皖南燕山期早阶段花岗闪长岩和晚阶段正长花岗岩的稀有金属成矿潜力对比

陈冬冬，毕 辉，唐 伟

（安徽省勘查技术院，安徽 合肥 230000）

皖南地区位于江南造山带东段，区内自中-新元古代以来经历了多次造山运动，尤其是在燕山期发生了大规模岩浆活动及成矿作用（闫峻等，2017），根据岩石年龄，皖南地区的燕山期侵入岩可以分为早阶段（152-137Ma）和晚阶段（136-122Ma），早阶段岩性以花岗闪长岩为主，代表岩体有旌德、太平、青阳，晚阶段岩性主要为正长花岗岩，代表岩体有伏岭、黄山、庙西等。皖南地区燕山期侵入岩与多金属矿的形成有具密切的联系，钨钼多金属矿多与早阶段侵入体有关，而晚阶段侵入体具A型花岗岩的典型特征，其富集稀土元素及W、Zr、Nb、Ta、U等，本文通过对皖南六个燕山期岩体的研究，分析皖南燕山期两期花岗岩稀有金属含量的差异性，分析其成矿潜力，为皖南地区稀有金属找矿提供依据。

1 区域地质特征

皖南地区位于扬子地块东南部，北缘为扬子板块与华北板块的过渡带，东南为浙西冲断褶皱带，东南缘在江绍断裂带一线与华夏地块相接(图1b)（郑勇等，2009）。皖南地区在地层区划上主要属于扬子地层区的江南地层分区。区内各时代的地层发育比较完整，从元古界到新生界都有分布。

区内岩浆岩广泛分布，其侵入时代主要为晋宁期和燕山期，以燕山期为主。根据岩石类型、分布、时代及成矿特征，皖南燕山期侵入体可以分为早晚两阶段：早阶段（152-137Ma）岩性主要为花岗闪长岩和二长花岗岩，旌德、太平、青阳等岩体形成于早阶段；晚阶段（136-122Ma）岩性以正长花岗岩为主，代表性岩体有伏岭、黄山、庙西等。

2 岩体特征

庙西岩体为多次侵位形成的复式岩体，以岩株状产出，地表出露面积约62km2。庙西岩体主要岩性为细粒花岗岩和斑状花岗岩。岩体的侵入时代为早白垩世。

姚村岩体出露面积约130km2，岩体为近椭圆状，长轴为北东65°。姚村岩体具明显的岩相分带，边缘相为细粒钾长花岗岩，过渡相为中细粒斑状钾长花岗岩，中央相中粗粒钾长花岗岩。岩体中还发育大量细粒花岗岩脉、石英斑岩脉和花岗斑岩脉。姚村岩体的同位素年龄在127-132Ma之间（见表1），属早白垩世。

刘村岩体出露面积约300km2，根据岩性特征，刘村岩体可分为两个相带：边缘相为细粒斑状花岗、细粒斑状二长花岗岩，部分为中细粒斑状花岗闪长岩；中间相为中-中细粒斑状花岗闪长岩、斑状二长花岗岩。岩体中发育大量花岗伟晶岩脉、花岗细晶岩脉、石英脉等。刘村岩体的黑云母K-Ar年龄为122Ma，属早白垩世。

伏岭复式岩体在平面上呈北东-南西向的长条形，出露面积约150km2。岩体呈岩墙状，岩体总体倾向南东。伏岭岩体为同源同期不同阶段的复式岩体，岩体从早期至晚期岩型分别为中粗粒含斑钾长花岗岩、中粗粒钾长花岗岩、似斑状钾长花岗岩、细粒钾长花岗岩。伏岭岩体的同位素年龄在121-133.9Ma之间，属早白垩世。

图1 皖南侵入岩分布图（a）、区域构造图（b）

旌德岩体呈NE向展布，出露面积约约550km2，主要岩性为中粒—中粗粒二长花岗岩、中细-中粗粒花岗闪长岩，旌德岩体的U-Pb年龄为141±1Ma，为晚侏罗世的产物。

仙霞岩体是受北东向断裂构造带控制的大岩体，其内部岩性复杂，主要由早期中粒二长花岗岩、巨斑状二长花岗岩和晚期中粗粒正长花岗岩、细粒正长花岗岩组成，后期有大量细晶岩、石英正长岩、闪长玢岩、安山岩、辉绿岩等脉岩侵入（张建芳等，2017）。仙霞的主体岩性二长花岗岩大约侵位于145.1--144.2Ma，属晚侏罗世。

根据岩体的同位素年龄划分，旌德、仙霞为燕山期早阶段侵入体，而伏岭、刘村、庙西为燕山期晚阶段侵入体。

表1 研究区侵入岩同位素年龄

3 样品采集及工作方法

在选区的6个燕山期侵入体内布设了41条岩石剖面，剖面位置见图1（a），剖面总长约200km，点距100m，共采集样品2000余件，采样介质为新鲜花岗岩基岩和半风化基岩。

样品送交江苏省华东南工地质技术有限公司，采用电感耦合等离子体质谱仪（Xseries2，FS29）分析Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta、Zr、Hf八种稀有金属元素，检测依据为岩石矿物分析第四版第三分册58.4.2电感耦合等离子体质谱仪法测定铌钽矿石中微量元素。

4 稀有金属含量特征

皖南燕山期花岗岩稀有金属含量特征见表2，Li的含量在26～43×10-6之间，高于中国花岗岩均值，燕山期晚阶段花岗岩和早阶段花岗岩Li的含量基本相当；Be的含量在3.1～7.2×10-6之间，燕山期早阶段花岗岩Be含量较低，与中国花岗岩均值相当，燕山期晚阶段花岗岩含量较高，其中姚村岩体和庙西岩体的Be含量高于华南燕山期花岗岩均值；Rb的含量在137～279×10-6之间，燕山期早阶段花岗岩Rb含量偏低，低于中国花岗岩均值，燕山期晚阶段花岗岩含量较高，相比中国花岗岩均值明显富集；Zr含量在100～193×10-6之间，在燕山期早阶段和晚阶段花岗岩中均表现出较大的波动性，总体来看燕山期晚阶段花岗岩的Zr含量高于燕山期早阶段花岗岩；Nb的含量在7.8～32.7×10-6之间，燕山期晚阶段花岗岩的Nb含量要明显高于早阶段花岗岩，略低于华南燕山期花岗岩；Cs的含量在6.3～12.5×10-6之间，高于中国花岗岩均值，燕山期早阶段花岗岩和晚阶段花岗岩的Cs含量大致相当；Hf的含量在3.97～6.76×10-6之间，燕山期晚阶段花岗岩的Hf略高于燕山期早阶段花岗岩。Ta的含量在1.29～3.02×10-6之间，略高于中国花岗岩均值，燕山期晚阶段花岗岩的Ta略高于燕山期早阶段花岗岩。

总的来看，除Li、Cs外，皖南燕山期晚阶段正长花岗岩的稀有金属含量要高于燕山期早阶段花岗闪长岩。

表2 燕山期侵入体稀有金属含量特征表（10-6）

5 成矿潜力对比

皖南燕山期花岗岩起源于相同的岩浆源区（闫峻等，2017），其源岩可能为上溪群千枚岩或类似于上溪群的变质泥质岩（周涛发等，2004；周涛发等，2003；张虹等，2005），皖南燕山期花岗岩稀有金属金属含量的差异性主要是由稀有金属的特殊性质决定的，稀有金属元素皆为不相容元素，在岩浆作用过程中，Li、Rb等不相容元素往往在晚期富集(何晗晗等，2014)，因此，皖南燕山期花岗岩虽然为同源岩浆，但稀有金属元素倾向于在残留岩浆中富集，使得燕山晚期早阶段花岗岩的稀有金属含量高于早阶段花岗岩。

花岗岩型稀有金属矿的成因目前存在着岩浆成因和交代成因的争议，但学者们已通过实验模拟证实稀有金属花岗岩可以通过岩浆自分异形成（huang等，2002；熊小林等，2002；赵劲松等，1996）。

因此初始岩浆的稀有金属含量越高越有利于分异形成稀有金属矿产，例如华南地区是国内重要的稀有金属矿产地，而其岩浆源区具较高的Nb、Ta丰度（鄢明才，迟清华，1997；马东升，2008）。从皖南燕山期花岗岩的稀有金属含量特征来看，燕山期晚阶段花岗岩的Rb含量可达到早阶段花岗岩的两倍，因此燕山期晚阶段花岗岩的Rb成矿潜力要高于早阶段花岗岩。而燕山期晚阶段花岗岩Nb、Be含量接近华南燕山期花岗岩，因此Nb、Be成矿潜力亦明显高于早阶段花岗岩。Li、Cs在皖南燕山期花岗岩中的含量大致相当，其成矿潜力相近。而燕山期晚阶段花岗岩Zr、Hf、Ta含量略高于早阶段花岗岩，其成矿潜力亦高于早阶段花岗岩。

皖南地区已发现的稀有金属矿床较少，与岩浆作用有关的主要有青阳进天门铌矿、绩溪里平坑铌矿、绩溪丈尺山伟晶岩型Nb-Ta-Be矿、西坞口铷矿。其中丈尺山伟晶岩为燕山期晚阶段花岗岩分异晚期的产物，西坞口铷矿和青阳进天门铌矿为燕山期早阶段的产物。而根据本次野外的工作成果来看，旌德岩体部分地段见有极强的锂矿化，而伏岭和庙西的晚阶段侵入体Rb含量可以达到边界品位。因此，皖南燕山期两阶段花岗岩皆可以形成稀有金属矿，但晚阶段花岗岩形成Rb矿床的潜力更大。岩浆演化程度的不同会导致花岗岩形成不同的矿化类型（李洁等，2013），而分异演化程度越高的岩体越容易富集形成稀有金属矿产，而皖南的燕山期花岗岩物质来源相同，因此，分异程度越高的岩体寻找稀有金属矿产越有利。