藏南錯那洞穹隆高分異淡色花崗巖的礦物學特征

張丁川, 張剛陽,2 , 陳 曦,3, 楊 賓

(1. 成都理工大學 地球科學學院 自然資源部構(gòu)造成礦成藏重點實驗室， 四川 成都 610059； 2. 西藏華鈺礦業(yè)股份有限公司， 西藏 拉薩 850032; 3. 西南石油大學 地球科學與技術(shù)學院，四川 成都 610500)

喜馬拉雅造山帶中下地殼變質(zhì)沉積巖發(fā)生不同類型的部分熔融過程(Le Fort, 1975;曾令森等, 2017)，形成的巖漿經(jīng)歷結(jié)晶分異作用，形成了廣泛分布的強過鋁質(zhì)、高分異的花崗巖(吳福元等, 2015; Liuetal., 2019; Wuetal., 2020)。近年來，在喜馬拉雅造山帶佩枯措、夏如、康馬、告烏、然巴等數(shù)十個淡色花崗巖體中發(fā)現(xiàn)了綠柱石、鈮鐵礦、燒綠石、鈮鐵金紅石等稀有金屬礦物(王汝成等, 2017; Xieetal., 2020)，揭示出高度演化的喜馬拉雅淡色花崗巖具有形成稀有金屬礦床的潛力。

錯那洞穹隆是喜馬拉雅造山帶首個進行勘查并圈定稀有多金屬礦體的穹隆。錯那洞穹隆的祥林、余納雜、日納、曲嘎爾北等4個礦段均發(fā)現(xiàn)熱液脈型鎢錫鈹銣礦、矽卡巖型鎢錫鈹?shù)V和花崗巖型銣鈹稀有金屬礦(李光明等, 2017； 董漢文等, 2017)。錯那洞淡色花崗巖分布于錯那洞穹隆核部，主體為二云母花崗巖、白云母花崗巖，其次為石榴子石花崗巖、電氣石花崗巖、花崗偉晶巖等。二云母花崗巖與大理巖、石榴子石黑云母片巖接觸帶發(fā)育矽卡巖，形成白鎢礦、錫石、羥硅鈹石、鉛鈹閃石等礦石礦物(梁維等, 2018)。花崗偉晶巖脈不同程度地發(fā)育綠柱石、錫石、黑鎢礦等金屬礦物(Xieetal., 2020)。二云母花崗巖、電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖等巖體本身屬于銣的礦化體，含銣礦物主要為長石和云母(夏祥標等, 2019)。巖石地球化學和礦床學的研究認為，錯那洞中新世的二云母花崗巖、電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖等屬于高分異淡色花崗巖，并且與鎢錫鈹銣成礦作用密切相關(guān)(梁維等, 2018; 張林奎等, 2018; 夏祥標等, 2019)。淡色花崗巖高度結(jié)晶分異演化過程和稀有元素在熔體中過飽和行為被認為是稀有金屬成礦的關(guān)鍵因素之一(Xieetal., 2020)。

錯那洞花崗巖在礦物組合與礦物成分上顯示出一系列的變化。從二云母花崗巖、電氣石花崗巖到石榴子石花崗巖，鉀長石和黑云母的含量下降，鈉長石、白云母等礦物含量增多，電氣石、石榴子石、鈮鐵礦等特征礦物開始出現(xiàn)(吳福元等, 2015; Wuetal., 2020； Xieetal.， 2020)。作為花崗巖的重要副礦物，電氣石、石榴子石等礦物的結(jié)構(gòu)和化學變化記錄了花崗巖漿演化過程的重要信息(Dutrow and Henry, 2018)。前人通過研究這些淡色花崗巖取得了大量的成果(吳福元等, 2015; 王曉先等, 2016; 李光明等, 2017; 董漢文等, 2017; 王汝成等, 2017; Liuetal., 2019; 代作文等, 2019; Wuetal., 2020; Xieetal., 2020)，但有關(guān)不同類型淡色花崗巖之間礦物的元素演化特征的討論仍然較少。本文以錯那洞穹隆核部的二云母花崗巖、電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖和花崗偉晶巖等淡色花崗巖為研究對象，利用電子探針技術(shù)，分析淡色花崗巖高度結(jié)晶分異過程中的礦物化學成分變化，探討藏南高分異花崗巖礦物的元素演化特征。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

喜馬拉雅地體位于雅魯藏布江縫合帶南側(cè)，北部為特提斯喜馬拉雅，中部為高喜馬拉雅，南部為低喜馬拉雅，它們由南向北依次被主中央逆沖斷層(MCT)和藏南拆離系(STDS)隔開(Debonetal., 1986; Yin and Harrison， 2000)。喜馬拉雅花崗巖主要沿著東西向展布的南北兩條帶分布。北帶為特提斯喜馬拉雅花崗巖帶，花崗巖多產(chǎn)于特提斯喜馬拉雅片麻巖穹隆的核部(圖1a， Zengetal., 2014)或侵入特提斯喜馬拉雅沉積巖系中，代表性淡色花崗巖由東至西有雅拉香波、然巴、康馬、拉軌崗日、馬拉山等巖體(張宏飛等, 2005;吳福元等, 2015; Liuetal., 2019)；南帶為高喜馬拉雅花崗巖帶，分布在藏南拆離系周圍及高喜馬拉雅構(gòu)造單元，主要沿藏南拆離系侵位于高喜馬拉雅變質(zhì)巖系中(Le Fort, 1975; Harrisonetal., 1997)，代表性淡色花崗巖由東至西有錯那、拉隆、庫拉崗日、定結(jié)、吉隆等巖體。喜馬拉雅花崗巖巖性以二云母花崗巖為主，常呈巖基狀產(chǎn)出；其次是電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖、偉晶巖等，以脈狀形式侵入二云母花崗巖或者圍巖中。喜馬拉雅花崗巖形成于44～7 Ma，大部分花崗巖體形成于25～14 Ma(Wuetal., 2020)，與藏南拆離系向北大規(guī)模伸展拆離時間一致。

圖1 特提斯喜馬拉雅淡色花崗巖分布圖[a，據(jù)Zeng等 (2014)]及錯那洞穹隆地質(zhì)簡圖[b，修改自付建剛等( 2018)]

錯那洞穹窿地處特提斯喜馬拉雅構(gòu)造單元東段，緊靠藏南拆離系上盤。錯那洞穹隆由外到內(nèi)可以劃分為蓋層、滑脫系和核部3個部分(圖1b, 付建剛等, 2018)。最上面蓋層主要為侏羅系日當組由泥質(zhì)粉砂質(zhì)板巖和片巖組成的變質(zhì)巖。中間滑脫系主要為含石榴子石-藍晶石-十字石黑云母石英片巖夾中薄層大理巖，其次是含矽線石二云母花崗片麻巖、含電氣石花崗質(zhì)片麻巖和石榴子石白云母片麻巖等，從上到下變質(zhì)程度逐漸加深。大理巖內(nèi)斷續(xù)發(fā)育有矽卡巖化蝕變，局部見有鎢錫鈹?shù)V化(梁維等, 2018)。穹窿核部主要為糜棱狀花崗質(zhì)片麻巖和錯那洞淡色花崗巖(圖2a， 張林奎等, 2018)。前人通過地球化學研究認為，錯那洞淡色花崗巖起源于高喜馬拉雅變泥質(zhì)巖，是經(jīng)歷了深度的部分熔融之后，在巖漿上侵過程中發(fā)生了高程度的巖漿分異結(jié)晶過程，形成的高度演化的花崗巖(黃春梅等, 2018； 梁維等, 2018; Xieetal., 2020)。

已有的鋯石/獨居石的U-Th-Pb年代學分析認為，錯那洞穹隆內(nèi)二云母花崗巖形成于20.6～16.5 Ma(張林奎等, 2018; 夏祥標等, 2019)，電氣石花崗巖形成于19.7 Ma(林斌等, 2016)，石榴子石花崗巖形成于21.8～15.9 Ma(董漢文等, 2017; 高利娥等, 2017; 黃春梅等, 2018; 張林奎等, 2018)。矽卡巖型鈹鎢錫礦和花崗巖中鈮鐵礦形成時間分別為17.4 Ma和14.4 Ma(Xieetal., 2020)。前人的年代學數(shù)據(jù)表明錯那洞二云母花崗巖、電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖在21～16 Ma經(jīng)歷了多期次、長時間的巖漿侵位和結(jié)晶分異過程，熱液成礦時間發(fā)生在17～14 Ma之間。

2 巖相學特征

依據(jù)礦物組合以及黑云母、石榴子石、電氣石等特征性礦物，可將錯那洞淡色花崗巖分為二云母花崗巖、電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖。

二云母花崗巖主要呈巖基狀產(chǎn)出，是錯那洞淡色花崗巖的主要巖性(圖2b)。礦物組成為斜長石、鉀長石、石英、白云母和黑云母，副礦物主要為獨居石、鋯石、磷灰石等。巖石具有細-中粒、半自形粒狀結(jié)構(gòu)，板狀鉀長石、片狀白云母和粒狀石英共生，包裹較早形成的黑云母等礦物(圖3d)。白云母為片狀，淺褐色-無色，弱多色性；黑云母呈棕褐色-紅褐色的片狀，多色性極明顯；斜長石為半自形-自形，聚片雙晶發(fā)育；鉀長石發(fā)育卡斯巴雙晶，且常包裹較早形成的礦物，如石英、斜長石、云母等(圖3d)。

電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖主要以脈體形式侵入二云母花崗巖、變質(zhì)沉積巖圍巖，或呈囊狀賦存于二云母花崗巖中(圖2c)。野外沒有觀察到電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖之間的切割關(guān)系。電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖均為中細粒花崗結(jié)構(gòu)(圖3b、3c)，具有相似的礦物成分，石英、斜長石、鉀長石、白云母是普遍存在的礦物，但幾乎不含黑云母。電氣石、石榴子石分別是兩類花崗巖代表性的礦物。石榴子石呈粒狀，深褐色，內(nèi)部含有少量石英包裹體。電氣石為長柱狀或短柱狀晶體，橫切面呈三角形或多邊形，單偏光下具有褐色-深褐色的多色性(圖3e、3f)。

圖2 錯那洞淡色花崗巖野外照片

花崗偉晶巖呈脈狀侵入二云母花崗巖巖株或圍巖地層中。與電氣石花崗巖不同，花崗偉晶巖主要礦物為粗粒到巨晶的斜長石、石英和鉀長石，其次是體積分數(shù)高達10%的電氣石。電氣石在偉晶巖脈中呈柱狀或纖維狀集合體(圖3g～3i)。

圖3 錯那洞代表性花崗巖手標本及鏡下特征(d、e為正交偏光照片； f、h、i為單偏光照片)

電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖和花崗偉晶巖，發(fā)育有豐富的稀有金屬礦物，如綠柱石(圖2d)、錫石、黑鎢礦、鈮鉭鐵礦、重鉭鐵礦、含銣長石、含銣云母等礦物(梁維等, 2018； Xieetal., 2020)。二云母花崗巖與大理巖、石榴子石黑云母片巖接觸帶發(fā)育矽卡巖，形成了錫石、白鎢礦、硅鈹石、羥硅鈹石等礦石礦物。前人研究認為，錯那洞二云母花崗巖、電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖與鎢錫鈹成礦具有密切的成因聯(lián)系(張林奎等, 2018; 梁維等, 2018； Xieetal., 2020)。

3 樣品及測試方法

本文研究的電氣石、云母、長石和石榴子石等樣品采自錯那洞穹隆中心的二云母花崗巖(10-1A、10-3A、18-7A)、電氣石花崗巖(18-17B、18-16C)、石榴子石花崗巖(18-3A、18-3B、18-16B、18-16D)和偉晶巖(10-6A)，采樣位置如圖1b所示。將野外采集的樣品磨制成薄片探針片，在偏光顯微鏡下觀察礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和包裹關(guān)系等。對有代表性的電氣石、白云母、黑云母、長石和石榴子石等顆粒開展二次電子圖像(SE)和背散射電子圖像(BSE)觀察，選取顏色均勻且避開裂隙部位進行電子探針成分分析，對具有成分環(huán)帶的石榴子石，分析其不同部位的成分，共計192個分析點。

電子探針二次電子圖像(SE)、背散射電子圖像(BSE)和微區(qū)成分分析分析在西南石油大學地球科學與技術(shù)學院電子探針實驗室完成。電子探針型號為JEOL-JXA8230，配備有4道波譜儀。在上機測試之前先將樣品按照Zhang和Yang(2016)提供的辦法進行鍍碳鍍上厚度約20 nm的碳膜。工作條件為：加速電壓15 kV，加速電流20 nA，束斑直徑10 μm。Na、Mg、K、Ca、Fe、Ti、Al、Si、Ni、Cr、Mn元素特征峰的測量時間為10 s，上下背景的測量時間分別是峰測量時間的一半。以天然礦物和合成純氧化物為標準進行校準，使用的國際SPI標樣為Na(NaAlSi3O8)、Mg(MgCaSi2O6)、Al(NaAlSi3O8)、Si(NaAlSi3O8)、K(KAlSi3O8)、 Ca(MgCaSi2O6)、Fe(FeCr2O4)、Cr(FeCr2O4)、Ti(TiO2)、Mn(CaMnSi2O6)。

4 分析結(jié)果

4.1 長石

錯那洞二云母花崗巖、電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖的堿性長石和斜長石的電子探針數(shù)據(jù)分析結(jié)果見表1和表2。

堿性長石主量元素SiO2、 Al2O3、 K2O、 Na2O含量變化范圍分別為64.07%～65.97%、 18.20%～18.71%、 15.24%～16.05%、 0.46%～1.09% (表1)。從二云母花崗巖到電氣石花崗巖和石榴子石花斜長石主量元素SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、K2O含量變化范圍分別為65.48%～68.82%、20.17%～21.59%、0.81%～2.39%、10.28%～11.46%、0.09%～0.27%。3類花崗巖的斜長石均具有富鈉長石的特點，鈉長石Ab端員組分平均值為90.6。相對于二云母花崗巖斜長石(Ab87.8～90.9An8.4～10.9)，電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖斜長石的鈉長石Ab端員組分相對較高，分別為Ab88.7～95.8和Ab90.4～92.9；鈣長石An端員組分相對較低，分別為An3.7～10.6、An5.8～7.5(表2)。在長石分類圖解中，二云母花崗巖中斜長石大部分落于鈉長石區(qū)域，少部分處于更長石區(qū)域；而晚期的石榴子石花崗巖和電氣石花崗巖中斜長石均處于鈉長石區(qū)域(圖4)。

表1 造巖礦物堿性長石的主要元素組成 wB/%

表2 造巖礦物斜長石的主要元素組成 wB/%

崗巖，堿性長石端員組分沒有顯著的趨勢性變化，鈉長石Ab分別為Ab4.2～9.8、Ab7.2～8.0、Ab4.2～9.8，正長石Or分別為Or90.2～95.8、Or91.4～92.7、Or90.7～95.8，在長石分類圖解中，3類花崗巖均分布于正長石的范圍內(nèi)(圖4)。

圖4 長石化學成分分類圖

4.2 黑云母

黑云母樣品均來自二云母花崗巖。黑云母的陽離子數(shù)以22個氧為基礎(chǔ)進行計算，F(xiàn)e2+和Fe3+值采用陽離子總數(shù)8、陰離子負電價23的理論值計算(林文蔚等, 1994)，結(jié)果見表3。

表3 造巖礦物黑云母的主要元素組成 wB/%

黑云母Fe2+/(Fe2++Mg)值可以指示黑云母未遭受后期流體的改造(向坤等, 2019； Stone, 2000)。本文黑云母Fe2+/(Fe2++Mg)值集中分布于0.83～0.88之間，說明黑云母未遭受后期流體的改造。二云母花崗巖的黑云母具有貧Mg富Fe的特征，其FeO、MgO含量分別為21.67%～27.24%和1.70%～2.74%，含鎂系數(shù)IMg[IMg=Mg/(Mg+Fe2+)]僅為0.13～0.17。二云母花崗巖的黑云母在Mg-(Fe3++AlⅥ+Ti)-(Fe2++Mn)圖解(圖5a)中，位于鐵葉云母區(qū)域，具有過鋁質(zhì)花崗巖黑云母的特征(圖5b)。

圖5 錯那洞二云母花崗巖中黑云母分類圖[a， 底圖據(jù)Foster(1960修改)]及構(gòu)造環(huán)境判別圖

4.3 白云母

白云母是錯那洞淡色花崗巖中普遍存在的富鋁礦物相。本次研究中的白云母樣品分別來自二云母花崗巖、電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖。白云母的電子探針分析結(jié)果見表4。

表4 造巖礦物白云母的主要元素組成 wB/%

Miller等(1981)依據(jù)花崗巖中白云母的結(jié)構(gòu)條件，將白云母分為原生型和次生型。原生型白云母比次生型熱液蝕變形成的白云母具有更高的Ti、Na、Al含量和更低的Si和Mg含量。在Mg-Ti-Na三元圖解當中，錯那洞3類淡色花崗巖樣品的白云母均落在原生白云母區(qū)域(圖6)，屬于巖漿成因白云母。

圖6 淡色花崗巖中白云母Mg-Ti-Na圖(原生白云母和次生白云母區(qū)域據(jù)Miller等, 1981)

3類花崗巖白云母的SiO2、K2O含量相近，集中分布于45.21%～47.37%、9.80%～10.95%之間。從二云母花崗巖到電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖，白云母具有弱的富集Al、Na等元素的趨勢，其Al2O3平均含量分別為31.19%、33.26%、32.69%，Na2O平均含量分別為0.37%、0.41%、0.43%。與黑云母類似，從二云母花崗巖到電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖，白云母FeO、MgO含量具有總體逐漸降低的趨勢，相對而言具有富Fe貧Mg的趨勢，F(xiàn)eO平均含量分別為4.20%、3.52%和3.73%，MgO平均含量分別為0.9%、0.45%和0.46%。XFe值[XFe=Fe/(Fe+Mg)]分別在0.71～0.74、0.78～0.85和0.80～0.88之間。

4.4 電氣石

電氣石是高分異花崗巖的標志性礦物之一(吳福元等, 2017)，常在電氣石花崗巖中出現(xiàn)，均呈黑色的長柱狀產(chǎn)出(圖3e)。電氣石在偉晶巖中出現(xiàn)多為長柱狀或塊狀電氣石集合體(圖3g)。電氣石化學通式為XY3Z6[T6O18][BO3]3V3W，其中X=Na+， Ca2+， K+， 空位； Y=Fe2+， Mg2+， Mn2+， Al3+， Li+， Fe3+， Cr3+； Z=Al3+， Mg2+，F(xiàn)e3+和Cr3+；T=Si4+，Al3+和B3+； V+W=OH-, O2-，F(xiàn)-。電氣石的晶體化學式根據(jù)Henry等(2011)提出的四面體和八面體位置(X+Y+Z)上有15個陽離子和31個陰離子計算得到，B2O3和H2O的值是根據(jù)OH+F=4和B=3計算所得。具體計算方法參考Zhou等(2019)，電氣石電子探針數(shù)據(jù)及晶體化學式計算結(jié)果詳見表5。

續(xù)表4 Continued Table 4

表5 造巖礦物電氣石的主要元素組成 wB/%

花崗巖型電氣石主量元素SiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO、MnO、Na2O、TiO2含量變化范圍為33.82%～35.40%、30.69%～32.62%、14.31%～15.10%、1.21%～1.68%、0.18%～0.31%、0.16%～0.27%、2.04%～2.38%、0.14%～0.81%，Cr2O3和K2O的含量幾乎可以忽略不計(<0.1%)。偉晶巖型電氣石主量元素SiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO、MnO、Na2O含量變化范圍為34.23%～35.55%、30.32%～33.72%、14.33%～15.86%、0.34%～2.36%、0.20%～0.85%、0.24%～0.52%、1.94%～2.08%，TiO2、Cr2O3和K2O等含量小于0.1%或低于檢測限。電氣石花崗巖和花崗偉晶巖中電氣石均屬于堿基組電氣石(圖7)。花崗巖型電氣石和偉晶巖電氣石均屬于富Fe貧Mg的黑電氣石(圖8a)。

圖7 錯那洞電氣石花崗巖中電氣石類別劃分圖(據(jù)Henry和Dutrow, 2011)

圖8 電氣石種類分類圖[a,底圖據(jù) Henry 和Dutrow ( 2012)修改]、Al-Fe-Mg三元圖解[b,底圖據(jù)Henry 和 Guidotti (1985)]、Xvac-Al關(guān)系圖(c)和Fe-Mg關(guān)系圖(d)

4.5 石榴子石

石榴子石通常存在于含石榴子石的白云母花崗巖當中，其自形-半自形的的結(jié)構(gòu)特征表明其是由巖漿直接結(jié)晶形成的。石榴子石晶體化學式以18個氧為基礎(chǔ)進行計算，電子探針數(shù)據(jù)及晶體化學式計算結(jié)果詳見表6。

表6 造巖礦物石榴子石的主要元素組成 wB/%

石榴子石主量元素SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、MnO含量變化范圍為34.90%～37.64%、19.59%～21.13%、0.95%～1.54%、0.04%～0.61%、23.63%～30.07%、11.54%～17.24%，石榴子石中幾乎不含F(xiàn)、Cl等揮發(fā)組分。

石榴子石組分主要為鐵鋁榴石(Alm)(60.12%～68.88%)和錳鋁榴石(Spe)(26.89%～33.89%)以及少量的鈣鋁榴石(Gro)(3.16%～4.00%)和鎂鋁榴石(Pyr)(<1%)。石榴子石從核部到邊部具有貧Mn富Fe的趨勢，其錳鋁榴石(Spe)降低(圖9a)，鐵鋁榴石(Alm)增加，這樣的成分分帶與低溫和巖漿晚期(近似偉晶巖類熱液)形成的石榴子石中的成分分帶相似(Manning, 1983)。

石榴子石中的Fe、Mn、Mg含量的相對高低，可以反映巖漿的分異演化趨勢(Manning, 1983)。錯那洞石榴子石花崗巖與然巴石榴子石花崗巖的石榴子石在XMn-XFe圖解中均位于巖漿分餾演化的末端(圖9b)，反映錯那洞石榴子石花崗巖與然巴石榴子石花崗巖類似，均為花崗巖漿高度分異演化形成的(Villaseca and Barbero, 1994; Liuetal., 2019)。

圖9 錯那洞淡色花崗巖石榴子石端員成分剖面圖(a)和XMn-XFe圖解[b， 底圖數(shù)據(jù)來自Manning (1983)、 Villaseca和Barbero(1994)]

5 討論

5.1 淡色花崗巖的分異

前人通過年代學、地球化學的研究認為，錯那洞淡色花崗巖形成于中新世(22～16 Ma)，與STDS向北大規(guī)模伸展拆離時間一致(董漢文等, 2017； 夏祥標等, 2019)。在伸展構(gòu)造條件下，高喜馬拉雅結(jié)晶巖系在快速折返過程中發(fā)生變泥質(zhì)巖減壓脫水部分熔融作用形成花崗質(zhì)巖漿(吳福元等, 2015； 曾令森等, 2017)，花崗質(zhì)巖漿在伸展構(gòu)造環(huán)境下侵位過程中發(fā)生了顯著結(jié)晶分異過程(Ballouardetal., 2015; Liuetal., 2019)，形成了高分異特征的淡色花崗巖。

5.1.1 云母和長石

Scaillet等(1995)模擬了高喜馬拉雅淡色花崗巖的分異結(jié)晶實驗，表明隨著結(jié)晶分異過程(即巖漿溫度的降低)的進行，黑云母的XFe值、AlⅥ會逐漸升高。黑云母中Fe端員比Mg端員的結(jié)晶溫度更低(Liuetal., 2019)，因此巖漿熔體逐漸冷卻結(jié)晶演化過程中，黑云母中Mg含量比Fe含量的下降趨勢更加明顯。錯那洞二云母花崗巖的黑云母亦顯示出明顯的成分差異。隨著XFe值的增加，AlⅥ和Mn的含量具有正相關(guān)的增長趨勢，而Mg和Fe含量有顯著的負相關(guān)關(guān)系(圖10)，顯示出二云母花崗巖中巖漿的高分異結(jié)晶演化趨勢。

圖10 二云母花崗巖中黑云母化學成分圖

隨著巖漿結(jié)晶分異作用的發(fā)展，巖漿中Fe、Mg含量逐漸減少，暗色礦物黑云母比例也會隨之下降。錯那洞淡色花崗巖則表現(xiàn)為早期結(jié)晶的二云母花崗巖含有體積分數(shù)為5%～7%的黑云母(圖3a)，晚期侵入的電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖中幾乎不含黑云母。從二云母花崗巖到電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖，作為貫通礦物的白云母，其Al2O3、Na2O含量具有升高的趨勢(31.19%→33.26%→32.69%, 0.37%→0.41%→0.43%)，而FeO、MgO質(zhì)量分數(shù)具有逐漸降低的特征(4.20%→3.52%→3.73%, 0.90%→0.45%→0.46%)，反映出巖漿分異演化過程中，黑云母等暗色礦物的結(jié)晶消耗了巖漿的Fe、Mg等元素，花崗巖逐漸向富Al富Na的方向演化的發(fā)展趨勢。

從錯那洞二云母花崗巖到晚期電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖，斜長石的鈣長石組分An平均值逐漸降低(10.1→7.4→7.4)，鈉長石組分Ab值逐漸升高(88.9→91.8→91.3)，反映隨著巖漿的演化，淡色花崗巖向富Na的鈉長花崗巖演化的趨勢。在全巖地球化學組分上，則表現(xiàn)為CaO含量和CaO/(CaO+Na2O)值逐漸降低(Liuetal., 2019)。

5.1.2 電氣石

花崗巖型電氣石呈浸染狀分布于電氣石花崗巖中，可見柱狀晶體內(nèi)部含有少量的石英包裹體，并且與周圍的長石、石英等礦物呈平面或弧形接觸，顯示平衡共生關(guān)系(圖3b)，說明花崗巖型電氣石與長石、石英等礦物近于同時形成，處于巖漿期的冷卻結(jié)晶階段，屬于巖漿成因。

偉晶巖型電氣石呈柱狀或纖維狀集合體分布于偉晶巖脈(圖3g)，通常切割或交代早期礦物的長石與石英(圖3h、3i)，表明其結(jié)晶時間要晚于長石和石英。偉晶巖型電氣石具有較低的Mg/(Mg+Fe)值(0.04～0.22)，并在Fe-Al-Mg三元圖上分布在貧鋰花崗巖、偉晶巖和細晶巖區(qū)域(圖8b)。偉晶巖型電氣石富Fe(FeO含量為14.33%～15.86%)、富Al(Al2O3含量為30.32%～33.72%)的特征主要受其結(jié)晶時熱液環(huán)境的控制，而并非外來富B流體加入。因為如果發(fā)生巖漿期后的外來富B流體交代蝕變作用，偉晶巖型電氣石應具有較高的Mg含量，表現(xiàn)為在Fe-Al-Mg三元圖上會趨向于向含鋁飽和相的變泥質(zhì)巖和變砂屑巖、缺乏鋁飽和相的變泥質(zhì)巖和變砂屑巖區(qū)域移動(Yangetal., 2015)。因此，偉晶巖型電氣石是屬于巖漿-熱液過渡階段的產(chǎn)物。

Henry和Dutrow(2012)關(guān)于電氣石的分區(qū)實驗表明，低-中鹽度流體中電氣石的成分變化與□Al(NaMg)-1交換矢量對應。隨著高Na和更多的鹽水環(huán)境下形成的電氣石，其成分變化最符合AlO[Mg(OH)]-1交換矢量。錯那洞電氣石花崗巖和花崗偉晶巖中的電氣石分別符合□Al(NaR)-1趨勢和AlO[R(OH)]-1趨勢(圖8c)，在Mg-Fe關(guān)系圖(圖8d)中與□Al(NaMg)-1趨勢和AlO[Mg(OH)]-1趨勢對應。這種特征說明，相對于巖漿成因的花崗巖型電氣石，偉晶巖型電氣石形成于 更加富Na和高鹽度的巖漿-熱液環(huán)境?；◢弬ゾr結(jié)晶分異程度比電氣石花崗巖更高。

5.1.3 石榴子石

錯那洞淡色花崗巖中石榴子石具有高XFe(0.990～0.997，平均0.993)、XMn(0.193～0.507，平均0.329)值，這是高分異花崗巖的顯著性特征(Villaseca and Barbero, 1994； 圖9b)。石榴子石花崗巖中存在原生白云母(圖6)，因此富Mn、Al流體中黑云母不會結(jié)晶，而會出現(xiàn)石榴子石+白云母的結(jié)晶組合(Miller and Stoddard, 1981)。黑云母的消失，指示從二云母花崗巖到電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖Mg-Fe含量的減少，反映不含黑云母的電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖的結(jié)晶分異演化程度高于二云母花崗巖。

由于石榴子石中陽離子(特別是Fe2+、Mn2+)的相互擴散非常緩慢，溫度在600～700℃以下時可以忽略不計(Yardley, 1977)，因此石榴子石的結(jié)晶溫度一般在600～700℃或是更低。利用全巖鋯溫度計估算得到的喜馬拉雅二云母花崗巖的巖漿溫度在750℃左右(吳福元等， 2015)，說明石榴子石花崗巖的結(jié)晶溫度要低于二云母花崗巖，反映了石榴子石花崗巖是在花崗質(zhì)熔漿分異結(jié)晶的晚期形成的。

巖漿熔體中Mn的濃度分配主要受到石榴子石晶體的分配控制，富Mn的石榴子石可以直接從花崗巖漿或偉晶巖熱液中結(jié)晶，但一般形成于巖漿晚期(Manning, 1983)。石榴子石邊部比核部更加貧Mn的分帶模式(圖10a)與低溫的偉晶巖巖漿中的石榴子石相似(Manning, 1983)，可能代表了石榴子石花崗巖巖漿向偉晶巖巖漿過渡演化的特征。

5.2 結(jié)晶分異方式探討

5.2.1 高度結(jié)晶分異特征

一些學者認為淡色花崗巖巖石類型的區(qū)別可能是源巖的不同造成的。二云母花崗巖可以是由雜砂巖在水飽和條件下熔融產(chǎn)生，而電氣石花崗巖可以由變泥質(zhì)巖在無水條件下熔融形成(Guillot and Le Fort, 1995; Harrisetal., 1995)。石榴子石花崗巖是變泥質(zhì)巖在黑云母脫水部分熔融作用下，熔體捕獲轉(zhuǎn)熔作用形成的石榴子石而成(Villarosetal., 2009)。實驗巖石學模擬實驗發(fā)現(xiàn)，淡色花崗巖可以通過同一源區(qū)的漸進熔融模式形成。電氣石花崗巖在高氧逸度條件下可以由黑云母花崗巖分異結(jié)晶形成(Scailletetal.，1990)，而石榴子石花崗巖可以由二云母花崗巖演化而來(Scailletetal., 1995)。近年來部分學者提出，喜馬拉雅淡色花崗巖的源區(qū)巖漿在上侵的過程中遭受過地殼物質(zhì)的混染，并經(jīng)歷了高度分離結(jié)晶作用，屬于高分異花崗巖(Zengetal., 2014; 吳福元等, 2015)。

巖石地球化學、U-Th-Pb測年研究表明，錯那洞二云母花崗巖、電氣石崗巖和石榴子石花崗巖具有相同的巖漿源區(qū)，在21～16 Ma經(jīng)歷了多期次、長時間的巖漿侵位和結(jié)晶分異過程(董漢文等, 2017; 高利娥等, 2017;張林奎等, 2018; Huangetal., 2018; Xieetal., 2020)。錯那洞淡色花崗巖含有豐富的電氣石和云母類礦物，表明其屬于富含揮發(fā)分(B、F等)的花崗巖體系，該花崗質(zhì)熔體具有相當長期的巖漿演化過程。淡色花崗巖全巖地球化學顯示出顯著的負Eu異常(夏祥標等, 2019; Xieetal., 2020)，表明其經(jīng)歷了強烈的長石結(jié)晶分異作用和熔體-流體相互作用(Liu and Zhang, 2005)。從二云母花崗巖到(含電氣石、石榴子石)白云母花崗巖，輕重稀土元素比值降低，四分組效應明顯(Xieetal., 2020)，也指示了巖漿結(jié)晶晚期流體和熔體的相互作用(Irber, 1999)，反映了巖漿的高度結(jié)晶分異演化特征(吳福元等, 2015)。

錯那洞二云母花崗巖到(含電氣石、石榴子石)白云母花崗巖到花崗偉晶巖，由于鈉長石含量的增加，全巖Na2O含量和Na2O/K2O值增加，CaO和Sr含量降低，反映錯那洞二云母花崗巖、石榴子石花崗巖和偉晶巖脈之間具有漸進的分異趨勢(Schwartz, 1992; Xieetal., 2020)。石榴子石花崗巖和電氣石花崗巖之間也存在結(jié)晶分異演化的先后關(guān)系。礦物地球化學證據(jù)表明，電氣石與與周圍的長石、石英等礦物平衡共生的關(guān)系代表電氣石形成于巖漿冷卻結(jié)晶的早期。石榴子石具有富Mn核心和貧Mn邊緣的分帶模式是更晚分異的特征，因此，石榴子石的形成要晚于電氣石。錯那洞花崗偉晶巖則是巖漿演化過程中，從含電氣石、石榴子石的白云母花崗巖中分離出來的(Zhouetal., 2019)?；◢弬ゾr中電氣石的礦物地球化學證據(jù)表明其形成環(huán)境比電氣石花崗巖中的電氣石更加富Na和高鹽度，反映其結(jié)晶分異演化程度更高。

5.2.2 晶粥體分異模式

根據(jù)Pitcher(1997)所提出的結(jié)晶分異模式，晶體生長所導致的局部熔體成分變化降低了相鄰熔體的密度，密度的改變使得深層巖體內(nèi)產(chǎn)生層狀結(jié)構(gòu)或成分分帶。然而，在錯那洞巖體層狀結(jié)構(gòu)或分帶并不常見，電氣石-石榴子石花崗巖多以囊狀體形式賦存于二云母花崗巖中，而并非層狀接觸，因此錯那洞二云母花崗巖到電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖的演化并非簡單的分離結(jié)晶過程，更可能是晶粥體模式。

高硅花崗質(zhì)巖漿的粘度較高，并且花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶的礦物與液體都具有相似且較低的密度，這就導致礦物在結(jié)晶時，晶體與高硅巖漿的分離率低下。Michael(1984)由此提出晶體糊狀物分離結(jié)晶假說。根據(jù)這一假說，晶體與液體在巖漿房中形成一種共存的糊狀物體系，稱為晶粥體(crystal mush)。晶粥體內(nèi)晶體只有邊部與間隙液體(interstitial liquid)接觸，核部并不發(fā)生成分的改變。因此，結(jié)晶礦物晶體之間的間隙液體本身可以通過結(jié)晶分異形成高分異的流體，由于結(jié)晶周期較長，一部分間隙液體還可以從晶粥體體系中分離出來，形成高分異的衍生物，如流紋巖、細晶巖脈、偉晶巖脈、高度演化的花崗巖。

Liu 等(2019)通過對然巴穹隆淡色花崗巖微量元素模擬分析認為，二云母花崗巖巖漿結(jié)晶形成了晶粥體及高度分異流體間隙流體，間隙流體冷卻結(jié)晶形成了(含石榴子石、電氣石)白云母花崗巖。晶粥體的結(jié)晶分異模式，同樣可以很好地解釋錯那洞淡色花崗巖的巖漿演化。淡色花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶分異產(chǎn)生的衍生熔體比其母巖漿成分更過Al，F(xiàn)e-Mg質(zhì)更少(Scailletetal., 1995)。從礦物化學組成上來看，錯那洞二云母花崗巖到電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖，黑云母的消失反映了巖漿Mg-Fe含量的減少；作為貫通礦物的白云母Al含量增加、Mg-Fe含量減少，恰恰反映了衍生熔體的Al-Fe-Mg的成分變化。淡色花崗巖中的白云母和電氣石都具有高揮發(fā)分含量(F和B)，這有利于降低花崗巖固相線的溫度和熔體的粘度(Sirbescu and Nabelek, 2003)，從而有效提取孔隙流體。由此可以認為，錯那洞二云母花崗巖則是由早期結(jié)晶礦物與殘余的母巖漿組成的晶粥體結(jié)晶形成，而電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖可能是由從晶粥體中分離出來的衍生熔體結(jié)晶形成的。

6 結(jié)論

本文通過對藏南錯那洞淡色花崗巖的研究，分析其中長石、黑云母、白云母、電氣石、石榴子石等礦物的地球化學特征，獲得以下主要認識：

(1) 錯那洞二云母花崗巖、電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖等淡色花崗巖中堿性長石組分均屬于正長石，斜長石組分主要為鈉長石，少部分屬于更長石。白云母均為原生白云母。二云母花崗巖中黑云母主要為鐵葉云母。電氣石花崗巖和花崗偉晶巖中的電氣石均為堿基組黑電氣石。石榴子石主要為鐵鋁榴石和錳鋁榴石。

(2) 從二云母花崗巖到電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖，堿性長石的組分未發(fā)生明顯的變化，黑云母XFe、AlⅥ逐漸升高，斜長石顯示出逐漸富鈉長石的特征，白云母Al2O3、Na2O含量逐漸升高，反映花崗巖逐漸向富Al富Na的方向演化的發(fā)展趨勢。電氣石花崗巖和花崗偉晶巖中電氣石分別對應中-低鹽度和富Na、高鹽度流體環(huán)境，Na的逐漸富集可能指示了花崗偉晶巖的分異演化程度高于電氣石花崗巖。石榴子石花崗巖中石榴子石邊部比核部更加貧Mn的分帶模式與低溫的偉晶巖巖漿熱液(Manning, 1983)當中的石榴子石相似，可能代表了石榴子石花崗巖巖漿向偉晶巖巖漿過渡的過程。

續(xù)表6-1 Continued Table 6-1

續(xù)表6-2 Continued Table 6-2

(3) 錯那洞二云母花崗巖、電氣石花崗巖、石榴子石花崗巖和花崗偉晶巖具有強烈的分異趨勢。二云母花崗巖是由早期結(jié)晶礦物與殘余的母巖漿組成的晶粥體結(jié)晶形成，而電氣石花崗巖和石榴子石花崗巖可能是由從晶粥體中分離出來的衍生熔體結(jié)晶形成的。