楚亞婷, 劉顯凡, 趙甫峰, 李春輝, 宋祥峰, 肖繼雄

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云南六合富堿斑巖和包體巖石的顯微巖相學(xué)與地幔流體作用示蹤研究

楚亞婷1,3, 劉顯凡1,2*, 趙甫峰1, 李春輝1, 宋祥峰1, 肖繼雄1

(1.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 四川 成都 610059; 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, 湖北 武漢 430074; 3.中節(jié)能建設(shè)工程設(shè)計(jì)院有限公司, 四川 成都 610052)

云南六合霓輝正長(zhǎng)斑巖含有較多鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)包體以及特殊的富鐵熔漿包體。巖相學(xué)研究表明, 伴隨交代蝕變, 寄主巖石和各類包體中普遍發(fā)育沿粒間和礦物晶體裂隙或解理紋貫入或穿插的呈網(wǎng)狀和細(xì)脈浸染狀分布的黑色不透明物質(zhì)——富鐵微晶玻璃, 其性質(zhì)與富鐵熔漿包體類似; 對(duì)該類物質(zhì)采用電子探針及掃描電鏡和能譜分析, 發(fā)現(xiàn)它們是一種納米-微米級(jí)的超顯微隱晶固體, 其組成以硅酸鹽和石英為主, 尤其含有地幔標(biāo)型礦物碳硅石、自然鐵和鈦鐵礦等; 這些礦物間構(gòu)成超顯微熔離結(jié)構(gòu)交生。研究認(rèn)為, 這種物質(zhì)組成和特征是具超臨界和熔漿性質(zhì)的地幔流體作用的現(xiàn)實(shí)微觀蹤跡, 其活動(dòng)引發(fā)的交代蝕變表現(xiàn)為堿性蝕變和硅化并伴隨不同程度的金屬礦化, 以及寄主巖石和包體中暗色礦物由輝石→角閃石→黑云母→綠泥石的退變序列。稀土和微量元素地球化學(xué)研究表明, 霓輝正長(zhǎng)斑巖及其包體和富鐵熔漿包體具有相似的富集輕稀土元素和Ce負(fù)異常以及富集大離子親石元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征。本文綜合研究認(rèn)為, 富鐵微晶玻璃和富鐵熔漿包體是起源于富集地幔, 但獨(dú)立于富堿巖漿并被富堿巖漿裹挾的成分不混溶產(chǎn)物。它們是地幔流體作用現(xiàn)實(shí)微觀蹤跡的兩種表現(xiàn)形式, 是引發(fā)殼幔物質(zhì)混染并導(dǎo)致寄主巖石和包體中交代蝕變和金屬礦化的重要物質(zhì)源和動(dòng)力源。

顯微巖相學(xué); 富鐵微晶玻璃; 富鐵熔漿包體; 地幔流體作用示蹤; 云南六合

0 引 言

堿性巖漿起源于富集地幔, 其中所攜帶特殊的深源包體更能反映深部地質(zhì)作用及其地幔流體交代作用[1–7]。滇西富堿斑巖及其相關(guān)多金屬礦床沿金沙江-哀牢山深大斷裂(縫合)帶兩側(cè)分布, 出露于由紅河-哀牢山大型左旋走滑剪切形成的早第三紀(jì)小型拉分盆地中, 分屬劍川-石頭、北衙-六合、大理-賓川三個(gè)富堿斑巖群(圖1), 是金沙江-哀牢山富堿侵入巖帶的重要組成部分[9]。

本文研究的區(qū)域集中在滇西六合地區(qū)。前人對(duì)該區(qū)巖體和其中包體的巖相學(xué)和礦物學(xué)研究已積累了較豐富的資料, 認(rèn)為富堿侵入巖的成巖物質(zhì)來(lái)源與地幔源區(qū)有關(guān), 寄主巖石和包體均經(jīng)歷不同程度的交代蝕變作用[8–14], 但對(duì)其成巖過(guò)程和成巖后遭受的流體作用是巖漿流體還是地幔流體, 抑或殼?；旌狭黧w的分析和認(rèn)識(shí)存在差異或爭(zhēng)議, 分歧的根源在于對(duì)改造過(guò)程中流體性質(zhì)和來(lái)源的認(rèn)識(shí)不同。本文擬通過(guò)對(duì)六合富堿斑巖及其包體的巖相學(xué)和地球化學(xué)研究, 揭示其中地幔流體存在的現(xiàn)實(shí)微觀蹤跡, 據(jù)此進(jìn)一步探討地幔流體作用對(duì)促進(jìn)該區(qū)多金屬成礦的地質(zhì)意義。

1 六合巖體及其包體的巖相學(xué)特征

鶴慶六合富堿斑巖體位于云南省鶴慶縣城東南六合鄉(xiāng)河?xùn)|村, 取樣點(diǎn)地理坐標(biāo): 26°26′57.9″N, 100°19′46.1″E。六合巖體分屬北衙-六合富堿斑巖群中1號(hào)巖體(圖1), 處在麗江-劍川-洱?；⌒螖嗔褞|側(cè)的北東向斷陷盆地中。該斷陷盆地由下三疊統(tǒng)瀘沽組(砂頁(yè)巖夾白云巖、灰?guī)r), 中三疊統(tǒng)北衙組(灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云巖、頁(yè)巖)和上三疊統(tǒng)松桂組(泥巖、粉砂巖夾煤系)地層組成[9]。巖體與松桂組呈侵入接觸關(guān)系, 多呈小巖株產(chǎn)狀, 主要為霓輝正長(zhǎng)斑巖。巖體全巖K-Ar法年齡為(33.0±0.8) Ma[11], 鋯石SHRIMP U-Pb年齡為(38.0±1.5) Ma[12]。六合富堿斑巖的主要巖石類型為霓輝正長(zhǎng)斑巖, 巖石呈淺灰至灰白色, 具斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造; 斑晶由鉀長(zhǎng)石和霓輝石組成, 以鉀長(zhǎng)石為主, 板條狀, 玻璃光澤, 完全解理, 含量30% ~ 40%, 少量斑晶表面有粘土化; 基質(zhì)含量60% ~ 70%, 由隱晶-微晶結(jié)構(gòu)的堿性長(zhǎng)英質(zhì)組分鉀長(zhǎng)石(27%)、鈉長(zhǎng)石(20%)、霓輝石(15%)、普通角閃石(3%)和黑云母(4%)組成。全巖化學(xué)成分為, SiO258.04%, TiO20.62%, Al2O316.39%, Fe2O32.59%, FeO 2.01%, MgO 2.20%, CaO 4.50%, Na2O 3.53%, K2O 5.30%, MnO 0.10%。由數(shù)據(jù)可以看 出, 該巖石明顯富堿, 與平均霓輝正長(zhǎng)巖數(shù)據(jù)基本一致[15]。

圖1 滇西地區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)文獻(xiàn)[8])

H–喜山期構(gòu)造層; Y–燕山期構(gòu)造層; I–印支期構(gòu)造層; V–海西期構(gòu)造層; C–加里東期構(gòu)造層。

H–Himalayan orogeny layer; Y–Yanshan Movement structural layer; I–Indosinian Movement structural layer; V–Hercynian orogeny layer; C–Caledonian orogeny layer.

賦存在六合霓輝正長(zhǎng)斑巖中的包體數(shù)量繁多, 類型復(fù)雜, 分布雜亂, 大小不等, 大者直徑可達(dá)十余cm, 小者直徑僅0.5 cm左右。包體外形呈渾圓狀的較多, 少量棱角狀-次棱角狀, 與寄主巖石接觸界線清晰。主要包體類型有: 石榴輝橄巖、石榴透輝巖、石榴黑云輝石巖、蝕變橄欖黑云石榴輝石巖、隱晶-微晶化蝕變輝長(zhǎng)巖, 黑云變粒巖、黑云角閃巖、黑云母片巖、黑云長(zhǎng)石石英片巖及花崗巖等。其巖石類型基本涵蓋了巖漿巖中從超基性鎂鐵質(zhì)巖石(如石榴橄欖巖)到酸性長(zhǎng)英質(zhì)巖石(如花崗巖), 以及部分堿質(zhì)交代硅化變質(zhì)巖, 未見(jiàn)沉積巖包體。此外, 還見(jiàn)有一些特殊包體, 如富鐵熔漿包體、純石英包(晶)體、含石英方解石包(晶)體和含石英的鈉長(zhǎng)石偉晶巖包體。已有研究表明, 這些不同深度捕獲的包體中, 石榴透輝巖、輝長(zhǎng)巖和輝石巖類包體來(lái)自地 幔[8,11,16], 而變質(zhì)巖類包體屬于中下地殼包體[2,11,17], 花崗巖可能屬于上地殼包體。寄主巖石和包體的顯微特征及富鐵熔漿包體的手標(biāo)本照片如圖2所示。

顯微鏡下鑒定發(fā)現(xiàn), 寄主巖石和各類包體中普遍發(fā)育沿粒間和礦物晶體裂隙或解理紋貫入或交代穿插的黑色不透明物質(zhì), 并引起各類交代蝕變, 其中角閃石化、綠泥石化和硅化作用與黑色不透明物質(zhì)的貫入緊密相關(guān)。例如, 石榴輝橄巖和橄欖黑云石榴輝石巖中, 發(fā)育滑石或蛇紋石蝕變部位的石榴子石明顯發(fā)育隱晶-微晶黑色不透明物質(zhì)包邊, 甚至完全交代石榴子石(圖2a); 與此對(duì)應(yīng)的是幾乎未見(jiàn)蝕變部位中的石榴子石黑色包邊很弱或無(wú), 粒間僅見(jiàn)少量隱晶-微晶黑色不透明物質(zhì)貫入(圖2b)。由此可見(jiàn), 蝕變作用與隱晶-微晶黑色不透明物質(zhì)的貫入有關(guān), 蝕變作用越強(qiáng), 甚至取代原礦物。在輝石巖和透輝石巖包體中伴隨黑色不透明物質(zhì)的貫入交代形成包邊或網(wǎng)脈, 透輝石(或輝石)被角閃石化和綠泥石化以及少量鈉長(zhǎng)石化、碳酸鹽化, 被角閃石化的輝石仍可見(jiàn)近正八邊形橫切面(圖2c)。尤其是, 金云石榴透輝巖中伴隨原巖透輝石被細(xì)粒角閃石交代, 黑色不透明物質(zhì)沿角閃石解理縫貫入呈網(wǎng)狀分布, 而金云母呈交代殘晶狀并向水黑云母過(guò)渡, 同時(shí)伴隨綠泥石化蝕變, 交代蝕變的同時(shí)析出鐵金紅石晶體(下文數(shù)據(jù)顯示)(圖2d); 更為明顯的是發(fā)育黑色不透明物質(zhì)反應(yīng)邊的石榴子石內(nèi)部裂隙被后期交代角閃石所充填(圖2e)。此外, 原透輝石(或輝石)發(fā)育蛋白石化并伴隨微晶黑色不透明物質(zhì)(金屬)礦化, 并可見(jiàn)分散殘留狀的原透輝石和金云母(圖2f), 以及寄主巖石霓輝正長(zhǎng)斑巖中伴隨微晶黑色不透明物質(zhì)的貫入, 正長(zhǎng)石斑晶被蛋白石玻璃交代(圖2g)。變質(zhì)巖包體表現(xiàn)為: 在變粒巖和片巖包體中, 可見(jiàn)黑云母、石英和長(zhǎng)石在韌性剪切作用下發(fā)生韌性碎裂出現(xiàn)細(xì)粒硅化, 以及角閃石呈交代穿切黑云母、長(zhǎng)石和石英的狀態(tài)產(chǎn)出(圖2h), 其中也見(jiàn)伴隨韌性剪切出現(xiàn)的隱晶-微晶化或非晶化作用產(chǎn)出的黑色不透明物質(zhì)呈密集浸染狀產(chǎn)出并析出金屬礦物(圖2i), 此黑色不透明物質(zhì)在顯微鏡反射光單偏光下可見(jiàn)由兩相物質(zhì)構(gòu)成的熔離交生結(jié)構(gòu)(圖2j); 該巖體中的純石英包(晶)體中同樣發(fā)育黑色不透明物質(zhì)呈脈狀穿插, 其中淅瀝出金屬礦物(圖2k)。該黑色不透明物質(zhì)主要產(chǎn)出于鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)包體, 即地幔包體內(nèi); 在變質(zhì)巖類包體中少量產(chǎn)出, 并在光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn)微細(xì)金屬礦物, 而硅酸鹽礦物已明顯結(jié)晶;這種現(xiàn)象可以認(rèn)為是黑色不透明物質(zhì)向結(jié)晶態(tài)演化的表現(xiàn); 在花崗巖類包體中尚未發(fā)現(xiàn)這類黑色不透明物質(zhì)。因此, 本文研究的重點(diǎn)為鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)包體。

以上研究表明, 黑色不透明物質(zhì)對(duì)寄主巖石和包體的交代蝕變主要表現(xiàn)為硅化(蛋白石化)、鉀化(角閃石化、黑云母化等)和綠泥石化及金屬礦化, 其蝕變礦物組合總體表現(xiàn)為暗色礦物的退變系列組合,即輝石(單斜輝石為主, 少量斜方輝石)→角閃石→黑云母→水黑云母→斜綠泥石, 這種退變普遍伴隨黑色不透明物質(zhì)的貫入, 并同時(shí)導(dǎo)致硅化蝕變。因此, 黑色不透明物質(zhì)是引發(fā)交代蝕變和金屬礦化的重要物質(zhì)源和動(dòng)力源。

圖2 寄主富堿斑巖和包體的顯微特征及手標(biāo)本照片

(a)石榴輝橄巖中石榴子石發(fā)育黑色不透明物質(zhì)包邊, 甚至完全交代石榴子石(透射單偏光); (b)石榴輝橄巖中幾乎未見(jiàn)蝕變部位中的石榴子石的黑色物質(zhì)包邊很弱或無(wú)(透射單偏光); (c)角閃石化黑云輝石巖中被角閃石化的輝石仍可見(jiàn)近正八邊形橫切面, 同時(shí)黑云母向角閃石過(guò)渡(透射正交偏光); (d)蝕變金云母透輝巖中原巖透輝石和金云母被細(xì)粒角閃石交代后, 沿解理縫再貫入呈網(wǎng)狀分布的黑色不透明物質(zhì), 并伴有鐵金紅石晶出(透射單偏光); (e)綠泥石化金云石榴透輝巖中發(fā)育黑色不透明物質(zhì)反應(yīng)邊的石榴子石內(nèi)部裂隙被后期交代角閃石所充填(透射單偏光); (f)綠泥石化金云石榴透輝巖中透輝石發(fā)育蛋白石化并伴隨微晶黑色不透明物質(zhì)(金屬)礦化, 并可見(jiàn)分散殘留狀的原透輝石和金云母(透射單偏光); (g)霓輝正長(zhǎng)斑巖中伴隨黑色微晶不透明物質(zhì)的貫入正長(zhǎng)石斑晶被蛋白石玻璃交代(透射單偏光); (h)角閃石化黑云長(zhǎng)石石英片巖中角閃石交代穿切黑云母、長(zhǎng)石和石英(透射單偏光); (i)在黑云變粒巖包體中發(fā)生韌性碎裂出現(xiàn)細(xì)粒硅化, 逐步形成黑色不透明物質(zhì)并析出金屬礦物(反射單偏光); (j)黑云母片巖中黑色不透明物質(zhì)呈兩相物質(zhì)構(gòu)成的熔離交生結(jié)構(gòu)(反射單偏光); (k)后期黑色不透明物質(zhì)穿切純石英包晶, 其中析出金屬礦物(反射單偏光); (l)霓輝正長(zhǎng)斑巖中的富鉄熔漿包體(手標(biāo)本)。

(a)Garnet lherzolite: Black opaque material (as overcoat of garnet) almost replaces the garnet(transmission single polarizing); (b)Garnet lherzolite: Fresh garnet of little or weak overcoat(transmission single polarizing); (c)Amphibolization biotite pyroxenite: Amphibolization pyroxene of regular octagon cross section, biotite transformed to amphibole(transmission orthogonal polarization); (d)Altered phlogopite: Diopside and phlogopite replcaed by fine amphibole, and then black opaque material injected along cleavage fissure with nigrine crystallized(transmission single polarizing); (e)Chloritization phlogopite canaanite: fissures in garnet with black opaque overcoat filled up with altered amphibole(transmission single polarizing); (f)Chloritization phlogopite: opalization and micro-mineralization of diopside, with proto-diopside and phlogopite dispersed(transmission single polarizing); (g)Acmite orthophyre: orthoclase replaced by opal developed with injection of black opaque material(transmission single polarizing); (h)Amphibolization schist: Biotite, feldspar and quartz replaced by amphibole(transmission single polarizing); (i)biotite granulite: ductile ruptured zone developes fine silication, transforming to black opaque material with metallic mineral crystallized (reflection single polarizing); (j)Biotite schist: black opaque material in two phases forming unmixing texture (reflection single polarizing); (k)Acmite orthophyre: Black microlite Fe-rich silicate xenolith (reflection single polarizing); (l)Quartz enclosing crystal: Quartz transected by black opaque material with metallic mineral crystallized (hand speciman).

在六合霓輝正長(zhǎng)斑巖體中, 新近發(fā)現(xiàn)了一類特殊包體, 如圖2l所示, 呈長(zhǎng)橢圓狀, 長(zhǎng)徑約14 cm, 短徑約為6 cm, 與寄主巖石接觸界線清晰, 無(wú)烘烤邊和冷凝邊, 放大鏡下僅見(jiàn)很窄的混染過(guò)渡帶; 包體呈隱晶-微晶結(jié)構(gòu), 致密塊狀構(gòu)造; 由于顆粒極細(xì), 顯微鏡透射光下幾乎無(wú)光性, 而顯微鏡反射光下無(wú)任何反光特征, 這從巖相學(xué)特征上證明該包體不是一般所謂的火山玻璃巖石, 而是具有某種特殊成分和性質(zhì)的隱晶-微晶的過(guò)冷凝固體, 其鏡下特征與其他包體中伴隨蝕變廣泛發(fā)育呈脈狀和網(wǎng)脈浸染狀的黑色不透明物質(zhì)一致; 其全巖化學(xué)成分分析(表1)顯示主要成分為SiO2、FeO(TFe2O317%)和Al2O3; 由于其中SiO2含量高達(dá)57%, 且K2O和Na2O的含量低, 根據(jù)化學(xué)成分和產(chǎn)出狀態(tài)判斷, 該包體無(wú)法對(duì)應(yīng)任何常規(guī)產(chǎn)出的巖石; 其硅同位素組成為30Si = –0.8‰, 具有地幔源特征[6,18], 表明該特殊包體的物質(zhì)組成和起源與地幔有關(guān)。根據(jù)成分測(cè)試結(jié)果, 綜合定名為富鐵熔漿包體。

2 黑色不透明物質(zhì)及富鐵熔漿包體成分分析

本文利用電子探針和掃描電鏡, 并配合能譜分析對(duì)穿插于深源包體中主要造巖礦物粒間、裂隙和解理縫中的黑色不透明物質(zhì)和富鐵熔漿包體展開(kāi)成分測(cè)定, 其電子探針數(shù)據(jù)列于表2。圖3a為角閃石化石榴輝石巖包體中黑色不透明物質(zhì)的掃描電鏡背散射電子圖像, 圖3b ~ 3h為富鐵熔漿包體的掃描電鏡背散射電子圖像, 圖中測(cè)點(diǎn)為能譜分析測(cè)點(diǎn), 其數(shù)據(jù)列于表3。

(1)圖3a ~ 3h反映的圖像特征代表了穿插于深源包體的黑色不透明物質(zhì)和富鐵熔漿包體的基本物相特征, 即在顯微鏡透射光下呈黑色不透明的物質(zhì)在掃描電鏡背散射電子圖像中表現(xiàn)為兩部分: 亮區(qū)為組成原子量較高的微晶礦物, 暗灰色部分為組成原子量較低的微晶礦物。能譜分析表明, 前者為由鐵和氧組成的微晶金屬礦物(包裹于石英中), 后者為硅酸鹽和石英等非金屬礦物微晶, 兩部分礦物呈熔離關(guān)系交生。因此, 這種在巖石中普遍發(fā)育的黑色不透明物質(zhì)是以硅酸鹽和石英等非金屬礦物的超顯微晶為主, 并含有特殊成分金屬礦物的富鐵超顯微隱晶固體, 綜合定名為富鐵微晶玻璃。

表1 富鐵熔漿包體全巖成分(%)

注: 由四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局巖礦檢測(cè)中心分析; 檢測(cè)用主要儀器: GGX-6E原子吸收儀; 主要分析方法: 原子吸收法、重量法、比色法、容量法; 分析誤差≤1%。

表2 深源包體中富鐵微晶玻璃及富鐵熔漿包體電子探針?lè)治鰯?shù)據(jù)(%)

注: 由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室電子探針室鄭曙分析; 儀器型號(hào): JXA-8100; 測(cè)試電壓: 15 kV; 測(cè)試電流: 20 nA; 電子探針束斑直徑1 μm±。

表3 深源包體中富鐵微晶玻璃及富鐵熔漿包體能譜分析數(shù)據(jù)

注: 由國(guó)土資源部成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所分析測(cè)試中心電鏡能譜實(shí)驗(yàn)室徐金莎分析; 數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)圖3所示; 掃描電鏡型號(hào): 日立S-4800 型(冷場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡); 配套能譜儀型號(hào): 牛津能譜250 型; 能譜射線束斑直徑: 4 μm ±。

(2)表2數(shù)據(jù)顯示, 富鐵微晶玻璃中的硅酸鹽礦物成分是多樣的, 其規(guī)律為: 沿結(jié)晶造巖礦物解理縫分布的網(wǎng)狀富鐵微晶玻璃中的硅酸鹽成分接近所在礦物的成分; 而穿插于結(jié)晶造巖礦物粒間和裂隙中的網(wǎng)狀富鐵微晶玻璃中的硅酸鹽成分則與鄰近礦物有明顯差異。需要指出的是, 表2中測(cè)點(diǎn)8和9的分析數(shù)據(jù)顯示, 富鐵熔漿包體中的某礦物總量顯著超過(guò)100%, 且主要成分單一, 僅為SiO2, 其他成分可忽略不計(jì), 這種在定量分析前提下出現(xiàn)總量異常的情況, 表明其物質(zhì)組成中存在主要組分之間的單質(zhì)成分互化物。若按單硅物質(zhì)換算, 得到原子硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為76.73%和70.37%, 顯然該物質(zhì)不是自然硅, 還存在未測(cè)的缺失成分, 但其必以硅成分為主導(dǎo), 結(jié)合深源條件下最常出現(xiàn)的以硅為主的簡(jiǎn)單互化物, 推測(cè)其缺失成分可能為碳。因此, 進(jìn)一步按SiC成分比例換算, 得到可配原子碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為30.77%和30.05%, 兩者質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為106.50%和100.42%, 恰好接近100%標(biāo)準(zhǔn)總量。由此推定, 測(cè)點(diǎn)8和9所測(cè)微晶礦物為碳硅石。

(3)雖然表3中的數(shù)據(jù)僅具半定量性質(zhì), 但對(duì)于成分元素簡(jiǎn)單的礦物, 其成分?jǐn)?shù)據(jù)與電子探針定量分析數(shù)據(jù)基本一致。通過(guò)能譜分析測(cè)定, 證明電子探針定量成分分析中明顯不足100%的數(shù)據(jù)中并沒(méi)有重要成分丟失, 只是因測(cè)不出H原子而缺失H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。對(duì)于表3中微晶自然鐵, 從成分?jǐn)?shù)據(jù)看, 最接近標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的是測(cè)點(diǎn)5, 成分中出現(xiàn)的少量Si、Al和O, 不可能與占84.02%的Fe原子構(gòu)成含鐵的硅酸鹽礦物, 只能視為射線束斑觸及微晶自然鐵周圍的微晶硅酸鹽成分; 從測(cè)點(diǎn)6和7成分?jǐn)?shù)據(jù)中Si、Al和O有所增加, 甚至出現(xiàn)Mg成分(測(cè)點(diǎn)6)的現(xiàn)象看, 其原因在于射線束斑觸及周圍礦物的影響加大, 這可由對(duì)應(yīng)圖3b和圖3c看出, 雜質(zhì)Si、Al和O等的增加(15.95 → 32.75), 伴隨所測(cè)微晶自然鐵粒徑由2.5 μm → 0.63 μm減小。由此表明測(cè)點(diǎn)5~7所測(cè)微晶應(yīng)為自然鐵無(wú)疑。

(4)圖3a ~ 3h結(jié)合表2和表3成分測(cè)定顯示, 富鐵熔漿包體中的亮區(qū)由單質(zhì)鐵或鐵和氧組成的微晶金屬礦物組成, 暗區(qū)由硅酸鹽、石英和碳硅石等微晶非金屬礦物組成。經(jīng)電子探針、掃描電鏡和能譜分析, 測(cè)得其物質(zhì)成分為: 以富鐵硅酸鹽和石英等非金屬礦物為主, 含有地幔標(biāo)型礦物, 如碳硅石、自然鐵、鈦鐵礦及其他與地幔成分相關(guān)的非金屬礦物, 如金紅石、磷灰石和鋯石及目前礦物相未知的呈片狀和柱狀的富鐵硅酸鹽礦物的微晶固體, 金屬與非金屬礦物間呈熔離結(jié)構(gòu)交生。經(jīng)初步研究認(rèn)為, 該包體是起源于富集地幔, 但獨(dú)立于富堿巖漿并被富堿巖漿裹挾的成分不混溶產(chǎn)物, 兩者在同步運(yùn)移過(guò)程中, 呈熔漿性質(zhì)的地幔流體在還原條件或缺氧環(huán)境下快速冷凝而形成納米-微米級(jí)的微晶固體。

圖3 深源包體中黑色不透明物質(zhì)及富鐵熔漿包體的顯微礦物組成特征

圖中標(biāo)注的測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)表3中數(shù)據(jù)。

Labeled points are corresponding to the data of Table 3.

(5)利用X射線粉晶衍射分析測(cè)定了富鐵熔漿包體粉末, 鑒定圖譜如圖4所示, 巖石中除主要含有石英、斜綠泥石、伊利石和鈉長(zhǎng)石外, 分析圖譜衍射基線強(qiáng)度(密度)高達(dá)750～800個(gè)計(jì)數(shù), 表明巖石中還含有大量不能使X射線產(chǎn)生衍射的超顯微-非晶質(zhì)物質(zhì), 由此進(jìn)一步證實(shí)了電子探針和能譜分析的測(cè)定結(jié)果, 而地幔特征礦物未在X射線衍射中顯示, 可能的主要原因有: 一是量少且分散; 二是呈超顯微晶體或非晶質(zhì)體狀態(tài)。據(jù)此基本判定, 該富鐵熔漿包體為微晶富鐵硅酸鹽熔融固體。

3 寄主富堿斑巖和包體微量元素地球化學(xué)特征

3.1 稀土元素地球化學(xué)特征

六合巖體霓輝正長(zhǎng)斑巖和包體的稀土元素組成及相關(guān)參數(shù)列于表4, 其稀土分布模式見(jiàn)圖5, 由表4和圖5可看出以下特征。

(1)寄主巖石和包體已不具有正常地幔巖的平坦型稀土分布模式, 表現(xiàn)明顯富集輕稀土元素(LREE/HREE=10.34～2.2)(除HL-76和HL-71-4外), 具明顯或弱的Ce負(fù)異常。前人對(duì)地幔捕虜體中的流體-熔體包裹體研究發(fā)現(xiàn), 地幔流體(包括地幔去氣和巖漿去氣形成的流體)相對(duì)富集稀土元素, 尤其是輕稀土[19–22]; 巖石富集輕稀土元素是地幔流體交代作用的表現(xiàn)之一[23–24]。這暗示了地幔流體交代作用使本區(qū)寄主及包體的稀土元素產(chǎn)生一定的分餾, 但一定程度上繼承了上地幔Ce虧損的特征[25]。寄主富堿斑巖較深源包體更富集輕稀土元素, 但其分布模式大致相同, 表明了各樣品成巖和交代過(guò)程中受制于同一性質(zhì)的地幔流體堿交代作用以及流體源區(qū)的統(tǒng)一性, 個(gè)別樣品存在差異可能與巖性、作用強(qiáng)度不同以及流體性質(zhì)的改變有關(guān)。

圖4 富鐵熔漿包體的X射線粉晶衍射分析圖譜

Quartz–石英; Clinochiore-1M1b–具1M1b多型的斜綠泥石; Llite-2M1–具2M1多型的伊利石; Albite–鈉長(zhǎng)石。

(2)各樣品中富集輕稀土程度與Ce和總稀土量大致呈正相關(guān)關(guān)系, 深源包體尤為明顯。特別是隱晶-微晶礦化輝石巖和輝長(zhǎng)巖(LH-BT-3-1和LH-BT-5-1), 其輕稀土元素富集程度和稀土元素總量達(dá)到所測(cè)樣品最大值(LREE/HREE=9.54～10.34, ΣREE=319.51～355.25 μg/g), 而Ce負(fù)異常趨近于無(wú)(Ce=0.95～0.98)。這說(shuō)明了地幔流體交代作用的強(qiáng)度與輕稀土元素富集的程度緊密相關(guān), 交代作用越強(qiáng), 輕稀土元素越富集, 并造成稀土元素總量增加, 同時(shí)原先所繼承上地幔Ce虧損的特征更不明顯[16]。

表4 富堿斑巖及其包體的稀土和微量元素組成(μg/g)

注: 1–角閃石化金云石榴透輝巖; 2–角閃石化黑云變粒巖; 3–強(qiáng)烈隱晶-微晶礦化輝長(zhǎng)巖; 4–隱晶-微晶礦化輝石巖; 5–富鐵熔漿包體; 6–角閃石化黑云輝石巖; 7–硅化黑云角閃片巖; 8–正長(zhǎng)斑巖(寄主巖石); 9–霓輝正長(zhǎng)斑巖(寄主巖石); 10–純石英包晶; 11–角閃石化石榴透輝巖中石榴子石。序號(hào)為8的樣品數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[2], 其他均為本文數(shù)據(jù); 序號(hào)為1、2、9的樣品由成都理工大學(xué)核技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用中子活化技術(shù)分析; 序號(hào)為3～8、10、11的樣品由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定。

圖5 寄主富堿斑巖和包體稀土元素分布模式

(a)包體; (b)寄主巖石和純石英包晶及超鎂鐵包體中的石榴子石。

(a) Deep xenoliths; (b)Host rock, pure quartz peritectic and garnet of ultramafic xenoliths.

(3) 除硅化黑云角閃片巖包體外(Eu=1.35), 其他樣品主要顯示明顯Eu負(fù)異常(Eu=0.49～0.84), 少數(shù)過(guò)渡到無(wú)Eu或極弱Eu正異常(Eu=1.04～1.05)。一般認(rèn)為, 產(chǎn)生Eu異常的原因可能有兩種: 一是參與成巖成礦作用的流體繼承了相對(duì)富集或虧損Eu的特征, 二是在成巖成礦后又受到其他流體的改造導(dǎo)致Eu與相鄰稀土元素的分異而形成Eu異常[26–27]; 其中, 區(qū)域變質(zhì)作用中的高溫流體或原始高溫地幔流體作用有利于形成Eu正異常, 而地幔流體在引發(fā)交代蝕變過(guò)程中與地殼流體混染則促使Eu正異常向Eu負(fù)異常過(guò)渡[24], 這說(shuō)明地幔流體對(duì)包體進(jìn)行堿性交代(角閃石化)的同時(shí), 由于地殼物質(zhì)和流體不可避免地會(huì)有不同程度的混染, 則可能將初始Eu正異常淋濾改造成Eu負(fù)異常, 但仍具輕稀土元素富集和一定程度Ce負(fù)異常的地幔流體稀土分布模式。

(4) 富鐵熔漿包體(LH-01-6)的稀土分布模式與其他樣品差異較大, 主要表現(xiàn)為在相對(duì)富集輕稀土元素的基礎(chǔ)上顯著富集中稀土元素, 可能反映了地幔流體不同程度繼承正常地幔巖平坦的稀土分布模式基礎(chǔ)上, 在某種特殊條件下自身成巖(形成富鐵熔漿包體)的同時(shí)發(fā)生自交代蝕變而造成稀土元素的再次分餾, 尤其進(jìn)一步加強(qiáng)了輕重稀土元素之間的分餾, 但總體上保持著輕稀土元素富集和Ce負(fù)異常的稀土分布模式(LREE/HREE=2.21,Ce=0.85); 而中稀土元素富集可能與包體富含磷灰石有關(guān), 因?yàn)榱椎拇嬖跁?huì)使稀土元素的分配系數(shù)增大[28], 同時(shí)富鐵熔漿包體(LH-01-6)的稀土分布模式與磷灰石的稀土分布模式較為相似, 即中稀土元素富集和Eu負(fù)異常,這與能譜測(cè)點(diǎn)14數(shù)據(jù)反映相吻合。

(5) 角閃石化石榴透輝巖包體中石榴子石 (HL-71-4)作為原生礦物, 其稀土分布模式顯示出與常規(guī)的石榴子石富集重稀土元素的分布模式不同的平坦模式; 同時(shí), 其稀土元素總量(ΣREE=54.6 μg/g)較全巖(HL-72 ΣREE=97.9 μg/g)低。這可能反映形成石榴透輝巖的原始巖漿極度富集輕稀土元素, 雖然石榴子石的重稀土元素分配系數(shù)遠(yuǎn)大于輕稀土元素,但是原始巖漿無(wú)法提供充足的重稀土元素, 致使石榴子石中輕重稀土元素含量大致相等, 隨著后期富含輕稀土元素的地幔流體的交代作用的影響; 進(jìn)而造成了這種輕稀土元素弱富集(LREE/HREE=1.46)的平坦型分布模式; 而稀土元素總量較低則暗示巖石經(jīng)歷了不同程度的分離結(jié)晶或部分熔融。純石英包(晶)體稀土元素含量低(ΣREE=1.17 μg/g), 輕稀土富集程度不高(LREE/HREE=6.41), Ce負(fù)異常明顯(Ce=0.52), 無(wú)Eu異常, 其模式特征介于正常與交代地幔巖之間, 較大程度上繼承了上地幔平均稀土特征[25], 因而其硅質(zhì)來(lái)源有可能是伴隨地幔流體交代作用而釋放的上地幔硅。研究表明, 硅與各稀土元素?zé)o任何親合性, 稀土元素不可能以類質(zhì)同像混入物形式進(jìn)入架狀結(jié)構(gòu)的石英晶格中[29], 從而導(dǎo)致石英中的稀土元素主要賦存于其中的流體包裹體內(nèi)[30–31]。因此, 石英的稀土分布模式可以近似反映石英沉淀時(shí)成礦流體的稀土分布模式[32]。所以純石英包(晶)體的稀土分布模式可以反映地幔流體發(fā)生去氣作用而分離出純SiO2流體的稀土分布模式[14,16]; 此外, 從純石英包(晶)體的稀土分布模式與深源包體具有較大的相似性來(lái)看, 其硅質(zhì)來(lái)源與深源包體在顯微鏡下表現(xiàn)出由富鐵微晶玻璃貫入而引發(fā)堿交代所伴隨的硅化作用的硅質(zhì)來(lái)源一致。

3.2 微量元素地球化學(xué)特征

所測(cè)巖(礦)石的微量元素?cái)?shù)據(jù)列于表4。根據(jù)深部過(guò)程元素的不相容性從左至右依次減小的順序排列, 將大離子親石元素(LILE: Sr、Cs 、Rb、Ba)、高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE: Th、Ta、Zr、Hf)和過(guò)渡族元素(Yb、Sc、Co、Cr、Ni)與特征稀土元素(Ce、Sm)聯(lián)合作圖, 以原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化作出微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6), 由表4和圖6可看出以下特征。

圖6 寄主富堿斑巖和包體微量元素分布模式

(a)包體; (b)寄主巖石和純石英包晶及超鎂鐵包體中的石榴子石。

(a) Deep xenoliths; (b)Host rock, pure quartz peritectic and garnet of ultramafic xenoliths.

(1)除富鐵熔漿包體(LH-01-6)外, 其他樣品蛛網(wǎng)圖具有大致相似的“駝峰”型, 總體表現(xiàn)大離子親石元素相對(duì)富集, 尤以Cs、Rb、Ba顯著富集為特征; 過(guò)渡族元素則相對(duì)虧損, 尤以Co、Cr、Ni虧損強(qiáng)烈; 但總體上寄主富堿斑巖的大離子親石元素富集程度較包體更高, 這與稀土元素中輕稀土富集程度差異規(guī)律一致。這暗示地幔流體來(lái)自富集地幔而非原始地幔[16,24,33,34]。

(2)各包體與寄主富堿斑巖不同的是, 其蛛網(wǎng)圖在高場(chǎng)強(qiáng)元素部分多呈鋸齒狀模式, 這可能暗示地幔流體作用所引發(fā)的交代蝕變?cè)诎w中的強(qiáng)度明顯大于寄主巖石和純石英包晶及深源包體中的石榴子石。

(3)值得注意的是, 富鐵熔漿包體(LH-01-6)的蛛網(wǎng)圖模式也明顯不同于其他樣品, 這與稀土分布模式規(guī)律一致, 表現(xiàn)出高場(chǎng)強(qiáng)和大離子親石元素中Rb、Zr、Hf嚴(yán)重虧損, 同時(shí)也與其他深源包體形成鮮明對(duì)比。這可能是含水地幔楔進(jìn)入富集地幔伴隨低程度部分熔融過(guò)程中產(chǎn)生的殘留相礦物難溶性決定的[35–36]。與此剛好相反的是, 純石英包晶的Rb、Zr、Hf卻表現(xiàn)出明顯富集, 這同時(shí)表明了源于同一源區(qū)的地幔流體發(fā)生去氣作用而分離出不同性質(zhì)成分的熔體或流體[14], 而Rb、Zr、Hf更易進(jìn)入SiO2流體中, 進(jìn)而造成富鐵熔漿包體Rb、Zr、Hf負(fù)異常。

4 富鐵微晶玻璃和富鐵熔漿包體性質(zhì)討論

4.1 晶質(zhì)、隱晶質(zhì)、超顯微晶質(zhì)或非晶質(zhì)固體？

眾所周知, 顯微鏡透射光下呈黑色不透明的物質(zhì)可能有四種情況: 黑色玻璃、碳質(zhì)、金屬礦物或晶質(zhì)礦物晶體粒徑小于0.01 mm (10 μm)。經(jīng)掃描電鏡觀察并配合電子探針和能譜測(cè)定, 其背散射電子圖像(圖3a ~ 3h)顯示, 化學(xué)成分上以高SiO2、Al2O3和FeO為特征, 礦物組成上以硅酸鹽礦物為主, 部分石英及特征地幔標(biāo)型礦物(如自然鐵和碳硅石等), 這些微晶金屬與非金屬礦物間呈熔離交生關(guān)系; 其粒徑普遍小于10 μm, 一般在5 μm左右, 可見(jiàn)晶體形態(tài)。結(jié)合圖4判定, 本次研究的黑色不透明物質(zhì)在顯微鏡透射光下呈隱晶質(zhì), 在電子顯微鏡下呈超顯微晶質(zhì)或非晶質(zhì)固體, 可排除其為純黑色玻璃或碳質(zhì)固體的性質(zhì)。

4.2 熔漿流體或熱液流體？

前已述及, 呈脈狀、網(wǎng)脈狀或星點(diǎn)浸染狀、團(tuán)狀分布于寄主巖石和各類包體中的富鐵微晶玻璃, 其產(chǎn)狀特征本身即表明是一種成巖后的流體作用結(jié)果。然而這種流體作用顯然不同于一般認(rèn)為的熱液流體作用。

(1)從成分上看, 以硅酸鹽礦物為主, 部分石英及特征地幔礦物, 不是一般所謂的熱鹵水作用所具有的礦物組成特征。

(2)熱液流體作用于晶質(zhì)礦物, 表現(xiàn)為在原礦物基礎(chǔ)上通過(guò)固-固轉(zhuǎn)化的方式直接交代生成新的晶質(zhì)礦物, 不出現(xiàn)隱晶或超顯微晶或非晶質(zhì)固相, 且這類物相一般出現(xiàn)在熔漿流體快速冷凝條件下。

(3)圖3a ~ 3h中顯示金屬礦物與硅酸鹽礦物間呈熔離交生關(guān)系, 這種現(xiàn)象類似于Bea.[37]研究認(rèn)為的堿性熔漿在冷卻過(guò)程中發(fā)生的成分不混溶熔離現(xiàn)象。

據(jù)此推斷, 六合巖體中的富鐵微晶玻璃應(yīng)為熔漿流體在交代寄主巖石和包體的過(guò)程中由于環(huán)境溫壓條件發(fā)生變化, 可能導(dǎo)致流體突然失去揮發(fā)分, 致使流體固相線溫度相應(yīng)突然升高, 造成該熔漿流體因來(lái)不及結(jié)晶而形成的一種隱晶-超顯微晶質(zhì)-非晶質(zhì)固體。Coltorti.[38]認(rèn)為這種玻璃質(zhì)是一種交代媒介, 為鈉堿性硅酸鹽熔漿。在解理縫和礦物裂隙中的富鐵微晶玻璃成分多與所在礦物近似, 這表明該熔漿流體對(duì)先成礦物具有一定程度的熔融交代性質(zhì)。

4.3 巖漿流體或地幔流體？

一般所說(shuō)的巖漿流體應(yīng)是巖漿和巖漿期后熱液的總稱。巖漿具有自身結(jié)晶成巖的功能, 巖漿期后熱液則是來(lái)自巖漿結(jié)晶成巖過(guò)程中分離出來(lái)的熱液流體。而本文所定義的熔漿流體既不具有自身結(jié)晶成巖的功能, 也不具備熱液流體引發(fā)固-固交代轉(zhuǎn)化的性質(zhì), 而比較接近或符合地幔流體的基本特性。

目前對(duì)地幔流體的認(rèn)識(shí)主要有: (1)杜樂(lè)天[39]認(rèn)為地幔流體就是產(chǎn)生于地幔的氫、鹵素、堿、碳、氧、氮、硫間的化合物熱流體, 其中不包括硅酸鹽; (2)Shmulovich.[40]定義的地幔流體富含地球內(nèi)部原始成分, 同時(shí)包含地殼再循環(huán)物質(zhì)的超臨界揮發(fā)分系統(tǒng); (3)曹榮龍等[41]認(rèn)為地幔流體是由富含地球內(nèi)部原始的氣體元素(如3He和36Ar 等)和揮發(fā)分(如地幔CO2、隕石S和深源H2O等)組成的氣體、溶液和揮發(fā)分飽和的富堿(K、Na和Li等)硅酸鹽熔體; (4)孫豐月等[42]和劉叢強(qiáng)等[43]認(rèn)為幔源C-H-O流體是一種高溫高密度的超臨界流體, 其中的揮發(fā)分主要是H2O 和CO2, 含有Cl、F、S、P及惰性氣體等組分, 可溶解大量的常量及微量元素; (5)Schrauder.[44]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究表明, 地幔流體介質(zhì)具有多樣性, 既可以是熔體(如碳酸巖熔漿), 也可以是富水的流體。地幔流體交代作用往往與地幔巖漿作用有著密切的關(guān)系, 富堿巖漿(霓輝正長(zhǎng)斑巖)即被認(rèn)為源自被地幔流體交代富集的地幔源 區(qū)[45–46], 而地幔流體也可進(jìn)一步伴隨富堿巖漿上侵運(yùn)移捕虜包體并在結(jié)晶成巖過(guò)程中交代浸染寄主巖石和包體。

表2和表3顯示, 在富鐵微晶玻璃和富鐵熔漿包體中測(cè)得碳硅石、自然鐵和鈦鐵礦, 這被認(rèn)為是典型的地幔標(biāo)型礦物。另外還測(cè)得副礦物金紅石、鋯石和磷灰石等, 其微細(xì)晶形清晰可見(jiàn), 這兩種副礦物也被認(rèn)為與地幔元素Ti、Zr、P緊密相關(guān)。由此可以初步斷定, 呈脈狀和網(wǎng)脈浸染狀穿插于寄主巖石和包體中的富鐵微晶玻璃和富鐵熔漿包體是伴隨富堿巖漿同步運(yùn)移具熔漿和超臨界性質(zhì)的地幔流體, 在與富堿巖漿互不混溶的條件下, 隨著自身?yè)]發(fā)分逸失和富堿巖漿結(jié)晶成巖而對(duì)寄主巖石和包體產(chǎn)生不同程度的浸染和交代的同時(shí), 自身快速冷凝固結(jié)而形成隱晶-超顯微晶-非晶質(zhì)固體。當(dāng)?shù)蒯Ａ黧w呈脈狀和網(wǎng)脈浸染狀分散于富堿巖漿并伴隨富堿巖漿的結(jié)晶成巖進(jìn)行交代蝕變的過(guò)程中發(fā)生過(guò)冷凝固結(jié)而形成遺留于寄主巖石和包體中的富鐵微晶玻璃; 當(dāng)這種富鐵微晶玻璃物質(zhì)在富堿巖漿中局部集中時(shí), 則伴隨富堿巖漿的結(jié)晶成巖過(guò)程而發(fā)生過(guò)冷凝固結(jié)并以獨(dú)立包體產(chǎn)出, 即形成富鐵熔漿包體。因此, 富鐵微晶玻璃和富鐵熔漿包體是地幔流體作用現(xiàn)實(shí)微觀蹤跡的兩種表現(xiàn)形式, 其與富堿巖漿同源于富集地幔, 但又是獨(dú)立于富堿巖漿并被富堿巖漿裹挾的成分不混溶產(chǎn)物; 該流體物質(zhì)伴隨富堿巖漿的結(jié)晶成巖而對(duì)巖石和礦物的交代蝕變過(guò)程中, 自身發(fā)生過(guò)冷凝固結(jié)而形成超微晶-非晶質(zhì)固體, 也是一種引發(fā)深部地質(zhì)過(guò)程、殼?；烊竞统傻V作用的重要物質(zhì)源和動(dòng)力源。

堿性蝕變、富含揮發(fā)分以及硅化是地幔流體交代作用的重要特征[13,43,47], 而堿性交代巖的出現(xiàn)則是地幔流體向地殼熱液流體轉(zhuǎn)化的標(biāo)志[48]。本文深源包體中大量出現(xiàn)的角閃石化以及與金云母蝕變礦物組合(圖2d)和硅化正是地幔流體的顯交代作用的表現(xiàn)[45,49–51], 同時(shí)也是向地殼熱液流體轉(zhuǎn)化的重要標(biāo)志[48]; 角閃石化和硅化等交代蝕變與富鐵微晶玻璃和富鐵熔漿包體共生的現(xiàn)象, 則顯示了地幔流體作用在引發(fā)殼?；烊具^(guò)程中, 地幔流體在向地殼熱液轉(zhuǎn)化時(shí)所保留的熔漿性質(zhì)痕跡[37]。在這一作用過(guò)程中導(dǎo)致巖石普遍發(fā)育堿交代和硅化蝕變作用, 同時(shí)引發(fā)暗色礦物的退變質(zhì)系列組合, 甚至引起巖石部分熔融。為了確定地幔流體交代作用活動(dòng)時(shí)間, 本課題組同時(shí)測(cè)定了角閃石化金云石榴透輝巖包體中的角閃石Ar-Ar法坪年齡為(102.87±1.19) Ma。該年齡值記錄了地幔流體交代礦物的結(jié)晶年齡。根據(jù)幔源捕虜體中頑透輝石退變?yōu)榫G色角閃石, 而綠色角閃石仍保留頑透輝石的席列構(gòu)造現(xiàn)象, 表明該包體巖的成巖年齡至少大于(102.87±1.19) Ma, 即為白堊紀(jì)以前形成。而寄主巖石同樣普遍發(fā)育輝石的角閃石化。由此推論, 地幔流體交代作用過(guò)程可能在白堊紀(jì)前后延續(xù)一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

對(duì)六合富堿斑巖及其包體的巖相學(xué)研究, 結(jié)合兩者及富鐵熔漿包體的稀土元素和微量元素地球化學(xué)分析研究表明, 巖石中呈脈狀和網(wǎng)脈浸染狀穿插于礦物粒間、礦物晶體裂隙或解理紋的富鐵微晶玻璃, 以及呈獨(dú)立包體產(chǎn)出的富鐵熔漿包體, 它們的物質(zhì)組成以富鐵硅酸鹽和石英等非金屬礦物為主, 含有地幔標(biāo)型礦物, 如碳硅石、自然鐵和鈦鐵礦等, 礦物粒徑呈超顯微晶, 發(fā)育熔離結(jié)構(gòu)交生; 富堿斑巖和深源包體及其富鐵熔漿包體具有相似的富集輕稀土元素和Ce負(fù)異常以及富集大離子親石元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征; 結(jié)合富鐵熔漿包體的X射線粉晶衍射分析, 可以得出以下結(jié)論。

(1)六合富堿斑巖及其深源包體中廣泛發(fā)育的富鐵微晶玻璃與富鐵熔漿包體的物質(zhì)組成以富鐵硅酸鹽和石英等非金屬礦物為主, 含有地幔標(biāo)型礦物, 粒徑呈超顯微晶, 發(fā)育熔離結(jié)構(gòu)。它們是與富堿巖漿同源于富集地幔, 但又是獨(dú)立于富堿巖漿并被富堿巖漿裹挾的成分不混溶產(chǎn)物; 其在還原條件或缺氧環(huán)境下攜帶的不混溶地幔流體物質(zhì), 在與富堿巖漿的同步運(yùn)移過(guò)程中, 伴隨富堿巖漿的結(jié)晶成巖而對(duì)寄主巖石和包體產(chǎn)生不同程度浸染和交代的同時(shí), 自身因環(huán)境溫壓條件的變化突然失去揮發(fā)分, 進(jìn)而致其固相線溫度突然升高, 造成因來(lái)不及結(jié)晶而形成的一種隱晶-超顯微晶-非晶質(zhì)固體。

(2)富鐵微晶玻璃對(duì)寄主巖石和包體的交代蝕變主要表現(xiàn)為硅化(蛋白石化)、鉀化(角閃石化和黑云母化等)和綠泥石化及金屬礦化; 交代蝕變導(dǎo)致巖石的礦物組合總體上表現(xiàn)為暗色礦物的退變系列組合, 即輝石(單斜輝石為主, 少量斜方輝石)→角閃石→黑云母→水云母→斜綠泥石; 角閃石和金云母的堿交代礦物組合以及硅化交代蝕變與富鐵微晶玻璃和富鐵熔漿包體共生的現(xiàn)象, 則顯示了地幔流體作用在引發(fā)殼幔混染過(guò)程中, 地幔流體在向地殼熱液轉(zhuǎn)化時(shí)所保留的熔漿性質(zhì)痕跡。

(3)富鐵微晶玻璃和富鐵熔漿包體是地幔流體作用現(xiàn)實(shí)微觀蹤跡的兩種表現(xiàn)形式, 是引發(fā)殼幔混染, 導(dǎo)致寄主巖石和包體中交代蝕變和金屬礦化的重要物質(zhì)源和動(dòng)力源。

更為重要的是, 該地幔流體作用的微觀蹤跡不僅在滇西地區(qū)的玉龍縣小橋頭巖體[47]和劍川縣金河巖體[6]已有發(fā)現(xiàn)和論證, 而且在該區(qū)重要的金頂超大型鉛鋅礦床和老王寨大型金礦床的礦化圍巖和礦石中也發(fā)現(xiàn)其活動(dòng)蹤跡并已有初步研究(分別另文發(fā)表)。由此可見(jiàn), 本文所研究的富鐵微晶玻璃和富鐵熔漿包體所反映的地幔流體活動(dòng), 受控于該區(qū)新生代的金沙江-哀牢山深大斷裂, 流體的物質(zhì)組成和性質(zhì)演化伴隨其與富堿巖漿的相互作用、不混溶分離及其在參與成巖成礦過(guò)程中引發(fā)交代蝕變和殼?；烊镜某潭取Ｔ摰蒯Ａ黧w顯示蹤跡以超顯微隱晶-非晶固體形式存在, 結(jié)合其物質(zhì)(礦物)組成特征, 可根本區(qū)別于熱鹵水而具有熔漿性質(zhì)的過(guò)冷凝特性, 但又不具有巖漿結(jié)晶成巖的功能而根本區(qū)別于巖漿。這種具有超臨界和熔漿性質(zhì)的地幔流體作用并由此形成的殼?；旌狭黧w是引發(fā)成巖成礦交代蝕變和成礦物質(zhì)發(fā)生超常富集最重要的物質(zhì)源和動(dòng)力源。因此, 開(kāi)展對(duì)地幔流體作用微觀蹤跡的研究, 對(duì)于分析和論證滇西地區(qū)多金屬成礦的深部地質(zhì)作用規(guī)律, 指導(dǎo)該區(qū)擴(kuò)大找礦, 尤其尋找深部盲礦具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

本文研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào): 40773031)、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)室開(kāi)放課題基金項(xiàng)目(GPMR200705)和成都理工大學(xué)礦物學(xué)巖石學(xué)礦床學(xué)國(guó)家重點(diǎn)(培育)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(編號(hào): SZD0407)聯(lián)合資助; 研究工作中得到中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)電子探針實(shí)驗(yàn)室鄭署高級(jí)工程師和成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所電鏡能譜實(shí)驗(yàn)室徐金莎高級(jí)工程師的熱情幫助和指導(dǎo); 在此向以上資助和相關(guān)人員表示衷心感謝！

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Micro-petrography and traces of mantle fluid activities for alkalic-rich porphyry and deep xenoliths in Liuhe, Yunnan

CHU Ya-ting1,3, LIU Xian-fan1,2*, ZHAO Fu-feng1, LI Chun-hui1, Song Xiang-feng1and XIAO Ji-xiong1

1. Institute of Earth Science, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China; 2. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 3. CECEP Construction Engineering Design Institute Limited Company, Chengdu 610052, China

There are abundant mantle xenoliths and one special Fe-rich melt xenolith in aegirine syenite porphyry, Liuhe, Yunnan province. Petrographic research shows that black opaque material is Fe-rich glass, which are reticulately distributed along intergranular cracks of minerals, crystal fissures and cleavage in association with metasomatic alteration in mafic-ultramafic xenoliths and host rocks. The Fe-rich melt xenolith has the similar characteristics. Intergrated analyses using electron microprobe analysis, SEM and energy spectrum Reveal that these materials are submicroscopic cryptocrystal solid of nanometer-micron, which are mainly composed of silicates, quartz and, especially, carborundum, native iron and ilmenite, typical of mantle origins. These minerals show liquation in the back-scattered electron image. It is concluded that the compositions and characteristics of the materials are actual traces of supercritical and molten-lava mantle fluid. The metasomatic alteration caused by mantle fluid expressed in alkaline alteration, silication together with metalliferous mineralization in varous degrees and retrograde reaction in the order of pyroxene→amphibole→biotite→chlorite in dark minerals of host body and xenoliths. The aegirine syenite porphyry, xenoliths and Fe-rich melt xenolith have similar trace element patterns, with enrichments of LREE and HFSE, negtive anomaly of Ce. Fe-rich glass and Fe-rich melt xenolith, which originate from enriched mantle, are the products of immixing components in the alkalic-rich magma, and two kinds of actual microcosmic traces manifestations of mantle fluids, which triggered the crust-mantle interaction via the alteration, metasomatism and mineralization of the host rocks and xenoliths.

Micro-petrography; Fe-rich glass; Fe-rich melt xenolith; traces of mantle fluid activities; Liuhe Yunnan

P58; P59

A

0379-1726(2012)05-0466-16

2011-08-23;

2012-01-12;

2012-03-16

國(guó)家自然科學(xué)基金(40773031); 教育部博士點(diǎn)基金(20105122110010, 20105122110005); 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)室開(kāi)放基金(GPMR2007, GPMR0509); 成都理工大學(xué)礦物學(xué)巖石學(xué)礦床學(xué)國(guó)家重點(diǎn)(培育)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(SZD0407)

楚亞婷(1983–), 女, 博士研究生, 礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)。E-mail: chuyating@163.com

LIU Xian-fan, E-mail: liuxianfan@cdut.cn; Tel: +86-28-84078808