超臨界流體的快速泄出:來(lái)自霓輝石英脈的證據(jù)*

郝金華 羅照華 梁濤 盧仁 劉曉 白鳳軍

HAO JinHua1，2，LUO ZhaoHua2，LIANG Tao3，LU Ren3，LIU Xiao2 and BAI FengJun3

1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)科學(xué)研究院，北京 100083

2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083

3. 河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院，鄭州 450052

1. Institute of Geosciences，China University of Geosciences，Beijing 100083，China

2. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China

3. General Institute of Non-ferrous Metals Geologic Exploration of Henan Province，Zhengzhou 450052，China

2014-02-26 收稿，2014-06-18 改回.

內(nèi)生金屬成礦作用的基本解是巨量成礦金屬?gòu)某傻V流體中析出，并堆積在一個(gè)有限的空間范圍內(nèi)(羅照華等，2008;Wilkinson et al.，2009)。因此，無(wú)論是哪一種成礦理論，都必須解釋成礦流體與巖漿的分離過(guò)程，因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程可導(dǎo)致成礦金屬元素高度富集在流體相中(Wilkinson et al.，2009)。在傳統(tǒng)理論中，巖漿成礦系統(tǒng)的演化從高溫到低溫經(jīng)歷了三個(gè)階段:巖漿階段、氣成階段和熱液階段。然而，絕大多數(shù)研究或聚焦于巖漿階段(對(duì)于巖漿礦床)，或聚焦于熱液階段(對(duì)于熱液礦床)，而對(duì)氣成階段的成礦過(guò)程理解甚少。由此，巖漿-熱液轉(zhuǎn)換過(guò)程的性質(zhì)成為當(dāng)前內(nèi)生金屬礦床成礦學(xué)研究的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。

理論上，由于熔體中揮發(fā)分的溶解度以及流體中硅酸鹽組分的溶解度隨壓力增加而升高，硅酸熔體與流體在高壓條件下的完全互溶是可以期待的(Lucien and Foster，2000)。如果流體可與硅酸鹽熔體無(wú)限混溶，且其溶解度隨壓力降低而減小，侵位于地殼淺部的巖漿就會(huì)立即卸載過(guò)剩的流體，而巖漿流體也會(huì)卸載過(guò)剩的硅酸鹽物質(zhì)。這樣就提出了三個(gè)問(wèn)題:(1)由于流體的活動(dòng)能力遠(yuǎn)大于熔體，從熔體相分離出來(lái)的流體是形成連續(xù)流體流還是脈沖流體流;(2)從流體相中析出的溶質(zhì)是重新融入硅酸鹽熔體中還是直接形成特殊的結(jié)晶相;(3)成礦金屬在流體中的溶解和分離習(xí)性是否可與硅酸鹽物質(zhì)類比。

因此，巖漿-熱液轉(zhuǎn)換過(guò)程性質(zhì)的研究可以聚焦于熔體與揮發(fā)分的互溶程度，一個(gè)途經(jīng)是通過(guò)高溫高壓實(shí)驗(yàn)闡明熔體與揮發(fā)分完全互溶的可能性，另一方面則是找到天然樣品闡明這種完全互溶的現(xiàn)實(shí)性。為了揭示該過(guò)程的性質(zhì)，絕大多數(shù)學(xué)者聚焦于流體包裹體和熔體包裹體的研究(Ryan et al.，2002;Wilkinson et al.，2009)，這類研究的對(duì)象依然或者是“巖漿”或者是“流體”，而巖漿-熱液轉(zhuǎn)換過(guò)程的性質(zhì)依然是一個(gè)不解之謎。特別是，由于包裹體的捕獲機(jī)制建立在某種尚不確定的假定基礎(chǔ)之上以及研究樣品的微小幾何尺度，包裹體的性質(zhì)是否可以準(zhǔn)確反映巖漿-熱液轉(zhuǎn)換過(guò)程的性質(zhì)仍存在疑問(wèn)(Heinrich，2005)。

實(shí)驗(yàn)表明，硅酸鹽熔體與流體有可能實(shí)現(xiàn)完全混溶(Bureau and Keppler，1999)。但是，迄今尚未有報(bào)道發(fā)現(xiàn)高硅酸鹽溶解度的天然樣品。作者在河南外方山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一種礦物組成復(fù)雜的石英脈，有可能作為這種天然流體的代表。

1 研究背景

傳統(tǒng)上，巖漿被定義為高溫?zé)霟岬娜垠w，含或不含少量固體(晶體)和/或流體(揮發(fā)分)，是地殼和上地幔部分熔融的產(chǎn)物。實(shí)際工作和理論研究中，巖漿往往被等同于熔體。這種理解導(dǎo)致火成巖理論中出現(xiàn)許多不合理的解釋，并為成礦理論的發(fā)展埋下了隱患(羅照華等，2011)。因此，近年來(lái)巖漿的定義被重新修正，被認(rèn)為是固體、熔體和流體的混合物(羅照華等，2007;羅照華，2011;Miller and Wark，2008)。在這種定義下，巖漿固結(jié)產(chǎn)生的火成巖可能含有不同來(lái)源的晶體(Jerram and Martin，2008;羅照華等，2013)。火成巖中含有直接從流體而不是熔體中析出的晶體這一事實(shí)早已得到公認(rèn)(劉顯凡等，2010;祝新友等，2012;Yang，2012)，因而羅照華等(2013)在火成巖晶體群分類方案中提出流體晶體群概念(fluid-crystal population)，包括超臨界流體晶(super-critical crystal)、凝聚晶(condensation crystal)和熱液晶(hydrothermal crystal)等三個(gè)晶體亞群。但是，該分類方案主要依據(jù)理論分析提出，盡管列舉了各晶體群礦物晶體的基本特征，但尚遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足于實(shí)際應(yīng)用的需要。

河南外方山地區(qū)位于華北克拉通南緣，出露地層主要為新太古界太華群結(jié)晶基底和元古代蓋層，其中蓋層主要由熊耳群火山巖、官道口群碳酸鹽巖和欒川群碎屑巖及碳酸鹽巖等組成(李永峰等，2005)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要為NE 和NW向延伸的張性、張扭性和壓扭性斷裂，而褶皺構(gòu)造不發(fā)育。平行熊耳群火山巖層面的緩傾斜裂隙以及部分產(chǎn)狀直立的裂隙中充填有大量石英脈和長(zhǎng)英質(zhì)巖脈(白鳳軍等，2010)，石英脈中發(fā)育豐富輝鉬礦化，形成石英脈型鉬礦化類型(肖榮閣等，2010)。但是，這些石英脈的基本特征目前還沒(méi)有得到系統(tǒng)描述，它們的成因及其與區(qū)內(nèi)成礦作用的關(guān)系也尚未得到詳細(xì)闡明。本文所研究的霓輝石英脈產(chǎn)于熊耳群火山巖中，樣品采自蒼溝地區(qū)(圖1)。本文即對(duì)外方山蒼溝地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的霓輝石英脈及圍巖中的礦物特征進(jìn)行了研究，試圖通過(guò)詳細(xì)的顯微鏡觀察、圖像分析、電子探針成分分析揭示代表性礦物的標(biāo)型特征，并嘗試晶體群分類，從而探討熔體-流體相互作用，進(jìn)而揭示巖漿作用成礦的形成機(jī)制。

2 樣品采集及測(cè)試方法

本文樣品采自外方山蒼溝熊耳群火山巖中石英脈，石英脈平行密集排列成帶分布(圖2a)，脈寬薄不一，最寬的石英脈可達(dá)2 ～3m，薄的石英脈約1 ～2cm，長(zhǎng)度可延伸數(shù)百米。石英脈中暗色礦物主要沿脈體邊緣分布，脈體中心主要由石英晶體組成(圖2b)。石英脈兩側(cè)圍巖產(chǎn)生強(qiáng)烈熱液交代蝕變作用，蝕變的強(qiáng)度、規(guī)模與石英脈厚度及距離石英脈遠(yuǎn)近有關(guān)，石英脈厚度越大、距離越近，圍巖蝕變亦越強(qiáng);反之，則蝕變減弱。

圖1 外方山蒼溝地區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)白鳳軍等，2010;高陽(yáng)等，2010 修改)1-新近系沉積物;2-古近系沉積物;3-熊耳群雞蛋坪組火山巖;4-熊耳群大古石組-許山組;5-中生代花崗巖;6-元古代花崗閃長(zhǎng)巖;7-斷層;8-采樣位置Fig.1 Geological map of the Waifang mountain，Henan Province (after Bai et al.，2010;Gao et al.，2010)1-Neogene sediments;2-Paleogene sediments;3-Jidanping Formation volcano rock of Xionger Group;4-Dagushi Formation-Xushan Formation of Xionger Group;5-Mesozoic granites;6-Proterozoic granodiorite;7-fault;8-sampling location

將所采集石英脈樣品磨制薄片和探針片，開(kāi)展顯微鏡觀察、電子探針圖像和礦物成分分析。利用電子探針以60 倍放大倍數(shù)按順序采集BSE 圖像，利用圖像軟件拼接成樣品全景圖(圖2b)。選擇特征礦物進(jìn)行電子探針礦物成分分析，測(cè)試條件為:激發(fā)電壓為15kV，激發(fā)電流為10μA，束斑直徑為5μm，標(biāo)準(zhǔn)樣品采用美國(guó)SPI 公司52 種標(biāo)準(zhǔn)礦物。測(cè)試于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)電子探針實(shí)驗(yàn)室完成。

所研究霓輝石英脈寬約2cm，礦物組合主要為霓輝石、石英、鉀長(zhǎng)石、磷灰石、榍石等，并含少量鋯石、金紅石、釷石、重晶石、方解石以及磁鐵礦、方鉛礦等。圖2b 展示了石英脈的對(duì)稱分帶現(xiàn)象，按其主要礦物組成由外向內(nèi)可依次劃分為霓輝石帶(A 帶)、霓輝石-石英帶(B 帶)和石英核(C 帶)。霓輝石帶(A 帶)寬約3mm，組成礦物為放射狀霓輝石、霓輝石-鉀長(zhǎng)石集合體以及少量方鉛礦、榍石等，形成霓輝石+鉀長(zhǎng)石+ 方鉛礦+ 榍石組合。霓輝石-石英帶(B 帶)寬約6mm，為柱狀霓輝石+石英+磷灰石+重晶石組合，霓輝石晶體形態(tài)依長(zhǎng)寬比可分為長(zhǎng)柱狀、針柱狀，磷灰石和重晶石含量較少。石英核或稱石英帶(C 帶)寬約4mm，為石英+霓輝石+鋯石礦物組合，主要由石英組成，含少量霓輝石和鋯石。此外，石英脈形成過(guò)程中導(dǎo)致圍巖的強(qiáng)烈蝕變，可劃分出一個(gè)蝕變帶(D 帶)。在蝕變帶中，見(jiàn)有大量新生榍石、鉀長(zhǎng)石、霓輝石等礦物的晶體，其含量隨著與脈壁距離的增加急劇減少(圖3h)，可能反映了流體/氣體的滲透擴(kuò)散作用。

3 礦物學(xué)特征

礦物組合特征表明，蒼溝地區(qū)霓輝石英脈具有極為復(fù)雜的礦物組成及晶體特征。與常見(jiàn)的石英脈明顯不同，其礦物相數(shù)量竟可達(dá)12 種以上，因而是不符合礦物相率的。為了闡明產(chǎn)生這種礦物組合的原因，本節(jié)較詳細(xì)描述代表性礦物的基本特征。

表1 霓輝石電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(wt%)Table 1 Electron microprobe analyses of selected aegirine-augite (wt%)

圖2 霓輝石英脈的野外特征(a)和BSE 圖像(b)Fig.2 Field Characteristics (a)and BSE image (b)of the aegirine-augite quartz veins

3.1 霓輝石

石英脈中霓輝石淺綠色、綠色、黃綠色，具明顯黃綠色-淺藍(lán)色多色性。晶體顆粒多為自形、半自形結(jié)晶。從脈壁向脈中間霓輝石產(chǎn)出晶體形態(tài)不同。A 帶內(nèi)霓輝石呈放射狀集合體并植根于脈壁向內(nèi)生長(zhǎng)(圖3a)、或與鉀長(zhǎng)石顆粒以集合體團(tuán)塊狀分布(圖3c);B 帶內(nèi)霓輝石顆粒以近垂直于脈壁生長(zhǎng)呈現(xiàn)長(zhǎng)柱狀(長(zhǎng)寬比1∶5 ～1∶10)、針柱狀(長(zhǎng)寬比1∶10 ～1∶100)(圖3b);脈中央(C 帶)少量霓輝石則主要表現(xiàn)為菱形、四邊形等。

表2 鉀長(zhǎng)石電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(wt%)Table 2 Electron microprobe analyses of K-feldspar (wt%)

霓輝石顆粒多具較明顯的核幔邊結(jié)構(gòu)，內(nèi)核顆粒發(fā)育強(qiáng)烈的再吸收(resorption)和篩孔破碎(sieved)結(jié)構(gòu)(圖3d)。少量霓輝石顆粒邊緣具熔蝕破碎結(jié)構(gòu)，部分霓輝石破碎空隙充填細(xì)小粒狀榍石、方解石等。

成分分析表明，霓輝石內(nèi)核相對(duì)富集Ca、Mn、Mg、Co、Ni等元素，而外幔邊則相對(duì)富集Na、Fe、Si 元素(表1)。

3.2 鉀長(zhǎng)石

鉀長(zhǎng)石主要分布于靠近脈壁內(nèi)側(cè)(A 帶)及少量分布于B 帶以填隙狀分布于霓輝石粒間，顆粒大小約0.2 ～0.5mm(圖3c)。其中A 帶中主要為不規(guī)則狀鉀長(zhǎng)石-霓輝石集合體以團(tuán)塊狀分布，邊緣表現(xiàn)為熔蝕邊與霓輝石接觸;B 帶內(nèi)則多為他形鉀長(zhǎng)石顆粒，顯微鏡觀察及BSE 圖像分析鉀長(zhǎng)石顆粒成分分布不均勻，具“顯微文象”結(jié)構(gòu)(圖3e)。

化學(xué)分析表明，鉀長(zhǎng)石中Or 為91.48 ～97.11，Ab 為2.64 ～8.29，其中“文象”出熔部位含較高的Fe 含量(FeO:3.36% ～4.21%)，而其它部位Fe 含量則較低(FeO:0.06%～0.84%)(圖3e，f;表2)。

圖3 外方山霓輝石脈礦物特征(a)-放射狀霓輝石;(b)-長(zhǎng)柱狀霓輝石;(c)-霓輝石-鉀長(zhǎng)石集合體，具熔蝕邊結(jié)構(gòu);(d)-霓輝石核幔邊結(jié)構(gòu)，核部具再吸收和篩孔破碎結(jié)構(gòu);(e)-鉀長(zhǎng)石顆粒似“文象”結(jié)構(gòu);(f)-鉀長(zhǎng)石顆粒Fe 元素X 射線分布圖;(g)-榍石環(huán)帶結(jié)構(gòu);(h)-榍石、霓輝石向火山巖圍巖滲透擴(kuò)散;(i)-磷灰石的環(huán)帶結(jié)構(gòu);(j)-他形鋯石填隙于鉀長(zhǎng)石、霓輝石粒間;(k)-圍巖捕虜體充填于霓輝石、鉀長(zhǎng)石粒間;(l)-不規(guī)則狀圍巖捕虜體充填于霓輝石顆粒中. Agt-霓輝石;Kf-鉀長(zhǎng)石;Ttn-榍石;Ap-磷灰石;Zr-鋯石;Q-石英Fig.3 Mineral characteristics of the aegirine-augite quartz vein of the Waifang mountain region(a)-radial aegirine-augite;(b)-long cylindrical aegirine-augite;(c)-aegirine-augite-K-feldspar aggregates，with erosion edge structure;(d)-core mantle boundary structure of augite，resorption and sieved structure in the core;(e)-K-feldspar metasomatic graphoid texture;(f)-Fe element X ray distribution map of K-feldspar;(g)-titanite band structure;(h)-titanite，aegirine-augite diffuse to the volcano rock;(i)-apatite band structure;(j)-zircon interstitial to K-feldspar，augite between grains;(k)-wall rock xenolith filling in the aegirine-augite，K-feldspar grains;(l)-irregular wall rock xenoliths wrapped in the aegirine-augite particles. Agt-aegirine-augite;Kf-K-feldspar;Ttn-titanite;Ap-apatite;Zr-zircon;Q-quartz

3.3 榍石

石英脈中榍石晶體多為半自形-他形，無(wú)色至淺黃色。榍石依石英脈中產(chǎn)出位置及晶體特征可分為3 類:以半自形粒狀充填于霓輝石粒間的榍石主要分布于A 帶，顆粒粒徑可達(dá)0.5cm，具有明顯的生長(zhǎng)環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3g)，并包裹自形霓輝石顆粒;以他形粒狀包裹于A 帶和B 帶霓輝石顆粒中，顆粒粒徑較小，多為50μm 左右;而石英脈外側(cè)火山巖蝕變帶中(D 帶)榍石則多為細(xì)小顆粒，粒徑多小于10μm，遠(yuǎn)離脈壁榍石含量則急劇減少(圖3h)。

表3 磷灰石電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(wt%)Table 3 Electron microprobe analyses of apatite (wt%)

3.4 磷灰石

石英脈中磷灰石多為自形粒狀分布于B 帶內(nèi)，顆粒大小約0.5 ～2cm，具明顯的生長(zhǎng)環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3i)，并包裹細(xì)小霓輝石顆粒?；瘜W(xué)測(cè)試表明其含有較高的揮發(fā)份(F 含量約5.25% ～6.21%)(表3)。

3.5 鋯石

石英脈中鋯石主要以不規(guī)則他形充填于霓輝石、鉀長(zhǎng)石、石英等顆粒間，顆粒較小，直徑多小于0.1cm(圖3j);鋯石的填隙結(jié)構(gòu)表明其生成時(shí)間較晚，可能為熱液成因。

3.6 方鉛礦和重晶石

方鉛礦以顆粒狀分布于石英脈壁邊緣(A 帶)，充填于霓輝石集合體中，顆粒大小約0.1cm，顆粒邊緣可見(jiàn)氧化蝕變產(chǎn)物白鉛礦等。

重晶石則多分布于脈B 帶，顆粒大小不一，約為0.1 ～5mm，與針柱狀霓輝石顆粒共生。硫化物與硫酸鹽礦物生長(zhǎng)位置的差異可能表明了石英脈形成過(guò)程中物化條件的規(guī)律性變化，特別是硫逸度的變化。

3.7 其它副礦物

金紅石、釷石等多以他形粒狀分布于鉀長(zhǎng)石、石英粒間，顆粒小于0.1mm;少量方解石充填于霓輝石裂隙中。

3.8 捕虜體

捕虜體分布于石英脈壁內(nèi)側(cè)(A 帶)，以橢圓狀、棱角狀、不規(guī)則狀產(chǎn)于霓輝石、石英顆粒間隙或放射狀霓輝石集合體間，顆粒直徑多為0.05 ～0.5mm。捕虜體邊部呈鋸齒狀(圖3k，l)。捕虜體表面多為疏松多孔，化學(xué)成分表明其為滑石。

4 討論

4.1 新發(fā)現(xiàn)的霓輝石英脈

河南外方山地區(qū)產(chǎn)出石英脈型鉬礦床，其地質(zhì)特征、成礦作用及成礦時(shí)代得到了較多的關(guān)注(白鳳軍等，2010;高陽(yáng)等，2010;肖榮閣等，2010)，而賦礦石英脈的特征卻沒(méi)有得到系統(tǒng)的描述。我們?cè)谕夥缴缴n溝地區(qū)開(kāi)展野外地質(zhì)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種新的含礦石英脈，脈石礦物主要為霓輝石、石英、鉀長(zhǎng)石、榍石、磷灰石等，與區(qū)內(nèi)常見(jiàn)的含礦鉀長(zhǎng)石石英脈明顯不同。

霓輝石為堿性巖漿晚期結(jié)晶或巖漿流體交代的產(chǎn)物，多產(chǎn)于堿性巖漿巖中，而霓輝石脈則被認(rèn)為是巖漿晚期熔體平衡的產(chǎn)物，如產(chǎn)于Ticha Silesian Unit 復(fù)理石硅質(zhì)碎屑巖中的榍石-霓 輝 石(霓 石)-鐵 云 母-磷 灰 石 脈(Dolní cˇek et al.，2010)，Ilímaussaq 巖體中發(fā)現(xiàn)的霓石-紫脆云母-螢石-鈉長(zhǎng)石脈(Graser et al.，2008)，而霓輝石與石英以脈體形式大規(guī)模發(fā)育還未見(jiàn)有前人報(bào)道。

4.2 霓輝石英脈成因

外方山霓輝石英脈表現(xiàn)出復(fù)雜的礦物及組合特征，如:(1)霓輝石英脈具有復(fù)雜的礦物組合及晶體特征，其礦物相數(shù)量達(dá)12 種以上，是不符合礦物相率的;(2)霓輝石英脈具明顯的對(duì)稱分帶特征，各分帶中礦物組成及特征顯著不同;(3)存在鉀長(zhǎng)石-霓輝石集合體團(tuán)塊并具熔蝕邊結(jié)構(gòu);(4)霓輝石晶體存在明顯核幔結(jié)構(gòu)以及再生長(zhǎng)邊結(jié)構(gòu)，霓輝石晶體內(nèi)核化學(xué)成分與幔邊部存在較大差異，且內(nèi)核具典型的再吸收邊和篩孔破碎結(jié)構(gòu)，表明霓輝石存在兩期結(jié)晶過(guò)程，且物化環(huán)境存在差異;(5)鉀長(zhǎng)石晶體元素分布存在似“文象”結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為Fe 元素的局部富集;(6)脈中礦物環(huán)帶結(jié)構(gòu)發(fā)育，如磷灰石、榍石等;(7)霓輝石英脈強(qiáng)烈交代致密火山巖圍巖，大量新生榍石、霓輝石等礦物含量隨著與脈壁距離的增加急劇減少，顯示強(qiáng)烈的流體/氣體滲透擴(kuò)散交代作用。

霓輝石英脈獨(dú)特的礦物組合及晶體特征反映了其成因的復(fù)雜性以及生長(zhǎng)過(guò)程中物化條件的變化。根據(jù)霓輝石英脈礦物的特點(diǎn)，可以推測(cè)其初始物源為流體、熔體和晶體的混合物(超臨界流體)，經(jīng)歷了快速侵位、快速冷卻的過(guò)程。流體/熔體在就位過(guò)程中可因流體/熔體的上升侵位或氣相組分的分離(羅照華等，2008)導(dǎo)致過(guò)冷度的快速變化，從而導(dǎo)致晶體的析出，最終在侵位空間內(nèi)生長(zhǎng)形成霓輝石英脈。

圖4 外方山地區(qū)霓輝石英脈成因模型簡(jiǎn)圖Fig. 4 Cartoonillustrates model of crystallization dynamics for the aegirine-augite quartz vein from Waifangshan district，Henan ProvinceMicro-textures developed in crystal at various crystal populations are schematically illustrated

因此霓輝石英脈成因可簡(jiǎn)單闡述如下:(1)在深部巖漿房中巖漿發(fā)生降溫結(jié)晶作用，結(jié)晶出早期霓輝石、榍石、鉀長(zhǎng)石等晶體，同時(shí)巖漿房頂部析離出超臨界流體并承壓(圖4a);(2)超臨界流體超壓突破圍巖，流體、熔體與析出晶體混合一起快速上升，并于上升過(guò)程中捕虜圍巖巖塊，早期霓輝石晶體因減壓熔蝕產(chǎn)生再吸收邊和篩孔破碎結(jié)構(gòu)(圖4b);(3)超臨界流體侵位于熊耳群火山巖張性層理中，平行密集成帶分布。因減壓、降溫導(dǎo)致流體/熔體過(guò)冷度發(fā)生變化，在裂隙內(nèi)快速析出晶體并沿脈壁向脈中央定向分布，形成對(duì)稱分帶結(jié)構(gòu);超臨界流體所攜帶熔體、晶體的混合物多保存于脈壁內(nèi)側(cè);霓輝石以早期核為中心再生長(zhǎng)，產(chǎn)狀為放射狀集合體、長(zhǎng)(針)柱狀;鉀長(zhǎng)石晶體發(fā)生Fe 元素的熔體分離;重晶石、榍石等呈填隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)于霓輝石、石英等粒間(圖4c);(4)隨著晶體析出，超臨界流體相分離形成氣相和熱液相。流體/氣相向圍巖滲濾形成較寬的交代反應(yīng)邊，并發(fā)生細(xì)小榍石、霓輝石晶體的滲透擴(kuò)散作用;熱液最后于脈中間析出較純石英從而結(jié)束結(jié)晶過(guò)程(圖4d)。

4.3 霓輝石英脈晶體群的劃分

外方山蒼溝新發(fā)現(xiàn)的霓輝石英脈因其快速侵位、快速結(jié)晶形成了獨(dú)特的礦物組合及晶體特征，因而能夠保存各階段的結(jié)晶信息，保存不同成因的晶體群(羅照華等，2013)。依據(jù)火成巖晶體群的分類定義和礦物標(biāo)型特征，可將外方山霓輝石英脈礦物劃分為如下3 類晶體群(表4、圖4):(1)固體晶體群(solid-crystal population):外方山霓輝石英脈中固體晶體群主要表現(xiàn)為捕虜晶亞群(xenocryst population)，為流體(熔體)上升和侵位過(guò)程中捕虜?shù)膰鷰r，圍巖團(tuán)塊邊部為熔蝕結(jié)構(gòu)，可能與熔體/流體發(fā)生交代作用;(2)熔體晶體群(melt-crystal population):又可分為巖漿房晶體亞群和通道晶體亞群，外方山霓輝石英脈中熔體晶體群霓輝石內(nèi)核、鉀長(zhǎng)石-霓輝石集合體，為巖漿熔體晶出，晶體具有再吸收邊、篩孔交代以及元素熔體分離等結(jié)構(gòu);(3)流體晶體群(fluidcrystal population):可分為超臨界流體晶體亞群(supercritical fluid crystal subpopulation)、熱液晶體亞群(hydrothermal-crystal subpopulation)和凝聚晶體亞群(Condensed-crystal subpopulation)，其中超臨界流體晶體亞群包括大多數(shù)榍石、霓輝石、金紅石、磷灰石、榍石、方鉛礦、重晶石等晶體;凝聚晶體亞群主要包括火山巖反應(yīng)帶中呈擴(kuò)散分布的細(xì)小榍石、霓輝石晶體;而熱液晶體亞群主要為脈中央的石英、鋯石等晶體。

表4 外方山霓輝石英脈礦物晶體群劃分Table 4 The crystal populations of the aegirine-augite quartz vein in Waifang mountain region

5 結(jié)論

河南外方山地區(qū)熊耳群火山巖中新發(fā)現(xiàn)了一種霓輝石英脈群，脈中發(fā)育豐富的礦物組合，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的不平衡特點(diǎn)，顯示霓輝石英脈經(jīng)歷了快速上升和結(jié)晶過(guò)程，保存了巖漿熔體/流體演化各階段的固結(jié)產(chǎn)物。依晶體群的分類定義和礦物標(biāo)型特征，霓輝石英脈礦物可劃分為捕虜晶亞群、熔體結(jié)晶群、超臨界流體亞群、熱液晶體亞群和凝聚晶體亞群。詳細(xì)闡明霓輝石英脈中各晶體群的標(biāo)型特征和形成條件，將有助于闡明熔體-流體相互作用，反演巖漿熔體、流體的演化過(guò)程，全面理解巖漿系統(tǒng)的演化，進(jìn)而可揭示巖漿作用成礦的形成機(jī)制。

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