南岭东段含稀土矿花岗岩体中暗色包体地质特征*
——以陂头岩体为例

范飞鹏，肖惠良，陈乐柱，鲍晓明，蔡逸涛，周　延，李海立

(1 南京地质矿产研究所， 南京 210016)　(2 中国地质科学院， 北京 100037)



南岭东段含稀土矿花岗岩体中暗色包体地质特征*
——以陂头岩体为例

范飞鹏1，肖惠良1，陈乐柱1，鲍晓明1，蔡逸涛1，周延1，李海立2

(1 南京地质矿产研究所， 南京 210016)(2 中国地质科学院， 北京 100037)

摘要：在野外地质调查和室内综合研究的基础上，通过研究南岭东段风化壳淋积型矿中含稀土矿花岗岩层中暗色包体的地质特征,发现分布在岩体中的大量暗色包体具流面和流线构造，主要组成矿物为石英、辉石和斜长石，具典型的辉长结构。暗色包体低硅、钾和钠，高钙、铝、镁、铁、钛和锰，属亚碱性—铝不饱和型；富集U、La、Pr、Nd、Sm、Dy，亏损Nb、Sr、Zr、Hf、Ti等微量元素；REE总量低于寄主含矿花岗岩层稀土总量，Ce和Eu具有明显的负异常。这些特征说明暗色包体的原岩可能来自早期基性岩，其形成与燕山早期陂头岩体的分异演化关系密切。与南岭地区花岗岩中此类暗色包体进行对比，有助于在该区寻找稀土矿床和稀有金属矿床。

关键词：风化壳淋积型；稀土矿；暗色包体；南岭东段；燕山早期

花岗岩中的捕掳体和包体是落入熔浆中的岩块发展至不同阶段的产物[1-2],对花岗岩成因及成矿研究具有重要意义。国内外学者对花岗岩中暗色微粒包体进行了详细研究[3-29]，认为暗色包体主要是由混入花岗岩浆中的中基性岩浆固结而成[6-9,15-22]和岩石部分熔融后的残余物[1-2,5,12-14,18-22,30-35]。在赣南地区部分稀土矿的含矿花岗岩层中可见大量暗色包体(或捕掳体)，对成矿和找矿具有指示作用[36]，但前人对这类暗色包体研究较少。南岭地区风化壳淋积型稀土矿中含矿层位为花岗岩(碱性花岗岩)[37]，母岩多为黑云母二长花岗岩，属准铝质A型花岗岩，稀土矿形成的时间为第三纪—第四纪[36]。变质基底层、岩浆多期活动和岩浆期后脆性断裂构造活动是此类矿床形成的主要因素[34]。前人对南岭地区风化壳淋积型型稀土矿中暗色包体仅有形态特征的描述，在岩石学和地球化学方面研究较少。本文通过对此类暗色包体进行岩石学及地球化学方面研究，探讨其成因及对稀土矿成矿作用的影响，这对研究该类矿床和指导找矿具有重要意义。

1区域地质特征

研究区处于南岭东段钨锡多金属成矿带，受北东向大型构造控制，构造—岩浆活动频繁。

变质基底构造层由震旦系、寒武系及奥陶系浅变质岩系组成，沉积盖层主要为泥盆系、石炭系、二叠系、下侏罗统、白垩系和古近系。

褶皱构造主要为基底褶皱(加里东期)和盖层褶皱。基底褶皱由轴向北西—近南北向、轴面近乎直立的不完整紧闭背斜和向斜组成。受后期构造—岩浆活动影响，盖层褶皱形态复杂，轴向多变，多呈波状和穹窿状。断裂构造主要为北西向、北东向、北东东向、东西向线性构造。

区内以印支期—燕山期岩浆活动最为强烈，见少量加里东期岩体。岩体主要为龙源坝复式岩体、陂头复式岩体和塔背岩体。印支晚期岩体中可见伟晶花岗岩捕掳体，多沿流面构造线定向分布，长石多呈定向排列，斑晶多>1.5 cm。燕山期岩体属S 型花岗岩，多侵位于早期岩体，来源于早元古代壳—幔分异产生的地壳[38-39]，代表性岩体为陂头岩体和塔背岩体，可见大量暗色包体和花岗岩捕掳体。陂头岩体属壳—幔混合，塔背岩体属幔源型，两者为板内裂谷型环境[38-39]。

岩体多侵位于震旦系、寒武系、泥盆系和二叠系，白垩系地层分布在北部，第四系坡积物分布在河谷及低凹地段。

图1　陂头地区地质简图(据文献[34]修改)Fig.1　Generalized geologic map of the Pitou area (modified after reference [34])1-白垩—第四系；2-白垩系；3-侏罗系；4-石炭系；5-泥盆—侏罗系；6-泥盆—石炭系；7-泥盆系；8-奥陶系；9-寒武系；10-震旦系；11-震旦系—寒武系；12-燕山晚期花岗斑岩；13-燕山晚期花岗岩；14-燕山早期第二阶段第二次花岗岩；15-燕山早期第二阶段第一次侵入花岗岩；16-燕山早期第一阶段第二次侵入花岗岩；17-燕山早期第一阶段第一次侵入花岗岩和闪长岩；18-燕山早期第三阶段侵入正长岩；19-燕山早期第一阶段次安山玢岩；20-加里东期二长花岗岩；21-断层；22-地质界线；23-稀土矿点分布区

2暗色包体地质特征

区内稀土矿点主要分布于陂头岩体，含矿母岩均为印支—燕山期花岗岩岩体。陂头岩体主要为黑云母花岗岩和黑云母二长花岗岩，砖红色—红褐色，中粒似斑状花岗结构，块状构造，主要矿物为石英、钾长石、斜长石和黑云母，含少量角闪石。显微镜下钾长石和斜长石矿物晶面粘土化强烈，黑云母具弱的绿泥石化。副矿物为钛铁矿、磁铁矿、锆石、萤石、独居石、钍石和少量磷灰石等。岩浆期后断裂活动频繁，岩体风化强烈，风化色呈红褐色、砖红色，风化层较厚。

稀土矿点(床)分布的岩体均侵入早期岩体以及震旦系和寒武系，在岩体接触带及岩体顶部见大量暗色包体，这些暗色包体“镶嵌”在风化剥蚀面上，具有明显的流面和流线构造，风化后呈现为“蛋壳”，多呈椭圆状(图2)。含矿岩体整体受NEE向断裂控制，主要为构造—岩浆活动形成的断裂和岩浆期后断裂。

图2　研究区暗色包体地质特征Fig.2　Geologic characteristics of dark enclaves in the studied area

暗色包体为辉长岩，多呈椭圆状，随深度增加有变小消失的趋势，主要分布于全风化和半风化花岗岩层，围岩主要为黑云母二长花岗岩和黑云母花岗岩，风化色多呈红褐色、砖红色和紫红色。全风化层多呈松散状，大多数长石风化成粘土矿物，并见少量云母，暗色包体主要分布在全风化层底部。半风化层岩石中黑云母和长石矿物大多保留完好，部分长石完全粘土化，颜色呈浅黄褐色略带红色，原岩结构基本保留。

本次研究选取的暗色包体显微镜下显示主要矿物为辉石和斜长石，同时见少量黑云母、角闪石、磁黄铁矿和磷灰石等矿物。斜长石多搭构成三角格架，格架内多充填辉石，构成辉长结构(图3)；辉石和斜长石多绿泥石化，石英矿物边缘见溶蚀边和裂纹；黑云母多被磁黄铁矿占据，大多呈现骸晶结构；磷灰石多穿切斜长石。

3样品采集及实验测试

典型样品均从采矿面剥离出来，选取直径较大的样品用去离子水进行多次清洗后逐层进行剥皮，直至露出新鲜面以及风化影响较小的核部，确保样品具有一定的新鲜度，再清洗进行薄片镜下研究。

选取蚀变和风化较弱的样品进行主量、微量和稀土元素测试，样品加工和测试在国土资源部华东矿产资源监督检测中心完成。主量元素采用XRF分析，精度优于1%，其中主量元素测试得到的为TFe2O3，然后酸消解、重铬酸钾滴定测量氧化亚铁(0.01%～100%)，用所测TFe2O3和FeO含量计算Fe2O3含量，公式为w( Fe2O3)=w(TFe2O3) -w(FeO)×1.11134。烧失量：空坩埚在1000℃马弗炉中灼烧至恒重，冷却后，称其重量m1，称取样品1g(m)于恒重好的坩埚中，在1000°马弗炉中灼烧至恒重，冷却后，称其重量m2，w( LOI)=(m+m1-m2)/m×100%。

稀土元素和微量元素采用ICP-MS测定。粉末样品在105℃下烘干备用，样品前处理在100级超净实验室进行。准确称取50mg样品于15mLPFA管型熔样瓶中，用少量蒸馏水润湿，分别加入1mLHF、1mLHNO3和1mLHCLO4溶液，密封加热至150℃，放置过夜，冷却后开盖蒸干，加入1:1稀王水，密封加热至130℃，保温3小时以溶解残渣，保证分解完全。待溶液冷却后，定容至100mL。样品溶液在Finnigan MAT Element 2型高分辨电感耦合等离子体质谱仪(美国热电公司)进行分析测定，各元素检出限<0.5×10-9,精密度<5%。

4分析测试结果

4.1主量元素

暗色包体及塔背、陂头和车步岩体主量元素地球化学分析数据见表1，可知暗色包体SiO2含量为48.67%～49.07%，与车步辉长岩体的SiO2含量相近，但小于塔背和陂头岩体的SiO2含量。暗色包体的CaO含量为8.09%～8.99%，Al2O3含量为13.4%～13.52%，MgO含量为5.13%～5.32%，P2O5含量为0.23%，CaO、Al2O3、MgO及 P2O5的含量均小于塔背正长岩和车步辉长岩的相应含量，均大于其余花岗岩类的相应含量。暗色包体的Fe2O3含量为5.4%～ 5.58%，FeO含量为9.31%～ 9.43%，TiO2含量为2.63%～ 2.67%，MnO含量为0.21%～ 0.218%，Fe2O3、FeO、TiO2及MnO

表1　暗色包体及塔背、陂头和车步岩体主量元素地球化学分析数据(%)

含量均大于区内塔背、陂头和车步岩体的相应含量。暗色包体的K2O含量为0.41%～ 0.85%，Na2O含量为1.78%～ 2.19%，均小于区内塔背、陂头和车步岩体的相应含量。暗色包体铝饱和指数为0.68～0.70，与车步辉长岩的铝饱和指数接近，属铝不饱和型。在(Na2O + K2O)-SiO2分类图中暗色包体主要分布在亚碱性辉长岩区(图4)。

图4　研究区暗色包体(Na2O+K2O)-SiO2分类图(底图据文献[40])Fig.4　(Na2O+K2O) vs. SiO2 discrimination diagram of dark enclaves in the studied area

4.2微量元素

相对于原始地幔[43]，研究区暗色包体微量元素原始地幔标准化配分曲线与塔背岩体、陂头岩体和车步岩体的曲线相差较大(图5)，U、La、Pr、Nd、Sm、Dy等相对富集，亏损Nb、Sr、Zr、Hf、Ti等(表2)，反映研究区暗色包体与区其他内各岩体具有不同特征。在指示岩石分异演化的元素比值上，暗色包体Nb/Ta为13.88～14.62，大于陂头岩体的Nb/Ta值，小于塔背岩体和车步辉长岩体的Nb/Ta值；Zr/Hf为44.36～45.1，小于塔背正长花岗岩的Zr/Hf值，大于陂头岩体和车步辉长岩体的Zr/Hf值；暗色包体Rb/Sr为0.2～0.33，大于车步辉长岩体的Rb/Sr值，小塔背和陂头岩体的Rb/Sr值(表2)，说明暗色包体与车步辉长岩体具一定的相似特征，与陂头岩体分异演化关系较密切。

4.3稀土元素

岩石稀土元素分析结果(表2)表明，暗色包体与寄主含矿花岗岩层具有相似的曲线形态，但曲线较寄主含矿花岗岩层缓(图6)，REE总量低于寄主含矿花岗岩层的稀土总量，轻重稀土分异不明显。δCe为0.25～0.28，Ce具有明显的负异常；δEu为0.6～0.85，Eu具有明显的负异常，(La/Yb)N为4.35～5.23。

表2暗色包体与含矿花岗岩层、区内各岩体和地层微量元素及稀土元素组成(×10-6)

Table 2Trace element and rare earth element compositions of dark enclaves, ore-bearing granites ,rock mass and strata in the studied area (×10-6)

样品PTK-YQ1PTK-YQ2PTK-4-H3PTK-4-H5PTK-4-H8PTK-4-H9PTK-4-H10塔背岩体陂头岩体车步岩体Z∈OD样品数量1111111352Sr196324231.653.70373.00Rb39.310692.27196.4062.55Ba391506950.33321.60222.50Th2.823.0910.3831.664.88U0.780.882.584.811.06Nb11.813.687.7333.9619.25Ta0.850.935.372.601.18Zr189.4186.3571.67150.20150.50Hf4.24.210.286.163.84Ga23.121.726.9320.909.20Nb/Ta13.8814.6216.3313.0616.31Zr/Hf45.1044.3655.6124.3839.24Rb/Sr0.200.330.403.660.17La60.6081.30205.00245.00328.00186.0052.6065.63102.9818.3529.1923.4825.8824.74Ce39.2047.20189.00179.00251.00207.0012.80113.23191.6039.6023.4429.0740.7629.54Pr17.1023.0045.8054.4079.1048.7012.1012.7923.505.126.844.934.465.47Nd76.0097.40174.00212.00285.00189.0043.5044.3082.1821.7520.3216.934.8919.33Sm19.5024.4031.4037.7046.0026.606.807.8814.845.213.813.302.473.31Eu5.925.104.925.645.572.821.002.491.251.590.670.680.330.59Gd23.1027.2031.1029.9026.9015.203.586.5411.355.342.612.701.732.24Tb3.614.284.233.722.841.730.450.951.680.870.480.500.300.42Dy20.7024.8021.2018.2013.007.822.165.319.325.132.132.491.351.86Ho3.984.713.803.152.151.280.361.021.761.040.340.440.220.35Er10.7013.009.667.825.393.070.942.914.892.820.901.220.600.99Tm1.481.741.301.070.770.430.140.440.690.420.110.160.070.15Yb9.4210.507.716.294.622.581.002.944.462.590.761.020.460.93Lu1.321.541.030.860.630.350.130.470.640.390.130.190.070.17Y81.00134.00112.0085.7056.3028.607.3827.3044.1627.458.7912.896.129.9ΣREE292.63366.17730.15804.751050.97692.58137.56266.91451.03110.2191.7387.1183.5990.09LREE/HREE2.943.178.1210.3317.6720.3414.7012.4311.954.9511.308.9916.4111.67LaN/YbN4.355.2317.9726.3247.9848.7235.5415.5216.695.1025.9515.5638.0217.98δEu0.850.600.480.500.450.390.561.050.280.90.620.680.460.63δCe0.280.250.440.350.360.500.12资料来源本文实测[39][44]

图5　暗色包体与区内塔背、陂头和车步岩体的微量元素原始地幔标准化配分曲线图[42]Fig.5　Primitive mantle-normalized trace element spider diagrams of dark enclaves and rock mass at Tabei, Pitou and Chebu in the studied area[42]

图6　暗色包体与含矿花岗岩层稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图[42]Fig.6　Chondrite-normalized REE patterns of dark enclaves and ore-bearing granites[42]

暗色包体与区内塔背、陂头和车步岩体的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线均呈右倾型(图7)。暗色包体的稀土元素总量低于陂头岩体的稀土元素总量，但高于塔背正长岩体和车步辉长岩体的稀土元素总量。陂头岩体Eu出现更明显的负异常，Ce负异常不明显。

图7　暗色包体与区内塔背、陂头和车步岩体稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图[42]Fig.7　Chondrite-normalized REE patterns f of dark enclaves and rock mass in the Tabei, Pitou and Chebu areas[42]

暗色包体与区内各地层的稀土元素球粒陨石标准化曲线均呈略向右倾斜(图8)。暗色包体的稀土元素总量远高于各地层的稀土元素总量。除了奥陶系(O)呈现出Eu的负异常外，其余泥盆系(D)，寒武系(∈)和震旦系(Z)均出现与暗色包体相似的Eu和Ce弱负异常，说明包体在形成过程中与地壳关系较为密切。

图8　暗色包体与区内老地层稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图[42]Fig.8　Chondrite-normalized REE patterns of dark enclaves and the old strata in the studied area[42]

5讨论

5.1暗色包体的形成时代

有学者认为该地区双峰式侵入杂岩形成于早—中侏罗世[44]。区内车步辉长岩体SHRIMP U-Pb 锆石年龄为172.9 Ma[45]，陂头岩体的全岩—矿物Rb-Sr等时线年龄为178.15 ±0.84 Ma[46]，单颗粒锆石U-Pb 同位素年龄为186.3±1.1Ma[38]，塔背正长岩体单颗粒锆石U-Pb 同位素年龄 为188.6±2.2 Ma[38]，均为燕山早期。这些年龄样品均采自陂头南部，经项目组野外调查发现，黄田江为一北东东向断裂带，断裂带南部研究程度较高主要因为岩石风化较弱，保存较完整。而断裂带以北岩石风化强烈，所有的稀土矿均分布于其中，暗色包体均分布于强风化岩体中，说明包体原岩形成时间早于岩体。

5.2暗色包体的来源及形成

从岩石地球化学特征看，暗色包体主量元素地球化学特征与区内辉长岩的地球化学特征较相似，但微量元素和稀土元素地球化学特征相差较大，说明暗色包体与区内辉长岩可能不是同一期。从稀土元素球粒陨石标准化配分曲线看，区内陂头岩体具有明显的Eu负异常，暗色包体Eu亏损一般。区内泥盆系、寒武系和震旦系的稀土元素总量虽小于暗色包体的含量，但稀土元素配分曲线特征与暗色包体的曲线特征相近，均具有Ce和Eu负异常。结合暗色包体显微镜下特征，说明区内暗色包体应为早期基性岩，虽被后期岩浆热液熔融改造和元素交换迁移，但仍保留原岩的某些地质特征，与车步辉长岩明显不同。

5.3对稀土矿形成的指示作用

南岭乃至整个华南地区在印支期和燕山期岩浆活动十分强烈[44]，岩浆对上覆盖层进行了强烈的原地重熔和改造，盖层和岩浆之间各种元素进行了重新分配和组合。花岗岩热液流体中的成矿元素含量取决于卷入熔融的沉积—变质原岩中成矿元素的原始浓度[47]，上覆盖层的特征和含矿性决定花岗岩的矿化特征，特别是早期这类基性岩和老地层对稀土矿的后期富集成矿奠定了基础，这类暗色包体也是解密地质事件的关键。

6结论

(1)区内淋积型稀土矿层中的暗色包体为盖层岩块，属于早期基性岩类受后期岩浆热液熔融改造形成，仍保留原岩岩石化学方面的特征。对比研究南岭地区含稀土矿强风化花岗岩中的暗色包体，对寻找稀土矿床和稀有金属矿床具有重要意义。

(2)暗色包体是上覆岩块被岩浆熔融的特定阶段，其形成与燕山早期陂头岩体的分异演化关系密切，说明燕山期在南岭地区发生了大规模岩浆侵位，盖层多被熔融形成含矿的花岗岩层。

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DOI:10.16788/j.hddz.32-1865/P.2016.01.005

* 收稿日期：2015-01-30改回日期：2015-05-12责任编辑：谭桂丽

基金项目:中国地质调查局地质调查项目(项目编号：1212011120813、1212011120811、1212010881305、1212010533003)资助。

第一作者简介：范飞鹏，1982年生，男，高级工程师，主要从事矿产资源勘查和矿床学研究工作。

中图分类号：P588.12+4

文献标识码：A

文章编号：2096-1871(2016)01-036-09

Geological features of dark enclaves in REE-bearing granites in eastern Nanling: an example from the Pitou rock mass

FAN Fei-peng1， XIAO Hui-liang1， CHEN Le-zhu1，BAO Xiao-ming1， CAI Yi-tao1， ZHOU Yan1, LI Hai-li2

(1.NanjingInstituteofGeologyandMineralResources，Nanjing210016，China)(2InstituteofGeologyChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China)

Abstract：On the basis of field geological survey and indoor integrated study, this study analyzed the geological features of dark enclaves from the REE-bearing granites in weathering crust infiltration deposits in eastern Nanling. A large amount of dark enclaves in the rock mass is found to occur in platy and linear structures, and consists of quartz, pyroxene and plagioclase with typical gabbro texture. The dark enclaves are low in Si, K and Na, and high in Ca, Al, Mg, Fe, Ti and Mn, belonging to sub-alkaline-aluminum unsaturated type; enriched in U, U, La, Pr, Nd, Sm, Dy and depleted in Nb, Sr, Zr, Hf, Ti. The total REE content of dark enclaves is lower than that of host bearing granite, with obvious negative Ce and Eu anomalies. All these characteristics suggest that the protolith may originate from the early mafic rocks related to differentiation and evolution of Pitou rock mass in early Yanshanian. Comparison with dark enclaves of granites in the Nanling area will help search for rare earth deposits and rare metal deposits.

Key words:weathering crust infiltration deposit; rare earth deposit ; dark enclaves; eastern Nanling; Early Yanshanian