西天山呼斯特巖體礦物化學(xué)特征及其成巖成礦意義

何 宇，章永梅,，顧雪祥,，彭義偉，程文斌，王冠南，萬 閾，袁 鵬

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國地質(zhì)大學(xué) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，北京 100083；3.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；4.新疆地礦局第七地質(zhì)大隊，新疆 烏蘇 833300)

0 引 言

新疆西天山位于中亞造山帶西南緣，是造山帶內(nèi)斑巖-矽卡巖型鐵銅鉬礦床及熱液型金鉛鋅礦床的重要產(chǎn)區(qū)。博羅科努晚古生代島弧帶位于新疆西天山北部的伊犁板塊北緣，是西天山重要的成礦帶之一。該成礦帶內(nèi)的礦床以博羅科努山為界，集中分布于南坡的阿希礦集區(qū)和北坡的萊歷斯高爾礦集區(qū)。晚古生代北天山洋向南俯沖消減于伊犁板塊之下，在萊歷斯高爾礦集區(qū)形成了萊歷斯高爾—3571、哈勒尕提—木祖克、可克薩拉—艾木斯呆依、七興和宏慶等多個內(nèi)生金屬礦床(點)[1]。前人對該礦集區(qū)內(nèi)的典型礦床進(jìn)行了系統(tǒng)的研究[1-6]，也對區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的中酸性侵入巖開展了較為深入的巖石學(xué)研究工作[7-10]。但針對這些中酸性成礦巖體的系統(tǒng)礦物學(xué)研究甚少，這在很大程度上制約了對有關(guān)礦床成巖成礦過程的深入理解。

造巖礦物的系統(tǒng)研究對揭示巖漿的起源演化、巖石的成巖物理化學(xué)條件和礦化特征等具有重要意義[11-19]。張東陽等[7]通過對萊歷斯高爾—3571銅鉬礦床成礦斑巖的系統(tǒng)礦物學(xué)研究，初步闡明了斑巖體的成巖演化過程及其與成礦的關(guān)系。呼斯特巖體是可克薩拉—艾木斯呆依矽卡巖型鐵銅礦床的成礦巖體，顧雪祥等[1-2]和章永梅等[9]對該巖體的巖相學(xué)、地球化學(xué)和成巖年代學(xué)等進(jìn)行了深入的研究，指出呼斯特巖體形成于晚泥盆世北天山洋向南俯沖于伊犁板塊之下的巖漿弧環(huán)境。本文在上述研究工作的基礎(chǔ)上，針對呼斯特巖體中的二長花崗巖、花崗閃長巖和暗色包體進(jìn)行了系統(tǒng)的礦物學(xué)研究，以揭示巖體的成巖演化過程和巖石成因，初步探討礦物成分與成礦的關(guān)系，為該區(qū)的成巖成礦研究提供有益參考和新的研究線索。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

新疆西天山位于西伯利亞板塊、卡拉庫姆—塔里木板塊、華北板塊和東歐板塊之間的中亞造山帶之西南緣，北鄰準(zhǔn)噶爾洋盆，南部與塔里木板塊相接，是中亞造山帶的重要組成部分[20-21]。博羅科努晚古生代島弧帶位于伊犁盆地北緣，大地構(gòu)造位置屬于哈薩克斯坦—伊犁板塊北緣古生代活動大陸邊緣。該活動大陸邊緣由北至南又可進(jìn)一步劃分為準(zhǔn)噶爾微板塊、依連哈比爾尕晚古生代弧前-海溝帶、阿拉套—汗吉尕晚古生代陸緣盆地、賽里木地塊、博羅科努晚古生代島弧帶、阿吾拉勒晚石炭世—二疊紀(jì)裂谷帶和伊寧中央地塊等構(gòu)造單元[22]。呼斯特巖體位于博羅科努晚古生代島弧帶中北緣，是研究區(qū)典型的晚泥盆世侵入體(圖1)。

圖1 呼斯特巖體區(qū)域地質(zhì)簡圖(底圖據(jù)文獻(xiàn) [2,9])Fig.1 Sketch regional geologic map of the Husite pluton (base map after references of [2, 9])1.沖洪積物；2.上石炭統(tǒng)科古琴山組；3.上石炭統(tǒng)東圖津河組；4.上石炭統(tǒng)伊什基里克組；5.下石炭統(tǒng)阿克沙克組；6.下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組；7.上泥盆統(tǒng)托斯庫爾他烏組；8.中泥盆統(tǒng)汗吉尕組；9.上志留統(tǒng)博羅霍洛山組上段；10.上志留統(tǒng)博羅霍洛山組下段；11.上志留統(tǒng)庫茹爾組；12.中志留統(tǒng)基夫克組；13.下志留統(tǒng)尼勒克河組；14.上奧陶統(tǒng)呼獨克達(dá)坂組；15.晚石炭世二長花崗巖；16.晚石炭世正長花崗巖；17.晚泥盆世二長花崗巖；18.晚泥盆世鉀長花崗巖；19.晚泥盆世花崗閃長巖；20.晚泥盆世輝石二長閃長巖；21.晚泥盆世文象花崗巖；22.斷裂；23.地質(zhì)界線；24.鐵礦床(點)；25.銅礦床(點)；26.金礦床(點)；27.鉛礦床(點)；28.鋅礦床(點)

研究區(qū)主要出露古生代地層，各時代地層巖性由老到新依次為:上奧陶統(tǒng)呼獨克達(dá)坂組(O3h)灰?guī)r、大理巖，局部夾長石巖屑砂巖；下志留統(tǒng)尼勒克河組(S1n)灰?guī)r、大理巖夾少量粉砂巖；中志留統(tǒng)基夫克組(S2j)灰?guī)r夾少量鈣質(zhì)粉砂巖和砂巖；上志留統(tǒng)庫茹爾組(S3k)粉砂巖、砂巖夾薄層灰?guī)r；上志留統(tǒng)博羅霍洛山組(S3b)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖和泥灰?guī)r；中泥盆統(tǒng)汗吉尕組(D2hj)為一套淺海沉積的粗-細(xì)碎屑巖夾海相玄武巖；上泥盆統(tǒng)托斯庫爾他烏組(D3ts)砂巖和泥巖；下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組(C1d)酸性火山巖、火山碎屑巖、凝灰質(zhì)砂巖和砂巖；下石炭統(tǒng)阿克沙克組(C1a)巖屑砂巖、粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖和生物碎屑灰?guī)r；上石炭統(tǒng)東圖津河組(C2dt)灰?guī)r、黑色頁巖、粉砂巖、砂巖、含礫砂巖夾流紋巖和英安巖；上石炭統(tǒng)科古琴山組(C2kg)粉砂巖、長石巖屑砂巖夾流紋巖。

研究區(qū)構(gòu)造線整體呈NW向、NWW向，區(qū)內(nèi)斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育。博羅科努北緣大斷裂呈北西向從區(qū)內(nèi)穿過，其規(guī)模巨大，明顯控制了區(qū)域巖體的侵位。區(qū)內(nèi)褶皺總體軸向為NWW向，主要褶皺為蒙馬拉勒復(fù)背斜。

區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，中酸性巖漿巖廣泛出露，總體呈NWW向沿博羅科努北緣斷裂帶展布，時代為泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)。泥盆紀(jì)巖體多呈巖基、巖株和巖脈狀產(chǎn)于區(qū)域中部，巖性包括二長花崗巖、花崗閃長巖和正長花崗巖等，代表性巖體為呼斯特巖體和薩雷瑪扎爾巖體。石炭紀(jì)巖體呈巖基狀分布于研究區(qū)的西北部和東部，巖石類型為正長花崗巖和二長花崗巖?；鹕綆r主要為出露于研究區(qū)西南部的大哈拉軍山組(C1d)中—酸性火山巖、火山碎屑巖。

2 巖體地質(zhì)特征

呼斯特巖體在區(qū)域上呈NW向帶狀復(fù)式巖基產(chǎn)出，出露面積約174 km2。巖體侵位于呼獨克達(dá)坂組(O3h)灰?guī)r和大理巖中，被石炭系不整合覆蓋。巖體巖石類型豐富，巖相組成復(fù)雜，主要巖性為二長花崗巖和花崗閃長巖。二長花崗巖主要出露于巖體中部，其南北兩側(cè)主要出露花崗閃長巖。文象花崗巖和正長花崗巖主要出露于巖體西側(cè)。各巖相中均可見少量閃長玢巖脈和花崗細(xì)晶巖脈。二長花崗巖中常見大小不一的暗色包體發(fā)育。主要巖石巖性特征描述如下。

圖2 呼斯特巖體手標(biāo)本及鏡下照片F(xiàn)ig.2 Hand specimen photos and thin section micrographs of the Husite plutona.二長花崗巖；b. 二長花崗巖與暗色包體，二者具有截然的界限；c. 暗色包體，可見星散狀黃鐵礦；d. 花崗閃長巖；e. 二長花崗巖鏡下照片(+)；f、g. 二長花崗巖與暗色包體的顯微界限(+)，斜長石可見熔蝕結(jié)構(gòu)和它形增生邊；h—k. 暗色包體鏡下照片(+、-)，可見針狀磷灰石，微粒狀、細(xì)條狀角閃石和黑云母，鉀長石大顆粒包含角閃石、黑云母、斜長石和磷灰石等形成的嵌晶結(jié)構(gòu)，角閃石包含黑云母、斜長石和磁鐵礦；l. 花崗閃長巖鏡下照片(+)。Py. 黃鐵礦；Amp. 角閃石；Ap. 磷灰石；Bi. 黑云母；Chl. 綠泥石；Kf. 鉀長石；Pl. 斜長石；Pre. 葡萄石；Qtz. 石英

二長花崗巖呈淺肉紅色，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為斜長石(25%～30%)、石英(25%～30%)和鉀長石(20%～25%)，次要礦物為角閃石(5%～10%)和黑云母(5%)，副礦物為鋯石和磁鐵礦等，次生礦物為綠泥石(圖2a，e)。斜長石呈灰白色，自形-半自形板狀結(jié)構(gòu)，鏡下可見環(huán)帶和熔蝕結(jié)構(gòu)，聚片雙晶較發(fā)育，局部有絹云母化。石英無色透明，它形粒狀結(jié)構(gòu)。鉀長石呈肉紅色，半自形板狀結(jié)構(gòu)，雙晶不顯，局部有高嶺石化。角閃石呈黑色，自形-半自形柱狀、粒狀結(jié)構(gòu)，鏡下多色性明顯，可見簡單雙晶。黑云母呈黑褐色，自形-半自形片狀結(jié)構(gòu)，鏡下多色性明顯，可見一組完全解理，局部有明顯綠泥石化。綠泥石呈墨綠色，它形鱗片狀結(jié)構(gòu)，鏡下可見一級灰干涉色和靛藍(lán)異常干涉色，沿礦物邊緣和解理縫隙交代黑云母和角閃石。

花崗閃長巖呈灰白色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為斜長石和石英，其次為角閃石、黑云母以及少量鉀長石，基質(zhì)主要為石英、斜長石和鉀長石，副礦物為榍石和磁鐵礦等(圖2d，l)。斜長石呈灰白色，自形-半自形板狀結(jié)構(gòu)，鏡下可見熔蝕結(jié)構(gòu)，環(huán)帶結(jié)構(gòu)和聚片雙晶較發(fā)育，局部有弱絹云母化，含量為40%～45%。石英無色透明，它形粒狀結(jié)構(gòu)，含量為25%～30%。鉀長石呈淺肉紅色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，顆粒較斜長石小，雙晶不顯，局部有弱高嶺石化，含量為5%～10%。角閃石呈黑色，自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，鏡下多色性明顯，可見兩組完全解理，含量為5%～10%。黑云母呈黑褐色，自形-半自形片狀結(jié)構(gòu)，鏡下多色性明顯，可見一組完全解理，含量約為5%。

暗色包體多呈橢球狀、卵狀產(chǎn)出，大小不一，與寄主巖石二長花崗巖接觸界限大多截然(圖2b，f，g)。巖性為閃長巖，灰黑色，微粒-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物為斜長石(40%～45%)和角閃石(35%～40%)，次要礦物為黑云母(5%)和石英(5%)，含極少量鉀長石(約2%)，副礦物為磷灰石和磁鐵礦，蝕變礦物為綠泥石和葡萄石(圖2f—k)。斜長石呈灰白色，半自形-它形板狀結(jié)構(gòu)，鏡下可見熔蝕結(jié)構(gòu)，多有強(qiáng)烈絹云母化。角閃石呈黑色，半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)，鏡下多色性明顯，顆粒較大者自形程度較差，且常含黑云母、斜長石和磁鐵礦等礦物包體(圖2f，k)。黑云母呈黑褐色，半自形-它形片狀結(jié)構(gòu)，鏡下多色性不明顯，明顯受綠泥石和葡萄石交代。石英無色透明，多呈它形充填狀。鉀長石含量很少，但顆粒一般較大，常包含早期結(jié)晶的角閃石、黑云母和斜長石等顆粒形成嵌晶結(jié)構(gòu)(圖2j)。部分暗色包體中常見星散狀黃鐵礦(圖2c)。

3 樣品采集與分析方法

巖石樣品主要采自可克薩拉—艾木斯呆依礦區(qū)范圍內(nèi)的巖體露頭和深部鉆孔。針對呼斯特巖體的二長花崗巖、花崗閃長巖以及二長花崗巖中的暗色包體進(jìn)行系統(tǒng)采樣。為保證分析結(jié)果的可靠性，樣品采集過程中盡量避免采集蝕變巖石。

選取代表性巖石樣品，磨制探針片，在顯微鏡下進(jìn)行詳細(xì)的巖相學(xué)觀察。選擇斜長石、黑云母和角閃石3種常見的造巖礦物進(jìn)行電子探針測試，鏡下挑選礦物過程中盡量選擇無明顯蝕變且顆粒較大的礦物。造巖礦物的電子探針分析由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成，測試儀器選用JEOL JXA—8100電子探針分析儀，加速電壓20 kV，束流1×10-8A，束斑直徑2 μm。測試分析的氧化物和元素包括SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、SrO和F等。

4 礦物化學(xué)特征

4.1 斜長石

斜長石電子探針分析結(jié)果顯示，各巖性中斜長石成分變化較小，均屬于中長石(圖3a，表1)。主要氧化物SiO2、Al2O3、CaO和Na2O的含量范圍分別為55.17%～59.44%、25.53%～27.57%、6.97%～10.63%和5.77%～7.52%。斜長石含有少量(0.1%～0.5%)FeO、Na2O和SrO。An含量有一定變化，二長花崗巖、花崗閃長巖和暗色包體的An含量范圍分別為33.39%～43.88%，39.74%～49.61%和40.76%～46.19%。

4.2 黑云母

圖3 呼斯特巖體長石、云母和角閃石分類圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn) [27, 29-31])Fig.3 Classification diagrams of feldspar, mica and amphibole from the Husite plutona.長石分類圖；b. 黑云母共生礦物圖解：Ⅰ. 與角閃石共存的黑云母，Ⅱ. 不與鎂鐵礦物共存的黑云母，Ⅲ. 與白云母共存的黑云母，Ⅳ. 與鋁硅酸鹽共存的黑云母；c. 黑云母類型圖；d. 云母分類圖；e. 角閃石分類圖

黑云母的陽離子數(shù)依據(jù)Rieder等[23]推薦的方法，以22+Z(Fe3+數(shù)目)個正電荷為基礎(chǔ)進(jìn)行計算，其中Fe2+和Fe3+的分配依據(jù)Dymek[24]提出的方法進(jìn)行處理，利用Yavuz[25]設(shè)計的Mica+軟件進(jìn)行有關(guān)計算。電子探針分析結(jié)果和陽離子計算結(jié)果見表2。各巖性中黑云母的成分差異較小，主要氧化物SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、MgO和K2O的含量范圍分別為:35.27%～37.83%、4.33%～5.25%、13.27%～14.59%、16.84%～19.88%、12.29%～13.15%和8.25%～9.63%。黑云母含有少量MnO(0.17%～0.48%)、Na2O(0.08%～0.31)和F(0.17%～0.40%)。黑云母的Mg/(Mg+Fe)比值較均一，在二長花崗巖、花崗閃長巖和暗色包體中的變化范圍分別為0.54～0.56、0.52～0.57和0.56～0.57。

黑云母CaO含量很低(< 0.04%)，表明用以測試分析的黑云母未受循環(huán)大氣降水或巖漿期后熱液造成的綠泥石化和絹云母化蝕變[26]。與不同礦物共生的黑云母在FeO、MgO和Al2O3的含量上有所不同[27]，圖3b顯示黑云母屬于與角閃石共生的黑云母，與鏡下的觀察結(jié)果一致。黑云母在鏡下多呈自形-半自形板片狀，棕褐色，多色性明顯，與角閃石共生；化學(xué)成分上相對富Ti(TiO2含量4.33%～5.25%)、貧Al(Al2O3含量13.27%～14.59%)，具有典型的巖漿黑云母特征[28]。在

表1 呼斯特巖體斜長石電子探針分析結(jié)果(wB/%)

注：—表示含量低于檢測限。

Nachit等[29]提出的黑云母分類圖解(圖3c)中，黑云母全部落入巖漿黑云母區(qū)域。上述特征表明用以測試分析的黑云母屬于典型的原生巖漿黑云母，其化學(xué)成分能夠準(zhǔn)確地反映巖漿的成巖演化過程。依據(jù)Foster[30]提出的云母分類方案(圖3d)，各巖性中的黑云母皆屬于鎂質(zhì)黑云母。

4.3 角閃石

角閃石的陽離子數(shù)依據(jù)Leake等[31]推薦的方法，以O(shè)=23、OH+F+Cl=2為基礎(chǔ)進(jìn)行計算，F(xiàn)e3+的估算采用了Schumacher[32]推薦的方法，利用Yavuz[33]設(shè)計的WinAmphcal程序進(jìn)行了有關(guān)計算。角閃石的探針分析結(jié)果和陽離子計算結(jié)果見表3。各巖性中的角閃石在SiO2、TiO2和Al2O3等含量上具有一定差異。如暗色包體具有相對較高的SiO2(44.39%～47.76%)、TiO2(1.07%～2.16%)和Al2O3(6.30%～8.45%)含量。同一巖性中角閃石的成分也有一定差異，如二長花崗巖中角閃石的SiO2、Al2O3和FeO的含量分別為:44.57%～50.67%、3.94%～8.82%和12.92%～16.82%。所有角閃石都含有少量Na2O(< 2%)和微量(< 1%)MnO、SrO。隨著角閃石SiO2含量增加，TiO2、Al2O3、Na2O和K2O的含量逐漸減少，而MgO的含量逐漸增加。各巖性中角閃石的Mg/(Mg+Fe)比值有一定變化，但變化范圍基本一致，在二長花崗巖、花崗閃長巖和暗色包體中其變化范圍分別為0.55～0.68、0.53～0.70和0.57～0.65。

依據(jù)Leake等[31]提出的角閃石分類方案，各巖性中的角閃石皆屬于鈣角閃石族；其中二長花崗巖和花崗閃長巖中的角閃石主要為鎂角閃石，少量為淺閃石，暗色包體中的角閃石主要為鎂角閃石和淺閃石(圖3e)。

5 討 論

5.1 巖石成因和成巖構(gòu)造背景

黑云母的化學(xué)成分變化很大程度上受其物質(zhì)來源的影響；因此，黑云母的成分可以在一定程度上反映巖漿的源區(qū)性質(zhì)、成因類型和構(gòu)造背景等特征[11,15,34-36]。不同類型花崗巖中黑云母的成分存在明顯區(qū)別，S型花崗巖中的黑云母通常含有較高的AlⅥ(0.35～0.56)和較低的Fe3+含量(0.10～0.30)，并且其TFe2+含量和Fe/(Fe+Mg)比值變化較小，與之相比I型花崗巖中黑云母的TFe2+含量和Fe/(Fe+Mg)比值變化較大[35]。本文中的黑云母皆具有較低的AlⅥ(0～0.03)和較高的Fe3+(0.32～0.69)含量，并且黑云母的TFe2+含量(2.03～2.49)和Fe/(Fe+Mg)比值(0.39～0.48)均具有一定變化。這些特征顯示呼斯特巖體具有I型花崗巖的特征。

黑云母的化學(xué)成分可以用于判斷寄主巖石的構(gòu)造環(huán)境[15,36]。利用Shabani等[36]提出的Fe/(Fe+Mg)-ΣAl圖解(圖4(a))及Abdel-Rahman[15]判別效果最佳的MgO-TFeO-Al2O3三角圖(圖4(b))對黑云母進(jìn)行投圖分析。圖4(a)中黑云母數(shù)據(jù)點集中分布在大陸弧巖套區(qū)域內(nèi)部和邊部。圖4(b)中黑云母數(shù)據(jù)點全部落入造山帶鈣堿性巖石系列區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域中的黑云母主要來自I型花崗巖，適度富集鎂，并且與鈣質(zhì)輝石和/或鈣質(zhì)角閃石共生[15]。本文中的黑云母皆屬于鎂質(zhì)黑云母，相對富鎂，且與黑云母共生的角閃石皆屬于鈣角閃石。綜上可知呼斯特中酸性侵入巖屬于典型的I型花崗巖，形成于與俯沖有關(guān)的大陸邊緣弧環(huán)境。

圖4 呼斯特巖體構(gòu)造背景和源區(qū)判別圖解(圖例同圖3，底圖據(jù)文獻(xiàn) [15,36,38,40])Fig.4 Discrimination diagrams of tectonic setting and magma source for the Husite pluton

呼斯特巖體二長花崗巖中廣泛發(fā)育閃長質(zhì)暗色包體，本文通過對包體和寄主巖石的巖相學(xué)、礦物化學(xué)特征研究，認(rèn)為其屬于典型巖漿混合作用的產(chǎn)物。理由如下：(1)二長花崗巖是大陸邊緣背景下形成的鈣堿性巖石[9]，是巖漿混合作用成因的暗色包體最主要的寄主巖石[37]。(2)暗色包體多具渾圓的外形，呈橢球狀、卵狀，說明其并非固態(tài)巖石碎塊的捕虜體。包體的結(jié)構(gòu)多為微粒-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，屬于典型的巖漿巖結(jié)構(gòu)。此外，包體內(nèi)有很多標(biāo)志性的結(jié)構(gòu)和礦物(組合):針狀磷灰石，微粒狀、細(xì)條狀角閃石和黑云母，鉀長石嵌晶，斜長石熔蝕結(jié)構(gòu)和它形增生邊，(篩狀)角閃石包裹斜長石和黑云母等顆粒。其中針狀磷灰石，微粒狀、細(xì)條狀角閃石和黑云母以及鉀長石嵌晶的同時出現(xiàn)(圖2g，h)，表明包體形成過程中巖漿經(jīng)歷了快速結(jié)晶和相對緩慢結(jié)晶兩個階段，快速結(jié)晶可能是由于基性巖漿侵入到酸性巖漿房后受到淬冷作用所致。斜長石的熔蝕結(jié)構(gòu)和它形增生邊在包體和寄主巖石中都可見到，包體中具此類結(jié)構(gòu)的斜長石顆粒較大，可能捕獲自寄主巖石，為受高溫基性巖漿熔蝕后再生長的產(chǎn)物。而角閃石包裹斜長石和黑云母(主要出現(xiàn)在包體與寄主巖石的界限附近)是一種不平衡礦物結(jié)構(gòu)，說明其并非正常巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物，而最有可能是酸性巖漿結(jié)晶過程中基性巖漿注入的結(jié)果。(3)巖漿混合作用成因的暗色包體與寄主巖石在礦物化學(xué)成分上很相似，但不完全相同，二者斜長石An含量相近，且大多數(shù)鎂鐵礦物的Mg/(Mg+Fe)比值也很接近；包體雖為中-基性成分，但其斜長石卻多為中長石和更長石[37]。本文中二長花崗巖與暗色包體的造巖礦物化學(xué)成分很接近，但在SiO2、Al2O3等成分上仍有一定差異。寄主巖石中斜長石的An含量(33.39%～43.88%)變化較大，但其平均值(39.80%)與包體斜長石的An平均值(43.25%)較接近，并且這些斜長石均為中長石。而鎂鐵礦物黑云母和角閃石的Mg/(Mg+Fe)比值相似，進(jìn)一步說明暗色包體與二長花崗巖是在相似的物理化學(xué)條件下同時結(jié)晶的[37]。以上論述表明，二長花崗巖中的暗色包體為典型巖漿混合作用的產(chǎn)物。

成巖物質(zhì)來源不同的巖石中黑云母和角閃石的成分有明顯區(qū)別[34,38-40]。典型的幔源黑云母MgO含量 > 15%，而殼源黑云母MgO含量則 < 6%[39]。本文中的黑云母MgO含量范圍為12.29%～14.26%，具有殼幔混源的性質(zhì)。黑云母和角閃石的來源圖解(圖4(c)，(d))中幾乎所有的數(shù)據(jù)點都落入了殼?；煸磪^(qū)域。從數(shù)據(jù)點的分布可以看出，成巖物質(zhì)可能主要來自地殼。前人巖石地球化學(xué)及Sr-Nd-Hf同位素研究也表明，呼斯特巖體主要由元古代下地殼部分熔融形成，同時伴有少量幔源物質(zhì)混合[9-10]。結(jié)合前文述及的巖漿混合作用，推測殼幔物質(zhì)的混合是以巖漿混合的機(jī)制進(jìn)行的:起源于地幔楔的偏基性巖漿上升到殼幔邊界，引起局部溫度快速升高，誘發(fā)下地殼物質(zhì)部分熔融形成偏酸性巖漿，兩種巖漿發(fā)生混合作用，經(jīng)過結(jié)晶分異等過程，最終形成了含有暗色包體的二長花崗巖[41]。

5.2 成巖物理化學(xué)條件

黑云母和角閃石的化學(xué)成分不僅受控于寄主巖漿的性質(zhì)，同時還受到結(jié)晶物理化學(xué)條件的制約。前人研究表明黑云母和角閃石的化學(xué)成分可以作為巖漿冷卻結(jié)晶時物理化學(xué)條件的一種有效指示劑[11,16,18-19,27,42-44]。

5.2.1 成巖溫度

黑云母的高Ti和結(jié)構(gòu)式中的低A1Ⅵ指示其形成于較高溫度和較高氧逸度的介質(zhì)環(huán)境[27]。呼斯特巖體中黑云母Ti含量(0.25～0.30)偏高且變化不大，但A1Ⅵ含量總體較低(0～0.03)，表明巖石總體結(jié)晶溫度偏高，且變化不大，其中花崗閃長巖結(jié)晶溫度略低(圖5a)。隨著溫度的升高，鈣質(zhì)角閃石中AlⅣ和Ti含量逐漸增加，二者呈一定的線性關(guān)系[42]，由圖5b可知各類巖石的形成溫度變化不大，其中暗色包體的形成溫度略高。Henry等[18]通過研究過鋁質(zhì)變質(zhì)泥巖中黑云母的Ti含量與溫度之間的關(guān)系，提出了一個經(jīng)驗的Ti飽和溫度計算公式:T(℃)={[lnTi-a-c(XMg)3]/b}0.333。式中Ti是以O(shè)=22為基準(zhǔn)計算的單位原子量，XMg=Mg/(Mg+Fe)，a、b、c是三個常量參數(shù)，數(shù)值分別為-2.359 4、4.648 2e-9、-1.728 3。從溫度計算結(jié)果(表2)可見各類巖石總體形成溫度偏高且變化不大(738～770 ℃)，其中花崗閃長巖形成溫度略低(738～760 ℃)，暗色包體形成溫度略高(755～770 ℃)，二長花崗巖形成的溫度范圍為749～765 ℃。這一結(jié)果與黑云母Ti-A1Ⅵ和角閃石Ti-AlⅣ兩端元圖解所得結(jié)論是完全一致的。值得一提的是，暗色包體與寄主巖石的截然界限反映發(fā)生混合的兩種巖漿具有不同的初始溫度，其中形成暗色包體的偏基性巖漿應(yīng)具有較高的溫度[37]。但黑云母Ti溫度計的計算結(jié)果顯示，暗色包體的形成溫度僅略高于二長花崗巖。這應(yīng)該與實驗選取的黑云母顆粒有關(guān)，本文中用以進(jìn)行探針分析的礦物都選擇了顆粒較大的礦物，而大顆粒的黑云母是巖漿快速結(jié)晶階段晚期或相對緩慢結(jié)晶階段早期的產(chǎn)物，此時兩種巖漿的溫度已基本趨于一致。

5.2.2 成巖壓力

圖5 黑云母Ti-AlⅥ(a)和Fe3+-Fe2+-Mg(c. 底圖據(jù)文獻(xiàn) [11])圖解以及角閃石Ti-AlⅣ(b)和TAl-Fe/(Fe+Mg)(d. 底圖據(jù)文獻(xiàn) [16])圖解(圖例同圖3) Fig.5 Ti vs.AlⅥ (a) and ternary Fe3+-Fe2+-Mg diagrams of biotite (c.base map from reference[11])，Ti vs.AlⅣ(b)and TAl vs.Fe/(Fe+Mg) diagrams of amphibole (d.base map from reference[16])

角閃石全鋁壓力計[16,42-44]是侵入巖中廣泛應(yīng)用的礦物壓力計。參考黑云母Ti溫度計的計算結(jié)果，選取適用于本文的角閃石全鋁壓力計，即Johnson和Rutherford[44]提出的壓力計，其使用的基本條件是巖體固相線溫度接近760 ℃，巖體結(jié)晶壓力大于2 kbar。但由于壓力計算結(jié)果普遍小于2 kbar，所以，并不滿足全鋁壓力計的使用條件。因此，本文采用了Uchida等[19]提出的黑云母全鋁壓力計進(jìn)行壓力計算。Uchida等[19]發(fā)現(xiàn)日本各地區(qū)花崗巖類中黑云母的全鋁含量與其固結(jié)壓力之間存在良好的正相關(guān)關(guān)系，通過利用閃鋅礦和角閃石壓力計以及圍巖的礦物組合作為標(biāo)定，擬合出花崗巖類固結(jié)壓力與黑云母全鋁含量之間的經(jīng)驗方程:p(kbar)= 3.03 ×TAl-6.53(± 0.33)。式中TAl是以O(shè)=22為基準(zhǔn)計算所得的黑云母全鋁含量，± 0.33是誤差范圍。根據(jù)壓力計算結(jié)果(表2)，可知二長花崗巖、花崗閃長巖和暗色包體的成巖壓力分別為0.65～1.02 kbar、0.57～1.11 kbar和0.87～1.42 kbar。各類巖石的成巖壓力普遍較低，其中暗色包體的成巖壓力略高。

5.2.3 巖漿氧逸度

寄主巖漿的氧逸度可以影響黑云母和鈣質(zhì)角閃石的化學(xué)成分[11,16,27,45]。黑云母的高Ti和結(jié)構(gòu)式中的低A1Ⅵ指示其形成于較高溫度和較高氧逸度的介質(zhì)環(huán)境[27]，由圖5a可知，各類巖石普遍形成于相對較高的氧逸度環(huán)境。Wones和Eugster[11]通過研究與磁鐵礦和鉀長石共生的黑云母的Fe3+、Fe2+和Mg2+原子百分?jǐn)?shù)，大致估計出了巖漿結(jié)晶時的氧逸度(圖5c)。由圖5c可知各類巖石普遍形成于較高的氧逸度環(huán)境，這與黑云母Ti-A1Ⅵ兩端元圖解所得結(jié)論是一致的。隨著巖漿氧逸度的升高，從巖漿中結(jié)晶出的角閃石越來越富含鎂[45]。Anderson和Smith[16]在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計分析了大量的角閃石數(shù)據(jù)，并建立了角閃石相對氧逸度的判別圖解(圖5d)。圖5d顯示，各類巖石普遍形成于高氧逸度環(huán)境，這一結(jié)果與黑云母成分分析所得結(jié)論是完全一致的。所以，可以確定二長花崗巖、花崗閃長巖和暗色包體均形成于較高的氧逸度環(huán)境。

5.3 成礦意義

黑云母和角閃石的成分特征對于研究巖體與成礦的關(guān)系，特別是區(qū)分成礦和不成礦巖體以及

表2 呼斯特巖體黑云母電子探針分析結(jié)果(wB/%)

注：—表示含量低于檢測限；T、p和D分別指溫度(℃)、壓力(kbar)和深度(km)。

確定巖體的礦化類型具有重要的指示意義[14,17,34,46-48]。

鎂鐵云母的含鐵指數(shù)f(f=(Fe2++Fe3+)/(Fe2++Fe3++Mg))與巖體的礦化類型有明顯的對應(yīng)關(guān)系，低含鐵指數(shù)(f=0.05～0.15)的金云母常伴生于含金剛石的金伯利巖中；中含鐵指數(shù)(f=0.22～0.42)者多賦存于銅、鉬、金礦化的巖體中；較高含鐵指數(shù)(f=0.28～0.52)者主要與鐵

表3 呼斯特巖體角閃石電子探針分析結(jié)果(wB/%)

礦化有聯(lián)系[34]。二長花崗巖和花崗閃長巖中黑云母的含鐵指數(shù)變化范圍為0.43～0.48，屬于較高含鐵指數(shù)者，與鐵礦化有密切聯(lián)系。大興安嶺中南段燕山早期與銅成礦有關(guān)的花崗巖其黑云母以相對富鎂貧鐵為特征[46]。大量針對長江中下游中酸性侵入體的研究[49-54]也顯示與鐵銅礦化有關(guān)的巖體其氧逸度較高，巖體中黑云母富鎂且黑云母氧化系數(shù)(Fe3+/(Fe3++Fe2+))較高。黑云母富鎂是巖漿高氧逸度的指標(biāo)之一[45]，而較高氧逸度的中酸性侵入體是形成矽卡巖型鐵銅礦床的有利條件之一[55-56]。二長花崗巖和花崗閃長巖中的黑云母屬于鎂質(zhì)黑云母，相對富鎂，氧化系數(shù)(0.29～0.49)較高；其成分特征顯示巖石形成于較高的氧逸度環(huán)境(圖5c)，有利于鐵銅礦化作用。

Chivas[12]、Hendry等[13]和呂志成等[57]的研究表明，產(chǎn)于貧礦巖體和成礦巖體中的角閃石化學(xué)成分有明顯區(qū)別。與斑巖型銅礦成礦有關(guān)的巖體其角閃石相對富硅且角閃石化學(xué)成分變化較大，而貧礦巖體中的角閃石相對富鐵且角閃石化學(xué)成分變化較小[12-13]。呂志成等[57]對大興安嶺中南段燕山期兩類不同成礦花崗巖中的角閃石成分進(jìn)行了深入研究，指出與銅成礦有關(guān)的花崗巖其角閃石以富硅(SiO2平均51.30%)、富鎂(MgO平均6.11%)及相對貧鐵(FeO平均19.05%)為特征。前已述及，呼斯特巖體中的角閃石即使在同一巖性中其成分也有一定變化。此外，二長花崗巖與花崗閃長巖中的角閃石也具有富硅(SiO2平均48.19%)、富鎂(MgO平均13.11%)和相對貧鐵(FeO平均15.23%)的特征，明顯表現(xiàn)出與銅礦化有關(guān)的成分特點。

矽卡巖(礦床)的形成深度對于其規(guī)模、形態(tài)和蝕變特征具有重要影響，與Fe、Cu、Pb、Zn等矽卡巖礦床形成有關(guān)的巖體侵位深度多在1～6 km之間[55,58]。二長花崗巖和花崗閃長巖的成巖壓力分別為0.65～1.02 kbar和0.57～1.11 kbar，將結(jié)晶時的壓力視作上覆靜巖壓力，依據(jù)公式P=ρgh(g=9.8 m/s2；ρ=2.7 g/cm3)計算出二者的侵位深度分別為2.5～3.9 km和2.2～4.2 km。這一結(jié)果表明兩類巖石的侵位深度也是有利于鐵銅礦化的。

越來越多的研究顯示，巖漿混合作用與某些斑巖-矽卡巖型多金屬礦床的形成具有密切聯(lián)系[59-63]。呼斯特巖體中的暗色包體是典型巖漿混合作用的產(chǎn)物。野外調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，礦化較好的部位附近二長花崗巖中的暗色包體相對較發(fā)育，并且在暗色包體中常見黃鐵礦和磁鐵礦顆(微)粒(圖2c，f，k)，此類包體周圍的寄主巖石也見有一定程度的黃鐵礦化。這些特征在希勒庫都克、馬廠箐和甲瑪?shù)扰c巖漿混合作用有成因聯(lián)系的斑巖-矽卡巖型多金屬礦床中均有發(fā)現(xiàn)。顯然，巖漿混合作用與可克薩拉—艾木斯呆依鐵銅礦床的形成具有密切聯(lián)系。前人研究表明巖漿混合作用對于斑巖-矽卡巖型多金屬礦床成礦的制約主要體現(xiàn)在兩個方面:幔源巖漿提供了大量成礦物質(zhì)以及由巖漿混合作用形成的混合巖漿經(jīng)過分異演化形成了含礦巖漿[59-61]。因此，區(qū)內(nèi)巖漿混合作用強(qiáng)烈的巖體可以作為與巖漿混合作用有關(guān)的斑巖-矽卡巖型多金屬礦床的找礦標(biāo)志。

6 結(jié) 論

(1)呼斯特巖體二長花崗巖、花崗閃長巖和暗色包體中的斜長石皆屬于中長石，黑云母均為鎂質(zhì)黑云母，角閃石多為鎂角閃石，少量為淺閃石。礦物化學(xué)特征指示巖體形成于較高溫度(738～770 ℃)、較低壓力(0.57～1.42 kbar)和高氧逸度環(huán)境。

(2)二長花崗巖和花崗閃長巖中的黑云母和角閃石均表現(xiàn)出與鐵銅礦化有關(guān)的成分特征，所指示的巖體侵位深度(2.2～4.2 km)和高氧逸度對鐵銅礦化十分有利。

(3)巖體形成于北天山洋向南俯沖于伊犁板塊之下的大陸邊緣弧環(huán)境，巖石屬于I型花崗巖，成巖物質(zhì)主要來自元古代下地殼，混有少量幔源物質(zhì)，成巖過程中經(jīng)歷了巖漿混合作用。巖漿混合作用與礦床的形成關(guān)系密切，對區(qū)內(nèi)斑巖-矽卡巖型多金屬礦床的找礦具有指示意義。

致謝:野外工作得到了新疆地礦局第七地質(zhì)大隊吳慶斌等技術(shù)人員的大力支持；電子探針分析得到了核工業(yè)北京地質(zhì)研究院劉瑞萍和葛祥坤等技術(shù)骨干的熱心幫助；審稿人提出了建設(shè)性的修改意見；謹(jǐn)此致謝！