桂東北大寧巖體中鎂鐵質(zhì)微粒包體的混合成因
——來(lái)自野外分形特征的制約

王玲,賈小輝,王曉地,李響,牛志軍

WANG Ling1,2,3,JIA Xiao-Hui2,3,WANG Xiao-Di2,3,LI Xiang2,3,NIU Zhi-Jun2

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院,北京100037；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢 430205；

3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局花崗巖成巖成礦研究中心，武漢 430205)

(1.Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;2.Wuhan Centre of China Geological Survey,Wuhan 430205,Hubei,China; 3.Granite Centre of Diagenesis and Mineralization,CGS,Wuhan 430205,Hubei,China)

桂東北大寧巖體中鎂鐵質(zhì)微粒包體的混合成因
——來(lái)自野外分形特征的制約

王玲1,2,3,賈小輝2,3,王曉地2,3,李響2,3,牛志軍2

WANG Ling1,2,3,JIA Xiao-Hui2,3,WANG Xiao-Di2,3,LI Xiang2,3,NIU Zhi-Jun2

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院,北京100037；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢 430205；

3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局花崗巖成巖成礦研究中心，武漢 430205)

(1.Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;2.Wuhan Centre of China Geological Survey,Wuhan 430205,Hubei,China; 3.Granite Centre of Diagenesis and Mineralization,CGS,Wuhan 430205,Hubei,China)

大寧巖體是一個(gè)多期次侵入的復(fù)式巖體，主要由石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖等花崗質(zhì)巖石組成，其中富含鎂鐵質(zhì)微粒包體（MME），MME主要出露在花崗閃長(zhǎng)巖中。花崗閃長(zhǎng)巖中部和邊部MME個(gè)數(shù)與單位測(cè)量面積的特征值（直徑）之間均存在對(duì)數(shù)線性關(guān)系（＞0.75），表明MME-花崗質(zhì)侵入巖體系為分形體。結(jié)合MME的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征，認(rèn)為大寧巖體中MME為巖漿混合成因?；◢忛W長(zhǎng)巖中部和邊部MME的分維數(shù)分別是1.293和0.991，表明混合程度在空間上具有不均一性。MME長(zhǎng)軸展布方向與寄主巖體的原生流動(dòng)線理方向一致，暗示著在鎂鐵質(zhì)巖漿注入之前，長(zhǎng)英質(zhì)巖漿已部分結(jié)晶。對(duì)流作用可能是MME分布、變形和巖漿混合程度差異的主要驅(qū)動(dòng)力。

鎂鐵質(zhì)微粒包體；分形；巖漿混合；花崗閃長(zhǎng)巖；桂東北大寧

花崗巖混合問(wèn)題由來(lái)已久，近年來(lái)更是成為花崗巖成因研究的熱點(diǎn)[1-3]。同樣，有關(guān)花崗巖中鎂鐵質(zhì)微粒包體（MME）的成因也存在諸多觀點(diǎn)，如深熔殘留體[4-5]、巖漿早期晶出礦物“堆積體”[6]、同源巖漿的不混熔作用[7-8]和基性巖漿與酸性巖漿的混合作用[9]等。其中，MME的巖漿混合成因逐漸成為一種共識(shí)[10-11]，但其形成機(jī)制尚無(wú)定論[12-15]，以往的研究多側(cè)重于宏觀的野外觀測(cè)[16-18]、構(gòu)造分析[19]、巖石地球化學(xué)[20-21]和一些實(shí)驗(yàn)?zāi)M[22-24]等方面，相關(guān)計(jì)算分析相對(duì)薄弱[25-26]。有學(xué)者運(yùn)用混沌動(dòng)力學(xué)原理分析MME形成的混合作用機(jī)制[27-28]，其中分形特征的研究不失為一種新的嘗試[29-31]。對(duì)MME分形幾何學(xué)的自相似性研究有助于探討巖漿混合作用過(guò)程，特別是對(duì)巖漿混合機(jī)理和分形混合模式的建立具有良好的限制作用[30]。

大寧巖體作為華南加里東期花崗巖的典型代表，因巖體內(nèi)部發(fā)育龍水金礦和張公嶺金銀多金屬礦等礦床而備受矚目，此外，巖體中廣泛發(fā)育MME。前人的研究側(cè)重于花崗巖的巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)及成礦作用等[32-38]，而對(duì)花崗巖中的MME研究相對(duì)較少。沙連堃和袁奎榮[39]通過(guò)對(duì)大寧巖體中MME元素地球化學(xué)和Rb-Sr同位素組成研究，認(rèn)為MME既非殘留體，也非基性巖漿與酸性巖漿混合的產(chǎn)物，而是上地幔-地殼相互作用過(guò)程中多階段作用的產(chǎn)物。本次工作以1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目為依托，對(duì)大寧巖體各巖性單元接觸關(guān)系、MME的分布及其形態(tài)等特征進(jìn)行詳細(xì)的野外觀察和數(shù)據(jù)測(cè)量，重點(diǎn)采用面積-回旋半徑法對(duì)花崗閃長(zhǎng)巖中部及邊部MME進(jìn)行分形研究，綜合限定MME的巖石成因，并初步建立了MME的成因模式。

1 大寧巖體基本特征

大寧巖體位于粵桂交界處，呈NW向展布，面積約491km2。在大地構(gòu)造位置上，處于揚(yáng)子地塊和華夏地塊結(jié)合部位。巖體內(nèi)部構(gòu)造破碎較為發(fā)育，西南部出露大量的花崗斑巖脈，中部及東南部出露較多的細(xì)粒花崗巖脈、花崗閃長(zhǎng)巖脈及花崗偉晶巖脈[38]。

大寧巖體巖石成分復(fù)雜，具有巖漿多期次侵入特點(diǎn)。在巖性分布上具反環(huán)帶構(gòu)造特征，即從巖體中心相至邊緣相，巖性從中性過(guò)渡為酸性，具體表現(xiàn)：中心相為石英閃長(zhǎng)巖，邊緣相為二長(zhǎng)花崗巖，過(guò)渡相為花崗閃長(zhǎng)巖（圖1）。以上三種巖性礦物組合相似，均以石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石為主，含少量角閃石、黑云母，其中斜長(zhǎng)石略微具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，三者主要區(qū)別在于主要造巖礦物含量及粒度變化。花崗閃長(zhǎng)巖（S1酌啄）分布于大寧斷裂之東的大寧鎮(zhèn)及南鄉(xiāng)鎮(zhèn)一帶，面積約260 km2，以具鉀長(zhǎng)石巨晶為特征，似斑狀結(jié)構(gòu)，鉀長(zhǎng)石斑晶約10%～15%。石英閃長(zhǎng)巖（S1啄o）主要出露于花崗閃長(zhǎng)巖的中心，面積僅為21 km2，一般不具斑狀結(jié)構(gòu)，石英含量最低。石英閃長(zhǎng)巖與花崗閃長(zhǎng)巖接觸截然，在接觸帶處構(gòu)造破碎較為嚴(yán)重，石英重結(jié)晶，斜長(zhǎng)石綠泥石化強(qiáng)烈。二長(zhǎng)花崗巖（S1濁酌）主要分布在桂嶺鎮(zhèn)和福堂鎮(zhèn)以東一帶（后者范圍為本項(xiàng)目組重新厘定），面積約210 km2?；◢忛W長(zhǎng)巖與二長(zhǎng)花崗巖漸變接觸，從前者過(guò)渡到后者礦物粒度逐漸變小，尤其是鉀長(zhǎng)石斑晶粒度變小、含量變低至極低。

圖1 大寧巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geological map of Daning granitic intrusionQ：第四系粘土、礫石；D：泥盆系灰?guī)r、白云巖、砂巖；C：寒武系雜砂巖、炭質(zhì)巖；Z：震旦系砂巖、硅質(zhì)巖；Nh：南華系長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂巖；Qb：青白口系千枚巖、板巖；J3ηγ：晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖；S1ηγ：早志留世二長(zhǎng)花崗巖；S1ο：早志留世石英閃長(zhǎng)巖；S1γ：早志留世花崗閃長(zhǎng)巖.1-測(cè)點(diǎn)及編號(hào)；2-斷層；3-巖體邊界；4-角度不整合接觸.

大寧花崗質(zhì)侵入巖屬弱過(guò)鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性巖石，從巖體中心相至邊緣相SiO2含量逐漸升高[38]。大寧巖體及MME同位素測(cè)年數(shù)據(jù)多集中在398～445 Ma，為加里東期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物[40-42]。

2 MME野外特征及巖石學(xué)特征

MME在大寧巖體中分布不均勻，主要出露在花崗閃長(zhǎng)巖內(nèi)，二長(zhǎng)花崗巖及石英閃長(zhǎng)巖中少見(jiàn)，且花崗閃長(zhǎng)巖中南部MME含量較北部多。MME主要以單個(gè)包體形式出現(xiàn)，含量通常＜1%，局部可達(dá)2%～3%①。MME長(zhǎng)徑1 cm～2 m，以橢球狀、氣球狀、似枕狀（圖2a）為主，也見(jiàn)不規(guī)則狀，如等邊三角形、拖尾正方形包體，局部可見(jiàn)長(zhǎng)寬比值達(dá)到幾十的條帶狀包體（圖2b），少見(jiàn)“藕斷絲連”的包體、漩渦狀包體及包中包現(xiàn)象。“藕斷絲連”的包體具體表現(xiàn)為一端為橢球狀，另一端為長(zhǎng)條狀，或中間極薄向兩頭逐漸加厚。包中包則是細(xì)粒斑狀二長(zhǎng)質(zhì)包體被包裹在微細(xì)粒閃長(zhǎng)質(zhì)包體中①。在石英閃長(zhǎng)巖或者地層與花崗閃長(zhǎng)巖的接觸邊界，靠近花崗閃長(zhǎng)巖的一側(cè)，可見(jiàn)MME與寄主巖石中鉀長(zhǎng)石斑晶排列方向基本一致的現(xiàn)象（圖2c）。在條帶狀包體中多數(shù)厚板狀鉀長(zhǎng)石斑晶與MME長(zhǎng)軸近于垂直或斜交，也見(jiàn)拉長(zhǎng)狀或撓曲狀鉀長(zhǎng)石斑晶與之平行現(xiàn)象。

MME一般與寄主巖石截然接觸（圖2a），局部為鋸齒狀、過(guò)渡接觸（圖2d），偶見(jiàn)一側(cè)截然接觸，另一側(cè)為過(guò)渡接觸的現(xiàn)象（圖2e）。少數(shù)MME具冷凝邊，細(xì)粒暗色礦物富集在邊部（圖2d）。MME顏色較寄主巖石深，顏色從暗黑色至淺灰色不等。常見(jiàn)鉀長(zhǎng)石斑晶橫跨寄主巖石與MME接觸邊界的現(xiàn)象（圖2f），一般橫跨的鉀長(zhǎng)石斑晶在寄主巖石和MME中均為厚板狀，在MME中偶見(jiàn)溶蝕邊。巖性為閃長(zhǎng)質(zhì)的MME缺乏圍巖沉積巖的結(jié)構(gòu)和殘留體典型的重結(jié)晶或交代結(jié)構(gòu)，具斑狀結(jié)構(gòu)（圖2g）。MME粒度明顯小于寄主巖石，斑晶以長(zhǎng)石為主，少量石英，粒度以2～4 mm為主，偶見(jiàn)2～5 cm的長(zhǎng)石捕擄晶；基質(zhì)為長(zhǎng)石、黑云母、角閃石等；副礦物為針狀磷灰石（圖2h）、磁鐵礦等。其中斜長(zhǎng)石斑晶環(huán)帶結(jié)構(gòu)不明顯，粘土化、絹云母化嚴(yán)重，石英斑晶以他形為主，局部可見(jiàn)港灣狀、卵球狀。

圖2 鎂鐵質(zhì)微粒包體野外特征及礦物學(xué)特征Fig.2 Field characteristics and mineralogical features of mafic microgranular enclavesa-福堂香花人工破碎轉(zhuǎn)石（D7080）：橢球狀、氣球狀鎂鐵質(zhì)微粒包體，與寄主巖石截然接觸；b-福堂金沙河道旁（FT71）：條帶狀鎂鐵質(zhì)微粒包體；c-南鄉(xiāng)龍屈河道旁（D7010）：鎂鐵質(zhì)微粒包體與寄主巖石中鉀長(zhǎng)石斑晶定向方向一致；d-福堂香花人工破碎轉(zhuǎn)石（D7080）：鎂鐵質(zhì)微粒包體與寄主巖石截然接觸，具冷凝邊；e-福堂上新河道旁（D7095）：鎂鐵質(zhì)微粒包體一側(cè)與寄主巖石截然接觸，另一側(cè)為過(guò)渡接觸；f-南鄉(xiāng)龍屈公路旁（D7011）：鉀長(zhǎng)石斑晶橫跨長(zhǎng)條狀鎂鐵質(zhì)微粒包體與寄主巖石邊界，鎂鐵質(zhì)微粒包體中鉀長(zhǎng)石粒度較寄主巖石小，具有熔蝕結(jié)構(gòu)；g-福堂香花人工破碎轉(zhuǎn)石（D7080-4B）：正交偏光，鎂鐵質(zhì)微粒包體為斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶以斜長(zhǎng)石為主，斜長(zhǎng)石發(fā)生強(qiáng)烈絹云母化；h-福堂香花人工破碎轉(zhuǎn)石（D7080-4B）：正交偏光，鎂鐵質(zhì)微粒包體中針狀磷灰石晶體.

3.1 MME分形特征

大寧巖體中發(fā)育L、Q、S三組垂直節(jié)理，MME在寄主巖石中的L節(jié)理面發(fā)育較好。由于花崗閃長(zhǎng)巖內(nèi)MME發(fā)育較為典型，故選取其中部（福堂金沙河道沖刷面）和邊部（南鄉(xiāng)那遠(yuǎn)河道沖刷面）為本文MME分形測(cè)點(diǎn)。據(jù)野外觀測(cè)，MME長(zhǎng)徑最大為2 m，最小約1 cm。MME最小的長(zhǎng)徑小于鉀長(zhǎng)石斑晶的最小粒徑（2 cm），與寄主巖石接觸界限模糊，故統(tǒng)計(jì)MME個(gè)數(shù)時(shí)以2 cm為下限。

3.1.1 福堂金沙河道沖刷面

觀測(cè)點(diǎn)FT71（N24°21′36″,E112°02′16″），位于花崗閃長(zhǎng)巖中部。在選取直徑為600 cm的圓形范圍內(nèi)，MME總數(shù)102個(gè)，其中橢球狀MME 59個(gè)、條帶狀40個(gè)、圓形2個(gè)及三角形1個(gè)，前兩者約占97%。MME長(zhǎng)徑范圍2～85 cm。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

將FT71測(cè)點(diǎn)各數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)值，以logR-logN、logR-logA及l(fā)ogR-logn擬合做關(guān)系圖。結(jié)果顯示：（1）MME個(gè)數(shù)對(duì)數(shù)（logN）與測(cè)點(diǎn)的圓形直徑對(duì)數(shù)（logR）兩組變量的相關(guān)系數(shù)（）為0.873，大于0.75，呈良好的線性關(guān)系（圖3a）。MME相對(duì)面積對(duì)數(shù)（logA）及占總MME比例對(duì)數(shù)（logn）與測(cè)點(diǎn)的圓形直徑對(duì)數(shù)（logR）線性關(guān)系均不明顯（圖3b、c）；（2）MME產(chǎn)出頻率分維數(shù)為1.293，作為福堂金沙河道沖刷面MME的分維數(shù)。

3.1.2 南鄉(xiāng)那遠(yuǎn)河道沖刷面

觀測(cè)點(diǎn)NX69（N24°23′59″,E111°57′20″），位于花崗閃長(zhǎng)巖邊部。在選取直徑為400 cm的圓形范圍內(nèi)，MME總數(shù)33個(gè)，其中橢球狀MME 25個(gè)，圓形4個(gè)、正方形3個(gè)及三角形1個(gè)，前者約占包體總數(shù)76%。MME長(zhǎng)徑范圍3～25 cm。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 FT71和NX69測(cè)點(diǎn)鎂鐵質(zhì)微粒包體分布特征測(cè)量結(jié)果Table 1 Values of distribution characteristics of mafic microgranular enclaves at FT71and NX69

圖3 福堂金沙河道沖刷面鎂鐵質(zhì)微粒包體分布型式的分形統(tǒng)計(jì)Fig. 3 Fractal model binary plots of logarithmic variables measured at Jinsha outcrop, Futang（a - output distribution ; b - relative area distribution ; c- size distribution）

將NX69測(cè)點(diǎn)各數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)值，做關(guān)系圖。結(jié)果顯示：（1）logR與logN、logR與logA相關(guān)系數(shù)（）分別為0.960、0.985，均大于0.75，顯示很好的線性關(guān)系（圖4a、4b）。logn與logR兩組變量線性關(guān)系不明顯（圖4c）；（2）MME產(chǎn)出頻率和相對(duì)面積分布分維數(shù)分別為0.991、-0.998。為便于與福堂金沙（FT71）MME的產(chǎn)出頻率的分維數(shù)比較，本文取0.991為南鄉(xiāng)那遠(yuǎn)河道沖刷面MME的分維數(shù)。

圖4 南鄉(xiāng)那遠(yuǎn)河道沖刷面鎂鐵質(zhì)微粒包體分布型式的分形統(tǒng)計(jì)Fig.4 Fractal model binary plots of logarithmic variables measured at Nayuan outcrop,Nanxiang（a-output distribution;b-relative area distribution;c-size distribution）

3.2 MME長(zhǎng)軸走向特征

金沙河道沖刷面花崗閃長(zhǎng)巖發(fā)育三組近乎垂直節(jié)理，鉀長(zhǎng)石斑晶較為定向，MME含量高、長(zhǎng)軸方向較那遠(yuǎn)河道沖刷面定向顯著，故對(duì)金沙MME長(zhǎng)軸走向進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 FT71測(cè)點(diǎn)99個(gè)鎂鐵質(zhì)微粒包體長(zhǎng)軸走向測(cè)量值Table 2 Values of the long axis trend of mafic microgranular enclaves at FT71

金沙99個(gè)MME長(zhǎng)軸走向（已剔除2個(gè)圓形和1個(gè)三角形包體）統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，走向320°～355°為33個(gè)，占33%；走向270°～315°為53個(gè)，占54%；走向240°～265°為10個(gè)，占10%，走向240°～265°為3個(gè)，占3%。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，MME多數(shù)集中在270°～355°，為NW走向。而鉀長(zhǎng)石斑晶走向集中于320°～350°，亦為NW走向，即發(fā)育于花崗閃長(zhǎng)巖中部的鉀長(zhǎng)石斑晶與MME定向方向基本一致。

4 討論

4.1 MME的巖漿混合作用及過(guò)程

活動(dòng)區(qū)（Active Regions,簡(jiǎn)稱AR）鎂鐵質(zhì)巖漿以絲狀形式分布在長(zhǎng)英質(zhì)巖漿中，關(guān)聯(lián)區(qū)（Coherent Region，簡(jiǎn)稱CR）鎂鐵質(zhì)巖漿以橢球狀向絲狀過(guò)渡的形式分布在長(zhǎng)英質(zhì)巖漿中。如果在大范圍內(nèi)出現(xiàn)鎂鐵質(zhì)巖漿的自相似性結(jié)構(gòu)，說(shuō)明鎂鐵質(zhì)巖漿在長(zhǎng)英質(zhì)巖漿中的變形具有分形特征[47]。野外地質(zhì)及實(shí)驗(yàn)?zāi)M證實(shí)，在流體混合作用過(guò)程中，混沌動(dòng)力學(xué)促發(fā)關(guān)聯(lián)區(qū)和活動(dòng)區(qū)與分形結(jié)構(gòu)耦合出現(xiàn)[48-50]。分形理論計(jì)算結(jié)果顯示：當(dāng)|D|＞1.37時(shí)，巖漿處于紊流狀態(tài)，即酸性巖漿與基性巖漿可發(fā)生較大程度的巖漿混合作用；當(dāng)1＜|D|＜1.37時(shí)，巖漿處于層流與紊流過(guò)渡狀態(tài)，巖漿混合作用強(qiáng)度較弱；當(dāng)|D|＜1時(shí)，酸性巖漿與基性巖漿幾乎不發(fā)生相互作用[51]。事實(shí)上，如果酸性巖漿與基性巖漿發(fā)生完全的化學(xué)混合，則MME的|D|為2（從平面展布角度考慮），隨著巖漿混合程度的下降，MME的|D|介于2～1[30,52]。

以福堂觀測(cè)點(diǎn)為代表的大寧花崗閃長(zhǎng)巖中部，MME以橢球狀、條帶狀、漩渦狀為主；以金沙觀察點(diǎn)為代表的大寧花崗閃長(zhǎng)巖邊部，MME以橢圓形、圓形為主，說(shuō)明大寧花崗閃長(zhǎng)巖中MME的變形具有分形特征，巖體中部及邊部分別是活動(dòng)區(qū)與分形結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)區(qū)與分形結(jié)構(gòu)耦合出現(xiàn)。花崗閃長(zhǎng)巖中部和邊部MME的logR與logN和（或）logR與logA的均大于0.75，表明上述變量之間服從數(shù)值線性關(guān)系，說(shuō)明大寧MME-花崗質(zhì)侵入巖體系為分形體，MME是巖漿混合作用的產(chǎn)物。同時(shí)，從包體的顏色、形態(tài)、結(jié)構(gòu)及其與寄主巖石的相互作用等方面，綜合指示MME的巖漿混合成因：（1）大寧巖體中MME，顏色較寄主巖石深，一般為橢球狀、條帶狀（圖2a）；（2）MME粒度較寄主巖石細(xì)，具有典型的巖漿結(jié)晶結(jié)構(gòu)（圖2g），發(fā)育冷凝邊（圖2d）及針狀磷灰石（圖2h），指示鎂鐵質(zhì)巖漿萃冷[53]。野外形態(tài)及礦物學(xué)特征顯示MME是在巖漿狀態(tài)下形成的，比寄主巖石更基性、過(guò)冷度更大，在固結(jié)前為一種巖漿在另一巖漿的乳滴[7,54]；（3）大多數(shù)MME與寄主巖界限分明，部分過(guò)渡接觸（圖2e）；（4）可見(jiàn)鉀長(zhǎng)石巨晶橫跨MME與寄主巖石接觸邊界，MME中見(jiàn)2～5 cm的鉀長(zhǎng)石巨晶等現(xiàn)象（圖2f），說(shuō)明MME與寄主巖石可能共處巖漿狀態(tài)下，MME拽取了寄主巖石的礦物，兩者之間（至少是單方向）發(fā)生了礦物交換或者轉(zhuǎn)移；（5）MME的稀土配分模式與花崗閃長(zhǎng)巖相似[39,55]。此外，在巖相學(xué)和主量元素分布上顯示反環(huán)帶特征的大寧巖體（圖1），不同于正常環(huán)帶分布的花崗質(zhì)巖體，前者一般被認(rèn)為是巖漿混合的產(chǎn)物[56-57]，后者為巖漿結(jié)晶分異的結(jié)果[58-59]。

面積-回旋半徑法的使用前提是MME相對(duì)于測(cè)量面積視為質(zhì)點(diǎn)[31]。花崗閃長(zhǎng)巖邊部（NX69）MME的分維數(shù)（D=0.991）接近于1，MME以橢圓形、圓形為主，少見(jiàn)長(zhǎng)石巨晶穿插MME與寄主巖石接觸邊界，暗示著酸性巖漿基本未拽取基性巖漿的礦物或元素，巖漿混合程度很弱；中部（FT71）分維數(shù)（D=1.293）介于1～1.37，MME常呈橢球狀、條帶狀、漩渦狀，常見(jiàn)長(zhǎng)石巨晶穿插MME與寄主巖石接觸邊界，說(shuō)明巖漿介于紊流與層流之間，巖漿混合程度不強(qiáng)。上述MME野外及分形特征表明：（1）巖漿混合程度偏低，處于層流與紊流過(guò)渡狀態(tài)，且具有不均一性；（2）對(duì)于花崗閃長(zhǎng)巖而言，邊部的混合程度弱于中部。

花崗閃長(zhǎng)巖中部（FT71）MME相對(duì)面積對(duì)數(shù)（logA）與測(cè)點(diǎn)的圓形直徑對(duì)數(shù)（logR）兩組變量相關(guān)性差，而邊部（NX69）的這兩組變量相關(guān)性良好，但|D|僅為0.998，這可能與MME是否為質(zhì)點(diǎn)有關(guān)，本質(zhì)上反映的還是巖漿混合強(qiáng)度問(wèn)題。具體而言：花崗閃長(zhǎng)巖中部MME因巖漿混合程度較邊部強(qiáng)，變形更強(qiáng)烈，MME以條帶狀、橢球狀居多，MME的表面積相對(duì)測(cè)區(qū)面積偏大，難以符合質(zhì)點(diǎn)的要求，從而難以呈線性相關(guān)，效用性差。而花崗閃長(zhǎng)巖邊部巖漿混合弱，MME變形程度小，多以橢球狀、圓形和不規(guī)則狀產(chǎn)出，MME表面積相對(duì)測(cè)區(qū)偏小，更加符合質(zhì)點(diǎn)的要求，從而具有良好的線性相關(guān)性。分維數(shù)為負(fù)數(shù)，則說(shuō)明隨著測(cè)區(qū)面積的增大，MME含量增加相對(duì)緩慢，MME總表面積相對(duì)測(cè)區(qū)面積減少。在同一個(gè)花崗質(zhì)巖體中，MME表面積相對(duì)測(cè)量面積的效用性強(qiáng)弱可以作為判別巖漿混合相對(duì)強(qiáng)度的一個(gè)參考。此外，MME尺度分布變量間線性關(guān)系不明顯，其原因尚待研究。

野外測(cè)量結(jié)果顯示（表2），花崗閃長(zhǎng)巖中部鉀長(zhǎng)石巨晶與拉長(zhǎng)的MME長(zhǎng)軸展布方向具有一致的線理構(gòu)造，兩者內(nèi)部的礦物均未出現(xiàn)塑性變形和重結(jié)晶的顯微結(jié)構(gòu)，這表明當(dāng)MME和寄主巖石仍均處于巖漿狀態(tài)時(shí)，結(jié)晶礦物與熔體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成了MME和礦物的分布狀況[7,60]。通常，鎂鐵質(zhì)巖漿注入長(zhǎng)英質(zhì)巖漿中會(huì)導(dǎo)致熱力不平衡，從而（至少局部）破壞穩(wěn)定的結(jié)晶環(huán)境，難以形成粒度較大的自形晶[61-62]。而花崗閃長(zhǎng)巖中接近或遠(yuǎn)離MME的鉀長(zhǎng)石斑晶粒度較大，以厚板狀為主，各斑晶間很少相互接觸，顯示鉀長(zhǎng)石礦物具有長(zhǎng)時(shí)間較為穩(wěn)定的結(jié)晶環(huán)境。這說(shuō)明鎂鐵質(zhì)巖漿注入長(zhǎng)英質(zhì)巖漿之前，鉀長(zhǎng)石可能已生長(zhǎng)成自形的巨晶。

綜合上述討論結(jié)果，作者認(rèn)為：大寧巖體中MME為鎂鐵質(zhì)巖漿與長(zhǎng)英質(zhì)巖漿混合的產(chǎn)物，混合作用發(fā)生在長(zhǎng)英質(zhì)巖漿鉀長(zhǎng)石斑晶結(jié)晶完全之時(shí)或之后，混合的場(chǎng)所主要處于花崗閃長(zhǎng)巖的中部，混合時(shí)巖漿處于層流與紊流過(guò)渡狀態(tài)，混合程度較弱。

4.2 巖漿混合的模式

結(jié)合大寧巖體中MME的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、分形特征及由此得出的巖漿混合作用的空間展布、形成過(guò)程等，初步提出下述模式：鎂鐵質(zhì)巖漿在靠近巖體中部位置注入長(zhǎng)英質(zhì)巖漿時(shí)，長(zhǎng)英質(zhì)巖漿已發(fā)生部分結(jié)晶作用（如鉀長(zhǎng)石巨晶），但仍處塑性狀態(tài)，鎂鐵質(zhì)巖漿萃冷形成鎂鐵質(zhì)殼[63]。由于熱力學(xué)不平衡，鎂鐵質(zhì)殼破碎使得其內(nèi)部的鎂鐵質(zhì)巖漿與長(zhǎng)英質(zhì)巖漿接觸發(fā)生低程度混合，形成MME，溫度差和重力差導(dǎo)致的對(duì)流作用使得MME擴(kuò)散到長(zhǎng)英質(zhì)巖漿中，隨著運(yùn)移距離的增加及冷凝結(jié)晶的進(jìn)行，MME含量降低、變形程度和混合作用減弱。具體表現(xiàn)為，MME分布在花崗閃長(zhǎng)巖全區(qū)，但以中部為主，中部及邊部分別以活動(dòng)區(qū)與分形結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)區(qū)與分形結(jié)構(gòu)耦合出現(xiàn)為特征，中部的巖漿混合程度強(qiáng)于邊部。

5 結(jié)論

（1）MME個(gè)數(shù)對(duì)數(shù)（logN）與測(cè)點(diǎn)的圓形直徑對(duì)數(shù)（logR）兩組變量（＞0.75）服從數(shù)值線性關(guān)系，表明MME-花崗質(zhì)侵入巖體系為分形體，結(jié)合MME的形態(tài)及結(jié)構(gòu)等特征，認(rèn)為大寧巖體中MME為巖漿混合的產(chǎn)物。

（2）花崗閃長(zhǎng)巖邊部和中部MME的分維數(shù)D分別是0.991、1.293，說(shuō)明酸性巖漿與基性巖漿混合作用在空間上具有不均一性，混合場(chǎng)所主要處于花崗閃長(zhǎng)巖的中部，巖漿處于層流與紊流過(guò)渡狀態(tài)時(shí)，發(fā)生低程度混合作用。

（3）花崗閃長(zhǎng)巖中自形鉀長(zhǎng)石巨晶與MME長(zhǎng)軸展布方向具有一致的線理構(gòu)造，表明鎂鐵質(zhì)巖漿注入之前長(zhǎng)英質(zhì)巖漿已發(fā)生部分結(jié)晶。

武漢地質(zhì)調(diào)查中心基礎(chǔ)地質(zhì)室涂兵工程師、王令占工程師、張楗鈺助理工程師、龍文國(guó)研究員對(duì)本文研究工作給予了支持和幫助，徐德明研究員、黃圭成研究員對(duì)本文提供了寶貴的修改意見(jiàn)，在此一并致謝。

注釋：

①?gòu)V西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查研究院.1：25萬(wàn)賀州幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R],2005.

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Magma mixing genesis of mafic microgranular en-claves in Daning intrusion,northeastern Guangxi:Constraints from field fractals characteristics.

Wang L，Jia X H，Wang X D，Li X and Niu Z J.

The Daning multi-stage intrusive complex mainly consists of quartz diorite,granodiorite and monzogranite,in which mafic microgranular enclaves(MME)are well developed,especially in granodiorite.Shape,texture and fractals characteristics of enclaves that double logarithmic coordinates of circular diameter of work area and number of MME has a good linear relation(＞0.75),show MME and the host rocks follow a fractal model, being indicative of MME of magma mixing origin.It can be speculated that mixing is heterogeneous in space from that the fractal dimension of MME in the interior and margin of granodiorite is 1.293 and 0.991 respectively.A consistent lineation structures between MME and the host rocks suggest that felsic magma had partially crystallized before injection of mafic magma.Maybe convection is the main driver for dispersedness,deformation of MME and mixing heterogeneity.

mafic microgranular enclaves;fractal;magma mixing;granodiorite;Daning intrusion

P581

A

：1007-3701(2013)04-282-10

10.3969/j.issn.1007-3701.2013.04.003

2013-08-16；

2013-09-15.

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)專項(xiàng)（編號(hào)：1212011085356，12120113063600，121201122051）

王玲（1989—），女，在讀碩士，從事巖石學(xué)、地球化學(xué)研究，E-mail：zykcwangling@sohu.com.