗岩，包括水头岩体，是稀土矿床成矿的良好母岩。水头岩体虽然稀土含量不是很高，但也有很好的稀土含量。