关于南岭花岗岩及其成矿作用问题的思考——与吴福元教授等商榷

本文针对吴福元等（2023）“南岭高分异花岗岩成岩与成矿”一文（后简称“吴文”）提出两个不同认识：① 南岭地区广泛出露的燕山早期花岗岩,常构成复式花岗岩体的主体。吴文依靠三个幔源物质（玄武岩、微粒包体和基性岩脉）的证据,认为这些花岗岩是壳幔相互作用的产物。笔者认为这些“幔源物质”的存在不足以作为“壳幔相互作用”的证据,南岭燕山早期花岗岩实际上为沿着地壳剪压断裂主动侵位的同造山花岗岩(主体花岗岩)。② 吴文认为,这些复式花岗岩体中的补体花岗岩（小岩体）也是燕山早期的,为“同源岩浆”的高分异演化的产物。本文对前半句持否定性的看法,但认同后半句的结论,并以完全不同的方式表明,初始花岗岩浆是在重力和热量对流下的深部岩浆房中经历20 Ma以上的分离结晶作用,才可能在岩浆房上部形成含巨量成矿物质的残余花岗岩浆。这些残余花岗岩浆在早白垩世的拉张环境中,快速地被动上侵而溶离成两部分 (流体和熔体),分别形成岩浆热液矿床和造山后花岗岩(补体花岗岩）。     

估算钙碱性长英质侵入岩结晶压力的地质压力计评述

本文对四种常见的矿物压力计（角闪石全铝压力计、黑云母压力计、榍石压力计和“石英”压力计）的适用性进行了经验性检验。基于国内外典型钙碱性长英质岩体的矿物化学和全岩化学成分数据,采用不同压力计估算岩体侵位压力,并与角闪石全铝压力计结果对比。结果表明：角闪石六次配位Al压力计与广泛使用的角闪石全铝压力计的估算值存在系统相关性;榍石压力计计算的压力与角闪石全铝压力计的估计结果相关性较为显著;基于Qtz—Ab—Or简并花岗岩体系的“石英”压力计可以用于估计准铝质—弱过铝质钙碱性（狭义）花岗岩的结晶压力。但是,经验性的黑云母压力计和基于实验数据的黑云母压力压计均不能很好地复现角闪石全铝压力计的结果。黑云母压力计不适用于估算钙碱性侵入岩的结晶压力。     

胶东崂山早白垩世A型花岗岩成因及对区域构造演化的意义

早白垩世崂山花岗岩位于苏鲁超高压变质带中部,是中国东部典型的A型花岗岩之一。其岩浆源区和岩石成因目前还存在一定的争议,而且其成岩过程中的物理化学条件及相关研究也比较缺乏。本文在详细的野外工作和岩相学研究的基础上,采用角闪石、黑云母的成分估算了成岩的温度、压力和氧逸度条件,并开展了岩石地球化学、Sr-Nd同位素分析,探讨岩石的源区和成因。结果显示,崂山花岗岩的岩浆形成于高温(>850℃)和高氧逸度条件。岩浆在地壳浅部压力较低的条件下结晶,岩浆固结温度在700℃左右,随后经历了快速降温的过程。岩石地球化学方面,崂山花岗岩富Si O₂、富碱,贫Ca、Mg;高场强元素Th、Zr、Nb、Y和大离子亲石元素Rb、K含量高,而Ba、Sr含量低;稀土元素含量高,且具有显著的Eu负异常,呈右倾“海鸥型”分配特征。同位素方面,所有样品均显示出富集的Sr、Nd同位素特征,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.706447～0.707876,ε_Nd(117Ma)值为-14.8～-17.4,全岩Nd两阶段...     

伟晶质岩浆的同化混染与分离结晶(AFC)作用及铀成矿效应:以纳米比亚湖山铀矿为例

纳米比亚湖山铀矿位于达马拉造山带的中央南部地区,工业铀矿物为晶质铀矿,属于伟晶岩型铀矿床。关于不同矿石中铀元素的富集与沉淀机制还存在一定争议。为了揭示伟晶质岩浆演化与铀矿化作用的关系,本文对矿区内不同矿物组成的伟晶岩型矿石开展了岩石和矿物地球化学研究。野外及镜下鉴定结果显示,矿化伟晶岩可以分为“简单类型”矿体和“复杂类型”矿体。前者具有正常的花岗伟晶结构,晶质铀矿均匀分布于造岩矿物之间,矿化程度低到中等;后者表现出非均匀的结构特征,且矿化程度极高,晶质铀矿在成因上与大量黑云母团块有明显的空间联系。地球化学研究表明:在“简单类型”伟晶岩中,铀元素主要通过伟晶质岩浆的分离结晶作用富集;“复杂类型”伟晶质岩浆的演化则明显受控于同化混染作用,其铀矿化为岩浆同化混染与分离结晶(assimilation-fractional crystallization,AFC)作用产物。具体而言,外来基性组分(FeO,MgO,TiO₂,MnO)的混入导致“复杂类型”熔体中矿物的结晶顺序发生改变,长石类矿物的“延后”结晶为黑云母提供了更加有利的结晶空间和条件,促使黑云母以团块状聚集的形式产出。黑云母的大量析出会引发残余岩浆中UF_m^4-m络合物的水解,导致晶质铀矿在团块黑云母内部或周围沉淀。因此,本文有关“简单类型”和“复杂类型”产铀伟晶岩的研究,有效地揭示了岩浆演化过程与铀矿化机制,丰富了伟晶岩型铀矿床理论,为后期勘查开发提供了科学依据。     

喜马拉雅淡色花岗岩

在青藏高原南部的喜马拉雅地区,分布有两条世界瞩目的淡色花岗岩带。南带主要沿高喜马拉雅和特提斯喜马拉雅之间的藏南拆离系(STDS)分布,俗称高喜马拉雅淡色花岗岩带,构成喜马拉雅山的主体。北带淡色花岗岩位于特提斯喜马拉雅单元内,又被称之为特提斯喜马拉雅淡色花岗岩带。这些花岗岩多以规模不等的岩席形式侵入到周边沉积-变质岩系之中,或者呈岩株状产出于变质穹窿的核部。岩体本身大多岩性均匀,变形程度不等,但岩体边缘可见较多的围岩捕虏体,并在部分情况下见及围岩的接触变质作用,反映它们的异地侵位特征。上述两带中的淡色花岗岩在矿物组成和岩石类型上表现为惊人的相似性,主要由不同比例的石英、钾长石、斜长石、黑云母(5%)、白云母、电气石和石榴石等构成二云母花岗岩、电气石花岗岩和石榴石花岗岩三大主要岩石类型。从不同地区的野外观察来看,二云母花岗岩为喜马拉雅淡色花岗岩的主体岩石类型,而电气石花岗岩和石榴石花岗岩主要以规模不等的脉体形式赋存于二云母花岗岩之中,反映前两者晚期侵位的特征。地球化学特征上,这些花岗岩具有高Si、Al、K,低Ca、Mg、Fe、Ti的特点,接近花岗岩的低共熔点组分。绝大多数淡色花岗岩具有较高的含铝指数,属于过铝花岗岩。微量元素表现为较大的变化范围,但总体上表现为富集大离子亲石元素K、Rb和放射性元素U,而不同程度亏损Ba、Th、Nb、Sr、Ti等元素。稀土元素总量总体上明显低于世界上酸性岩的平均丰度,且绝大部分表现为轻-中等程度的稀土元素分馏和不同程度的Eu负异常。传统认为,喜马拉雅淡色花岗岩是原地-近原地侵位的纯地壳来源的低熔花岗岩。但本文通过分析提出,该花岗岩可能是从一种高温的花岗岩浆演化而来,其岩浆源区的性质或成因类型目前还难以确定。该岩浆在上升侵位的过程中曾经历过大规模地壳物质的混染,并发生了高度分离结晶作用。因此,喜马拉雅淡色花岗岩首先是一种高分异型的花岗岩,是真正意义上的异地深成侵入体,而并不是原地或半原地的部分熔融体。这种以大规模地壳混染和结晶分异作用为特征的花岗岩系,在花岗岩的研究内容中还未被充分地讨论。以前根据相关信息认为这些岩石来自于沉积岩部分熔融的结论,只是较多地注意到了后期地壳混染和结晶分异作用的特征。即使这些岩石的原始岩浆将来被证明真的来源于沉积岩系的部分熔融,那以前的结论也只能说是"歪打正着"。根据形成年龄和地质-地球化学特征,本文将这些花岗岩划分为原喜马拉雅(44~26Ma)、新喜马拉雅(26~13Ma)和后喜马拉雅(13~7Ma)三大阶段。其中第一阶段对应印度-亚洲汇聚而导致的大陆碰撞造山作用,而后两个阶段同加厚的喜马拉雅-青藏高原碰撞造山带拆沉作用有关,对应青藏高原的全面隆升。根据这些淡色花岗岩的岩石与地球化学特征,我们还不能支持青藏高原存在广泛的中地壳流动的模型。相反,俯冲的高喜马拉雅岩系在深部的部分熔融及随该岩系折返而发生的分离结晶作用可很好地解释淡色花岗岩所具有的系列特征。     

秀场

加拿大斑点湖 在加拿大奥索尤斯小镇外西北方的奥卡诺根山谷中,有一片奇特的湖。湖面上一个个圆圈,像漂亮的斑点镶嵌其中,故得名“斑点湖”。湖水中富含多种高浓度矿物质,到每年6月至9月中旬,由于湖水大量蒸发,水中的矿物结晶便形成这些圆圈。由于矿物质含量的不同,这些“斑点”呈现出白色、淡黄色、绿色和蓝色。据说,当地印第安土著用该湖水浸渍的泥浆来治疗创伤和疾病。     

云南腾冲全新世火山岩岩浆演化和岩石成因

腾冲火山岩区是我国全新世以来记载火山喷发的少数地区之一,该地区岩浆作用的性质与成因是揭示青藏高原东缘的现今侧向生长过程与深部作用的重要依据。本文对腾冲火山岩区的马鞍山、黑空山、打鹰山全新世火山岩开展了矿物化学和岩石地球化学研究,以期揭示岩石成因和深部动力学过程。腾冲全新世火山岩主体岩性为高钾钙碱性系列的玄武粗安岩和粗安岩。岩石的Ca O、Fe_2O_3~T、Ti O_2与Si O_2负相关,而K_2O与Si O_2正相关,表明岩浆演化过程中可能存在橄榄石、辉石和斜长石的分离结晶作用。岩石中存在酸性斜长石(更长石,An=28)大颗粒捕掳晶,其边部发育了基性斜长石(拉长石,An=65)增生边;在大颗粒石英捕掳晶的边部发育了辉石的反应边,这些结构表明在岩浆上升到地壳浅部时,曾受到了花岗岩围岩的混染,但岩石的Th/Nb值均小于1.16,表明地壳混染总体不显著。腾冲全新世火山岩大离子亲石元素富集、高场强元素相对亏损,高Th/U、低Ba/La,富集Sr-Nd同位素,其岩浆源区应为经历过洋壳沉积物交代后的富集地幔。腾冲火山岩属于大陆板内环境,是印度与亚洲大陆碰撞后岩浆作用的产物。火山岩是沿着腾冲盆地南北向展布,且熔岩分布面积有限。由于高原侧向生长过程中的区域性走滑断裂会引起局部的伸展,腾冲火山岩产出可能与富集岩石圈地幔的减压熔融有关。     

滇西勐糯铅锌矿区赋矿围岩地球化学特征与地质意义

勐糯铅锌矿区位于保山-镇康地块勐糯向斜东翼,是三江成矿带中重要的大型铅锌矿床。矿区内志留系中统上仁和桥组下段(S21)为主要赋矿层位,其中结晶灰岩为主要的赋矿围岩,含矿层顶底板围岩为板理化灰岩、板理化钙质泥岩。区内结晶灰岩及其他围岩稀土配分模式相似,均为右倾型及负Eu异常,指示其具有相似的沉积环境及成岩机制。同时Al2O3-SiO2岩石热水成因模式图、U-Th关系图及Al-Fe-Mn三角图解指示矿区围岩并非热水沉积,均为正常海相沉积。围岩样品U/Th <0.75,Sr/Cu>5,V/Cr <2,Ce微弱正异常及较低的Sr值,指示沉积环境为开放式的氧化浅海环境,沉积期间气候较为干燥,受到部分陆源碎屑影响。结晶灰岩ΣREE为57.11×10^-6,明显低于其他围岩ΣREE值232.02×10^-6,且LaN/YbN为8.81低于其他围岩11.17,可能为热液的淋虑作用导致结晶灰岩稀土元素流失。综合分析认为,结晶灰岩原岩为泥晶生物碎屑灰岩,其形成先后经历了2期构造热事件,早期构造作用使其原岩发生破碎,主要为脆性变形,含矿热液沿裂隙注入,使破碎的原岩发生重结晶,形成颗粒较为粗大的结晶灰岩;晚期构造作用对早期构造形成的结晶灰岩局部进行叠加改造,发生韧性变形,使结晶灰岩糜棱岩化,形成颗粒粗细不均的糜棱岩化灰岩。结晶灰岩的破碎裂隙为含矿热液提供良好的运移通道及容矿空间,并可能提供部分成矿物质,顶底板围岩对含矿热液一定封闭作用。