稀有金屬花崗巖巖漿—熱液的形成路徑和成礦過程
——以廣西恭城栗木礦田為例

梁磊，董業(yè)才，高崳飛，張玲，徐桃

1) 中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西桂林，541004；2) 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所，國(guó)土資源部/廣西壯族自治區(qū)巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西桂林， 541004

內(nèi)容提要: 關(guān)于稀有金屬花崗巖的成礦流體來源及與巖漿演化的成因關(guān)系長(zhǎng)期存疑?，F(xiàn)以華南稀有金屬花崗巖的典型代表廣西栗木花崗巖為例，通過對(duì)成礦地質(zhì)體花崗巖垂向分帶的巖相學(xué)特征及礦床地質(zhì)特征的深入研究，分析巖漿—熱液的形成演化路徑與成礦過程。研究表明，巖漿演化除了結(jié)晶作用外，還有大規(guī)模的氣—液分離，巖漿—熱液的形成主要與其中的氣—液分離有關(guān)，不是傳統(tǒng)意義上的巖漿殘液。不同成因類型礦床的成礦流體均來自第二次氣—液分離形成的二級(jí)殘余富氣流體相構(gòu)成的巖漿—熱液，巖漿—熱液系統(tǒng)由3個(gè)不同空間分布的分支系統(tǒng)組成，每個(gè)分支系統(tǒng)在不同環(huán)境下以交代、結(jié)晶等不同形式與上部地質(zhì)體作用，演化形成成礦流體，最后形成巖體接觸帶及附近的不同成因類型的礦床和以細(xì)晶巖為底部邊界的成分分帶。研究成果還原了巖漿演化形成巖漿—熱液的詳細(xì)路徑，構(gòu)建了成礦模型，對(duì)深入認(rèn)識(shí)花崗巖的巖漿演化與成巖成礦作用具有啟示意義。

在花崗巖的成礦作用認(rèn)識(shí)上，與巖漿殘液(簡(jiǎn)言之就是主要巖漿結(jié)晶剩下的巖漿水)有關(guān)的巖漿期后熱液理論至今仍被很多地質(zhì)工作者奉為經(jīng)典，對(duì)稀有金屬花崗巖的成礦作用的認(rèn)識(shí)便是如此。在華南花崗巖地區(qū)，與稀有金屬花崗巖有關(guān)的礦床除了以交代作用為主的蝕變花崗巖型礦床外，還常伴生有以結(jié)晶作用為主的偉晶巖型礦床和含礦長(zhǎng)石石英脈型礦床。對(duì)其中蝕變花崗巖型礦床的解釋，巖漿期后熱液理論認(rèn)為是富含礦質(zhì)及堿質(zhì)和揮發(fā)分的巖漿殘液(氣液)對(duì)花崗巖的自變質(zhì)交代作用形成的(胡受奚，1975，胡受奚等，1986；袁見齊等，1979，1985；南京大學(xué)地質(zhì)系，1981)，但相關(guān)認(rèn)識(shí)沒有解釋清楚巖漿殘液是如何在巖漿演化中形成的以及它們與伴生的偉晶巖型礦床的巖漿—熱液是什么關(guān)系，類似的觀點(diǎn)還有Pirajno(1992)。對(duì)于伴生的偉晶巖型礦床和含礦長(zhǎng)石石英脈型礦床的解釋，根據(jù)成礦巖體頂部及附近常常發(fā)育偉晶巖及偉晶巖型礦床、而且偉晶巖往往與巖體有過渡關(guān)系這一現(xiàn)象(甘曉春等，1992)，巖漿期后熱液理論認(rèn)為成礦巖體是高分異花崗巖(Jahns et al.,1969；朱金初等，2000；Cerny et al.,2005；Selway et al.,2005；Spera et al.,2007)，并認(rèn)為巖漿是通過結(jié)晶作用在正巖漿階段后期形成的富水殘余巖漿出溶析出低粘度流體，流體進(jìn)一步演化形成成礦流體(Burnham et al.,1980；Burnham，1994；朱金初等，2000，2002，2011；華仁民等，2012)，即所謂的“正巖漿階段、巖漿—熱液過渡階段和熱液階段”的三階段演化模型。三階段模型雖然能比較好的解釋偉晶巖型礦床的成因，但對(duì)蝕變花崗巖型礦床的解釋依然存在比較大的問題，比如很多礦床中與偉晶巖(代表富水殘余巖漿)對(duì)應(yīng)的流體規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蝕變礦化帶顯示的流體應(yīng)有的規(guī)模。

不同時(shí)期都有持不同巖漿殘液成礦理論的觀點(diǎn)，如季克儉等(1994)通過對(duì)尼格里相圖的分析，認(rèn)為即便是富水花崗巖漿在結(jié)晶過程中也不會(huì)形成巖漿殘液。王聯(lián)魁等(1983，1997)提出與上述三階段演化模式不同的巖漿演化模型——液態(tài)不混溶模型，但是該模型對(duì)于形成成礦流體的巖漿—熱液是如何產(chǎn)生的這一問題上解釋缺位，以致于有的持液態(tài)不混溶模型觀點(diǎn)者竟認(rèn)為礦化蝕變帶的云英巖是巖漿演化后期液態(tài)不混溶的產(chǎn)物(文春華等，2017)。羅照華等(2007,2008)提出透巖漿流體成礦模型，在一致性解釋、巖漿非線性演化等方面有其獨(dú)到之處，但缺少充分的論證，猜測(cè)的成分居多。張旗(2011)更是認(rèn)為花崗巖漿不可能靠自身演化產(chǎn)生多余的巖漿水形成成礦流體，但其關(guān)于成礦流體來源問題同樣缺少充分論證。

形成成礦流體的巖漿—熱液是不是巖漿殘液？如果不是，它又是如何形成的呢？梁磊等(2017)的研究表明，成礦花崗巖普遍發(fā)育斑狀結(jié)構(gòu)，細(xì)粒的基質(zhì)是巖漿侵位時(shí)大規(guī)模減壓排氣析出流體后快速結(jié)晶并迅速消耗掉殘余巖漿水的產(chǎn)物，因此在正巖漿階段后期是缺水的，不可能形成巖漿殘液；與花崗巖伴生的偉晶巖也不代表傳統(tǒng)意義上的巖漿殘液。本文以華南稀有金屬花崗巖的典型代表栗木花崗巖為例，在之前的研究成果(梁磊等，2017，2019；張玲等，2018)基礎(chǔ)上，結(jié)合礦床地質(zhì)特征，分析巖漿—熱液體系的形成路徑及成礦過程，解決成礦流體來源與巖漿演化的成因關(guān)系，解釋前人無法解釋的部分地質(zhì)現(xiàn)象，以期為科學(xué)認(rèn)識(shí)花崗巖巖漿演化、成巖作用及找礦勘探方提供參考。

1 栗木礦區(qū)地質(zhì)概況

廣西恭城栗木礦區(qū)地處南嶺鎢錫多金屬成礦帶的中段，區(qū)域構(gòu)造上位于江南古陸東南緣的桂東北坳陷區(qū)的海洋山褶皺斷裂帶中。礦區(qū)內(nèi)地層主要由角度不整合分割的基底構(gòu)造層及蓋層構(gòu)造層組成，基底構(gòu)造層由寒武系淺變質(zhì)的類復(fù)理石建造的碎屑巖組成，主要形成北北東軸向褶皺。蓋層構(gòu)造層由中、下泥盆統(tǒng)碎屑巖，中、上泥盆統(tǒng)以及下石炭統(tǒng)碳酸鹽組成，形成軸向南北的恭城復(fù)向斜，褶皺平緩開闊并發(fā)育南北向和北東向斷裂。南北向斷裂還將上下構(gòu)造層切割成南北走向的盆嶺，西部斷塊上隆構(gòu)成嶺區(qū)，主要出露基底構(gòu)造層寒武系和部分泥盆系地層；東部以地塹形式構(gòu)成次級(jí)盆地，主要出露蓋層泥盆系—下石炭統(tǒng)碳酸鹽地層，花崗巖主要分布在盆(東)嶺(西)的結(jié)合部位。

栗木花崗巖是3個(gè)階段成巖的復(fù)式巖體，在地表以小巖株和巖鐘形式產(chǎn)出(圖1),鉆探揭示大部分呈隱伏狀態(tài)，侵入寒武系、泥盆系、下石炭統(tǒng)中。據(jù)年代測(cè)試結(jié)果，栗木花崗巖成巖及成礦年齡為224～214 Ma(楊鋒等，2009；康志強(qiáng)等，2012；張懷峰等，2013，2014)，為印支晚期?；◢弾r成礦作用僅見于第二階段、第三階段花崗巖中，形成多處錫、鎢、鉭、鈮礦化及礦床(圖1)。而第一階段花崗巖則未見明顯礦化。

圖1 廣西恭城栗木礦田地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)梁磊等，2017)Fig. 1 Geological sketch map of Limu orefield， Gongcheng,GuangxiC—石炭系；D—泥盆系；—寒武系； γ—花崗巖；γπ—花崗斑巖脈C— Carboniferous strata；D— Devonian strata；— Cambrian strata；γ— Granite；γπ—Granite-porphyry dyke

2 礦區(qū)礦床類型、空間分布及礦床地質(zhì)特征

據(jù)《礦床學(xué)》分類方案(袁見齊等，1979，1985)，將栗木礦區(qū)內(nèi)生金屬礦劃分為3個(gè)成因類型：巖漿自變質(zhì)型礦床(或“巖漿氣液型礦床”)、偉晶巖型礦床和巖漿熱液型礦床(或“巖漿熱液充填—交代型礦床”)和5個(gè)工業(yè)礦床類型。相關(guān)礦床類型、空間分布及礦床地質(zhì)特征見表1。

表1 廣西恭城栗木礦區(qū)內(nèi)生金屬礦床分類及礦床地質(zhì)特征Table 1 Classification of endogenous metal deposits in Limu ore field, Gongcheng, Guangxi, and their geological characteristics

3 花崗巖垂向分帶及巖相學(xué)特征

3.1 花崗巖垂向分帶

栗木花崗巖及共生巖脈具有明顯的垂向分帶特征。垂向分帶不僅表現(xiàn)在巖體自下而上的巖石礦物組合變化上(甘曉春等，1992；梁磊等，2017)，還表現(xiàn)在巖石化學(xué)的成分變化上(王聯(lián)魁等，1997；姚錦其，2008)。垂向分帶包括巖體內(nèi)帶和巖體外帶，圖2是筆者等在前人研究成果的基礎(chǔ)上根據(jù)最新的勘探資料和巖相學(xué)特征總結(jié)的花崗巖及伴生的偉晶巖—細(xì)晶巖(脈)構(gòu)成的巖石垂向分帶模式圖。

圖 2 廣西栗木礦田花崗巖垂向分帶(a)及各帶對(duì)應(yīng)的巖性圖片(b)Fig. 2 Vertical zoning(a)and corresponding rocks photos(b) of the granite in Limu orefield, Guangxi

3.1.1巖體外帶

上部：(鎢錫)長(zhǎng)石石英脈脈帶(+螢石石英脈)，產(chǎn)鎢錫長(zhǎng)石石英脈型礦。

下部：偉晶巖、偉晶巖—細(xì)晶巖脈帶(+螢石石英脈)，產(chǎn)偉晶巖型錫鎢礦。

3.1.2巖體內(nèi)帶

自上而下依次為：

“似偉晶殼”(圖2b1)+ 云英巖化、鈉長(zhǎng)石化花崗巖(Ⅰ帶)(圖2b2)；產(chǎn)蝕變花崗巖型鎢錫礦、蝕變花崗巖型鈮鉭礦、鎢錫石英脈型礦。

中細(xì)粒白云母花崗巖(Ⅱ帶)(圖2b3)；局部可見小規(guī)模囊狀鈉長(zhǎng)石化、云英巖化花崗巖及白鎢礦化。

“層”狀細(xì)晶巖群+斑狀含鋰白云母花崗巖(Ⅲ帶)(圖2b4)；不含礦。

二云母花崗巖(Ⅳ帶)(圖2b5)；不含礦。

花崗巖垂向分帶在華南地區(qū)中具有普遍性(南京大學(xué)地質(zhì)系，1980；王聯(lián)魁等，1983，1997；袁忠信等，1987；黃小娥等，2005；朱金初等，2011)。圖2中的“層”狀細(xì)晶巖群是筆者等在工作中確認(rèn)的一種最重要的偉晶巖—細(xì)晶巖組合形式(張玲等，2018)，此前未見有相同認(rèn)識(shí)的報(bào)道。

3.2 巖體內(nèi)帶花崗巖巖相學(xué)特征

(1)巖體內(nèi)各個(gè)巖相帶之間具有相變過渡關(guān)系，最下面的Ⅳ帶蝕變最弱，只有輕微的絹云母化，為二云母花崗巖(圖2b5)，其白云母為黑云母轉(zhuǎn)變而來(梁磊等，2017；張玲等，2018)，推測(cè)深部相變?yōu)楹谠颇富◢弾r。Ⅳ帶之上的Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ帶花崗巖為蝕變花崗巖，其蝕變特征為：Ⅲ帶花崗巖交代不勻呈斑雜狀構(gòu)造(圖3a)，以鉀長(zhǎng)石化為主(圖3b)，鈉長(zhǎng)石很少；Ⅱ帶花崗巖交代較均勻(圖2b3)，鉀長(zhǎng)石化和鈉長(zhǎng)石化同等發(fā)育，蝕變新生礦物為主，被交代的礦物呈殘留體(圖3c、d中的“更—中長(zhǎng)石Pl”)；Ⅰ帶花崗巖發(fā)育鈉長(zhǎng)石化和云英巖化(圖2b2)，幾乎全由蝕變新生礦物組成。

圖 3廣西栗木礦田花崗巖體內(nèi)的垂向分帶巖相學(xué)特征Fig. 3 Petrographic characteristics of granite vertical zoning in Limu orefield, Guangxi(b)、(c)、(d)—正交偏光。Ab—鈉長(zhǎng)石；Pl—更—中長(zhǎng)石；Kp—鉀長(zhǎng)石；Q—石英；Mu—白云母(b),(c),(d) are photomicrographs in cross-polarized light. Ab—abite; Pl—plagioclase(oligoclase to andesine); Kp—potash feldspar; q—quartz; Mu—muscovite

盡管Ⅱ、Ⅲ帶花崗巖中的白云母和大部分鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、石英都是新生礦物，但以面型蝕變?yōu)橹?，類似花崗結(jié)構(gòu)，所以在巖石命名上仍保留傳統(tǒng)的“白云母花崗巖”、“斑狀白云母花崗巖”名稱，并用“蝕變帶花崗巖”加以補(bǔ)充說明。

(2)花崗巖普遍見斑狀結(jié)構(gòu)(圖2b5，圖3a，)，斑晶由更中斜長(zhǎng)石和條紋長(zhǎng)石組成。蝕變最弱的Ⅳ帶二云母花崗巖保留有完整的斑晶，Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ帶花崗巖蝕變依次增強(qiáng)，它們的斑晶的保留程度依次減弱(圖3b—d)。表明蝕變帶花崗巖(Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ帶)的母巖也是斑狀結(jié)構(gòu)，是由原巖為二(黑)云母花崗巖的巖石經(jīng)不同程度交代蝕變形成的。

關(guān)于巖體內(nèi)垂向分帶的成因認(rèn)識(shí)主要有交代(胡受奚等，1986)、結(jié)晶(分異)(甘曉春等，1992；朱金初等，2011)以及巖漿液態(tài)不混溶分離(王聯(lián)魁等，1983，1997)，依據(jù)上述巖相學(xué)特征得出的結(jié)論不支持結(jié)晶(分異)以及不混溶成因的觀點(diǎn)，但是支持(自)交代成因的觀點(diǎn)。

3.3偉晶巖—細(xì)晶巖巖相學(xué)特征

區(qū)內(nèi)偉晶巖與細(xì)晶巖緊密共生成偉晶巖—細(xì)晶巖組合，在巖體內(nèi)和巖體外均有存在，與花崗巖之間有以下3種不同的空間分布形式：

圖 4 巖體上覆圍巖陡傾斜裂隙中偉晶巖—細(xì)晶巖組合(“無根式”(a)和“有根式”(b))垂向分帶示意圖Fig. 4 Vertical zoning sketch for the pegmatite—aplite located in the fractures in wallrocks overlying on granite

(2)組合二：呈似層狀產(chǎn)在巖體頂部呈所謂“似偉晶巖殼”，部分呈枝狀偉晶巖凸入圍巖(圖2a)?！八苽ゾr殼”具有上偉晶巖下細(xì)晶巖的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)(圖2b1)，偉晶巖和細(xì)晶巖的比例大致相等。下面的細(xì)晶巖與花崗巖體呈過渡關(guān)系，過渡帶很窄，且在接觸帶附近的白云母花崗巖中還發(fā)育一些水平“層狀”產(chǎn)出的偉晶巖—細(xì)晶巖微層。

(3)組合三：是在花崗巖體內(nèi)中上部呈“層狀”產(chǎn)出的細(xì)晶巖群(圖2a)。細(xì)晶巖均以近水平“層狀”產(chǎn)出，與共生的圍巖斑狀白云母花崗巖呈過渡關(guān)系(圖2b4)。

三種不同空間分布的偉晶巖—細(xì)晶巖組合中，細(xì)晶巖中均發(fā)育夾有(似)偉晶巖微層的韻律構(gòu)造(圖2b4)，細(xì)晶巖內(nèi)部無明顯蝕變，細(xì)等粒結(jié)構(gòu)，部分石英保留有塑性變形(張玲等，2018)。

4 討論

4.1 巖漿演化分析

下面依據(jù)那些特殊的、能夠反映巖漿演化過程中發(fā)生物理化學(xué)條件突變的巖相學(xué)特征對(duì)巖漿演化進(jìn)行分析。

4.1.1 斑狀結(jié)構(gòu)反映的巖漿演化

斑狀結(jié)構(gòu)中斑晶與基質(zhì)是不同世代的產(chǎn)物。根據(jù)晶體生長(zhǎng)規(guī)律影響因素(Barker，1983)：栗木花崗巖中量少而粗大的斑晶(圖2b5)形成于巖漿侵位前深部富水巖漿的緩慢結(jié)晶；而基質(zhì)的細(xì)粒結(jié)構(gòu)則是巖漿侵位期間晶骸數(shù)量快速增多并迅速消耗掉巖漿水的結(jié)晶結(jié)果。梁磊等(2017)的研究表明，斑狀結(jié)構(gòu)反映了這樣的巖漿演化歷程：富水巖漿侵位時(shí)因減壓發(fā)生大規(guī)模的氣—液分離(減壓排氣)，析出富氣流體后的巖漿飽和水壓P(H2O)急劇降低，在相圖中反映為因固相線突然上升，原來位于液相的部位變成了固相，于是熔體相晶骸數(shù)量劇增，快速結(jié)晶并迅速消耗掉巖漿水，形成細(xì)粒結(jié)構(gòu)。

所以，斑狀結(jié)構(gòu)中細(xì)粒的基質(zhì)代表巖漿侵位時(shí)發(fā)生大規(guī)模氣—液分離(減壓排氣)后的新熔體相，反映了主體巖漿在結(jié)晶時(shí)因晶骸數(shù)量快速增多并快速消耗掉殘余巖漿水以至于無法長(zhǎng)大的結(jié)晶生長(zhǎng)環(huán)境。由此可以得出，在結(jié)晶過程的正巖漿階段后期是貧水的，因此三階段演化模型關(guān)于正巖漿階段后期形成富水殘余巖漿的認(rèn)識(shí)不能成立。

4.1.2偉晶巖與細(xì)晶巖的相變關(guān)系及
共生組合反映的巖漿演化

(1)偉晶巖與細(xì)晶巖的相變過渡關(guān)系(圖2b1)反映兩者在時(shí)間上為同生關(guān)系，其空間上的緊密共生則反映它們不僅為同生關(guān)系，而且具有共同的母巖漿。依據(jù)偉晶巖的比例(與細(xì)晶巖體積大致相同)，得出它們的母巖漿應(yīng)該是富氣流體相——稱之為偉晶—細(xì)晶巖漿。

(2)偉晶巖—細(xì)晶巖在空間上總是上偉晶巖下細(xì)晶巖的組合形式，尤以位于巖體頂部“似偉晶巖殼”非對(duì)稱結(jié)構(gòu)中的上偉晶巖下細(xì)晶巖(圖2b1)最直接明顯。反映了它們結(jié)晶前的初始狀態(tài)為上氣下液，就像氣—液共存的流體包裹體代表流體曾經(jīng)發(fā)生沸騰一樣(沸騰是氣—液分離的表現(xiàn))，偉晶巖—細(xì)晶巖組合反映了它們的母巖漿(偉晶—細(xì)晶巖漿)發(fā)生了氣—液分離，導(dǎo)致剩余熔漿的飽和水壓P(H2O)快速下降，反映在相圖上固相線急劇上升，原來位于液相的部位變成了固相，于是殘余熔體相快速結(jié)晶形成細(xì)粒結(jié)構(gòu)的細(xì)晶巖。這就是為什么“似偉晶巖殼”中位于上面與冷的頂板圍巖接觸的偉晶巖是偉晶結(jié)構(gòu)，而位于下面不與圍巖接觸的細(xì)晶巖反而是細(xì)粒結(jié)構(gòu)的原因。

4.1.3花崗巖與偉晶巖—細(xì)晶巖的相變過渡關(guān)系
及共生關(guān)系反映的巖漿演化

花崗巖與巖體內(nèi)的偉晶巖—細(xì)晶巖組合(后者包括“似偉晶巖殼”以及“層狀”細(xì)晶巖群)之間也表現(xiàn)為相變過渡關(guān)系(圖2b4)。表明它們?yōu)橥?。同生之間有兩種可能，一是之間沒有成因關(guān)系的偶然現(xiàn)象，二是之間具有共同的母巖漿，具有普遍性。根據(jù)礦區(qū)各分支巖體花崗巖與偉晶巖—細(xì)晶巖組合普遍具有類似的共生特點(diǎn)(如巖體頂部發(fā)育“似偉晶巖殼”等)，這些共生特點(diǎn)在華南地區(qū)稀有金屬花崗巖也具有普遍性(南京大學(xué)地質(zhì)系，1980；王聯(lián)魁等，1983，1997；黃小娥等，2005，朱金初等，2011；張智宇等，2015)，表明它們之間存在成因聯(lián)系，所以花崗巖與偉晶巖—細(xì)晶巖組合之間的關(guān)系是同生并具有共同的母巖漿?，F(xiàn)在已經(jīng)知道花崗巖主體是巖漿侵位時(shí)第一次氣—液分離形成的新熔體相，而與之同生并有共同母巖漿的偉晶—細(xì)晶巖漿又是富氣流體相，于是得出偉晶—細(xì)晶巖漿就是花崗巖漿第一次氣—液分離形成的另一部分——初級(jí)富氣流體相。進(jìn)而得出，偉晶—細(xì)晶巖漿進(jìn)一步氣—液分離形成殘余富氣流體相(結(jié)晶形成偉晶巖)和殘余熔體相(結(jié)晶形成細(xì)晶巖)的過程屬于第二次氣—液分離。

4.1.4引起巖體內(nèi)垂向蝕變分帶的流體來源及與
巖漿—熱液的關(guān)系分析

(1)如前所述，栗木花崗巖垂向分帶是由原巖為二(黑)云母花崗巖的巖石經(jīng)不同程度交代蝕變形成的。深部鉆探及巖相學(xué)(圖2～3)表明，蝕變向下并未穿透巖體的第Ⅳ帶二云母花崗巖。如果引起交代蝕變的流體是來自巖體深部下方或外部，無非有兩種路徑可能：一種可能路徑是來自深部的流體穿過下部的花崗巖到達(dá)巖體中上部引起蝕變，這必然導(dǎo)致位于下部的Ⅳ帶二云母花崗巖也發(fā)生相對(duì)高溫的蝕變，而實(shí)際情況是Ⅳ帶二云母花崗巖蝕變很弱，只有輕微的絹云母化，所以排除此路徑可能；第二種可能路徑是來自深部的流體從巖體邊部或外圍上來并引起巖體蝕變，這種情況形成的應(yīng)該是側(cè)向變化的巖體蝕變分帶，這與實(shí)際的垂向變化分帶不符，此路徑也不成立。所以排除流體來自巖體下方深部或外部的可能，即流體應(yīng)該來自巖體內(nèi)部，蝕變?yōu)榛◢弾r自交代性質(zhì)。

(2)盡管人們?cè)缇鸵庾R(shí)到花崗巖垂向分帶的蝕變是自交代性質(zhì)(胡受奚等，1975，1986；南京大學(xué)地質(zhì)系，1981)，但是對(duì)于流體來源的具體情況卻長(zhǎng)期得不到很好的解釋。下面我們來解決這個(gè)問題。

4.1.5偉晶—細(xì)晶巖的三種空間分布與初級(jí)
富氣流體相的上升路徑

(1)Sakuyama 和 Kusyiro(1979)做的氣—液分離實(shí)驗(yàn)表明，氣—液分離的富氣流體相是以囊泡為載體的形式在巖漿中上升遷移的。因此第一次氣—液分離生成的初級(jí)富氣流體相(偉晶—細(xì)晶巖漿)應(yīng)該是以囊泡為載體的形式在巖漿中上升，進(jìn)一步可推斷富氣流體相發(fā)生(第二次)氣—液分離的方式應(yīng)該是以氣泡破裂為主，這與細(xì)晶巖發(fā)育夾有偉晶巖條帶的韻律構(gòu)造特征相吻合，韻律構(gòu)造可理解為大的氣泡層或囊狀氣泡破裂后，破裂氣泡壁分解成含有許多細(xì)小氣泡的漿體原位堆積并結(jié)晶形成的(梁磊等，2017)。

(2)由于氣—液分離產(chǎn)生的熔體相快速結(jié)晶固結(jié)，不再移動(dòng)，所以，細(xì)晶巖所在位置既是第一次氣—液分離形成的初級(jí)富氣流體相上升停留的位置，也是初級(jí)富氣流體相發(fā)生第二次氣—液分離的位置。而偉晶巖所在的位置則代表了初級(jí)富氣流體相第二次氣—液分離形成的二級(jí)殘余富氣流體相上升的部位。偉晶巖—細(xì)晶巖組合與花崗巖之間有三種不同的空間分布與巖石組合形式，說明初級(jí)富氣流體相形成后有3種不同的上升路徑，并且可以用一定深度的巖漿房的氣泡平衡方程來解釋(梁磊等，2017)。結(jié)合前面的分析結(jié)論，從初級(jí)到二級(jí)的富氣流體相的形成及演化路徑論述如下：

當(dāng)富水巖漿侵位時(shí)，巖漿房外壓驟降，巖漿發(fā)生大規(guī)模的第一次氣—液分離(沸騰、減壓排氣)，形成初級(jí)富氣流體相和新熔體相，析出的初級(jí)富氣流體相隨即以囊泡形式上升。其中，巖漿房中上部析出的氣泡流體(初級(jí)富氣流體相)最先到達(dá)巖漿房頂部，部分沿裂隙逸出，隨溫度下降再次氣—液分離后形成頂部圍巖裂隙中的偉晶巖—細(xì)晶巖組合，構(gòu)成花崗巖垂向分帶中的最外帶，這是路徑一；部分則被頂部圍巖擋住在巖體頂部，隨溫度下降第二次氣—液分離后形成殘余富氣流體相和二級(jí)熔體相，并分別結(jié)晶形成上偉晶巖下細(xì)晶巖的“似偉晶巖殼”，這是路徑二；而當(dāng)來自巖漿房深部的氣泡流體到達(dá)巖漿房中上部(相當(dāng)于“層狀”細(xì)晶巖群位置)時(shí)，這個(gè)部位的巖漿熔體因?yàn)橐呀?jīng)析出相當(dāng)部分的氣泡流體，黏度變大，所以后來的氣泡流體無法繼續(xù)上升，以囊泡形式聚集停留在巖漿房某些平衡位置，隨著溫度的降低，發(fā)生第二次氣—液分離形成二級(jí)殘余富氣流體相和二級(jí)熔體相，受先一步冷凝結(jié)晶的圍巖花崗巖(即第一次氣—液分離形成并快速結(jié)晶的熔體相)的擠壓，二級(jí)殘余富氣流體相形成后隨即沿圍巖花崗巖裂隙上升并交代上部的花崗巖形成蝕變帶花崗巖，而二級(jí)熔體相快速結(jié)晶形成巖體內(nèi)與花崗巖共生的“層狀”細(xì)晶巖群，這是路徑三。

4.1.6花崗巖漿演化路徑及成巖作用

通過上面的分析，我們可以得出花崗巖漿演化的詳細(xì)路徑及成巖作用，如圖5所示。

圖5 廣西恭城栗木花崗巖巖漿演化路徑示意圖Fig. 5 Magma evolution path sketch for the Limu granitein Gongcheng, Guangxi

4.2 含礦巖漿熱液體系及成礦作用分析

4.2.1 成礦流體來源的確定及巖漿—熱液的演化方式

(1)對(duì)于蝕變帶花崗巖及蝕變花崗巖型鎢錫鉭鈮礦床，根據(jù)礦床地質(zhì)特征(表1)，蝕變花崗巖型礦床的礦體呈透鏡狀、似層狀位于巖體接觸帶的云英巖化帶及鈉長(zhǎng)石化帶中，并主要呈浸染狀構(gòu)造和細(xì)網(wǎng)脈構(gòu)造，以面型蝕變?yōu)橹?，所以礦化是蝕變作用的一部分。前面已經(jīng)證明導(dǎo)致花崗巖自交代并形成蝕變帶花崗巖的蝕變流體就是曾經(jīng)與“層狀”細(xì)晶巖群共生的二級(jí)殘余富氣流體相，因此，形成礦化的流體來自二級(jí)殘余富氣流體相。

如前所述，蝕變帶花崗巖自下(Ⅲ帶)而上(Ⅰ帶)的蝕變礦物組合溫度由高到低變化，表明交代作用是自下而上進(jìn)行的，而礦化位于蝕變帶最上部的云英巖化帶及鈉長(zhǎng)石化帶中，所以礦化是二級(jí)殘余富氣流體相以交代作用的形式演化到后期的產(chǎn)物，即從二級(jí)殘余富氣流體相到成礦流體的演變主要是通過交代作用的形式進(jìn)行的。

(2)對(duì)于偉晶巖及偉晶巖型礦床，前面已經(jīng)論證偉晶巖是二級(jí)殘余富氣流體相緩慢結(jié)晶形成的，而偉晶巖的礦化位于偉晶巖內(nèi)核，是偉晶巖的一部分，所以形成偉晶巖礦床的流體也來自二級(jí)殘余富氣流體相。礦化位于偉晶巖內(nèi)核，而偉晶巖的結(jié)晶作用自外而內(nèi)進(jìn)行，所以礦化是偉晶巖結(jié)晶作用晚期的產(chǎn)物，即形成偉晶巖礦床的成礦流體是二級(jí)殘余富氣流體相以緩慢結(jié)晶作用為主伴隨交代的形式演化到后期的產(chǎn)物，從二級(jí)殘余富氣流體相到成礦流體的演變主要是通過結(jié)晶作用伴隨部分交代的形式進(jìn)行的。

綜上所述，形成不同成因類型礦床的成礦流體均來自巖漿析出的二級(jí)殘余富氣流體相，是分布于不同空間部位的二級(jí)殘余富氣流體相以交代作用、結(jié)晶為主伴隨交代作用等不同形式演化到后期的產(chǎn)物。即，二級(jí)殘余富氣流體相就是形成成礦流體的“含礦巖漿—熱液”。根據(jù)前面的分析，二級(jí)殘余富氣流體相是巖漿侵位時(shí)發(fā)生大規(guī)模氣—液分離形成的初級(jí)富氣流體相再次氣—液分離形成的，不是主要巖漿結(jié)晶剩下的巖漿水(傳統(tǒng)意義上的巖漿殘液)。

4.2.2巖漿—熱液體系3個(gè)分支系統(tǒng)的成礦過程

(1)如前所述，細(xì)晶巖是初級(jí)富氣流體相發(fā)生第二次氣—液分離析出二級(jí)殘余富氣流體相后的二級(jí)熔體相原地快速結(jié)晶形成的，其位置代表二級(jí)殘余富氣流體相(巖漿—熱液)的發(fā)生位置，所以偉晶巖—細(xì)晶巖的3種空間組合，就代表了巖漿—熱液體系的3個(gè)分支系統(tǒng)，而細(xì)晶巖上部的礦化及成分分帶是分支系統(tǒng)中的二級(jí)殘余富氣流體相與地質(zhì)體作用的結(jié)果。由于所處的空間部位不同，地質(zhì)體也不同，3個(gè)分支系統(tǒng)與地質(zhì)體的成礦作用也不同，形成不同成因類型的礦床及垂向上的成分分帶(圖2、4)。借助這些垂向上的成分變化，可以刻畫出各分支系統(tǒng)的演化與成礦過程(僅針對(duì)體系相對(duì)封閉、疊加效應(yīng)不明顯的情況)，如表2所示。

表2 巖漿—熱液體系3個(gè)分支系統(tǒng)作用于不同地質(zhì)體的演化及成礦過程Table 2 Evolution and mineralization of three branches of the magmatic—hydrothermal system interacting with different geological bodies

(2)表2“與熱液作用有關(guān)的地質(zhì)體(地層、斷裂、花崗巖)特征”欄所示，成礦作用除了與巖漿作用有關(guān)外，還受到巖體上覆圍巖地層巖性(開放性)的控制以及構(gòu)造斷裂等多種因素的影響，是多種因素的綜合反映。

5 稀有金屬花崗巖巖漿—熱液體系的形成路徑及成礦模型

結(jié)合礦床地質(zhì)特征，總結(jié)栗木稀有金屬花崗巖巖漿—熱液體系的形成路徑及成礦模型，如圖6所示。

圖6 巖漿演化形成巖漿—熱液體系路徑及成礦模式Fig. 6 Forming path and metallogenic model for magmatic—hydrothermal system of granite、、—印支晚期第一、第二、第三階段花崗巖,,—the granite of the 1st, 2nd and 3rd stage of Indosinian Period

6 結(jié)論

(1)巖漿演化不是線性的結(jié)晶(分異)過程，除了結(jié)晶作用外，還有大規(guī)模的氣—液離。巖漿—熱液的形成主要與其中的氣—液分離有關(guān)，巖漿—熱液不是傳統(tǒng)意義上的主要巖漿結(jié)晶后產(chǎn)生的巖漿殘液,也不是直接從巖漿析出的初級(jí)富氣流體相(或初級(jí)巖漿水)，而是初級(jí)富氣流體相經(jīng)過第二次氣—液分離形成的二級(jí)殘余富氣流體相。

(2)巖漿—熱液的演化路徑是：富水巖漿(侵位前只有少量的結(jié)晶作用)在侵位時(shí)發(fā)生大規(guī)模氣—液分離，形成了初級(jí)富氣流體相和新熔體相，兩者各自沿不同的路徑演化。其中，新熔體相快速結(jié)晶形成花崗巖主體，而初級(jí)富氣流體相形成后即上升到分別位于巖體(或巖漿房)上覆圍巖裂隙、巖體頂部與圍巖過渡帶、巖體中上部這3個(gè)不同空間部位，隨后隨著溫度的降低，再次發(fā)生氣—液分離，形成了二級(jí)殘余富氣流體相和二級(jí)熔體相。二級(jí)殘余富氣流體相就是所謂的巖漿—熱液，它既可以形成偉晶巖，也可以交代巖體上部形成蝕變帶花崗巖。

(3)能夠直接演化形成成礦流體的巖漿—熱液是初級(jí)富氣流體相經(jīng)過第二次氣—液分離形成的二級(jí)殘余富氣流體相。二級(jí)殘余富氣流體相構(gòu)成的巖漿—熱液系統(tǒng)由三個(gè)不同空間分布的分支系統(tǒng)組成，每個(gè)分支系統(tǒng)在不同的環(huán)境下與上部地質(zhì)體作用，以交代作用、結(jié)晶作用等不同形式演化形成成礦流體，形成巖體接觸帶及附近的不同成因類型的礦床和以細(xì)晶巖為底部邊界的成分分帶。

(4)以細(xì)晶巖為底部邊界的成分分帶自下而上的成分變化，反映了巖漿—熱液作用于不同地質(zhì)體的演化和成礦過程。

(5)成礦作用除了與巖漿作用有關(guān)外，還受到巖體上覆圍巖地層巖性的開放性程度以及構(gòu)造斷裂等多種因素的影響，是多種因素的綜合反映。

致謝：感謝陳衍景教授和另一位審稿專家的評(píng)審意見和責(zé)任編輯章雨旭研究員的辛勤付出。