研究区位于福建省上杭县地区,该地区因有我国东部著名的大型铜金多金属矿床-紫金山铜金矿床而闻名,区内己发现了多个与中生代岩浆活动有成因联系的铜金矿产地。研究区侵入岩分布广泛,尤以中生代酸性、中酸性花岗岩类为主,区内主要花岗质侵入体有紫金山岩体、才溪岩体、四方岩体及罗卜岭岩体,其中紫金山岩体出露于研究区的西南部,呈侵入体产出,才溪岩体侵入于紫金山岩体的东北部,四方岩体侵入于紫金山岩体东北部及才溪岩体西南部,罗卜岭在地表仅出露在四方岩体中。前人已经对研究区岩石学、矿床学做过深入的研究,但还缺少对区内中生代岩浆岩的地质年代学和地球化学的全面系统性研究。本次研究在前人研究的基础上以福建省上杭县紫金山地区中生代花岗质岩体为研究对象,研究花岗岩的形成时代、岩石学和矿物学特征、元素和同位素地球化学特征,探讨其源区特征及构造背景方面的信息,初步得出以下结论:
1、紫金山地区存在四个有代表性的花岗岩体:紫金山岩体(168±4Ma)、才溪岩体(150±3Ma)、四方岩体(108Ma)和罗卜岭岩体(105Ma)。紫金山岩体和才溪岩体分别属于早中生代中、晚侏罗世,四方岩体和罗卜岭岩体属于晚中生代早白垩世。SHRIMP精确定年结果表明,紫金山花岗岩中锆石年龄有三组:第一组继承性锆石年龄为1000Ma左右;第二组年龄为168±4Ma(n=13,MSWD=0.97),代表了岩石的形成年龄;第三组年龄为119±15Ma,是后期成矿作用的反映。才溪二长花岗岩SHRIMP年龄为150±3Ma(n=14,MSWD=0.76),代表了岩体的形成年龄。
2.电子探针分析结果表明,紫金山花岗岩中的白云母在地球化学上总体富Si、Al、K、Fe,体现了岩浆的强过铝化学属性;才溪二长花岗岩中黑云母富Al、Mg,其Mg/Fe+Mg值为0.44-0.50,平均为0.46,为镁-铁质黑云母;四方花岗闪长岩中黑云母比才溪二长花岗岩中的黑云母富Mg,其Mg/Fe+Mg值为0.57-0.60,平均为0.59,罗卜岭花岗闪长斑岩中黑云母更加富Mg,其Mg/Fe+Mg值为0.56-0.74,平均为0.64,四方花岗闪长岩和罗卜岭花岗闪长斑岩中的黑云母为镁质黑云母。
3.紫金山黑云母花岗岩富Al、富K、相对贫Fe、Mg,铝过饱和,A/CNK(变化范围1.19～1.24,平均值为1.22)高,普遍出现标准矿物分子刚玉;HREE富集,中等Eu负异常,其Nb、Ta、Ti、P、Ba强烈亏损;Sr、Rb的含量与华南典型的壳源花岗岩较为接近,是典型的S型花岗岩。才溪二长花岗岩富Si,总碱含量高,Fe、Mg、Ti、P含量低,A/CNK(变化范围0.96～1.14,平均为1.02),为弱过铝质;LREE富集,弱-中等Eu负异常;其元素地球化学特征介于紫金山岩体和四方岩体之间,是一种介于S-I型之间的过渡型的花岗岩类;与才溪岩体相比,四方花岗闪长岩硅含量较低,总碱含量低,Fe、Mg、Ti、P含量较高,A/CNK(变化范围0.95～1.01,平均为0.97),为准铝质;LREE富集,弱Eu负异常,相对富Sr、Ba,而具有典型的I型花岗岩特征;与四方岩体相比较,罗卜岭花岗闪长斑岩硅含量较低,Al、K含量低,Fe、Mg含量较高,A/CNK(变化范围0.93～1.07,平均为0.97),准铝质;更富Sr、Ba、Ti、P而具有典型的I型花岗岩特征,表明岩石中幔源组分含量更高。
4.紫金山花岗岩的(87Sr/86Sr)i为0.708192～0.710912、εNd(t)值为-9.6～-10.16、T2DM为1.61～1.72Ga,表现了S型花岗岩的特征;才溪二长花岗岩的(87Sr/86Sr)i为0.710462～0.712265,平均为0.711114;εNd(t)值为-8.52～-9.81,平均为-8.99,T2DM为1.51～1.61Ga,平均为1.54Ga,推断它们是由与中元古代地壳相当的物质部分熔融而形成的,后者在成岩过程中有少量幔源组分的加入。四方花岗闪长岩的(87Sr/86Sr)i为0.707056～0.708005,平均为0.707433;εNd(t)值为-5.07～-4.74,平均为-4.88,T2DM为1.20～1.22Ga,平均为1.22Ga;罗卜岭花岗闪长斑岩的(87Sr/86Sr)i为0.706729～0.706416,平均为0.706573;εNd(t)值为-5.13～-4.15,平均为-4.64,T2DM为1.15～1.23Ga,平均为1.19Ga,它们都是在玄武质岩浆底侵作用下由中晚元古代变质基性岩和杂砂岩部分熔融而形成的,成岩过程中有较多的幔源组分加入。总体来讲,随时间推移,研究区壳幔作用增强,地幔组分在花岗质岩浆的形成过程中贡献逐渐增大。
5.与紫金山铜金矿床成矿关系密切的四方和罗卜岭岩体及早于其喷发和喷溢的英安质火山岩是成矿的主要母岩,英安岩等时线年龄为125±9.8Ma,紫金山矿体中绢云母和明矾石的K-Ar年龄分别为94Ma和82Ma,本次研究获得的紫金山花岗岩锆石SHRIMP年龄119±15Ma,是大规模成矿作用的记录,正是这时期的热液作用开始了本区大规模长时期多期次的成矿作用,为紫金山超大型铜金矿床的形成奠定了基础。
