湖南金雞嶺花崗巖和偉晶巖中黑云母礦物化學(xué)及其對成巖成礦的啟示

汪志杰,閆峻,徐琳玉,陶克勤,李全忠

合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,合肥,230009

內(nèi)容提要: 湖南晚侏羅世金雞嶺花崗巖體是南嶺地區(qū)典型W—Sn成礦巖體之一,內(nèi)部發(fā)育黑云母花崗質(zhì)偉晶巖團(tuán)塊和文象花崗質(zhì)條帶狀偉晶巖脈。金雞嶺花崗巖和黑云花崗偉晶巖中的黑云母具有相似的地球化學(xué)特征,均表現(xiàn)出高的FeO、TiO2、Al2O3含量和低的MgO、CaO、Na2O、MnO含量,以及富集成礦元素Nb、Ta、W、Sn,虧損Sr、Ce、Eu等微量元素特征,從花崗巖體到黑云花崗偉晶巖,巖漿的形成溫度和氧逸度降低,云母中Al2O3、Li2O*含量升高,TiO2、MgO含量降低,黑云母由鐵葉云母演變?yōu)楹邝[云母。結(jié)合前人資料,金雞嶺花崗巖與黑云花崗偉晶巖均源于元古宙地殼的深熔作用,偉晶巖為花崗巖漿在晚期分異演化的產(chǎn)物,形成于巖漿—熱液轉(zhuǎn)化階段。偉晶巖階段是稀有金屬元素顯著富集,乃至進(jìn)一步成礦的重要階段。

花崗偉晶巖常富集Li、Be、Nb、Ta、W、Sn等多種具有戰(zhàn)略性意義的稀有金屬元素(Cerny, 1991a, 1991b; Shaw et al., 2016),因其良好的成礦潛力、特殊的礦物組成和內(nèi)部構(gòu)造分帶,一直備受地質(zhì)學(xué)家的青睞(Cerny and Ercit, 2005; 王登紅等, 2016)?；◢弬ゾr在礦物組合、化學(xué)成分上與花崗巖類似,一般認(rèn)為是花崗質(zhì)巖漿歷經(jīng)分異演化過程的產(chǎn)物,即巖漿分異成因(Cerny, 1991a; London, 2009; 盧欣祥等, 2010; Cerny et al., 2012)。然而,有些偉晶巖并未發(fā)現(xiàn)與之相關(guān)的花崗質(zhì)母巖,例如:川西甲基卡偉晶巖與其侵入的花崗巖體之間,在地球化學(xué)組成上并不呈現(xiàn)連續(xù)的演化關(guān)系(李建康等, 2006)。朱偉鵬等(2021)在研究東秦嶺商丹地區(qū)寬坪花崗巖和偉晶巖脈的成因聯(lián)系中,發(fā)現(xiàn)二者在地球化學(xué)特征,空間展布和成巖年齡上均存在顯著差異。對于西非Mangodara LCT+NYF混合型偉晶巖的研究也表明,偉晶巖不是由花崗質(zhì)巖漿演化而來(Bonzi at al., 2022)。為此,偉晶巖深熔成因模型(直接由變質(zhì)沉積巖的部分熔融形成)應(yīng)運而生,得到部分學(xué)者的認(rèn)可(Nabelek et al., 1992; Robles et al., 1999; Simmons et al., 2016; Zhang Xin et al., 2016)。但該模型的主要缺陷是未能合理解釋大體積的部分熔融對微量元素濃度的稀釋作用(London et al., 2012),以及稀有金屬元素在耐熔的殘余礦物和包晶礦物中的強(qiáng)烈分配,可能進(jìn)一步導(dǎo)致深熔熔體中稀有金屬元素虧損等現(xiàn)象(Bea, 1996; Brown et al., 2016)。不同地質(zhì)背景的偉晶巖,很難用統(tǒng)一成因模式來解釋。

云母是花崗巖和偉晶巖中一種重要的造巖礦物,其晶體化學(xué)通式為IM2-3□1-0[T4O10]A2, I位置充填K+、Na+、Ca2+、Rb+、Cs+等層間大陽離子;M位置為八面體六次配位陽離子,主要是ⅥAl3+、Fe2+、Mg2+等;□為空位;T位置為四面體四次配位陽離子,主要有Si4+、ⅣAl3+等;O為氧離子O2-;A位置被F-、OH-等附加陰離子所占據(jù)。其獨特的T(tetrahedron,四面體層)—O(octahedron,八面體層)—T(tetrahedron,四面體層)層狀結(jié)構(gòu),致使層間易容納K、Na、Rb、Cs等大半徑陽離子或離子團(tuán)(王汝成等, 2019),容易隨著外界環(huán)境的變化和流體、熔體之間發(fā)生成分置換。在巖漿中,隨著演化程度的升高,Li、Rb、Cs、F含量趨向富集,而Mg、Ti含量和K/Rb比值降低(Kile et al., 1998),早晚階段結(jié)晶的云母類型也依次從鎂質(zhì)云母、鎂鐵質(zhì)云母、鐵質(zhì)云母,向鋰鐵云母和鋰云母方向演化(李潔等, 2013; Li Jie et al., 2015)。作為稀有金屬元素的主要載體礦物,云母成分可直接反映不同階段巖漿和熱液中稀有金屬元素的組成,進(jìn)而指示成礦元素富集的過程以及成礦潛力。另外,云母的化學(xué)組成,可以示蹤巖漿演化程度、結(jié)晶環(huán)境(溫度,壓力,氧逸度)等,為成巖成礦過程提供重要信息(Foord et al., 1995; Vieira et al., 2011; Kaeter et al., 2018)。

九嶷山復(fù)式巖體位于南嶺地區(qū),是該地區(qū)典型的稀有金屬成礦巖體之一,主體由花崗質(zhì)巖石組成,成巖時間跨度大,巖石類型眾多?；◢徺|(zhì)巖漿演化與稀有金屬成礦之間的成因聯(lián)系一直是相關(guān)研究的熱點與前沿(Zhou Xinmin et al., 2000; 華仁民等, 2005; 李獻(xiàn)華等, 2007; Huang Huiqing et al., 2011; 舒徐潔, 2014; 劉飛等, 2018)。九嶷山復(fù)式巖體由金雞嶺、螃蟹木(金雞嶺巖體內(nèi)部)、砂子嶺、雪花頂、西山等巖體構(gòu)成,呈東西向展布(圖1)(付建明等, 2005; Liu Chaoyun et al., 2021),前人對上述巖體進(jìn)行了年代學(xué)、巖石地球化學(xué)、礦床學(xué)方面的系統(tǒng)研究,而有關(guān)偉晶巖脈的研究報道較少。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的鎢錫多金屬礦床(大坳W—Sn礦床、湘源Sn礦等)集中分布于九嶷山西段,均與金雞嶺巖體及其內(nèi)部的螃蟹木巖體有著緊密的成因聯(lián)系(付建明等, 2007; Zhao Kuidong et al., 2014; 蘇紅中, 2017),巖體內(nèi)部產(chǎn)出板狀、似層狀云英巖,發(fā)育石英脈,共同組成區(qū)內(nèi)富礦體(趙俊哲, 2016)。本次工作選取九嶷山金雞嶺巖體及其內(nèi)部發(fā)育的偉晶巖脈,以黑云母、長石礦物為研究對象,利用EPMA和LA-ICP-MS展開詳細(xì)的微區(qū)礦物成分分析,揭示偉晶巖的成因及其對稀有金屬元素的富集作用。

圖1 九嶷山復(fù)式巖體地質(zhì)簡圖 (據(jù)Shu Xujie et al., 2011修改)Fig.1 Geological map of the Jiuyishan complex (modified after Shu Xujie et al., 2011)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

金雞嶺巖體位于湖南省南部永州市藍(lán)山縣,九嶷山復(fù)式巖體的中西部,大地構(gòu)造位置處于揚子板塊和華夏板塊的拼合帶,南嶺構(gòu)造帶的中西緣。區(qū)內(nèi)發(fā)育東西向都龐嶺—九嶷山斷隆帶、南北向新田九嶷山大斷裂以及北西向新寧—九嶷山深大斷裂(Li Xianhua et al., 2004; Fu Jianming et al., 2004; Wang Lianxun et al., 2014)。南嶺地區(qū)發(fā)育印支期和燕山期等多期構(gòu)造巖漿活動,不同時期構(gòu)造相互疊加、交截、改造,構(gòu)建了以東西向隆起為基底,NNE—SN向斷裂為主體(郴州—臨武斷裂)并伴有北西、北東、東西向斷裂的復(fù)雜構(gòu)造格局。區(qū)內(nèi)地層主要有南華系+震旦系—志留系的邊緣海盆相泥質(zhì)巖、泥盆系—三疊系的淺海臺地相碳酸鹽、以及三疊系—侏羅系和白堊系的陸相沉積巖(李劍鋒等, 2021),南華系+震旦系—泥盆系地層是區(qū)內(nèi)主要富礦圍巖(趙俊哲, 2016)。南嶺地區(qū)巖漿巖廣泛發(fā)育,以花崗巖為主,中基型巖少見(盛海琴, 2021)。時代上,燕山期花崗巖普遍發(fā)育,如金雞嶺復(fù)式巖體、砂子嶺、西山、騎田嶺、花山、姑婆山和大東山等,加里東期(雪花頂和太堡等)和印支期(王仙嶺)花崗巖出露較少(圖1)(Zhou Xinming et al., 2000; Xu Xisheng et al., 2008; 蘇紅中, 2017)。

金雞嶺巖體位于九嶷山復(fù)式花崗巖的中西部,出露面積約390 km2,呈長軸NW向不規(guī)則的橢圓狀(圖1),主體巖性為中粗粒似斑狀正長花崗巖和二長花崗巖,侵入時代為153.0 ± 0.9 ～ 152.9 ± 0.9 Ma(Liu Ye et al., 2019),晚期次侵入到金雞嶺花崗巖中的為細(xì)粒斑狀二云母二長花崗巖,稱之為螃蟹木巖體,侵入時代為151.1 ± 1.2 ～ 152.1 ± 1.8 Ma(Liu Ye et al., 2019),演化程度相對較高,與本區(qū)W、Sn礦床關(guān)系密切(杜日俊等, 2019)。本次研究的偉晶巖脈發(fā)育在金雞嶺巖體內(nèi)部,呈團(tuán)塊狀、囊狀、脈狀發(fā)育在似斑狀正長花崗巖體中,兩者接觸界限呈漸變關(guān)系,不發(fā)育冷凝邊,指示偉晶巖脈形成于巖漿結(jié)晶晚期,接近流體出溶階段。

2 樣品和分析方法

偉晶巖脈樣品采自湖南省永州市藍(lán)山縣荊竹瑤鄉(xiāng)大岔村采石場,九嶷山地區(qū)金雞嶺巖體內(nèi)部(圖1)。針對花崗巖體和偉晶巖脈,分別采集樣品1件(JJL-001)和4件(JJL-002,JJL-003,JJL-004,JJL-005)。

金雞嶺巖體為中粗粒似斑狀正長花崗巖,似斑狀花崗結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造(圖2a,圖2c)。主要由鉀長石(40%)、石英(30%)、斜長石(10%)、黑云母(10%)和少量角閃石(5%)組成,副礦物有鋯石、金紅石、剛玉、磷灰石、螢石、磷釔礦(圖3a、b、c)。鉀長石呈自形長柱狀,包裹半自形黑云母和自形—半自形角閃石,粒徑6 ～ 10 mm;石英呈他形充填于斑晶粒間或發(fā)育于基質(zhì)中,粒徑約0.2 ～ 5 mm;斜長石呈自形板狀,局部絹云母化,粒徑6 ～ 8 mm;黑云母呈自形—半自形板狀,呈星散狀均勻分布,粒度較小,約0.4 ～ 1 mm,內(nèi)部化學(xué)成分較為均一,并包裹鋯石、磷灰石、鈦鐵礦等礦物(圖4a、b);角閃石為半自形柱狀,粒度0.5 ～ 0.8 mm。

金雞嶺巖體中發(fā)育的偉晶巖有兩種類型,一是團(tuán)塊狀的黑云花崗偉晶巖,含有10%左右的黑云母,礦物組成和成分上接近于花崗巖,內(nèi)部基本無分帶現(xiàn)象。另一種為脈狀文象花崗質(zhì)偉晶巖,具有顯著的結(jié)構(gòu)分帶,由邊緣向內(nèi)部,礦物粒徑增大,中部常發(fā)育文象結(jié)構(gòu),暗色礦物少,核部常以粗大的石英和電氣石組成。本次工作主要針對含有大量黑云母的花崗偉晶巖(圖2b、d)。黑云花崗偉晶巖主要礦物有鉀長石(45%)、石英(35%)、斜長石(5%)、黑云母(10%)和少量角閃石(2%),黑云母內(nèi)部包裹有鋯石、磷灰石、金紅石、鈦鐵礦、螢石、U礦等副礦物(圖3d、e、f)。鉀長石呈自形長柱狀,粒度約10 ～ 15 mm,部分鉀長石內(nèi)部可見條紋長石;石英呈他形,粒徑約0.2 ～ 5 mm;斜長石呈自形板狀,粒徑6 ～ 8 mm,局部蝕變?yōu)榻佋颇?黑云母多為紅褐色或紅棕色,較為粗大(約3 ～ 5 mm),內(nèi)部成分均一,部分顆粒邊緣或裂隙被綠泥石及絹云母交代(圖4c、d);角閃石多與黑云母共生,粒度0.5 ～ 0.8 mm,半自形柱狀;鋯石粒度約0.05 mm,自形柱狀。

電子探針(EPMA)分析在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院電子探針實驗室完成,測試儀器采用日本電子JOEL公司生產(chǎn)的JXA-8230型電子探針分析儀。采用分析條件為:(黑云母、長石)束斑直徑5 μm,標(biāo)樣為GB/T 17359-1998和美國SPI 02753-AB標(biāo)樣組,束流為10 nA,加速電壓 15 kV,元素信號采集時間為20 s,背景采集時間為5 s,峰值采集時間10 s,數(shù)據(jù)校正采用ZAF校正程序。黑云母的結(jié)構(gòu)式計算采用(Li Xiaoyan et al., 2021)提出的方法,以11個氧原子為基準(zhǔn)計算黑云母化學(xué)式中陽離子數(shù),根據(jù)F—+OH—+Cl—= 2,估算H2O*含量(H2O*表示黑云母中H2O計算值,依據(jù)黑云母結(jié)構(gòu)式中A位置被陰離子F—,OH—,Cl—全部填充的情況計算)。

黑云母原位微量元素分析在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院LA-ICP-MS實驗室完成。激光剝蝕系統(tǒng)是美國Coherent Inc.公司生產(chǎn)的GeoLasPro 193準(zhǔn)分子激光器,等離子質(zhì)譜儀為Agilent7900a。 激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣作為補償氣調(diào)節(jié)靈敏度。每個時間分辨數(shù)據(jù)包括25 s空白信號和 50 s 樣品采集信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器 ICP-MS Data Cal 使用說明,靈敏度漂移校正和元素含量)采用ICP-MS Data Cal軟件(Liu Yongsheng et al., 2010a, 2010b)完成。礦物微量元素處理采用多外標(biāo)無內(nèi)標(biāo)方法進(jìn)行,標(biāo)樣選擇多外標(biāo)玻璃,包括GSE-1G,BCR-2G。

3 數(shù)據(jù)結(jié)果

3.1 礦物化學(xué)

圖 5 黑云母10×w(TiO2)—w(FeOT)—w(MgO)成因圖解(據(jù)Nachit et al., 2005)Fig.5 10×w(TiO2)—w(FeOT)—w(MgO) classification diagram of biotite compositions(after Nachit et al, 2005)

圖6 黑云母[n(Mg) - n(Li)] vs. [n(FeT) + n(Mn) + n(Ti) - n(AlⅥ)] 成分變化圖解(據(jù)Tischendorf et al., 1997)(D.T.和T.T.分別表示二八面體和三八面體云母的成分演化趨勢(據(jù)Li Jie et al., 2021))Fig.6 Variations in the compositions of mica on the diagram of [n(Mg) - n(Li)] vs. [n(FeT) + n(Mn) + n(Ti) - n(AlⅥ)](after Tischendorf et al., 1997)(D.T. and T.T. denote the compositional trends of dioctahedral and trioctahedral micas, respectively(after Li Jie et al., 2021))

圖7 斜長石Or—Ab—An圖解(據(jù)Foster, 1960)Fig.7 Feldspar Or—Ab—An ternary diagram(after Foster, 1960)

在Tischendorf等(1997)提出的[n(Mg)-n(Li)] vs.[n(Fe) +n(Mn) +n(Ti)-n(AlⅥ)]圖解中(圖6),金雞嶺花崗巖體中黑云母主體為鐵葉云母,偉晶巖中黑云母落在Li—Fe云母與黑鱗云母之間的區(qū)域,除云英巖中一個樣品落于多硅白云母區(qū)域外,云英巖及石英脈中云母主體投在鐵葉云母和黑鱗云母區(qū)域,從巖體到偉晶巖,再到云英巖及石英脈,云母的種屬基本呈現(xiàn)出正常的巖漿演化關(guān)系。

長石礦物主量元素測試結(jié)果及結(jié)構(gòu)式列于表2。巖體和偉晶巖中長石總體成分類似,兩者中正長石的主量元素化學(xué)成分:Al2O3(24.94% ～ 28.97%)、CaO(6.06% ～ 10.63%)、Na2O(5.19% ～ 7.90%),K2O(0.21% ～ 0.78%),計算得出Or(1.25% ～ 4.81%),Ab(16.22% ～ 68.98%),An(29.26% ～ 52.33%),它們在Q—Ab—An圖解中落于透長石的范圍內(nèi);斜長石主量元素化學(xué)成分:Al2O3(18.64% ～ 19.40%)、CaO(0～0.09%)、Na2O(0.54% ～ 2.79%)含量, K2O(12.60% ～ 15.62%),計算得出Or(74.81% ～ 94.75%),Ab(5.02% ～ 25.19%),An(0.00% ～ 0.49%),除兩個測試點分別投于更長石、拉長石區(qū)域樣品外,其余全位于中長石的區(qū)域(圖6)。

表2 湖南金雞嶺巖體正長花崗巖和黑云花崗偉晶巖長石主量元素(%)化學(xué)組成Table 2 List of Feldspar major element(%) composition of Jinjiling granite and pegmatite

圖 9 黑云母原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引用Sun and McDonough, 1989)Fig.9 The primitive mantle-normalized multi-element diagrams for biotite(normalization values after Sun and McDonough, 1989)

圖10 湖南金雞嶺花崗巖、偉晶巖黑云母微量元素含量箱圖Fig.10 Box plots showing the distribution of trace elements for biotites from Jinjiling granite and pegmatite

4 討論

4.1 金雞嶺花崗巖體與黑云花崗偉晶巖的成因關(guān)系

普遍觀點認(rèn)為,花崗偉晶巖是花崗質(zhì)巖漿分異演化到一定階段的產(chǎn)物(Cěrnet al., 2005, 2012; Roda et al., 2018),但直接由變質(zhì)沉積巖的部分熔融形成也得到部分學(xué)者的認(rèn)可(Dill, 2018; Knoll et al., 2018; 張輝等, 2019)。金雞嶺巖體是同源巖漿多期次侵入形成的花崗質(zhì)復(fù)式巖體,本身為長期、多階段結(jié)晶分異作用形成的(Liu Ye et al., 2019)。野外產(chǎn)狀上,偉晶巖呈團(tuán)塊狀、囊狀和脈狀發(fā)育于花崗巖體內(nèi)部,兩者之間沒有烘烤、交代等現(xiàn)象,初步表明偉晶巖是晚期巖漿分異的產(chǎn)物。兩類巖石中長石、云母礦物的地球化學(xué)成分相似,云母的稀土元素配分和微量元素蛛網(wǎng)圖解上呈現(xiàn)一致的變化趨勢,進(jìn)一步指示金雞嶺花崗巖和偉晶巖具有一定的親緣性。巖體和偉晶巖中的黑云母均落于Li—Fe云母類區(qū)域(圖6),Li—Fe云母類礦物演化順序遵循:鐵葉云母黑鱗云母鐵鋰云母(顧雄飛等, 1973),從金雞嶺巖體到偉晶巖,再到云英巖及石英脈,黑云母類型的變化遵循鐵葉云母黑鱗云母演化序列,基本符合三八面體類云母的演化趨勢,指示偉晶巖、云英巖及石英脈為金雞嶺花崗質(zhì)熔體分異—流體出熔等不同演化階段的產(chǎn)物。在連續(xù)分異演化的過程中,巖漿體系中Li、Rb、F等元素含量將逐漸增長,早晚階段結(jié)晶的黑云母中相應(yīng)的元素含量也隨之升高,以及更高的H2O*和Li2O*含量(Li Shenghu et al., 2017)。從正長花崗巖到偉晶巖,再到云英巖和石英脈,云母中的Rb2O、H2O*、Li2O*呈逐漸增高趨勢,并且都具有較高的Rb2O含量(圖11,圖12),指示了同源巖漿結(jié)晶分異的變化趨勢。另外,從正長花崗巖黑云花崗偉晶巖,黑云母的n(K)/n(Rb) 值呈逐漸降低的趨勢,而Mg#值逐漸降低,同樣指示了偉晶巖為花崗質(zhì)巖漿演化后期的產(chǎn)物(Ayer et al., 1998; Selway et al., 2005)。此外,巖體和偉晶巖中黑云母的K/Rb與Li、Cs、Sn、Ta線性相關(guān)性明顯,且從巖體到偉晶巖,Li、Rb、Cs、Sn、Ta含量總體呈上升趨勢(圖12),也表明偉晶巖為花崗巖高度結(jié)晶分異的產(chǎn)物。

圖11 湖南金雞嶺花崗巖、偉晶巖和云英巖及石英脈中黑云母主量元素演化趨勢圖Fig.11 Major element composition of biotites from Jinjiling granite and pegmatite

圖12 黑云母K/Rb 比值vs. Rb、 Sn、 Cs、 Li、 Ta含量,Nb/Ta vs.Ta圖解(LA-ICP-MS)Fig.12 K/Rb ratios compared with Cs, Li, Rb,Sn,Ta contents, Nb/Ta—Ta in biotite from Jinjiling granite and pegmatite (LA-ICP-MS composition)

實驗研究表明,巖漿結(jié)晶溫度控制著黑云母中Ti含量的變化,利用n(Ti)— {n(Mg)/[n(Mg)+(Fe)] }圖解可以估算黑云母結(jié)晶的溫度(圖13)(King et al., 1997; Henry et al., 2005; 沈滔等, 2017)。金雞嶺花崗巖體和偉晶巖中黑云母的結(jié)晶溫度分別在600 ～ 700 ℃和500 ～ 650 ℃之間。Wones et al(1989)經(jīng)實驗提出,與鉀長石、磁鐵礦共生的黑云母中Fe3+、Fe2+、Mg2+原子的百分比可以估算黑云母結(jié)晶時的氧逸度;在n(Fe2+)—n(Mg2+)—n(Fe3+)圖解上(圖14),偉晶巖中黑云母整體落于更靠近Ni—NiO緩沖線的區(qū)域,顯示出相對巖體更低氧逸度的環(huán)境(Wones et al., 1965)。因此,從花崗巖到偉晶巖,隨著巖漿演化程度的升高,巖漿體系的溫度和氧逸度呈下降趨勢。偉晶巖中黑云母常包裹有磁鐵礦,而磁鐵礦的晶出會導(dǎo)致巖漿環(huán)境中氧逸度的迅速降低,從而導(dǎo)致黑云母結(jié)晶在相對較低的氧逸度環(huán)境。

圖13 黑云母的溫度圖解(據(jù)Henry et al., 2005)Fig.13 variation diagram for estimation of temperature(after Henry et al., 2005)

圖14 黑云母n(Fe2+)—n(Mg2+)—n(Fe3+)氧逸度圖解(據(jù)Wones et al., 1965)Fig.14 n(Fe2+)—n(Mg2+)—n(Fe3+)diagram for estimation of oxygen fugacity(after Wones et al., 1965)

4.2 黑云母稀有金屬元素特征及其對成礦的指示

南嶺是我國重要的W、Sn多金屬成礦帶(華仁民等, 2005; 孫衛(wèi)東等, 2008;汪相等,2022),金雞嶺巖體相關(guān)的鎢錫礦床類型主要有云英巖型、蝕變花崗巖型和石英脈型(蔡明海等, 2005)。本次研究的金雞嶺花崗巖中黑云母呈現(xiàn)高Rb含量(～ 2016.40 ×10-6)和較低K/Rb比值,以及平坦型稀土元素配分型式、強(qiáng)烈Eu負(fù)異常,均指示金雞嶺巖體本身經(jīng)歷了較高程度的巖漿演化。而到了偉晶巖階段,黑云母的Li、Rb、Cs含量突變式增高,W、Sn等稀有金屬元素明顯富集(圖10),從花崗巖到偉晶巖,黑云母的Sn含量增加了10倍(從27.89×10-6到283.58×10-6),清晰指示了偉晶巖階段對成礦元素的顯著富集作用。金雞嶺花崗巖和偉晶巖中富F礦物螢石的晶出,指示巖漿中F的富集,而高F含量降低了體系的固相線和液相線溫度,提高了巖漿的結(jié)晶分異程度,同時,也延長鎢錫礦石礦物結(jié)晶時間(Manning, 1981),因而在偉晶巖階段并未發(fā)現(xiàn)錫相關(guān)礦物。

Sn在流體、熔體中的存在形式主要有Sn2+和Sn4+,已有研究表明Sn2+相對Sn4+更為不相容(Linnen, 1995),錫在巖漿中存在形式的重要控制因素為氧逸度,高氧逸度條件下,Sn傾向于以Sn4+形式替換Ti4+而進(jìn)入早期結(jié)晶的鎂鐵質(zhì)礦物(黑云母、角閃石等)中;在還原的花崗巖漿體系中,離子半徑較大的Sn2+難以進(jìn)入Fe—Ti氧化物和黑云母等鎂鐵質(zhì)礦物,而在巖漿演化晚期的熔體和流體中富集。因而金雞嶺巖體中相對還原的巖漿條件下,Sn2+易于在殘余熔體中富集,偉晶巖階段磁鐵礦的晶出導(dǎo)致巖漿具有更低的氧逸度環(huán)境,更有利于Sn在下一階段流體相中的富集,形成錫礦床(Stemprok, 1990; Linnen, 1996)。源區(qū)Sn的充分富集、高度分異演化的巖漿、適宜的氧逸度環(huán)境為金雞嶺花崗巖,經(jīng)偉晶巖到云英巖—石英脈,對錫的富集提供了良好的條件。黑云花崗偉晶巖階段作為花崗巖和云英巖的過渡產(chǎn)物,是Sn等稀有金屬元素充分富集的重要過程,也是進(jìn)一步成礦的重要階段。

4.3 巖漿來源及構(gòu)造背景

黑云母的化學(xué)成分能一定程度上反映巖漿的源區(qū)性質(zhì),黑云母的MgO占比,FeOT+MgO含量能指示巖漿巖的物質(zhì)來源。幔源巖漿中結(jié)晶的黑云母的MgO常> 15%,(FeOT+MgO)較低,而殼源巖漿黑云母的MgO一般< 6%,(FeOT+MgO) 較高,而殼?；旌闲蛶r漿巖中黑云母成分介于兩者之間(周作俠, 1988; 陽珊等, 2014; 馬蓮花等, 2018)。金雞嶺花崗巖和偉晶巖中黑云母均落于殼源區(qū)域(圖15)。金雞嶺花崗巖的εNd(t)值為- 5.83 ～ - 11.63(盛海琴, 2021),同樣指示巖漿主要起源于元古代地殼。黑云母構(gòu)造環(huán)境判別圖解指示金雞嶺花崗巖和偉晶巖為非造山A型花崗巖(圖16),而其鋯石U-Pb年齡為153 Ma(Liu Ye et al., 2019),處在南嶺地區(qū)三次大規(guī)模的構(gòu)造—巖漿事件的第二階段(Mao Jingwen et al, 2013),對應(yīng)古太平洋俯沖板片斷離、回撤階段。

圖15 黑云母圖解(據(jù)周作俠, 1986)Fig.15 diagram for biotite(after Zhou Zuoxia, 1986&)

圖16 黑云母w(MgO)—w(FeOT)—w(Al2O3)構(gòu)造環(huán)境判別圖解(據(jù)Abdel-Rahman, 1994)Fig.16 w(MgO)—w(FeOT)—w(Al2O3) diagrams for tectonic setting of biotite(after Abdel-Rahman, 1994)

金雞嶺花崗巖形成于古太平洋俯沖板片回撤引起的弧后伸展構(gòu)造背景,軟流泉上涌、幔源巖漿底侵導(dǎo)致下地殼部分熔融,形成了相對高溫和中等氧逸度的初始巖漿,上侵演化結(jié)晶成為金雞嶺似斑狀正長花崗巖;此后,巖漿晚期分異形成的富水和揮發(fā)份的熔體,形成囊狀或脈狀偉晶巖。

5 結(jié)論

(2)金雞嶺偉晶巖是一種高度演化的巖石類型,是在巖漿—熱液轉(zhuǎn)化階段形成,介于花崗巖和云英巖之間的特殊產(chǎn)物,且偉晶巖階段低氧逸度有利于稀有金屬元素,特別是Sn的富集,乃至進(jìn)一步演化成礦。

(3)金雞嶺似斑狀正長花崗巖和黑云花崗偉晶巖起源于元古代地殼,形成于中生代古太平洋俯沖板片回撤引起的弧后伸展構(gòu)造背景。