江西大湖塘鎢礦田平苗礦區(qū)含礦花崗巖礦物學(xué)特征及對成礦的指示意義*

樊獻科 張智宇 侯增謙* 潘小菲 張翔 盛俞策 戴佳良 吳顯愿

1. 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 1000372. 中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 2100163. 中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 1000831.

我國的鎢資源儲量居世界首位，占世界總儲量的60%以上(Maoetal., 2019；蔣少涌等，2020)；華南地區(qū)是我國鎢礦的集中產(chǎn)地，主要分布在南嶺成礦帶和江南古陸鎢礦帶(Maoetal., 2013；Songetal., 2019)。近些年，隨著贛北地區(qū)多個鎢礦床的勘探工作不斷取得新突破，逐漸打破了江西“南鎢北銅”的傳統(tǒng)資源格局，江南古陸鎢礦帶的鎢礦總儲量已經(jīng)超越南嶺成礦帶，一躍成為世界上最大的鎢礦帶(Su and Jiang, 2017；Songetal., 2019)。大湖塘鎢礦田是近些年在江南造山帶東段發(fā)現(xiàn)的超大型W-Cu-Mo多金屬礦田，大地構(gòu)造位置處于揚子地塊東南緣(圖1；項新葵等，2013；Huang and Jiang, 2014)，是江南古陸鎢礦帶的重要組成部分(周潔，2013；毛志昊，2016)，其WO3儲量達200萬噸(平均品位0.15%)，伴有銅儲量50萬噸(平均品位0.12%)和鉬儲量8萬噸(平均品位0.1%)(蔣少涌等，2015; Sun and Chen, 2017)。與南嶺地區(qū)主體為石英脈型黑鎢礦不同的是，大湖塘鎢礦具有細脈浸染型白鎢礦、熱液隱爆角礫巖型鎢銅礦和石英大脈型黑鎢礦的“三位一體”礦化特征及“鎢銅共生”的成礦特點，引起了國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注。

大湖塘鎢礦田從北向南可以劃分為北區(qū)(石門寺礦區(qū))、中區(qū)(平苗、一礦帶、大嶺上和東陡崖礦區(qū))和南區(qū)(獅尾洞礦區(qū))三部分(圖2)。平苗礦區(qū)發(fā)育大規(guī)模的鎢銅礦化，礦化類型以細脈浸染型為主，主要分布在燕山期花崗巖與晉寧期黑云母花崗閃長巖的接觸帶附近，成礦作用與燕山期花崗巖密切相關(guān)，因此對區(qū)內(nèi)燕山期花崗巖巖漿系統(tǒng)的詳細研究對于揭示區(qū)內(nèi)成巖作用和成礦過程至關(guān)重要。前人對大湖塘礦田與成礦有關(guān)的燕山期花崗巖進行了大量成巖年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究(黃蘭椿和蔣少涌，2012，2013；Huang and Jiang, 2014；Maoetal., 2015；項新葵等，2015b；楊炎申等，2017; Songetal., 2018a；Weietal., 2018；Fanetal., 2019)，認為該區(qū)燕山期花崗巖形成于晚侏羅世-早白堊世(150～130Ma)，主要為高分異S型花崗巖，部分黑云母花崗斑巖具有S-I型過渡的特點(Fanetal., 2019)，為新元古代雙橋山群的變質(zhì)沉積巖和變質(zhì)玄武巖部分熔融的產(chǎn)物。雖然目前對燕山期花崗巖的成巖時代、巖石成因和巖漿物質(zhì)源區(qū)等研究較多，但對巖漿系統(tǒng)的深部巖漿作用和動力學(xué)過程等方面的研究還很少。

斜長石是花崗巖中常見的造巖礦物，巖漿的減壓/脫氣和冷卻均可引起斜長石的結(jié)晶作用(Nelson and Montana, 1992; Hammer and Rutherford, 2002)。斜長石的化學(xué)成分組成主要受熔體化學(xué)成分、溫度和水含量的影響(Housh and Luhr, 1991; Pletchov and Gerya, 1998; Putirka, 2005)。雖然大幅度的降壓也會影響斜長石的化學(xué)成分，但是在熔體化學(xué)成分一定的情況下，斜長石的化學(xué)成分受壓力的影響卻比較小(Housh and Luhr, 1991; Langeetal., 2009)。研究表明，緩慢的CaAl-NaSi擴散會保留在斜長石的環(huán)帶中，可用于重建深成巖的結(jié)晶過程(Pietraniketal., 2006; Caoetal., 2014)和解釋現(xiàn)代火山系統(tǒng)中的巖漿過程(Murphyetal., 2000; Izbekovetal., 2002; Berloetal., 2007; Shcherbakovetal., 2011)。斜長石的環(huán)帶類型、鈣長石成分變化以及微量元素變化等可以一起用來識別巖漿系統(tǒng)的深部動力學(xué)特征和巖漿演化過程(Browneetal., 2006; Ruprecht and W?rner, 2007; Shcherbakovetal., 2011; Shane, 2015)。本文選取平苗礦區(qū)與成礦作用關(guān)系最為密切的燕山期細粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖，對巖體中的斜長石、鉀長石、黑云母和白云母等礦物，通過電子探針進行系統(tǒng)的原位主量元素分析，并利用LA-ICP-MS對斜長石和鉀長石進行原位微量元素分析，以探究巖漿的氧逸度、巖漿系統(tǒng)的深部動力學(xué)特征和詳細結(jié)晶過程，并對成礦物質(zhì)(W、Ca、Cu、S等)的來源及對礦區(qū)成礦作用的指示意義進行詳細探討。

圖1 大湖塘鎢礦田在華南大地構(gòu)造中的位置圖(據(jù)Mao et al., 2011, 2015) (a)中國華南板塊大地構(gòu)造簡圖；(b)長江中下游成礦帶礦集區(qū)和江南古陸鎢礦帶分布圖Fig.1 The location of the Dahutang ore field in the tectonic framework of South China (after Mao et al., 2011, 2015) (a) simplified structural map of South China Plate; (b) distribution of ore clusters in the Middle and Lower Yangtze River Metallogenic Belt and Jiangnan Terrain tungsten belt

1 區(qū)域地質(zhì)背景

華南板塊由揚子地塊和華夏地塊構(gòu)成(圖1a)，兩者于中元古代晚期-新元古代早期發(fā)生碰撞拼合(Lietal., 2009)。江南造山帶位于揚子地塊的東南緣，地處揚子地塊與華夏地塊之間(圖1a)，是一個中-新元古代造山帶，最早可能發(fā)育于中元古代末期，結(jié)束于新元古代早期(ca. 820Ma; Charvet, 2013)，它的形成導(dǎo)致了揚子地塊和華夏地塊的拼合(Wangetal., 2006, 2007；周金城等，2014)。江南造山帶是一條近NNE走向、長約1500km、寬200km的前寒武紀地質(zhì)單元，主要由中新元古代弱變質(zhì)、強變形的巨厚淺變質(zhì)巖系和新元古代花崗巖及少量鐵鎂質(zhì)巖構(gòu)成(Lietal., 2003；周金城等，2014)。根據(jù)新元古代巖漿巖的分布及地殼成分的差異，通常以從湘北至湘中地區(qū)的近南北向界線將江南造山帶劃分為東、西兩段(Wangetal., 2014)。

江南造山帶東段的贛西北地區(qū)，區(qū)域地層主要由雙橋山群(基底地層)和登山群(蓋層)組成，兩者之間存在一個平行不整合界面(周金城等，2014)。雙橋山群位于不整合界面的下部，地層厚度巨大，為一套斷陷環(huán)境形成的海相泥砂質(zhì)碎屑巖-火山碎屑巖-噴發(fā)熔巖組合的沉積建造(Wangetal., 2008a；蔣少涌等，2015；項新葵等，2015a)，其巖性組合復(fù)雜，主要有變余云母細砂巖、粉砂巖、雜砂巖、凝灰?guī)r、千枚狀頁巖、炭質(zhì)板巖、含礫雜砂巖等，夾有細碧巖、石英角斑巖(Wangetal., 2008a；周金城等，2014；蔣少涌等，2015)。雙橋山群自下而上可劃分為四個組，分別為橫涌組、計林組、安樂組和修水組，相鄰各組之間均為連續(xù)沉積，均經(jīng)受了綠片巖相變質(zhì)作用(高林志等，2008；董樹文等，2010)。高林志等(2008，2012)研究表明雙橋山群形成于824±5Ma，為新元古代地層。區(qū)域構(gòu)造上，該區(qū)位于贛北EW向構(gòu)造帶的九嶺-官帽山復(fù)式背斜與武寧-宜豐NNE向走滑沖斷-伸展構(gòu)造的復(fù)合部位(林黎等，2006)，區(qū)內(nèi)發(fā)育的主要斷裂帶有NEE向的宜豐-景德鎮(zhèn)斷裂和EW向的修水-德安-波陽斷裂，它們均為九嶺隆起帶的邊界斷裂，控制著近東西向的構(gòu)造、巖漿和成礦(張志輝，2014)。

江南造山帶東段的巖漿活動非常活躍，巖漿巖分布廣泛，從晉寧期、海西期到燕山期都有不同規(guī)模的巖漿作用，其中燕山期是該區(qū)巖漿活動最活躍時期，出現(xiàn)燕山早期(ca. 180～140Ma)和燕山晚期(ca. 140～97Ma)兩次巖漿活動高峰(Zhou and Li, 2000)。在晚侏羅世-早白堊世，該區(qū)發(fā)生多次大規(guī)模的酸性巖漿侵入，主要侵位于新元古代淺變質(zhì)巖系和九嶺巖基，在九嶺地區(qū)形成規(guī)模不等、但相對較小的花崗巖巖株、巖瘤或巖床，巖性主要有似斑狀黑云母花崗巖、二云母花崗巖、白云母花崗巖和黑云母花崗斑巖等，這些巖體與區(qū)內(nèi)的鎢銅鉬錫金多金屬礦形成密切相關(guān)。在晚白堊世，區(qū)內(nèi)僅有小規(guī)模的酸性巖漿活動，呈巖枝和巖脈產(chǎn)出，巖性以花崗斑巖為主(周金城等，2014)。

2 平苗礦區(qū)地質(zhì)概況

大湖塘鎢礦田地處贛北九嶺鎢鉬銅多金屬成礦帶的東部，北臨長江中下游成礦帶的九瑞Cu-Au-Mo大型礦集區(qū)(圖1b；蔣少涌等，2015)。平苗礦區(qū)位于大湖塘鎢礦田中區(qū)的北部(圖2)，斷裂構(gòu)造以北北東、北東東、北西西和近南北走向的斷裂為主，斷裂一般長200～600m，最長可達1200m，北北東向斷裂控制了該區(qū)礦體的展布(圖3)。

圖3 大湖塘礦田平苗鎢銅礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)蔣少涌等，2015)Fig.3 Geological map of the Pingmiao W-Cu deposit, Dahutang ore field (after Jiang et al., 2015)

礦區(qū)巖漿巖類型較多，巖體之間穿切關(guān)系復(fù)雜，主要為晉寧期的黑云母花崗閃長巖和燕山期的似斑狀二云母花崗巖、細粒白云母花崗巖、中粗粒二云母花崗巖及黑云母花崗斑巖脈等。在礦區(qū)的地表，出露晉寧期巖體、似斑狀二云母花崗巖、細粒白云母花崗巖、花崗斑巖脈和大量無礦的白色石英大脈(圖3)。晉寧期的黑云母花崗閃長巖呈巖基狀，在地表大面積出露，為礦區(qū)重要的賦礦圍巖(圖4)，在與燕山期花崗巖接觸帶部位，發(fā)育云英巖型和細脈浸染型白鎢礦化和黃銅礦化(圖5a-c)。似斑狀二云母花崗巖呈巖株狀侵位于晉寧期巖體和細粒白云母花崗巖體中(圖4a、圖6a)，與細粒白云母花崗巖體界線截然(圖6b)，頂部未發(fā)現(xiàn)有似偉晶巖殼發(fā)育。張智宇等通過獨居石U-Pb定年獲得其侵位年齡為139Ma(未發(fā)表數(shù)據(jù))，為早白堊世，比石門寺礦區(qū)的似斑狀黑云母花崗巖(147.8Ma，F(xiàn)anetal., 2019)晚約9Myr。細粒白云母花崗巖呈巖枝狀或巖脈狀切穿晉寧期巖體(圖4)，張智宇等通過獨居石U-Pb定年獲得其侵位年齡為145Ma(未發(fā)表數(shù)據(jù))，為晚侏羅世。在細粒白云母花崗巖與圍巖的接觸帶，其頂部發(fā)育一套單向固結(jié)結(jié)構(gòu)的(UST)梳狀石英層(圖4a、圖6c, d)和長石似偉晶巖殼(圖6e-h)，代表了巖漿熱液過渡階段初始流體飽和的出溶(張智宇等，2015)。UST結(jié)構(gòu)由梳狀石英和細晶巖交互生長而成，形成多層細-中-粗石英紋層和分布于石英層之間的石英斑晶(圖6i)，梳狀石英層的鋸齒指向母巖方向。長石似偉晶巖殼在地表(圖6e, f)和鉆孔中(圖6g, h)均可見，如平苗ZK0-14、ZK13-6、ZK15-8和ZK17-5等鉆孔，主要由巨晶鉀長石(70%～90%)、石英及少量黑云母和白云母等礦物組成，石英、黑云母和白云母通常以填隙物的形式填充到巨晶鉀長石之間(圖6h)，巨晶鉀長石中常見斜長石和石英的出溶(圖6j)，離母巖越近，長石含量越少。另外，在鉆孔深處，細粒白云母花崗巖的下部還發(fā)育一套隱伏的中粗粒二云母花崗巖(圖6k)，兩者界線清晰，并非相變引起，而應(yīng)是另一期巖漿活動。如在平苗鉆孔ZK11-4的685～760m深度部位，發(fā)現(xiàn)兩段中粗粒二云母花崗巖，巖芯中最大可見厚度達55m(未見底)，巖體巨大，呈現(xiàn)巖株狀產(chǎn)出，局部發(fā)生輕微鉀化和云英巖化，礦化較少。

平苗礦區(qū)的礦化類型以細脈浸染型和云英巖型的鎢銅礦化和銅礦化為主，少量鉬礦化，礦區(qū)的石英大脈多為無礦脈，石英大脈型礦化較少，含礦石英大脈主要發(fā)育在晉寧期黑云母花崗閃長巖中，未見熱液隱爆角礫巖型礦化發(fā)育。平苗礦區(qū)的礦化主要集中在晉寧期黑云母花崗閃長巖、細粒白云母花崗巖、似斑狀二云母花崗巖和部分黑云母花崗斑巖體中。在強烈云英巖化的細粒白云母花崗巖中，發(fā)育透鏡狀的云英巖型礦體，延伸數(shù)十米，可見多層銅礦體和鎢銅礦體，如在19號勘探線鉆孔中發(fā)現(xiàn)厚度達74m的銅礦體(圖4b)，銅金屬平均品位為0.354%，在與其接觸的晉寧期巖體中發(fā)現(xiàn)多個鎢礦體和鎢銅礦體(圖4a，b)。此外，細粒白云母花崗巖中還發(fā)育浸染型、細脈浸染型黑鎢礦化(圖5d)和細脈浸染型黃銅礦化，黃銅礦化多由綠泥石細脈穿插引起(圖5e)。在似偉晶巖殼中局部發(fā)育云英巖化，形成浸染狀黃銅礦和斑銅礦；有時似偉晶巖殼被晚期含黃銅礦的綠泥石脈或石英脈切穿，形成細脈狀的黃銅礦化(圖5f)。在似斑狀二云母花崗巖與晉寧巖體的接觸帶，常發(fā)生較強烈的云英巖化，形成浸染狀、團塊狀黃銅礦化(圖5g，h)，以及細脈狀銅鉬礦化(圖5h)，局部發(fā)育綠泥石化帶，形成綠泥石細脈狀的黃銅礦化。細脈狀銅鉬礦化中，黃銅礦被晚期的輝鉬礦切穿，黃銅礦中發(fā)育大量蠕蟲狀、條帶狀的黝錫礦(圖5i)。

圖4 平苗礦區(qū)15號勘探線(a, 據(jù)曾海波等，2016)和19號勘探線剖面圖(b,據(jù)蔣少涌等，2015)Fig.4 Geological sections along the No.15 (a, after Zeng et al., 2016) and No.19 (b, after Jiang et al., 2015) exploration lines in the Pingmiao W-Cu deposit, Dahutang ore field

圖6 平苗礦區(qū)野外和顯微鏡下巖石照片 (a)似斑狀二云母花崗巖侵入晉寧巖體，并被后期的石英大脈切割；(b)地表出露的似斑狀二云母花崗巖與細粒白云母花崗巖之間的界線，兩者界線清晰；(c、d)細粒白云母花崗巖頂部發(fā)育的一套單向固結(jié)結(jié)構(gòu)的梳狀石英層；(e、f)細粒白云母花崗巖頂部發(fā)育的一套長石似偉晶巖殼露頭，圖f為露頭放大版；(g、h)鉆孔中，在細粒白云母花崗巖頂部發(fā)育的一套長石似偉晶巖殼，主要有鉀長石、石英、黑云母和白云母組成，圖h為巖芯放大版；(i)單向固結(jié)結(jié)構(gòu)的梳狀石英層反射光掃描照片，主要由紋層狀石英、石英斑晶和細晶巖交互生長而成；(j)長石似偉晶巖殼中巨晶鉀長石的背散射照片顯示，鉀長石中出溶大量斜長石和石英；(k)在鉆孔深處發(fā)育的一套隱伏的中粗粒二云母花崗巖Fig.6 Photos in the field and microphoto under microscope of magmatic rocks in the Pingmiao deposit (a) the biotite granodiorite was intruded by the coarse-grained porphyritic two-mica granite, and then they were cut by coarse quartz veins; (b) the clear boundary of the fine-grain muscovite granite and coarse-grained porphyritic two-mica granite on the surface; (c, d) the unidirectional solidification texture (UST) quartz shell on the top of the fine-grain muscovite granite; (e, f) K-feldspar-bearing pegmatitoidal shell on the top of the fine-grain muscovite granite in the field, Figure f is the enlargement of the pegmatitoidal shell; (g, h) K-feldspar-bearing pegmatitoidal shell on the top of the fine-grain muscovite granite in the core drills, the pegmatitoidal shell is consist of K-feldspar megacryst, quartz, biotite and muscovite, Figure h is the enlargement of the core drills; (i) the scanned photo of the UST quartz shell, which is consist of quartz layers, quartz phenocrysts and aplite; (j) the BSE images of K-feldspar megacryst show the exsolution of plagioclase and quartz; (k) photo of the concealed medium-coarse grained two-mica granite in the deep part of core drill

3 采樣及樣品描述

本文選取平苗礦區(qū)3件地表的細粒白云母花崗巖樣品(16PM01-B1，28°56′10.5″N、114°57′21.9″E；16PM02-B1，28°56′11″N、114°57′17.8″E；16PM02-B2，28°56′10″N、 114°57′18.7″E)和1件來自ZK17-1鉆孔83.71m深處巖芯的似斑狀二云母花崗巖樣品(16K2-B2)進行實驗測試(圖3)。

細粒白云母花崗巖呈灰白色，細粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)。主要礦物有斜長石(30%～35%)、鉀長石(20%～25%)、石英(30%～35%)、白云母(8%～10%)，未見黑云母(圖5j)。斜長石多為半自形的板狀，發(fā)育聚片雙晶，發(fā)生輕微絹云母化。鉀長石為半自形-他形的板狀，表面發(fā)生絹云母化和泥化。白云母呈半自形的大片狀，發(fā)育一組完全解理，大小0.5～3.5mm，顯示原生白云母的特點。石英呈他形粒狀充填于其他礦物顆粒之間。副礦物有鈦鐵礦、鋯石、磷灰石、榍石等。

似斑狀二云母花崗巖呈灰色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶約占巖石總量的40%，顆粒粒度變化較大(2～10mm)，主要由斜長石(25%～30%)、鉀長石(20%～25%)、石英(30%～35%)、黑云母(8%～10%)和白云母(5%～8%)組成(圖5k, l)。斜長石呈半自形板狀，發(fā)育聚片雙晶和環(huán)帶結(jié)構(gòu)，表面發(fā)生輕微絹云母化。鉀長石呈半自形板狀，表面發(fā)生絹云母化和泥化。石英呈他形-半自形粒狀，邊緣發(fā)育溶蝕港灣狀結(jié)構(gòu)，顆粒中發(fā)育黑云母包體(圖5k)。黑云母呈半自形片狀，粒度2～8mm，發(fā)育一組完全解理，局部可見邊部發(fā)生磁鐵礦化(圖5l)。白云母呈半自形片狀，發(fā)育一組完全解理，粒度0.5～3.0mm，具有原生白云母的特點。基質(zhì)粒度較細(0.1～1.0mm)，主要礦物包括石英、鉀長石、斜長石、黑云母和白云母。副礦物主要是磁鐵礦、榍石、磷灰石、鈦鐵礦、鋯石等。

4 實驗測試方法

本次研究的平苗礦區(qū)與成礦有關(guān)的花崗巖中斜長石、鉀長石、黑云母和白云母的原位主量元素是通過電子探針分析完成。實驗前，首先在光學(xué)顯微鏡下，對探針片進行詳細觀察和描述，并圈定要研究的礦物，隨后對樣品表面進行噴碳處理，再利用電子探針對礦物的原位主量元素組成進行分析。電子探針分析是在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心進行，實驗儀器為配備四道波譜儀的JEOL-JXA8100電子探針(EPMA)，其運行條件為：加速電壓15kV，加速電流20nA，束斑直徑大小3μm。測試中所使用的標樣為美國SPI標樣，包括鈉長石(Si、Al、Na)、鉀長石(K)、金紅石(Ti)、薔薇輝石(Mn)、透輝石(Mg、Ca)、赤鐵礦(Fe)、氟磷灰石(F)和紫鈉閃石(Cl)。所有測試數(shù)據(jù)都進行了ZAF校正處理。

花崗巖中長石的原位微量元素是在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室利用LA-ICP-MS測試完成。激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 2005，ICP-MS為Agilent 7500a。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進入ICP之前通過一個T型接頭混合。在等離子體中心氣流(Ar+He)中加入了少量氮氣，以提高儀器靈敏度、降低檢出限和改善分析精密度(Huetal., 2008)。測試過程中，激光剝蝕的束斑直徑為44μm。每個測試點測試時包括大約20～30s的空白背景信號和50s的樣品信號采集時間。儀器的詳細操作條件見Liuetal.(2008)。元素含量以USGS參考玻璃(NIST SRM 610、BCR-2G、BIR-1G和BHVO-2G)多個外標為校正標準，采用多外標、無內(nèi)標方法對元素含量進行定量計算(Liuetal., 2008)。在長石數(shù)據(jù)處理過程中，選擇電子探針分析獲得的平均SiO2含量作為內(nèi)部標準，國際標準玻璃NIST SRM 610作為外標校正。USGS標樣中元素含量的推薦值見GeoReM數(shù)據(jù)庫(http://georem.mpch-mainz.gwdg.de/)。對于樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量計算等分析數(shù)據(jù)的離線處理，均采用軟件ICPMSDataCal(Liuetal., 2008, 2010)完成。

5 實驗結(jié)果

5.1 礦物主量元素

本文通過電子探針對平苗礦區(qū)花崗巖中新鮮的黑云母、白云母和長石進行原位微區(qū)主量元素分析。云母測試結(jié)果以22個氧原子為基礎(chǔ)計算得出黑云母和白云母的陽離子數(shù)和有關(guān)參數(shù)，黑云母中的Fe2+和Fe3+值采用林文蔚和彭麗君(1994)的方法計算獲得，計算結(jié)果分別見表1和表2，長石的實驗結(jié)果見表3。

5.1.1 黑云母

在似斑狀二云母花崗巖中，黑云母呈半自形的片狀斑晶(圖5l)、基質(zhì)和包裹體(圖5k)形式產(chǎn)出。為避免黑云母受后期熱液干擾而發(fā)生蝕變的影響，我們在光學(xué)顯微鏡下，選取花崗巖中新鮮的原生黑云母進行電子探針分析。另外，巖漿成因的黑云母中Ti原子數(shù)含量通常小于0.55個，且同一巖漿侵入體的Fe2+/(Mg+Fe)比值變化小，會落在很小的范圍內(nèi)(劉彬等，2010)，這兩個判別標準和顯微鏡巖相學(xué)觀察一起用于鑒別新鮮的巖漿成因黑云母和蝕變黑云母。

似斑狀二云母花崗巖中的黑云母具有高的TiO2(2.05%～2.72%)、F(0.87%～1.25%)和FeO(22.64%～23.85%)含量，但具有較低的Cl(0%～0.02%)和MgO(3.55%～4.08%)含量，F(xiàn)e3+/(Fe2++Fe3+)和Mg/(Mg+Fe2++Fe3+)比值變化較小，分別為0.066～0.073和0.22～0.23。黑云母具有富鐵(FeO*/(FeO*+MgO)=0.85～0.86)和貧鋁(Al2O3=19.32%～20.32%)的特點，在黑云母的成分投圖中，落入鐵葉云母范圍內(nèi)(圖7a)，與石門寺礦區(qū)黑云母花崗斑巖中的黑云母成分接近，而與似斑狀黑云母花崗巖中黑云母成分差別較大。在黑云母的ΣFeO/(ΣFeO+MgO)-MgO圖中，全部落入地殼源區(qū)(圖7b)，表明平苗礦區(qū)的似斑狀二云母花崗巖與石門寺礦區(qū)的花崗巖一樣，均為殼源物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。

表1 平苗礦區(qū)似斑狀二云母花崗巖中黑云母化學(xué)組成(wt%)

表2 平苗礦區(qū)細粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中白云母化學(xué)組成(wt%)

表3 電子探針獲取的平苗礦區(qū)細粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中斜長石和鉀長石的主量元素組成(wt%)

圖7 云母礦物主量元素分類及源區(qū)判別圖 (a)黑云母分類圖(Foster, 1960)；(b)ΣFeO/(ΣFeO+MgO)-MgO源區(qū)判別圖(Miller et al., 1981)；(c)原生白云母和次生白云母判別圖(據(jù)周作俠，1986).石門寺礦區(qū)黑云母和白云母電子探針數(shù)據(jù)據(jù)Fan et al., 2019Fig.7 Diagrams of biotite and muscovite classification and source discrimination base on major element composition (a) classification diagram for biotite (Foster, 1960); (b) ΣFeO/(ΣFeO+MgO) vs. MgO diagram (Miller et al., 1981); (c) classification diagram for muscovite (Zhou, 1986). The electron probe microanalysis (EPMA) data of biotite and muscovite in the Shimensi deposit from Fan et al., 2019

5.1.2 白云母

平苗礦區(qū)細粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中含有大量原生白云母，呈半自形-他形的片狀產(chǎn)出(圖5j)，是強過鋁質(zhì)花崗巖的標志之一。此外，在似斑狀二云母花崗巖中，白云母還以細小片狀的基質(zhì)產(chǎn)出，充填于粗粒斑晶之間(圖5k)。兩種花崗巖中白云母的Fe/(Fe+Mg)比值變化于0.61～0.98，具有高的總Al(5.28%～5.79%)、Na(0.13%～0.17%)和F(最高達2.25%)含量，以及較低的Mg(0.01%～0.12%)和Cl(0%)含量。根據(jù)原生和次生白云母的判別標準(Milleretal., 1981)，兩種花崗巖中的白云母均落在原生白云母區(qū)域內(nèi)(圖7c)，這與顯微鏡下巖相學(xué)的觀察結(jié)果一致。

5.1.3 長石

平苗礦區(qū)細粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中分析的長石斑晶顯微照片和電子探針分析點位，及每個分析點對應(yīng)的鈣長石(An)、Al2O3和FeO含量變化分別如圖8和圖9所示。

細粒白云母花崗巖中，3個斜長石斑晶(16PM01-B1-2、16PM02-B1-1和16PM02-B1-2)均為半自形板狀晶體，大小由0.7×1.0mm至0.8×2.0mm，發(fā)育清晰的聚片雙晶(圖8)。斜長石的SiO2含量較高為66.81%～68.91%，Al2O3(19.02%～20.29%)，CaO(0%～0.78 %)，F(xiàn)eO(0%～0.07%)，MgO(0%～0.02%)，Na2O(11.13%～11.78%)，K2O(0.09%～0.32%)。鈣長石含量變化于An0-4.0，平均值為An2.0，表明斜長石全部為鈉長石(圖10)。在3個斜長石斑晶中，An和Al2O3含量具有相對耦合的同步性變化趨勢，An含量在核部和幔部較高，在邊部與幔部過渡部位發(fā)生明顯降低，而FeO含量在3個晶體剖面中的含量均很低，僅在局部點位高于檢測線(圖8a-c)。

似斑狀二云母花崗巖中，斜長石斑晶(16K2-B2-2)為半自形板狀晶體，粒度為0.8×1.7mm，發(fā)育明顯的聚片雙晶，在其幔部發(fā)生熔蝕環(huán)帶(圖9a)。斜長石的主量元素組成為SiO2(62.26%～64.29%)、Al2O3(22.39%～23.75%)、FeO(0%～0.06%)、CaO(3.80%～4.80%)、Na2O(8.51%～9.37%)、K2O(0.27%～0.38%)，鈣長石含量變化于An18.3-23.0，平均An20.7，表明該斜長石屬于奧長石(圖10)。An和Al2O3含量表現(xiàn)出完全同步的變化模式，兩者總體表現(xiàn)為核部含量高，邊部含量低的特征，并且在幔部的熔蝕環(huán)帶位置，An值和Al2O3含量均發(fā)生較大幅度的跳躍式變化(圖9a)。FeO含量在多個分析點位含量低于檢測線，但在An含量較低的邊部和幔部，F(xiàn)eO含量卻有所升高，與An含量顯示出一定的負相關(guān)性(圖9a)。鉀長石斑晶(16K2-B2-1)為半自形板狀，大小2.1×4.5mm，發(fā)育兩組完全解理，斑晶中發(fā)育黑云母包裹體(圖9b)。鉀長石斑晶的SiO2含量為63.10%～65.24%，K2O(14.69%～16.74%)，Na2O(0.19%～1.70%)，Al2O3(18.07%～19.84%)，CaO(0%～0.09%)，F(xiàn)eO(0%～0.11%)，MgO(0%～0.02%)，鉀長石(Or)的含量變化于Or85.0-98.2，平均為Or93.7，屬于正長石(圖10)。礦物剖面分析上，Or含量發(fā)生鋸齒狀波動，但從邊部到核部沒有明顯的變化趨勢(圖9b)。An和Al2O3顯示出基本同步性的變化趨勢，兩者含量從核部到邊部發(fā)生鋸齒狀變化，但在整個斑晶中的含量比較穩(wěn)定，沒有明顯差異， FeO在整個斑晶中含量較低，在可檢測到的點位，An含量一般較低，顯示出兩者也存在負相關(guān)關(guān)系(圖9b)。

圖8 細粒白云母花崗巖中斜長石斑晶顯微照片及斑晶內(nèi)部探針成分(An-Al2O3-FeO)變化關(guān)系圖

圖中帶箭頭紅線及紅色編號為電子探針分析方向剖面線和編號，黃色圓圈及黃色編號為LA-ICP-MS原位微量元素分析點位及編號，BDL表示元素含量低于檢測線

Fig.8 Photomicrographs of plagioclase phenocrysts from the fine-grained muscovite granite under cross-polarized light and variations of An, Al2O3and FeO concentrations along EPMA measured profiles in the plagioclase phenocrysts

Red lines with arrows and adjacent red numbers on photomicrographs show EPMA transect location and direction. Yellow circles and adjacent yellow numbers on photomicrographs are analytical spots for trace elements analyzed by LA-ICP-MS. BDL is short for below the detection limit

圖9 似斑狀二云母花崗巖中斜長石(a)和鉀長石(b)斑晶顯微照片和An-Al2O3-FeO變化關(guān)系圖 圖中帶箭頭紅線及紅色編號為電子探針分析方向和編號，黃色圓圈及黃色編號為LA-ICP-MS原位微量元素分析點位及編號，BDL表示元素含量低于檢測線Fig.9 Photomicrographs of plagioclase (a) and K-feldspar (b) phenocrysts from the coarse-grained porphyritic two-mica granite under cross-polarized light and variations of their An, Al2O3 and FeO concentrations along EPMA measured profiles in the phenocrysts Red lines with arrows and adjacent red numbers on photomicrographs show EPMA transect location and direction. Yellow circles and adjacent yellow numbers on photomicrographs are analytical spots for trace elements analyzed by LA-ICP-MS. BDL is short for below the detection limit

圖10 斜長石成分分類三角圖(底圖據(jù)潘兆櫓等，1993) 石門寺礦區(qū)斜長石電子探針數(shù)據(jù)據(jù)Fan et al., unpublishedFig.10 Ternary plots of plagioclase compositions (base map after Pan et al., 1993) The EPMA data of plagioclase in the Shimensi deposit from Fan et al., unpublished

5.2 原位微量元素

本文選取平苗礦區(qū)細粒白云母花崗巖中的3個斜長石斑晶(16PM01-B1-2、16PM02-B1-1和16PM02-B1-2)和似斑狀二云母花崗巖中的1個斜長石斑晶(16K2-B2-2)和1個鉀長石斑晶(16K2-B2-1)，利用LA-ICP-MS技術(shù)進行礦物剖面原位微量元素分析，分析點位和相應(yīng)編號已在圖8和圖9中用黃色圓圈和文字標出，分析結(jié)果見表4。

細粒白云母花崗巖中3個斜長石的FeO含量變化于0%～0.08%，平均為0.014 %(表4)。3個斜長石均表現(xiàn)為核部FeO含量低，向幔部和邊部逐漸升高的變化特點，F(xiàn)eO與An含量變化總體呈現(xiàn)出一定的反相關(guān)關(guān)系，其中以16PM02-B1-2斜長石表現(xiàn)的最為典型(圖8)。似斑狀二云母花崗巖中斜長石的FeO含量變化于0%～0.19%，鉀長石的FeO含量變化于0%～0.11%，平均0.03%(表4)。在斜長石的兩個分析點中，F(xiàn)eO含量均與An含量的變化趨勢呈相反關(guān)系(圖9a)。在鉀長石中，F(xiàn)eO整體表現(xiàn)出核部含量低，邊部含量高的特點(圖9b)。

細粒白云母花崗巖中斜長石的部分微量元素含量變化較大， W、Cu、Sn含量分別為0×10-6～7.8×10-6、0×10-6～4286×10-6、0×10-6～74.8 ×10-6(圖11)，其他微量元素含量較低，且變化較小(Mo=0×10-6～5.5×10-6、Sc=0×10-6～2.7×10-6、Ga=25.4×10-6～39.1×10-6、Rb= 3.8×10-6～144 ×10-6、Sr =0×10-6～7.5×10-6、Ba= 0×10-6～7.1×10-6、Pb =2.2×10-6～19.0×10-6)，輕稀土和重稀土含量也很低(LREE=1.4×10-6～15.0×10-6、HREE=0.3×10-6～4.7×10-6)。在3個斜長石中，Sr和Ba含量總體上表現(xiàn)為從核部向邊部升高的特點，Pb含量從核部到邊部比較平穩(wěn)，而Sn在邊部含量較低，在核部和幔部含量較高(圖11)。在斜長石16PM02-B1-1的第3個分析點，Cu元素含量出現(xiàn)異常高的4286×10-6(圖11b)，可能是斜長石裂隙中發(fā)育的黃銅礦微細脈或包裹體導(dǎo)致。似斑狀二云母花崗巖中兩種長石的W、Cu、Sn、Rb、Sr、Ba和Pb等微量元素含量變化較大(圖12)，分別為0×10-6～4.3×10-6、0×10-6～78.9×10-6、1.5×10-6～59.4×10-6、156.2×10-6～1132×10-6、70.0×10-6～274×10-6、286×10-6～2760×10-6和20.3×10-6～152×10-6，而Mo、Sc和Ga含量變化較小(分別為0×10-6～11.1×10-6、0×10-6～7.3×10-6、6.4×10-6～46.6×10-6)，輕稀土和重稀土含量也較低(分別為0.9×10-6～128×10-6和0.6×10-6～19.1×10-6)。在鉀長石16K2-B2-1中，Ba、Pb、Sr和Cu在核部含量最高，經(jīng)幔部向邊部逐漸降低，而成礦元素W、Sn、Mo在整個斑晶中含量較低，從核部到邊部變化較小(圖12b)。

6 討論

6.1 巖漿氧逸度

似斑狀二云母花崗巖中粗大的黑云母斑晶和細小的黑云母基質(zhì)分別代表了巖漿結(jié)晶早期和晚期的產(chǎn)物，因此可以反映巖漿在結(jié)晶過程中氧逸度的變化。在Fe3+-Fe2+-Mg三角圖中，平苗礦區(qū)似斑狀二云母花崗巖中早期結(jié)晶階段的黑云母和晚期結(jié)晶階段的黑云母全部落在Ni-NiO (NNO)與Fe2SiO4-SiO2-Fe3O4(QFM) 緩沖劑之間，沒有明顯變化(圖13)，表明從巖漿結(jié)晶早期到晚期，該巖漿一直保持著比較穩(wěn)定的低氧逸度狀態(tài)。這與石門寺礦區(qū)細粒黑云母花崗巖和黑云母花崗斑巖的較高氧逸度不同，而與石門寺礦區(qū)似斑狀黑云母花崗巖和含斑細粒黑云母花崗巖晚期結(jié)晶階段的低氧逸度基本一致(圖13；Fanetal., 2019)，反映了平苗礦區(qū)似斑狀二云母花崗巖屬于還原性巖漿。

巖漿的氧逸度主要受控于巖漿源區(qū)特征和巖漿結(jié)晶分異程度，巖漿分異程度越高，氧逸度就越低。研究表明，雙橋山群形成于弧后的前陸盆地環(huán)境(Wangetal., 2008b)，含有形成于島弧環(huán)境的、厚度巨大的基性玄武質(zhì)火山巖(董樹文等，2010)，這種俯沖環(huán)境下的島弧巖漿通常具有較高的氧逸度。大湖塘地區(qū)燕山期花崗巖主要來自新元古代雙橋山群中富泥質(zhì)變質(zhì)沉積巖(Huang and Jiang, 2014; Maoetal., 2015)和玄武質(zhì)火山巖兩者不同比例的部分熔融(Fanetal., 2019)。石門寺礦區(qū)四種燕山期花崗巖早期普遍較高的氧逸度(NNO-HM)，可能是從雙橋山群這種高氧逸度的源區(qū)繼承而來， 隨著結(jié)晶分異程度的提高， 似斑狀黑云母花崗巖和含斑細粒黑云母花崗巖氧逸度逐漸下降，與該區(qū)鎢礦化關(guān)系更為密切，而細粒黑云母花崗巖和黑云母花崗斑巖一直保持恒定的氧逸度，可能是兩者從早期到晚期穩(wěn)定的巖漿結(jié)晶分異程度所致(Fanetal., 2019)。平苗礦區(qū)似斑狀二云母花崗巖從巖漿結(jié)晶早期到晚期一直保持較低的氧逸度，可能與源區(qū)更多的富泥質(zhì)變質(zhì)沉積巖有關(guān)，鎢元素在泥質(zhì)巖中的含量要遠遠高于在砂巖中的含量，雙橋山群泥質(zhì)巖中鎢元素含量平均可達11.82×10-6(劉英俊等，1982)，這種富鎢的泥質(zhì)巖巖漿源區(qū)和還原的巖漿環(huán)境，更有利于該區(qū)鎢礦的形成。

表4 激光剝蝕等離子體質(zhì)譜儀獲取的平苗礦區(qū)細粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中斜長石和鉀長石的原位主量元素(wt%)和微量元素組成(×10-6)

圖11 細粒白云母花崗巖中斜長石原位微量元素地球化學(xué)成分變化曲線 BDL表示元素含量低于檢測線，圖12同F(xiàn)ig.11 Geochemical profiles of the plagioclase crystals in the fine-grained muscovite granite BDL is short for below the detection limit, also in Fig.12

圖12 似斑狀二云母花崗巖中斜長石(a)和鉀長石(b)原位微量元素地球化學(xué)特征及相互關(guān)系圖Fig.12 Geochemical profiles of plagioclase (a) and K-feldspar (b) crystals in the coarse-grained porphyritic two-mica granite

6.2 鈣的來源

細脈浸染型白鎢礦是平苗鎢礦區(qū)最重要的礦化類型，鈣元素是白鎢礦化所需元素，因此鈣的來源對該區(qū)成礦作用的研究至關(guān)重要。矽卡巖型鎢礦是我國華南地區(qū)鎢礦的一種重要類型，尤其以江南古陸鎢礦帶內(nèi)發(fā)育的多個大型、超大型矽卡巖型鎢礦床最為典型，如贛東北的朱溪鎢礦(WO3儲量達3.44Mt，陳國華等，2012；Songetal., 2018b)和贛西北的香爐山鎢礦(WO3儲量為0.296Mt，吳勝華等，2014)等。該類礦床的礦石礦物主要是白鎢礦，礦體通常產(chǎn)于花崗巖與碳酸鹽巖地層的接觸帶部位，富鈣的碳酸鹽巖可以為白鎢礦化提供大量的鈣元素，因此碳酸鹽巖是矽卡巖型鎢礦床最主要的鈣源。像成礦金屬元素鎢、錫、銅一樣，鈣元素也可以由巖漿熱液提供，如印度南部Kerala Khondalite帶的白鎢礦化(Shabeeretal., 2003；蔣少涌等，2015)，該礦區(qū)的白鎢礦化通常伴隨著圍巖中強烈的鈣交代和大量富鈣蝕變礦物的出現(xiàn)，如鈣長石和鈣鋁榴石，證明了巖漿熱液在該區(qū)的強烈活動。在平苗鎢礦區(qū)，晉寧期黑云母花崗閃長巖是最主要的賦礦圍巖，巖體中并沒有發(fā)育明顯的含鈣蝕變礦物，所以不能證明圍巖經(jīng)歷了強烈的鈣交代作用，加上整個大湖塘地區(qū)沒有碳酸鹽巖或碳酸鹽的發(fā)育，因此，碳酸鹽巖或富鈣的巖漿熱液不能為該區(qū)白鎢礦提供成礦所需的鈣元素。

本文通過研究平苗礦區(qū)與成礦作用關(guān)系最為密切的燕山期細粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中的斜長石斑晶，發(fā)現(xiàn)這兩種花崗巖中斜長石的An和CaO含量遠低于晉寧期黑云母花崗閃長巖(圖14)。細粒白云母花崗巖中斜長石斑晶全為鈉長石(An值變化于0～3.6，平均值2.0)，CaO含量為0%～0.78%，平均為0.43%(表3)。似斑狀二云母花崗巖中斜長石斑晶為奧長石(An值變化于18.3～23.0，平均20.7)，CaO含量變化于3.80%～4.80%，平均4.32%(表3)。前人研究表明，大湖塘地區(qū)黑云母花崗閃長巖中的斜長石主要為中長石，少量為奧長石(An變化于18.0～44.3，平均35.0，王輝等，2015；孫克克等，2017)，CaO含量為4.11%～9.61%，平均7.59%(王輝等，2015；孫克克等，2017)。另外，我們通過對石門寺礦區(qū)與成礦有關(guān)的四種燕山期花崗巖中的斜長石斑晶進行系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，斜長石An含量變化于0.1～40.0，平均12.4(圖10)，CaO含量為0.03%～8.34%，平均2.60%(未發(fā)表數(shù)據(jù))。由此可見，平苗和石門寺礦區(qū)與成礦有關(guān)的燕山期花崗巖體由于鈣含量普遍較低，很難為該區(qū)超大型的白鎢礦化提供足夠的鈣元素，而九嶺巖體是江南造山帶中最大的巖漿侵入體，大湖塘地區(qū)的晉寧期黑云母花崗閃長巖體是九嶺巖體的一部分，在該區(qū)以大巖基的形式廣泛分布(圖2)，是最重要的賦礦圍巖。因此，該區(qū)大規(guī)模的白鎢礦化所需的鈣元素很可能是由體積巨大、含鈣量高的晉寧期黑云母花崗閃長巖中斜長石的蝕變提供。強烈的流體-巖石相互作用促進了黑云母花崗閃長巖圍巖中斜長石的蝕變分解，萃取斜長石中的鈣元素，為成礦熱液提供大量的鈣。

圖13 巖漿早期結(jié)晶階段(a)和晚期結(jié)晶階(b)段黑云母Fe3+-Fe2+-Mg三角判別圖(底圖據(jù)Wones and Eugster, 1965) 石門寺礦區(qū)黑云母數(shù)據(jù)據(jù)Fan et al., 2019Fig.13 Ternary Fe3+-Fe2+-Mg plot of biotite in the early stage (a) and the late stage (b) of the magmatic crystallization (base map after Wones and Eugster, 1965) Data of biotite in the Shimensi deposit from Fan et al., 2019

圖14 平苗礦區(qū)花崗巖中斜長石An含量分布直方圖 黑云母花崗閃長巖據(jù)王輝等，2015；孫克克等，2017Fig.14 Histogram of An content of plagioclase in Pingmiao granites Data of biotite granodiorite from Wang et al., 2015; Sun et al., 2017

6.3 巖漿系統(tǒng)動力學(xué)特征

根據(jù)前人的研究(Anderson, 1984; Pearce and Kolisnik, 1990; Shcherbakovetal., 2011)，斜長石通常發(fā)育不同類型的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)標志著化學(xué)成分的波動，反映了巖漿結(jié)晶環(huán)境的變化過程，可為其提供很多有價值的信息。因此，利用斜長石環(huán)帶類型、鈣長石成分變化以及微量元素的變化，可以識別和反演巖漿系統(tǒng)的深部動力學(xué)特征和巖漿演化過程(Browneetal., 2006; Ruprecht and W?rner, 2007; Shcherbakovetal., 2011; Shane, 2015)。斜長石的正常環(huán)帶指的是從核部到邊部，斜長石化學(xué)成分由富鈣質(zhì)向富鈉質(zhì)轉(zhuǎn)變，表明CaO含量發(fā)生連續(xù)或不連續(xù)的下降(Shcherbakovetal., 2011)，這與本文中細粒白云母花崗巖中的16PM01-B1-2(圖8a)、16PM02-B1-1(圖8b)和16PM02-B1-2(圖8c)斜長石斑晶的化學(xué)成分變化一致，三個斜長石斑晶的鈣長石含量很低，An值均小于4.0，全為鈉長石，因此在斜長石中并未見到明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)發(fā)育，但是鈣長石含量從核部到邊部具有逐漸降低的特點(圖8a-c)，這揭示了正常的巖漿演化過程，而非在后期的巖漿演化過程中發(fā)生巖漿混合和補給作用導(dǎo)致。正是由于此類斜長石的核部更富鈣長石成分(An值更高)，核部抗蝕變的能力就會降低，從而導(dǎo)致很容易從核部開始發(fā)生各類蝕變作用，包括絹云母化、泥化和綠簾石化等，如16PM02-B1-1(圖8b)。

對于An含量變化幅度較小的(一般小于2%～3%)斜長石，通常是在基本恒定的溫度、壓力和水含量等條件下形成的，表現(xiàn)出振蕩環(huán)帶，而斜長石中An含量發(fā)生較大幅度變化，常常與熔蝕事件(熔蝕環(huán)帶)有關(guān)(Shcherbakovetal., 2011)。熔蝕環(huán)帶的形態(tài)學(xué)特征是斜長石中發(fā)育強烈的熔蝕作用，如裂隙狀溶解、布滿灰塵的環(huán)帶和熔蝕港灣狀邊界等，在化學(xué)成分上表現(xiàn)出An含量的跳躍式變化，如16K2-B2-2(圖9a)。前人研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這種變化的機制主要有三種(Ruprecht and W?rner, 2007)：(1)巖漿上升過程中的減壓結(jié)晶，會因潛熱的釋放而引起巖漿溫度和PH2O的升高，導(dǎo)致斜長石結(jié)晶過程中An含量增加(Blundyetal., 2006)，而隨后的冷卻、脫氣和PH2O的下降會導(dǎo)致An含量下降。(2)補給巖漿的侵入會為原殘留的巖漿提供熱量，引起上部演化程度更高的巖漿內(nèi)產(chǎn)生熱對流，形成上升的熱巖漿柱和與其互補的下沉冷巖漿柱(Couchetal., 2001)，驅(qū)使巖漿房中斜長石晶體從一個地方被運至另一個地方(Shcherbakovetal., 2011)，斜長石在運移過程中，在巖漿房中較熱部位會形成An較高的環(huán)帶，而在較冷的、更富晶體的部位形成An較低的環(huán)帶。此外，斜長石斑晶在熱巖漿柱中會受到補給巖漿的加熱而發(fā)生熔蝕，當遷移到低溫位置時，會發(fā)生重結(jié)晶。同時，位于冷巖漿柱中的斜長石斑晶，在到達高溫部位時也會發(fā)生熔蝕，當再回到低溫部位時，也會發(fā)生重結(jié)晶。這樣的過程都會在斜長石中引起An含量的較大變化和多變的熔蝕結(jié)構(gòu)。(3)與化學(xué)成分不同的巖漿混合，會引起巖漿既有熱量的混合，又有化學(xué)成分的混合，導(dǎo)致結(jié)晶的斜長石斑晶化學(xué)成分發(fā)生很大變化。鈣含量可以記錄混合溫度、水含量和成分變化效應(yīng)，導(dǎo)致斜長石中An的升高。因此，斜長石結(jié)晶過程中An的變化既可以由封閉系統(tǒng)(減壓和熱傳遞)引起，也可能由開放系統(tǒng)(巖漿補給)過程引起，僅僅通過觀察An的變化很難區(qū)分這兩種行為。

圖15 平苗花崗巖中斜長石和鉀長石斑晶成分變化關(guān)系圖 斜長石Al2O3-An(a)和FeO-An(b)含量關(guān)系圖；斜長石和鉀長石Sr-Ba(c)和Sn-Pb(d)含量關(guān)系圖Fig.15 Relationship between geochemical contents in plagioclase and K-feldspar in Pingmiao granites Al2O3 vs. An (a) and FeO vs. An (b) of content in plagioclase; Sr vs. Ba (c) Sn vs. Pb (d) of content in plagioclase and K-feldspar

在開放的巖漿系統(tǒng)中，當發(fā)生巖漿混合時，熔體成分會發(fā)生顯著改變，斜長石中FeO含量也會隨熔體的組成發(fā)生明顯變化。而在相對封閉的巖漿系統(tǒng)中，沒有巖漿化學(xué)組分的混合，僅存在減壓和熱傳遞過程，巖漿具有相對穩(wěn)定的氧逸度(fO2)，F(xiàn)e作為斜長石中的微量元素，其進入斜長石主要受巖漿的fO2、溫度、An和H2O含量的影響(Bindemanetal., 1998; Wilke and Behrens, 1999)，此時斜長石中FeO含量通常變化很小，會保持相對恒定。因此，An-FeO相關(guān)關(guān)系常作為揭示巖漿封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)的有效方法(Ruprecht and W?rner, 2007; Shcherbakovetal., 2011)。斜長石的原位微區(qū)剖面分析顯示，An和Al2O3含量之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖8、圖9、圖15a)，這是鈣長石化學(xué)成分(CaO.Al2O3.2SiO2)的固有特征，而An和FeO含量之間總體呈現(xiàn)出一定的反相關(guān)關(guān)系(圖8、圖9)。并且在FeO-XAn的散點圖中，兩種花崗巖的斜長石中FeO含量隨著An含量的增加基本保持穩(wěn)定，未表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖15b)，表明該區(qū)巖漿并沒有發(fā)生明顯的基性巖漿補給或不同化學(xué)成分巖漿之間的混合，巖漿的化學(xué)組成基本穩(wěn)定，An含量的變化可能是由巖漿溫度、H2O含量或氧逸度的變化引起。斜長石16K2-B2-2中An含量跳躍式變化可能是巖漿房中冷熱區(qū)域不均勻分布導(dǎo)致的熱量對流攪拌引起，巖漿的加熱造成斜長石晶體的幔部發(fā)生熔蝕作用，出現(xiàn)An和Al2O3含量較大幅度的變化，而FeO含量沒有發(fā)生明顯改變(圖9a)。

斜長石中Sr和Ba(可取代Ca)的豐度及其分配行為受晶體結(jié)構(gòu)變化的控制(Blundy and Wood, 1991; Giletti and Casserly, 1994)，晶體結(jié)構(gòu)的變化主要受溫度、熔體組分、水含量和壓力的影響(Browneetal., 2006)，斜長石中Sr和Ba的負相關(guān)性可以作為外來鎂鐵質(zhì)巖漿注入的標志(Browneetal., 2006; Caoetal., 2014)。本次研究中，兩類花崗巖中斜長石斑晶的Sr和Ba含量之間并未表現(xiàn)出顯著的負相關(guān)關(guān)系(圖15c)，而似斑狀二云花崗巖中鉀長石的Sr和Ba含量之間存在一定的正相關(guān)性(圖12b、圖15c)，同樣表明該區(qū)巖漿房沒有發(fā)生明顯的鎂鐵質(zhì)巖漿注入與混合。兩類花崗巖中斜長石斑晶的Sn含量較高，變化較大，而Pb含量較低，鉀長石剛好相反(圖15d)，表明早期巖漿中具有較高的Sn元素含量，指示了該區(qū)花崗巖具有較好的成錫礦潛力，這與我們在顯微鏡下觀察到平苗礦區(qū)黃銅礦中普遍發(fā)育蠕蟲狀的黝錫礦相吻合(圖5i)。對于成礦元素W、Cu、Mo來說，兩種長石中Cu含量比W、Mo含量高，且變化范圍較大，但三者之間沒有明顯的相關(guān)性(圖11、圖12)。兩類長石中成礦元素(W，Cu，Mo和Sn)含量可能主要受它們不同的礦物/熔體分配系數(shù)控制，這些系數(shù)由巖漿的化學(xué)成分、溫度和氧逸度決定。

因此，本次研究表明該區(qū)的巖漿房為化學(xué)成分相對封閉的巖漿系統(tǒng)，巖漿演化過程中只有熱量混合和/或減壓作用，沒有發(fā)生明顯的鎂鐵質(zhì)巖漿的注入和混合作用。巖漿房中活躍的熱對流是導(dǎo)致斜長石的化學(xué)成分發(fā)生較大變化的主要原因，而相對穩(wěn)定的巖漿環(huán)境，使得斜長石化學(xué)組成基本保持穩(wěn)定。

6.4 對成礦作用的指示

本文研究表明，平苗礦區(qū)與成礦關(guān)系最為密切的花崗巖巖漿系統(tǒng)經(jīng)歷了化學(xué)成分相對封閉的巖漿演化過程，巖漿的化學(xué)組成基本穩(wěn)定，僅有熱量的混合和對流，沒有發(fā)生明顯的基性巖漿的補給或不同化學(xué)成分巖漿之間的混合，因此我們認為該區(qū)的鎢、銅、硫等成礦元素不是由外來補給巖漿提供，而應(yīng)主要來自巖漿源區(qū)雙橋山群富泥質(zhì)的變質(zhì)沉積巖和變質(zhì)玄武巖的貢獻。雙橋山群中的泥質(zhì)巖具有很高的鎢元素含量，平均可達11.82×10-6(劉英俊等，1982)，遠高于地殼中的鎢元素豐度(1.0×10-6；Rudnick and Gao, 2014)，為該區(qū)重要的含鎢建造，是礦區(qū)鎢元素的重要源區(qū)。另外，近幾年有學(xué)者在贛西北地區(qū)的雙橋山群中發(fā)現(xiàn)了一套具有枕狀構(gòu)造的玄武質(zhì)熔巖，呈細碧巖-角斑巖組合產(chǎn)出，厚度巨大，變余細碧巖和變余細碧質(zhì)角斑巖總厚度超過1000m(董樹文等，2010；項新葵等，2015b)。地球化學(xué)特征表明，這些細碧巖和角斑巖具有洋島玄武巖的特點，指示其源區(qū)可能是富集型地幔(董樹文等，2010)。因此，雙橋山群中的巨厚變質(zhì)玄武巖是銅和硫元素的重要潛在礦源層，很可能為大湖塘礦田的礦化提供了大量的銅和硫。除此之外，在沒有外部基性巖漿補給的情況下，要形成大型的鎢銅多金屬礦床，還需要地殼中體積較大的巖漿房能夠長期為礦區(qū)提供大量的巖漿(Fanetal., 2019)。

前人研究表明，華南克拉通與華北克拉通之間的碰撞始于240Ma，并持續(xù)到220Ma(Hackeretal., 1995)，隨之華南板塊便進入了早侏羅世(200～180Ma)強烈的地殼擠壓縮短階段和早白堊世(133～122Ma)地殼伸展階段，這與古太平洋的西向俯沖密切相關(guān)(Hackeretal., 1995; Houetal., 2013)。此外，侏羅系地層之間的兩次區(qū)域不整合(J1/J2和J2/J3)和中、晚侏羅世發(fā)現(xiàn)的兩次大規(guī)模逆沖推覆構(gòu)造(鄧晉福等，2004)揭示了燕山期華南板塊陸內(nèi)造山具有擠壓-伸展交替的多幕式特點(侯增謙和楊志明，2009)。Chuetal.(2019)通過對華南板塊中生代巖漿活動時代和構(gòu)造活動時代的系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，巖漿巖的爆發(fā)時期與地殼伸展構(gòu)造活動期具有顯著的對應(yīng)關(guān)系，而巖漿巖的平靜期則對應(yīng)了擠壓構(gòu)造期。在155～140Ma，西太平洋板塊發(fā)生低角度俯沖，在華南板塊普遍發(fā)育擠壓構(gòu)造，而140～120Ma西太平洋轉(zhuǎn)為高角度俯沖，在華南地區(qū)開始發(fā)生大規(guī)模的弧后伸展和拉張盆地(Chuetal., 2019)。平苗礦區(qū)的細粒白云母花崗巖和似斑狀黑云母花崗巖分別形成于145Ma和139Ma(張智宇等，未發(fā)表數(shù)據(jù))，正處于華南板塊從區(qū)域擠壓向伸展的轉(zhuǎn)換時期。擠壓環(huán)境引起地殼加厚，地殼淺部的巖漿房很難噴發(fā)，有利于含礦巖漿在向上運移過程中，在地殼淺部形成長期穩(wěn)定的、規(guī)模較大的中酸性巖漿房(侯增謙和楊志明，2009)，這種巖漿房的存在為巖漿發(fā)生高度分異結(jié)晶提供了條件，進而導(dǎo)致了巖漿中的成礦元素發(fā)生高度富集和巖漿中水等揮發(fā)分的飽和，促進了大規(guī)模巖漿熱液的形成。在擠壓背景下常發(fā)生地殼的快速抬升和剝蝕，導(dǎo)致地殼淺部巖漿房的突然減壓，有效地促進了大量巖漿熱液的快速出溶和運移(Mastermanetal., 2005)，引起區(qū)內(nèi)巖漿巖頂部發(fā)育大規(guī)模單向固結(jié)結(jié)構(gòu)的似偉晶巖殼(圖4a)，代表了早期巖漿熱液的大量出溶。隨后地殼發(fā)生伸展，發(fā)育大量的張性或張扭性構(gòu)造，為礦化提供了有利的成礦空間，促進了礦區(qū)發(fā)生大規(guī)模的鎢銅礦化。

7 結(jié)論

(1)平苗礦區(qū)似斑狀二云母花崗巖從巖漿結(jié)晶早期到晚期一直保持較低的氧逸度(NNO-QFM之間)，可能與巖漿源區(qū)中更多的富泥質(zhì)變質(zhì)沉積巖有關(guān)，這種富鎢的泥質(zhì)巖源區(qū)和還原性巖漿環(huán)境，更有利于該區(qū)鎢礦的形成。

(2)該區(qū)燕山期花崗巖中斜長石的An和CaO含量均遠低于晉寧期黑云母花崗閃長巖，由于鈣含量普遍較低，燕山期花崗巖體很難為該區(qū)超大型的白鎢礦化提供足夠的鈣元素，而晉寧期黑云母花崗閃長巖由于體積巨大、鈣含量高，很可能為區(qū)內(nèi)大規(guī)模的白鎢礦化貢獻了大量的鈣元素。

(3)斜長石的原位微區(qū)剖面分析顯示，An和Al2O3含量之間存在顯著的正相關(guān)性，而與FeO含量之間無明顯的正相關(guān)性，F(xiàn)eO含量隨著An含量的增加基本保持穩(wěn)定，并且斜長石中Sr和Ba含量之間也沒有顯著的負相關(guān)關(guān)系，表明了該區(qū)巖漿房為化學(xué)成分相對封閉的巖漿系統(tǒng)，巖漿演化過程中只有熱量混合和/或減壓作用，沒有發(fā)生明顯的鎂鐵質(zhì)巖漿注入與混合。因此，鎢、銅、硫等成礦元素應(yīng)主要來自巖漿源區(qū)雙橋山群的富泥質(zhì)變質(zhì)沉積巖和變質(zhì)玄武巖，而非基性巖漿的補給提供。

(4)平苗礦區(qū)燕山期巖漿巖形成于華南板塊由擠壓向伸展的轉(zhuǎn)換時期，擠壓環(huán)境有利于在地殼淺部形成長期穩(wěn)定的、較大規(guī)模的中酸性巖漿房，巖漿房中高度結(jié)晶分異導(dǎo)致成礦元素高度富集和巖漿中揮發(fā)分的飽和，促進了大規(guī)模巖漿熱液的形成。地殼的快速抬升和剝蝕引起巖漿房發(fā)生突然減壓作用，促進大量巖漿熱液的快速出溶和運移，并在隨后地殼伸展形成的大量張性或張扭性構(gòu)造中沉淀成礦，形成大規(guī)模鎢銅礦化。

致謝本文中礦物電子探針實驗得到核工業(yè)北京地質(zhì)研究院劉牧老師和邰宗堯老師的幫助；長石LA-ICP-MS原位微量元素分析得到中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)胡兆初教授和羅濤博士的幫助；野外工作和采樣過程中得到了江西地礦局贛西北地質(zhì)大隊占崗樂高級工程師和但小華工程師的幫助；兩位審稿專家和本刊編輯提出了寶貴的修改意見，讓本文質(zhì)量有了很大提高；在此一并致謝！