內(nèi)蒙古解放營子花崗閃長巖巖漿混合機(jī)制
——來自斜長石和角閃石的礦物化學(xué)證據(jù)

呂前露， 劉建峰， 趙 碩， 郭春麗， 車亞文

(1. 中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)研究所， 北京 100037； 2. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)， 北京 100083； 3. 中國地質(zhì)科學(xué)院 礦產(chǎn)資源研究所， 北京 100037)

中酸性花崗巖體中常發(fā)育鎂鐵質(zhì)暗色包體， 被認(rèn)為是巖漿發(fā)生混合作用的重要標(biāo)志(Sissonetal., 1996； Barbarin， 2005； Moetal., 2005)， 而巖漿混合作用作為巖漿演化的一種重要表現(xiàn)形式， 廣泛形成于活動(dòng)大陸邊緣、碰撞造山帶及大陸裂谷等多種構(gòu)造背景， 是造成火成巖多樣性的主要機(jī)制之一， 對(duì)于分析和探討花崗巖成因以及地球構(gòu)造動(dòng)力學(xué)過程有著重要意義(Barbarin, 2005； McLeodetal., 2011； 李昌年， 2002； 王德滋等， 2004； 肖慶輝等， 2009； 莫宣學(xué)， 2011)。自20世紀(jì)以來， 巖漿混合作用的機(jī)制一直是巖石學(xué)家研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問題(Huppert and Sparks, 1988； 周珣若， 1994； 李昌年， 2002； 齊有強(qiáng)等， 2008； Huangetal., 2012)。

根據(jù)混合作用的特征， 巖漿混合通常被分為以存在各種不平衡結(jié)構(gòu)和暗色包體為特征的機(jī)械混合(magma mingling)和不同成分的巖漿混合形成新的化學(xué)成分均一的巖漿為特征的化學(xué)混合(magma mixing)(張旗等， 2007； 莫宣學(xué)， 2011)。更多情況下， 受巖漿的溫度差、密度差、流變學(xué)性質(zhì)差以及相對(duì)數(shù)量的影響， 巖漿混合作用往往介于機(jī)械混合和化學(xué)混合之間(Troll and Schmincke， 2002； Kumar and Rino， 2006； 張旗等， 2007； 王玉往等， 2012)， 常出現(xiàn)礦物間的明顯不平衡結(jié)構(gòu)， 如斜長石的熔蝕結(jié)構(gòu)(Castro， 2001； 謝磊等， 2004)、大量暗色包體(Yangetal., 2003， 2006； 周珣若， 1994)以及暗色包體中出現(xiàn)高Ti角閃石和針狀磷灰石(Wyllieetal., 1962； Hibbard， 1991)。前人研究表明， 在巖漿多期混合和演化過程中， 全巖地球化學(xué)、同位素等易發(fā)生均一化， 給恢復(fù)巖漿演化機(jī)制帶來一定的困難(Belousovaetal., 2001； Chuetal., 2009)。斜長石和角閃石作為巖漿巖的主要造巖礦物， 往往發(fā)育復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分環(huán)帶特征， 記錄了結(jié)晶過程中熔體成分等結(jié)晶環(huán)境的變化， 是研究巖漿混合過程中物質(zhì)擴(kuò)散規(guī)律的重要對(duì)象(Nelson and Montana, 1992； Kuritani， 1998； Blundy and Cashman, 2001； Stewart and Pearce, 2004； Ginibre and W?rner, 2007)。

近年來研究表明， 內(nèi)蒙古赤峰市解放營子巖體中發(fā)育大量鎂鐵質(zhì)包體， 其中偏基性的玄武質(zhì)包體具有較高的TiO2含量(1.68%～2.46%)及Nb、Ta等高場強(qiáng)元素含量，εNd(t)為+3.84～+4.94， 顯示軟流圈來源的板內(nèi)玄武巖的微量元素和同位素地球化學(xué)特征， 明顯區(qū)別于寄主巖石花崗閃長巖所具有的較低的TiO2含量(0.42%～1.03%)， 明顯Nb、Ta元素負(fù)異常及εNd(t)為-1.0～-0.4等地球化學(xué)特征(Liuetal., 2012， 2020)。上述元素和同位素組成的差異在目前有關(guān)巖漿混合的報(bào)道中是非常少見的。 野外觀察發(fā)現(xiàn)， 除同位素組成的差異外， 暗色包體可以分為含明顯長石斑晶的多斑包體以及礦物粒度相對(duì)均勻的少斑包體， 它們可能代表不同混合程度或階段的產(chǎn)物， 是混合過程尚未達(dá)到平衡的表現(xiàn)， 為研究巖漿混合過程中物質(zhì)的遷移提供了理想的研究對(duì)象。因此， 本文在以往工作的基礎(chǔ)上， 分別采集了多斑和少斑包體以及寄主巖石的典型樣品， 對(duì)其中斜長石和角閃石進(jìn)行電子探針分析， 對(duì)比它們的成分變化， 進(jìn)而探討巖漿混合機(jī)制和過程等科學(xué)問題。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古赤峰市以北解放營子鎮(zhèn)一帶， 大地構(gòu)造位置處于華北克拉通北緣(圖1b， 1c)(Liuetal., 2012， 2020； Wangetal., 2016)。區(qū)內(nèi)出露的最老地質(zhì)單元為新太古代石英閃長巖(Wangetal., 2016)， 呈東西向展布的長條狀產(chǎn)出在研究區(qū)北部(圖1c)， 代表華北克拉通基底(Zhangetal., 2021)。之后廣泛發(fā)育古生代以來的火山沉積巖系和侵入巖， 其中古生代地層被劃分為中志留世—早泥盆世淺變質(zhì)板巖、片巖及大理巖和二疊紀(jì)海相砂巖、板巖、灰?guī)r夾火山巖； 其上覆蓋了中生代陸相火山巖和沉積巖以及新生代玄武巖和堆積物(圖1c)(Wangetal., 2016； Liuetal., 2020)。解放營子巖體侵入于晚志留世—早泥盆世地層， 出露面積超過140 km2， 呈北東東向不規(guī)則橢圓形展布， 經(jīng)歷了較強(qiáng)的NEE向韌性變形， 巖體中部被第四系和河流切斷， 分為東西兩部分巖體。鋯石U-Pb定年表明， 巖體的形成時(shí)代為中晚三疊世(230.4±2 Ma)， 屬于高鉀鈣堿性系列巖漿巖(Liuetal., 2020)。與區(qū)域上同時(shí)代的沙德蓋、光頭山及喀喇沁巖體一樣， 被認(rèn)為是與華北克拉通和西伯利亞板塊在古生代末發(fā)生拼合后的伸展及巖石圈拆沉作用有關(guān)(顧楓華等， 2015； Liuetal., 2012， 2020； Jiaetal., 2019； Lietal., 2020)。

2 巖體地質(zhì)特征

解放營子巖體主體由中粗?；◢忛W長巖、花崗巖組成， 二者呈漸變接觸， 風(fēng)化面為灰黑色， 新鮮面為灰白色(圖2a)。巖石發(fā)育弱糜棱巖化構(gòu)造， 似斑狀結(jié)構(gòu)， 斑晶的粒徑為0.5～2.0 cm， 包括寬板狀或粒狀的灰白色斜長石和淺粉紅色的堿性長石以及長柱狀的深黑色角閃石。其中， 斜長石(35%～40%， 體積分?jǐn)?shù))發(fā)育聚片雙晶， 偶見韻律狀環(huán)帶結(jié)構(gòu)， 部分顆粒表面發(fā)生輕微絹云母化(圖3b)； 角閃石(5%～10%)呈淺黃綠色， 發(fā)育菱形解理， 偶見簡單雙晶(圖3a～3c)。基質(zhì)為細(xì)粒的黑云母、角閃石、長英質(zhì)礦物及少量鋯石、榍石等副礦物， 圍繞斑晶定向排列， 構(gòu)成糜棱巖化構(gòu)造， 糜棱面理走向70°～80°。

巖體中普遍發(fā)育鎂鐵質(zhì)包體， 但這些包體在空間上分布并不均勻， 在解放營子和小北山北側(cè)山坡附近分布密度較大。本次工作重點(diǎn)對(duì)小北山北側(cè)山坡的包體群開展了野外觀察和采樣分析。鎂鐵質(zhì)包體總體呈灰黑色， 長條狀、紡錘狀、渾圓狀及不規(guī)則形狀等(圖2a)， 直徑從數(shù)厘米到數(shù)十厘米不等， 大者可達(dá)數(shù)十米， 在較大包體中可見灰白色花崗閃長巖反向脈(圖2b)， 為典型的機(jī)械混合特征(李昌年， 2002)。

根據(jù)鎂鐵質(zhì)包體中礦物的結(jié)構(gòu)特征， 可以將其分為多斑和少斑包體兩種類型(圖2c， 2d)。多斑包體為石英二長閃長巖， 斑晶為中粗粒灰白色斜長石和黑色角閃石， 其中斜長石斑晶呈較自形寬板狀， 粒徑為0.5～2.0 cm， 含量約10%～15%， 角閃石斑晶呈自形短柱狀， 粒徑為0.3～0.5 cm， 含量為3%～5%。鏡下觀察， 斜長石斑晶發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu)， 部分顆粒具有熔蝕結(jié)構(gòu)和嵌晶結(jié)構(gòu)， 包含小顆粒角閃石和黑云母(圖3f)。基質(zhì)的礦物組成與寄主巖相近， 但角閃石等暗色礦物以及磷灰石含量相對(duì)較多。少斑包體為石英閃長巖， 直徑可達(dá)數(shù)十米， 包體中心未見明顯斑晶， 僅邊部見少量斜長石和角閃石斑晶。顯微鏡下觀察， 少斑包體的礦物組成與多斑包體相近(圖2d)， 除偶見斜長石和角閃石斑晶外(<3%)， 主要由細(xì)粒斜長石(20%～25%)、堿性長石(3%～5%)、角閃石(35%～40%)、石英(5%～10%)及少量黑云母和副礦物組成(圖3h， 3i)。角閃石斑晶中包裹細(xì)粒不規(guī)則的黑云母和斜長石(圖3h)。磷灰石常呈針狀發(fā)育在角閃石和長石中， 最長達(dá)300 μm(圖3i)。

3 分析方法

本次研究對(duì)象包括寄主花崗閃長巖(20KL06-2)、多斑包體(20KL08-9、JF01-4)及少斑包體(20KL08-6、JF1-9、20KL08-5)。所有樣品均采自地表， 坐標(biāo)為42°37′10″N、119°06′45″E， 具體位置如圖1c所示。

為揭示解放營子巖體中寄主花崗閃長巖和包體之間的成因聯(lián)系， 選取寄主巖和不同類型包體中斜長石和角閃石的斑晶和基質(zhì)進(jìn)行電子探針分析。電子探針分析工作在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成的， 儀器型號(hào)為JXA-8100電子探針分析儀， 分析參數(shù)： 加速電壓15 kV， 束流2×10-8A， 攝譜時(shí)間10 s， 束斑5 μm， 采用ZAF校正方法， 標(biāo)準(zhǔn)樣品為美國SPI礦物。為揭示成分的變化， 對(duì)斑晶礦物進(jìn)行了剖面掃描分析， 分析點(diǎn)由核部到邊部等距分布， 間距為25～60 μm； 此外， 在斑晶周圍的基質(zhì)中選取部分小顆粒斜長石和角閃石與斑晶進(jìn)行分析對(duì)比。

4 礦物化學(xué)特征

4.1 斜長石礦物化學(xué)特征

斜長石電子探針測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 解放營子巖體斜長石電子探針成分測(cè)試結(jié)果 wB/%

續(xù)表1 Continued Table 1

寄主巖石花崗閃長巖(20KL06-2)中斜長石在顯微鏡下光性相對(duì)均勻， 斜長石牌號(hào)An值為13～31， 變化范圍較小， 總體屬于更長石(圖4a， 4b)。從核部到邊部， An值緩慢降低， 表現(xiàn)為正常成分環(huán)帶的特征(圖5a)。

鎂鐵質(zhì)包體中斜長石多發(fā)育港灣狀、補(bǔ)丁狀等熔蝕結(jié)構(gòu)(圖5c， 5d)。其中， 多斑包體(20KL08-9)核部An值總體變化不大， 介于23～28之間， 與寄主巖石中斜長石斑晶核部An值相近； 靠近邊部發(fā)育一個(gè)寬約150 μm顏色較淺的An值增加的突變環(huán)帶， 其An值為31～46， 屬于中長石； 邊部An值呈現(xiàn)明顯降低(22～31)的特征?；|(zhì)中細(xì)粒斜長石的成分為更長石(An=22～31)， 與斑晶邊部的An值相近(圖4b， 5b)。

少斑包體中存在兩種類型的斜長石斑晶。靠近包體邊部樣品(20KL08-6)中斜長石斑晶特征與多斑包體中的斜長石斑晶相近， 表現(xiàn)為核部具有與寄主巖石近似的An值(22～31)， 靠近晶體邊部發(fā)育An增加的值突變環(huán)帶(An=32～46)， 到邊部An值明顯降低(An=18～22)(圖4b， 5c)。包體中心部位樣品中(JF1-9)的斜長石顯微鏡下可見明顯的核邊結(jié)構(gòu)， 核部發(fā)育熔蝕現(xiàn)象， 在同一消光位下， 核部殘余部位的顏色較深， 熔蝕部位和邊部顏色較淺。探針分析表明， 核部An值較高(30～47)， 屬于中長石， 其中殘余部位的An值(40～47)高于熔蝕部位的An值(32～36)； 邊部An值介于17～35之間， 屬于更長石(圖4)； 由核部到邊部An總體呈振蕩下降的趨勢(shì)。斑晶周圍基質(zhì)中的細(xì)粒斜長石為更長石， An值(19～23)與斑晶邊緣相近(圖4， 5d)。

4.2 角閃石礦物化學(xué)特征

角閃石的電子探針分析結(jié)果見表2， 以23個(gè)氧原子為基準(zhǔn)， 計(jì)算出不同巖石類型中角閃石的陽離子數(shù)及其他參數(shù)。

表2 解放營子巖體角閃石電子探針成分測(cè)試結(jié)果 wB/%

續(xù)表2 Continued Table 2

寄主巖石花崗閃長巖(20KL06-2)中角閃石斑晶發(fā)育簡單雙晶， 其CaO、Al2O3、MgO、Na2O和TiO2含量分別為11.12%～11.84%、7.83%～10.80%、6.44%～8.57%、1.32%～2.12%和0.50%～1.10%(表2)。根據(jù)Leake等(1997)的分類， 總體屬于鐵鎂鈣閃石-鐵角閃石(圖6)。從核部向邊部， 角閃石斑晶的MgO和Al2O3含量分別顯示降低和升高的特征(圖7a)?；|(zhì)中細(xì)粒角閃石Al2O3、MgO和Na2O等含量與斑晶邊部相似(圖7c)， 但TiO2含量明顯升高(1.58%～2.27%)。

多斑包體(JF01-4)中角閃石斑晶在顯微鏡下光性相對(duì)均勻， 其CaO(10.34%～11.57%)、Al2O3(8.96%～10.55%)、MgO(6.83%～7.48%)、Na2O(1.12%～1.74%)等主量元素含量與寄主巖石中角閃石相近， 也屬于鐵鎂鈣閃石(圖6)， 但TiO2含量(1.17%～2.47%)較寄主巖中角閃石斑晶明顯偏高， 與寄主巖石基質(zhì)中細(xì)粒角閃石含量相近。

少斑包體(20KL08-5)中角閃石斑晶的Al2O3、MgO、Na2O和TiO2元素含量與多斑包體近似(表2)， 屬于鐵鎂鈣閃石-鐵角閃石(圖6a)?；|(zhì)角閃石為鐵鎂鈣閃石， 主量元素含量與斑晶角閃石相似(圖6)。少斑包體與多斑包體中角閃石TiO2含量相近， 明顯高于寄主巖中斑晶角閃石， 但與寄主巖中基質(zhì)角閃石TiO2含量近似(圖7c， 7f， 7i)。

5 討論

5.1 暗色包體成因

目前， 關(guān)于花崗巖中暗色包體具有幾種不同的成因， 即源區(qū)殘留的耐熔物質(zhì)、同源包體、圍巖捕擄體和巖漿混合產(chǎn)物等(Vernon， 1984， 2014; White and Chappell， 1977； Chappelletal., 1987； Barbarin， 2005； Shellnuttetal., 2010)。Liu 等(2012， 2020)研究表明， 解放營子巖體中寄主巖與暗色包體的鋯石U-Pb年齡近似(230 Ma)， 包體具有典型的巖漿結(jié)構(gòu)特征， 排除了包體為殘留體與圍巖捕擄體的可能性； 包體沒有明顯的堆晶結(jié)構(gòu)， 包體與寄主巖在Sr-Nd同位素上具有明顯差異[εNd(t)值分別為3.84～4.94、-1.0～-0.4)]， 排除同源包體、殘留體的可能性， 因此暗色包體為巖漿混合成因。暗色包體在寄主巖中呈橢圓狀、透鏡狀和紡錘狀產(chǎn)出， 表明包體是塑性變形產(chǎn)物(圖2a)(莫宣學(xué)等， 2002)。包體中斜長石、角閃石和黑云母礦物常含針狀磷灰石， 表明形成于快速冷凝結(jié)晶環(huán)境(圖3i)(Wyllieetal., 1962)。此外， 包體中見反向脈， 其成因?yàn)闇囟认鄬?duì)較高的鎂鐵質(zhì)巖漿進(jìn)入較低溫的長英質(zhì)巖漿中快速冷卻而產(chǎn)生的裂隙被長英質(zhì)巖漿進(jìn)入而形成， 也是反映巖漿混合的證據(jù)之一(朱金初等， 2006)。

5.2 斜長石環(huán)帶的成因

斜長石環(huán)帶的形成反映了結(jié)晶過程中熔體成分、溫度和壓力等復(fù)雜變化。由于元素在斜長石中擴(kuò)散速率極低， 能較好的保存環(huán)帶結(jié)構(gòu)， 從而記錄整個(gè)巖漿演化機(jī)制(Nelson and Montana, 1992； Blundy and Cashman, 2001； 覃鋒等， 2006； 羅照華等， 2007)。

寄主巖石中斜長石斑晶An值由核部向邊部逐漸降低， FeOT含量無系統(tǒng)性變化(圖6a)。這種環(huán)帶特征反映了巖漿分離結(jié)晶過程中， 早期晶出的偏基性斜長石晶體未與殘余巖漿達(dá)到完全平衡， 隨著溫度的降低， 在每一溫度區(qū)間都保留一部分斜長石， 但后期結(jié)晶的斜長石較先晶出者偏酸性， 而形成正常的斜長石環(huán)帶(Stimac and Pearce, 1992； 吳平霄等， 1997； Couchetal., 2003； 謝磊等， 2004； 牛之建等， 2014)。

相比寄主巖石中斜長石斑晶的正常環(huán)帶， 多斑和少斑鎂鐵質(zhì)包體邊部均發(fā)育具有突變環(huán)帶的斜長石斑晶。這類斜長石斑晶核部An值(23～28)與寄主巖石中斜長石斑晶核部的An值(25～31)相近(圖4b)， 靠近邊部存在An值增加的突變環(huán)帶(31～46)， 同時(shí)環(huán)帶內(nèi)FeOT含量增加， 之后An值向邊部又逐漸降低(22～31)(圖5b)。對(duì)于斜長石An值增加的突變環(huán)帶， 一些學(xué)者認(rèn)為可能是巖漿快速上升、壓力突然降低造成的(Humphreysetal., 2006； Coote and Shane， 2016)， 另一些學(xué)者則認(rèn)為其代表了巖漿不平衡的結(jié)構(gòu)， 是不同化學(xué)成分和物理性質(zhì)的巖漿發(fā)生混合形成的(Tepleyetal., 1999， 2000； Barbarin， 2005； Browneetal., 2006)。從巖石的似斑狀結(jié)構(gòu)特征來看， 屬于典型的中深成侵入巖的結(jié)構(gòu)， 可以排除突變環(huán)帶是巖漿快速上升， 壓力突然降低而造成的。此外， 作為斜長石中的微量元素， FeOT含量在相對(duì)封閉的巖漿系統(tǒng)中常保持相對(duì)穩(wěn)定， 而在開放系統(tǒng)中會(huì)隨熔體成分的改變而發(fā)生明顯變化(Bindemanetal., 1998； Wilke and Behrens， 1999)?？紤]到突變環(huán)帶的熔蝕特征以及斜長石核部An值與寄主巖石一致， 因此， 筆者認(rèn)為它們是由于高溫的鎂鐵質(zhì)巖漿注入長英質(zhì)巖漿過程中， 捕擄早期結(jié)晶的酸性斜長石斑晶并發(fā)生熔蝕， 當(dāng)混合熔體的溫度不足以使斜長石完全熔融時(shí)， 僅在晶體周圍形成An值增加的突變環(huán)帶， 隨著溫度降低在斑晶邊部和基質(zhì)中進(jìn)一步晶出富鈉的斜長石。

除突變環(huán)帶的斜長石斑晶外， 少斑包體中心部位還發(fā)育具有明顯核邊結(jié)構(gòu)的斜長石斑晶(圖5d)。這類斜長石在顯微鏡下核部發(fā)育島狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)， 而邊部光性相對(duì)均勻(圖5d)。斜長石的島狀、環(huán)狀和多孔狀熔蝕結(jié)構(gòu)通常被認(rèn)為是早期鎂鐵質(zhì)巖漿結(jié)晶出的具有高An值的斜長石， 在隨巖漿快速上升、降壓和注入長英質(zhì)巖漿過程中， 巖漿中水和揮發(fā)分的大量逸出導(dǎo)致斜長石晶體的結(jié)構(gòu)性失穩(wěn)而遭受部分熔蝕， 由于受到長英質(zhì)巖漿的改造， 核部的熔蝕孔洞被晶出的相對(duì)富鈉的斜長石充填的結(jié)果(李武顯等， 1999； Baxter and Feely， 2002； Marteletal., 2006)。從電子探針分析結(jié)果來看， 具有島狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的斑晶核部An值(30～47)明顯高于邊部An值(17～35)， 同時(shí)也明顯高于發(fā)育突變環(huán)帶的斜長石斑晶核部An值(23～28)， 排除它們與發(fā)育突變環(huán)帶的斜長石斑晶核部同屬于寄主巖石的捕擄晶， 而可能代表鎂鐵質(zhì)巖漿早期結(jié)晶的產(chǎn)物。另一方面， 核部的熔蝕孔洞中An值(32～36)小于殘余部位的An值(40～47)， 但比邊部An值(17～35)略高， 指示它們可能是與長英質(zhì)巖漿反應(yīng)不完全的結(jié)果。該類斜長石邊部An值與發(fā)育突變環(huán)帶的斜長石邊部An值(22～31)以及基質(zhì)中細(xì)小斜長石An值(19～23)相近， 代表在巖漿結(jié)晶晚期相同溫壓的條件下形成的產(chǎn)物。

5.3 角閃石Ti含量變化及地質(zhì)意義

前人研究表明， 角閃石中Ti含量既與結(jié)晶時(shí)的溫度有關(guān)(Gilbertetal., 1982； Kingetal., 1999； Niida and Green， 1999)， 也受到巖漿化學(xué)成分的控制(Molinaetal., 2009)。根據(jù)角閃石溫度計(jì)公式， 計(jì)算出包體角閃石、寄主巖中斑晶角閃石及基質(zhì)角閃石的結(jié)晶溫度分別為762～834℃、760～810℃和794～830℃(Ridolfietal., 2010)， 三者溫度相近， 表明在解放營子巖體結(jié)晶過程中， 溫度對(duì)角閃石中Ti含量的影響較小， 更與熔體成分相關(guān)。解放營子寄主巖石(花崗閃長巖)的全巖TiO2含量為0.42%～1.03%， 其中角閃石斑晶TiO2含量為0.50%～1.10%； 而鎂鐵質(zhì)包體具有較高的全巖TiO2含量(1.68%～2.46%)， 和較高的角閃石斑晶TiO2含量(1.17%～2.47%)(Liuetal., 2020)， 也指示在解放營子巖體中熔體成分對(duì)角閃石TiO2的含量起主要的控制作用。

在寄主巖石花崗閃長巖中， 基質(zhì)中角閃石TiO2含量(1.58%～2.26%)明顯高于角閃石斑晶TiO2含量(0.50%～1.10%)， 且與包體中角閃石斑晶TiO2含量(1.17%～2.47%)相近， 指示花崗閃長巖結(jié)晶晚期存在富Ti熔體的加入。另一方面， 少斑包體的角閃石斑晶TiO2含量呈凹凸分布的特征(圖7i)， 指示鎂鐵質(zhì)巖漿的角閃石斑晶形成過程中應(yīng)存在與貧Ti熔體的反應(yīng)， 而角閃石斑晶包裹黑云母的不平衡共生現(xiàn)象也可能與長英質(zhì)巖漿的反應(yīng)有關(guān)(Grogan and Reavy， 2002； Xiongetal., 2012； 陸天宇等， 2016)。上述特征指示巖漿混合過程中存在TiO2從濃度較高的鎂鐵質(zhì)巖漿向濃度較低的長英質(zhì)巖漿的遷移。

5.4 巖漿混合機(jī)制的討論

解放營子巖體形成于中晚三疊世西伯利亞和中朝古板塊之間從碰撞造山到造山晚期伸展的轉(zhuǎn)變階段(Liuetal., 2012， 2020)， 巖體中廣泛發(fā)育長條狀、渾圓狀、紡錘狀及不規(guī)則狀鎂鐵質(zhì)包體， 宏觀上指示巖體形成過程中存在巖漿的機(jī)械混合作用(圖2)。元素和同位素地球化學(xué)分析表明， 其中基性端員具有較高的TiO2含量(1.68%～2.46%)以及Nb、Ta等高場強(qiáng)元素含量，εNd(t)為+3.84～+4.94， 顯示軟流圈來源的特征； 長英質(zhì)端員具有較低的TiO2含量(0.42%～1.03%)， 明顯Nb、Ta元素負(fù)異常以及εNd(t)為-1.0～-0.4， 顯示地殼來源的特征； 而多數(shù)樣品主量元素和εNd(t)同位素含量介于兩個(gè)端員之間(Liuetal., 2012, 2020)， 指示巖體中也存在以元素?cái)U(kuò)散和遷移為特征的化學(xué)混合作用。

盡管以往的研究表明解放營子巖體形成過程中存在廣泛的巖漿混合， 但對(duì)于巖漿混合的機(jī)制缺少約束。作為寄主巖石和包體中重要的礦物組成， 斜長石和角閃石成分的變化為揭示巖漿混合機(jī)制提供了關(guān)鍵的證據(jù)。從電子探針分析結(jié)果來看， 鎂鐵質(zhì)包體中發(fā)育突變環(huán)帶的斜長石斑晶代表較高溫的鎂鐵質(zhì)巖漿捕獲并改造的斜長石捕擄晶(圖5b， 5c)， 少斑包體中核部具有島狀、環(huán)狀和多孔狀熔蝕結(jié)構(gòu)的斜長石斑晶是鎂鐵質(zhì)巖漿中早期晶出的斜長石與長英質(zhì)巖漿反應(yīng)的結(jié)果(圖5d)， 結(jié)合少斑包體角閃石斑晶TiO2含量呈凹凸不平的分布特征(圖7g～7i)， 它們共同指示了鎂鐵質(zhì)巖漿在形成過程中同化和吸收了大量的長英質(zhì)巖漿。另一方面， 寄主巖石基質(zhì)中結(jié)晶晚期的細(xì)粒角閃石TiO2含量明顯高于斑晶角閃石的TiO2含量， 而與鎂鐵質(zhì)包體中角閃石TiO2含量相近(圖7c， 7f， 7i)， 指示長英質(zhì)巖漿結(jié)晶晚期同化并吸收了鎂鐵質(zhì)組分。以往的研究認(rèn)為， 鎂鐵質(zhì)巖漿具有高溫、低黏度特征， 容易同化和吸收長英質(zhì)巖漿成分， 而長英質(zhì)巖漿由于低溫、高黏度特征， 即使鎂鐵質(zhì)巖漿加入， 使巖漿溫度升高， 也不易同化鎂鐵質(zhì)巖漿(Castro， 2001； 張旗等， 2007； Pistoneetal., 2016)。從解放營子花崗閃長巖的巖相學(xué)、地球化學(xué)和礦物化學(xué)特征來看， 該巖體形成過程中既存在機(jī)械混合， 也存在化學(xué)混合， 而且?guī)r漿混合過程中元素的遷移是雙向的。

6 主要認(rèn)識(shí)

(1) 解放營子巖體的鎂鐵質(zhì)包體中發(fā)育具有An值增加的突變環(huán)帶和核部具有島狀或環(huán)狀熔蝕結(jié)構(gòu)的兩種斜長石斑晶， 它們分別代表鎂鐵質(zhì)巖漿從長英質(zhì)巖漿中捕獲并改造的斜長石捕擄晶和鎂鐵質(zhì)巖漿自身晶出并受長英質(zhì)巖漿改造的斜長石斑晶。

(2) 寄主巖石基質(zhì)中結(jié)晶晚期的細(xì)粒角閃石TiO2含量明顯高于斑晶角閃石的TiO2含量， 而與鎂鐵質(zhì)包體中角閃石TiO2含量相近， 指示長英質(zhì)巖漿結(jié)晶晚期同化并吸收了富TiO2的鎂鐵質(zhì)組分。

(3) 解放營子巖體形成過程中， 鎂鐵質(zhì)和長英質(zhì)巖漿之間既存在宏觀尺度上的機(jī)械混合， 也存在微觀尺度上的以礦物間元素遷移為特征的化學(xué)混合， 且?guī)r漿混合過程中元素的遷移是雙向的。

致謝本文發(fā)表恰逢沈其韓院士百歲壽誕， 謹(jǐn)以此文表達(dá)美好祝愿和敬仰之情。感謝劉福來研究員組織本專輯， 感謝中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所毛小紅老師在電子探針實(shí)驗(yàn)中的幫助， 感謝匿名審稿專家的細(xì)致審稿， 提出諸多寶貴的意見。