巖背花崗巖黑云母礦物化學(xué)及其對成礦意義的指示

手標本照片 手標本描述 巖石名稱：黑云母斜長花崗巖 英文名稱：biotiteplagiogranite 顏色：淺灰白色 構(gòu)造：塊狀構(gòu)造 結(jié)構(gòu)：中粒等粒結(jié)構(gòu) 礦物成分：主要由斜長石（67%）、石英（25%）和黑云母（8%）組成。 化學(xué)成分: sio268.92,tio20.47,al2o314.74,fe2o31.47,feo0.69,mno0.16,mgo0.79, cao2.47,na2o3.47,k2o1.86,p2o51.98,h2o- 所屬巖類及成因：酸性侵入巖，主要形成于洋中脊環(huán)境，常構(gòu)成堆晶巖上部層位。 產(chǎn)地：山東采集：王方正 藏號：074收藏：地大巖礦教研室 描述：廖群安數(shù)字化：廖群安 薄片照片 薄片描述 巖石名稱：黑云母斜長花崗巖 英文名稱：biotite

華南印支期花崗巖與鈾成礦關(guān)系密切。根據(jù)花崗巖賦存鈾礦的能力,將華南印支期花崗巖分為產(chǎn)鈾花崗巖和非產(chǎn)鈾花崗巖。前者以諸廣山巖體和大富足巖體為代表,后者以白馬山巖體和瓦屋堂巖體為代表。利用黑云母電子探針礦物化學(xué)成分來研究產(chǎn)鈾與非產(chǎn)鈾花崗巖的特征和差異,進一步指導(dǎo)華南印支期花崗巖的鈾礦找礦勘探工作。與非產(chǎn)鈾花崗巖相比,產(chǎn)鈾花崗巖具有如下特征:黑云母蝕變程度強,包裹的副礦物較多;黑云母中sio2、tio2、fe2o3、mgo的含量較低,al2o3、f、feo的含量較高;黑云母均為鐵葉云母,ⅵal3+和fe2+高;花崗巖類型為過鋁質(zhì)花崗巖,來源于泥質(zhì)地殼;并且花崗巖的氧逸度低、成巖溫度低。這些特征是判別華南印支期花崗巖產(chǎn)鈾潛力的重要標志。

大青山黑云母花崗巖主要由鉀長石(45%)、斜長石(15%～25%)、石英(25%)、黑云母(5%～10%)組成。主元素sio_2含量69.48%～72.40%,k_2o+na_2o含量7.74%～9.58%,k_2o>na_2o,a/cnk為1.0～1.17,具過鋁質(zhì)-強過鋁質(zhì)花崗巖特征;稀土元素分餾較強,ree配分型式具中等負eu異常;微量元素在原始地幔(pm)標準化蛛網(wǎng)圖上顯示rb、th、k、nd相對富集,nb、sr、ti相對虧損,巖石地球化學(xué)特征與碰撞花崗巖類似。本文對大青山地區(qū)料木山黑云母花崗巖進行高精度鋯石shrimpu-pb定年研究,其形成時間為2430±19ma,可能代表鄂爾多斯陸塊與陰山微陸塊碰撞造山巖漿熱事件年齡。區(qū)域上埃達克質(zhì)巖、贊歧巖、colcepet花崗巖同位素年齡均為2470～2330ma,預(yù)示著這一地區(qū)在古元古代早期可能已經(jīng)出現(xiàn)與板塊消減相關(guān)的陸-陸碰撞造山帶。古元古代花崗巖的巖石地球化學(xué)和同位素年代學(xué)特征表明烏拉山-大青山麻粒巖相帶是一條古元古代造山帶。

本文通過黑云母的電子探針方法測試,分析閩西南地區(qū)才溪巖體、四方巖體及羅卜嶺巖體中黑云母的地球化學(xué)特征及其成因意義。測試結(jié)果表明,才溪二長花崗巖中的黑云母為高鐵黑云母,而四方花崗閃長巖及羅卜嶺花崗閃長斑巖中的黑云母為高鎂黑云母,在由黑云母成分確定的物質(zhì)來源圖上,它們均落入殼-幔混合源區(qū)域,表明其成因類型都是殼-?；煸葱突◢弾r,但隨著形成時代的逐漸變新,其物質(zhì)組成成分中幔源組分逐漸增多。

內(nèi)蒙古道倫達壩銅鎢多金屬礦是大興安嶺南段近年來新發(fā)現(xiàn)的一個銅、鎢、錫共生的多金屬礦床,成礦與中粗粒黑云母花崗巖密切相關(guān),但其形成時代還存在較大爭議,對巖漿來源缺乏足夠的研究。本文對道倫達壩礦床內(nèi)黑云母花崗巖進行了系統(tǒng)的巖石地球化學(xué)、年代學(xué)、hf-pb同位素地球化學(xué)組成測試。道倫達壩黑云母花崗巖sio2含量為65.42%～67.41%,富鋁、鉀,a/nck值為1.08～1.27,cipw標準礦物剛玉含量較高(1.82%～4.08%),巖石屬于過鋁質(zhì)s型花崗巖。微量、稀土元素組成表現(xiàn)出的輕稀土富集、重稀土虧損型式和eu負異常以及明顯的nb、ta、sr、ti虧損的特點顯示為殼源成因的火山弧花崗巖。la-icp-ms鋯石u-pb測年結(jié)果表明其形成年齡為292.1±0.84ma(mswd=1.18)～292.5±0.88ma(mswd=0.46)。hf同位素測試結(jié)果顯示,道倫達壩黑云母花崗巖的εhf(t)=-0.8～+13.3,176hf/177hf比值(0.282643～0.282804)偏低,二階段hf同位素模式年齡較高(740～1024ma)。全巖pb同位素組成較均一,206pb/204pb介于18.416～18.766,207pb/204pb介于15.519～15.542,208pb/204pb變化在38.238～39.460。黑云母花崗巖為早二疊世西伯利亞板塊南緣俯沖增生背景下的產(chǎn)物,主要源自從虧損地幔新增生的年輕地殼物質(zhì)的部分重熔,在侵位過程中可能受到了殘留的古地殼或巖石圈地幔的混染。古生代是興蒙造山帶的一個重要的成礦階段,礦化以島弧或活動大陸邊緣背景下的斑巖-矽卡巖-熱液脈型銅鉬金多金屬礦床為主。

為了研究黑云母花崗巖對沖擊荷載作用時的動態(tài)力學(xué)響應(yīng),采用大直徑分離式hopkinson壓桿裝置對黑云母花崗巖進行了動態(tài)壓縮及動態(tài)劈裂抗拉試驗,分析了黑云母花崗巖的動態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線、動態(tài)壓縮破壞形態(tài)以及動態(tài)劈裂抗拉強度等動態(tài)力學(xué)參數(shù)隨著沖擊荷載的變化規(guī)律。結(jié)果表明:黑云母花崗巖的動態(tài)抗壓強度隨著子彈沖擊加載速度的增加而明顯提高,在15.0m/s左右時,動態(tài)抗壓強度達到347.1mpa;隨著子彈沖擊加載速度的增加,黑云母花崗巖破壞的形式是從塊狀到粉狀;與靜態(tài)劈裂抗拉強度相比,動態(tài)劈裂抗拉強度也有較大幅度的提高。

研究目的：華東、華南地區(qū)廣泛分布有黑云母花崗巖，花崗巖全風(fēng)化層厚度大，工程地質(zhì)特性特殊。目前有多條高速鐵路在華東、華南區(qū)域興建，針對這種地層條件下的邊坡處理以及路基填筑成為極為關(guān)鍵的問題。為全面了解華東、華南地區(qū)黑云母花崗巖的工程地質(zhì)特性，在該區(qū)域多地取樣進行室內(nèi)試驗，對風(fēng)化層的礦物風(fēng)化特征、物理特性、強度特性以及膨脹性進行系統(tǒng)的探討，為該區(qū)域的鐵路建設(shè)提供可靠的依據(jù)。研究結(jié)論：（1）華東、華南地區(qū)黑云母花崗巖的礦物成分主要是石英、長石和黑云母，發(fā)生風(fēng)化蝕變的主要是長石和云母，長石風(fēng)化蝕變成高嶺石、伊利石或蒙脫石，黑云母蝕變?yōu)橐晾丸F錳質(zhì)物；（2）華東、華南地區(qū)黑云母花崗巖全風(fēng)化層結(jié)構(gòu)疏松，泥質(zhì)膠結(jié)為主，塑性指數(shù)在10％左右，屬于粉質(zhì)黏土的范疇；（3）黑云母花崗巖全風(fēng)化層原狀樣的摩擦角在27。左右，粘聚力均小于100kpa，粘聚力隨具體地區(qū)相差較大；（4）黑云母花崗巖全風(fēng)化層均不具有膨脹性；（5）該研究成果可為穿越花崗巖地區(qū)的鐵路勘察設(shè)計提供參考與借鑒。

佛岡黑云母花崗巖是大型東西走向的佛岡花崗質(zhì)雜巖體的主體部分、占雜巖體面積的85％。粗等?；蚓蘧О郀罱Y(jié)構(gòu)。由黑云母（2～6％）,石英（35～41％）,斜長石（an10～23,10～18％）和微紋長石（36～48％）組成,系黑云母花崗巖。黑云母具有低的mg/（mg+fe）值（0.17～0.21）。據(jù)全巖-礦物rb-sr等時線定年其定位年齡為167.5±7.5ma,mswd為2.4（中林羅世晚期）。在巖石化學(xué)成分上為富硅（sio2在71.74～77.64％）,中等過鋁質(zhì)（a/nkc平均為1.056）,鈣堿性-弱亞堿性（nk/a平均為0.797）,相對富k2o（k2o/na2o為1.66）。在微量元素和稀土0素組成方面,顯示nb虧損,具有低nb/fa值（平均5.94）,高rb/sr（198～41.71）,rb/nb（11～23）和k/nb（1498～2976）值;中-強eu虧損（eu/eu在0.12～0.46）;高的（la/sm）n值（1.67～5.39）等。在sr,nd,pb,o對同位素組成上,具有高的isr值（0.7116±0.0023）和εsr（t）值（96-103）;低的εnd（t）值（-6.19--8.93）。據(jù)模擬計算,其源區(qū)巖石中華南上殼端元約占66～69％,高的207pb/204pb(15.734)和206pb/204pb值(18.962～19.049)位于鉛構(gòu)造模式圖的上殼演化線域內(nèi),高δ18o‰（+9.3～+12.5）等。以上數(shù)據(jù)表明佛同黑云母花崗巖系該區(qū)中-下地殼層次的源巖部分熔融而成,與華南s型花

梵凈山地區(qū)是中國南方出露中元古代地層的地區(qū)之一,尤其是其發(fā)育在中元古代末、新元古代初進入了陸內(nèi)造山的發(fā)展、演化歷程,形成了淡色花崗巖組合為代表的構(gòu)造熱事件,它反映了本區(qū)武陵造山運動的結(jié)束,是研究中國南方rodinia超大陸發(fā)展、演化的極佳地區(qū),梵凈山群白云母花崗巖特征及性質(zhì)的研究,具有十分重要的地球科學(xué)意義。

長期以來,義敦島弧帶及甘孜―理塘結(jié)合帶一直都是地質(zhì)學(xué)界研究的熱門地段,加之其特殊的大地構(gòu)造位置和豐富的貴金屬(譚洪旗等,2016)、有色金屬等礦產(chǎn)資源而倍受廣泛關(guān)注。川西雀兒山中酸性復(fù)式巖體位于義敦島弧帶北東端、甘孜―理塘結(jié)合帶南西端,大地構(gòu)造位置處于巴顏喀拉前陸盆地褶皺帶(松潘―甘孜地塊)與德格―中甸陸塊、芒康―思茅陸塊的結(jié)合部,是三江構(gòu)造帶的一個重要組成部分(劉樹文等,2006),而燕山期黑云母二長

新疆東部哈爾里克山出露大量閃長巖和花崗巖巖體,在小鋪一帶,巖體發(fā)育片麻狀構(gòu)造,其圍巖為一套變質(zhì)巖系.對小鋪西側(cè)片麻狀黑云母花崗巖鋯石shrimpu-pb定年研究,獲得(311±9)ma的206pb/238u表面年齡.結(jié)合巖體及鋯石的礦物學(xué)特征,該年齡被解釋為片麻狀黑云母花崗巖巖體的侵位年齡.結(jié)合前人的研究資料,筆者推測該片麻狀黑云母花崗巖形成于弧后伸展構(gòu)造環(huán)境,其片麻狀構(gòu)造的發(fā)育與伸展作用有密切關(guān)系,小鋪一帶變質(zhì)作用的下限年齡為(311±9)ma.

對黃陵花崗巖基英云閃長巖的黑云母、角閃石單礦物進行階段加熱法~(40)ar-~(39)ar定年,獲得黑云母和角閃石坪年齡分別為837.3±4.2～838.7±4.0ma和844.0±4.2ma,屬于晉寧運動晚期事件。結(jié)合黃陵花崗巖基已有的年齡資料作出英云閃長巖的冷卻曲線,顯示英云閃長巖經(jīng)歷了850ma～800ma的一個巖漿活動時期,并在840ma～830ma之間存在一個快速冷卻的過程,指示當時處于一種伸展的構(gòu)造背景下,這一事件可能與位于華南的約825ma的地幔柱上隆導(dǎo)致的rodinia超級大陸的裂解事件相互響應(yīng),之后巖體經(jīng)歷了一個長期的演化過程,到≈800ma該期巖漿活動基本結(jié)束。

黑云母全鋁壓力計估算膠東西北部玲瓏花崗質(zhì)雜巖剝蝕程度

礦物m型i型s型a型 長英質(zhì)礦物的差異 可見顯微紋 象鉀長石 石英不太多、長 石可呈粉紅色 石英較多，長石呈白 色 條紋堿性長石常見 常見鐵鎂礦物 角閃石、黑云 母、輝石 黑云母mg/fe 高，白云母較罕 見 黑云母mg/fe低，白 云母較常見 黑云母形成晚，充填于粒間（富鐵 fe2+） 特征性的次要礦物 ±輝石、綠簾 石、褐簾石 ±石榴子石、矽線石、 堇青石 鈉鐵閃石，鈉閃石 不透明礦物磁鐵礦 磁鐵礦物±鈦 鐵礦±黃鐵礦 物 鈦鐵礦（<0.1%）±磁 黃鐵礦，石墨，獨居 石 磁鐵礦 副礦物榍石常見榍石只有次生的螢石常見 物質(zhì)來源 地幔與地殼 混合型 地殼中未經(jīng)風(fēng) 化的火成巖 地殼中經(jīng)過風(fēng)化的沉 積巖 地幔玄武巖漿演化、或玄武巖漿上升 后，受地殼不同程度混染或虧損地殼 熔融產(chǎn)物 化學(xué)特征 w(sio2)54%-73%53%-76%65%-79%60%-

王仙嶺花崗巖侵位于印支期。過去一直認為荷花坪錫鉛鋅礦為印支期礦床,與王仙嶺巖體有關(guān)。經(jīng)多年的野外考察和鉆孔資料研究發(fā)現(xiàn),荷花坪地區(qū)存在隱伏花崗巖體,其巖性不同于王仙嶺花崗巖。本文選取鉆孔中粗粒黑云母花崗巖,利用la-mc-icp-ms法對其進行鋯石年代學(xué)研究,獲得u-pb年齡為(157.1±0.8)ma,顯示其為燕山早期。荷花坪花崗巖a/cnk比值為1.02,ree總量為357×10-6,lree/hree比值為2.83,zr+nb+ce+y含量為398×10-6,與a型花崗巖特征一致,明顯不同于王仙嶺s型花崗巖。這些地球化學(xué)特征與南嶺地區(qū)含錫花崗巖非常類似。南嶺地區(qū)鎢錫成礦大爆發(fā)發(fā)生在燕山早期,荷花坪錫鉛鋅礦可能與此燕山期隱伏巖體有關(guān)。

阿爾山地區(qū)是大興安嶺中南段多金屬成礦帶的重要地段。該區(qū)熱液脈型鐵錳多金屬礦、熱液脈型鉬(銅)礦和矽卡巖型鉛鋅多金屬礦等3種代表性礦床(點)的成礦花崗巖的形成時代一直是研究的薄弱環(huán)節(jié)。通過多種高精度的u-pb年齡測定,區(qū)內(nèi)成礦花崗巖的形成時代分別為印支早期((237.8±2.3)ma)和燕山中期((152.2±2.9)ma)、燕山晚期((135.1±0.4)ma),與鄰區(qū)烏蘭浩特—索倫地區(qū)基本可以對應(yīng)。而前人劃定的海西期花崗巖,實際為燕山晚期;劃定的燕山早期花崗巖,實際為印支早期、燕山中期。研究成果對于區(qū)內(nèi)花崗巖漿及期后熱液與多金屬成礦作用在時間上的關(guān)系提供了重要依據(jù),對確定區(qū)內(nèi)相應(yīng)多金屬礦類型的成礦花崗巖時代亦提供了可資對比的依據(jù)。

為了對比研究不同礦物壓力計的可靠性和準確性,選擇姑婆山-花山花崗巖體中5個不同的單元作為研究對象,對其進行角閃石和黑云母全鋁壓力計的計算,其中楊梅山獨立侵入體以角閃石和黑云母計算的成巖壓力分別為3.23×108和0.90×108pa,對應(yīng)的形成深度分別為12.8和3.58km;里松單元以角閃石和黑云母計算的成巖壓力分別為3.47×108和1.00×108pa,對應(yīng)的形成深度分別為14.29和4.08km;望高單元、新路單元與華美單元以黑云母計算的成巖壓力分別為1.24×108、3.49×108和2.20×108pa,對應(yīng)的形成深度分別為5.13、14.48和8.3km。通過綜合對比前人的研究成果,發(fā)現(xiàn)角閃石比黑云母更加適合作為全鋁壓力計目標礦物。

淡色花崗巖具有相對窄的sio2變化范圍(70.5%～75.5%),且相同sio2時淡色花崗巖具有相對高的al2o3(>13.5%)含量和相對低的tfeo+mgo含量(<2.5%).這些巖石化學(xué)特征反映了淡色花崗巖較普通花崗巖具有較低的熔融溫度和較少分離結(jié)晶作用影響.據(jù)此,提出有效區(qū)別淡色花崗巖與普通花崗巖的al2o3-sio2和tfeo+mgo-sio2判別圖.本文報道了蚌埠地區(qū)荊山-涂山-螞蟻山侏羅紀花崗巖侵入體的主要元素組成,并通過對比其與高喜馬拉雅淡色花崗巖的礦物學(xué)和巖石化學(xué)特征,判定蚌埠荊山-涂山-螞蟻山巖體為一淡色花崗巖帶.蚌埠淡色花崗巖的mg#值較低,與高喜馬拉雅淡色花崗巖類似,指示其源區(qū)為華南俯沖陸殼在地殼深度、低溫脫水熔融的成因.

甘肅陽山金礦帶屬于類卡林型金礦床,金資源量是達到318t,礦區(qū)花崗巖脈較為發(fā)育,與金礦化關(guān)系密切,重要的找礦標志之一。通過花崗巖的系統(tǒng)取樣和主微量、稀土元素的分析結(jié)果,分析巖石地球化學(xué)特征,認為:原斜長花崗斑巖,稱為花崗巖較為準確,歸類為i型花崗巖和s型花崗巖,為活動大陸邊緣的產(chǎn)物及同碰撞和碰撞后形成花崗巖的特點。礦帶花崗巖成礦潛力大,可以加強礦區(qū)多金屬綜合利用研究工作。

堿長花崗巖在國內(nèi)外普遍以含多金屬元素、特別是稀有金屬礦化為特征,該類礦化巖體在我國多分部在華南褶皺系,而產(chǎn)出在內(nèi)蒙西部的東七一山堿長花崗巖是我國北方地區(qū)少見的一個大型稀有金屬礦化體,由于前人工作不多,對其認識較淺。本文在前人工作基礎(chǔ)上,對其巖石學(xué)、成礦學(xué)及成巖、成礦機制等方面做了較多細致、深入的工作,表明該巖體是一個殼源巖漿直接分異演化而成的堿長花崗巖體,巖體除銣含量較高外,其中的鈮-鉭也有很高的利用價值,堿長花崗巖還是鎢、錫、鈹資源的源泉,同時派生出的大型螢石礦和文石-方解石礦產(chǎn)也有很高的經(jīng)濟價值,從而大大提高了對東七一山堿長花崗巖成巖、成礦實踐和理論認識,這對在區(qū)域上擴大與這類巖體有關(guān)的找礦工作具有重要指導(dǎo)意義。

位于北京昌平區(qū)的年齡為127ma的白查巖體是一個晶洞過堿性花崗巖巖株,其侵位于燕山造山帶西段的八達嶺巖基中。白查巖體具有高硅、zr、ga、pb、hfse和ree含量,高fe/mg和ga/al比值,強烈虧損ca、sr、eu,具有虧損放射性成因pb同位素的特征。白查巖體屬于dall'agnol和oliveira(2007)定義的典型的還原型a型花崗巖,其地球化學(xué)特征與燕山帶中生代晚期的后石湖山(山海關(guān))和窟窿山a型花崗巖非常相似。白查花崗巖起源于華北克拉通下地殼鎂鐵質(zhì)源巖在相時貧水、高溫、低氧逸度條件下的低程度部分熔融。綜合區(qū)域地質(zhì)背景和該巖體的成巖機制判斷,白查花崗巖的形成標志燕山西段造山崩塌階段的到來。除浙江東南瑤坑過堿性花崗巖外,白查巖體是具有al型花崗巖元素地球化學(xué)特征但并非形成于非造山大地構(gòu)造背景的過堿性花崗巖的又一個實例。

1礦區(qū)概況瑤崗仙鎢礦位于南嶺東西向構(gòu)造帶中部,加里東隆起帶與印支-燕山凹陷帶的交匯部位。區(qū)內(nèi)出露地層主要有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和第四系。礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育,主要為印支期-燕山期ne-nne