摘要：自20世纪50年代江西龙回和陡水岩体被发现，至今华南地区已经有160多个花岗质岩体被确认形成于加里东期(主要包含奥陶纪、志留纪和泥盆纪)，其中只有14个岩体与金属矿(以钨矿为主，含少量钼、铜、锡和金矿)有成因关系，11个岩体与稀土矿有成因关系。前人对加里东期花岗岩特征的归纳主要集中在岩石学、地球化学和构造动力学等方面，而极少对该期成矿作用进行系统总结。通过搜集和整理已公开发表的280篇学术论文和学位论文中的800个成岩和成矿年龄，1248个样品的全岩主量、微量元素数据，428个样品的全岩Sr-Nd同位素数据和2352个测试点的锆石Lu-Hf同位素数据，从以下4个方面对加里东期花岗岩的含矿性特征进行了梳理：①岩浆活动与金属成矿的年龄峰值均集中在440～420Ma;②成金属矿的花岗岩主要分布于大瑶山和桂北—桂东北地区，虽然都是以钨矿为主的岩石，但是这两个地区花岗岩的源区物质和分异程度均具有差异性;③成稀土矿的花岗岩主要分布于武夷和南岭地区，前者大多数发生了变质作用，而后者以块状构造为主;④与奥陶纪和泥盆纪花岗岩相比，志留纪花岗岩的分布面积最广，岩性最宽泛，物质来源也最为复杂。
关键词：加里东期花岗岩;钨多金属矿;稀土矿;全岩地球化学;全岩Sr-Nd同位素;锆石Lu-Hf同位素;岩浆来源;结晶分异;华南地区
0引言
华南地区是全球范围内最重要的钨、锡金属矿产地，铌、钽、铜、铅、锌、金、银、锂、铍、稀土资源也非常丰富，这些矿产与花岗岩的形成和演化具有密切的成因联系[1-5]。自20世纪50年代以来，地质工作者对华南花岗岩的形成时代、分异演化、物质来源、构造背景和成矿作用等方面开展了众多的研究和勘查工作，逐步揭示出华南花岗岩具有多年龄、多成因和多矿化的特征[6-17]。其中，加里东期花岗岩的出露面积约22000km2，约占华南花岗岩总出露面积的13.0%，其强度和广度稍高于印支期花岗岩(20900km2，12.3%)，但远低于燕山期花岗岩(114400km2，66.6%)[18]。加里东期花岗岩开启了以地壳物质重熔为主的华南大花岗岩省形成和演化的序幕，标志着华南陆壳进入不断成熟、亲石成矿元素不断向陆壳富集的阶段。多构造旋回的花岗质岩浆不断演化使得成矿元素在燕山期花岗岩中高度富集，并最终导致了燕山期的“成矿大爆发”[19]。因此，详细地梳理和归纳加里东期花岗岩特征，对于认识“大爆发”序幕阶段花岗岩的形成、演化和成矿作用具有非常重要的科学意义。
前人已经对加里东期花岗岩的分布、年龄、地球化学、成矿类型和构造背景进行了很多总结。随着越来越多的加里东期花岗岩体被识别，其分布范围从武夷—云开地区[20]逐渐扩展到湘赣交界万洋山—诸广山、湘南八面山、江西武功山[18，21]以及桂东大瑶山和桂北—桂东北地区[22-23];目前该期花岗岩已被确认呈面状广泛出露于华南内陆[24-25]。前人对加里东期花岗岩形成年龄的统计稍有差异，有460～410[26]、440～390[24]、449～415[27]、452～381Ma[25]不同年龄跨度，可见其岩浆活动的时间范围较大，从460Ma到381Ma均有记录。加里东期块状构造花岗岩早期被认为绝大多数属于过铝质[20]，应该为S型花岗岩[26]，但后期越来越多的I型花岗岩被识别[24]，并且分布在不同地区花岗岩的地球化学特征没有明显差别[25]。加里东期只有少数花岗岩与成矿作用有关，华仁民等认为有些演化充分的加里东期花岗岩直接成矿[19]，但陈懋弘等认为有些成钨矿岩体仍属于低分异花岗岩[23]，Song等对比了该期含钨和含铜花岗岩岩浆分异程度、氧逸度和物质来源方面的差异性[28]。华南地区加里东期的构造动力学背景一直存有争议，主要有洋壳俯冲[29-30]、陆陆碰撞[31-33]、陆内造山[34-36]和多块体拼贴[37]等模型。虽然前人已经对华南地区加里东期花岗岩上述5个方面的特征进行了综述，但是对该期成矿作用的总结略显薄弱，具体体现在：对与钨、铜、锡、钼、金、稀土矿有关花岗岩的年龄峰期，导致不同矿种差异性的主要原因，成矿和不成矿花岗岩之间的差别，以及与该期变质花岗岩之间的关系等总结得不够全面。
本文在回顾华南地区加里东期花岗岩发现史的基础上，系统搜集和整理20世纪80年代以来公开发表的学术论文、学位论文中该期花岗岩的成岩年龄、成矿年龄、全岩地球化学、全岩Sr-Nd同位素、锆石Lu-Hf同位素数据，从含矿和不含矿花岗岩的地球化学特征、变质和未变质花岗岩的特征及其与含矿花岗岩之间的关系、加里东期不同时期花岗岩的地球化学和成矿作用差异3个方面进行了总结，从而力求全面梳理华南地区加里东期花岗岩的物质来源、分异演化以及成矿作用特征。
1华南地区加里东期花岗岩的发现史
对华南地区花岗岩的研究始于20世纪初[38]，至今已有120多年的历史。20世纪90年代之前，前人对华南地区加里东期花岗岩的研究主要集中在岩体的时空分布、地球化学特征、成因类型等方面[12-13，39-40];90年代之后，研究以岩浆的产出构造背景、岩浆作用过程和成矿作用等为主[5，19，21，41-43]。
1.1地质观测
早期地质工作者一般认为华南地区未变质的花岗岩都是燕山期花岗岩，而对于一些已变质的片麻状花岗岩的形成时代则有各种假定，认为其属于太古代、元古代、早古生代到中生代，但大多数缺少确凿的年龄证据[7，44]。黄汲清在其著作《中国主要地质构造单元》一书中提出华南多时代花岗岩的可能性：“我在1937年曾经指出，福建、广东和江西所发现的若干片麻状花岗岩，前曾被认为属五台系和太古宙的，可能早晚被证明属于加里东期”[45]。
1957年，徐克勤等根据岩体与地层的接触关系，率先确定了两个加里东期花岗岩体：江西龙回和陡水岩体[6]。他发现泥盆系底部有一层成分主要为长石和石英的碎屑岩覆盖于花岗岩之上，这层碎屑岩貌似花岗斑岩;他敏锐地察觉出这层花岗质碎屑岩应该是由风化崩解的花岗岩经流水作用分选和堆积而成的，从而判断底部花岗岩的时代应该早于泥盆纪，又因为花岗岩侵位于下震旦统中，故确认龙回和陡水岩体属于加里东期花岗岩体[6];由此推论华南地区加里东期花岗岩的分布范围可能极广，并且进一步论证华南地区岩浆活动具有多旋回的特点[7]。毛建仁等依据岩体与地层的接触关系将陡水岩体的形成时代定为加里东晚期[46];于津海等通过对侵入陡水岩体中煌斑岩锆石定年和Lu-Hf同位素详细研究，认为该岩体深部存在加里东期岩浆岩[47]。
20世纪50年代后期，徐克勤带领南京大学地质系的师生开始了对华南地区多时代花岗岩类及其成矿作用的大规模综合研究。1958～1959年，赣南崇义的诸广山岩体和湘南彭公庙的八面山花岗岩被证实为加里东期，由此徐克勤等推测在江西、湖南、广东、广西、福建等省区都可能有若干加里东期花岗岩侵入体的存在[6]。赵金科等在广西壮族自治区资源县发现已变质的片麻状加里东期苗儿山岩体侵入下古生界，同时又被泥盆系莲花山组砂岩不整合覆盖[48]。徐克勤等也在赣南地区发现一些面积不大的片麻状花岗岩体，如大余南郊、赣县北乡湖溪等片麻状花岗岩页理方向为NNE，可能属于加里东早期侵入体[6]。诸多加里东期花岗岩的确定开创了华南地区加里东期花岗岩研究的新局面，也揭开了华南地区不同时代花岗岩研究的序幕[36]。
1.2实验测定
1962年，在广州召开的南方区测会议上，李璞的“南岭及其邻区岩浆岩及成矿期的绝对年龄研究简报”报道了27个K-Ar法年龄数据[49]，证明南岭及其邻区加里东期、印支期和燕山期各构造旋回花岗岩的存在，率先通过年代学测试方法测得弋阳片麻状花岗岩、贵溪慈竹片麻状花岗岩、彭公庙花岗岩、大宁石英闪长岩等加里东期花岗岩的绝对年龄。此后，根据野外观察和绝对年龄测试，越来越多的加里东期花岗岩体被发现，如彭公庙岩体、诸广山岩体[7]、海洋山岩体[50]、雪峰山黑云母花岗岩体[51]、武功山岩体和古嶂岩体[10]、扶溪花岗闪长岩体和永和花岗闪长岩体[52]。
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20世纪90年代之前受定年技术的限制，定年方法以Sm-Nd、Rb-Sr和K-Ar法为主，存在少量Ar-Ar和U-Pb法，年龄精度相对较低[40，53-56]。随着高精度定年技术广泛运用于花岗岩形成时代的研究，逐渐积累了一大批可靠的数据[57-60]。以最初发现的龙回和陡水岩体为例，中国科学院地球化学研究所利用黑云母K-Ar法测得陡水赖圹口花岗岩中的云英岩年龄为385Ma，铁扇关花岗质碎屑岩中云英岩年龄为381Ma[39];徐克勤等利用白云母K-Ar法测得陡水白云母花岗岩年龄为368Ma[12，54];地矿部南岭项目花岗岩专题组利用白云母K-Ar法测得陡水二云母花岗岩年龄为377Ma[40];毛建仁等利用SHRIMP锆石U-Pb法测得陡水岩体年龄为(464±11)Ma(平均标准权重偏差(MSWD)为0.81)[46];张芳荣利用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb法测得陡水岩体二长花岗岩年龄为(440.0±4.7)Ma(MSWD值为0.30)、(443.9±3.2)Ma(MSWD值为0.73)和(419.2±3.3)Ma(MSWD值为1.16)，陡水岩体细粒二云母二长花岗岩年龄为(408.2±4.7)Ma(MSWD值为0.78)，龙回细粒似斑状黑云母花岗闪长岩和中细粒似斑状黑云母二长花岗岩年龄分别为(440.1±3.7)Ma(MSWD值为0.55)和(441.3±3.3)Ma(MSWD值为0.23)[61];苏晓云等利用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb法确定了陡水岩体中细粒黑云母二长花岗岩年龄为(460.8±1.5)Ma(MSWD值为0.78)[62]。
1.3框架构建
在众多地质工作者的共同努力下，20世纪90年代之前华南地区加里东期花岗岩的时空格架划分已经基本完成[8，63-69]。例如，中国科学院地球化学研究所编著的《华南花岗岩类的地球化学》一书发表了有关矿物成分、造岩矿物结构状态、微量元素地球化学等方面的大量数据，解释了花岗岩类的地球化学特征及物质来源[39]。南京大学地质系在总结前人研究成果的基础上，进一步探讨了岩浆活动与区域构造的关系、板块构造特征及岩浆演化的特点，将中国东南部花岗岩划分为改造型和同熔型两种成因系列，前者是由地槽或塌陷沉积物经多种方式的花岗岩化作用形成，后者是在板块交接带和大陆板块内部深断裂带，由上地幔派生的岩浆与上部地壳重熔岩浆混染而形成[11]。莫柱孙等在《南岭花岗岩地质学》一书中对南岭花岗岩的时代进行了详细的划分和论证，探讨了南岭花岗岩的成因和演化，以及花岗岩与成矿的关系，提出花岗岩的成矿模式[13]。地矿部南岭项目花岗岩专题组编著的《南岭花岗岩地质及其成因和成矿作用》一书中，通过对南岭包括加里东期在内的不同时代、不同类型、不同含矿性花岗岩的岩石学、主要造岩矿物、副矿物、岩石化学、微量和稀土元素地球化学、稳定同位素地球化学、花岗岩成因和成矿作用的研究，探讨了南岭地区与花岗岩有关的控矿条件、成矿机理和分布规律[40]。
2花岗岩总体特征
本文以孙涛编制的华南地区不同时代花岗岩体时空分布图为基础[18]，搜集了1980～2021年公开发表的学术论文和学位论文中加里东期花岗岩的年龄、元素和同位素地球化学数据，重新梳理了该期花岗岩的总体特征。
加里东期花岗岩在华南内陆的分布范围相当广泛，主要分布于安化—罗城断裂带和政和—大埔断裂带之间的闽、赣、粤、湘、桂5省区的交界地区，以武夷、南岭、云开地区最为集中，整体上呈面状分布的特点[61，70-77]。依据地域分布，本文将加里东期花岗岩从东到西、由北往南划分为武夷、武功山、南岭、桂北—桂东北、大瑶山和云开6个地区(图1)。
加里东期花岗岩出露面积的规模相差悬殊，大的超过3000km2，小的不足10km2[18，22，36，70]。一些岩体是由多期次多阶段的岩浆活动构成的复式岩体，如苗儿山、越城岭、万洋山、诸广山、陡水等[36，56，78-79]。大瑶山地区的岩体出露面积较小，以岩株和岩枝为主且成群成带分布[22-23]。
加里东期花岗岩年龄为540～360Ma，集中在470～400Ma，峰值为440～420Ma;从沿海往陆内，岩体年龄显示出逐渐变年轻的趋势[27，73，80-86]。主要岩石类型包括块状花岗岩和片麻状花岗岩[20，36]。其中，块状花岗岩主要有花岗闪长岩、二长花岗岩、黑云母花岗岩等[85，87-88];片麻状花岗岩主要含白云母、石榴子石和电气石[73]。前人认为片麻状花岗岩主要分布在武功山地区和武夷山北部[89]，但是近年来越来越多的片麻状花岗岩、正片麻岩、混合岩，并富含副片麻岩和斜长角闪岩包体，在武夷地区南部、云开和武功山地区被发现[32-33，90-93]。
加里东期花岗岩多为过铝质花岗岩(90%以上A/CNK值大于1，仅有少部分小于1)[18，26]，属于壳源S型花岗岩[19-20，26，94-95];其岩浆锆石85%以上具有负的εHf(t)值(-13～0)和2.43～1.23Ga的两阶段Hf模式年龄(TDM2)，表明岩浆来源于古老的地壳物质，主要是泥质岩的部分熔融[84，96-97]。此外，也有少量的I型花岗岩，例如台山、苗儿山、越城岭、宏夏桥、板杉铺、桂洋、壶垌和社山岩体[23，98-102]，其岩浆锆石的εHf(t)值为-1.4～7.2，TDM2值显示岩浆可能源自中新元古代古老基底中镁铁质岩石的部分熔融[84，96-97]，其中部分I型花岗岩中还有镁铁质微粒包体[100，103]。近年来，有少量加里东期的A型花岗岩被发现，例如武夷地区的会同、鹅婆、西芹、付坊、营上、大进岩体和云开地区的一些岩体[104-109]。许德如等发现板杉铺岩体具有埃达克质特征[110]。
除花岗岩外，加里东期还发育同时期的混合岩(如赣南菖蒲混合岩、天井坪混合岩[58，111-113])、变质岩(如弋阳麻粒岩[9，32-33，91-92，114-117])、中基性岩(如粤西龙川、闽中大康、赣中松溪、武功山地区的辉长岩以及浙江陈蔡地区基性岩[60，73，102，118-121])、蛇绿岩(如桂东南岑溪糯垌蛇绿岩[122])，以及少量呈零星分布的火山岩(如鹰扬关火山岩、云开地区出露的基性火山岩[60，123-133])。
3花岗岩形成年龄的规律性
前人对加里东期花岗岩的研究程度是不均一的。研究程度较高的岩体表现在有大量的年龄、元素和同位素地球化学数据，尤其对某一岩体的年龄测试数据高度集中。为了客观地反映岩体形成的时间段和年龄峰期的规律性，本文对搜集的所有年龄数据进行了筛选。筛选原则是：①同一岩体不同岩性的花岗岩如果都有年龄数据，均予以保留;②同一岩体同一岩性的花岗岩如果年龄相差较大(>5Ma)，所有年龄数据予以保留;③同一岩体同一岩性的花岗岩如果定年结果相似(<5Ma)，在定年方法相同的情况下，选择误差较小的数据;④在定年方法不同的情况下，按照锆石U-Pb法精度从TIMS、SHRIMP到LA-ICP-MS依次递减的原则选择使用;⑤同一岩体同一岩性的花岗岩如果早年的定年结果与近年的有所差别，则保留近年的数据。
在6个花岗岩分布区域中，武夷地区花岗岩形成年龄的范围最为宽泛，为540～340Ma，本文据此为横坐标(图2)对加里东期花岗岩的年龄规律进行探讨。显然，南岭地区加里东期岩体的数量最多，其次是武夷和云开地区;这3个地区岩体的年龄峰值是一致的，均为440～430Ma，所不同的是这3个地区岩浆活动的起始时间从武夷(540Ma)→云开(510Ma)→南岭(500Ma)逐渐变年轻[图2(a)]。其余3个地区岩体数量略显逊色，其中桂北—桂东北和武功山地区岩浆活动的峰值也比上述3个地区晚大概10Ma，为430～420Ma[图2(a)];大瑶山地区的岩浆活动出现两个峰值，其中一个与武夷、云开和南岭地区一致，为440～430Ma，另一个为470～460Ma[图2(a)]，早于上述440～430Ma和430～420Ma两个高峰期[图2(a)]，显示出该地区岩浆活动与区域上的差异性。
与武夷和南岭地区加里东期花岗岩有关的矿床，只有少量风化壳淋积型的稀土矿。因为缺少稀土矿床的形成年龄数据，图2(b)展示的是其成矿母岩的形成年龄，成岩年龄的峰值分别为450～420Ma和430～420Ma。由于花岗岩没有经历过充分的分异演化过程，所以在后期风化淋滤作用下形成的是轻稀土矿床[134-135]。加里东期金属矿床包括钨、锡、铜、钼、金等，集中于大瑶山和桂北—桂东北地区，成矿年龄峰值分别为440～430Ma和430～420Ma[图2(c)]。大瑶山和桂北—桂东北地区的成矿与成岩时间保持一致[图2(a)、(c)]，钨钼和金矿形成时间为440～433Ma，与花岗岩形成的第二峰值(440～430Ma)同时，而钨铜矿形成时间(467Ma)与较早的成岩峰值(470～460Ma)同时。
从整体上来看，华南地区加里东期不成矿花岗岩的成岩作用时间为540～345Ma，峰值为440～435Ma;成矿花岗岩的成岩作用时间为495～360Ma，峰值为435～425Ma[图3(a)];成矿花岗岩相比不成矿花岗岩的形成峰值稍晚。前人普遍认为华南地区加里东期片麻状变质花岗岩的形成时间要早于未变质的块状花岗岩[18，26，95]。例如，舒良树统计片麻状花岗岩形成于460～430Ma[95]，而块状花岗岩的形成时间为430～400Ma。本文的统计结果显示：变质花岗岩的成岩作用时间为510～370Ma，峰值为440～435Ma;未变质花岗岩的年龄为540～345Ma，峰值也集中在440～435Ma[27，73，88，101，136]。因此，未变质花岗岩的成岩作用时间更宽泛，但无论是变质还是未变质花岗岩，它们的形成峰值保持一致[图3(b)]。
4成矿和不成矿花岗岩特征对比
21世纪初以前的研究成果显示，大多数加里东期花岗岩不成矿[7，12-13，40]，但随着研究的深入和细化，越来越多加里东期形成的矿床被发现，目前有14个花岗岩体与金属(钨、锡、钼、铜、金)矿床有密切的成因联系，有11个花岗岩体在后期地表风化作用下形成了淋积型稀土矿床(表1、图4)。
加里东期也可以形成大型矿床，如大瑶山地区的社洞斑岩-矽卡岩-石英脉型钨钼矿床[74，137-140]和玉坡矽卡岩型钨多金属矿床[141]，桂北—桂东北地区的牛塘界矽卡岩型钨矿床[142-144]、平滩蚀变岩-石英脉型钨矿床[145]和独石岭蚀变岩-矽卡岩型钨矿床[79，146-147]。湖南汝城的益将稀土矿床是一个大型的风化壳淋积型稀土矿床且具有极高的Sc含量[148-149]。
大瑶山地区共有9处加里东期钨矿床(点)，包括2个大型矿床和7个中小型矿床(点)，矿床类型包括斑岩型、矽卡岩型和石英脉型，成矿元素以W为主，部分矿床含Mo、Cu、Pb、Zn、Au等，成矿时间集中在467～433Ma(表1)。该区与成矿有关花岗岩体的规模较小，以岩株和岩枝为主;岩石类型多样，包括花岗闪长岩、花岗斑岩、闪长岩、二长闪长岩等。与成矿有关的花岗岩多为花岗闪长岩，来源于中元古代古老地壳物质的部分熔融，可能有一定量地幔物质的加入[23，137，150-151]，其中与社洞钨矿床、玉坡钨矿床和上木水钨矿床有关的加里东期花岗岩为低分异还原型的Ⅰ型花岗岩[152]。桂北—桂东北地区已发现8处加里东期以钨为主的矿床(点)，成矿时间大致可分为435～417Ma、约390Ma和约370Ma等3个时间段(表1)。与成矿有关的花岗岩体以大型岩基、小型岩体和岩株出露，岩性多为黑云母花岗岩、白云母花岗岩、二云母花岗岩，以壳源物质重熔为主，多为分异程度较高的S型花岗岩[153]。例如，位于桂西的德保矽卡岩型锡铜矿床与钦甲岩体有关，辉钼矿样品的Re-Os模式年龄为(435.0±2.5)Ma，等时线年龄为(445.0±11.0)Ma[154-155]，该矿床和相关岩体没有包含在图幅以西且并未包含在图4的范围内。南岭和武夷地区发育风化壳淋积型的轻稀土矿床，含稀土花岗岩体的出露面积、形态和产状相差悬殊[135]。与稀土矿有关花岗岩体的岩性主要是黑云母二长花岗岩、黑云母花岗岩和石英闪长岩[156]，含稀土的副矿物主要有磷灰石、褐帘石、氟碳铈矿、独居石、硅铍钇矿和氟碳钙钇矿等[135]。合适的风化壳介质、炎热多雨的气候条件以及中低海拔丘陵的地貌特征可能是该类矿床得以形成的重要地质条件[157-158]。
同样是以钨矿为主的岩体，大瑶山和桂北—桂东北地区花岗岩的地球化学特征具有明显的差异性，主要体现在SiO2、Al2O3、MgO、K2O含量(质量分数，下同)差别较大(图5)。其中，大瑶山地区加里东期花岗岩具有相对较低的SiO2含量(52.7%～75.0%，平均值为66.6%)和K2O含量(0.7%～4.9%，平均值为2.6%)、较高的Al2O3含量(13.2%～19.0%，平均值为15.2%)和MgO含量(0.3%～4.3%，平均值为1.6%);相比之下，桂北—桂东北地区花岗岩的SiO2含量(59.4～83.2%，平均值为72.4%)和K2O含量(2.1%～9.1%，平均值为5.0%)较高，Al2O3含量(7.7%～18.7%，平均值为13.6%)和MgO含量(0.01%～3.20%，平均值为0.90%)较低。两个地区含钨花岗岩的Fe2O3含量范围非常相似，但与不含矿花岗岩相比较低[图5(d)]，显示出成矿与不成矿花岗岩的差异性。与白石顶钼矿和德保锡铜矿有关的花岗岩体的全岩主量元素特征与桂北—桂东北地区含钨多金属花岗岩相似，这一点尤其体现在K2O-SiO2图解[图5(c)]中;与稀土矿有关的加里东期花岗岩SiO2含量范围很宽泛，从56.1%到78.0%均有出现，其主量元素特征与大瑶山和桂北—桂东北地区含钨锡铜钼矿花岗岩没有差别。——论文作者：郭春丽1，刘泽坤1，2
