大别山北麓灵山岩体的成岩成矿作用研究
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摘要
灵山岩体位于河南省信阳市、灵山镇、罗山县和湖北省大悟之间，地处大别造山带北麓中。本文通过灵山花岗岩体岩石学、地球化学及成岩年代学和对陡坡钼矿床地质特征、流体包裹体、稳定同位素以及成矿年代学的系统研究，进一步查明了灵山花岗岩体的特征、成因类型，揭示了成矿流体的类型、形成条件及成矿物质来源，获得了精确的成岩成矿年龄，探讨了灵山岩体的成岩成矿作用。取得的主要成果和认识如下：
根据灵山岩体接触关系和结构方面的差异，将其划分为4个侵入期次，各期次岩体岩性单一，岩石类型主要为黑云母二长花岗岩，岩浆演化以结构演化为主，成分演化为辅。在全岩化学成分上，灵山花岗岩属于富硅、富碱的高钾钙碱性系列；A/NCK比值介于0.97~1.07之间，平均为1.024，属于弱过铝质花岗岩。岩石稀土元素含量较高，具有明显铕负异常且稀土富集并缓向右倾斜海鸥型配分模式，微量元素大离子亲石元素富集、高场强元素亏损等特点，表明灵山花岗岩体经历了比较充分的演化分异。岩石具有S型花岗岩的特征，岩浆物质来源主要为下壳源，有少量地幔物质的加入。
运用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年方法对灵山花岗岩体进行测年，4个岩浆侵入期次6个样品的结晶年龄在（108.91±0.64）Ma~（130.70±0.53）Ma之间，表明岩体形成于早白垩世，是中国东部晚中生代大规模岩浆作用晚期的产物。
陡坡钼矿产于灵山岩体外围，围岩蚀变主要有硅化、钾长石化、绢云母化和黄铁矿化等，矿化主要类型为浸染状、细脉状、网脉状、薄膜状。主成矿期可划分为4个成矿阶段：钾长石-石英阶段、石英-辉钼矿阶段、石英-多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段。矿床具有斑岩钼矿的特征。
热液成矿阶段的流体包裹体以气液两相包裹体为主，温度为170.4~432.1℃，盐度w（NaCleq）为0.35~13.5wt%NaCleq.、平均压力为213.94×10~5Pa、深度为0.79km。成矿流体气相组份中以H_2O、CO_2、N_2、O_2为主，还含有微量的CH_4、C_2H_4、C_2H_6、C_2H_2等还原性气体；液相成分中阳离子Ca~(2+)、Na~+、K~+离子为主，还含有少量Mg~(2+)，阴离子以SO_4~(2-)、F~-、Cl~-为主，还含有少量Br~-。H、O同位素成分表明，成矿流体的来源很可能为岩浆水与大气水的混合。硫同位素成分显示其来自于深部。Pb同位素表明成矿物质以壳源为主，有少量地幔物质的加入。
利用Re-Os同位素方法测得矿石中辉钼矿年龄为（125.4±1.2Ma）及LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测得深部灵山花岗岩年龄为（122.14±0.38）Ma~（124.21±0.28）Ma，表明陡坡钼矿床形成于早白垩世，与灵山花岗岩体的侵位年龄一致，应为同一构造-岩浆-流体活动的产物。矿床形成于陆壳伸展拉张的构造环境，是对大别造山带岩石圈减薄、拆沉和热侵蚀的地球动力学响应。
The Lingshan granite is located between Henan province of xinyang, lingshan,luoshan and the Hubei province dawu in the northern Dabie orogenic belt. Based ondetailed field study of Lingshan granite and Doupo Mo deposit, Through systematicstudy of petrology, geochemistry and geochronology on the Lingshan granitic plutonand geological characteristics, fluid inclusion, stable isotope and geochronology onDoupo Mo deposit, we have figured out the characteristics and genesis of the Lingshangranitic pluton, revealing type, forming condition and possible source of theore-forming fluid, obtaining accurate rock-forming and ore-forming ages and discussedthe metallogenesis of the Lingshan granitic pluton. The main conclusions have beendrawn as follow:
The main body of the Lingshan granitic pluton is composed of intrusions from4stages, which are mainly biotite monzogranite. The main of magma evolution isstructure evolution, then composition evolution. According to the whole-rockgeochemistry, the Lingshan granite is enriched in SiO2and K, ascribed to K-highcalc-alkaline series and the A/CNK values is0.97~1.07(average1.024), it can beidentified as weak peraluminous-metaluminous granite. The rocks have high andremarkably varying REE, and their distribution patterns show LREE enrichment withgentle right oblique deviation which with the sea-gull type distribution pattern bysignificant negative Eu anomaly. The trace elements compositions are strongly enrichedin LILE and considerably depleted in HFSE, showing that the intrusion has undergonefull evolutionary differentiation. The Lingshan granite share some characteristics ofS-type granite. The magma source is mainly the lower crust with mingling of mantlematerials.
The LA-MC-ICP-MS U-Pb dating method of zircon was used to determine the ageof the Lingshan granitic pluton, which yielded4emplacement ages were between108.91±0.64Ma and130.70±0.53Ma. They demonstrate that the Lingshan graniticpluton is the product of the early period of Middle Cretaceous.
The hydrothermal alteration types of wall rocks in the Doupo Mo deposit includesilicification, K-felspar alteration, sericitization, and pyritization, etc. and the main ore-forming types are disseminated, veinlet, stockwork and laminated molybdenitemineralizations. The major metallogenic epoch could be devided into4stages:K-felspar-Quartz stage, Quartz-molybdenitestage, Quartz-polymetallic sulfidestage, andQuartz-carbonate stage. The deposit is of typical porphyry Mo deposit type.
Aqueous two-phase inclusions is predominant of the main metallogenic epoch influid inclusion. Their homogeneous temperatures of the main metallogenic epochwere concentrated in170.4~432.1℃, their salinities were concentrated in0.35~13.5wt%NaCleq., Their average ore-forming pressures and depths were213.94×10~5Paand0.79km respectively. Gas composition of fluid inclusions mostly includes H2O、CO_2、N_2and O_2and a small amount of reducing gas like CH_4、C_2H_4、C_2H_6、C_2H_2.Cations of liquid composition are dominant with Ca~(2+)、Na~+、K~+, followed by Mg~(2+).Anions are mainly consist of SO_4~(2-), F~-, Cl~-, with minor Br~-. H-O isotope analysessuggest that the source of ore-forming fluid is probably the combination of magmaticwater and the meteoric water. The S isotope composition shows that it comes from themantle. The Pb isotope composition shows that the metallogenic material was mainlyderived from the crust with mingling of mantle materials.
Re-Os isotopic dating of the molybdenites symbiosis with magnetites obtainedmodel ages of (125.4±1.2)Ma, and the LA-MC-ICP-MS U-Pb dating of the deepLingshan grantie is from(122.14±0.38)Ma~(124.21±0.28)Ma. Doupo Mo deposit wasformed in the early-Cretaceous, which is consistent with the emplacing age of the hostrock Lingshan granitic pluton. These features indicated that they were producted ofthe same structure-magma-fluid activity. The Doupo Mo deposit was formed underan extensional tectonic environment, the corresponding tectonic background can beascribed to Dabie orogenic belt large-scale lithospheric thining, delamination andthermal erosion.
根据灵山岩体接触关系和结构方面的差异，将其划分为4个侵入期次，各期次岩体岩性单一，岩石类型主要为黑云母二长花岗岩，岩浆演化以结构演化为主，成分演化为辅。在全岩化学成分上，灵山花岗岩属于富硅、富碱的高钾钙碱性系列；A/NCK比值介于0.97~1.07之间，平均为1.024，属于弱过铝质花岗岩。岩石稀土元素含量较高，具有明显铕负异常且稀土富集并缓向右倾斜海鸥型配分模式，微量元素大离子亲石元素富集、高场强元素亏损等特点，表明灵山花岗岩体经历了比较充分的演化分异。岩石具有S型花岗岩的特征，岩浆物质来源主要为下壳源，有少量地幔物质的加入。
运用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年方法对灵山花岗岩体进行测年，4个岩浆侵入期次6个样品的结晶年龄在（108.91±0.64）Ma~（130.70±0.53）Ma之间，表明岩体形成于早白垩世，是中国东部晚中生代大规模岩浆作用晚期的产物。
陡坡钼矿产于灵山岩体外围，围岩蚀变主要有硅化、钾长石化、绢云母化和黄铁矿化等，矿化主要类型为浸染状、细脉状、网脉状、薄膜状。主成矿期可划分为4个成矿阶段：钾长石-石英阶段、石英-辉钼矿阶段、石英-多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段。矿床具有斑岩钼矿的特征。
热液成矿阶段的流体包裹体以气液两相包裹体为主，温度为170.4~432.1℃，盐度w（NaCleq）为0.35~13.5wt%NaCleq.、平均压力为213.94×10~5Pa、深度为0.79km。成矿流体气相组份中以H_2O、CO_2、N_2、O_2为主，还含有微量的CH_4、C_2H_4、C_2H_6、C_2H_2等还原性气体；液相成分中阳离子Ca~(2+)、Na~+、K~+离子为主，还含有少量Mg~(2+)，阴离子以SO_4~(2-)、F~-、Cl~-为主，还含有少量Br~-。H、O同位素成分表明，成矿流体的来源很可能为岩浆水与大气水的混合。硫同位素成分显示其来自于深部。Pb同位素表明成矿物质以壳源为主，有少量地幔物质的加入。
利用Re-Os同位素方法测得矿石中辉钼矿年龄为（125.4±1.2Ma）及LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测得深部灵山花岗岩年龄为（122.14±0.38）Ma~（124.21±0.28）Ma，表明陡坡钼矿床形成于早白垩世，与灵山花岗岩体的侵位年龄一致，应为同一构造-岩浆-流体活动的产物。矿床形成于陆壳伸展拉张的构造环境，是对大别造山带岩石圈减薄、拆沉和热侵蚀的地球动力学响应。
The Lingshan granite is located between Henan province of xinyang, lingshan,luoshan and the Hubei province dawu in the northern Dabie orogenic belt. Based ondetailed field study of Lingshan granite and Doupo Mo deposit, Through systematicstudy of petrology, geochemistry and geochronology on the Lingshan granitic plutonand geological characteristics, fluid inclusion, stable isotope and geochronology onDoupo Mo deposit, we have figured out the characteristics and genesis of the Lingshangranitic pluton, revealing type, forming condition and possible source of theore-forming fluid, obtaining accurate rock-forming and ore-forming ages and discussedthe metallogenesis of the Lingshan granitic pluton. The main conclusions have beendrawn as follow:
The main body of the Lingshan granitic pluton is composed of intrusions from4stages, which are mainly biotite monzogranite. The main of magma evolution isstructure evolution, then composition evolution. According to the whole-rockgeochemistry, the Lingshan granite is enriched in SiO2and K, ascribed to K-highcalc-alkaline series and the A/CNK values is0.97~1.07(average1.024), it can beidentified as weak peraluminous-metaluminous granite. The rocks have high andremarkably varying REE, and their distribution patterns show LREE enrichment withgentle right oblique deviation which with the sea-gull type distribution pattern bysignificant negative Eu anomaly. The trace elements compositions are strongly enrichedin LILE and considerably depleted in HFSE, showing that the intrusion has undergonefull evolutionary differentiation. The Lingshan granite share some characteristics ofS-type granite. The magma source is mainly the lower crust with mingling of mantlematerials.
The LA-MC-ICP-MS U-Pb dating method of zircon was used to determine the ageof the Lingshan granitic pluton, which yielded4emplacement ages were between108.91±0.64Ma and130.70±0.53Ma. They demonstrate that the Lingshan graniticpluton is the product of the early period of Middle Cretaceous.
The hydrothermal alteration types of wall rocks in the Doupo Mo deposit includesilicification, K-felspar alteration, sericitization, and pyritization, etc. and the main ore-forming types are disseminated, veinlet, stockwork and laminated molybdenitemineralizations. The major metallogenic epoch could be devided into4stages:K-felspar-Quartz stage, Quartz-molybdenitestage, Quartz-polymetallic sulfidestage, andQuartz-carbonate stage. The deposit is of typical porphyry Mo deposit type.
Aqueous two-phase inclusions is predominant of the main metallogenic epoch influid inclusion. Their homogeneous temperatures of the main metallogenic epochwere concentrated in170.4~432.1℃, their salinities were concentrated in0.35~13.5wt%NaCleq., Their average ore-forming pressures and depths were213.94×10~5Paand0.79km respectively. Gas composition of fluid inclusions mostly includes H2O、CO_2、N_2and O_2and a small amount of reducing gas like CH_4、C_2H_4、C_2H_6、C_2H_2.Cations of liquid composition are dominant with Ca~(2+)、Na~+、K~+, followed by Mg~(2+).Anions are mainly consist of SO_4~(2-), F~-, Cl~-, with minor Br~-. H-O isotope analysessuggest that the source of ore-forming fluid is probably the combination of magmaticwater and the meteoric water. The S isotope composition shows that it comes from themantle. The Pb isotope composition shows that the metallogenic material was mainlyderived from the crust with mingling of mantle materials.
Re-Os isotopic dating of the molybdenites symbiosis with magnetites obtainedmodel ages of (125.4±1.2)Ma, and the LA-MC-ICP-MS U-Pb dating of the deepLingshan grantie is from(122.14±0.38)Ma~(124.21±0.28)Ma. Doupo Mo deposit wasformed in the early-Cretaceous, which is consistent with the emplacing age of the hostrock Lingshan granitic pluton. These features indicated that they were producted ofthe same structure-magma-fluid activity. The Doupo Mo deposit was formed underan extensional tectonic environment, the corresponding tectonic background can beascribed to Dabie orogenic belt large-scale lithospheric thining, delamination andthermal erosion.
引文
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