透閃石玉成礦研究現(xiàn)狀與展望

藍(lán) 葉, 于海燕, 阮青鋒, 沙 鑫, 易澤邦, 楊育富

(桂林理工大學(xué) a.地球科學(xué)學(xué)院; b.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣西 桂林 541006)

透閃石玉是指具有顯微纖維交織結(jié)構(gòu)的透閃石礦物集合體[1], 其主要礦物組成透閃石的分子式為Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2。國家標(biāo)準(zhǔn)《珠寶玉石 名稱》(GB/T 16552—2017)中, 把主要由透閃石礦物組成的玉石統(tǒng)稱為“和田玉”, 也可統(tǒng)稱為“軟玉”。透閃石玉的開發(fā)和利用是中國玉石文化最重要的組成部分, 自古至今, 透閃石玉一直以其色澤柔和、質(zhì)地細(xì)膩、溫潤光潔而深受中外各階層人士的喜愛[2-4]。

透閃石玉是中國玉石文化的主要載體, 也是經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的礦產(chǎn)資源。國內(nèi)外研究者對(duì)透閃石玉進(jìn)行了大量的研究, 特別是近年來, 先進(jìn)成礦理論和測(cè)試技術(shù)在透閃石玉成礦研究中的應(yīng)用, 推動(dòng)了透閃石玉成礦研究的巨大進(jìn)步。本文以透閃石玉研究資料為基礎(chǔ), 從成因類型、物質(zhì)來源、成礦環(huán)境和成礦年代4個(gè)方面, 總結(jié)前人的研究成果, 分析透閃石玉成礦研究中存在的不足, 并對(duì)未來的研究方向進(jìn)行展望。

1 透閃石玉成因類型劃分及存在的問題

鄧燕華[5]按透閃石玉地質(zhì)產(chǎn)狀曾將透閃石玉礦床分為花崗巖-花崗閃長巖與大理巖接觸交代型、超基性巖交代巖型和變質(zhì)巖型3種; Nichol[6]和Harlow等[7]依據(jù)圍巖類型不同，分為接觸交代成因(白云質(zhì)大理巖, D型)和接觸變質(zhì)成因(超基性巖, S型); 王時(shí)麒等[8]根據(jù)母巖不同, 將透閃石玉礦床劃分為碳酸鹽巖蝕變型和超基性巖蝕變型兩大類; 而劉飛等[9]根據(jù)中國透閃石質(zhì)玉礦床中熱液來源的考察, 認(rèn)為透閃石玉可以分為巖漿熱液型和變質(zhì)熱液型; 丘志力等[10]根據(jù)新疆和田玉產(chǎn)狀的觀察及其中石墨礦物分布的情況及其成因的指示, 認(rèn)為透閃石玉成礦作用可以分為變質(zhì)交代成因(R型)和熱液充填成因(P型)。

前人在透閃石玉成因的分類中, 多數(shù)基于相關(guān)巖漿巖是超基性巖(蝕變?yōu)樯呒y巖)還是基性、中酸性侵入體與富鎂變質(zhì)巖(大理巖)、沉積巖(白云巖或灰質(zhì)白云巖)之間的變質(zhì)作用進(jìn)行劃分。實(shí)際上, 無論哪種類型, 變質(zhì)或變質(zhì)交代作用在本質(zhì)上都是不同巖石礦物之間的反應(yīng)關(guān)系, 透閃石玉的形成需要在原有巖石的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換或者置換才能完成；但在對(duì)透閃石玉的實(shí)際產(chǎn)狀觀察發(fā)現(xiàn), 很多透閃石玉礦體呈脈狀充填產(chǎn)出, 并不存在對(duì)原巖有成分置換作用, 如青海三岔口、新疆和田、遼寧岫巖等地產(chǎn)出的軟玉。在透閃石玉的成礦過程中, 存在著巖漿熱液與變質(zhì)熱液聯(lián)合作用完成成玉過程的可能性, 因此, 僅依據(jù)成礦熱液劃分透閃石玉的成因, 易產(chǎn)生混淆。對(duì)于透閃石玉R型(變質(zhì)交代成因)和P型(熱液充填成因)的劃分是否可行, 關(guān)鍵在于透閃石玉熱液充填成礦的解釋。雖然丘志力等[10]指出, 透閃石玉熱液充填成礦是巖漿熱液在接觸交代后直接沉淀成玉, 并指出熱液沉積充填成礦的透閃石玉在產(chǎn)狀、礦物組成和結(jié)構(gòu)上的不同, 但并未闡述熱液充填成礦的成礦物質(zhì)來源、成礦條件和成礦過程。因此, 該種成礦類型的劃分地解釋還不夠系統(tǒng)和科學(xué)。

2 透閃石玉成礦物質(zhì)來源研究及存在的問題

透閃石玉的成礦與熱液介質(zhì)下成礦元素Si、Mg和Ca的遷移形式密切相關(guān)。透閃石玉成礦物質(zhì)來源的研究有3種主要方法。

2.1 圍巖、侵入巖與透閃石玉的成分對(duì)比

根據(jù)圍巖、侵入巖、透閃石玉以及蝕變帶中Si、Mg、Ca的含量變化, 說明成礦物質(zhì)來源[11]。如新疆于田縣阿拉瑪斯D型透閃石玉, 礦體呈透鏡狀, 位于內(nèi)接觸帶, 圍巖為白云質(zhì)大理巖, 侵入巖為花崗閃長巖。蝕變作用從中酸性巖體到大理巖依次為: 花崗閃長巖→鉀化花崗閃長巖→尖晶石鎂鐵閃石帶→透輝石化帶→透閃石玉→含鎂橄欖石的大理巖→蛇紋化大理巖→白云石大理巖, 從圍巖→透閃石玉, Mg和Ca的含量降低, 從侵入巖→透閃石玉, Si的含量降低, 由此說明, Mg和Ca主要來自于圍巖白云質(zhì)大理巖, Si來自侵入巖花崗閃長巖, 成礦熱液為巖漿熱液[12]。東昆侖三岔河軟玉礦床, 軟玉的形成與大理巖、基性巖脈、后期的流體活動(dòng)三者有關(guān), 后期的流體活動(dòng)提供了SiO2, 基性巖脈提供了Mg, 大理巖提供了Ca、Mg以及成礦場所[13]。盡管上述成礦模型已經(jīng)被普遍接受, 但對(duì)于圍巖和侵入巖的成礦元素相對(duì)匱乏, 如貴州羅甸玉[14]、廣西大化玉[15]，或侵入巖并不明確的透閃石玉, 如四川貓眼軟玉[16]。如果僅依據(jù)成分對(duì)比和成礦特點(diǎn), 很難科學(xué)地解釋透閃石玉的成礦物質(zhì)來源和成礦熱液性質(zhì)。

2.2 稀土元素配分模式

將圍巖、侵入巖與透閃石玉的稀土元素配分模式進(jìn)行對(duì)比, 說明蝕變來源。張亞東等[17]將貴州羅甸玉的圍巖灰?guī)r、侵入巖輝綠巖與羅甸玉的稀土元素配分模式進(jìn)行對(duì)比, 發(fā)現(xiàn)羅甸玉與灰?guī)r的稀土元素配分模式相似, 而與輝綠巖有明顯區(qū)別, 據(jù)此推測(cè)貴州羅甸玉的蝕變來源與圍巖灰?guī)r有關(guān)。于海燕等[18]將青海南部玉石成礦帶的托拉海溝玉礦樣品的稀土元素配分模式與礦區(qū)輝長巖稀土元素配分模式進(jìn)行對(duì)比, 發(fā)現(xiàn)其相似性較高, 說明輝長巖為托拉海溝玉礦蝕變來源。蝕變來源可以提供成礦物質(zhì)來源的研究對(duì)象, 但不能等同于物質(zhì)來源，如貴州羅甸玉稀土元素配分模式與圍巖灰?guī)r相似, 但灰?guī)r中Mg的含量相對(duì)于透閃石玉成礦嚴(yán)重不足[17]。因此, 不能簡單地由蝕變來源直接厘定成礦物質(zhì)來源。同時(shí)，稀土元素受到成礦熱液和多期次成礦的影響, 其結(jié)果可能存在一定偏差，如遼寧岫巖透閃石玉, 其稀土元素配分模式與圍巖鎂質(zhì)碳酸鹽比較, 輕稀土元素(La/Sm)N平均值為11.27, 明顯高于鎂質(zhì)碳酸鹽中的6.71; 岫巖透閃石玉中δCe輕微負(fù)異常, δEu明顯負(fù)異常, 區(qū)別于鎂質(zhì)碳酸鹽中的δCe和δEu中等負(fù)異常[19-20]。如果僅從稀土元素配分模式的相似性對(duì)比, 也難以說明兩者存在關(guān)聯(lián)性。

2.3 同位素示蹤

透閃石玉成礦物質(zhì)和成礦熱液來源研究, 如果僅依據(jù)傳統(tǒng)的地質(zhì)學(xué)研究方法很難進(jìn)行準(zhǔn)確厘定。近年來, 隨著現(xiàn)代先進(jìn)分析測(cè)試儀器的不斷開發(fā)應(yīng)用及現(xiàn)代成礦理論的發(fā)展, 同位素示蹤逐漸應(yīng)用于透閃石玉的成礦研究中, 如利用Si同位素和H-O同位素示蹤成礦熱液[15, 21-24]，其所作出的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在以下兩方面:(1)驗(yàn)證前期的研究結(jié)果，如通過鋯石定年法結(jié)合H-O同位素分析, 進(jìn)一步厘定了新疆于田縣阿拉瑪斯D型透閃石玉的成礦熱液為巖漿熱液[25]；(2)解釋疑難問題，如廣西河池大化玉中, 輝綠巖的Si(47%～52%)相對(duì)虧損, 通過對(duì)比大化玉的δ30Si與基性侵入巖和硅質(zhì)巖圍巖的δ30Si, 揭示了大化玉的Si同位素分布范圍較寬, 與圍巖中硅質(zhì)巖相近, 遠(yuǎn)比輝綠巖變化大, 據(jù)此推測(cè)大化玉的Si可能主要來自圍巖中的硅質(zhì)巖, 部分來自輝綠巖[15]。

但在透閃石玉同位素示蹤研究中, 如果透閃石玉、圍巖和侵入巖中同位素的分析數(shù)據(jù)發(fā)生重疊, 那么僅依據(jù)同位素?cái)?shù)據(jù)的相符性, 很難精確查明透閃石玉的成礦物質(zhì)來源。如: 透閃石玉成礦中Si的來源有兩種可能, 即侵入巖和圍巖中的硅質(zhì)巖。利用Si同位素示蹤時(shí), 通常對(duì)透閃石玉中δ30Si數(shù)值與侵入巖、圍巖中的δ30Si數(shù)值對(duì)比, 來厘定Si的來源, 如廣西大化玉、岫巖透閃石玉、溧陽透閃石玉等[15, 22]。而當(dāng)透閃石玉中δ30Si的數(shù)值與侵入巖、圍巖中的硅質(zhì)巖δ30Si值都發(fā)生重疊, 那么Si的來源就具有一定的推測(cè)性。

H-O同位素示蹤成礦熱液時(shí), 需要確定透閃石玉的成礦溫度, 依據(jù)水-透閃石H-O同位素交換公式, 計(jì)算出成礦熱液中H-O同位素?cái)?shù)值, 依據(jù)H-O同位素組成與熱液關(guān)系原理, 確定成礦熱液來源[25-26]。Yui等[27]通過系統(tǒng)研究臺(tái)灣豐田透閃石玉的H-O同位素特征后, 認(rèn)為臺(tái)灣豐田透閃石玉的成礦熱液有兩種類型, 即前期的海洋熱液和后期的大氣熱液。前期透閃石玉H-O同位素示蹤成礦熱液研究中, 透閃石玉成礦溫度是根據(jù)同期成礦的次要礦物來確定成礦溫度范圍, 但是僅通過同期礦物(如黃鐵礦、方解石等)的成礦溫度難以準(zhǔn)確查明玉石成礦溫度, 進(jìn)而導(dǎo)致成礦熱液示蹤的不確定性。

3 透閃石玉成礦環(huán)境研究及存在的問題

3.1 成礦過程

根據(jù)透閃石玉的組成礦物成分、次要礦物的晶型及是否發(fā)生交代和溶蝕作用來說明成礦過程。透閃石玉成礦過程可分為兩種方式: 1)圍巖直接蝕變?yōu)橥搁W石; 2)圍巖先蝕變蛇紋石(S型)或透輝石(D型), 后期受熱液變質(zhì)作用, 形成透閃石。

第1種成礦過程, 主要為D型透閃石玉, 一般由含水量高的成礦熱液交代而成, 其透閃石顆粒較大, 次要礦物方解石的晶型較為完整, 成分較純(式(1))[28-29]。

5CaMg[CO3]2+8SiO2+H2O→Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2+3CaCO3+7CO2。

白云石 透閃石 方解石

(1)

第2種成礦過程, D型透閃石玉, 一般在缺水或者脫水的條件下, 圍巖首先蝕變成透輝石(式(2)), 再經(jīng)熱液蝕變, 形成透閃石(式(3))。在該成礦過程中, 早期形成的大顆粒透閃石或透輝石被小顆?；蛘呃w維狀的透閃石取代。殘留的透輝石會(huì)出現(xiàn)明顯的蝕變邊緣, 有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)假像[28-29]。同時(shí), 后期再結(jié)晶的粗粒透閃石的存在, 也說明與多期成礦作用有關(guān)。

CaMg[CO3]2+2SiO2→CaMg[Si2O6]+2CO2；

(2)

白云石 透輝石

5CaMg[Si2O6]+H2O→Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2+3Ca2++6SiO2。

(3)

透輝石 透閃石 石英

S型透閃石玉中普遍可見鉻鐵礦, 說明其蝕變來源與超鎂鐵巖有關(guān), 超鎂鐵巖(橄欖巖)經(jīng)含水熱液蝕變形成蛇紋石和水鎂石(式(4)), 后期經(jīng)含Si和Ca的熱液蝕變, 形成透閃石-陽起石(式(5))[30-31]。S型透閃石玉中普遍存在有熱液蝕變礦物-綠泥石, 其存在有兩種成因: 一是與鉻鐵礦有關(guān), 綠泥石一般分布在鉻鐵礦的邊緣或裂隙中; 二是與透閃石蝕變有關(guān), 綠泥石一般分布在透閃石玉的小裂隙中[32]。

6(Mg,Fe)2SiO4+9H2O→2(Mg,Fe)3Si2O5(OH)4+3(Mg,Fe)(OH)2;

橄欖石 蛇紋石 水鎂石

(4)

5(Mg,Fe)3Si2O5(OH)4+14SiO2+6CaO→3Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2+7H2O。

蛇紋石 透閃石-陽起石

(5)

依據(jù)次要礦物來說明透閃石玉的成礦過程, 可能存在以下兩個(gè)方面的問題: 1)同一成礦過程進(jìn)行的程度不同, 次要礦物的發(fā)育程度不同, 比如圍巖蝕變?yōu)橥篙x石, 透輝石再蝕變?yōu)橥搁W石時(shí), 透輝石是此成礦過程的有利證據(jù); 若是透輝石蝕變比較徹底, 則證據(jù)也就比較模糊。2)透閃石玉成礦可能受到多期熱液的蝕變作用, 在成礦過程中形成的次要礦物會(huì)再次蝕變, 甚至消失, 這也對(duì)成礦過程的研究增加了難度。

3.2 成礦條件

透閃石玉的成礦條件主要體現(xiàn)在成礦溫度、壓力、酸堿度和氧化還原條件上。由于缺少標(biāo)型礦物成礦條件的測(cè)試數(shù)據(jù), 故對(duì)透閃石玉成礦條件的研究多為趨勢(shì)研究, 難以有比較確定的數(shù)值范圍。

(1)成礦溫度和壓力一般通過同生礦物的成礦條件進(jìn)行說明, 如利用成礦晚期方解石的均一溫度推測(cè)透閃石玉的成礦溫度范圍[21]。透閃石玉次要礦物中出現(xiàn)石墨時(shí), 可根據(jù)石墨的分布形態(tài)和結(jié)晶度計(jì)算獲得石墨化度的數(shù)值, 從而推算透閃石玉成礦的溫度范圍[33-34]。還可根據(jù)角閃石的晶體化學(xué)性質(zhì)推測(cè)透閃石玉成礦溫度和壓力的高低, 在其晶體結(jié)構(gòu)中, Al3+可取代四面體T位置上的Si4+, 形成TAl3+, Al3+還可取代八面體M1、M2、M3位置上的Mg2+, 形成CAl3+。一般來講, 若角閃石中TAl3+含量高, 代表TAl3+代替Si4+數(shù)量大, 形成溫度高, 而CAl3+含量高, 則顯示其形成的壓力大; 同時(shí), 角閃石中Ti的含量也與成礦溫度有關(guān), 一般溫度越高, 角閃石中Ti的含量就越高[35-36]。因此, 可以利用TAl3+、CAl3+以及Ti的含量, 推測(cè)透閃石玉的成礦溫度和壓力范圍[18]。

(2)透閃石玉成礦條件的酸堿度一般依據(jù)特征元素的比值進(jìn)行分析。Sr和Ba都是堿土金屬, 具有相似的化學(xué)性質(zhì), 它們?cè)诓煌沫h(huán)境中會(huì)有不同的表現(xiàn)。沉積巖中Sr/Ba<1和Sr/Ba>1分別代表淡水和海水介質(zhì)。Sr/Ba<1指示酸性成礦環(huán)境, Sr/Ba>1指示堿性成礦環(huán)境[28]。酸性地球元素Zr和Hf、Nb和Ta在地球化學(xué)上可以看作是不相容的孿生元素, 它們都具有相同的離子構(gòu)型和離子半徑, Zr和Nb在酸性溶液中形成化合物的能力強(qiáng)于Hf和Ta。因此, 透閃石玉中Zr/Hf、Nb/Ta值從酸性到堿性成礦條件逐漸減小[18]。在青海透閃石玉樣品中, Zr/Hf和Nb/Ta值在翠青玉中分別為34.73～35.92和7.11～7.17, 低于其他顏色樣品的Zr/Hf和Nb/Ta值(52.87～72.00, 16.00～27.00), 說明翠青玉成礦環(huán)境趨于酸性[18]。

(3)透閃石玉成礦中的氧化還原條件主要依據(jù)特征元素的價(jià)態(tài)分析。熱液中的Fe主要為Fe2+, 透閃石玉中Fe3+是由于Fe2+被氧化而成, 因而Fe3+/ΣFe與氧逸度呈正相關(guān)關(guān)系[37]。透閃石玉中Fe3+和Fe2+含量的估算, 主要依據(jù)透閃石的晶體化學(xué)特征。Fe3+估算的透閃石電子探針分析結(jié)果的適用性要求對(duì)在23個(gè)氧原子基礎(chǔ)上計(jì)算得到。而透閃石分子式中理想的陽離子總和是不固定的, 每23個(gè)O中陽離子數(shù)在15～16之間變化, 因此很難獲得唯一的Fe3+估計(jì)值。換言之, 在目前對(duì)于允許和常見的占位度的了解基礎(chǔ)上, 僅限于求得Fe3+含量的最小值和最大值, 并由此產(chǎn)生可接受的分子式范圍。由此得出Fe3+/ΣFe值有一定的推測(cè)性。

在不同的氧化還原環(huán)境下, Eu和Ce具有不同的化合價(jià), δEu和δCe的正、負(fù)異常對(duì)氧化還原環(huán)境有指示作用。在相對(duì)還原的成礦條件下, Ce可在溶液中保存較長時(shí)間, 而Eu3+則還原成Eu2+而發(fā)生沉淀, 從而出現(xiàn)δCe正異常, δEu負(fù)異常。同樣，在相對(duì)氧化的條件下, Eu可在溶液中保存較長時(shí)間, 而Ce3+則被氧化成Ce4+并沉淀, 使得流體中出現(xiàn)δEu正異常, δCe負(fù)異常[38-39]。但要注意的是, 透閃石玉中δEu和δCe的異常還受到蝕變來源的影響, 如新疆和田玉中δEu的負(fù)異常[12]、貴州羅甸玉中δCe的負(fù)異常等[14]。

4 透閃石玉成礦年代研究及存在的問題

4.1 鋯石U-Pb法

鋯石是各類成因巖石中常見的副礦物, 是U-Pb同位素定年的重要對(duì)象。在透閃石玉鋯石U-Pb定年研究中, 鋯石主要來自侵入巖、玉石礦體、玉石中的同生礦物等。

(1)侵入巖中鋯石定年的年齡可以作為透閃石玉成礦年齡的上限, 如青海小灶火礦區(qū)中黑云二長花崗巖中鋯石206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為415.5±1.7 Ma(MSWD=0.10), 與礦區(qū)青玉中的巖漿鋯石的年齡416.4±1.5 Ma基本一致, 也是透閃石玉成礦的年代上限[40]。

(2)玉石礦體中鋯石分為3種類型: Ⅰ類鋯石為巖漿來源, 來自巖漿巖中的鋯石一般呈圓形且具有模糊的分帶，或者半自形-自形, 具有明顯的振蕩分帶，這類鋯石的定年數(shù)據(jù)與侵入巖地質(zhì)年代相符, 為透閃石質(zhì)玉成礦年代的上限；Ⅱ類鋯石為同生鋯石, 一般半自形或他形, 無明顯的振蕩分帶, 或者以巖漿鋯石增生邊的形式出現(xiàn)，這類鋯石定年數(shù)據(jù)與透閃石玉成礦年代接近, 但如果出現(xiàn)在巖漿鋯石的增生邊, 可能由于較窄, 而無法進(jìn)行測(cè)定；Ⅲ類鋯石為后期熱液鋯石, 一般自形程度較好, 具有較窄的生長帶，這類鋯石定年數(shù)據(jù)與透閃石玉最終成礦年代接近, 但在透閃石質(zhì)玉的樣品中很難發(fā)現(xiàn)[41-42]。

(3)玉石中同生礦物的鋯石定年, 如河南欒川透閃石玉中的鈦鐵礦, 在定年時(shí), 首先要根據(jù)礦物學(xué)特征說明相互混生的鈦鐵礦和透閃石具有低能量的晶界，這表明成礦時(shí), 兩相處于平衡狀態(tài), 可認(rèn)為是共生的。再對(duì)鈦鐵礦內(nèi)部的鋯石形態(tài)進(jìn)行分析, 確定為同生鋯石, 在此基礎(chǔ)上, 鋯石的定年數(shù)據(jù)才能與透閃石玉的成礦年代相符[43]。

透閃石玉鋯石定年中存在的主要問題在于取樣位置和樣品的局限性。鋯石可以分為巖漿鋯石和變質(zhì)鋯石。透閃石玉及侵入巖中的巖漿鋯石, 可以作為透閃石玉成礦年代的上限約束, 但測(cè)試樣品必須靠近侵入巖, 其顏色一般較深, 品質(zhì)也較差。透閃石玉中變質(zhì)鋯石的存在是以原巖漿鋯石存在為基礎(chǔ), 故其樣品的采集位置也在靠近侵入巖的位置。因此, 由于采樣位置的局限性, 并不能代表距離侵入巖較遠(yuǎn)、凈度和顏色都較好的透閃石玉的成礦年代。

4.2 40Ar-39Ar法

40Ar-39Ar法是在K-Ar法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。透閃石玉的40Ar-39Ar定年法可以分為兩種形式，即透閃石玉中蝕變礦物的40Ar-39Ar定年和透閃石玉中主要礦物透閃石40Ar-39Ar定年。與透閃石玉中巖漿鋯石的年齡相比較, 蝕變礦物40Ar-39Ar定年的數(shù)據(jù)往往較年輕, 說明形成透閃石玉礦后仍有熱液活動(dòng)，如新疆且末天泰礦區(qū)[44], 透閃石玉巖漿鋯石SHRIMP定年的最低年齡為431.1±2.5 Ma(MSWD=2.4), 白云母40Ar-39Ar定年為357±57 Ma, 地質(zhì)年齡較為年輕, 說明該地區(qū)透閃石玉成礦后, 可能經(jīng)歷了富Al熱液的蝕變作用。透閃石玉中主要礦物透閃石40Ar-39Ar定年法一般低于侵入巖的年齡, 如青海三岔河透閃石玉40Ar-39Ar定年為247±0.64 Ma, 明顯低于該礦區(qū)侵入巖地質(zhì)年代440～500 Ma, 可能與透閃石玉的多期熱液成礦作用有關(guān), 其可能代表最終成玉時(shí)間[18]。

透閃石玉40Ar-39Ar定年法存在的問題主要在于Ar的含量在成礦過程中不斷流失和增加。透閃石玉后期熱液作用導(dǎo)致Ar同位素體系開放并造成40Ar的丟失, 甚至造成40Ar-39Ar年齡的重置。此外, 透閃石玉次要礦物的存在, 對(duì)Ar同位素分餾的不均一性及對(duì)蝕變礦物分選的困難性, 都會(huì)對(duì)透閃石玉全巖40Ar-39Ar定年造成很大阻礙。由此, 可以理解為什么早期透閃石玉全巖40Ar-39Ar定年數(shù)據(jù)存在較大誤差。

5 透閃石玉礦床研究展望

5.1 原位稀土元素指示蝕變來源

利用原位微區(qū)技術(shù)分析礦物的稀土元素組成, 一方面可以排除礦物中次要礦物的影響, 使得數(shù)據(jù)分析更加科學(xué); 另一方面, 同生礦物微區(qū)稀土元素分析可以獲得礦物生長過程中成分的不均一性以及稀土元素的分餾現(xiàn)象和規(guī)律[45]。并且某些自生礦物還可以反映成礦過程中熱液流體的組成、性質(zhì)和演化, 如: 在透閃石玉礦體和成礦蝕變帶中, 自形程度好、成分純的原生方解石其微區(qū)稀土元素的研究, 可獲取更多的成礦流體信息[46]。而某些他生礦物, 可以更為科學(xué)地指示蝕變來源, 如透閃石玉中發(fā)現(xiàn)有溶蝕邊的榍石和單斜輝石[46], 其微區(qū)稀土元素配分模式與侵入巖中榍石和單斜輝石進(jìn)行對(duì)比, 可以查明熱液成因, 解釋透閃石玉的蝕變來源。

5.2 同位素示蹤技術(shù)的應(yīng)用

5.2.1 同位素示蹤成礦物質(zhì)來源 近年來, 非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素的發(fā)展, 特別是同位素高精度測(cè)量方法的出現(xiàn)與同位素分餾機(jī)制的研究, 使得透閃石玉中Ca、Mg和Si同位素示蹤成為可能[47-54]，但在透閃石玉同位素示蹤中, 會(huì)存在圍巖、透閃石玉、侵入巖同位素?cái)?shù)據(jù)的重合, 如自然界中不同種類火成巖中δ30Si的數(shù)值存在重疊, 變化于-0.9‰～0.3‰。碳酸鹽巖中常常含有微量的SiO2, 有時(shí)含有細(xì)的SiO2和燧石結(jié)構(gòu), 對(duì)這些硅質(zhì)的Si同位素組成進(jìn)行研究, 可以得出：一類δ30Si為-0.8‰～0.1‰, 與火成巖的Si同位素組成相似; 一類δ30Si為1.1‰～2.8‰, 與火成巖的Si同位素組成明顯不同[55]。

Ca同位素在自然界的變化范圍并不大, δ44Ca值在-2.0‰～2.0‰, 僅僅跨越4.0‰[54]。其中, 火成巖δ44Ca平均值為1.00‰±0.47‰, 不同類型的火成巖中δ44Ca值會(huì)發(fā)生部分重疊; 陸相沉積物δ44Ca平均值為1.02‰±0.51‰, 與火成巖一致。

在透閃石玉的同位素示蹤中, 除了關(guān)注透閃石玉、圍巖、侵入巖中Ca、Mg和Si同位素?cái)?shù)據(jù)的匹配性, 還要注意同位素的分餾機(jī)制, 如Si、Mg同位素動(dòng)力學(xué)分餾[48-51]和Ca同位素?zé)崃W(xué)分餾[51]對(duì)同位素?cái)?shù)據(jù)的影響。同時(shí)不能忽視多種因素示蹤之間的一致性和約束性,如Si同位素示蹤來源與成礦熱液來源的一致性和約束性。

5.2.2 Sr同位素示蹤成礦熱液 Sr在自然界中有84Sr、86Sr、87Sr和88Sr 4個(gè)同位素, 其中87Sr是由87Rb經(jīng)β衰變而來,84Sr、86Sr和88Sr則是穩(wěn)定同位素; 由于Sr的質(zhì)量數(shù)大, 不同同位素分子的相對(duì)質(zhì)量差較小, 在成礦過程中, 成礦溶液物理化學(xué)條件的變化對(duì)Sr同位素組成的影響可以忽略不計(jì)[56-59]。加之成礦溶液與其循環(huán)巖石之間的Sr同位素交換相當(dāng)緩慢, 因而在沒有外來Sr混染的情況下, 礦物的87Sr/86Sr可以指示其成礦熱液來源[60]。因此, 在利用Sr同位素示蹤成礦熱液時(shí), 應(yīng)對(duì)比透閃石玉、圍巖、圍巖蝕變帶、侵入巖、侵入巖蝕變帶中的87Sr/86Sr值，若數(shù)據(jù)相符合, 則直接說明成礦熱液的來源。否則，存在兩種情況:(1)在成礦熱液的流動(dòng)和交代過程中, 使某些礦物發(fā)生不一致溶解, 礦物中的87Sr被成礦熱液選擇性的遷移, 導(dǎo)致87Sr/86Sr測(cè)試結(jié)果的不一致，此時(shí)可依據(jù)圍巖蝕變帶和侵入巖蝕變帶87Sr/86Sr的演化規(guī)律來約束成礦熱液的來源；(2)不同來源熱液的加入, 如地下水、變質(zhì)水、大氣降水等, 此時(shí)需結(jié)合H-O同位素的分析結(jié)果, 確定成礦熱液的來源, 并估算各熱液成分的混合比例。利用Sr同位素示蹤成礦熱液, 可以解決透閃石玉成礦溫度的不確定性對(duì)H-O同位素示蹤熱液造成的偏差。

5.2.3 激光微區(qū)40Ar/39Ar定年在透閃石玉定年中的應(yīng)用 激光微區(qū)40Ar/39Ar定年技術(shù)的發(fā)展, 一方面可以避免新生礦物Ar同位素受擾動(dòng)強(qiáng)度的不均一性與分選的困難性; 另一方面, 微區(qū)定年技術(shù)可以在薄片上直接測(cè)定礦物的年齡, 獲得礦物內(nèi)部元素差異性分布的信息, 有效解決了常規(guī)大樣加熱方法的困境[61]。在透閃石玉激光微區(qū)40Ar/39Ar定年中, 蝕變礦物的定年數(shù)據(jù)可以作為透閃石玉成礦年代的參考, 而透鏡狀的透閃石玉邊部、中部和核心的透閃石的40Ar/39Ar定年數(shù)據(jù), 在后期熱液作用不足以重置40Ar/39Ar年齡的情況下, 透閃石玉的核心應(yīng)該保留較老的初始形成年齡, 指示構(gòu)造活動(dòng)開始的上限, 而邊緣則可能記錄熱液活動(dòng)終結(jié)時(shí)年齡, 二者之間的差異則揭示了熱液活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。

6 結(jié)束語

透閃石玉是中國玉石文化的主要載體, 也是經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的礦產(chǎn)資源。國內(nèi)外地質(zhì)工作者對(duì)透閃石玉進(jìn)行了大量的研究, 并且取得了令人矚目的研究成果。近年來, 隨著地球化學(xué)在透閃石玉礦床研究中的應(yīng)用, 透閃石玉的成礦理論更加完善, 但仍然存在一定的問題。鑒于此, 在透閃石玉成礦研究中, 要對(duì)透閃石玉、圍巖、侵入巖和蝕變帶進(jìn)行系統(tǒng)的巖石學(xué)、礦物學(xué)、全巖/原位微區(qū)稀土元素研究, 并在此基礎(chǔ)上, 選取代表性樣品進(jìn)行Si、Mg、Ca、Sr同位素分析, 結(jié)合同位素分餾機(jī)制, 從同位素?cái)?shù)據(jù)的相符性和規(guī)律性上準(zhǔn)確揭示透閃石玉的成礦物質(zhì)和成礦熱液來源, 明晰成礦過程, 為透閃石玉成因分類提供理論依據(jù)。