廣西大廠礦田高峰錫多金屬礦床花崗斑巖白云母化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

王葆華, 胡榮國, 司建濤, 趙義來, 劉希軍, 李賽賽, 沙培哲

(1.桂林理工大學(xué) a.地球科學(xué)學(xué)院; b.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室, 廣西 桂林 541006;2.河南省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院, 鄭州 450001)

0 引 言

大廠錫礦田位于廣西壯族自治區(qū)西北部南丹縣境內(nèi), 是我國最重要的錫多金屬礦床之一。區(qū)內(nèi)巖漿活動以燕山中-晚期的中酸性侵入巖為主, 主要分布在龍箱蓋、大廠、芒場等地, 以巖脈、巖株、巖床的形式產(chǎn)出, 侵位于泥盆系和石炭系之中，分布在銅坑-長坡-巴里-龍頭山-高峰礦區(qū)東側(cè), 受近SN向張扭性斷裂構(gòu)造控制的“東巖墻”, 主要由花崗斑巖、次玄武巖、閃長玢巖及構(gòu)造破碎帶所組成, 是一個具有多期次構(gòu)造的巖漿活動帶, 也被認為是大廠錫礦的主要控巖控礦構(gòu)造[13-14], 且在其巖漿演化過程中對大廠錫多金屬礦床起到了疊加改造作用[15]。最新的同位素年代學(xué)研究結(jié)果顯示, 大廠高峰礦床中的100號礦體錫石年齡(91～93 Ma, 錫石U-Pb LA-ICP-MS[16])與花崗斑巖的成巖年齡基本一致(91 Ma, 鋯石U-Pb SHRIMP[17]), 而礦田內(nèi)的矽卡巖型鉬礦Re-Os等時線年齡為～90 Ma[18], 稍晚于區(qū)內(nèi)花崗斑巖的形成時代, 顯示礦床錫多金屬礦化, 特別是其后的矽卡巖型鋅銅礦化過程與燕山期的巖漿熱液活動具有非常密切的關(guān)系。前人對“東巖墻”的研究主要集中在全巖地球化學(xué)[14]和同位素年代學(xué)方面[17, 19], 而其對侵位歷史, 巖漿結(jié)晶過程及巖漿期后熱液流體來源、性質(zhì), 以及巖漿侵位過程中巖體與熱液流體發(fā)生的巖水作用或熱液蝕變過程中交代作用等方面的重要信息還了解甚少。本文以礦田內(nèi)大廠高峰礦區(qū)花崗斑巖中不同產(chǎn)狀的白云母作為主要的研究對象, 以電子探針分析為主要技術(shù)手段, 查明白云母化學(xué)成分變化規(guī)律, 進而探討巖漿形成的物理化學(xué)條件以及巖漿期后熱液流體的來源和性質(zhì)。

1 地質(zhì)背景及樣品描述

廣西壯族自治區(qū)西北部南丹縣境內(nèi), 華南南丹-河池成礦帶中部的大廠錫礦田以盛產(chǎn)錫、鋅、銦、銅等多金屬礦聞名于世, 是我國有色金屬礦業(yè)的重要生產(chǎn)基地。該礦田在大地構(gòu)造位置上處于江南古陸的西南緣, 海西-印支期被動陸緣裂谷盆地北部的斷裂凹陷盆地中(圖1a)。礦田內(nèi)出露的地層主要為一套泥盆系-二疊系的碎屑巖-硅質(zhì)巖-碳酸鹽巖組合, 其中泥盆系為主要賦礦層位, 自上而下分別為上泥盆統(tǒng)五指山組、榴江組, 中泥盆統(tǒng)羅富組(圖1b、c)。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造有NW、NE、SN和EW向4組, 其中NW斷裂是最主要的基底斷裂。大廠斷裂和大廠背斜是NW向主要構(gòu)造, 顯壓扭性, 走向310°～340°, 總體傾向NE, 傾角40°～75°, 具多期活動的特點; NE向構(gòu)造是帶內(nèi)發(fā)育程度僅次于NW斷裂的一組斷裂構(gòu)造, 總體表現(xiàn)為張扭性, 其走向25°～45°, 常常切割NW向構(gòu)造, 在大廠背斜轉(zhuǎn)折傾沒部位特別發(fā)育; SN向斷裂常見穿過NW和NE向兩組斷裂, 具有張性滑移特征, 由多個大致平行并被中、酸、基性脈巖充填的斷裂破碎帶組成[13, 20](圖1b)。

大廠礦區(qū)的巖漿活動較為強烈, 以侵入巖為主, 在地表出露較少, 主要以隱伏巖體的形式出現(xiàn), 在地表僅見斷續(xù)的巖脈。關(guān)于大廠礦田與侵入巖之間的成巖、成礦過程及其相互關(guān)系的研究長期以來備受地學(xué)界的重視[19, 21-30]。近年來, 針對礦田內(nèi)不同類型和不同產(chǎn)狀的中-酸性侵入巖, 大量高精度的成巖成礦年代學(xué)研究工作基本明確了大廠礦田是一個與燕山期花崗巖有關(guān)的巖漿熱液礦床, 侵入巖與礦體形成時代基本一致, 均在95～90 Ma[16, 18, 31-32], 其成礦物質(zhì)來源可能為殼?；旌蟻碓碵21, 23, 26-27]。

大廠“東巖墻”中的花崗斑巖主要受SN向斷裂控制, 分布于銅坑-長坡-巴里-龍頭山-高峰礦區(qū)的東側(cè), 呈左列的巖脈群產(chǎn)出(圖1b)。研究顯示, 花崗斑巖的SiO2、Al2O3、CaO、MgO含量較高, K2O+Na2O含量較低, 說明巖石氧化度低, 屬相對還原的成巖環(huán)境, 暗示成巖部位較深; 而閃長玢巖具有堿、鋁、鈦、鎂、鐵含量都較高的特點, 巖石的氧化度較高, 其成巖部位較淺, 屬氧化環(huán)境。大廠礦田內(nèi)，上部發(fā)育錫多金屬礦床(出現(xiàn)大量錫石與硫化物共生)、下部發(fā)育銅鋅礦床的礦床分帶現(xiàn)象，與脈巖成巖環(huán)境較為吻合, 即Sn在成礦早期氧化物階段以錫石形式富集成礦, 而Zn是在中期硫化物階段富集成礦, 暗示花崗斑巖脈巖與中晚期的矽卡巖型鋅銅成礦關(guān)系密切[14]。在高峰礦區(qū), 花崗斑巖呈脈狀縱貫礦區(qū)的中部, 走向南北, 傾角70°～80°, 傾向或東或西, 脈厚5～28 m, 常與礦體相伴, 并切穿礦體(圖1c), 巖石為淺灰色、灰白色, 斑狀結(jié)構(gòu), 含少量黃鐵礦、閃鋅礦、自然銅、脆硫銻鉛礦及錫石礦物。賦存在中泥盆統(tǒng)羅富組, 上泥盆統(tǒng)榴江組和五指山組礁灰?guī)r中100號礦體則是高峰礦床最主要的礦體, 礦體規(guī)模特大, 長達1 240 m, 寬約105～240 m, 一般厚7～25 m, 平均厚度14.46 m, 中心部位最厚達33 m, 水平投影呈向西突出的“彎月形”, 局部被斷層或花崗斑巖脈切割[21](圖1c)，主要的礦石礦物為錫石、鐵閃鋅礦、毒砂、磁黃鐵礦、黃鐵礦、脆硫銻鉛礦和白鐵礦等, 脈石礦物主要為石英、方解石、白云石和白云母等。

圖1 廣西大廠構(gòu)造綱要圖(a)、地質(zhì)簡圖(b，據(jù)韓發(fā)等[25]修改)和高峰礦區(qū)100號礦體地質(zhì)剖面圖(c，據(jù)趙海等[21])

本文研究的2件花崗斑巖樣品均采自大廠礦田高峰礦區(qū)-225 m中段(16GF03/16GF05)(圖1c)?；◢彴邘r呈灰白色, 可見碳酸鹽化及零星黃鐵礦化、磁鐵礦化，斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造。斑晶主要以石英、鉀長石、斜長石為主(圖2a、e), 少量大顆粒白云母和黑云母亦呈斑晶狀產(chǎn)出(圖2a、b)。斑晶中石英呈他形粒狀, 裂紋發(fā)育, 部分顆粒中可觀察到白云母包體(圖2c), 部分顆粒則被方解石和白云石強烈交代, 但依舊保持石英的形狀(圖2f); 長石呈板狀, 鉀長石多高嶺石化、葉臘石化和白云母化(圖2a、e); 斜長石主要發(fā)生白云母/絹云母化(圖2a、d、e); 白云母或黑云母斑晶粒徑相對石英和長石斑晶要小, 多呈片狀或半自形板狀, 邊界相對平直(圖2a、b), 部分白云母斑晶的解理縫或邊部仍保留有黑云母殘余(圖2b); 部分白云母斑晶碳酸鹽化和黃鐵礦化明顯(圖2d), 黑云母斑晶則弱綠泥石化?；|(zhì)主要由石英、斜長石、鉀長石、白云母、黑云母組成, 細晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中鉀長石強烈白云母化和高嶺石化, 斜長石強白云母化, 云母呈細粒鱗片狀(圖2e、f), 副礦物主要有鋯石、磷灰石、金紅石、黃玉等。

圖2 高峰礦區(qū)花崗斑巖背散射電子圖像

2 分析技術(shù)

云母的礦物測試分析工作在桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院電子探針分析實驗室完成。儀器型號為JEOL JXA-8300型電子探針儀, 工作條件為加速電壓15 kV, 探針電流20 nA, 作用時間為20～30 s, 束斑直徑為2～5 μm; 標樣采用鈉長石(Na, Al, Si)、橄欖石(Mg)、鎂橄欖石(Fe)、磷灰石(P, Ca)、硅灰石(Mn)、金云母(K)和金紅石(Ti); ZAF法校正。云母的Fe2+和Fe3+值根據(jù)待定陽離子數(shù)法計算得到[33], 并以22個氧原子為單位計算云母的陽離子數(shù)及相關(guān)參數(shù); Li2O含量根據(jù)Tischendorf等[34]報道的方法計算, 即Li2O=[2.1/(0.356+MgO)]-0.088。

3 白云母分類及化學(xué)特征

根據(jù)白云母產(chǎn)狀、顆粒大小以及有無礦化, 大廠花崗斑巖中白云母可以劃分4種類型(圖2), 分別為: 無礦化大顆粒白云母斑晶(WM-1)、石英斑晶中細粒白云母包體(WM-2)、礦化大顆粒白云母斑晶(WM-3)、基質(zhì)細粒白云母(WM-4), 所有樣品的白云母電子探針分析結(jié)果見表1。根據(jù)Tischendorf等[34]對白云母進行分類, WM-1和WM-2類型白云母屬于鐵鋰云母或者富鋰多硅白云母, 而WM-3和WM-4類型白云母則屬于普通白云母或多硅白云母(圖3)。不同類型白云母地球化學(xué)特征為:

圖3 云母分類圖(據(jù)Tischendorf等[34])

(1)WM-1和WM-2類型白云母, MgO=0.22%～0.59%, SiO2=43.15%～45.04%, Al2O3=29.79%～32.95%, TiO2=0.41%～0.60%, FeO=3.09%～5.53%, Na2O=0.62%～0.78%, Li2O=2.14%～3.56%; WM-3類型白云母, MgO=0.88%～2.07%, SiO2=47.12%～50.81%, Al2O3=25.73%～29.14%, TiO2=0.03%～0.14%, FeO=0.98%～3.15%, Na2O=0.01%～0.28%, Li2O=0.78%～1.61%; WM-4類型白云母, MgO=1.69%～4.13%, SiO2=48.53%～52.25%, Al2O3=24.72%～28.08%, TiO2=0.04%～0.13%, FeO=1.06%～3.16%, Na2O=0.01%～0.17%, Li2O=0.38%～0.94%。

(2)利用白云母Al陽離子數(shù)對Si陽離子數(shù)進行投圖, 結(jié)果呈現(xiàn)白云母Si含量由包體和無礦化斑晶→礦化斑晶→基質(zhì)遞增的趨勢; 與之對應(yīng)的是, 白云母也由普通白云母端元→多硅白云母→綠鱗石端元轉(zhuǎn)變(圖4a)。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)計算出大廠花崗斑巖中白云母的平均晶體化學(xué)式分別為: K1.76Na0.18Fe0.44Mg0.08Ti0.05Al4.98Si6.06O10(OH)4(WM-1和WM-2); K1.90Na0.02Fe0.25Mg0.31Ti0.01Al4.46Si6.72O10(OH)4(WM-3); K1.83Na0.02Fe0.29Mg0.72Ti0.02Al4.18Si6.81O10(OH)4(WM-4)。顯然, 大廠高峰礦區(qū)花崗斑巖中的不同產(chǎn)狀的白云母都不是理想的純白云母(KAl2[AlSi3O10](OH)2)成分, 而是由一系列鈉云母(NaAl2[AlSi3O10](OH)2)和綠鱗石K[Mg, Fe2+][Al, Fe3+][Si4O10](OH)2構(gòu)成的類質(zhì)同象系列的混合產(chǎn)物, WM-1和WM-2類型白云母相對富鈉云母成分, 而WM-3和WM-4類型白云母則相對更富綠鱗石組分(圖4b)。

政府應(yīng)該放寬出租車行業(yè)的準入機制，不僅要鼓勵更多的企業(yè)參與到出租車行業(yè)的運營當中，將出租車數(shù)量的控制權(quán)交給市場進行管制，還可以通過更多的法律制度規(guī)范來約束整個出租車行業(yè)，更多地實施監(jiān)管的責(zé)任，保證乘客的安全，提高人們對出租車的選擇率。

表1 高峰礦區(qū)花崗斑巖中白云母電子探針分析結(jié)果

圖4 高峰礦區(qū)花崗斑巖白云母礦物化學(xué)成分圖解

4 白云母成因及其地質(zhì)意義

4.1 原生白云母和次生白云母判定

原生白云母和次生白云母的成巖意義和判斷標準一直處于討論之中。而白云母巖相學(xué)特征及其基于電子探針等技術(shù)獲得的地球化學(xué)特征是判別原生和次生白云母的重要標志和手段之一。原生白云母一般呈自形-半自形, 礦物顆粒粗大, 端面清晰, 不與其他礦物呈反應(yīng)關(guān)系, 不含包裹體等, 而次生白云母則相反[1-2, 4, 6-7, 35]。但在花崗巖結(jié)晶過程中, 溫度高于花崗巖熔體的固相線溫度(～650 ℃)時交代較早晶出的黑云母形成的白云母屬于廣義上的原生白云母[6]。

就巖相學(xué)特征而言(圖2), 大廠高峰礦區(qū)花崗斑巖中WM-1類型的白云母斑晶并不完全滿足巖漿成因原生白云母的標準?？紤]到花崗斑巖中存在大量鉀長石和少量副礦物黃玉(鋁硅酸鹽), 因此推斷其可能是熔體冷卻過程中, 在流體的作用下鉀長石和鋁硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)所形成的產(chǎn)物(圖2b)。此外, 這些白云母類型上屬于鐵鋰白云母和富鋰白云母而非多硅白云母, 因此反應(yīng)過程仍然是在花崗巖熔體冷卻結(jié)晶過程發(fā)生的, 其形成溫度要高于花崗巖熔體的固相線溫度[1], 整體上滿足廣義上原生白云母的定義[6]。而WM-3和WM-4類型白云母則明顯具有次生白云母或熱液白云母的特征; 但WM-2類型白云母由于被大顆粒的石英斑晶所包裹, 呈他形產(chǎn)出, 粒度比其他斑晶礦物要小, 但與石英之間端面清晰(圖2c), 所以從巖相學(xué)上較難判斷其屬于次生白云母還是原生白云母。就地球化學(xué)特征而言, WM-1和WM-2類型白云母具有相似的地球化學(xué)特征, 具有相對富Al2O3、Na2O、FeO和TiO2、Li2O, 貧MgO和SiO2的特點(表1)。在Miller等[2]提出Ti-Na-Mg三角分類圖解中, WM-1和WM-2類型白云母落在廣義上原生云母的范圍內(nèi)，而WM-3和WM-4類型白云母則落在次生云母的范圍內(nèi)(圖5a)。

Fe2+/(Fe2++Mg)值是否均一是氧化態(tài)巖漿的重要標志, 常被用來判斷其是否遭受過后期流體的改造[36]。大廠花崗斑巖WM-1和WM-2類型白云母Fe2+/(Fe2++Mg)值的變化范圍為0.77～0.93, 平均值0.84; WM-3和WM-4類型白云母Fe2+/(Fe2++Mg)值的變化范圍為0.12～0.62, 平均值0.37(圖5b)。可以看出, WM-1和WM-2類型白云母Fe2+/(Fe2++Mg)值相對較高且變化范圍相對較小, 表明這些類型白云母在形成過程中亦有流體參與, 是在熱液流體作用下交代早期黑云母的產(chǎn)物, 屬于廣義上的原生白云母[6], 能夠在一定程度上反映巖漿在固相線溫度(～650 ℃)演化時的地質(zhì)環(huán)境; 而WM-3和WM-4類型白云母Fe2+/(Fe2++Mg)值離差相對較大, 證明這些類型白云母就是在巖漿期后熱液流體疊加過程中形成的熱液次生云母。

圖5 高峰礦區(qū)花崗斑巖白云母Ti-Na-Mg(a, 據(jù)Miller 等[2])和Fe2+/(Fe2++Mg)-MgO(b)圖解

4.2 花崗斑巖巖漿期后熱液流體來源和交代作用

大廠高峰礦區(qū)花崗斑巖中WM-1、WM-2類型白云母與WM-3、WM-4類型白云母的化學(xué)特征存在較大的差異性。與WM-1和WM-2類型白云母相比, WM-3和WM-4類型白云母具有相對高MgO、SiO2和F, 低Al2O3、Na2O、Li2O、FeO和TiO2的特點(表1, 圖6)。

圖6 高峰礦區(qū)花崗斑巖白云母礦物化學(xué)成分圖解

研究顯示，在固相線溫度之上結(jié)晶出的淺色云母主要為白云母, 而在固相線溫度之下晶出的淺色云母則更可能為多硅白云母[1]。由于WM-1類型白云母從巖相學(xué)和化學(xué)特征上都并不具有完全意義上的原生白云母特征, 因此推斷高峰礦區(qū)花崗斑巖中的WM-1類型白云母應(yīng)該并非在巖漿結(jié)晶過程中簡單從熔體中結(jié)晶出來的產(chǎn)物, 而很可能是在固相線溫度之上的熔體冷卻過程中, 在流體的作用下鉀長石和鋁硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)所形成的產(chǎn)物, 反應(yīng)機理為[37]: kf(鉀長石)+Al-sil(Al硅酸鹽)+liq(流體)=mus(白云母)+pl(斜長石)+qz(石英)。流體來源很可能是由于巖漿在上升過程中礦物分離結(jié)晶使熔體中水含量增加而壓力降低，巖漿熔體中的水達到過飽和，從而導(dǎo)致流體出溶形成的流體。而部分WM-2白云母呈渾圓狀包裹在石英斑晶中(圖2c), 可能是WM-1類型白云母在其后部分熔融過程中的殘留, 其形成熔體的反應(yīng)可能為白云母脫水熔融反應(yīng)[37]: mus(白云母)+pl(斜長石)+qz(石英)=kf(鉀長石)+Al-sil(Al硅酸鹽)+liq(流體)。此外, 從圖2b可以觀察到部分WM-1類型白云母沿解理方向有黑云母片晶出現(xiàn), 或發(fā)育有黑云母環(huán)邊, 因此WM-1類型很可能在抬升過程中還與石榴石再次反應(yīng)生成了黑云母環(huán)邊, 反應(yīng)式為“白云母+石榴石=流體+黑云母”, 反應(yīng)機理為[9-10]: KAl3Si3O12H2(白云母)+Fe3Al2Si3O12(鐵鋁榴石)=KFe3Al3Si3O12(黑云母)+2Al2O3+3SiO2。在稀有金屬花崗巖的巖漿演化過程中, 體系的F和Li含量逐漸增高[38], 云母作為主要賦存礦物, 其F和Li含量也應(yīng)相應(yīng)增加。高峰礦區(qū)花崗斑巖中的WM-1和WM-2類型白云母主要為鐵鋰云母和富鋰多硅白云母, 其FeO、TiO2、Li2O和F含量要顯著高于WM-3和WM-4類型白云母, 因此在巖漿結(jié)晶演化過程中近固相時流體的性質(zhì)具有相對富FeO、TiO2、Li2O和F的特點, 而這些Fe、Ti、Li和F是從與其發(fā)生反應(yīng)的石榴石中交代而來。

而WM-3和WM-4類型白云母均為多硅白云母, 是在巖漿期后由于晚期的熱液流體的疊加改造作用下的礦化或熱液蝕變產(chǎn)物, 且鏡下可以觀察到WM-3類型白云母與方解石-白云石共生(圖2d)。這表明晚期熱液流體可能富含CO2和SiO2, 與早期熱液流體富F和Li2O明顯不同, 推測存在熱液流體不連續(xù)演化的現(xiàn)象, 且可能與區(qū)內(nèi)晚期廣泛發(fā)育的矽卡巖化有密切關(guān)系[21], 這種現(xiàn)象在華南很多花崗巖型錫多金屬礦床中都有被發(fā)現(xiàn)[12]。而花崗斑巖脈體的圍巖為硅質(zhì)巖-碳酸鹽巖, 因此推斷后期熱液流體很可能來自淺部地殼, 在交代或溶解了硅質(zhì)巖-碳酸鹽圍巖中部分Mg和Si的過程中產(chǎn)生大量的CO2并進入熱液體系, 沿著早期形成的控礦構(gòu)造進入深部并與后期填充的花崗斑巖脈發(fā)生巖水反應(yīng)。

熱液流體導(dǎo)致了白云母的化學(xué)成分發(fā)生了顯著變化, 尤其是Si原子數(shù)發(fā)生了較大改變, WM-3和WM-4類型白云母從晚期熱液流體中帶入了一部分的Mg、Ca和Si, 發(fā)生綠鱗石和契爾馬克替代:R3++AlIV=Si+R2+(R3+=Al, Fe；R2+=Mg, Mn)(圖7), 致使其由普通白云母轉(zhuǎn)化為普通白云母+綠鱗石的混溶體, 其可能的反應(yīng)機理為[5, 11]: KAl2Si3O10(OH)2(白云母)+(Mg, Fe2+)+Fe3++Si4+=KFe3+(Mg, Fe2+)Si4O10(OH)2(多硅白云母-綠鱗石混溶體)+3Al3+，3CaAl2Si2O8(鈣長石)+H4SiO4(流體)+2K++2Mg2+=2KMgAl3Si3O10(OH)2(多硅白云母-綠鱗石混溶體)+3Ca2++H2O(流體)，3KAlSi3O8(鉀長石)+2H+(流體)=KAl3Si3O10(OH)2(多硅白云母)+2K+(流體)+6SiO2(石英)。

圖7 高峰礦區(qū)花崗斑巖不同階段白云母電子探針成分變化

4.3 花崗斑巖巖漿侵位時溫-壓條件

研究顯示大廠高峰礦區(qū)的花崗斑巖屬于高分異S型花崗巖, 其原巖物質(zhì)來源于淺部的沉積變質(zhì)巖, 其A/CNK介于1.09～1.13, 屬于弱過鋁質(zhì)到強過鋁質(zhì)花崗巖[39]。這些類型花崗巖由于缺乏常用的壓力計礦物如角閃石, 因此要限定巖體的侵位深度較為困難。但是過鋁質(zhì)花崗巖常常會有白云母出現(xiàn), 如果能夠確定這些白云母屬于廣義上的原生白云母, 即直接從花崗巖漿中晶出的白云母或在花崗巖結(jié)晶過程中交代較早晶出的黑云母形成的白云母, 則可以利用白云母壓力計來計算巖漿的侵位壓力, 進而估算巖體侵位時的大致深度[8]。本次研究的大廠高峰礦區(qū)花崗斑巖中WM-1和WM-2類型白云母屬于廣義上的原生白云母，且白云母與鉀長石、石英和黑云母共生, 適合應(yīng)用白云母Si壓力計[40]。因此, 本文采用Massonne等[41]通過實驗數(shù)據(jù)提出, 由Anderson[40]修正后的基于Si含量(基于11個氧原子計算)的白云母壓力計算公式估算侵位壓力, 即P(kbar)=-2.678 6Si2+43.975Si+0.012 53T(℃)-113.999 5。白云母Si壓力計中溫度也需要給出一個參數(shù), 考慮到礦物結(jié)晶順序上原生白云母要稍晚于原生黑云母, 是巖漿在固相線溫度(～650 ℃)演化時在流體的作用下鉀長石和鋁硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)所形成的產(chǎn)物, 因此本文選擇固相線溫度650 ℃作為計算溫度, 計算結(jié)果列于表1。計算結(jié)果顯示壓力為2.1～3.6 kbar, 平均2.8 kbar, 侵位深度采用P=ρ·g·H進行換算, 其中ρ=2 700 kg/m3,g=9.8 m/s2。利用此壓力估算的大廠花崗斑巖斑晶白云母壓力為2.2～3.6 kbar, 相當于深度8.0～12.8 km; 石英包體中白云母壓力為2.1～3.3 kbar, 相當于深度7.7～12.1 km。

本次研究基于廣義原生白云母Si壓力計獲得的大廠花崗斑巖的侵位深度為7.7～12.8 km, 明顯高于其共生巖漿成因原生黑云母Ti壓力計所指示的花崗斑巖6.0～8.4 km的侵位深度[15], 與前人基于巖相學(xué)觀察以及黑云母水逸度結(jié)果(4～5 km)得出的大廠燕山期花崗巖類屬于淺成侵入巖的結(jié)論也存在較大差異[42]。筆者認為出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因有以下兩點:(1)大廠花崗斑巖中用于白云母Si壓力計嘗試的WM-1和WM-2類型白云母并非是直接從花崗巖漿中晶出的白云母, 而是溫度高于花崗巖熔體的固相線溫度(～650 ℃)時在流體的作用下鉀長石和鋁硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)所形成的廣義上的原生白云母, 其化學(xué)成分可能并不能反映真正的巖漿侵位結(jié)晶時的溫壓條件;(2)盡管WM-1和WM-2類型白云母滿足與鉀長石、石英和黑云母共生這些條件, 但Massonne等[41]的實驗是針對不含鋰的二八面體白云母, 但由于大廠花崗斑巖中的WM-1和WM-2類型白云母屬于相對富鋰的鐵鋰云母和富鋰多硅白云母(圖3), 因此并不完全適用于采用該壓力計估算侵入體的侵位深度, 這也是計算結(jié)果與巖相學(xué)觀察結(jié)果、黑云母Ti溫度計計算結(jié)果以及黑云母水逸度結(jié)果矛盾的主要原因。而基于黑云母Ti壓力計和水逸度估算出來的大廠花崗斑巖應(yīng)該屬于中-淺成侵入巖, 其豐富的主成礦元素和微量元素及其變化趨勢以及形成環(huán)境, 表明其不僅對早期形成淺成錫多金屬礦床起到過疊加改造的作用[13, 15], 同時也為成礦提供了成礦物質(zhì), 特別是與區(qū)內(nèi)成礦較晚且形成相對較深的矽卡巖型鋅銅礦床成因密切[14]。

5 結(jié) 論

(1)大廠高峰礦區(qū)花崗斑巖中的白云母以未礦化斑晶、包體、礦化斑晶以及基質(zhì)形式產(chǎn)出, 其中未礦化斑晶和包體屬于鐵鋰云母和富鋰多硅白云母, 未礦化斑晶可能是在固相線溫度之上的熔體冷卻過程中, 鉀長石和鋁硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)所形成的產(chǎn)物, 而包體白云母則是上述斑晶白云母其后發(fā)生部分熔融過程中的殘留物, 都屬于廣義上的原生白云母; 而礦化斑晶和基質(zhì)則屬于普通白云母和多硅白云母, 是巖漿期后熱液蝕變的產(chǎn)物, 屬于次生白云母。

(2)花崗斑巖結(jié)晶及其后的侵位過程中存在兩期來源和性質(zhì)不同的流體。早期流體相對富Fe、Ti、Li和F, 其來源很可能是礦物分離結(jié)晶過程中由于熔體中水含量增加但壓力降低而出溶的超臨界流體; 晚期熱液流體相對富含CO2、MgO和SiO2, 來源于淺部地殼或地表大氣降水。

致謝: 特別感謝3位匿名審稿人的寶貴意見和建議。電子探針測試工作得到了桂林理工大學(xué)謝蘭芳和劉奕志老師的大力幫助, 在此表示衷心的感謝。