劉志超 袁梓昭

中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510275

石英是花崗巖中的主要造巖礦物，具有結(jié)晶范圍廣、性質(zhì)穩(wěn)定的特征。石英具有硅氧四面體結(jié)構(gòu)，少量的微量元素可以通過類質(zhì)同象或電價補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)入石英晶格中(Cohen, 1960；Weil, 1984, 1993; Bahadur, 1995; G?tzeetal., 2001; 2004; Jacamon and Larsen, 2009)，這個過程受到石英結(jié)晶環(huán)境的溫壓條件、熔體或流體組成、巖漿體系的pH值、晶體的生長速度等因素影響(Gerler, 1990; Pernyetal., 1992; Moneckeetal., 2002; Mülleretal., 2002; Rusketal., 2006, 2008; Wark and Watson, 2006; Jacamon and Larsen, 2009; 張德賢等, 2011)，因此，石英晶格中微量元素的成分特征對其結(jié)晶環(huán)境具有很好的指示作用。另外，由于石英結(jié)晶于巖漿演化的不同階段，可以有效記錄巖漿分異演化過程中物理化學(xué)條件變化的信息，因而石英已成為追溯巖漿-熱液演化過程的重要標(biāo)型礦物(Moneckeetal., 2002; Larsenetal., 2004; Landtwing and Pettke, 2005; 陳劍鋒和張輝, 2011; 陳小丹等, 2011; 藍(lán)廷廣等, 2017; 唐宏和張輝, 2018)。

本文選取研究程度較高的然巴晚中新世淡色花崗巖開展石英中微量元素成分分析，通過總結(jié)兩種巖漿分異演化程度不同的淡色花崗巖(二云母花崗巖和白云母花崗巖)中石英微量元素成分的變化規(guī)律，探究石英中微量元素成分對喜馬拉雅淡色花崗巖分異演化程度的指示作用，并利用石英的微量元素成分特征約束淡色花崗巖結(jié)晶的溫度條件。另外，本文還將所獲得的石英微量元素成分與世界其他地區(qū)的稀有金屬花崗巖等進(jìn)行對比，以期為探討喜馬拉雅淡色花崗巖的稀有金屬成礦潛力提供有益信息。

1 地質(zhì)概況和然巴淡色花崗巖樣品特征

喜馬拉雅由北向南劃分為特提斯喜馬拉雅、高喜馬拉雅和低喜馬拉雅三個巖石-構(gòu)造單元(潘桂棠等, 2013；圖1a)。形成于新生代的喜馬拉雅淡色花崗巖，總體呈兩條近平行的帶狀沿喜馬拉雅造山帶的走向展布，分別侵入到北側(cè)特提斯喜馬拉雅構(gòu)造單元和南側(cè)的高喜馬拉雅構(gòu)造單元中(Debonetal., 1986; Le Fort, 1986; Harrisonetal., 1997;張宏飛等, 2005; Searle et el., 2009)。喜馬拉雅淡色花崗巖具有極低的暗色礦物組成(一般小于5%)，普遍富含白云母，典型的礦物組合為石英+斜長石+鉀長石+白云母±黑云母±電氣石±石榴子石(吳福元等，2015)；在化學(xué)成分上具有高硅、過鋁、富堿，同時貧鎂、鐵、鈣、鈦的特點(diǎn)，具有接近最低共熔點(diǎn)的組分(吳福元等，2015)。根據(jù)黑云母的含量情況，喜馬拉雅淡色花崗巖可以分為二云母花崗巖(黑云母>1.5%)和白云母花崗巖兩種類型(Visonàetal., 2012；劉志超等, 2020)；電氣石和石榴石常在白云母花崗巖中出現(xiàn)。特提斯喜馬拉雅帶中的淡色花崗巖體多以二云母花崗巖為主，大多伴生有少量的白云母花崗巖；高喜馬拉雅帶中既存在以二云母花崗巖為主的巖體，也存在以白云母花崗巖為主的巖體。

然巴淡色花崗巖(又被稱為曲珍巖體)是特提斯喜馬拉雅帶中的一個典型巖體(廖忠禮等, 2006; 郭磊等, 2008；Liuetal., 2014)，它以巖株的形式侵入然巴穹窿核部的中級變沉積巖中，少量同生巖脈侵入穹窿邊部的三疊紀(jì)變沉積地層中(圖1b)。穹窿核部的巖體主要由二云母花崗巖構(gòu)成(圖2a)，在巖體邊緣、頂部逐漸過渡為白云母花崗偉晶巖；此外，在巖體內(nèi)部還常有以囊狀體、微小脈體形式出現(xiàn)的白云母花崗巖。侵入到周邊沉積地層中的同生淡色花崗巖巖脈主要為白云母花崗巖(圖2b)。系統(tǒng)的年代學(xué)分析結(jié)果表明然巴巖體和其周邊同生巖脈的形成時代為～8Ma(Liuetal., 2014)。Liuetal. (2014, 2019)進(jìn)一步通過礦物學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)研究指出，然巴地區(qū)晚中新世巖漿活動所形成的兩種類型花崗巖——二云母花崗巖和白云母花崗巖之間是巖漿結(jié)晶分異的關(guān)系，其中白云母花崗巖具有更高的巖漿演化程度，是一種典型的高分異花崗巖。

然巴二云母花崗巖大都具有中-細(xì)粒等粒結(jié)構(gòu)，主要礦物組成為石英+堿性長石+斜長石+白云母+黑云母。石英含量約33%～37%，多呈他形粒狀，部分具有波狀消光(圖3a)。石英表現(xiàn)出多世代結(jié)晶的特點(diǎn)，除了常見的生長于礦物間隙的石英顆粒，還有少量圓粒狀石英被包裹于斜長石或鉀長石中。另外，可見部分石英顆粒被晚期富硅流體交代溶蝕形成港灣狀邊緣(圖3b)。然巴白云母花崗巖的結(jié)構(gòu)變化較大，既有中-細(xì)粒等粒結(jié)構(gòu)，也有粗粒-偉晶結(jié)構(gòu)，局部還存在似斑狀結(jié)構(gòu)，主要礦物組成為石英+堿性長石+斜長石+白云母±石榴石±電氣石，其中石榴石較為常見。另外，在這些白云母花崗巖中還常出現(xiàn)含稀有金屬礦物，如綠柱石、燒綠石、錫石等。石英含量一般為33%～40%，主要呈他形粒狀填充于礦物間隙中，大多具有波狀消光特征(圖3c, d)。

圖1 喜馬拉雅地質(zhì)簡圖(a，據(jù)潘桂棠等, 2013修改)及然巴穹隆地質(zhì)簡圖(b，據(jù)陜西省地質(zhì)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊三分隊, 1994(1)陜西省地質(zhì)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊三分隊.1994. 1:20萬浪卡子幅地質(zhì)圖；西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院, 2006(2)西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院. 2006. 1:25萬拉薩幅地質(zhì)圖修改)

圖2 然巴淡色花崗巖野外特征(a)主體二云母花崗巖；(b)以脈體形式侵入到巖體周圍地層中的白云母花崗巖Fig.2 Field photographs of the Ramba leucogranites(a) the two-mica granite dominates the pluton in the core of the Ramba Dome; (b) the muscovite granite dyke that intruded into the metasedimentary rocks around the pluton

圖3 然巴二云母花崗巖(a、b)及白云母花崗巖(c、d)中石英的顯微照片Qtz-石英；Pl-斜長石；Kfs-鉀長石Fig.3 Microscope photos of quartz from the Ramba two mica granite (a, b) and muscovite granite (c, d)Qtz-quartz; Pl-plagioclase; Kfs-K-feldspar

圖4 然巴二云母花崗巖和白云母花崗巖典型樣品的TIMA分析相圖和礦物組成含量示意圖Fig.4 TIMA images showing the petrograph and mineral consitituents for the typical two-mica granite sample and muscovite granite sample of the Ramba leucogranites

圖5 然巴二云母花崗巖中石英(a-c)和白云母花崗巖中石英(d-f)的CL圖像Fig.5 CL images of quartz from the Ramba two-mica granite (a-c) and muscovite granite (d-f)

2 分析方法

本次工作所利用的TIMA(TESCAN Integrated Mineral Analyzer，全自動礦物分析系統(tǒng))、CL(Cathodoluminescene, 陰極發(fā)光)圖像和激光等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)分析技術(shù)均由南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘察技術(shù)服務(wù)有限公司提供。

為了更好的了解巖石中礦物組成特征和確定擬分析石英在薄片中的具體位置，首先利用TIMA對樣品薄片進(jìn)行了掃描。TIMA分析是在有4個能譜探頭(EDAX Element 30)的Mira-3掃描電鏡下完成，薄片樣品在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行噴碳。實(shí)驗(yàn)中加速電壓為25kV，電流為9nA，工作距離為15mm，電流和BSE信號強(qiáng)度使用鉑法拉第杯自動程序校準(zhǔn)，EDS信號使用Mn標(biāo)樣校準(zhǔn)。測試中使用解離模式，同時獲取BSE圖和EDS數(shù)據(jù)，每個點(diǎn)的X射線計數(shù)為1000。像素大小為3μm，能譜步長為9μm。

CL圖像分析所用場發(fā)射掃描電鏡型號為TESCAN MIRA3，CL探頭由TESCAN公司提供，圖像是使用裝有CL探測器的特斯康MIRA3 LM儀器獲得的。施加的加速度電壓和電流分別設(shè)置為一致的7kV和1.2nA。每個CL圖像都是以80s一次累積收集的，并與周圍圖像共享約15%的重疊區(qū)域，以確保無縫拼接全景圖。

石英中微量元素含量分析利用LA-ICP-MS完成。激光剝蝕系統(tǒng)為CetacAnalyte HE，ICP-MS為Agilent 7900。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進(jìn)入ICP之前通過一個T型接頭混合。分析過程中，激光剝蝕斑束是40μm，剝蝕頻率是7Hz。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括40s的空白信號和40s的樣品信號。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ICPMSDataCal使用說明靈敏度漂移校正和元素含量采用軟件ICPMSDataCal(Liuetal., 2008, 2010)完成。微量元素含量利用多個參考玻璃(NIST610、NIST612、BCR-2G)作為多外標(biāo)無內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計算(Liuetal., 2010)。標(biāo)準(zhǔn)玻璃中元素含量的推薦值據(jù)GeoReM數(shù)據(jù)庫(http://georem.mpch-mainz.gwdg.de/)。

圖6 石英微量元素含量相關(guān)圖圖中比較的普通S型花崗巖、稀有金屬成礦S型花崗巖、LCT型偉晶巖及NYF型偉晶巖的石英微量元素成分?jǐn)?shù)據(jù)來自Larsen et al., 2004; Breiter and Müller, 2009; Beurlen et al., 2011; Breiter et al., 2014, 2020. 圖8、圖9數(shù)據(jù)來源同F(xiàn)ig.6 Plots of trace element contents in quartz from the Ramba leucogranitesPlots comparing with the common S-type granites, S-type rare-metal granites, LCT (Li-Cs-Ta) pegmatites and NYF (Nb-Y-F) pegmatites (Larsen et al., 2004; Breiter and Müller, 2009; Beurlen et al., 2011; Breiter et al., 2014, 2020). The references in Fig.8 and Fig.9 are same to those in this figure

3 分析結(jié)果

3.1 TIMA分析

利用TIMA獲取的兩個典型樣品的巖相假彩圖如圖4所示。二云母花崗巖樣品的主要礦物組成為石英33%～37%，鉀長石24%～29%，鈉質(zhì)斜長石2%～24%，白云母6%～8%，黑云母1.4%～2%；白云母花崗巖樣品的主要礦物的組成含量變化較大，石英29%～40%，鉀長石13%～20%(12FW104幾乎不含鉀長石)，鈉質(zhì)斜長石2%～42%，白云母7%～18%(09FW119中白云母含量較低，不足1%)。

3.2 石英CL圖像特征

在CL圖像中，然巴淡色花崗巖中的石英發(fā)光較弱，顏色總體偏暗。二云母花崗巖中的石英顆粒大多顏色較為均勻，不發(fā)育韻律環(huán)帶，偶有多晶石英發(fā)育，部分石英晶體周圍可以見到晚期增生邊(圖5a-c)。白云母花崗巖中的石英常常呈現(xiàn)顏色不均一的斑雜狀，多晶石英發(fā)育更明顯(圖5d-f)。另外，白云母花崗巖中的石英富含礦物包裹體。

3.3 石英中微量元素成分特征

本次工作所獲得的石英的微量元素成分結(jié)果列于表1，其中含量較高的元素(>0.1×10-6)主要包括Li、Be、Na、K、Al、Ca、Sc、Ti、Ge，這些元素的含量大多具有較大的變化范圍，并且在兩種類型花崗巖石英中存在明顯重疊(圖6)。然巴兩類淡色花崗巖中石英的Li含量均主要變化于20×10-6～40 ×10-6范圍內(nèi)，少量具有更高Li含量(～60×10-6)的石英出現(xiàn)白云母花崗巖中。二云母花崗巖中石英的Be含量小于0.46×10-6，均值為0.22×10-6，而白云母花崗巖中的Be含量可達(dá)7.35×10-6，均值為 1.14×10-6，明顯高于二云母花崗巖中石英的Be含量。二云母花崗巖中石英的Al含量變化于61.0×10-6～319×10-6范圍內(nèi)；白云母花崗巖中石英的Al含量變化范圍更大并且部分石英具有極高的Al含量(76.0×10-6～1123×10-6)。二云母花崗巖中石英的Ti含量變化于9.1×10-6～71.4 ×10-6，絕大部分高于10×10-6；白云母花崗巖中石英的Ti含量主要變化于1.0×10-6～13.1×10-6(少數(shù)石英具有較高的Ti含量，21.1×10-6～22.4×10-6)，大都低于10×10-6。Na、K、Ca、Sc、Ge元素在兩類花崗巖石英中的含量分布范圍比較相似，分別是在二云母花崗巖中的Na=0.30×10-6～543×10-6(均值29.9×10-6)、K=0.30×10-6～393×10-6(均值30.8×10-6)、Ca=0.30×10-6～543×10-6(均值29.9×10-6)、Sc=1.09×10-6～17.3×10-6(均值2.88×10-6)、Ge=0.21×10-6～80.9×10-6(均值5.60×10-6)，和在白云母花崗巖中的Na=0.45×10-6～987×10-6(均值71.1×10-6)、K=1.78×10-6～1162×10-6(均值46.3×10-6)、Ca=61.2×10-6～2955×10-6(均值307×10-6)、Sc=0.25×10-6～27.3×10-6(均值1.98×10-6)、Ge=0.28×10-6～347×10-6(均值9.25×10-6)。從二云母花崗巖到白云母花崗巖，石英的Al/Ti和Ge/Ti比值系統(tǒng)升高(二云母花崗巖：Al/Ti=1.3～33.4，Ge/Ti大多小于0.2)；白云母花崗巖：Al/Ti=3.6～260，Ge/Ti=0.06～5.69)。

3.4 結(jié)晶溫度計算

已有實(shí)驗(yàn)研究證明，石英中Ti元素的濃度受結(jié)晶的溫度和壓力控制(Wark and Watson, 2006; Thomasetal., 2010, 2015; Huang and Audétat, 2012; Zhangetal., 2020)。據(jù)此建立起的Ti溫壓計(TitaniQ)已廣泛應(yīng)用于估計巖漿結(jié)晶溫度、解譯巖漿房儲庫的演化過程等(Warketal., 2007; Gualdaetal., 2018; Shamloo and Till, 2019)。Thomasetal.(2010)通過一系列實(shí)驗(yàn)，獲得了變化于0.5～2.0GPa壓力條件下、不同溫度(700～940℃)時Ti在石英中的溶解度，并建立了以下關(guān)系式：

依據(jù)上述關(guān)系方程，本文對然巴中新世花崗巖的結(jié)晶溫度進(jìn)行了估算。根據(jù)已有研究(Scailletetal., 2016; Liuetal., 2019)，在計算中設(shè)定然巴淡色花崗巖的結(jié)晶壓力為0.5GPa。TiO2的活度(aTiO2)根據(jù)Ghiorso and Gualda(2013)所提出的方法估算獲得，即aTiO2=exp·(-Arutile/RT)。其中Arutile由Rhyolite-MELTS巖漿相平衡建模軟件模擬得到(Gualdaetal., 2012)，R為氣體常數(shù)，T為絕對溫度。估算aTiO2活度過程中所設(shè)置的各項物理化學(xué)條件和計算結(jié)果見表2。如圖7所示，石英TitaniQ溫度計所給出的溫度明顯低于全巖輕稀土(LREE)飽和溫度計給出的溫度，其中二云母花崗巖中石英的結(jié)晶溫度范圍為：666～491℃，主要結(jié)晶區(qū)間為600～500℃，白云母花崗巖的結(jié)晶溫度范圍為：559～358℃，主要結(jié)晶區(qū)間為500～400℃。

圖7 然巴淡色花崗巖結(jié)晶溫度TQtz為石英Ti含量溫度計結(jié)果；TLREE為全巖LREE飽和溫度計結(jié)果(TLREE數(shù)據(jù)來自Liu et al., 2014)Fig.7 Crystallization temperatures for the Ramba leucogranitesTQtz and TLREE represent the temperatures estimated based on Quartz TitaniQ thermometry and monazite saturation thermometry, respectively. The data of TLREE are from Liu et al., 2014

4 討論

4.1 喜馬拉雅淡色花崗巖中石英的微量元素成分特征及其隨巖漿演化的變化規(guī)律

前人研究指出，花崗巖中石英的Ti、Al和Ge元素分布特征與巖漿演化程度具有明顯的相關(guān)性，即隨著巖漿的分異演化，結(jié)晶石英中的Ti含量會明顯下降，而Al和Ge含量會逐漸富集(Schr?netal., 1988；G?tzeetal., 2004；Larsenetal., 2004)。對比然巴二云母花崗巖與白云母花崗巖中石英的微量元素成分(圖6)，可見Ti含量表現(xiàn)出較好的系統(tǒng)變化。如前文所述，石英中的Ti含量強(qiáng)烈依賴于巖漿結(jié)晶溫度(如Wark and Watson, 2006)。然巴二云母花崗巖普遍具有高于白云母花崗巖的石英Ti含量，這應(yīng)與二云母花崗巖的結(jié)晶溫度相對較高有關(guān)(具體討論見4.2部分)。從二云母花崗到白云母花崗巖，石英中的Al含量總體差別不大，表明它不是指示喜馬拉雅淡色花崗巖分異程度的靈敏指標(biāo)。盡管如此，有少量白云母花崗巖中石英的Al含量急劇增高，可高達(dá)約1000×10-6以上。有研究認(rèn)為，經(jīng)高度分異演化形成的富揮發(fā)分巖漿中的石英會強(qiáng)烈富集Al成分(Mysen, 1987; Mülleretal., 2000)。因此，部分白云母花崗巖中石英所具有的極高Al含量反映了高演化的淡色花崗巖中強(qiáng)烈富集揮發(fā)分的特征。在全巖成分上，然巴白云母花崗巖具有相對于二云母花崗巖明顯更高的Ge含量(白云母花崗巖：Ge=2.10×10-6～3.46×10-6；二云母花崗巖：Ge=0.83×10-6～1.57×10-6；Liuetal., 2014)，但該變化趨勢并未體現(xiàn)在石英的成分中，這表明淡色花崗巖石英中Ge元素的分布特征受控于更復(fù)雜的因素。Jacamon and Larsen(2009)曾提出石英中的Al/Ti和Ge/Ti比值可以類比全巖的K/Rb、Rb/Sr和Zr/Hf等地球化學(xué)指標(biāo)，能夠有效指示巖漿的分異演化程度。如圖6g-h所示，然巴二云母花崗巖和白云母花崗巖中石英的Al/Ti和Ge/Ti比值表現(xiàn)出明顯的系統(tǒng)差異。白云母花崗巖中石英的Al/Ti大多高于10，Ge/Ti大多高于0.1，而二云母花崗巖中石英的Al/Ti和Ge/Ti比值往往低于上述界線值。由此可見，石英中的Al/Ti和Ge/Ti比值有潛力成為指示淡色花崗巖分異程度的重要指標(biāo)。值得注意的是，上述兩個比值在兩類淡色花崗巖中的系統(tǒng)差異仍主要受控于石英中Ti含量的變化。

表2 Rhyolite-MELTS模擬計算中假定的巖漿物理-化學(xué)條件Table 2 Assumed magmatic physicochemical conditions for Rhyolite-MELTS calculations

然巴兩類淡色花崗巖中石英的Li元素含量相當(dāng)。值得注意的是，這些石英的微量元素成分表現(xiàn)出偏離Li/Al=1/4等值線的趨勢(圖6a)。一般認(rèn)為，當(dāng)石英Si-O四面體結(jié)構(gòu)中的一個四價的Si4+被一個三價的Al3+離子替代時，一價的Li+常常作為最重要的電價補(bǔ)償元素(Si4+→Al3++Li+)同時進(jìn)入石英晶格間隙中(Dennen,1966; Walsbyetal., 2003; Mülleretal., 2018)。因此，石英中的Li含量受控于進(jìn)入晶格中的Al含量，并且理論上石英中Li與Al含量的摩爾比應(yīng)為1:1，質(zhì)量比應(yīng)接近1:4。然而，然巴淡色花崗巖中的大部分石英，特別是白云母花崗巖中石英由于具有明顯偏低的Li/Al比值而遠(yuǎn)離該等值線，這意味著應(yīng)存在其它的替代元素進(jìn)入石英的晶格中。Na和K也被認(rèn)為是常見的進(jìn)入石英晶格中的電價補(bǔ)償元素(Jacamon and Larsen, 2009)。如圖6c所示，高Al含量的石英表現(xiàn)出明顯的富Na趨勢，K含量無明顯變化(未展示)，表明Na元素有可能是進(jìn)入石英晶格的重要替代元素，這與然巴淡色花崗巖巖漿體系隨著分異進(jìn)行逐漸富Na的趨勢相一致(二云母花崗巖：Na2O=3.28%～3.83%；白云母花崗巖：Na2O=3.75%～5.17%；Liuetal., 2014)。另外，Breiteretal.(2013, 2020)指出，在富水的巖漿體系中，水所提供的H+也會與Li競爭進(jìn)入石英晶格(Si4+→Al3++H+; Breiteretal., 2020; Potrafkeetal., 2020)。因此，然巴花崗巖中部分石英具有的低Li/Al比值可能與巖漿演化晚期殘余液相逐漸富Na有關(guān)，也可能與巖漿體系演化晚期形成富水環(huán)境有關(guān)。

相對于二云母花崗巖，白云母花崗巖中石英的Be含量整體偏高。Breiteretal.(2014)曾發(fā)現(xiàn)花崗偉晶巖中石英的Be含量并不隨著巖漿分異程度的增高而明顯增加，僅在有綠柱石或富Be堇青石出現(xiàn)的偉晶巖中，石英才會表現(xiàn)出Be的富集。然巴白云母花崗巖中的石英具有明顯偏高的Be含量，與該類花崗巖中常出現(xiàn)綠柱石的現(xiàn)象相符(王汝成等, 2017)，這表明石英中的Be含量有潛力成為指示喜馬拉雅淡色花崗巖Be礦化的重要指標(biāo)。此外，然巴二云母花崗巖和白云母花崗巖中的石英均具有較高的K、Ca和Sc含量，但這些元素沒有表現(xiàn)出隨巖漿分異演化而發(fā)生系統(tǒng)變化的趨勢，顯然，它們不是指示巖漿分異演化程度的靈敏指標(biāo)。

4.2 石英中Ti含量對喜馬拉雅淡色花崗巖結(jié)晶溫度的約束

巖漿體系可被視為一個復(fù)雜的熱力學(xué)系統(tǒng)，因此約束巖漿的形成和結(jié)晶溫度是理解巖漿過程的重要前提。石英是花崗巖巖漿體系演化至晚期階段的主要結(jié)晶礦物，近年來石英Ti溫度計得到了迅猛發(fā)展，這為準(zhǔn)確約束花崗巖的結(jié)晶溫度提供了重要工具(Wark and Watson, 2006; Thomasetal., 2010; Huang and Audétat, 2012; Thomasetal., 2015; Zhangetal., 2020)。本文根據(jù)石英中的Ti含量估算獲得的然巴二云母花崗巖結(jié)晶溫度為666～515℃，白云母花崗巖的結(jié)晶溫度為559～358℃。一般認(rèn)為，花崗巖體系的固相線溫度為700～650℃(Tuttle and Bowen, 1958；Luthetal., 1964; Steineretal., 1975)。顯然，然巴淡色花崗巖巖漿可以演化至低于花崗巖漿體系固相線的溫度，特別是白云母花崗巖，最終的結(jié)晶溫度甚至可以低于400℃。大量研究發(fā)現(xiàn)，花崗偉晶巖通常具有顯著低于一般花崗巖體系固相線的結(jié)晶溫度，如美國加利福尼亞南部拉蒙納地區(qū)的偉晶巖-細(xì)晶巖脈的結(jié)晶溫度為500～260℃(Morgan and London, 1999; Londonetal., 2012)，美國布拉克山(Black Hills)哈尼峰成礦偉晶巖的結(jié)晶溫度為450～350℃(Sirbescu and Nabelek, 2003)，阿根廷科爾多瓦波塞地區(qū)偉晶巖結(jié)晶溫度為522～420℃(Colomboetal., 2012)。巖相學(xué)和實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)等方面的資料已證實(shí)，這是由于偉晶巖體系中富含H2O、F、B、P等揮發(fā)分，它們可以顯著降低體系的固相線溫度(Wyllie and Tuttle, 1964; Stewart, 1978; Manning and Pichavant, 1985; Burnham and Nekvasil, 1986; Holtzetal., 1996; London, 1997)。然巴白云母花崗巖具有與世界上其它地區(qū)典型偉晶巖相近的結(jié)晶溫度，表明其熔漿體系中應(yīng)類似的極度富含揮發(fā)分成分，這應(yīng)與它所經(jīng)歷的高度分異演化過程有關(guān)。

然巴白云母花崗巖相對于二云母花崗巖在全巖化學(xué)成分上表現(xiàn)出更高的演化程度(Liuetal., 2014)，給出的石英結(jié)晶溫度也明顯低于二云母花崗巖，符合隨著巖漿演化溫度降低的趨勢。值得注意的是，然巴二云母花崗巖和白云母花崗巖中石英均給出了較寬的結(jié)晶溫度范圍(>150℃)，這可能反映了淡色花崗巖巖漿體系漫長的結(jié)晶分異過程。Liuetal.(2019)曾對然巴巖體的結(jié)晶分異機(jī)制進(jìn)行了討論，指出然巴二云母花崗巖與白云母花崗巖之間是通過晶粥體的原地結(jié)晶分異模式完成的，即巖漿在侵位后緩慢的冷凝結(jié)晶過程中，形成一種早期結(jié)晶礦物與殘余的高演化熔漿共存的“晶粥體”(Wickham, 1987)，部分高演化熔漿從晶粥體中抽離，結(jié)晶形成白云母花崗巖，而殘余的晶粥體在完全結(jié)晶后形成了具有相對較低演化程度的二云母花崗巖。二云母花崗巖中石英所給出的溫度高值可能代表了晶粥體中早期礦物開始結(jié)晶的溫度，低值代表了殘余晶粥體最終固結(jié)的溫度。如圖7所示，二云母花崗巖中的大量石英也是結(jié)晶于比一般花崗巖固相線更低的溫度，這應(yīng)與晶粥體中滯留的高演化熔漿富含揮發(fā)分有關(guān)，也與二云母花崗巖中存在晚期熱液石英的現(xiàn)象相符。白云母花崗巖中有少量石英給出了顯著偏高的溫度(近560℃，高于其它石英近50℃)，它們可能代表了高演化熔漿從晶粥體逃逸過程中攜帶的早期結(jié)晶礦物；大量石英所給出的511～400℃是逃逸出晶粥體的高演化熔漿結(jié)晶的主要溫度范圍。如果將二云母花崗巖的全巖LREE飽和溫度視為整個巖漿體系開始結(jié)晶的起點(diǎn)溫度(814～777℃；Liuetal., 2014)，那么然巴淡色花崗巖的巖漿演化過程經(jīng)歷了大約400℃的降溫跨度。顯然，綜合利用包括石英Ti溫度計在內(nèi)的各類礦物溫壓計，可以對喜馬拉雅淡色花崗巖的巖漿房存儲狀態(tài)和巖漿演化過程進(jìn)行更為細(xì)致的約束和刻畫。

4.3 石英微量元素成分對喜馬拉雅淡色花崗巖成礦潛力的指示

圖8 石英Ge/Ti比值與Ti含量相關(guān)圖Fig.8 Plot of Ge/Ti ratio against Ti content in quartz of the Ramba leucogranites, comparing with rare-metal S-type granite, common S-type granite and LCT and NYF pegmatites

圖9 石英Ge-Al-Ti三元圖解Fig.9 Ge-Al-Ti ternary diagram of quartz from Ramba leucogranites, comparing with rare-metal S-type granite, common S-type granite and LCT and NYF pegmatites

本文系統(tǒng)搜集了已報道的世界各地普通S型花崗巖、稀有金屬成礦S型花崗巖、LCT型偉晶巖、NCF型偉晶巖的石英微量元素(Larsenetal., 2004; Breiter and Müller, 2009; Beurlenetal., 2011; Breiteretal., 2014, 2020)，并將然巴淡色花崗巖的石英微量成分特征與它們進(jìn)行對比。在Ge-Ti-Al圖解中(圖9)，然巴白云母花崗巖中的石英由于具有低Ti和相對較高的Ge含量的特征而區(qū)別于普通S型花崗巖，落入與稀有金屬成礦花崗巖和偉晶巖區(qū)域，證明其具有較好的稀有金屬成礦潛力。更重要的是，然巴花崗巖中的石英微量元素成分更多表現(xiàn)出與LCT(Li-Cs-Ta)型偉晶巖中石英的相似性，暗示了喜馬拉雅淡色花崗巖的稀有金屬成礦的主要類型。

5 結(jié)論

(1) Li、Be、Na、K、Al、Ca、Sc、Ti、Ge是喜馬拉雅淡色花崗巖石英中常出現(xiàn)的微量元素，其中Be與Ti含量以及Al/Ti與Ge/Ti比值能夠有效反映巖漿演化趨勢。

(2) 利用石英中Ti元素含量估算然巴二云母花崗巖的結(jié)晶溫度范圍為666～491℃，白云母花崗巖的結(jié)晶溫度范圍為559～358℃，表明喜馬拉雅淡色花崗巖的最終結(jié)晶溫度，特別是白云母花崗巖的結(jié)晶溫度遠(yuǎn)低于一般的花崗巖體系的固相線溫度。

(3) 與同巖漿成因的、演化程度較低的二云母花崗巖相比，發(fā)生稀有金屬礦化的然巴白云母花崗巖中石英具有顯著偏低的Ti含量(<10×10-6)和高的Ge/Ti比值(>0.1)，暗示石英微量元素成分在未來喜馬拉雅淡色花崗巖探礦工作中的重要應(yīng)用意義。

致謝感謝曾慶棟老師和另一位審稿專家的悉心審閱和給出的建設(shè)性意見！感謝李曉峰老師辛苦組織本專輯。本文在完成過程中得到了中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所趙俊興副研究員的幫助與啟發(fā)。