張博文，展新忠，端木常青

(新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830049)

0 引言

中國新疆北部東準(zhǔn)噶爾區(qū)域沿著卡拉麥里蛇綠巖帶大面積分布著高硅、富堿、含錫的花崗巖雜巖體．前人針對該帶內(nèi)的老鴉泉巖體、貝勒庫都克巖體、黃羊山巖體、蘇吉泉巖體、喀拉薩依巖體及卡姆斯特巖體的巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)、形成構(gòu)造背景及錫礦化等方面進(jìn)行了一定的研究，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為該帶內(nèi)巖體是后碰撞階段拉張構(gòu)造環(huán)境下形成的富堿花崗巖系列，并厘定為典型的A型花崗巖[1?5]，錫礦化與巖漿向酸性演化密切相關(guān)[6]，由晚期分異出的富錫熱液造成[7]；少數(shù)學(xué)者則認(rèn)為是S型的地殼重熔花崗巖體[8]．另有學(xué)者認(rèn)為該區(qū)域花崗巖雖不屬于非造山的板內(nèi)環(huán)境，卻有明顯的板內(nèi)非造山特征[7]．隨著近期卡姆斯特錫礦田的找礦突破，使該區(qū)域此類花崗巖與錫礦化的成因研究再次成為熱點(diǎn)，其中卡姆斯特小巖體內(nèi)發(fā)育代表性的卡姆斯特錫礦，更成為“小巖體成大礦”成礦理論研究的理想?yún)^(qū)域，故對其巖漿演化機(jī)制、形成環(huán)境及錫成礦作用的系統(tǒng)研究迫在眉睫．本文選取卡姆斯特巖體作為研究對象，開展巖相學(xué)及巖石地球化學(xué)工作，探討巖石成因、構(gòu)造意義及錫成礦作用，以期為東準(zhǔn)噶爾區(qū)域該類大面積出露較為特殊的含錫花崗巖體深入厘定提供科學(xué)依據(jù).

1 地質(zhì)背景及巖相學(xué)特征

準(zhǔn)噶爾盆地東緣古生代造山帶位于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊—準(zhǔn)噶爾板塊的接合部位[9]，該造山帶內(nèi)發(fā)育一條顯著的構(gòu)造帶—卡拉麥里蛇綠巖帶[6]，沿著該古縫合帶的東北側(cè)區(qū)域，大面積出露花崗巖類巖石，構(gòu)成一條沿總面積約1 100 Km2的富堿花崗巖帶[10]，這些帶狀分布的巖體構(gòu)成了新疆北部最大的含Sn花崗巖帶，其中卡姆斯特巖體、老鴉泉巖體、貝勒庫都克巖體是位于該巖帶中西部呈NW向展布的富堿巖體[1].卡姆斯特巖體出露于帶內(nèi)最西端，與區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的老鴉泉巖體侵入接觸關(guān)系相連，大部分侵位于凝灰質(zhì)粉砂巖為主的下石炭統(tǒng)卡姆斯特下亞組（C1ka）中，南端侵位于基性凝灰?guī)r為主的中泥盆統(tǒng)平頂山下亞組（D2pa）中，接觸帶?？梢姛岷婵舅榱熏F(xiàn)象（圖1）．該巖體與錫成礦作用關(guān)系密切，發(fā)育大量的錫礦化帶，如卡姆斯特錫礦床便產(chǎn)于其中，巖體邊部發(fā)育一系列晚期貫入的花崗斑巖脈（圖2a），且南部區(qū)域出露一定規(guī)模不同期次的超基性巖脈與其侵位接觸（圖1）.

圖1 東準(zhǔn)噶爾卡姆斯特巖體地質(zhì)簡圖

卡姆斯特巖體主要巖石類型為中粒黑云母花崗巖和細(xì)?；◢弾r，呈多期次脈動(dòng)侵位接觸關(guān)系（圖2b），在兩類巖石的斷裂破碎帶內(nèi)發(fā)育云英巖化、鉀化及顯著的黃色高嶺土化，裂隙帶內(nèi)石英脈里發(fā)育星點(diǎn)狀的黑色錫石，后期有少量花崗斑巖脈切插巖體．中粒黑云母花崗巖和細(xì)?；◢弾r的巖相學(xué)特征如下：

中粒黑云母花崗巖，主要由堿性長石、石英、斜長石及黑云母組成，含有極少量的白云母（<3%）.其中堿性長石主要為鉀長石，半自形寬板狀，含量35%左右，高嶺土化較為發(fā)育，常有黃褐色殘余粘土充填在殘留晶格內(nèi)（圖2c）；斜長石，呈半自形板狀，含量約25%左右，聚片雙晶較為發(fā)育（圖2d）；石英，手標(biāo)本發(fā)煙灰色、它形、粒狀，含量約為30%；黑云母，黑色、片狀、星點(diǎn)狀分布花崗巖內(nèi)，含量約7%左右；白云母為細(xì)鱗片狀集合體產(chǎn)出，呈熱液蝕變交代礦物產(chǎn)出的次生白云母（圖2d），副礦物主要為鋯石．

細(xì)粒花崗巖，半自形粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，巖石表面發(fā)育大量呈土狀的高嶺石化及褐鐵礦化（圖2e）．主要由堿性長石、石英、斜長石組成，除有極少量的黑云母（<3%）出現(xiàn)，幾乎不含任何暗色礦物．其中堿性長石含量40%左右，斜長石含量約25%左右，石英含量約35%（圖2f），手標(biāo)本呈無色，透明狀，與中粒黑云母花崗巖相區(qū)別．副礦物主要為鋯石．

圖2 卡姆斯特巖體樣品野外及顯微照片

2 地球化學(xué)特征

本文共測試卡姆斯特巖體的兩類花崗巖地球化學(xué)樣品22件，測試樣品分別取自5個(gè)分開的露頭位置（YT1、YT2、YT3、YT4、YT5），采樣位置見圖1，其中中粒黑云母花崗巖類（YT1、YT2、YT4）為13件，細(xì)?；◢弾r類（YT3、YT5）為9件．樣品經(jīng)過野外及鏡下觀察，挑選無表生氧化作用及蝕變作用的樣品進(jìn)行測試.全巖主微量元素分析均由廣州澳實(shí)分析測試實(shí)驗(yàn)室完成，分析方法代碼分別為ME-MS61、MEMS81及ME-XRF26d.

2.1 主量元素

由表1可知，中粒黑云母花崗巖中SiO2含量變化為76.09～77.74%，Al2O3在11.83～12.81%之間，K2O和Na2O的含量分別為3.46～4.99%和3.46～4.96%，CaO為0.09～0.32%，TFe2O3含量在0.95～1.19%之間，MgO、Ti2O及P2O5含量極低；細(xì)?；◢弾r中SiO2含量變化為76.32～77.85%，Al2O3在11.78～12.38%之間，K2O和Na2O的含量分別為4.62～5.41%和3.22～3.75%，CaO為0.07～0.21%，TFe2O3含量在1.14～1.53%之間，MgO、Ti2O含量較中粒黑云母花崗巖稍有偏高，P2O5含量同樣極低，顯示兩類巖石的化學(xué)成分總體變化不大，均為高硅、富堿的鐵質(zhì)花崗巖類．據(jù)兩者脈動(dòng)侵位接觸特征（圖2a），表明兩類花崗巖應(yīng)是同源巖漿分異演化的不同巖相．

表1 卡姆斯特巖體主量元素（wt%）、微量元素(10?6)、稀土元素(10?6)測試結(jié)果及其相關(guān)參數(shù)

表1 續(xù)卡姆斯特巖體主量元素（wt%）、微量元素(10?6)、稀土元素(10?6)測試結(jié)果及其相關(guān)參數(shù)

根據(jù)SiO2-AR圖解顯示（圖3a），卡姆斯特巖體樣品都投點(diǎn)于堿性系列，堿度率AR介于3.3～5.09，中粒黑云母花崗巖較細(xì)?；◢弾r具有堿性向過堿性系列過渡的趨勢，總體顯示堿性系列的特征．從A/NKA/CNK圖解（圖3b）可以看出，卡姆斯特巖體樣品均落在過鋁質(zhì)區(qū)域，且鋁飽和指數(shù)A/CNK=1.034～1.083，介于1～1.1之間（表1），顯示弱過鋁質(zhì)的巖石特征．

圖3 巖石系列劃分Si2O-AR圖解和A/NK-A/CNK圖解（底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[11,12]）

2.2 微量元素

卡姆斯特巖體主微量元素分析結(jié)果顯示（表1），中粒黑云母花崗巖和細(xì)?；◢弾r共同強(qiáng)烈虧損Ba、Sr、Ti、P、Eu等元素，富集Hf、Y、Ce等元素，其中Rb/Sr分別為31.1～76.4和26～61.8，K/Rb分別為50.9～87.3和59.1～93.8，均低于140，表明該套花崗巖的形成經(jīng)歷了較為強(qiáng)烈的結(jié)晶分異作用[13]，且Zr的含量較低，分別為116～192×10?6和101～155×10?6，基本在100×10?6左右，也指示卡姆斯特巖體經(jīng)歷了強(qiáng)烈的結(jié)晶分異作用[14].

圖4 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線（球粒隕石數(shù)據(jù)引自[17]）

由表1可知，中粒黑云母花崗巖和細(xì)?；◢弾r的稀土總量、輕重稀土比值及Eu異?？傮w上一致，幾乎無太大差異，顯示了同源性．稀土總含量（ REE）分別為87.73～214.56×10?6和150.07～229.94×10?6；LREE/HREE分別為1.23～3.43和2.06～4.84； LaN/YbN分別為0.51～1.99和1.78～4.85，輕重稀土元素分異極不明顯；Eu異常（δEu）分別為0.01～0.08和0.01～0.05，其δEu值遠(yuǎn)小于0.3，極低值達(dá)0.01，顯示具強(qiáng)烈負(fù)銪異常[15]．球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖顯示，中粒黑云母花崗巖和細(xì)?；◢弾r的配分曲線基本近似，均呈明顯海鷗型（圖4），與典型的A型花崗巖一致[16].

3 討論

3.1 巖體成因

由上述可知，該巖體巖相學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)兩類花崗巖幾乎不含鈉鐵閃石等富堿暗色礦物，僅有中粒黑云母花崗巖含極少量熱液蝕變交代形成的次生白云母，斜長石主要為酸性斜長石，與鄰近老鴉泉巖體的富堿花崗巖類稍有區(qū)別．根據(jù)巖石地球化學(xué)測試，結(jié)合該套巖石富堿、弱過鋁的基本特征，在FeO/MgO、10 000Ga/Al及（K2O+Na2O）/CaO等比值靈敏適用的前提下，利用以上比值進(jìn)行A型花崗巖與其他類型花崗巖有效辨別[18]．從判別圖可知（圖5a、5b），本區(qū)花崗質(zhì)巖石全部落在A型花崗巖的區(qū)域內(nèi)，與I型、S型花崗巖存在區(qū)別；且從Zr+Nb+Ce+Y—（K2O+Na2O）/CaO的圖解投點(diǎn)顯示，該區(qū)花崗巖未投點(diǎn)于FG區(qū)域（高分異的I型、S型花崗巖），區(qū)別于高分異的長英質(zhì)花崗巖，顯示為A型花崗巖（圖5c）；另從R1因子-10 000Ga/Al圖可知（圖5d），本區(qū)兩類花崗巖的投點(diǎn)均落在PA區(qū)域內(nèi)[19]，屬后造山花崗巖類，區(qū)別于非造山A型花崗巖，即A2型花崗巖[20]．總體上可看出，卡姆斯特巖體的高硅弱過鋁質(zhì)花崗巖類屬于碰撞造山旋回的最后“松弛階段”侵入的A2型花崗巖[21]．

圖5 A型花崗巖及構(gòu)造辨別圖解（底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[18,19]）

3.2 構(gòu)造背景

按照花崗巖成因分類，卡姆斯特巖體的兩類花崗巖類具有明顯A型花崗巖特征．現(xiàn)根據(jù)巖體巖石SiO2含量大于76%，石英含量大于30%的巖相學(xué)特征，結(jié)合準(zhǔn)東大面積花崗巖體形成于晚泥盆世的時(shí)限[22]，進(jìn)行花崗巖類主量元素構(gòu)造環(huán)境判定[23,24].從主要元素構(gòu)造環(huán)境判別圖可知（圖6a、圖6b），本區(qū)中粒黑云母花崗巖和細(xì)?；◢弾r基本全部落在造山后花崗巖類（POG）區(qū)域內(nèi)或其周圍，與IAG+CAG+CCG（島弧花崗巖類+大陸弧花崗巖類+大陸碰撞花崗巖類）、RRG+CEUG（與裂谷有關(guān)的花崗巖+大陸造陸抬升有關(guān)的花崗巖類）存在明顯差異．通過Hf-Rb/3-Ta/3的微量元素三角圖解可以明確的區(qū)分出同碰撞及后碰撞花崗巖類[25]，根據(jù)圖6c可知，兩類巖石的投點(diǎn)大多數(shù)都在造山后花崗巖類（POG）區(qū)域內(nèi)，只有少量的細(xì)?；◢弾r（YT3、YT5）樣品漂移在同碰撞及邊界附近．另從火成巖類R1-R2因子辨別圖可知（圖6d），花崗質(zhì)巖石完全落在造山期后A型花崗巖區(qū)域內(nèi)，屬于后碰撞的拉張伸展環(huán)境．總體來看，東準(zhǔn)噶爾地區(qū)的卡姆斯特巖體應(yīng)是后碰撞拉張伸展環(huán)境下巖漿上涌形成的產(chǎn)物．

根據(jù)新疆卡拉麥里一帶A型花崗巖年代學(xué)研究表明[1,2,26,27],中石炭世早期，有限洋盆閉合消亡，準(zhǔn)噶爾地塊拼貼西伯利亞古板塊南緣[28]，在卡拉麥里古縫合帶發(fā)生強(qiáng)烈的造山運(yùn)動(dòng)[27]，至晚石炭世，卡拉麥里造山帶進(jìn)入后碰撞造山階段，應(yīng)力場逐漸轉(zhuǎn)換為伸展拉張環(huán)境，巖石圈減薄，相繼發(fā)生大規(guī)模的巖漿侵入活動(dòng)，沿著卡拉麥里構(gòu)造帶侵位形成一系列與錫成礦作用密切的高硅富堿弱過鋁質(zhì)的A2型花崗巖，同樣也伴隨產(chǎn)出一系列的超基性巖及輝長輝綠巖脈.

圖6 花崗巖類主量元素、Rb/30-Hf-3×Ta及R1-R2辨別圖解（底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[23,25,29]）

3.3 卡姆斯特巖體與Sn成礦作用

近年來，與A型花崗巖有關(guān)的錫礦床相繼發(fā)現(xiàn)，如尼日利亞Jos高原的錫多金屬礦床[30]、巴西Pitinga錫礦[31]及湖南芙蓉超大型錫礦田等[32]．前人認(rèn)為，中亞造山帶內(nèi)的A型花崗巖很少與鎢錫成礦有關(guān)系[15]，但東準(zhǔn)噶爾區(qū)域內(nèi)出露的富堿弱過鋁質(zhì)A型花崗巖常常伴隨強(qiáng)烈的Sn成礦作用．鑒于此，學(xué)者們對卡姆斯特錫礦、干梁子錫礦、貝勒庫都克錫礦及薩惹什克錫礦內(nèi)含礦巖體進(jìn)行了相應(yīng)研究，認(rèn)為錫礦化是巖漿晚期經(jīng)過強(qiáng)烈分異演化的直接產(chǎn)物[7]，且錫礦化與整體演化分異程度高的花崗質(zhì)巖石有著密切的成因關(guān)系[9]．卡姆斯特巖體的K/Rb比值均小于140，且樣品全部投點(diǎn)于強(qiáng)分異作用（SE）區(qū)域內(nèi)（圖7a），表明這類低K/Rb比值的長英質(zhì)花崗巖經(jīng)歷了巖漿高分異作用[13]．另從Rb/Sr-SiO2圖解可知，卡姆斯特巖體樣品全部投點(diǎn)于錫礦及斑巖型鉬礦的重合區(qū)域內(nèi)，顯示此類高分異的巖體具有形成巖漿熱液型錫礦床的有利性（圖7b）．

圖7 卡姆斯特巖體氧化還原環(huán)境分類及Rb/Sr-SiO2辨別圖解（底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[13,34,36,37]）

國外學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)得出，巖漿氧化還原環(huán)境對能否形成一定規(guī)模巖漿熱液礦床起至關(guān)重要的作用[33]．而Fe的氧化價(jià)態(tài)是表征巖漿氧化還原態(tài)的最直接的表達(dá)形式，通過Fe2O3/FeO及FeO?值能大致區(qū)分出還原性巖體還是氧化性巖體[13]．卡姆斯特巖體的Fe2O3/FeO比值為0.11～1.23，F(xiàn)eO?值為0.86～1.39，由圖7c可知，該巖體細(xì)?；◢弾r全部落在中度還原性區(qū)域內(nèi)，而中粒黑云母花崗巖投點(diǎn)較為分散，主要介于中度還原性—中度氧化性區(qū)域．一般認(rèn)為，V元素相對于其他過渡元素的比值高低直接反映巖漿氧逸度的高低[34]，因此樣品較低的V/Sc比值顯示卡姆斯特巖體為還原性巖體(圖7d)．結(jié)合野外及巖相學(xué)觀察，YT3、YT4、YT5巖體均有云英巖化的含錫石英脈展布，表明了卡姆斯特巖體在中度還原性環(huán)境下形成的花崗巖與錫成礦作用關(guān)系密切．

綜上所述，中度還原性巖漿體系下發(fā)生過強(qiáng)烈分異作用形成的細(xì)粒花崗巖是卡姆斯特巖體內(nèi)發(fā)生錫礦化的重要巖石屬性．與前人厘定的W、Sn礦化對應(yīng)于花崗巖-堿性花崗巖有關(guān)的還原性、過鋁質(zhì)云英巖成礦體系的認(rèn)知相吻合[35].

4 結(jié)論

（1）卡姆斯特巖體巖石類型包括中粒黑云母花崗巖和細(xì)?；◢弾r，兩者為脈動(dòng)侵位關(guān)系，且?guī)r石地球化學(xué)特征相似，具強(qiáng)烈的分異演化作用，屬于同源巖漿分異的不同產(chǎn)物；

（2）卡姆斯特巖體具高硅、富堿、弱過鋁質(zhì)的主量元素特征，其微量元素強(qiáng)烈虧損Ba、Sr、Ti、P、Eu等，為典型的A2型花崗巖，形成于后碰撞造山階段的拉張伸展環(huán)境；

（3）卡姆斯特巖體內(nèi)的錫成礦作用與中度還原性高分異作用下形成的花崗巖密切相關(guān)．