西华山黑钨矿-石英脉绿柱石中熔融包裹体的成分

西华山黑钨矿-石英脉绿柱石中熔融包裹体的成分 西华山黑钨矿-石英脉绿柱石中熔融包裹体 的成分 第26卷第3期 2007年5月 岩石矿物学杂志 ArAPETR0LDGICA王rMINERA10GICA V01.26.No.3 May,2007 西华山黑钨矿,石英脉绿柱石中熔融 包裹体的成分 常海亮,汪雄武2,王晓地,一,刘家齐,黄惠兰 (1.宜昌地质矿产研究所,湖北宜昌443003;2.成都理工大学,四川成都610059) 摘要:借助高温高压技术与电子探针,首次获得黑钨矿一石英脉绿柱石中晶质熔融包裹体的主要成分.熔融 包裹体的成分主要是si02和Al203(分别平均为70.72%和13.94%)及少量K20(2.0%),其他氧化物含量甚低,并 且含有大量的挥发分(主要是H20,达11.56%).激光拉曼光谱分析表明,熔融包裹体液相中C,H2S等含量不高 (分别为7.8%和4.3%),气相部分主要是一些还原性气体.熔融包裹体 代表HF-H2O-花岗岩体系结晶分异最后阶 段残余熔融体的成分,证实脉钨矿床的成矿流体不是单一的热水溶 液,而是硅酸盐熔体与超临界流体共存的岩浆一热 液过渡性流体,其成矿作用始于岩浆一热液过渡阶段. 关键词:黑钨矿一石英脉;绿柱石;熔融包裹体;成分;高温高压;电子探 针;江西西华山 中图分类号:P6l8.67;P588.121文献标识码:A文章编 号:1000—6524{2007)03—0259—10 Thecompositionofmeltinclusionsinberylfromwolframite-quartz veinsinXihuashan,JiangxiProvince CHANGHai1iang,WANGXiong—wu2,WANGXiao-di,,LIUJia—qiand HUANGHui—lan (1.YichangInstituteofGeologyandMineralResources,Yichang443003,China;2.ChengduUniversityofTechnology Chengdu610059,China) Abstract:Withthehigh—temperature—pressuretechnique,thecrystallinemeltinclusions(MI)inberylfromXi— huashanwolframite—quartzveinswerehomogenizedandquenchedintoglasses.Theglasseswereanalyzedby electronmicroprobeforthefirsttime.Itisshownthattheyarecomposedmainlyofsio2(70.72%)andA1203 (13.94%),withminorK2O(2.0%)andextremelylowotheroxides.Meltinclu sionscontainalotofdissolved volatilecomponents(mainlyHaO,uptol1.5%).Theliquid—andgasphaseof fluidsinmeltinclusionswasana 1yzedbylaserRamanmicrospectrometry,andtheresultsindicatethatco2andHaScontentsarerelativelylowin liquidphase(C()2,7.8%,HaS, 4.3%),whereasgasphaseconsistsmainlyofreducedgas.Theanalysesof glassesrepresentthecompositionofresidualmeltatthefinalstageofcrystallizationdifferentiationinthegranite- HaO-HFsystem.Meltinclusionscoexistingwithprimaryfluidinclusionsinberylfromwolframite-quartzveins suggestthattheore-formingfluidswerenotonlyhydrothermalsolutionbutalsomagmatic—.hydrothermaltransi—. tionalfluidscomposedofcoexistentsilicatemeltandsupercriticalfluid,andmineralizationbeganatthemagmat— ic—hydrothermalstage. Keywords:wolframite-quartzvein;beryl;meltinclusion;composition;high—temperature-pressuretechnique; electronprobeanalysis;Xihuashan,JiangxiProvince 收稿日期:2006—09—15;修订日期:2007—03—07 基金项目:南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室开 放基金(09—03—09);宜昌地质矿产研究所科研发展基金 (I<2002303) 作者简介:常海亮(1940一),男,汉,教授级高工,长期从事流体包裹体 研究,Tel:0717—6346642. 岩石矿物学杂志第26卷 举世闻名的西华山钨矿床是我国最早发现,有 着近百年采钨史的大型钨矿床,长期以来一直作为 典型矿床进行深人系统的研究,取得了一系列突破 性进展.然而随着成矿理论和研究手段的不断发展 与完善,往往又会发现一些新的问题,例如朱焱龄等 (1981),吴永乐等(1987),夏卫华等(1989)都一致认 识到形成类似西华山大脉型钨矿床的成矿流体是一 种以SiO2为主(>80%),富含H2O等及成矿元素的 硅质流体.但他们在矿脉中所见到的包裹体类型只 是两相气液包裹体和少量含co2包裹体,包裹体成 分结果中不含SiO2,主要是H2O(占94%以上)和 co2(<6%).直至近年来才在西华山黑钨矿一石英 脉的绿柱石中发现了与两相气液包裹体共生的硅酸 盐熔融包裹体(常海亮等,2001,2002),从而证实其 成矿流体不是单一的热水溶液,而是由硅酸盐熔融 体以及共存水质流体所组成的不混溶性流体(岩浆一 热液过渡性流体).不过共存的硅酸盐熔融体成分 当时尚未来得及测定.鉴于流体包裹体研究在现代 矿床学和岩浆岩石学中的重要作用,特别是有关成 分的测定能获得相关地质作用过程的密码,使可能 促进脉钨矿床形成过程中一些长期令人困惑不解的 谜团得到澄清,为解读西华山花岗岩岩浆一热液演化 特点,矿床成因和形成物理化学条件等提供重要依 据,本文介绍利用高温高压技术与电子探针相结合 对西华山黑钨矿一石英脉绿柱石中硅酸盐熔融包裹 体(缩写为MI,下同)主要成分的测定结果以及利用 激光拉曼探针对MI中流体成分的分析结果,并对结 果的意义进行深人讨论. 1矿床地质概况 西华山钨矿床位于华南加里东褶皱地槽区中的 赣南后加里东隆起区,是产于花岗岩中的大脉型钨 矿床.区内广泛分布中上寒武统浅变质砂岩,板岩 和变余凝灰岩等组成的一套巨厚浅海相泥砂质类复 理石建造的地槽型沉积(总厚度大于4000m).西 华山岩体侵人于寒武系浅变质岩中,其出露面积为 19.12km2.在岩体顶部尚保存着浅变质岩之顶盖 残留,说明其剥蚀深度不大.岩体主要由斑状中一细 粒黑云母花岗岩和中一细粒黑云母花岗岩组成.刘 家齐(1989)通过野外和室内系统研究将西华山花岗 岩分为两个侵人期:早期为斑状中一细粒黑云母花岗 岩(151Ma);晚期为中一细粒黑云母花岗岩(139 Ma).成矿作用主要与晚期花岗岩有关,但在空间 上,两期花岗岩都可以是赋矿围岩.两期花岗岩的 岩石化学特征较为相似,为高硅(siO2>75%),富碱 (Na2O+K2C~8%,且KzO>N~O),贫二价阳离子和 ,但晚期花岗岩比早期花岗岩富铝(A1过饱和)并且 更加富含H2O,o32,F和a,更加贫Ca,Mg,Fe和Ti. 西华山黑钨矿一石英脉皆分布在花岗岩体顶部 内接触中.矿脉长一般为200,600m,脉幅0.2, 0.6m.其中229号王牌脉的长度达920m,最大脉 幅为3.1m.脉体走向一般近东西向,倾向南或北, 倾角陡(75.,80.).矿脉的主要组成矿物是石英 (90%?).围岩蚀变主要是云英岩化(脉体上盘)和 钾化(脉体的下盘).根据矿脉之间的穿插关系和矿 物共生组合,可将成矿作用分为4个阶段:?绿柱石 一 黑钨矿一石英(长石)脉阶段,以富含绿柱石,石榴 石,黄玉,钾长石等硅酸盐矿物为特征;?黑钨矿一石 英(长石)脉阶段,此时硅酸盐矿物锐减,以赋含锡石 为特征;?硫化物一石英脉阶段,以富含硫化物,白钨 矿为特征,仅含少量黑钨矿;?萤石一方解石一石英脉, 此阶段黑钨矿已绝迹,仅含少量闪锌矿,黄铁矿等. 应该强调指出的是,西华山脉钨矿床在野外地 质产状,矿脉结构构造,组成矿物,流体包裹体及稳 定同位素特征等方面与一般石英脉不同,明显具有 岩浆一热液过渡性矿床特征.朱炎龄等(1981),林新 多等(1986),张德会(1987),余行祯等(1988),夏卫 华等(1989),干国良(1991)等曾对西华山以及南岭 地区其他一些大脉型钨矿的成因和成矿流体性质等 进行过有益的讨论.本文仅就西华山脉钨矿床的一 些特殊性简述如下. 西华山脉钨矿床与母花岗岩有着密切的时空联 系.李华芹等(1993)对西华山花岗岩采用锆石U— Pb法和全岩Rb—Sr等时线法获得早期花岗岩年龄为 155,150Ma,晚期花岗岩年龄为142,140Ma;对 不同成矿阶段和不同空间的脉石英采用流体包裹体 Rb—Sr等时线法获得成矿年龄为139.8Ma;黑钨矿, 萤石Sm-Nd法年龄分别为139.7Ma和137.4Ma; 晶洞中水晶的流体包裹体Rb—Sr等时线年龄为 130.5Ma.总之早晚两期两花岗岩的形成时代先后 相隔约10Ma,而成矿作用与晚期花岗岩之间没有 时间差,成岩与成矿相互衔接,连为一体.在空间 上,花岗岩与矿脉之间关系十分微妙,有时二者没有 明显的界线,而是由石英脉逐渐过渡为石英云英岩 一云英岩一具细小晶洞的细粒花岗岩(如594平巷 第3期常海亮等:西华山黑钨矿一石英脉绿柱石中熔融包裹体的成 分 Vq所见);多处见到黑钨矿一石英脉逐渐过渡为长石 一 石英脉一似伟晶岩脉一细晶岩脉一中细粒黑云母 花岗岩;在矿床深部(483中段)一弯曲状矿脉的外侧 未见任何裂隙痕迹;在483中段506石门,还有一四 周被封闭于花岗岩中,含有黑钨矿一辉钼矿一毒砂等 的长石一石英囊状体. 郭文魁(1983)曾指出,西华山黑钨矿一石英脉有 别于沿后生裂隙形成的石英脉,强调黑钨矿一石英脉 是在岩浆结晶作用晚期,而不是在岩浆期后形成的, 当时母花岗岩尚处于塑形或蠕流状态.其实西华山 黑钨矿一石英脉还有别于由大量流体不断补充循环 而形成的普通石英脉.普通的石英往往沿脉壁两边 垂直对称生长,矿物组成简单.而西华山黑钨矿一 石英脉的组成矿物十分复杂,几乎包括花岗岩中的 所有硅酸盐矿物(云母,长石,石英,黄玉,绿柱石,石 榴石等)及副矿物并含大量的矿石矿物,同时还呈现 与伟晶岩类似的结晶分异演化趋势及晶洞状构造. 尽管它不像伟晶岩那样出现明显的分带现象,但矿 脉中硅酸盐一氧化物一硫化物一碳酸盐的演化关系 是很特征的,并且由脉壁至脉体中部大致相继出现 辉钼矿一云母一绿柱石一锡石一黑钨矿一毒砂一黄铜矿一黄 铁矿的沉积分带;在垂直方向上,由上往下相继出现 锡石,绿柱石一黄玉一黑钨矿一辉钼矿一黄铜矿一黄铁矿一 闪锌矿一方铅矿一方解石的沉淀分带,暗示矿脉是由 熔体一溶液一次性充填而成,并且是由上往下,由边 部往中间逐步冷却结晶的.在矿脉的中上部位和脉 体的上盘还经常出现大小为0.5,100cm(多为20 -- 60cm)的晶洞,其形态有椭圆形,哑铃状或不规则 状,表明成矿作用是在较封闭环境中进行的,并不存 在大量流体补充和逃逸的迹象.这种封闭性还可从 流体包裹体盐度,均一温度和氢氧同位素特征得到 证实(穆治国等,1982;张理刚,1985;吴永乐等, 1987;刘家齐,1987,1989,2000),即在矿脉晶洞矿物 大量结晶前成矿流体盐度和氢氧同位素基本稳定不 变,且明显具岩浆热液特征,仅在晶洞形成以后和水 晶结晶的中晚期,其盐度和温度才逐渐降低,同时其 氢氧同位素组成中大气降水的份额才越来越多. 大量的稳定同位素研究还表明,花岗岩的造岩 石英与黑钨矿一石英脉中石英的氧同位素惊人的一 致,且不受空间位置影响,暗示二者的氧同位素经受 了长期均一化,不存在氧同位素分馏,也显示出成岩 成矿系统的封闭性,同源性,过渡性. 2样品采集位置及相关特点 本次研究的绿柱石样品都是上世纪60,80年 代保存下来的余样,采自西华山594中段229号脉. 在矿脉中,绿柱石常呈放射状或板柱状集合体分布 于脉体的上部脉壁或脉体之尖灭部位.晶体为淡绿 色厂无色的六方柱状(长一般为1,10cm),新鲜完 整,无应力作用痕迹. 绿柱石中的流体包裹体十分发育,其类型主要 有两相气液包裹体(有时还有少量含c02包裹体), 流体一熔体包裹体和熔融包裹体(MI).大小一般为 3--20m,少数可达35t~m.这些包裹体常沿晶体延 长方向平行分布,密切共生,或各自相对独立成群和 孤立分布,有的气液包裹体也沿后期裂隙分布(形成 较晚).MI常呈短柱状或浑圆形(图1),无颈缩和泄 漏现象.小者一般由玻璃相+流体相?结晶相组 成,大者晶质化明显,其晶出物主要有石英和浅色云 母,流体部分由液体和气泡组成(图1b).根据MI 中流体部分的均一温度,均一方式和冷冻温度等可 知流体部分主要是水溶液. 应该指出的是,黑钨矿一石英脉通常是一种典型 的热液产物,为了充分证明绿柱石中的那些包裹体 确系MI而不是捕获晶或外来混人物之类,本次研究 不是通过扫描电镜来测定其中子矿物成分,而是按 照国际上通用的——先将结晶质熔融包裹体在 高温高压条件下使之重新均一化后淬火,然后再用 电子探针测定硅酸盐玻璃的主要成分,而且加热实 验的温度不高,未超过水饱和花岗岩固相线温度(如 100MPa和720~C),不存在过热熔化的可能性.为 了对比,还对含矿母岩——西华山中细粒黑云母花 岗岩(识.2)石英中的MI成分进行了测定(样品采自 司茅坪地表露头和荡坪的560中段). 3样品制备和实验步骤 3.1样品制备 首先将绿柱石和花岗岩磨制成两面抛光的测温 片(厚0.3,1.0mm),然后在显微镜下对样品中的 MI类型,形态,大小,分布特征,组成相态及相比例 关系进行仔细观察,描述,照相并详细测定其均一温 度等.在此基础上,选择测温片中含MI较大(15, 3Otan及更大)而多的部分将其切割成约4.5mm× 262岩石矿物学杂志第26卷 图l熔融包裹体照片 Fig.1Photoofmeltinclusions a一绿柱石中的熔融包裹体群(JJu热至720?,100MPa恒温72h淬火 后磨制的探针片),包裹体或晶体中的圆圈及数字表示探针测试点位置 及编号(下同);b一绿柱石中的结晶质熔融包裹体(未经加热),由浅色 云母(Mus),石英(Q),水溶液(L)和气相(V)组成;c一熔融包裹体,寄 主矿物(绿柱石)和浅色云母(Mus)的探针测试点位置(其中的熔融包 裹体就是a中下部长为30urn的包裹体,只是此处被进一步磨至表面) a—clusterofMIinprobeslices.whichweregrindedafterberylchipswerequenchedandheatedto720?.at100MPafor72h,smallcirclesand numberlabelsatcirclesrepresentprobedeterminingpointsandtheirserialnu mbers;b_一acrystallinemeltinclusion(notheatedandmelted)madeup oflight—cobredmuscovite(Mus),quartz(Q),hydrousliquid(L)andbleb(V);c-probedeterminingpointsatmeltinclusion,hostmineral berylandlight-coloredmuscovite 6.0irlin的小片,洗净树胶,低温烘干备用. 3.2高温高压实验和探针片的制作 首先在北京大学地质系实验地球化学实验室进 行了初步实验,正式实验是在南京大学内生金属矿 床成矿机制研究国家重点实验室完成的.将制备好 的小片样品装入内径4.8nlin,外径5.0irlin,长度30 -- 40irlin的黄金管中,将其焊合后置于RQV一内冷 式快速淬火的高压釜中.为了确保晶质MI实现均 匀化并获得MI被捕获时的初始化学成分,参照显微 热台中测得的绿柱石中MI最高均一温度值 (720?),将实验温度,压力设置为720?(对于花岗 岩石英中的MI来说是740?)和100MPa,在220V 电压下先升温至550?并恒温0.5h,然后再升至 650~C并恒温0.5h,最后升至720?(对于花岗岩石 英中的MI是740?)并恒温48,72h后等压淬火 (温度,压力测量误差分别为?3?和3MPa);将样品 从金管中取出,细心地制成探针片.从探针片中可 以看到许多MI已变成单一的硅酸盐玻璃相,而另一 些MI则由硅酸盐玻璃+气泡组成,且气泡所占比例 大小不一(图la,c),表明存在硅酸盐熔体和流体的 不均一捕获. 3.3电子探针测定 由于绿柱石样品不足,特别是晶体中的大包裹 体很少(参见图1a),故本次仅对97x一20样品中的3 个较大的MI进行了电子探针测定.其中1号MI 测了4个点,2号和3号M1分别测了1个和2个点 (图1c,a).对母花岗岩石英中的4个MI共测了13 个点.同时还对寄主矿物(绿柱石)和绿柱石中被包 裹的白云母小晶体等进行了成分测定,结果均列于 表1.从表1可以看出,绿柱石中MI主要由SiO2和 Al’组成(分别平均为70.72%和13.94%),Na20 和K,O较低(分别平均为0.52%和2.00%),而Ca, Mg,Fe等的含量极低,其铝指数(A/CNK)平均为 3.11.至于其总量平均只有88.44%(亏损量达 l1.56%),主要是H’0造成的(Carron,1961;夏林 圻,2002),另外有些组分未能全部检测,也是原因之 第3期常海亮等:西华山黑钨矿一石英脉绿柱石中熔融包裹体的成分263 一 .这一亏损量与Audetat等(2000)所测Mole花岗 岩石英脉黄玉中MI的亏损量9.8%(MI成分总量 为90.2%)接近.如果把绿柱石中MI的亏损量全 部算作H2O,那么绿柱石中MI应是一种富含H2O 的硅酸盐熔融体,其含H2O量与London等(1988) 用马库萨尼火山玻璃(成分上与花岗伟晶岩类似)在 200MPa,饱和蒸气实验条件下所获得的熔体中H2O 的含量(11.5%)一致.绿柱石MI中的K2O》 Na20,与脉体中不存在富含Na矿物而出现较多钾 长石和白云母这一地质事实吻合.花岗岩石英中的 MI成分则与母花岗岩的岩石化学成分相近,但 Al2明显升高而Na20和K2O有所降低,另外Fe, Mg含量亦有所降低.按照西华山花岗岩全岩(不分 期次,共65个样平均),晚期花岗岩()以及晚期 花岗岩石英中MI的成分,其A/CNK分别为1.01, 1.07和1.32(平均).从表1还可以看出,绿柱石中 3个MI所获得的7个点的成分十分相近,而石英中 4个MI所测定的13个点的成分亦十分相近,表明 在本次实验中,MI充分实现了均一化,而且有效地 避免了边界层效应的影响. 3.4MI中流体部分的激光拉曼光谱分析 为了查明MI中流体部分的挥发分种类及其相 对含量,分别对黑钨矿一石英脉的绿柱石以及形成比 石英脉稍早而形成环境基本相近的似伟晶岩石英中 表1熔融包裹体及相关样品的电子探针分析结果WB/% Table1Electronmicroprobeanalyticalresultsofmeltinclusionsandrelatives amples 注:西华山花岗岩引自吴永乐等(1987);西华山晚期花岗岩引自刘家齐(1989);黑钨矿一石英脉中样品由武汉理工大学电子探针室测定,探针 型号JEOL.sLERPR0BB733,加速电压20kV,工作电流20hA,电子束直径5舯,校正标样:蔷薇辉石,钾长石,镁铝榴石,金属钨,BaSO4, s~Pso和萤石;其余样品由中国地质科学院矿产资源研究所探针室测定;FeO代表全铁,白云母样品为绿柱石晶体中的固体包裹物. 264岩石矿物学杂志第26卷 MI的流体部分进行了激光拉曼光谱测定.测试是 在西安地质矿产研究所RAMANOR—U1000型激光 拉曼探针上完成的,实验条件:激光器波长 514.5Din,激光功率600mw,双单色器狭缝450 m,色散率9.2cm-1/mm,光电倍增管高压1530 V.测试结果(表2和表3)表明,MI中流体部分主 要是H2O.似伟晶岩石英中3个MI的H2O和CO2 含量平均为94.1%和4.3%,另有少量H2S,cH4等; 黑钨矿一石英脉绿柱石中熔融包裹体的H2O和CO2 含量分别为78%和7.8%,H2S,cH4含量相对较高. 表2MI中流体部分液相成分的激光拉曼光谱分析结果XB/% Table2LaSerRamanmicroprobeScaImingresultsoffluidplmses(1iquid)in meltinclusions 样品号包裹体号002HEscH4CON2H2H2H6c3H6C4H6C6H6总和 4讨论 4.1电子探针测定结果的可信度 为了获得MI的真实成分,笔者在包裹体鉴定, 选择和均一温度测定中始终遵循Roedder(1979),夏 林圻(1988,2002),Nielsen等(1998)和Frezzotti (2001)等所阐明的有关要领,同时借鉴了Webster 等(1997),Naumov等(1998),Audetat等(2000), Thomas等(2000),李福春等(2003)对类似成分的 MI或淬火玻璃进行电子探针测定的成功经验.首 先利用小包裹体(3,6m)采用合理的升温速率和 充分的恒温时间在显微热台中进行加热,用以查明 MI的均一温度范围和作为高温高压实验时温度设 置的依据,然后选择体积大的(15,35m)MI在高 压釜中使其重新均一化后淬火.这样既避免了由于 小包裹体边界层效应对包裹体成分的影响,又避免 了由于大包裹体加热破裂泄漏而不能实现均一化或 因过热对MI成分的影响.另外在电子探针测定时 采用低束流,加大束斑直径(5m)和先测Na等一系 列以尽量减少Na丢失.因此电子探针测定结 果基本上是可信的,至少测定结果证实其为一种硅 酸盐熔融体是毫无疑问的. 4.2西华山黑钨矿一石英脉绿柱石中MI成分的意义 4.2.1矿床学意义 在研究黑钨矿一石英脉中的流体包裹体时,以往 多只注意气液包裹体,而没有意识到(或不认识)其 中可能还有不混溶的MI,因此将其成矿流体归结为 热水溶液.根据这种气液包裹体所测得的成矿温 度,压力和成矿介质密度及粘度等都很低,不易解释 有关地质现象.对此朱焱龄等(1981),林新多等 (1986),张德会(1987),余行祯等(1988),夏卫华等 (1989)和干国良(1991)等曾多次提出质疑,并认为 大脉型钨矿床的成矿流体应是一种以SiO2为主,富 含成矿元素,饱和HO和其他挥发分,密度高粘度 大的熔体一溶液.吴永乐等(1987)虽持传统热液观 点,但在论述西华山脉钨矿床成矿流体时亦认为”实 质上是以Si为主体(80%以上)的硅质流体”.郭 文魁(1983)在对西华山钨矿床金属成矿作用的精辟 论述中,强调矿脉是在”岩浆后期”而不是在岩浆期 后充填的,并指出当时的结晶相在体积上应大大超 过60%,存在于晶体粒间的流体应小于40%,那时 花岗岩尚处于”塑性或蠕流状态”.上文论述的这一 特征大致相当于岩浆一热液过渡型矿床的基本特征. 第3期常海亮等:西华山黑钨矿一石英脉绿柱石中熔融包裹体的成 分265 引起多种困惑与不同认识的主要原因是流体包裹体 证据不够充分,显然西华山脉钨矿床绿柱石中MI的 发现以及成分确认能有益于加深对脉钨矿床成矿作 用特征的认识. 西华山黑钨矿一石英脉绿柱石中MI成分研究结 果确认矿床的成矿流体不是单一的热水溶液,而是 一 种由花岗岩岩浆分异出来的残余硅酸盐熔体以及 共存水质流体所组成的不混溶性流体(岩浆,热液过 渡性流体).这种以熔体,流体与晶体三相共存为特 征的岩浆一热液过渡性流体在成分和物理化学性质 上兼有岩浆与热液的双重特性,从而能合理地解释 朱焱龄等(1981),林新多等(1986),张德会(1987), 余行祯等(1988),夏卫华等(1989)和干国良(1991) 等人提出的有关质疑. 如果把所获绿柱石及石英中MI成分以及母花 岗岩()的岩石化学成分投影到Ab—Or—Q图 中,可以看出,花岗岩石英中13个测试点的投影由 花岗岩()所在的中央共结区往富石英方向连续 分布,但皆距低温槽不远(图2),表明结晶分异晚期 阶段的残余熔融体由共结区往富石英方向演化;绿 柱石中MI7个点的分布则远离中央共结区的富石 英顶端并靠Or—Q一侧分布(图2),表明在岩浆作 用末期出现SiO2的高度富集.而且本文的SiO2高 度富集是从绿柱石主晶的MI中获得的,从而排除了 石英主矿效应的影响.如果结合西华山花岗岩石英 中MI成分的分布特点,显示出由花岗质岩浆结晶 Ab50Or 图2黑钨矿,石英脉绿柱石中MI的Ab一0r—Q 分子组成 Fig.2Ab—Or—Qnormativediagramofmeltinclusionsin berylfromwolframite—quartzveins 作用末期富si02的残余熔体一溶液形成黑钨矿一石英 脉的可能性. 4.2.2岩石学意义 在现有的花岗岩类MI成分研究中,几乎都是关 于花岗岩及其浅成侵人物或复杂伟晶岩的,如Ko- Naumov等(1984,1998),Tsaryeva等(1991),Frez, zotti(1992,2001),valenko(1996),Webster等(1996, 1997),Audetat等(2000)以及Thomas(2000),Dlet, rich等(2000),为有关岩石及矿床的成因,岩浆不混 溶,岩浆与热液演化关系及其成矿作用特征等提供 很多重要依据.而对于由花岗质岩浆演化到更晚阶 段(如黄英岩,云英岩和黑钨矿矿一石英脉中)MI成 分研究的例子极少甚至完全没有,使得对花岗质岩 浆作用与成矿作用之间关系的理解显得有些抽象. 表1列出了西华山花岗岩(全岩),晚期花岗岩() 的岩石化学成分以及晚期花岗岩石英中MI和黑钨 矿一石英脉绿柱石中MI的成分分析结果.笔者根据 这些结果计算了有关铝指数(A/CNK),发现由西华 山花岗岩全岩(共65个岩石化学分析样品平均)一 西华山晚期花岗岩()一晚期花岗岩石英中的MI 一黑钨矿一石英脉绿柱石中的MI,其中的碱金属和 Fe,Mg等逐渐减少,而Al2()3以及A/CNK相应增 加(1.01—1.07—1.32—3.11).这表明花岗质岩浆 通过结晶分异能够逐渐演变成一种贫Fe,Mg相对 贫K,Na而富Al和挥发分(主要是H2O)的残余熔 融体,甚至最终几乎只有SiO2,Al2O3和挥发分以及 少量碱金属.由于残余熔体富含H,O和强过铝而 使其固相线温度大大降低并延长结晶时间(Tutt|e andBowen,1958;Glyuketa1.,1973,1980;Ko. valenko,1977;Manning,1980,1981;Pichavant, 1987),从而使得岩浆与热液能长期共存,因此通常 认为是典型热液成因的黄玉,萤石和绿柱石等可以 在固相线温度之上晶出,并形成云母+石英,黄玉+ 石英,长石+石英或长石+绿柱石+石英等组合的 岩相带,岩脉或矿脉.这一演化特点与朱金初等 (2002)的论述以及李福春等(2003)的实验结果一 致. 笔者注意到西华山黑钨矿一石英脉柱石中MI的 成分与澳大利亚黄英岩(Eadingtoneta1.,1978),美 国黄英岩(Kortemeiereta1.,1988)以及我国华南许 多黄英岩(刘昌实等,1995)的成分近似(少数含云母 黄英岩的FeO较高),其显着特征(刘昌实等,1995) 是成分中基本上只有SiO)(65.04%,81.12%)和 岩石矿物学杂志第26卷 O3(13.0l%,l8.09%),另有少量K2O(0.04% -- 4.24%),其他Tio2,MgO,FeO和CaO等很低,因 此具极强的过铝性(A/1[K=3.20,40.79).这暗 示黑钨矿一石英脉和黄英岩在成因和演化程度上有 某些相似之处,例如它们都是由Li—F花岗岩分异出 来的残余熔体一溶液结晶而成;它们既有岩浆成因的 因素,又有热液作用的特征,而且都与w,Sn,Be或 Nb,Ta等矿化作用有关,只是西华山黑钨矿一石英脉 更加接近岩浆一热液过渡阶段末期并且热液作用占 有更重要的地位. 4.2.3在找矿勘探中的意义 岩体的侵位深度和形成压力不仅是控制成矿作 用的重要因素,而且也是找矿勘探和研究有关地区 剥蚀速度的重要依据.但如果矿物中的包裹体组合 类型不同,则可导致所测压力值不同.例如原来只 看到西华山黑钨矿一石英脉绿柱石中含有两相气液 包裹体和少量含co2包裹体,于是根据包裹体中的 co2含量,部分均一温度和完全均一温度等求得脉 钨矿床的形成压力为30,70MPa.显然这一压力 值只相当于斑岩矿床的压力,况且单一均一温度所 指明的压力只是与均一温度对应的均一压力,通常 不代表形成压力.由于绿柱石中与气液包裹体共生 MI的发现及其成分的确认,从而可以利用不混溶的 水质流体包裹体与MI来求其形成压力.对此 Roedder(1980),夏林圻(1985)和卢焕章等(2004)曾 做过极好的论述.作者利用这一压力计求得西华山 黑钨矿一石英脉绿柱石结晶时的压力为200MPa(黄 惠兰等,2006).这对有关地区(特别是像华南地区 不同的大地构造单元——隆起区和坳陷带)如何正 确估计大脉型钨矿床的赋存深度或对深部进行成矿 预测具有重要意义与潜在经济价值.尽管现有矿床 大多不是利用”模式”找到的,但在地表资源日益枯竭 的情况下,如果对矿床的成因,类型以及形成时的物 理化学条件等认识不同或者组成成矿模式的各种参 数值不同,必将导致不同的结果和不同的经济效益. 5结论 (1)证实西华山黑钨矿一石英脉绿柱石中确实存 在MI,从而确认西华山脉钨矿床的成矿流体可能不 是单一的热水溶液,而是一种由花岗岩浆分异出来 的残余硅酸盐熔融体以及共存水质流体所组成的不 混溶性流体(岩浆一热液过渡性流体),其成矿作用始 于岩浆一热液过渡阶段. (2)西华山黑钨矿一石英脉绿柱石中MI成分主 要是siO2,O3和H2O(分别平均为70.72%, l3.94%和l1.56%)以及少量K2O(2.0%),其他 Ca,Mg,Fe等很低,与澳大利亚石英一黄玉脉(亦称黄 英岩脉)和伟晶岩脉黄玉中的MI成分较接近,也与 世界各地黄英岩的化学成分大致相当. (3)通过结晶分异作用,花岗质岩浆能分异出 一 种与水质流体不混溶,最终基本上只有SiO2, O3和挥发分以及少量碱金属的残余熔融体.由 于富含挥发分和强过铝,残余熔体的固相线温度得 以大大降低,并延长结晶时间,使得岩浆与热液长期 共存,从而导致通常认为是典型热液成因的黄玉,萤 石,绿柱石等可在固相线温度之上结晶. (4)根据MI和不混溶流体包裹体所获得的有 关矿脉充填时的压力(深度),可作为有关矿床找矿 勘探和成矿预测时的重要依据. 以上研究只是初步的,认识和结论均属探讨性 的,切忌作为定论,唯盼感兴趣者继续进行深入广泛 研究. 致谢在高温高压实验中得到北京大学曾贻 善教授,南京大学饶冰副教授,倪培教授,王连生工 程师的帮助与指导;蒙武汉理工大学彭长琪教授和 赵文俞博士,中国地质科学院矿床资源研究所周剑 雄研究员帮助做了电子探针分析;蒙西安地矿所王 志海研究员帮助做了激光拉曼探针分析,蒙审稿专 家及编辑所提出的修改意见和认真的审定,特表谢 意. References AudetatA,GuntherDandHeinrichCA2000.Magmatic—hydrother— malevolutioninafractionatinggranite:Amicrochemicalstudyof theSn—W—F-mineralizdMoleGranite(Austalia)[J].Geochimicaet CosmochimicaActa,64(19):3373,3393. CartonJP.1961.Premieresdonneesstirlacompositiondecertainsreli— quatsrnagmatiques[J].Compt.Rend.Acad.Sci,Fr.Paris.T., 253:2016,2018. 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