樊獻(xiàn)科 張智宇 侯增謙* 潘小菲 張翔 盛俞策 戴佳良 吳顯愿

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

我國(guó)的鎢資源儲(chǔ)量居世界首位，占世界總儲(chǔ)量的60%以上(Maoetal., 2019；蔣少涌等，2020)；華南地區(qū)是我國(guó)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(gè)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(chǔ)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(yáng)子地塊東南緣(圖1；項(xiàng)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(chǔ)量達(dá)200萬(wàn)噸(平均品位0.15%)，伴有銅儲(chǔ)量50萬(wàn)噸(平均品位0.12%)和鉬儲(chǔ)量8萬(wàn)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(xì)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(diǎn)，引起了國(guó)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(xì)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(zhǎng)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(duì)區(qū)內(nèi)燕山期花崗巖巖漿系統(tǒng)的詳細(xì)研究對(duì)于揭示區(qū)內(nèi)成巖作用和成礦過(guò)程至關(guān)重要。前人對(duì)大湖塘礦田與成礦有關(guān)的燕山期花崗巖進(jìn)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(xiàng)新葵等，2015b；楊炎申等，2017; Songetal., 2018a；Weietal., 2018；Fanetal., 2019)，認(rèn)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(guò)渡的特點(diǎn)(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(duì)燕山期花崗巖的成巖時(shí)代、巖石成因和巖漿物質(zhì)源區(qū)等研究較多，但對(duì)巖漿系統(tǒng)的深部巖漿作用和動(dòng)力學(xué)過(guò)程等方面的研究還很少。

斜長(zhǎng)石是花崗巖中常見(jiàn)的造巖礦物，巖漿的減壓/脫氣和冷卻均可引起斜長(zhǎng)石的結(jié)晶作用(Nelson and Montana, 1992; Hammer and Rutherford, 2002)。斜長(zhǎng)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(huì)影響斜長(zhǎng)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(zhǎng)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(kuò)散會(huì)保留在斜長(zhǎng)石的環(huán)帶中，可用于重建深成巖的結(jié)晶過(guò)程(Pietraniketal., 2006; Caoetal., 2014)和解釋現(xiàn)代火山系統(tǒng)中的巖漿過(guò)程(Murphyetal., 2000; Izbekovetal., 2002; Berloetal., 2007; Shcherbakovetal., 2011)。斜長(zhǎng)石的環(huán)帶類型、鈣長(zhǎng)石成分變化以及微量元素變化等可以一起用來(lái)識(shí)別巖漿系統(tǒng)的深部動(dòng)力學(xué)特征和巖漿演化過(guò)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(xì)粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖，對(duì)巖體中的斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、黑云母和白云母等礦物，通過(guò)電子探針進(jìn)行系統(tǒng)的原位主量元素分析，并利用LA-ICP-MS對(duì)斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石進(jìn)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(dòng)力學(xué)特征和詳細(xì)結(jié)晶過(guò)程，并對(duì)成礦物質(zhì)(W、Ca、Cu、S等)的來(lái)源及對(duì)礦區(qū)成礦作用的指示意義進(jìn)行詳細(xì)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(guó)華南板塊大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖；(b)長(zhǎng)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(yáng)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(yáng)子地塊的東南緣，地處揚(yáng)子地塊與華夏地塊之間(圖1a)，是一個(gè)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(yáng)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(zhǎng)約1500km、寬200km的前寒武紀(jì)地質(zhì)單元，主要由中新元古代弱變質(zhì)、強(qiáng)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(gè)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(xiàng)新葵等，2015a)，其巖性組合復(fù)雜，主要有變余云母細(xì)砂巖、粉砂巖、雜砂巖、凝灰?guī)r、千枚狀頁(yè)巖、炭質(zhì)板巖、含礫雜砂巖等，夾有細(xì)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(gè)組，分別為橫涌組、計(jì)林組、安樂(lè)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(yáng)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(dòng)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(dòng)最活躍時(shí)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(dòng)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(duì)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(dòng)，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(zhǎng)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(zhǎng)200～600m，最長(zhǎng)可達(dá)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(zhǎng)巖和燕山期的似斑狀二云母花崗巖、細(xì)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(xì)粒白云母花崗巖、花崗斑巖脈和大量無(wú)礦的白色石英大脈(圖3)。晉寧期的黑云母花崗閃長(zhǎng)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(xì)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?duì)钋治挥跁x寧期巖體和細(xì)粒白云母花崗巖體中(圖4a、圖6a)，與細(xì)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(guò)獨(dú)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(xì)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(guò)獨(dú)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(xì)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(zhǎng)石似偉晶巖殼(圖6e-h)，代表了巖漿熱液過(guò)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(xì)晶巖交互生長(zhǎng)而成，形成多層細(xì)-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(zhǎng)石似偉晶巖殼在地表(圖6e, f)和鉆孔中(圖6g, h)均可見(jiàn)，如平苗ZK0-14、ZK13-6、ZK15-8和ZK17-5等鉆孔，主要由巨晶鉀長(zhǎng)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(zhǎng)石之間(圖6h)，巨晶鉀長(zhǎng)石中常見(jiàn)斜長(zhǎng)石和石英的出溶(圖6j)，離母巖越近，長(zhǎng)石含量越少。另外，在鉆孔深處，細(xì)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(dòng)。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(jiàn)厚度達(dá)55m(未見(jiàn)底)，巖體巨大，呈現(xiàn)巖株?duì)町a(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(xì)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(wú)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(zhǎng)巖中，未見(jiàn)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(zhǎng)巖、細(xì)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(qiáng)烈云英巖化的細(xì)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(jiàn)多層銅礦體和鎢銅礦體，如在19號(hào)勘探線鉆孔中發(fā)現(xiàn)厚度達(dá)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(gè)鎢礦體和鎢銅礦體(圖4a，b)。此外，細(xì)粒白云母花崗巖中還發(fā)育浸染型、細(xì)脈浸染型黑鎢礦化(圖5d)和細(xì)脈浸染型黃銅礦化，黃銅礦化多由綠泥石細(xì)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(shí)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(xì)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(qiáng)烈的云英巖化，形成浸染狀、團(tuán)塊狀黃銅礦化(圖5g，h)，以及細(xì)脈狀銅鉬礦化(圖5h)，局部發(fā)育綠泥石化帶，形成綠泥石細(xì)脈狀的黃銅礦化。細(xì)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(hào)勘探線(a, 據(jù)曾海波等，2016)和19號(hào)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(xì)粒白云母花崗巖之間的界線，兩者界線清晰；(c、d)細(xì)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(xì)粒白云母花崗巖頂部發(fā)育的一套長(zhǎng)石似偉晶巖殼露頭，圖f為露頭放大版；(g、h)鉆孔中，在細(xì)粒白云母花崗巖頂部發(fā)育的一套長(zhǎng)石似偉晶巖殼，主要有鉀長(zhǎng)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(xì)晶巖交互生長(zhǎng)而成；(j)長(zhǎng)石似偉晶巖殼中巨晶鉀長(zhǎng)石的背散射照片顯示，鉀長(zhǎng)石中出溶大量斜長(zhǎng)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(xì)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(lái)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試(圖3)。

細(xì)粒白云母花崗巖呈灰白色，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)。主要礦物有斜長(zhǎng)石(30%～35%)、鉀長(zhǎng)石(20%～25%)、石英(30%～35%)、白云母(8%～10%)，未見(jiàn)黑云母(圖5j)。斜長(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)。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(zhǎng)石(25%～30%)、鉀長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jiàn)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(diǎn)。基質(zhì)粒度較細(xì)(0.1～1.0mm)，主要礦物包括石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)測(cè)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(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、黑云母和白云母的原位主量元素是通過(guò)電子探針?lè)治鐾瓿伞?shí)驗(yàn)前，首先在光學(xué)顯微鏡下，對(duì)探針片進(jìn)行詳細(xì)觀察和描述，并圈定要研究的礦物，隨后對(duì)樣品表面進(jìn)行噴碳處理，再利用電子探針對(duì)礦物的原位主量元素組成進(jìn)行分析。電子探針?lè)治鍪窃诤斯I(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)儀器為配備四道波譜儀的JEOL-JXA8100電子探針(EPMA)，其運(yùn)行條件為：加速電壓15kV，加速電流20nA，束斑直徑大小3μm。測(cè)試中所使用的標(biāo)樣為美國(guó)SPI標(biāo)樣，包括鈉長(zhǎng)石(Si、Al、Na)、鉀長(zhǎng)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(cè)試數(shù)據(jù)都進(jìn)行了ZAF校正處理。

花崗巖中長(zhǎng)石的原位微量元素是在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用LA-ICP-MS測(cè)試完成。激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 2005，ICP-MS為Agilent 7500a。激光剝蝕過(guò)程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進(jìn)入ICP之前通過(guò)一個(gè)T型接頭混合。在等離子體中心氣流(Ar+He)中加入了少量氮?dú)?，以提高儀器靈敏度、降低檢出限和改善分析精密度(Huetal., 2008)。測(cè)試過(guò)程中，激光剝蝕的束斑直徑為44μm。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)測(cè)試時(shí)包括大約20～30s的空白背景信號(hào)和50s的樣品信號(hào)采集時(shí)間。儀器的詳細(xì)操作條件見(jiàn)Liuetal.(2008)。元素含量以USGS參考玻璃(NIST SRM 610、BCR-2G、BIR-1G和BHVO-2G)多個(gè)外標(biāo)為校正標(biāo)準(zhǔn)，采用多外標(biāo)、無(wú)內(nèi)標(biāo)方法對(duì)元素含量進(jìn)行定量計(jì)算(Liuetal., 2008)。在長(zhǎng)石數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，選擇電子探針?lè)治霁@得的平均SiO2含量作為內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)玻璃NIST SRM 610作為外標(biāo)校正。USGS標(biāo)樣中元素含量的推薦值見(jiàn)GeoReM數(shù)據(jù)庫(kù)(http://georem.mpch-mainz.gwdg.de/)。對(duì)于樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果

5.1 礦物主量元素

本文通過(guò)電子探針對(duì)平苗礦區(qū)花崗巖中新鮮的黑云母、白云母和長(zhǎng)石進(jìn)行原位微區(qū)主量元素分析。云母測(cè)試結(jié)果以22個(gè)氧原子為基礎(chǔ)計(jì)算得出黑云母和白云母的陽(yáng)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(jì)算獲得，計(jì)算結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2，長(zhǎng)石的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡下，選取花崗巖中新鮮的原生黑云母進(jìn)行電子探針?lè)治?。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(gè)，且同一巖漿侵入體的Fe2+/(Mg+Fe)比值變化小，會(huì)落在很小的范圍內(nèi)(劉彬等，2010)，這兩個(gè)判別標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)，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(xì)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(xì)粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)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(xì)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(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖的標(biāo)志之一。此外，在似斑狀二云母花崗巖中，白云母還以細(xì)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)(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(zhǎng)石

平苗礦區(qū)細(xì)粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中分析的長(zhǎng)石斑晶顯微照片和電子探針?lè)治鳇c(diǎn)位，及每個(gè)分析點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鈣長(zhǎng)石(An)、Al2O3和FeO含量變化分別如圖8和圖9所示。

細(xì)粒白云母花崗巖中，3個(gè)斜長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)石含量變化于An0-4.0，平均值為An2.0，表明斜長(zhǎng)石全部為鈉長(zhǎng)石(圖10)。在3個(gè)斜長(zhǎng)石斑晶中，An和Al2O3含量具有相對(duì)耦合的同步性變化趨勢(shì)，An含量在核部和幔部較高，在邊部與幔部過(guò)渡部位發(fā)生明顯降低，而FeO含量在3個(gè)晶體剖面中的含量均很低，僅在局部點(diǎn)位高于檢測(cè)線(圖8a-c)。

似斑狀二云母花崗巖中，斜長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)石含量變化于An18.3-23.0，平均An20.7，表明該斜長(zhǎng)石屬于奧長(zhǎng)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(gè)分析點(diǎn)位含量低于檢測(cè)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(fù)相關(guān)性(圖9a)。鉀長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)石(Or)的含量變化于Or85.0-98.2，平均為Or93.7，屬于正長(zhǎng)石(圖10)。礦物剖面分析上，Or含量發(fā)生鋸齒狀波動(dòng)，但從邊部到核部沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)(圖9b)。An和Al2O3顯示出基本同步性的變化趨勢(shì)，兩者含量從核部到邊部發(fā)生鋸齒狀變化，但在整個(gè)斑晶中的含量比較穩(wěn)定，沒(méi)有明顯差異， FeO在整個(gè)斑晶中含量較低，在可檢測(cè)到的點(diǎn)位，An含量一般較低，顯示出兩者也存在負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖9b)。

圖8 細(xì)粒白云母花崗巖中斜長(zhǎng)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(hào)為電子探針?lè)治龇较蚱拭婢€和編號(hào)，黃色圓圈及黃色編號(hào)為L(zhǎng)A-ICP-MS原位微量元素分析點(diǎn)位及編號(hào)，BDL表示元素含量低于檢測(cè)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(zhǎng)石(a)和鉀長(zhǎng)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(hào)為電子探針?lè)治龇较蚝途幪?hào)，黃色圓圈及黃色編號(hào)為L(zhǎng)A-ICP-MS原位微量元素分析點(diǎn)位及編號(hào)，BDL表示元素含量低于檢測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(xì)粒白云母花崗巖中的3個(gè)斜長(zhǎng)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(gè)斜長(zhǎng)石斑晶(16K2-B2-2)和1個(gè)鉀長(zhǎng)石斑晶(16K2-B2-1)，利用LA-ICP-MS技術(shù)進(jìn)行礦物剖面原位微量元素分析，分析點(diǎn)位和相應(yīng)編號(hào)已在圖8和圖9中用黃色圓圈和文字標(biāo)出，分析結(jié)果見(jiàn)表4。

細(xì)粒白云母花崗巖中3個(gè)斜長(zhǎng)石的FeO含量變化于0%～0.08%，平均為0.014 %(表4)。3個(gè)斜長(zhǎng)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(diǎn)，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(zhǎng)石表現(xiàn)的最為典型(圖8)。似斑狀二云母花崗巖中斜長(zhǎng)石的FeO含量變化于0%～0.19%，鉀長(zhǎng)石的FeO含量變化于0%～0.11%，平均0.03%(表4)。在斜長(zhǎng)石的兩個(gè)分析點(diǎn)中，F(xiàn)eO含量均與An含量的變化趨勢(shì)呈相反關(guān)系(圖9a)。在鉀長(zhǎng)石中，F(xiàn)eO整體表現(xiàn)出核部含量低，邊部含量高的特點(diǎn)(圖9b)。

細(xì)粒白云母花崗巖中斜長(zhǎng)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(gè)斜長(zhǎng)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(diǎn)，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(zhǎng)石16PM02-B1-1的第3個(gè)分析點(diǎn)，Cu元素含量出現(xiàn)異常高的4286×10-6(圖11b)，可能是斜長(zhǎng)石裂隙中發(fā)育的黃銅礦微細(xì)脈或包裹體導(dǎo)致。似斑狀二云母花崗巖中兩種長(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)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(xì)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(guò)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(méi)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(xì)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(xì)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(lái)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(lái)， 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(xì)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(xì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)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(xì)粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的原位主量元素(wt%)和微量元素組成(×10-6)

圖11 細(xì)粒白云母花崗巖中斜長(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)石(a)和鉀長(zhǎng)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(lái)源

細(xì)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(lái)源對(duì)該區(qū)成礦作用的研究至關(guān)重要。矽卡巖型鎢礦是我國(guó)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(gè)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(chǔ)量達(dá)3.44Mt，陳國(guó)華等，2012；Songetal., 2018b)和贛西北的香爐山鎢礦(WO3儲(chǔ)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(qiáng)烈的鈣交代和大量富鈣蝕變礦物的出現(xiàn)，如鈣長(zhǎng)石和鈣鋁榴石，證明了巖漿熱液在該區(qū)的強(qiáng)烈活動(dòng)。在平苗鎢礦區(qū)，晉寧期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖是最主要的賦礦圍巖，巖體中并沒(méi)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(qiáng)烈的鈣交代作用，加上整個(gè)大湖塘地區(qū)沒(méi)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(guò)研究平苗礦區(qū)與成礦作用關(guān)系最為密切的燕山期細(xì)粒白云母花崗巖和似斑狀二云母花崗巖中的斜長(zhǎng)石斑晶，發(fā)現(xiàn)這兩種花崗巖中斜長(zhǎng)石的An和CaO含量遠(yuǎn)低于晉寧期黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(圖14)。細(xì)粒白云母花崗巖中斜長(zhǎng)石斑晶全為鈉長(zhǎng)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(zhǎng)石斑晶為奧長(zhǎng)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(zhǎng)巖中的斜長(zhǎng)石主要為中長(zhǎng)石，少量為奧長(zhǎng)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(guò)對(duì)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(zhǎng)石斑晶進(jìn)行系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，斜長(zhǎng)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(jiàn)，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(zhǎng)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(zhǎng)巖中斜長(zhǎng)石的蝕變提供。強(qiáng)烈的流體-巖石相互作用促進(jìn)了黑云母花崗閃長(zhǎng)巖圍巖中斜長(zhǎng)石的蝕變分解，萃取斜長(zhǎng)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(zhǎng)石An含量分布直方圖 黑云母花崗閃長(zhǎng)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(dòng)力學(xué)特征

根據(jù)前人的研究(Anderson, 1984; Pearce and Kolisnik, 1990; Shcherbakovetal., 2011)，斜長(zhǎng)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(biāo)志著化學(xué)成分的波動(dòng)，反映了巖漿結(jié)晶環(huán)境的變化過(guò)程，可為其提供很多有價(jià)值的信息。因此，利用斜長(zhǎng)石環(huán)帶類型、鈣長(zhǎng)石成分變化以及微量元素的變化，可以識(shí)別和反演巖漿系統(tǒng)的深部動(dòng)力學(xué)特征和巖漿演化過(guò)程(Browneetal., 2006; Ruprecht and W?rner, 2007; Shcherbakovetal., 2011; Shane, 2015)。斜長(zhǎng)石的正常環(huán)帶指的是從核部到邊部，斜長(zhǎng)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(xì)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(zhǎng)石斑晶的化學(xué)成分變化一致，三個(gè)斜長(zhǎng)石斑晶的鈣長(zhǎng)石含量很低，An值均小于4.0，全為鈉長(zhǎng)石，因此在斜長(zhǎng)石中并未見(jiàn)到明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)發(fā)育，但是鈣長(zhǎng)石含量從核部到邊部具有逐漸降低的特點(diǎn)(圖8a-c)，這揭示了正常的巖漿演化過(guò)程，而非在后期的巖漿演化過(guò)程中發(fā)生巖漿混合和補(bǔ)給作用導(dǎo)致。正是由于此類斜長(zhǎng)石的核部更富鈣長(zhǎng)石成分(An值更高)，核部抗蝕變的能力就會(huì)降低，從而導(dǎo)致很容易從核部開(kāi)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(duì)于An含量變化幅度較小的(一般小于2%～3%)斜長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)石中發(fā)育強(qiáng)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(jī)制主要有三種(Ruprecht and W?rner, 2007)：(1)巖漿上升過(guò)程中的減壓結(jié)晶，會(huì)因潛熱的釋放而引起巖漿溫度和PH2O的升高，導(dǎo)致斜長(zhǎng)石結(jié)晶過(guò)程中An含量增加(Blundyetal., 2006)，而隨后的冷卻、脫氣和PH2O的下降會(huì)導(dǎo)致An含量下降。(2)補(bǔ)給巖漿的侵入會(huì)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(duì)流，形成上升的熱巖漿柱和與其互補(bǔ)的下沉冷巖漿柱(Couchetal., 2001)，驅(qū)使巖漿房中斜長(zhǎng)石晶體從一個(gè)地方被運(yùn)至另一個(gè)地方(Shcherbakovetal., 2011)，斜長(zhǎng)石在運(yùn)移過(guò)程中，在巖漿房中較熱部位會(huì)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(zhǎng)石斑晶在熱巖漿柱中會(huì)受到補(bǔ)給巖漿的加熱而發(fā)生熔蝕，當(dāng)遷移到低溫位置時(shí)，會(huì)發(fā)生重結(jié)晶。同時(shí)，位于冷巖漿柱中的斜長(zhǎng)石斑晶，在到達(dá)高溫部位時(shí)也會(huì)發(fā)生熔蝕，當(dāng)再回到低溫部位時(shí)，也會(huì)發(fā)生重結(jié)晶。這樣的過(guò)程都會(huì)在斜長(zhǎng)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(huì)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(zhǎng)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(zhǎng)石中An的升高。因此，斜長(zhǎng)石結(jié)晶過(guò)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(kāi)放系統(tǒng)(巖漿補(bǔ)給)過(guò)程引起，僅僅通過(guò)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(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石斑晶成分變化關(guān)系圖 斜長(zhǎng)石Al2O3-An(a)和FeO-An(b)含量關(guān)系圖；斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)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(kāi)放的巖漿系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生巖漿混合時(shí)，熔體成分會(huì)發(fā)生顯著改變，斜長(zhǎng)石中FeO含量也會(huì)隨熔體的組成發(fā)生明顯變化。而在相對(duì)封閉的巖漿系統(tǒng)中，沒(méi)有巖漿化學(xué)組分的混合，僅存在減壓和熱傳遞過(guò)程，巖漿具有相對(duì)穩(wěn)定的氧逸度(fO2)，F(xiàn)e作為斜長(zhǎng)石中的微量元素，其進(jìn)入斜長(zhǎng)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(shí)斜長(zhǎng)石中FeO含量通常變化很小，會(huì)保持相對(duì)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(kāi)放系統(tǒng)的有效方法(Ruprecht and W?rner, 2007; Shcherbakovetal., 2011)。斜長(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)圖中，兩種花崗巖的斜長(zhǎng)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(méi)有發(fā)生明顯的基性巖漿補(bǔ)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(zhǎng)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(duì)流攪拌引起，巖漿的加熱造成斜長(zhǎng)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(méi)有發(fā)生明顯改變(圖9a)。

斜長(zhǎng)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(zhǎng)石中Sr和Ba的負(fù)相關(guān)性可以作為外來(lái)鎂鐵質(zhì)巖漿注入的標(biāo)志(Browneetal., 2006; Caoetal., 2014)。本次研究中，兩類花崗巖中斜長(zhǎng)石斑晶的Sr和Ba含量之間并未表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖15c)，而似斑狀二云花崗巖中鉀長(zhǎng)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(méi)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(zhǎng)石斑晶的Sn含量較高，變化較大，而Pb含量較低，鉀長(zhǎng)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?cè)陲@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(duì)于成礦元素W、Cu、Mo來(lái)說(shuō)，兩種長(zhǎng)石中Cu含量比W、Mo含量高，且變化范圍較大，但三者之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性(圖11、圖12)。兩類長(zhǎng)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(duì)封閉的巖漿系統(tǒng)，巖漿演化過(guò)程中只有熱量混合和/或減壓作用，沒(méi)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(duì)流是導(dǎo)致斜長(zhǎng)石的化學(xué)成分發(fā)生較大變化的主要原因，而相對(duì)穩(wěn)定的巖漿環(huán)境，使得斜長(zhǎng)石化學(xué)組成基本保持穩(wěn)定。

6.4 對(duì)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(duì)封閉的巖漿演化過(guò)程，巖漿的化學(xué)組成基本穩(wěn)定，僅有熱量的混合和對(duì)流，沒(méi)有發(fā)生明顯的基性巖漿的補(bǔ)給或不同化學(xué)成分巖漿之間的混合，因此我們認(rèn)為該區(qū)的鎢、銅、硫等成礦元素不是由外來(lái)補(bǔ)給巖漿提供，而應(yīng)主要來(lái)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(xiàn)。雙橋山群中的泥質(zhì)巖具有很高的鎢元素含量，平均可達(dá)11.82×10-6(劉英俊等，1982)，遠(yuǎn)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(xì)碧巖-角斑巖組合產(chǎn)出，厚度巨大，變余細(xì)碧巖和變余細(xì)碧質(zhì)角斑巖總厚度超過(guò)1000m(董樹文等，2010；項(xiàng)新葵等，2015b)。地球化學(xué)特征表明，這些細(xì)碧巖和角斑巖具有洋島玄武巖的特點(diǎn)，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(méi)有外部基性巖漿補(bǔ)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(zhǎng)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(jìn)入了早侏羅世(200～180Ma)強(qiáng)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(diǎn)(侯增謙和楊志明，2009)。Chuetal.(2019)通過(guò)對(duì)華南板塊中生代巖漿活動(dòng)時(shí)代和構(gòu)造活動(dòng)時(shí)代的系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，巖漿巖的爆發(fā)時(shí)期與地殼伸展構(gòu)造活動(dòng)期具有顯著的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而巖漿巖的平靜期則對(duì)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(kāi)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(xì)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(shí)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(yùn)移過(guò)程中，在地殼淺部形成長(zhǎng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)了大量巖漿熱液的快速出溶和運(yùn)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(jìn)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(zhǎng)石的An和CaO含量均遠(yuǎn)低于晉寧期黑云母花崗閃長(zhǎng)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(zhǎng)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(xiàn)了大量的鈣元素。

(3)斜長(zhǎng)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(wú)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(zhǎng)石中Sr和Ba含量之間也沒(méi)有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明了該區(qū)巖漿房為化學(xué)成分相對(duì)封閉的巖漿系統(tǒng)，巖漿演化過(guò)程中只有熱量混合和/或減壓作用，沒(méi)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(lái)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(bǔ)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(shí)期，擠壓環(huán)境有利于在地殼淺部形成長(zhǎng)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(jìn)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(jìn)大量巖漿熱液的快速出溶和運(yùn)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)石LA-ICP-MS原位微量元素分析得到中國(guó)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(guò)程中得到了江西地礦局贛西北地質(zhì)大隊(duì)占崗樂(lè)高級(jí)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(jiàn)，讓本文質(zhì)量有了很大提高；在此一并致謝！