副矿物对花岗质岩石成岩成矿的指示作用—以湘南Cu-Pb-Zn多金属成矿有关的花岗闪长岩为例

Generally, the granitic rocks contain some accessory minerals such as zircon, titanite, apatite, and Fe-Ti oxides. The closure temperature for trace element and isotopes are difference among these accessory minerals, and therefore they can record the P-T-t-x pathway of magmatic evolution. The Cu-Pb-Zn polymetallic mineralization related granodioritic intrusions are widespread in southern Hunan Province, and the Shuikoushan, Baoshan and Tonshanling granodiorites are considered to be typical representatives. These granodiorites share similar mineralogy with I-type granitoid, but they also possess some geochemical characteristic of S-type granitoid. The ore-forming elements assemblages have difference among these granodiorite-related deposits. Many researches have been done on it, however, the origins, physicochemical state, evolution history of magmas are ambiguous toward these granodioritic rocks. This project takes these three granodiorites as the research object. Detail mineralogy, in-situ elements, and isotopes of accessory minerals (zircon, titanite, apatite and Fe-Ti oxides) are carried out. It is possible to decipher the source nature, physicochemical state, and evolution process of granodioritic magmas. These studies are of great significance not only for deciphering the petrogenesis and metallogenic process of these three intrusions, but also for understanding the petrogenesis of other I-S transition granitoids.

锆石、榍石和磷灰石等副矿物普遍存在于花岗质岩石中，它们的同位素和微量元素封闭温度不一致，能完整记录整个岩浆过程的P-T-t-x轨迹。水口山、宝山和铜山岭岩体，为湘南与大型—超大型Cu-Pb-Zn多金属成矿有关花岗闪长质岩体的典型代表，它们兼具I、S型花岗岩的特征，与它们有关矿床的成矿元素组合存在很大差异。这些独具特色的花岗闪长岩体的物质源区如何？岩浆物理化学条件怎样？二者如何制约成矿元素组合存在的巨大差异？是未解决的重要科学问题。本项目选择这三个花岗闪长岩体为研究对象，拟通过其中锆石、榍石、磷灰石和Fe-Ti氧化物等副矿物的矿物结构及其原位微区元素—同位素组成的系统研究，揭示这些I-S过渡型花岗闪长岩的成因（物质源区及其动态变化）、岩浆物理化学性质及其对成矿元素组合特征的制约机制。这些研究不仅对认识被研究岩体的成岩成矿过程具有重要意义，而且对深入理解I-S过渡型花岗岩的成因也具有重要意义。

锆石、榍石和磷灰石等副矿物普遍存在于花岗质岩石中，它们的同位素和微量元素封闭温度不一致，能完整记录整个岩浆过程的P-T-t-x轨迹。水口山、宝山和铜山岭岩体，为湘南与大型—超大型Cu-Pb-Zn多金属成矿有关花岗闪长质岩体的典型代表，它们兼具I、S型花岗岩的特征，与它们有关矿床的成矿元素组合存在一些差异，水口山Au高，宝山Ag高，铜山岭Cu高。这些独具特色的花岗闪长岩体的物质源区如何？岩浆物理化学条件怎样？二者如何制约成矿元素组合存在的巨大差异？是未解决的重要科学问题。本项目选择这三个花岗闪长岩体为研究对象，对其中锆石、榍石、磷灰石等副矿物的矿物结构及其原位微区元素—同位素组成进行了系统研究。锆石U-Pb同位素定年显示，这些花岗闪长岩均形成于158Ma左右。这些花岗闪长岩具有相似的锆石Hf-O同位素组成，结合岩石地球化学特征，我们提出这些花岗闪长岩很可能是由角山岩相中下地壳物质脱水熔融形成。水口山和铜山岭岩体的磷灰石和榍石原位Sr-Nd同位素组成同样比较均一，但是宝山岩体的磷灰石和榍石原位Sr-Nd同位素组成不均一，并且副矿物之间存在明显的Hf-Nd同位素解耦，暗示宝山岩体侵位过程中有浅部沉积物的加入。因此，水口山和铜山岭花岗闪长岩具有相似的岩浆来源，而宝山岩体有别于前者。通过研究发现，不同副矿物可以揭示不同岩浆演化阶段的信息，锆石Hf-O同位素记录了最初始的岩浆来源信息，而磷灰石和榍石记录的岩浆信息滞后于锆石记录的岩浆来源信息，副矿物完整揭示了水口山、宝山和铜山岭花岗闪长质岩浆的演化历史。通过副矿物微量元素分析，三个岩体均具有高氧逸度特征，但铜山岭岩体氧逸度最高，而水口山和宝山岩浆氧逸度略低。因此，岩浆演化过程物质变化和物理化学条件的差异是致使这三个岩体成矿元素组合存在一定差异的主要原因。