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南岭地区广泛分布与钨、锡、铌钽等稀有金属成矿作用相关的花岗岩。苗儿山-越城岭花岗岩岩基位于南岭西段（图1a），与W-Sn-U-Nb-Ta等多金属矿床密切相关（Li Xiaofeng et al.，2012）。前人主要对该地区的多个加里东期和印支期大型W矿床及其花岗岩开展了详细的研究，如牛塘界钨（锡）矽卡岩型矿床（Chen Xilian et al.，2018），云头界石英脉型W-（Mo）矿床（Wu Jing et al.，2012; Huang Wenting et al.，2016），以及界牌蚀变岩型+矽卡岩型钨（铜）多金属矿床（Chen Wendi et al.，2016），与这些矿床相关的花岗岩多为二云母花岗岩和白云母花岗岩，主要受控于高分异花岗岩出溶的还原性的成矿流体与围岩发生水岩反应，均属于热液期成矿（Chen Xilian et al.，2018）。除此之外，在岩体北部的戈洞坪还发现了零星出露的燕山期Sn-Nb-Ta-Be花岗岩-伟晶岩型矿点（Tian Ennong et al.，2020），成矿作用主要受控于花岗岩-伟晶岩的结晶分异作用（Tian Ennong et al.，2020）。豆乍山花岗岩岩株位于苗儿山岩体中部，主要由二云母花岗岩组成（Zhao Kuidong et al.，2014，2016），近期，在豆乍山地区的向阳坪铀矿区的钻孔中发现了大量白云母花岗岩（包括白云母花岗岩和含电气石白云母花岗岩）呈岩脉侵入到其围岩二云母花岗岩中，这两类白云母花岗岩中富集钨铌钽元素，以铌钽钨氧化物矿物和白钨矿的形式存在，体现了与该地区已发现的成矿作用截然不同的成矿信息。
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图1 南岭多时代花岗岩分布图（a）（据Sun Tao，2006）和苗儿山-越城岭花岗岩岩基地质图（b）（据Chen Wendi et al.，2016）及豆乍山岩体D104剖面图（c）
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Fig.1 Simplified geological map showing the distribution of multiple-aged granites in Nanling Range (a) (modified after Sun Tao, 2006) , geological map of the Miao'ershan-Yuechengling granitic batholith (b) (modified after Chen Wendi et al., 2016) and cross-section of the No. D104 in Douzhashan pluton (c)
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前人诸多研究工作都表明，铌钽和钨成矿作用表现出显著的差异，分别发生在花岗岩岩浆和热液的不同阶段，如铌钽矿床多呈浸染状分布于钠长石花岗岩或者伟晶岩中（Li Jiankang et al.，2019），矿化作用多发生在岩浆阶段或岩浆-热液过渡阶段（Xie Lei et al.，2018），铌铁矿族矿物是最主要的矿石矿物之一，而钨（锡）矿床则多为热液型矿床（Lecumberri-Sanchez et al.，2017），如云英岩型、石英脉型、矽卡岩型等（Jiang Shaoyong et al.，2020），主要的矿石矿物包括黑钨矿和白钨矿。在富集挥发分Li-F的花岗岩-伟晶岩，如莫桑比亚Nuaparra伟晶岩、捷克Cínovec岩体、中国华南大吉山和癞子岭岩体等岩体中均发现了复杂的Nb-Ta-W氧化物矿物——铌黑钨矿或钨铌铁矿（Johan et al.，1994; Xie Lei et al.，2018），他们的观点认为这些矿物是由于挥发分Li-F的富集降低了固相线温度，导致了熔体中成矿元素进一步富集，在岩浆晚期富流体阶段，富W流体交代早期铌铁矿族矿物最终形成了复杂的Nb-Ta-W氧化物矿物。而在豆乍山钻孔中出现含电气石白云母花岗岩并不具有Li-F花岗岩的特征，无特征的富Li-F矿物出现，如锂云母、黄玉和萤石等，但出现了大量富硼的矿物——电气石，这类富硼花岗岩中还出现了大量Nb-Ta-W氧化物矿物，而与之伴生的白云母花岗岩则仅含有少量铌钽氧化物矿物。已有零星研究显示，黔东南梵净山岩体、桂北元宝山岩体，湖南上堡岩体以及喜马拉雅夏如岩体的含电气石淡色花岗岩中也有Nb-Ta-W氧化物矿物的出现（Xiang Lu et al.，2020; Xie Lei et al.，2021; Zhao Zhuang et al.，2021）。实验岩石学证据表明，在稀有金属花岗岩-伟晶岩体系中，硼可能起着与Li-F元素类似的作用，促进岩浆演化（Bartels et al.，2013）。因此，这类含电气石花岗岩发生的Nb-Ta-W成矿作用是否与富硼花岗岩体系相关，是值得探讨的问题，而豆乍山（含电气石）白云母花岗岩及相关的Nb-Ta-W成矿作用的研究，为我们研究这一问题提供了良好条件，这也将对全面了解苗儿山-越城岭地区多时代成矿作用提供重要的信息。
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因此，本文以豆乍山（含电气石）白云母花岗岩为研究对象，通过对比不含电气石白云母花岗岩（简称为“白云母花岗岩”）和含电气石白云母花岗岩全岩地球化学、岩相学和矿物学特征，以及与围岩二云母花岗岩进行对比，精细剖析了含Nb-Ta-W矿物的结构和化学特征，并且利用共生锡石U-Pb同位素年龄限定了成岩成矿时代。综合考虑在苗儿山-越城岭岩基出现的印支期W和Nb-Ta成矿作用相关的花岗岩，进一步厘清了该地区印支期的成矿特征。
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1 地质背景和岩相学特征
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苗儿山-越城岭复式花岗岩岩基地处桂北和湘东南交界处，是一个由加里东期、印支期和燕山期花岗岩体组成的复式岩基（Zhao Kuidong et al.，2014，2016; Tian Ennong et al.，2020）。由于加里东期构造运动，花岗质岩浆侵入到苗儿山-越城岭复背斜的核部，复背斜的核部单元主要由新元古代—志留纪板岩、泥质片岩、长英质火山碎屑岩、变质砂岩和白云岩组成。随后印支期的花岗岩和少量燕山期花岗岩-伟晶岩脉侵入到苗儿山-越城岭岩基中，以小岩体、岩株或岩脉的形式出露（图1b）。苗儿山-越城岭岩基被南北向展布的新-资断裂分为西部的苗儿山岩体和东部的越城岭岩体，但地球物理的数据则显示两个岩体在深部相连（Shu Xiaojing，2004）。
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在苗儿山岩体，印支期花岗岩主要以岩株的形式分布在岩体的中部（香草坪-豆乍山岩体）和南部（杨桥岭岩体），侵入年龄约为215~204 Ma（Zhao Kuidong et al.，2014，2016）。豆乍山岩体出露面积约31.7 km2，主要由二云母花岗岩组成（成岩年龄为204 ± 4 Ma; Zhao Kuidong et al.，2014，2016），在该区分布的向阳坪、沙子江等铀矿床主要与这些二云母花岗岩相关，这些铀矿多为次生产物，沥青铀矿LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄显示该地区铀成矿作用发生在~51.6 Ma和~41.1 Ma（Li Jie et al.，2021）。本次研究发现钻孔中有呈脉状的白云母花岗岩侵入到主体相二云母花岗岩中，这些脉状花岗岩主要为白云母花岗岩，钻孔顶部的白云母花岗岩中还常出现浸染状的电气石，因此根据是否出现浸染状电气石，将其划分为白云母花岗岩和含电气石白云母花岗岩（图1c）。
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本次研究采集了豆乍山（含电气石）白云母花岗岩进行研究，并且与苗儿山-越城岭的豆乍山岩体和与该区钨成矿作用相关的印支期二云母花岗岩进行对比。白云母花岗岩的主要造岩矿物体积百分含量分别约为:石英30%，钾长石25%，钠长石35%，白云母5%和少量的石榴子石2%~3%等（图2a、b）。含电气石白云母花岗岩具有与白云母花岗岩相似的造岩矿物，体积百分含量分别约为:石英30%，钠长石40%，钾长石20%，白云母3%~5%，此外还含有少量的电气石3%（图2c、d）。白云母花岗岩局部被富集电气石的云英岩细脉所穿切，在云英岩细脉中或其附近，电气石呈网脉状分布（图2e、f），在网脉状电气石周围还出现大量白钨矿（图2e~g）。而主体的二云母花岗岩主要造岩矿物体积百分含量分别约为:石英35%~40%、斜长石30%、钾长石20%、黑云母5%和白云母5%，副矿物主要包括锆石、独居石、磷钇矿、钍石等。
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2 分析方法
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本次研究共对12件花岗岩样品进行了全岩主量、微量元素分析。全岩主量元素的测试在核工业二三〇研究所分析测试中心完成，分析过程采用湿化学方法，除了FeO采用化学滴定法测定以外，其他元素分别利用X射线荧光光谱仪（P2O5，SiO2，TiO2，Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO，MnO，Na2O，K2O）和离子活度计（F）测定，详细的分析步骤参见国家标准GB/T14506—2010 DZG93-05，所有分析结果的相对偏差优于±5%。全岩微量元素及稀土元素的含量在聚谱检测科技有限公司（南京）完成，分析仪器为Agilent 7700X，BHVO-2、AGV-2和W-2，以及OU-6等标样用于样品数据的校正，详细的分析方法参见Qi Liang et al.（2000），所有元素的分析结果优于10%。
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本文所有BSE图像的拍摄和矿物的主量元素的分析均在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室使用JEOL JXA-8230电子探针完成。在对矿物（包括硅酸盐矿物，氧化物矿物）进行主量元素测试时，加速电压和束流分别设置为15 kV和20 nA，束斑直径设置为3 μm（云母）和1 μm（其他矿物）。测试过程中，待测矿物的所有主要组成元素和次要组成元素的峰位时间分别设置为10 s和20 s，相应的背景测试时间分别为5 s和10 s。其中云母的主要元素包括Si、Al、Fe、K，石榴子石的主要元素包括Si、Al、Mn、Fe，电气石的主要元素包括Si、Al、Fe、Na，铌钽氧化物矿物的主要元素包括W、Nb、Ta、Fe、Mn，黑钨矿的主要元素为W、Mn、Fe。测试中所使用的标样包括角闪石、金红石、黄玉、铁橄榄石、白钨矿等自然矿物，Nb、Ta、Sc等合成金属以及SnO2和MnTiO3等合成化合物，获得数据由ZAF校正程序进行统一校正。
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云母、电气石的微量元素分析和锡石U-Pb年代学测试工作在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS）完成。实验仪器为美国Thermo Fisher Scientific公司生产的iCap Q型的电感耦合等离子体质谱仪和澳大利亚Australian Scientific Instruments公司生产的RESOlution S-155型193 nm ArF准分子激光剥蚀系统。激光器产生的紫外光束聚焦于样品表面，将样品剥蚀过后形成的气溶胶通过载气（由高纯度的Ar气和He气混合）输送进入ICP-MS中进行分析。测试过程采用单点分析，获得数据均采用ICPMSDataCal程序（Liu Yongsheng et al.，2008）进行离线处理，以下为分析条件的详细介绍。
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在对锡石进行U-Pb年龄测试时，激光束斑直径、频率和能量密度分别采用43 μm，4 Hz和6 J/cm2。仪器调试过程、元素分析驻留时间设置等均参见Zhang Rongqing et al.（2017）的描述。在每轮分析过程中，每分析五个样品随后依次测试两次NIST SRM 614、Cligga Head锡石标样（TIMS U-Pb年龄为285.14±0.25 Ma）和Yankee锡石标样（TIMS U-Pb年龄为246.48±0.51 Ma）。所获得数据经过Iolite软件处理后，相应的Tera-Wasserburg图的绘制采用IsoplotR在线软件完成（Vermeesch，2018）。
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在对云母的微量元素成分进行测试时，激光束斑、频率和能量密度分别设置为43 μm，4 Hz和6 J/cm2，测试元素包括Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、P、K、Ca、Sc、Ti、Mn、Fe、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Sn、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Tl、Pb、Th、U以及稀土元素共44个元素，NIST SRM 610、SRM 612以及BCR-2G和GSE-1G等4个玻璃标样用做外标，以29Si作为内标对数据进行校正，获得数据的相对偏差优于±10%。
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3 全岩地球化学特征
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豆乍山两类白云母花岗岩具有相似的主量元素特征（附表1），均属于过铝质花岗岩（ACNK＞1.1; 图3a），含有相似的SiO2（72.08%~74.92%）和Al2O3（13.85%~16.23%）含量（图3b），并且富Na贫K（Na2O=3.56%~4.51%，K2O=3.08%~3.77%; K2O/Na2O=0.69~0.99; 图3c），全碱（Na2O+K2O）含量介于7.09%~7.85%之间。除此以外，还含有少量的CaO、TFeO、P2O5、MgO和TiO2（分别＜0.60%，＜0.83%，＜0.33%，＜0.10%和＜0.07%; 图3d~f）。而寄主的豆乍山二云母花岗岩SiO2含量较高，介于71.53%~74.18%之间，Al2O3含量低于白云母花岗岩，为13.45%~14.90%，同样富碱，全碱含量为7.90%~8.44%，但K含量高于Na含量，分别为4.90%~5.74%和2.67%~4.51%。CaO含量略高于白云母花岗岩，最高可达1.13%。
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图2 豆乍山（含电气石）白云母花岗岩岩相学特征
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Fig.2 Photomicrographs of (tourmaline-bearing) muscovite granite in the Douzhashan pluton
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（a，b）—白云母花岗岩，造岩矿物为石英、钾长石、钠长石和石榴子石;（c，d）—含电气石白云母花岗岩;（e~g）—白云母花岗岩中他形电气石呈网脉状产出，白钨矿在脉中富集; Qtz—石英; Kfs—钾长石; Ab—钠长石; Ms—白云母; Tur—电气石; Grt—石榴子石; Sch—白钨矿
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(a, b) —muscovite granite; (c, d) —tourmaline-bearing granite; (e~g) —tourmaline-bearing stockwork in the muscovite granite containing abundant scheelite grains; Qtz—quartz; Kfs—K-feldspar; Ab—albite; Ms—muscovite; Tur—tourmaline; Grt—garnet; Sch—scheelite
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图3 豆乍山岩体（含电气石）白云母花岗岩与二云母花岗岩（含铀）全岩主量元素地球化学成分特征
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Fig.3 Whole-rock major-elements geochemical compositions of Douzhashan (tourmaline-bearing) muscovite granite, compared with the Douzhashan two-micas granite
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灰色图例代表苗儿山-越城岭岩基中含钨花岗岩（云头界、鸭头水、高岭、油麻岭等; 数据引自Yang Zhen et al.，2016; Zhang Di，2015; Huang Wenting et al.，2016; Zhao Kuidong et al.，2016）
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The grey symbols show the reported whole-rock compositions of Indosinian W-bearing granite in the Miaoershan-Yuechengling batholith (Yuntoujie, Yatoushui, Gaoling, Youmaling) by Yang Zhen et al., 2013; Zhang Di, 2015; Huang Wenting et al., 2016; Zhao Kuidong et al., 2016
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（含电气石）白云母花岗岩和二云母花岗岩的微量元素含量见附表1，白云母花岗岩具有较高的B含量，为~40×10-6，含电气石白云母花岗岩B明显增高，最高达538×10-6，二云母花岗岩中的B含量约为20×10-6。两类白云母花岗岩稀有金属元素含量接近（图4），含W~135×10-6，Sn~64×10-6，Nb~41×10-6 和Ta~18×10-6; 高于二云母花岗岩中的W、Sn、Nb、Ta的含量（分别为~10×10-6、~28×10-6、~23×10-6、~5×10-6）。白云母花岗岩和含电气石白云母花岗岩具有相似的Nb/Ta（~2.68）和Zr/Hf（~15.06）比值，明显低于二云母花岗岩（分别为5和29）（图4c）。但二云母花岗岩、白云母花岗岩和含电气石白云母花岗岩的Rb/Sr依次增高（平均值分别为~14、~154、~251）。（含电气石）白云母花岗岩的稀土元素含量较低（图5），稀土总量介于3.85×10-6~9.73×10-6之间，远低于二云母花岗岩的稀土总量（109×10-6~153×10-6）。含电气石白云母花岗岩的四分组效应最显著（TE1，3=1.44~1.60）。
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图4 豆乍山岩体（含电气石）白云母花岗岩与二云母花岗岩（含铀）全岩微量和稀土元素地球化学成分特征
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Fig.4 Whole-rock trace and rare-earth elements geochemical compositions of Douzhashan (tourmaline-bearing) muscovite granite, compared with the Douzhashan two-micas granite
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灰色图例代表苗儿山-越城岭岩基中印支期含钨花岗岩（云头界、鸭头水、高岭、油麻岭等; 数据引自Yang Zhen et al.，2013; Zhang Di，2015; Huang Wenting et al.，2016; Zhao Kuidong et al.，2016）
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The grey symbols show the reported whole-rock compositions of Indosinian W-bearing granite in the Miaoershan-Yuechengling batholith (Yuntoujie, Yatoushui, Gaoling, Youmaling) by Yang Zhen et al., 2013; Zhang Di, 2015; Huang Wenting et al., 2016; Zhao Kuidong et al., 2016)
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4 矿物学特征
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4.1 云母
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（含电气石）白云母花岗岩中产出的云母均呈半自形的片状，约30~200 μm宽，长度可达500 μm（图6a、b）。白云母花岗岩中的白云母成分较为均匀，偶见颗粒具有较窄亮边。含电气石白云母花岗岩中的白云母的BSE图像则显示白云母具有显著的成分环带，核部较暗，边部较亮（图6b）。
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在成分上，两类白云母花岗岩中云母核部和边部的主量元素成分相似（图6c），核部SiO2含量45.42%~48.87%，Al2O3 32.75%~35.77%，K2O 7.78%~11.10%和少量的FeO、MgO和MnO（分别约为3.22%、0.40%和0.10%; 附表2）。边部含有较低的Al2O3（~32.77%）和较高的FeO含量（~4.6%）（图6d）。
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在微量元素上，核部白云母含有较高的Li、Rb、Cs等碱金属元素，分别为~1475×10-6、~2550×10-6和~217×10-6，稀有金属元素Nb、Ta、W、Sn的含量分别为~197×10-6、~22×10-6、~139×10-6、~361×10-6。而边部云母含有相对较高的Li、Rb、Cs，含量分别为~4499×10-6、~5483×10-6、~7320×10-6，W、Sn、Nb、Ta等成矿元素含量最高分别可达150×10-6、790×10-6、282×10-6、81×10-6（图6e、f）
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4.2 石榴子石
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石榴子石仅出现在白云母花岗岩中，呈半自形—自形粒状（图2a）。石榴子石的成分均匀，SiO2含量~35.40%，Al2O3含量~20.31%，MnO和FeO含量相似（含量分别介于19.30%~24.14%和19.69%~24.23%; 附表3），锰铝榴石组分摩尔含量为45.9%~57.8%。
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图5 豆乍山岩体（含电气石）白云母花岗岩与二云母花岗岩稀土配分曲线
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Fig.5 Chondrite-normalized rare-earth element (REE) patterns of Douzhashan (tourmaline-bearing) muscovite granite, compared with the Douzhashan two-mica granite
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灰色阴影为苗儿山-越城岭岩基中印支期含钨花岗岩（云头界、鸭头水、高岭、油麻岭等; 数据引自Yang Zhen et al.，2013; Zhang Di，2015; Huang Wenting et al.，2016; Zhao Kuidong et al.，2016）; 球粒陨石标准化数据引自McDonough et al.，1995
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The grey shadows show the reported whole-rock REE compositions of Indosinian W-bearing granite in the Miaoershan-Yuechengling batholith (Yuntoujie, Yatoushui, Gaoling, Youmaling) by Yang Zhen et al., 2013; Zhang Di, 2015; Huang Wenting et al., 2016; Zhao Kuidong et al., 2016; chondrite REE values from McDonough et al., 1995
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4.3 电气石
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电气石在花岗岩中有两种产状，第一种在含电气石白云母花岗岩呈浸染状产出，多呈半自形—自形柱状，长约数十微米至1000 μm，电气石多位于石英、长石等矿物晶间（图2c、d），常包裹锆石、铌铁矿族矿物; 第二种为白云母花岗岩中的电气石-白钨矿细脉，呈网脉状他形产出（图2e、f）。在化学组成上，两类产状的电气石属于黑电气石（图7a），根据X位置占位情况的分类，两类电气石属于碱基电气石（图7b）。
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主量元素方面，浸染状电气石颗粒成分相对均匀，SiO2含量~34.22%，Al2O3含量~34.50%，FeO含量~14.27%以及少量的Na2O、MgO、TiO2和MnO等元素（含量分别为1.6%~2.2%，0.4%~0.8%，0.1%~0.6%和0.3%~0.6%），CaO含量低，部分低于检测限，Mg/（Mg+Fe）比值介于0.05~0.09之间（图7a、c; 附表4）。网脉状电气石中SiO2、Al2O3、FeO和TiO2含量与浸染状电气石相似（含量分别为~34.24%、~33.79%、~14.24%和~0.31%），但Na2O和MgO含量略高（含量分别为1.96%~2.22%和0.8%~1.18%），相应的具有更高的Mg/（Fe+Mg）比值（0.09~0.13）。
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通过对电气石成分进行化学式计算，浸染状电气石Altotal值在6.91~7.40之间变化，略高于呈网脉状产出的电气石的Al total（6.81~7.10）（图7d），两类电气石中Al含量的变化主要受控于（□Al3+）+1（Na+R2+）-1、 [Na+（Fe2+，Mg2+）]（□Al3+）-1和（Ca2+Mg2+2）+1（□Al3+）-1（图7d~f）。
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4.4 氧化物矿物
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在豆乍山白云母花岗岩和含电气石白云母花岗岩中，Nb-Ta-W的主要赋存矿物包括铌铁矿族矿物[（Fe，Mn）（Nb，Ta）2O6]、钨铌铁矿[（Nb，Ta，W，Fe，Mn，Ti，Sn）4O8]、骑田岭矿[（Fe，Mn）2（Nb，Ta）2WO10]和黑钨矿[（Mn，Fe）WO4]（图8，9a），但这些矿物在两类花岗岩中的种类有所差别。在白云母花岗岩中，主要的含Nb-Ta-W矿物为铌铁矿和黑钨矿，仅有极少量的钨铌铁矿出现，铌铁矿族矿物可呈半自形或他形粒状分布于造岩矿物晶间，多以单颗粒形式与金红石或锡石等矿物共生（图8a~c），少量铌铁矿族矿物的BSE图像显示微弱的环带或“花斑状”结构（图8c、d）。在含电气石白云母花岗岩中，铌铁矿、钨铌铁矿、骑田岭矿和黑钨矿均有出现，它们常以复杂矿物集合体形式出现，通常在这些集合体的中心为铌铁矿或钨铌铁矿，边部则依次过渡为骑田岭矿±黑钨矿（图8e~g），此外，亦可见到细小的他形白钨矿和黑钨矿分布于铌铁矿族矿物颗粒的裂隙中（图8h）。骑田岭矿仅出现在含电气石白云母花岗岩中，它们可以包裹铌铁矿族矿物或者被包裹在黑钨矿颗粒的核部（图8f）。（含电气石）白云母花岗岩中均发现有常与铌铁矿共生的锡石颗粒（图8b）。
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图6 豆乍山（含电气石）白云母花岗岩中的白云母BSE图像和成分特征
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Fig.6 Back-scattered-electron (BSE) images and compositions of muscovite from Douzhashan (tourmaline-bearing) muscovite granite
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（a，b）—分别为白云母花岗岩和含电气石白云母花岗岩中云母背散射电子图像，图中数字代表该元素含量（×10-6）;（c）—云母分类图;（d）—白云母的FeO和MgO成分对比图，边部比核部具有较高的FeO和较低的MgO含量;（e）—白云母核部与边部的Li-Cs成分特征，边部具有较高的Li和Cs;（f）—白云母核部与边部的Nb+Ta vs. W+Sn成分特征，边部具有较高的含量; 箭头代表核部到边部成分变化的趋势
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(a, b) —Back-scattered-electron (BSE) images of muscovite in the Douzhashan muscovite granite and tourmaline-bearing muscovite granite respectively, the numbers represent the concentration of related elements (×10-6) ; (c) —the classification diagram of micas; (d) —FeO vs. MgO of muscovites, the rims containing higher FeO and lower MgO than the cores; (e) —Li vs. Cs of muscovite; (f) —Nb+Ta vs. W+Sn of muscovite, the rims containing higher Li, Cs, Nb+Ta and W+Sn contents than the cores. The direction of arrows represents the compositions of muscovite from core to rim
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（1）铌铁矿族矿物——钨铌铁矿:在白云母花岗岩中，铌铁矿族矿物的Nb2O5的含量在40.72%~57.61%之间变化，Ta2O5的含量介于12.31%~33.47%之间（附表5），相应的Ta#[Ta/（Nb+Ta）]变化范围为0.11~0.33; FeO和MnO含量变化不大，平均含量分别约为8.08%和10.80%，相应的Mn#[Mn/（Fe+Mn）]变化于0.53~0.63之间，在四端元成分图解上位于铌锰矿区域（图9c）。此外，这些铌铁矿族矿物还含有一定量的WO3（2.28%~5.71%）和TiO2（1.30%~3.09%）及少量的SnO（＜1.22%）和Sc2O3（＜0.17%）。白云母花岗岩中的钨铌铁矿极少，WO3最高含量可达10.49%。在含电气石白云母花岗岩中，铌铁矿族矿物具有与白云母花岗岩中铌铁矿族矿物类似的Nb2O5（31.22%~48.11%）和Ta2O5（20.07%~37.88%）含量以及Ta#（0.21~0.42），而FeO和MnO的含量变化范围较大，分别介于2.07%~10.52%和8.69%~16.18%之间，Mn#变化范围在0.46~0.89之间，大部分颗粒的成分都属于铌锰矿。相较于白云母花岗岩中的铌锰矿，这些铌锰矿颗粒WO3含量较高（4.89%~9.88%），TiO2含量略低（1.19%~1.94%），但同样含有少量的SnO2（＜0.78%）和Sc2O3（＜0.19%）。此外，在含电气石白云母花岗岩中还出现含有较高W含量的钨铌铁矿，WO3=10.9%~16.0%。
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图7 豆乍山（含电气石）白云母花岗岩中浸染状和网脉状电气石成分特征
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Fig.7 Compositions of disseminated and net-like tourmalines from (tourmaline-beaing) muscovite granite in Douzhashan
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图8 豆乍山白云母花岗岩（a~d）和含电气石白云母花岗岩（e~h）中Nb-Ta-W-（Sn）矿物背散射电子（BSE）图像
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Fig.8 Back-scattered electron (BSE) images of Nb-Ta-W- (Sn) -bearing minerals from Douzhashan muscovite granite (a~d) and tourmaline-bearing granite (e~h)
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（a）—白云母花岗岩中铌铁矿和金红石共生;（b）—白云母花岗岩中铌铁矿和锡石共生;（c，d）—白云母花岗岩中呈花斑状的铌铁矿，（d）为（c）中的局部放大;（e）—含电气石白云母花岗岩中钨铌铁矿包裹铌铁矿;（f）—含电气石白云母花岗岩中骑田岭矿包裹铌铁矿;（g）—含电气石白云母花岗岩中黑钨矿包裹钨铌铁矿;（h）—含电气石白云母花岗岩中铌铁矿被黑钨矿和白钨矿交代; Rtl—金红石; CGM—铌铁矿族矿物; Cst—锡石; Zrn—锆石; Wix—钨铌铁矿; Qtl—骑田岭矿; Wlf—黑钨矿; 其他矿物缩写参见图2
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(a) —The columbite ingrown with rutile in the muscovite granite; (b) —the columbite intergrown with cassiterite in the muscovite granite; (c, d) —the “patchy” columbite within the muscovite granite; (e) —the columbite grains included in the wolframoixiolite from the tourmaline-bearing muscovite granite; (f) —the qitianlingite includes the columbite grains in the tourmaline-bearing muscovite granite; (g) —the wolframite includes the wolframoixiolite in the tourmaline-bearing muscovite granite; (h) —the columbite grains are replaced by the wolframite and scheelite; Rtl—rutile; CGM—columbite-group minerals; Cst—cassiterite; Zrn—zircon; Wix—wolframoixiolite; Qtl—qitianlingite; Wlf—wolframite, the others are the same as in Fig.2
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图9 豆乍山、高岭和鸭头水矿床中产出的氧化物矿物成分图解
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Fig.9 Chemical compositions of oxide minerals in the Douzhashan, Gaoling and Yatoushui deposits
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（a）—豆乍山（含电气石）白云母花岗岩中氧化物三元图;（b）—高岭、鸭头水花岗岩和石英脉中氧化物矿物三元图;（c）—豆乍山（含电气石）白云母花岗岩中铌铁矿族矿物四方图;（d）—高岭花岗岩中铌铁矿族矿物四方图; 高岭和鸭头水氧化物矿物成分引自Zhang Di，2015
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(a) —Triangular diagram for compositions of oxide minerals in the Douzhashan (tourmaline-bearing) muscovite granite; (b) —triangular diagram for compositions of oxide minerals in the Gaoling, Yatoushui granites and quartz-vein deposits; (c) —quarternary diagram for the compositions of columbite-group minerals in the Douzhashan (tourmaline-bearing) muscovite granite; (d) —quarternary diagram for the compositions of columbite-group minerals in the Gaoling granite; compositions of oxide minerals from Gaoling and Yatoushui are cited from Zhang Di, 2015
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（2）骑田岭矿:骑田岭矿仅出现在含电气石白云母花岗岩中，可以包裹铌铁矿族矿物或者呈包裹体位于黑钨矿颗粒的核部（图8f）。除了较高的Nb和Ta含量以外（Nb2O5=13.27%~42.10%，Ta2O5=2.31%~32.50%; 附表5），还含有高含量的WO3（19.00%~45.26%）。MnO含量高于FeO含量，Mn#介于0.53~0.78之间。
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（3）黑钨矿:黑钨矿中MnO含量大于FeO的含量（MnO=9.56%~20.88%，FeO=3.46%~14.17%; 附表5），含有更多的钨锰矿端元成分。此外，黑钨矿中都含有一定含量的Nb2O5+Ta2O5，并且含电气石白云母花岗岩中的黑钨矿中的Nb2O5+Ta2O5含量更高（最高可达14.43%）。
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（4）锡石:锡石中的SnO2的含量介于94.77%~100%之间，常含有少量的Nb2O5、Ta2O5、FeO和MnO，（Nb2O5+Ta2O5）和（FeO+MnO）的含量最高分别可达3.34%和1.18%（附表5）。
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5 锡石U-Pb定年
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本次研究选取豆乍山白云母花岗岩中20颗粒径较大，且不含包裹体的锡石晶体进行U-Pb定年工作，得到下交点年龄为219±4 Ma（附表6，图10）。
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图10 豆乍山白云母花岗岩中锡石LA-ICP-MS U-Pb谐和图（Tera-Wasserburg）
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Fig.10 LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram (Tera-Wasserburg) for cassiterite from Douzhashan muscovite granite
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6 讨论
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6.1 豆乍山花岗岩体系演化和硼在稀有金属元素成矿过程中的作用
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（1）豆乍山花岗岩体系的演化:豆乍山岩体主要由二云母花岗岩组成，本次研究的豆乍山钻孔中（含电气石）白云母花岗岩呈岩脉侵入到二云母花岗岩中，三类花岗岩在空间上紧密关联。全岩地球化学特征上，二云母花岗岩与（含电气石）白云母花岗岩均为过铝质花岗岩（图3a），在主量元素成分上，从二云母花岗岩到（含电气石）白云母花岗岩，Na2O、Al2O3和P2O5含量逐渐升高，K2O、TiO2和FeO的含量逐渐降低，在微量元素特征上，Nb、Ta、W、Sn等成矿元素升高而稀土总量逐渐降低（图4、5），均指示分异程度的升高（Schwartz，1992）。在花岗质熔体中，全岩的Zr/Hf、Nb/Ta和Rb/Sr比值可以作为结晶分异程度的有效指标（Halliday et al.，1991; Linnen et al.，2002）。在豆乍山岩体，（含电气石）白云母花岗岩的Nb/Ta和Zr/Hf比值均低于二云母花岗岩，Rb/Sr比值高于二云母花岗岩，证明（含电气石）白云母花岗岩演化程度更高，并且（含电气石）白云母花岗岩的Nb/Ta比值＜5，表明除了更高的分异演化程度外，还可能有亚固相热液活动参与（Ballouard et al.，2016）。
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随着岩浆的分异程度增加，熔体中挥发分的含量也逐渐升高，如B、F、Li、H2O等（Bau，1996），豆乍山（含电气石）白云母花岗岩全岩B含量明显升高，最高可达538×10-6（附表1），B主要赋存在电气石中，它是硼的重要硅酸盐矿物之一。
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（2）硼对于豆乍山花岗岩体系中稀有金属元素富集的意义:在豆乍山岩体，从二云母花岗岩到（含电气石）白云母花岗岩的电气石含量增加，B含量升高，相应地，Zr/Hf和Nb/Ta比值显著降低，显示了熔体的结晶分异程度也增加，不相容元素Nb、Ta和W等稀有金属元素含量也升高，并且出现了电气石和Nb-Ta-W氧化物矿物共生的现象（图2e~g，8f），因此推断在豆乍山（含电气石）白云母花岗岩的演化及Nb-Ta-W成矿作用与B有一定的关联。因电气石经常出现在花岗岩以及相关的铌钽钨锡铜等岩浆-热液矿床中（Launay et al.，2018），前人很多关于花岗岩演化及稀有金属成矿作用的工作都关注了B对体系的影响。尽管实验岩石学结果表明，花岗质熔体的温度和熔体成分（如ASI和H2O）是影响体系中Nb、Ta和W等稀有金属元素的溶解度的最关键因素，如:① 降低固相线温度可以延长熔体结晶时间，促进这些不相容稀有金属元素的聚集; ② 降低黏度和提高熔体中的水饱和度，促进结晶分异作用的进行（Dingwell et al.，1992; Bartels et al.，2013）; ③ 增加的ASI值也可以显著影响稀有金属元素的溶解度（ASI≈1.0时，Nb、Ta和W的溶解度最低; 在ASI＜1.0时，随着ASI值的降低，溶解度急剧升高; 当ASI＞1.0时，其溶解度随ASI值的增加呈现出微弱的增高，Linnen et al.，2005）。而硼的加入表面看起来虽然并未直接影响这些元素的溶解度（Che Xudong et al.，2013; Fiege et al.，2018），但却间接地影响了稀有金属元素的聚集。首先，硼的富集影响了熔体固相线温度。在水饱和的花岗质熔体中加入5%左右的B2O3，可以使熔体的固相线温度降低60℃（Pichavant，1981）; 其次，在硅酸盐熔体中，硼的加入主要以三角形配位的BO3以及少量的四面体配位的BO4存在，通过形成Si-O-B或Al-O-B键与铝硅酸盐骨架相互作用，使熔体发生Si-O键和Al-O键解聚（Schmidt et al.，2004）。600℃的熔体中加入1% B2O3，即可使富B花岗岩-伟晶岩体系的黏度降低2个数量（Dingwell et al.，1992）。再者，在花岗质熔体中，B还以三角形配位B（OH）3的形式存在（Thomas，2002），提高熔体中羟基含量（Schmidt，2004），降低黏度。例如，豆乍山（含电气石）白云母花岗岩全岩锆饱和温度介于642~677℃之间（Watson et al.，1983），远低于二云母花岗岩的温度（＞742℃）。因此，在豆乍山（含电气石）白云母花岗岩，硼的富集导致熔体的温度以及黏度的降低，使花岗质岩浆有充足时间经历高程度的结晶分异作用，从而提高稀有金属元素在花岗质岩浆中的含量。
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因此，豆乍山（含电气石）白云母花岗岩与稀有金属成矿作用的相关性，与硼的富集有着密不可分的联系。
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6.2 豆乍山（含电气石）白云母花岗岩中岩浆-热液阶段及Nb-Ta-W富集过程
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花岗岩中电气石的成因通常认为有三种:① 富B母岩的部分熔融形成的熔体中结晶; ② 结晶分异过程导致花岗岩熔体中硼的富集，达到饱和从而结晶; ③ 富B的热液流体形成的电气石（Dutrow et al.，2011）。在豆乍山钻孔的花岗岩中出现两类产状的电气石:浸染状的电气石和网脉状产出的电气石（图2）。在豆乍山岩体演化程度较低的二云母花岗岩中并未出现电气石，因此豆乍山白云母花岗岩的电气石的形成并非母岩富集B之后部分熔融后形成的产物。这些浸染状电气石主要呈半自形—自形柱状，位于造岩矿物晶间（图2c~d），在化学成分上相对均一，Mg/（Mg+Fe）比值介于0.05~0.09之间，属于黑电气石，表现出岩浆成因的特征（London et al.，1995）。因此可以推断，随着原始岩浆演化，残余熔体中硼含量逐渐升高，最终结晶出电气石，形成含电气石白云母花岗岩（Pesquera et al.，2013）。而第二类的网脉状的电气石则多呈半自形—他形出现在云英岩细脉的附近，反映在其形成过程中强烈的流体活动。在成分上，略高的MgO含量更低的Mg/（Fe+Mg）比值，反映了晚期出溶的流体对早期固结花岗岩的交代，从而导致出溶流体更加富Mg贫Fe，结晶出高Mg/（Mg+Fe）比值的电气石（Rozendaal et al.，1995）。综上所述，含电气石白云母花岗岩中浸染状电气石为岩浆成因，而在云英岩细脉中与白钨矿共生的网脉状电气石为热液电气石，为后期热液活动的产物。（含电气石）白云母花岗岩中浸染状电气石和网脉状电气石反映了岩浆中流体活动逐渐增强，体系从岩浆到热液阶段的转变过程。
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本次研究发现的豆乍山（含电气石）白云母花岗岩存在Nb-Ta-W成矿作用，主要赋存在不同类型富含Nb-Ta-W矿物中，包括铌铁矿族矿物、钨铌铁矿、骑田岭矿、黑钨矿和白钨矿等，根据它们的产状、成分和与电气石共生的特征，Nb-Ta-W的成矿过程可分为以下两个阶段:
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（1）岩浆-热液过渡阶段:铌铁矿族矿物在白云母花岗岩和含电气石白云母花岗岩中均有出现，其在白云母花岗岩中多呈自形—半自形粒状分布于造岩矿物晶间（图8a、b），而在含电气石白云母花岗岩中则主要位于铌铁矿-钨铌铁矿-骑田岭矿-（黑钨矿）等矿物集合体的核部（图8e、f），为Nb-Ta-W氧化物矿物中最早结晶的矿物。在过铝质花岗熔体中，Nb和Ta为不相容元素，随着结晶分异作用的进行，这些元素在残余熔体中逐渐发生富集（Linnen et al.，2005），并且Nb和Ta在流体和熔体之间的分配系数极低，它们更倾向于分配到熔体中（Timofeev et al.，2017）。实验岩石学的研究结果表明，当含有（MnO+FeO）＞0.05%的花岗质熔体温度降到~600℃，Nb的含量需要达到~70×10-6~100×10-6，铌铁矿族矿物可以结晶出来（Linnen et al.，1997）。而McNeil et al.（2020）的研究成果表明，在岩浆-热液过渡阶段，在富挥发性元素（Li、F、P、B等）的熔体中，含有~1% Mn，仅需要17×10-6的Nb就可以结晶出铌锰矿。在豆乍山白云母花岗岩含有一定含量的B（15×10-6~23×10-6，含电气石网脉样品达到99×10-6）以及较高含量的P2O5（＞0.16%），Nb的含量最高可达52×10-6，因此在岩浆晚阶段富集挥发分，铌铁矿达到饱和结晶。富W的矿物（钨铌铁矿、骑田岭矿和黑钨矿）主要出现在含电气石白云母花岗岩中，铌铁矿族矿物出现在富W矿物集合体的中心，显示富W矿物晚于Nb-Ta氧化物结晶。钨铌铁矿和骑田岭矿属于复杂的Nb-Ta-W氧化物矿物，也被统称为铌黑钨矿（Johan et al.，1994），它们在Li-F花岗岩中较为常见，如癞子岭含黄玉铁锂云母花岗岩和翁岗岩（Huang Fangfang et al.，2015; Xie Lei et al.，2018），Cínovec铁锂云母花岗岩（Breiter et al.，2017），以及Dolní Bory-Hatě伟晶岩（Novák et al.，2008）。在还原性的花岗熔体中，W在大部分矿物-熔体间的分配系数介于0.039~0.39之间，属于不相容元素（Antipin et al.，1981; Candela，1992），因在熔体中溶解度极高，不易达到饱和（Che Xudong et al.，2013），岩浆演化的晚期，熔体中逐渐富集Li、F、B等助熔剂，熔体中W含量逐渐富集（Ding Teng et al.，2017）。在豆乍山含电气石白云母花岗岩中大量富集电气石，这显示熔体中W富集和富W矿物的结晶可能是伴随熔体中B含量的升高发生的。并且，在（含电气石）白云母花岗岩中的云母具有明显的核边结构（图6a、b），边部含有更高的Al、Fe含量和Li、Cs含量（图6c~e），表明云母核部到边部结晶的过程中熔体成分发生了变化（Yin Rong et al.，2019），由于Li和Cs在流体中具有较高的分配系数（Webster et al.，1989; Brenan et al.，1998），云母边部Li、Cs等元素含量升高也从侧面证实了岩浆中流体活动的增强，但流体并未从熔体中出溶出去变成独立的流体相，而是继续保留在熔体中，形成富Li、Cs的熔体，在该过程中分配进入到云母中的Nb+Ta和W+Sn含量呈正相关性增加（图6f）。
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（2）热液阶段:W在熔-流体之间的分配系数介于0.8~60之间，因此相比于熔体，W更倾向于进入流体中（Zajacz et al.，2008）。B也更倾向于进入流体相中（Schatz et al.，2004），这些富B流体与围岩发生水-岩反应形成电气石的过程中会造成流体中碱金属元素的亏损和pH值的中和，从而降低了W的溶解度，沉淀出黑钨矿或白钨矿等（Lecumberri-Sanchez et al.，2017）。因此，随着豆乍山花岗质岩浆中流体进一步富集达到饱和，富B和W流体交代早期结晶的铌铁矿，并在铌铁矿内部沉淀出黑钨矿和白钨矿，形成“多孔”的铌铁矿+白钨矿+黑钨矿组合（图8h）。流体还沿裂隙交代早期固结的白云母花岗岩，在裂隙附近发生云英岩化并且结晶出网脉状的热液电气石以及细脉状的白钨矿（图2e~h）。这与很多大型的W矿床形成过程相似，如Panasqueira钨-锡-（铜）矿床以及Mawchi锡-钨矿床等（Launay et al.，2018）。这些矿体中常产出大量的电气石脉，这些电气石脉结晶于从花岗质岩浆中分离出来的不混溶的含水富B岩浆/流体中（Yang Shuiyuan et al.，2015）。
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6.3 苗儿山-越城岭印支期花岗岩稀有金属成矿作用
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豆乍山白云母花岗岩中的锆石富U并且具有较多的包裹体，不适合进行U-Pb定年，铌钽钨氧化物多呈复杂集合体产出（图8），成分不均一，也不适合定年，而少量呈半自形—他形粒状的锡石，分布于造岩矿物晶间（图8b），成分上具有较高的Nb、Ta含量，表现出岩浆锡石的特征（Tindle et al.，1998），因此，对锡石进行U-Pb同位素定年获得了稀有金属成矿年龄，同时还可以推断花岗岩成岩年龄（Zhang Rongqing et al.，2017）。白云母花岗岩中锡石的U-Pb同位素年龄为219±4 Ma（图10），是印支期岩浆活动的产物，而且在误差范围内，与豆乍山二云母花岗岩的成岩年龄（独居石和磷钇矿U-（Th）Pb年龄分别为220±6 Ma和211±7 Ma; Hu Huan et al.，2013）一致。豆乍山岩体边缘或内部，分布着众多热液型铀矿床，如向阳坪铀矿床、沙子江铀矿床、张家铀矿床等，这些铀矿床也与印支期二云母花岗岩具有密切成因联系（Zhao Kuidong et al.，2014，2016）。
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苗儿山-越城岭岩基发生的印支期成矿作用以钨为主，这些钨矿床多为与二云母花岗岩相关的热液型矿床（表1），如油麻岭矽卡岩型白钨矿矿床（Yang Zhen et al.，2013）; 鸭头水石英脉型黑钨矿钨矿和高岭矽卡岩型白钨矿钨矿（Zhang Di，2015）以及与白云母花岗岩相关的石英脉和浸染状矿床，如云头界W-Mo矿床（Wu Jing et al.，2012; Huang Wenting et al.，2016）。这些印支期钨矿床钨成矿作用相关的二云母花岗岩具有相似的地球化学特征（图3、图4），演化程度低于豆乍山与铌钽钨成矿作用相关的（含电气石）白云母花岗岩。花岗质熔体的演化尽管是钨元素发生富集的必要条件，但水岩反应在钨成矿作用过程中起着决定性的作用（Lecumberri-Sanchez et al.，2017）。与钨成矿作用相关的花岗岩并不需要达到非常高的演化程度。在豆乍山（含电气石）白云母花岗岩中黑钨矿含有较高的Nb2O5+Ta2O5含量（最高可达14%），Nb和Ta都更倾向存在于岩浆中，表明富Nb-Ta的黑钨矿可能结晶于岩浆环境，而相比于该地区（如高岭和鸭头水）其他钨矿床产出的黑钨矿，成分则较纯，几乎不含Nb+Ta（图9b），与世界范围内的石英脉型黑钨矿床中黑钨矿成分类似，Nb和Ta的含量通常很低，分别介于10×10-6~1000×10-6和10×10-6~100×10-6之间（Harlaux et al.，2018），又如江西漂塘W矿床中黑钨矿（Nb和Ta含量最高分别为11000×10-6和7900×10-6; Zhang Qiang et al.，2018）以及湖南湘东钨矿床中黑钨矿（Nb和Ta含量最高仅为2400×10-6和250×10-6; Xiong Yiqu et al.，2020），尽管石英脉早期形成的黑钨矿相对晚期黑钨矿Nb和Ta要更高一些，但是这些数量级远低于豆乍山岩浆晚期形成的黑钨矿中的Nb和Ta含量，因此，该地区钨矿床中大量产出的贫Nb-Ta的黑钨矿，间接表明了大规模的W成矿作用多发生于流体环境中。
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此外，位于苗儿山西缘的云头界钨矿与印支期花岗岩有关，赋矿岩体除了白云母花岗岩以外还包括含电气石白云母花岗岩（Wu Jing et al.，2012; Huang Wenting et al.，2016），该岩体成岩成矿时代接近，约217 Ma（表1）。这类含电气石白云母花岗岩与本文研究的豆乍山（含电气石）白云母花岗岩具有相似的全岩地球化学特征，均显示过铝，富Al、Na、P，贫K、Ti、Fe和稀土的特征，并且稀土配分曲线显示强四分组效应（图3~5），还具有较高的Nb、Ta含量（分别为19×10-6~56×10-6和7.1×10-6~40×10-6），Nb/Ta和Zr/Hf比值较低（分别＜4.5和＜30），与华南其他含铌钽花岗岩类似，如栗木、雅山等岩体（Huang Wenting et al.，2020; Li Jie et al.，2015）。因此，我们推断云头界含电气石白云母花岗岩可能与豆乍山类似，也具有W-Nb-Ta成矿的潜力，值得关注。
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7 结论
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通过对豆乍山（含电气石）白云母花岗岩岩石地球化学、矿物学及其印支期Nb-Ta-W成矿作用研究，并与印支期W成矿花岗岩进行对比，得出以下结论:
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（1）豆乍山（含电气石）白云母花岗岩比二云母花岗岩具有更高的演化程度，云母、电气石和氧化物等矿物成分显示了岩浆-热液不同阶段熔体成分的变化，B的富集是促进演化的关键因素，进一步促进Nb-Ta-W等稀有金属富集。
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（2）豆乍山（含电气石）白云母花岗岩中出现浸染状和网脉状两类电气石，分别结晶于岩浆晚期和热液阶段，对应地，花岗岩岩浆晚期富流体阶段结晶出稀有金属的氧化物矿物，包括铌铁金红石+锡石+铌钽钨氧化物集合体（主要包括铌铁矿、钨铌铁矿、骑田岭矿、黑钨矿）; 在热液阶段，在电气石网脉中有大量的白钨矿沉淀。因此，花岗岩相关的成矿作用包括了从铌钽成矿作用到铌钽钨成矿作用，以及最终钨成矿作用的过程。
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（3）在苗儿山-越城岭花岗岩岩基中，印支期成矿除了钨、铀成矿作用以外，还伴生铌钽和钨成矿作用，它们通常与具有演化程度更高的含电气石花岗岩相关，虽然成矿规模未知，但已经有多个岩体显示出相同的特征，这对于伴生的稀有金属找矿勘探具有理论意义。
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致谢:感谢两位匿名审稿人对本文提出的宝贵意见。感谢南京大学章荣清副教授对锡石定年工作的帮助。
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附件:本文附件（附表1~6）详见 ttp://www.geojournals.cn/dzxb/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=202302097&flag=1in northern Guangxi Province
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摘要
桂北苗儿山-越城岭岩基是一个多时代复式岩体,出露有新元古代、加里东期、印支期和燕山期花岗岩,与花岗岩相关有多个加里东期和印支期的大型W矿床,如牛塘界钨(锡)、界牌钨铜、云头界钨钼矿床等,另外越城岭的戈洞坪地区还发现了燕山期铌钽成矿作用。豆乍山岩体位于苗儿山岩体中部,主要由二云母花岗岩组成,本次研究在豆乍山钻孔样品中发现富含Nb-Ta-W氧化物的(含电气石)白云母花岗岩,为进一步全面认识苗儿山-越城岭地区的多时代成矿信息,查明不同类型成矿过程,对钻孔内花岗岩及其成矿作用开展了详细的研究。钻孔样品主要包含二云母花岗岩和细粒的(含电气石)白云母花岗岩,其中细粒的(含电气石)白云母花岗岩穿插了主岩体。详细的矿物学工作显示(含电气石)白云母花岗岩中含有多样的稀有金属副矿物,其中白云母花岗岩中有铌铁矿族矿物、铌铁金红石、锡石等氧化物,而含电气石白云母花岗岩则包含了复杂的Nb-Ta-W的氧化物矿物集合体,主要为铌铁矿族矿物、钨铌铁矿、骑田岭矿和黑钨矿等;另外还在白云母花岗岩中发现一些富含白钨矿的电气石细脉。白云母花岗岩中岩浆锡石U-Pb定年结果为219±4 Ma,属于印支期成矿作用。结合岩相学观察结果和云母的微量元素结果显示,含电气石的白云母花岗岩中钨富集程度更明显,形成更多铌钽钨的氧化物,后期随着含B流体的进一步聚集,在白云母花岗岩晚期穿插的电气石细脉中形成了大量的W的独立矿物,黑钨矿和白钨矿。相对于二云母花岗岩,(含电气石)白云母花岗岩全岩成分具有较高的Na和P含量和较低的K、Ti和Fe含量,较低的稀土总量,且四分组效应更明显,它们还含有更高的稀有金属元素Nb、Ta、W、Sn等(最高分别可达56×10-6、40×10-6、547×10-6和89×10-6)和较低的Nb/Ta和Zr/Hf比值(分别低至1.4和11.2)。这些全岩地球化学参数显示了(含电气石)白云母花岗岩更高的演化特征。通过与苗儿山-越城岭岩基中多个印支期二云母花岗岩、白云母花岗岩进行全岩地球化学对比,云头界含电气石白云母花岗岩具有与豆乍山(含电气石)白云母花岗岩相似的特征,推测该W矿床也可能具有Nb-Ta富集的潜力。
Abstract
Miao'ershan-Yuechengling batholith, located in the north Guangxi, is a multi-aged composite granite pluton, including Neoproterozoic, Caledonian, Indosinian and Yanshanian granites. Granites in this region are related to several large tungsten (W)-depositsformed in the Caledonian and the Indosinian, such as the Niutangjie W-(Sn) deposit, the Jiepai W-Cu deposit and the Yuntoujie W-Mo deposit. Additionally, Yanshanian niobium-tantalum mineralization is found in the Gedongping district in the Yuechengling. Douzhashan pluton located in the middle of the Miao'ershan, is mainly composed of two-mica granites. In this study, we also found (tourmaline-bearing) muscovite granites which contain abundant Nb-Ta-W oxides in the Douzhashan drill-holes. We studied these samples in detail to further understand the multi-aged mineralization in the Miao'ershan-Yuechengling batholith and investigate the ore-forming processes of different types of deposits. The granitic samples from drill-holes include fine-grained (tourmaline-bearing) muscovite granites and two-mica granites.The (tourmaline-bearing) muscovite granite intrudes into two-mica granite which occurs as the main granite body. Detailed mineralogical studies show that the (tourmaline-bearing) muscovite granite contain various rare-metal minerals, such as columbite-group minerals, ilmenorutile, and cassiterite found in the muscovite granite, and complex Nb-Ta-W oxide mineral aggregates, including columbite-group minerals, wolframixiolite, qitianlingite, and wolframite found in the tourmaline-bearing muscovite granite. Morever, we also found some tourmaline-bearing stockworks which contain abundant scheelite grains in muscovite granite. U-Pb data of magmatic cassiterites (219±4 Ma) suggest that the mineralization occurred during the Indosinian. Combined with petrological observations and trace element composition of muscovite, it is found that the tourmaline-bearing muscovite granite is enriched in tungsten and thus contains higher abundance of the Nb-Ta-W oxide minerals. With the progressive enrichment of boron-rich fluid, scheelite and wolframite precipitated in the late-stage tourmaline-bearing stockwork. Compared to the two-mica granites, the (tourmaline-bearing) muscovite granites contain higher Na and P, but lower K, Ti, Fe, and rare earth element concentrations with more obvious tetrad effect. Additionally, they also have higher rare-metal elements such as Nb, Ta, W, and Sn concentrations (up to 56×10-6, 40×10-6, 547×10-6 and 89×10-6, respectively) and lower Nb/Ta and Zr/Hf ratios (as low as 1.4 and 11.2, respectively). These characteristics of whole-rock geochemistry show the (tourmaline-bearing) muscovite granites are more evolved than those two-mica granites. In addition, compared to selected Indosinian two-mica granite and muscovite granite related to the W mineralization in Miao'ershan-Yuechengling batholith, the tourmaline-bearing muscovite granite in the Yuntoujie W deposit share similar characteristics with the Douzhashan (tourmaline-bearing) muscovite granite. It is inferred that the potential Nb-Ta mineralization locally could be found in the Yuntoujie W deposit.
