東準噶爾卡拉麥里地區老鴨泉巖體黑云母礦物化學特征及其地質意義

尤麗吐孜·吐爾遜 師慶三

摘 要：通過對老鴨泉花崗巖中的黑云母進行電子探針測試，得到了其礦物化學組成特征。老鴨泉花崗巖中的黑云母具有富鐵貧鎂、高鈦特征，屬于典型的富鐵黑云母; 其 FeOT含量為27.93%～ 29.82%之間 ，Al2O3為 12.09%～12.81%，TiO2 為3.26%～4.07%，MgO 為4.63.6%～5.59%，Fe2+/（Fe2++Mg）比值較高，變化范圍小，集中分布在 0.73～ 0.76，屬于殼源型，形成時具有低的氧逸度; 通過 Ti飽和度溫度計算公式得出其結晶溫度在641.74～771.40℃，平均為684℃。老鴨泉花崗巖具有高含鐵指數、形成于較高溫度、低氧逸度環境條件下，這些特征均是錫成礦的有利條件。

關鍵詞：老鴨泉;花崗巖;黑云母;礦物化學

前言

東準噶爾是巨型中亞造山帶的一部分，也是中亞-興蒙巨型構造成礦域的重要組成部分，構造上位于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦-準噶爾板塊的結合部位，是一個構造背景極為復雜、巖漿活動極其強烈的地區[1]。該區分布有3條富堿花崗巖帶，從北向南依次沿額爾齊斯-瑪因鄂博斷裂、烏倫古大斷裂和卡拉麥里大斷裂呈北西向展布[2]。前人對北帶和中帶的富堿花崗巖有詳細研究，并提出了地殼巖石部分熔融、幔源巖漿高度分異等不同的成巖模型。但是對卡拉麥里富堿花崗巖的研究卻顯得較為薄弱，前人的研究內容主要涉及花崗巖的時代、全巖主微量元素及Sr-Nd同位素組成、花崗巖的成因分類（I型、S型或A型）、產出的構造環境及其巖漿源區的限定。然而缺乏對礦物微區特征研究、巖漿演化過程的深入研究。本文擬選取老鴨泉巖體作為研究對象，通過電子探針對卡拉麥里地區花崗巖黑云母礦物化學成分進行了系統的研究，試圖從礦物學的角度揭示出在構造-巖漿作用與成巖成礦過程中黑云母成分的演化特征。

1 區域地質背景

由西伯利亞板塊和準噶爾板塊碰撞縫合形成的卡拉麥里造山帶位于準噶爾盆地東北緣，是東準噶爾古生代造山帶的一部分，是中亞構造框架的重要構造單元。該區域內的出露地層以下石炭統黑山頭組（C1h）和下石炭統姜巴斯套組（C1j）為主。北西向延伸的一條蛇綠巖帶沿卡拉麥里深大斷裂斷續分布，其形成時代為早泥盆世，也可能是小洋盆的洋殼殘片，卡拉麥里深大斷裂的南部零星分布有少量志留紀的地層。

卡拉麥里蛇綠巖帶北側，出露大面積的花崗巖類巖石，主要類型有花崗閃長巖、二長花崗巖、堿長花崗巖和堿性花崗巖。后兩類花崗巖構成了一條沿卡拉麥里深斷裂分布的總面積約 1100 km2的富堿花崗巖帶。區內出露的地層以泥盆系和石炭系的凝灰質粉砂巖和火山碎屑巖為主。

就位于卡拉麥里深大斷裂北側的老鴨泉巖體長軸方向呈NWW展布（圖1），大致與卡拉麥里縫合帶平行。該巖體的西部與喀拉薩依巖體相鄰，東部為黃羊山堿性花崗巖體，北側與南側分別侵入到石炭紀和泥盆紀地層中。出露面積約 673.39km2，為研究區內最大的花崗巖體。巖性主要為細中?；◢弾r、細中粒二長花崗巖組成。顏色為淺肉紅色，灰白色。細-中?；◢徑Y構，斑狀結構，塊狀構造。造巖礦物為鉀長石、斜長石、石英和黑云母;次要礦物礦物為角閃石，副礦物有磷灰石、鋯石、螢石、褐簾石、磁鐵礦等。斜長石呈斑自形長板狀，聚片雙晶發育。鉀長石為他形粒狀，具條紋結構，為條紋長石。

2 樣品的采集與分析

挑選出來的黑云母礦物均來自于卡拉麥里地區老鴨泉花崗巖體，顯微鏡下特征如圖（圖2）。黑云母為片狀，黃—褐色，多色性顯著，呈自形-半自形。采集的花崗巖樣品磨制成探針片是在河北廊坊完成，巖石薄片在新疆地理與生態研究所顯微鏡室進行鏡下觀察。探針片的噴碳工作在新疆地礦局完成，礦物電子探針工作在新疆生態與地理研究所電子探針實驗室完成。實驗中礦物化學成分分析采用日本電子JOEL公司生產的JXA-8230型電子探針分析儀，實驗中的加速電壓為15 kV，束流為2.0× 10-8A，束斑大小為5 ?m。標樣主要采用鈉長石、磷灰石、橄欖石、鎂橄欖石、硅灰石、金云母和金紅石，校正方法為 ZAF 修正法。

3 礦物化學成分分析

電子探針分析結果見表1。 測試數據顯示黑云母中氧化物質量分數之和介于93. 87% ～96. 79%，在含“水”礦物黑云母電子探針數據的允許誤差范圍之內。按照黑云母的陽離子總數 8、陰離子負電價 23 的理論值，參考鄭巧榮（ 1983） 的計算方法計算了黑云母的 Fe2 +、Fe3 + [3] 。在此基礎上，以 22 個氧原子為基礎計算了黑云母的陽離子數及部分參數（ 表 1） 。

在 Mg-（AlVI+Fe3++Ti）-（Fe2++Mn）圖解中[4]，黑云母成分投點均落在鐵質黑云母范圍內（圖3b）。將樣品點投影在金云母-鐵云母-鐵葉云母-鎂葉云母圖中[5]，顯示黑云母接近鐵云母端員組分（圖3a）。 老鴨泉花崗巖中的黑云母具有如下特征：

（1）黑云母的SiO2的含量要在34.83%～35.81%之間，MgO的含量為 4.63%～5.59%，FeOT 在 27.93%～ 29.82%之間，而CaO較低多數小于檢測限（<0.01%）。

（2）黑云母的Mg/（Mg+Fe2+）變化范圍為0.24～0.28，平均值為0.25。黑云母 Fe2+/（Fe2++Mg）比值變化范圍小，集中分布在 0.73～ 0.76。表明其化學成分具有貧鎂富鐵的特征。

（3）黑云母中Al2O3的含量為12.09%～12.81%，TiO2 為3.26%～4.07%，以22個氧原子為標準計算的陽離子數中六次配位鋁（VIAl）的含量為零。

4.討論

4.1 巖石成因及源區特征

據研究表明，I型花崗巖中的黑云母相對富鎂，S型花崗巖中的黑云母具有富鋁的特征，A型花崗巖中的黑云母則明顯富鐵[6] 。通常認為A型花崗巖是形成于拉張環境，并且通常是同一地區巖漿演化到較晚階段的產物[7]。老鴨泉花崗巖中的黑云母具有富鐵貧鎂的特征，不同于I型及S型花崗巖中黑云母;在鏡下可觀察到黑云母包含長石，表面其為巖漿結晶晚期的產物，這些特征與A型花崗巖黑云母特征相似。也與近年對卡拉麥里地區花崗巖地球化學的研究認為其屬于A型花崗巖的結論一致[8]。

黑云母化學組分分析通常能夠指示寄主巖石的源區性質、成因特征及成巖環境等[6]。一般具有較低Mgo含量（<6%）和 較 高 的FeOT/MgO比值的黑云母被認為是高分異巖漿或演化程度較高的地殼物質中的黑云母，而具有較高的MgO含量（>15%）和較低的FeOT/ MgO比值的是則地幔來源的黑云母[9]。與俯沖作用相關形成的鈣堿性巖石由于受俯沖流體的影響，有利于磁鐵礦的早期結晶，而晚期結晶的黑云母則具有相對富Mg、Al和貧Ti的特征。非造山堿性花崗巖類由于產于高溫、缺水環境，不利于早期磁鐵礦和鈦鐵氧化物的結晶，而晚期結晶形成的黑云母具有富鐵的特征[6]。本文所研究的老鴨泉花崗巖中黑云母具有較低的MgO含量（4.68%～5.59%）和較高的Fe2+/（Fe2++Mg）比值（0.73～0.76），暗示其源區應以殼源為主，為晚期結晶的產物。

4.2巖漿結晶物理化學條件

4.2.1 溫度

高溫高壓實驗表明，黑云母中鈦元素的含量明顯受巖漿結晶溫度的影響[10] ，因此黑云母中Ti元素的含量可以用來作為估計巖漿結晶溫度的地質溫度計。黑云母Ti溫度計公式[11]：

其中：溫度t的單位為℃ ， Ti表示以22個氧原子 為標準計算出的黑云母陽離子數中 Ti 的含量， XMg=Mg/（Mg+Fe）， a=-2.3594， b=4.6482×10-9， c=-1.7283， Ti=0.04～0.60， t=400～800℃ 為準確的校正范圍。對本文研究的黑云母進行計算得出溫度介于641.74～771.40℃，平均為684℃。

4.2.2 氧逸度

研究認為與鉀長石和磁鐵礦共生的黑云母中的Fe3+、Fe2+和Mg2+ 原子的百分數可以用來估算黑云母結晶時的氧逸度，并提出了黑云母的Fe3+ -Fe2+-Mg2+三角圖解[12]。顯微鏡下觀察顯示老鴨泉花崗巖中的黑云母與鉀長石、磁鐵礦共生，符合上述氧逸度評價的要求。從圖4中可以看出，本文研究的黑云母樣品主要落在了Ni -NiO 線與 Fe2SiO4- SiO2- Fe3O4線之間且更加接近Ni - NiO 緩沖線，表明本區黑云母是在較低氧逸度條件下結晶而成的。

4.3成礦意義

黑云母具有獨特的層狀結構特點，成為許多成礦元素的載體或富集礦物，其化學成分對銅、錫等成礦作用以及礦化具有良好的指示作用。李鴻莉等[13]研究了芙蓉錫礦田騎田嶺花崗巖黑云母礦物化學特征，提出黑云母花崗巖與 Sn 成礦具有密切成因聯系; 陳慧軍等[14]對滇西古永地區花崗巖黑云母進行研究，認為高溫低氧逸度有利于Sn 礦的形成; 東前等[15]的研究發現，具有高鎂低鐵的特征的黑云母與 Cu 成礦有關，高氧逸度環境更有利于 Cu 等成礦物質聚集，發生成礦作用; 與 Sn 成礦有關的黑云母具有高鐵低鎂的特征[16]。姑婆山花崗巖黑云母具有高鐵低鎂的特征，其 Fe2 +/（ Fe2 ++ Mg） 值變化于 0. 73 ～ 0. 76 （表 1） ，暗示其具有良好的錫成礦性。另一方面，黑云母是花崗巖中錫的主要載體，Sn 元素在流體內如何分配以及富集成礦主要受到溫度和氧逸度的影響[17]，與其他礦化金屬元素相比，與錫有關的巖體一般具有較低的氧逸度，在低氧逸度條件下花崗巖更有利于錫的成礦作用。老鴨泉花崗巖黑云母具有低的氧逸度，反映其有利于錫的成礦作用。

5 結論

（1）老鴨泉花崗巖中的黑云母具有富鐵貧鎂的特征，其含鐵指數高，具有較高Al2o3，屬于殼源型鐵質黑云母。

（2）老鴨泉花崗巖黑云母具有較高的溫度、低氧逸度及含鐵指數等特征有利于錫成礦。

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