張澤斌 唐菊興 唐攀 陳國(guó)良 張忠坤 高昕 楊陽

1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 1000832. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 1000373. 西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司，拉薩 8502124. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 成都 6100591.

斑巖型礦床通常產(chǎn)于俯沖巖漿弧環(huán)境(Sillitoeetal., 1972, 2010; Linetal., 2017a、b, 2019; Songetal., 2018)，但近些年來，發(fā)現(xiàn)其也可以形成于其它環(huán)境，比如碰撞環(huán)境的與埃達(dá)克質(zhì)鈣堿性巖相關(guān)的伊朗中部Kerman斑巖銅礦帶(Shafieietal.，2009)，以及碰撞后背景的玉龍-哀牢山和岡底斯斑巖銅礦帶(Houetal., 2003, 2009; Yangetal.，2009，2014; 唐菊興等，2010)。因?yàn)楦_后構(gòu)造背景下與俯沖作用所導(dǎo)致的構(gòu)造巖漿活動(dòng)有較大區(qū)別，巖漿弧環(huán)境下形成的斑巖銅礦床的成因模式(Richardsetal.，2003，2011)難于直接應(yīng)用于俯沖后環(huán)境形成的斑巖型銅礦床的勘查評(píng)價(jià)，所以與俯沖后背景下形成的斑巖型銅礦床成因以及與其相關(guān)的巖漿巖成因得到了廣泛的關(guān)注(Houetal.，2004，2009，2013；Richardsetal.，2009；Shafieietal.，2009；Zhengetal.，2012a，b)。

甲瑪是岡底斯成礦帶中最重要的銅多金屬資源基地，累計(jì)探獲當(dāng)量銅資源儲(chǔ)量達(dá)1500萬噸以上，其作為岡底斯成礦帶斑巖礦床的典型代表，其是研究大陸碰撞型斑巖型銅成因和含礦斑巖巖石成因的理想對(duì)象。前人對(duì)甲瑪?shù)V床開展了礦床地質(zhì)特征(唐菊興等, 2010；林彬等，2012)、地質(zhì)年代學(xué)特征(應(yīng)立娟等, 2010)、巖石地球化學(xué)(秦志鵬等，2012；秦志鵬，2013)、元素分布規(guī)律(鄭文寶等, 2010)、流體地球化學(xué)(周云等，2012)及礦床成因(唐菊興等, 2010)等方面的研究。在巖漿巖方面，研究主要集中于中酸性巖漿巖(唐菊興等，2010；秦志鵬，2012，2013)，而對(duì)其內(nèi)的暗色包體巖石成因研究較為薄弱。這限制了對(duì)礦區(qū)巖漿巖起源、演化過程及深部動(dòng)力學(xué)過程的進(jìn)一步限定和理解，阻礙了對(duì)甲瑪巖漿巖成巖成礦模型的建立。本文結(jié)合前人已有的研究資料，重點(diǎn)對(duì)礦區(qū)中酸性巖漿巖中暗色包體開展了巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)、Hf同位素地球化學(xué)及同位素地質(zhì)年代學(xué)研究，從巖相學(xué)特征、年代學(xué)特征等方面論證了巖漿混合作用的存在，判定了暗色包體巖石成因，討論了暗色包體對(duì)南岡底斯帶深部動(dòng)力過程以及普遍分布的高鉀埃達(dá)克巖成因的指示作用，探討了巖漿混合作用對(duì)成礦的約束，最終深化和完善了甲瑪?shù)V區(qū)成巖成礦概念模型。

圖1 西藏拉薩地體構(gòu)造格架(a，據(jù)Yin and Harrison，2000; Zhu et al.，2011)及南拉薩和中拉薩地體區(qū)域地質(zhì)及礦床分布圖(b，據(jù)Yang et al.，2015)JSS-金沙江縫合帶；BNS-班公湖怒江縫合帶；SNMZ-獅泉河縫合帶；LMF-洛巴堆-米拉山斷裂；IYS-雅魯藏布江縫合帶；SL-南拉薩地體；CL-中拉薩地體；NL-北拉薩地體Fig.1 Tectonic framework of the Tibetan Plateau (a, modified after Yin and Harrison, 2000; Zhu et al., 2011)and geological map of the southern and central Lhasa terrane showing the distribution of deposits(b, modified after Yang et al., 2015)JSS-Jinsha Suture; BNS-Bangonghu-Nujiang Suture; SNMZ-Shiquan River-Nam Tso Melange Zone; LMF-Luobadui-Milashan Fault; IYS-Indus-Yarlung Zangbo Suture; SL-Southern Lhasa subterrane; CL-Central Lhasa subterrane; NL-Northern Lhasa subterrane

1 區(qū)域地質(zhì)背景及礦床地質(zhì)特征

甲瑪?shù)V區(qū)位于西藏特提斯構(gòu)造域?qū)姿钩傻V帶東段(唐菊興等，2010，2011)(圖1)，大地構(gòu)造位置處于西藏岡底斯-念青唐古拉(地體)板片中南部。礦區(qū)及鄰近區(qū)域的地層主要為被動(dòng)陸緣火山沉積巖系, 包括上三疊統(tǒng)麥隆崗組(T3m)(灰黑色中厚層微晶灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r、粉砂巖與石英砂巖)、中下侏羅統(tǒng)葉巴組(J1-2y)(下段為片理化流紋質(zhì)熔巖，含角礫流紋質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)火山角礫巖；中段為英安質(zhì)、安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r夾流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰?guī)r；上段為流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)角礫巖、粉砂巖，該段底部為條紋狀硅質(zhì)巖)、上侏羅統(tǒng)卻桑溫泉組(J3q)(上部灰色鈣質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖與長(zhǎng)石石英砂巖互層；下部灰褐色和暗灰色中厚層狀長(zhǎng)石石英砂巖、含礫粗砂巖、砂礫巖夾黏土巖)和多底溝組(J3d)(灰白色大理巖、結(jié)晶灰?guī)r，夾泥灰?guī)r、灰黑色礫屑灰?guī)r、碎屑泥晶灰?guī)r)、下白堊統(tǒng)林布宗組(K1l)(上部為巖屑砂巖、石英砂巖、巖屑石英粉砂巖與炭質(zhì)板巖互層；下部為炭質(zhì)板巖、炭質(zhì)頁巖夾粉-細(xì)砂巖，含生屑泥晶灰?guī)r)和楚木龍組(K1c)(灰白色石英砂巖、巖屑石英砂巖夾深灰色板巖，底部夾礫巖)以及塔龍拉組(K1t)(灰黑色石英砂巖、粉砂泥質(zhì)板巖、泥晶灰?guī)r、生物灰?guī)r)(唐菊興等，2013)。

礦區(qū)出露地層主要為下白堊統(tǒng)林布宗組(K1l)砂板巖、角巖以及上侏羅統(tǒng)多底溝組(J3d)灰?guī)r、大理巖(圖2)。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要呈巖枝、巖脈產(chǎn)出，主要巖石類型為花崗斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖等(秦志鵬等，2012；秦志鵬，2013)。其中鉀化(黑云母化為主)主要發(fā)育于二長(zhǎng)花崗斑巖、花崗斑巖之中，石英-絹云母化、泥化在四種巖體中均有發(fā)育，而青磐巖化發(fā)育較差，主要分布于石英閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖中。根據(jù)賦礦巖石的不同可將礦體劃分為矽卡巖型銅多金屬礦體和斑巖型鉬(銅)礦體(圖2)，斑巖型礦體又可分為產(chǎn)于斑巖中的鉬(銅)礦體和產(chǎn)于角巖中的鉬銅礦體。甲瑪I號(hào)矽卡巖型主礦體主要受多底溝組與林布宗組的層間構(gòu)造控制，多呈層狀、厚板狀產(chǎn)出，總體走向?yàn)楸蔽?南東，延長(zhǎng)約3000m，礦體傾向北東，延伸>2600m；除Ⅰ號(hào)礦體產(chǎn)于層間構(gòu)造中，另有8個(gè)矽卡巖型小礦體均產(chǎn)于礦區(qū)滑覆體內(nèi), 受滑覆構(gòu)造控制(唐菊興等，2010)，礦體形態(tài)較不規(guī)則，變化較大，整體上呈透鏡狀產(chǎn)于滑覆體前緣，走向北西西-南東東，延長(zhǎng)約700m，傾向北北東，延伸>700m。礦石類型主要為浸染狀和細(xì)脈浸染狀礦石，次要類型為稠密浸染狀礦石、塊狀礦石，礦石礦物主要為黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦等(唐菊興等，2010)。

圖2 甲瑪?shù)V床地質(zhì)圖(a，據(jù)唐菊興等，2010修改)及24號(hào)勘探線剖面圖(b)Fig.2 Geological map of the Jiama Cu polymetallic deposit (a, modified after Tang et al., 2010) and profile of No.24 exploration line (b)

2 巖體地質(zhì)及巖相學(xué)特征

甲瑪?shù)V區(qū)主要發(fā)育四期規(guī)模較大的侵入巖，其主要呈巖脈-巖枝狀侵位于多底溝組和林布宗組地層之中，巖性分別是花崗斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖，其侵位時(shí)限均為15Ma左右(唐菊興等，2010)，為陸陸碰撞后形成的中新世斑巖，侵位時(shí)序?yàn)槭㈤W長(zhǎng)玢巖→花崗斑巖→二長(zhǎng)花崗斑巖→花崗閃長(zhǎng)斑巖(秦志鵬等，2012; 秦志鵬，2013)，其中二長(zhǎng)花崗斑巖與花崗斑巖為主要的含礦斑巖，石英閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖含礦性較差，其具體特征如下。

圖3 甲瑪?shù)V區(qū)中酸性巖與暗色包體的野外及鏡下照片(a)二長(zhǎng)花崗斑巖中的閃長(zhǎng)質(zhì)MME，MME中長(zhǎng)石捕擄晶受熔蝕作用呈不規(guī)則；(b)花崗斑巖中的閃長(zhǎng)質(zhì)MME；(c)花崗閃長(zhǎng)斑巖中的閃長(zhǎng)質(zhì)MME，花崗閃長(zhǎng)斑巖中可見渾圓狀石英發(fā)育鉀長(zhǎng)石包殼；(d)二長(zhǎng)花崗斑巖中發(fā)育長(zhǎng)石反環(huán)帶，內(nèi)部的鉀長(zhǎng)石被黑云母和角閃石交代呈篩子結(jié)構(gòu)；(e)花崗閃長(zhǎng)斑巖中石英斑晶受熔蝕作用呈港灣狀(+)；(f)閃長(zhǎng)質(zhì)MME中捕擄石英晶體邊部被細(xì)粒的角閃石和黑云母包圍(+)；(g)閃長(zhǎng)質(zhì)MME中鉀長(zhǎng)石包裹針狀磷灰石、黑云母(+)；(h)閃長(zhǎng)質(zhì)MME中細(xì)粒的鎂鐵質(zhì)礦物呈帶狀包裹于捕擄斜長(zhǎng)石晶體中(+)；(i)閃長(zhǎng)質(zhì)MME中的捕擄斜長(zhǎng)石晶體中包裹黑云母和針狀磷灰石(+)；(j)閃長(zhǎng)質(zhì)MME中捕擄斜長(zhǎng)石晶體邊緣受到熔蝕，包裹細(xì)粒的鎂鐵質(zhì)礦物；(k)閃斜煌斑質(zhì)MME，暗色礦物以角閃石為主，發(fā)育大量針狀磷灰石(-)；(l)云斜煌斑質(zhì)MME，暗色礦物以黑云母為主，發(fā)育深褐色金云母(-). MME-鎂鐵質(zhì)暗色微粒包體；Q-石英；Kfs-鉀長(zhǎng)石；Bi-黑云母；Hb-角閃石；Pl-斜長(zhǎng)石；Ap-磷灰石；Phl-金云母Fig.3 Field photos and micrographs of the Jiama granite and its MMEs(a) MME of the monzonitic granite-porphyry, the feldspar crystals in the MME are irregular by corrosion; (b) MME in granite porphyry; (c) MME in granodiorite porphyry, where rounded quartz develops potassium feldspar crust; (d) there is an inverse feldspar ring in the monzonitic granite-porphyry, and the K-feldspar in the interior is screened by biotite and amphibole metasomatism; (e) in granodiorite porphyry, quartz porphyry is estuarine (+); (f) the edges of captured quartz crystals in MME are surrounded by fine grains of amphibole and biotite (+); (g) in MME, K-feldspar envelops acicular apatite and biotite (+); (h) fine-grained magnesium-ferrite minerals in MME are wrapped in bands in the crystals of ichthyoplagioclase (+); (i) inclusion of biotite and acicular apatite in the plagioclase crystals of MME (+); (j) the edge of the trapped plagioclase crystal is eroded, encasing fine grains of magnesium-ferrite minerals; (k) spessartitic MME, dark minerals are mainly amphibole, and a large amount of acicular apatite is developed(-); and (l) dolomous lamprophyric MME with dark minerals dominated by biotite and developed dark brown auric mica (-). MME-mafic microgranular enclaves; Q-quartz; Kfs-potassium feldspar; Bi-biotite; Hb-amphibole; Pl-plagioclase; Ap-apatite; Phl-phlogopite

圖4 甲瑪?shù)V區(qū)暗色包體中鋯石CL圖像(a)和LA-ICP-MS U-Pb協(xié)和圖(b)Fig.4 Cathodoluminescence (CL) images (a) and LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram (b) of representative zircons from the MMEs in the Jiama deposit

石英閃長(zhǎng)玢巖 灰黑色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶約占10%，主要礦物為斜長(zhǎng)石、角閃石及少量石英，副礦物組合為磷灰石、榍石、鋯石、磁鐵礦、鈦鐵礦、鋯石。

二長(zhǎng)花崗斑巖 灰白，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶含量為30%～40%，斑晶粒徑變化較大，為0.2～5cm不等，以長(zhǎng)石斑晶為主，少量為石英斑晶，基質(zhì)為長(zhǎng)英質(zhì)礦物，主要礦物組合為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母，副礦物包括磷灰石、榍石、鋯石、磁鐵礦。

花崗閃長(zhǎng)斑巖 灰白色，細(xì)-中粒斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶約為20%，主要為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、角閃石、石英組成，副礦物可見磷灰石、榍石、鋯石、磁鐵礦、鋯石。

花崗斑巖 巖石呈灰白-乳白色, 塊狀構(gòu)造, 中-細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶約占20%, 主要礦物為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石少量黑云母，副礦物主要有磷灰石、榍石、鋯石、磁鐵礦、鈦鐵礦。

這些中酸性寄主巖漿中常常發(fā)育長(zhǎng)石反環(huán)帶(圖3d)，內(nèi)部為鉀長(zhǎng)石，外部為斜長(zhǎng)石，可見鉀長(zhǎng)石斑晶被角閃石和黑云母交代呈篩狀結(jié)構(gòu)(圖3d)。除此之外，石英具有明顯的熔蝕結(jié)構(gòu)，被黑云母、角閃石等暗色礦物交代呈港灣狀或渾圓狀，偶爾可見石英發(fā)育鉀長(zhǎng)石包殼(圖3c)。

暗色包體普遍發(fā)育于中酸性巖漿巖中，特別是在二長(zhǎng)花崗斑巖、花崗斑巖中更為廣泛發(fā)育，其與中酸性寄主巖漿多數(shù)呈截然、少數(shù)為過渡的接觸關(guān)系，形狀呈橢球狀，灰色，主要呈細(xì)粒自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，邊部可見細(xì)粒礦物組成的冷凝邊(圖3a)，礦物成分主要為斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母及少量石英。巖相學(xué)觀察表明，暗色包體有兩種類型，其中主要為閃長(zhǎng)質(zhì)包體(圖3a, c)，其次為煌斑質(zhì)包體(圖3b, k, l)?；桶哔|(zhì)包體多呈自形等細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)受明顯的碳酸鹽化、絹云母化，礦物主要為自形棕色黑云母、柱狀角閃石、深褐色金云母以及半自形-他形斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，其中長(zhǎng)石由于受到蝕變而顯得渾濁(圖3k, l)。按照斑晶中黑云母和角閃石相對(duì)含量大小，煌斑質(zhì)包體又可分為閃斜煌斑質(zhì)包體(斑晶主要為自形角閃石和斜長(zhǎng)石，少量為黑云母，圖3k)和云斜煌斑質(zhì)包體(斑晶主要為自形黑云母和斜長(zhǎng)石，少量為角閃石，圖3l)。閃長(zhǎng)質(zhì)包體礦物多呈半自形細(xì)粒狀，包括鉀長(zhǎng)石(8%～15%)、斜長(zhǎng)石(45%～55%)、黑云母(15%～20%)、角閃石(2%～5%)、石英(3%～8%)。閃長(zhǎng)質(zhì)暗色包體中常?？梢娨韵绿厥猬F(xiàn)象：捕擄的鉀長(zhǎng)石巨晶(明顯大于閃長(zhǎng)質(zhì)包體原生礦物)受熔蝕作用呈不規(guī)則狀(圖3a)；捕擄石英受熔蝕作用呈渾圓狀，邊部被暗色鎂鐵質(zhì)礦物(角閃石、黑云母)包圍形成石英鑲邊結(jié)構(gòu)(圖3f)；細(xì)粒的角閃石和黑云母等鎂鐵質(zhì)礦物呈帶狀或粒狀包裹在邊緣被熔蝕的斜長(zhǎng)石晶體中(圖3h-j)，同時(shí)可見鉀長(zhǎng)石晶體中發(fā)育針狀磷灰石包裹體域(圖3g)?；桶哔|(zhì)暗色包體由于蝕變程度較高，只可見局部發(fā)育針狀磷灰石，未見上述的其他特殊現(xiàn)象。

3 測(cè)試分析方法

暗色包體樣品主要采集于鉆孔ZK2015、ZK813之中，寄主巖石為二長(zhǎng)花崗斑巖。巖石主微量元素分析測(cè)試是在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成，其具體測(cè)試分析方法見顧楓華等(2015)。鋯石U-Pb同位素定年是在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室礦床地球化學(xué)微區(qū)分析室完成，同位素定年所采用的激光剝蝕系統(tǒng)為美國(guó)產(chǎn)Geolas193準(zhǔn)分子固體進(jìn)樣系統(tǒng)，ICP-MS為美國(guó)生產(chǎn)的THermo Fisher X SeriesⅡ型四極桿等離子體質(zhì)譜儀。測(cè)試過程中，激光斑束直徑為32μm，頻率為8Hz，采用He作為載氣，Ar氣作為補(bǔ)償氣。采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST610對(duì)儀器進(jìn)行最佳化，并將其作為微量元素含量測(cè)定的外標(biāo)。采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為定年外標(biāo)，采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ1作為監(jiān)控樣品。測(cè)試過程中每測(cè)定5個(gè)樣品點(diǎn)測(cè)定兩次標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500，每個(gè)樣品的信號(hào)采集時(shí)間為100s，其中前20s為背景信號(hào)采集時(shí)間，樣品信號(hào)采集時(shí)間為50s。測(cè)試完成后，采用軟件ICPMSDataCal對(duì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，年齡計(jì)算和協(xié)和圖的繪制采用Isoplot 3.0完成。鋯石原位 Hf 同位素在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)測(cè)試中心完成，采用配有193nm激光的Neptune多接收電感耦合等離子質(zhì)譜儀進(jìn)行測(cè)試分析，具體的測(cè)試分析方法見Wuetal. (2006)。

表1甲瑪?shù)V區(qū)暗色包體中鋯石U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)及測(cè)年結(jié)果

Table 1 U-Pb isotopic compositions and dating results of zircons from the MMEs in the Jiama deposit

測(cè)點(diǎn)號(hào)ThU(×10-6)Th/U同位素原子比率同位素年齡(Ma)207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ206Pb/238U1σ協(xié)和度168712850.540.04430.00660.01350.00170.00230.000114.60.592%275517070.440.04600.00570.01490.00150.00230.000115.10.499%3679525982.620.04730.00510.01590.00150.00250.000115.90.499%45919950.590.04710.00760.01580.00200.00250.000116.00.599%553110760.490.05250.00720.01610.00150.00250.000116.10.699%6181318950.960.04740.00500.01600.00150.00250.000116.10.499%7100514450.700.05120.00770.01460.00210.00230.000114.80.599%87486211.200.04790.00900.01570.00190.00250.000115.90.599%9204014821.380.04580.00610.01530.00170.00240.000115.70.498%105766370.900.05570.01200.01430.00200.00230.000114.50.699%1156614220.400.04980.00700.01420.00160.00220.000114.40.599%12454824811.830.04490.00480.01360.00120.00230.000114.90.391%135239990.520.05410.00970.01610.00210.00230.000114.80.590%1449711040.450.04660.00730.01490.00270.00230.000115.10.599%154887980.610.04840.00730.01570.00160.00250.000115.90.599%

表2甲瑪?shù)V區(qū)閃長(zhǎng)質(zhì)包體中鋯石Lu-Hf同位素原位分析結(jié)果

Table 2 Hf isotopic data for zircons from the MMEs in the Jiama deposit

測(cè)點(diǎn)號(hào)年齡(Ma)176Hf/177Hf±2σ176Lu/177Hf±2σ176Yb/177Hf±2σεHf(t)±2σtDM (Ma)tDMC (Ma)0114.60.2828470.0000230.0006790.0000140.0209580.0003932.50.85699090215.10.2828860.0000180.0007970.0000070.0207790.0001893.90.65178210315.90.2828340.0000250.0007440.0000040.0238580.0001792.10.95899380416.00.2828770.0000240.0005650.0000030.0147420.0000773.60.95258400516.10.2828860.0000180.0009430.0000070.0281280.0002793.90.65198210616.10.2829070.0000220.0009630.0000060.0247550.0001744.60.84897740714.80.2829010.0000170.0007740.0000120.0199440.0003474.40.64947860815.90.2828490.0000250.0011740.0000130.0372750.0002702.60.95749040915.70.2829010.0000200.0005490.0000130.0143300.0003254.50.74917851014.50.2828400.0000210.0009690.0000090.0296490.0002472.20.75839241114.40.2828890.0000210.0006190.0000050.0171580.0002104.00.75108141214.90.2828750.0000170.0005800.0000120.0147560.0003483.50.65288451314.80.2828630.0000220.0008150.0000050.0242160.0001173.10.85488721415.10.2828430.0000250.0010390.0000160.0336210.0004992.40.95819181515.90.2829050.0000200.0006790.0000050.0165220.0001424.60.74877771615.30.2828520.0000200.0007970.0000240.0224400.0008262.70.75638961715.30.2828840.0000150.0006300.0000150.0156660.0004103.80.55178261815.30.2828900.0000150.0007080.0000030.0181850.0000824.00.55098121915.30.2828290.0000190.0008910.0000520.0270370.0016171.90.75989502015.30.2827510.0000250.0007890.0000070.0244090.000290-0.90.970611262115.30.2829010.0000180.0007250.0000280.0182590.0007774.40.74947862215.30.2828030.0000270.0008830.0000220.0264790.0007931.01.063410072315.30.2828940.0000230.0010480.0000280.0265580.0007794.20.8508802

圖5 甲瑪?shù)V區(qū)暗色微粒包體全巖K2O-SiO2分類圖解(a, 據(jù)Peccerillo and Taylor,1976)、(Na2O+K2O)-SiO2圖解(b, 據(jù)Irvine and Baragar, 1971)、Sr/Y-Y圖解(c, 據(jù)Defant and Drummond, 1990)以及A/NK-A/CNK圖解(d)數(shù)據(jù)來源: 超鉀鎂鐵質(zhì)巖石(Zhao et al., 2009); 花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖(秦志鵬,2013)；圖6、圖7、圖9同F(xiàn)ig.5 Variation of K2O vs. SiO2 diagram (a, after Peccerillo and Taylor, 1976), (Na2O+K2O) vs. SiO2 diagram (b, after Irvine and Baragar, 1971), Sr/Y vs. Y diagram (c, after Defant and Drummond, 1990) and A/NK vs. A/CNK diagram (d) of the MMEs in Jiama depositData sources: the ultrapotassic rocks from Zhao et al. (2009); the granite porphyry, granite diorite porphyry, monzonite granite porphyry and diorite porphyry from Qin (2013); also in Fig.6, Fig.7 and Fig.9

4 測(cè)試分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb同位素地質(zhì)年代學(xué)

從閃長(zhǎng)質(zhì)暗色微粒包體(寄主巖石為二長(zhǎng)花崗斑巖)中挑選鋯石進(jìn)行U-Pb年齡測(cè)定，結(jié)果見表1。鋯石呈褐色-無色，自形-半自形，大小約為50～150μm，顆粒晶完好，CL圖顯示大多數(shù)鋯石具有清晰的震蕩環(huán)帶(圖4a)，鋯石具有較高的Th/U比值(0.4～2.62)，為巖漿成因。在鋯石U-Pb年齡協(xié)和圖上(圖4b)15個(gè)樣品點(diǎn)均分布在諧和線及其附近，計(jì)算的加權(quán)平均年齡為15.3±0.3Ma(MSWD=1.8)，代表暗色微粒包體的成巖年齡，與中酸性寄主巖石二長(zhǎng)花崗斑巖年齡(15Ma左右；秦志鵬，2013)在誤差范圍內(nèi)一致。

圖6 甲瑪?shù)V區(qū)暗色微粒包體部分主量元素哈克圖解Fig.6 Harker diagrams of selected major elements of the MMEs in Jiama deposit

4.2 鋯石Hf同位素

鋯石具有很高的 Hf 同位素體系封閉溫度，且Lu-Hf同位素體系的封閉溫度高于Sm-Nd同位素體系，即使在麻粒巖相等高級(jí)變質(zhì)條件下，鋯石仍可保持原始Hf同位素組成(Schereretal., 2000)，故 Hf 同位素原位分析可以為鋯石成因演化提供重要的制約參數(shù)(吳福元等，2007), 為討論巖石成因提供重要的線索和信息。閃長(zhǎng)質(zhì)包體中鋯石23個(gè)測(cè)試點(diǎn)的176Hf/177Hf 比值范圍為0.282907～0.282751(表2)，平均0.282866。根據(jù)鋯石 LA-MA-ICP-MS 定年的原位年齡校正計(jì)算后求得，εHf(t)在-0.9～4.6之間，平均為3.2，一個(gè)點(diǎn)的εHf(t)<0，其它22個(gè)點(diǎn)εHf(t)均>0，且多集中在2～4之間。二階段Hf模式年齡(tDMC) 變化于0.77～1.13Ga之間，平均0.87Ga。鋯石 Hf 模式年齡遠(yuǎn)大于結(jié)晶年齡(15.3±0.3Ma)。

4.3 暗色微粒包體巖石地球化學(xué)特征

暗色微粒包體SiO2含量較低，變化于52.44%～59.45%之間，平均為56.97% (表3)；和中酸性寄主巖漿相比，暗色微粒包體相對(duì)高Al2O3(15.56%～16.76%)，高M(jìn)gO(3.53%～6.62%)，高TiO2(0.97%～1.03%)，高CaO(3.46%～4.88%)，高P(0.51%～0.54%)；具有明顯富K特征，K2O含量為3.19%～5.62%，平均為4.11%；在SiO2-K2O圖中投在鉀玄巖系列(圖5a)。A/CNK=0.76～0.95，為偏鋁質(zhì)巖石(圖5d)。在哈克圖解中(圖6)，中酸性寄主巖漿具有一致的演化趨勢(shì)，MgO、Al2O3、CaO、TiO2、Na2O隨著SiO2逐漸升高而降低，K2O隨著SiO2增加而升高(圖5a)，指示了中酸性寄主巖漿是同源巖漿。但暗色微粒包體SiO2-TiO2、SiO2-K2O、SiO2-Na2O顯示與中酸性寄主巖漿不一樣的演化趨勢(shì)，可能指示了暗色微粒包體源區(qū)不同于中酸性寄主巖漿。

表3甲瑪?shù)V區(qū)閃長(zhǎng)質(zhì)包體主量(wt%)、微量(×10-6)元素測(cè)試數(shù)據(jù)

Table 3 Major (wt%) and trace (×10-6) element data of the MMEs in Jiama deposit

樣品號(hào)MME-1MME-2MME-3MME-4MME-5MME-6花崗斑巖(9)?花崗閃長(zhǎng)斑巖(8)?二長(zhǎng)花崗斑巖(8)?閃長(zhǎng)玢巖(10)?SiO258.6952.4455.8957.7157.6559.4571.4966.7665.6162.73Al2O315.5616.5616.3316.7616.4716.3413.5314.4814.7515.61Fe2O3T6.326.386.646.036.896.294.666.296.787.16CaO3.754.884.213.893.463.551.763.383.013.57MgO3.866.625.064.554.573.540.651.261.311.79K2O4.025.624.374.023.193.464.213.154.062.51Na2O4.324.213.823.784.624.683.293.674.185.52TiO21.030.940.980.990.971.020.170.280.320.50MnO0.070.110.080.060.050.060.040.080.060.06P2O50.530.540.520.510.520.520.090.120.170.25LOI0.991.031.430.940.750.77----Total99.1499.3399.3399.2499.1399.6899.0597.0797.8596.37Mg#55.0 67.5 60.4 60.2 57.0 53.0 29.7 38.3 38.1 44.4 A/CNK0.850.760.870.950.950.911.030.930.880.85La68.5067.6065.9075.6070.4077.5023.3623.9833.6930.74Ce133.0134.0136.0130.0132.0141.040.3042.4559.4157.61Pr14.8010.5012.7016.0015.7016.904.394.796.626.74Nd61.3040.1052.8061.6061.1065.4015.6417.6524.1825.40Sm9.058.268.328.768.6410.002.533.003.814.13Eu2.071.671.341.751.692.270.510.730.830.93Gd6.256.346.677.006.977.331.632.161.992.41Td0.690.500.420.780.770.850.270.340.320.35Dy3.173.083.123.303.133.661.311.611.311.33Ho0.430.410.420.450.400.450.270.340.250.25Er1.121.101.131.181.271.340.790.980.680.69Tm0.120.120.140.140.130.140.110.140.090.08Yb0.880.870.930.850.830.860.780.870.580.56Lu0.130.130.140.120.130.130.120.110.100.08∑REE301.5 274.7 290.0 307.5 303.2 327.8 92.02 99.13 133.9 131.3 LREE/HREE22.6 20.9 21.4 21.3 21.2 21.2 16.4 14.2 24.2 21.8 Be2.653.753.432.812.882.66----Sc10.206.846.1611.3010.6010.805.237.336.497.75V15019016715616015933.8355.8061.5877.54Cr107227.8165.5113.2134.2102.421.9727.5132.0032.01Co22.328.8026.6023.0025.3022.804.847.138.0010.44Ni87.8146.3135.296.80115.286.3011.7814.3521.6929.54Cu578589565367478554140.4 34.03137.4 414.3 Zn62.138.2037.7052.9046.3055.0075.7246.67226.2129.9Ga23.6021.4019.4024.3024.0025.3015.6915.9817.4618.36Rb223243215189234284154 123 176 177 Sr658589567623498615315 462 494 539 Y11.6012.4012.3012.5012.5012.008.119.636.976.72Zr13314513514712417892.0 94.6 113 118 Nb6.248.416.356.856.866.906.555.315.384.75Mo0.7619.909.634.502.832.07----Ba125512471365137113731378488 634 745 627 Hf4.033.853.673.893.764.382.742.553.143.11Ta0.360.560.430.370.360.400.630.500.440.36Pb46.7048.2036.5045.6046.9056.7046.4736.02148.3107.9Th16.0023.7023.3016.6018.7017.3019.3012.6122.3315.72U6.567.195.436.875.785.893.633.815.544.23

注：*數(shù)據(jù)來自于秦志鵬(2013)，為樣品的平均值，括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為樣品數(shù)量

圖7 甲瑪?shù)V區(qū)暗色微粒包體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)及原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)引用數(shù)據(jù)皆為樣品多個(gè)平均值Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized multielement patterns (b) of the MMEs in Jiama deposit (normalization values after Sun and McDonough, 1989)Quoted data representing average values of corresponding several samples

暗色微粒包體稀土總量(∑REE=274.7×10-6～327.8×10-6)遠(yuǎn)高于中酸性寄主巖漿(圖7a)，且輕重稀土分異明顯(LREE/HREE=21～23，富集LREE和LILE(Rb=189×10-6～284×10-6、Sr=498×10-6～658×10-6、Ba=1247×10-6～1378×10-6)，相對(duì)虧損HREE和HFSE(Nb、Ta、Ti)(圖7b)。暗色微粒包體具有高Sr(498×10-6～658×10-6)、低Y(11.6×10-6～12.5×10-6)特征(圖5c)，Sr/Y比值為40～57，具埃達(dá)克質(zhì)親和性。相比于已經(jīng)報(bào)道的岡底斯帶中新世埃達(dá)克質(zhì)斑巖及甲瑪中酸性寄主巖漿，暗色微粒包體具有低SiO2，高M(jìn)gO和高相容元素(Ni=86.3×10-6～146.3×10-6；Cr=102.4×10-6～227.8×10-6)的特征，由此判別為高M(jìn)g閃長(zhǎng)巖(Shirey and Hanson，1984)。

5 討論

5.1 巖漿混合作用

巖漿混合是殼幔相互作用、物質(zhì)和能量交換的一種重要形式，對(duì)其研究有助于探測(cè)地球深部過程(王玉往等，2007)。近年來，越來越多的學(xué)者注意到，巖漿巖中廣泛發(fā)育的暗色微粒包體可為巖漿巖成因及巖漿混合作用研究提供有力證據(jù)(王濤，2000；Peruginietal.，2002)。巖漿混合作用包括巖漿化學(xué)混合(Magma Mixing)和巖漿機(jī)械混合(Magma mingling)，是巖漿多元性和火成巖多樣性的重要原因之一?；瘜W(xué)混合作用過程中，參與混合端員的巖漿完全地混合在一起，形成均一的新地質(zhì)體。而在巖漿機(jī)械混合過程中，參與混合的端員巖漿未完全混合均一，表觀特征明顯，含有豐富的不平衡標(biāo)志，可以識(shí)別出巖漿團(tuán)及大量包體的大致輪廓、形態(tài)與成分。

暗色包體有多種成因：①圍巖的捕虜體(Maasetal., 1997)；②同源鎂鐵質(zhì)巖漿的堆晶包體，或者是寄主巖漿早期形成的堆晶體(Clemens and Wall, 1988; Dahlquist, 2002; Donaireetal., 2005; Ilbeyli and Pearce, 2005; Shellnuttetal., 2010)；③源區(qū)的難溶殘留體(Chappelletal., 1987; Barbarin and Didier, 1992; Collinsetal., 2006)；④鎂鐵質(zhì)巖漿注入長(zhǎng)英質(zhì)巖漿房發(fā)生機(jī)械混合的產(chǎn)物(Blundy and Sparks, 1992; Clemens, 2003; Barbarin, 2005)。

甲瑪寄主巖漿中閃長(zhǎng)質(zhì)包體具有明顯的巖漿結(jié)晶結(jié)構(gòu)(圖3a)，無堆晶結(jié)構(gòu)，排除了同源鎂鐵質(zhì)巖漿堆晶包體或寄主巖漿早期形成的堆晶體成因模式。另外，暗色包體沒有變質(zhì)結(jié)構(gòu)則排除了圍巖捕虜體(具熱變質(zhì)結(jié)構(gòu))和源區(qū)難熔殘留體成因。暗色包體年齡與寄主花崗巖在測(cè)試誤差范圍內(nèi)具有一致性(圖4)，表明其為同時(shí)形成，則進(jìn)一步排除了圍巖捕虜體成因。暗色包體大離子親石元素含量(Rb、Ba、Sr等元素)以及稀土元素含量遠(yuǎn)高于寄主中酸性巖漿(圖7a, b)，排除了中酸性巖漿源區(qū)殘留體的可能性，這是因?yàn)樵磪^(qū)部分熔融(部分熔融程度較低)形成的中酸性巖漿其不相容元素含量高于源區(qū)殘留體。

本文認(rèn)為閃長(zhǎng)質(zhì)暗色包體為注入到中酸性巖漿房中未發(fā)生完全混合的基性巖漿團(tuán)塊，是一種巖漿混合作用的產(chǎn)物，是證明巖漿混合作用存在的直接證據(jù)。依據(jù)如下：①暗色包體具有橢圓狀(圖3a-c)，未顯示固態(tài)變形，這可能是由于在混入同時(shí)期的中酸性巖漿的過程中發(fā)生塑性拉伸所致；②暗色包體顯示等粒和細(xì)粒結(jié)構(gòu)，異于寄主巖漿的斑狀結(jié)構(gòu)，且出現(xiàn)大量的針狀磷灰石(圖3g)，指示溫度較高的基性巖漿注入溫度相對(duì)較低的中酸性巖漿中時(shí)形成的一種淬火結(jié)構(gòu)；③在暗色包體中出現(xiàn)捕虜巨晶長(zhǎng)石和石英均具有明顯的熔蝕結(jié)構(gòu)(圖3a, f)，可見長(zhǎng)石被角閃石、黑云母等暗色礦物交代呈篩狀結(jié)構(gòu)(圖3g-j)，還可見角閃石、黑云母等暗色礦物呈帶狀或粒狀包裹于長(zhǎng)石中(圖3h, j)，以及可見石英邊部為暗色礦物包圍，形成石英鑲邊結(jié)構(gòu)(圖3f)，指示早期在酸性巖漿中結(jié)晶的長(zhǎng)石、石英等礦物被后期注入的鎂鐵質(zhì)巖漿所捕獲，并被鎂鐵質(zhì)巖漿熔蝕交代(Vernon,1984)，另外，由于熔蝕作用吸收了周圍熔體中的熱量，局部過冷卻，導(dǎo)致黑云母和角閃石、磷灰石快速結(jié)晶，包裹早期的石英和長(zhǎng)石形成石英鑲邊結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)石的鎂鐵質(zhì)礦物暗色帶；④在寄主中酸性巖漿中發(fā)育長(zhǎng)石反環(huán)帶(圖3d)，指示了早期在中酸性巖漿結(jié)晶形成鉀長(zhǎng)石核部，之后當(dāng)鎂鐵質(zhì)巖漿的注入，巖漿基性程度增大，從而在鉀長(zhǎng)石核部增生形成斜長(zhǎng)石邊部；⑤寄主花崗巖中發(fā)育的鉀長(zhǎng)石斑晶被角閃石、斜長(zhǎng)石交代呈篩狀結(jié)構(gòu)(圖3d)，石英具有明顯的熔蝕結(jié)構(gòu)，具有鉀長(zhǎng)石包殼(圖3c)，邊部被暗色礦物交代(圖3e)，指示鎂鐵質(zhì)巖漿混入中酸性巖漿的過程中，在中酸性巖漿中已結(jié)晶的的鉀長(zhǎng)石、石英等礦物被鎂鐵質(zhì)巖漿交代熔蝕，出現(xiàn)礦物化學(xué)不平衡的現(xiàn)象；⑥在哈克圖解中(圖6)，部分主量元素顯示閃長(zhǎng)質(zhì)暗色包體與寄主中酸性巖漿巖擬合形成線性趨勢(shì)，可能指示了二元混合的現(xiàn)象；⑦大部分中酸性寄主巖漿的Mg#較高(Mg#>40)，在SiO2含量相同的條件下，比玄武巖部分熔融體富K2O和MgO，說明源區(qū)有幔源鎂鐵質(zhì)巖漿加入。

5.2 閃長(zhǎng)質(zhì)包體(MME)巖石成因

甲瑪閃長(zhǎng)質(zhì)包體地球化學(xué)特征類似于高M(jìn)g閃長(zhǎng)巖(高M(jìn)gO、Mg#、Sr/Y，圖5c)。目前，高M(jìn)g閃長(zhǎng)巖共有四種成因模式：①榴輝巖化古老下地殼拆沉部分熔融，伴隨著與上覆的地幔橄欖巖反應(yīng)(Xuetal.，2002；Gaoetal.，2004；Wangetal.，2005)；②俯沖洋殼部分熔融，伴隨著與上覆的地幔楔反應(yīng)(Kay, 1978; Kelemen, 1995; Yogodzinskietal., 1995; Rappetal., 1999, 2010)；③受來源于板片熔融的埃達(dá)克質(zhì)熔體交代的富集地幔橄欖巖部分熔融(Smithies and Champion，2000; Bourdonetal.，2002; Gaoetal.，2007); ④鎂鐵質(zhì)巖漿與長(zhǎng)英質(zhì)巖漿混合成因(Strecketal.，2007；Chenetal.，2013)。通過以下討論，本文認(rèn)為閃長(zhǎng)質(zhì)包體巖石成因可能為鎂鐵質(zhì)巖漿與長(zhǎng)英質(zhì)巖漿的混合產(chǎn)物。

閃長(zhǎng)質(zhì)包體成巖年齡為15Ma左右(圖4)，這比新特提斯洋俯沖停止時(shí)間晚35Ma左右，也比歐亞板塊初始碰撞晚50Ma左右(Yin and Harrison, 2000；Chungetal., 2005；Moetal., 2007)。新特提斯洋板片斷離時(shí)間發(fā)生于早始新世(50～45Ma)，且在晚始新世時(shí)期已經(jīng)沉入地幔深部(DeCellesetal., 2002; Kohn and Parkinson, 2002; Wenetal., 2008)，因此在中新世時(shí)期，不可能發(fā)生洋殼俯沖事件，這就排除了閃長(zhǎng)質(zhì)包體是俯沖洋殼部分熔融，伴隨著與上覆地幔反應(yīng)而成的可能性。雖然現(xiàn)有的地球物理數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)今南拉薩地體地殼厚度為正常地殼厚度的兩倍(70～80km)(Zhaoetal., 2001)，但是許多研究者通過對(duì)中新世時(shí)期的埃達(dá)克質(zhì)巖研究認(rèn)為在此時(shí)期南拉薩地體厚度為45～50km (Houetal.，2004，2009；Guanetal.，2012)，少量研究者認(rèn)為南拉薩地體在早中新世時(shí)期厚度不超過35km (Nomadeetal.，2004；Gaoetal.，2007；Xuetal.，2010)。由此看來，在中新世時(shí)期南拉薩地體厚度不足以發(fā)生下地殼拆沉(Yangetal.，2015)，這就排除了拆沉的榴輝巖化古老下地殼部分熔融，伴隨著與上覆的地幔橄欖巖反應(yīng)形成閃長(zhǎng)質(zhì)包體的可能性。目前發(fā)現(xiàn)的白堊紀(jì)洋殼板片熔融而成的埃達(dá)克巖僅僅分布在雅魯藏布江縫合帶以北3km附近(Zhuetal.，2009; Jiangetal.，2012)，在早白堊世時(shí)期新特提斯洋板片向北俯沖角度較陡(Zhuetal.，2009)，然而甲瑪?shù)V區(qū)位于距白堊紀(jì)板片來源的埃達(dá)克質(zhì)巖體以北45km之遠(yuǎn)，說明甲瑪?shù)V區(qū)深部的巖石圈地幔受到白堊紀(jì)俯沖板片熔融而成的埃達(dá)克質(zhì)熔體交代的可能性較小(Yangetal.，2015)，可以排除閃長(zhǎng)質(zhì)包體為受板片來源的埃達(dá)克質(zhì)熔體交代的地幔部分熔融而成的可能性。

根據(jù)巖相學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)特征，本文認(rèn)為閃長(zhǎng)質(zhì)包體巖石成因可能是富集巖石圈地幔部分熔融形成的鎂鐵質(zhì)巖漿與少量的加厚新生下地殼部分熔融形成的中酸性巖漿發(fā)生機(jī)械混合的產(chǎn)物，證據(jù)如下：

閃長(zhǎng)質(zhì)包體MgO (3.54%～6.62%)、Cr (102.4×10-6～227.8×10-6)、Ni(86.3×10-6～146.3×10-6)明顯高于甲瑪中酸性寄主巖漿，其成分類似于玄武巖，說明其不可能是地殼來源，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證明，不管是新生地殼還是古老地殼部分熔融均只能產(chǎn)生高硅、低MgO的花崗質(zhì)熔體(Rapp，2003)。此外，閃長(zhǎng)質(zhì)包體相比于中酸性寄主巖漿，具有更高含量的不相容元素(如LREE、Rb、Ba、Sr、Th、U等)(圖7)，說明其初始源區(qū)不同于中酸性寄主巖漿(加厚新生下地殼來源，Houetal.，2013)，這是因?yàn)槿绻峭辉磪^(qū)的熔體，更加酸性的巖漿的LREE含量和LILE含量應(yīng)高于相對(duì)基性的巖漿，而這與實(shí)際相反。閃長(zhǎng)質(zhì)包體Nb/Ta比值為14.6～19.2(平均值為17.1)，明顯不同于中酸性寄主巖漿(Nb/Ta=10.7～13.4，平均值為11.8)，前者接近于富集地幔(平均為17.7，Sun and McDonough, 1989)，后者接近于下地殼(平均為8.3，Rudnick and Gao, 2003)，由此認(rèn)為閃長(zhǎng)質(zhì)包體與中酸性寄主巖漿的初始源區(qū)不同，前者初始源區(qū)應(yīng)為地幔來源，后者初始源區(qū)應(yīng)為殼源。

OIB和MORB玄武巖具有Nb、Ta、Ti正異常，以及負(fù)的Pb異常(Hofmannetal.，1986)。由圖7可知，暗色微粒包體虧損Nb、Ta、Ti，且具有低的Nb/U(1.0～1.2)和Ce/Pb(2.5～3.7)，而完全不同于MORBS和OIBS (Nb/U, 47±10；Ce/Pb，25±5；Hofmannetal., 1986)，說明閃長(zhǎng)質(zhì)包體很有可能不是來源于MORBS和OIBS的軟流圈地幔。另外，閃長(zhǎng)質(zhì)包體部分大離子親石元素(Rb、Ba、Th、U、Pb等)以及LREE遠(yuǎn)高于中酸性寄主巖漿，指示這些不相容元素含量高的原因不是由于中酸性寄主巖漿的影響所致，而是閃長(zhǎng)質(zhì)包體原始特征。如果閃長(zhǎng)質(zhì)包體來自于為正常軟流圈地幔，而要形成具有如此高含量不相容元素的鎂鐵質(zhì)巖漿，則要求軟流圈地幔發(fā)生部分熔融程度非常低(<1%)，且形成的鎂鐵質(zhì)巖漿Co含量理應(yīng)小于12×10-6(Zhengetal.，2012a)，而這與實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)不符，因此這進(jìn)一步說明了閃長(zhǎng)質(zhì)包體不可能來源于軟流圈地幔，而是可能來自于相對(duì)富集的巖石圈地幔，這是因?yàn)閹r石圈地幔受到早期俯沖階段板片來源的流體交代，從而相比于軟流圈地幔更富集輕稀土元素及大離子親石元素。此外，主量元素地球化學(xué)特征顯示，閃長(zhǎng)質(zhì)包體的Na2O、TiO2、MgO、CaO、TFe2O3等含量投點(diǎn)均在超鉀鎂鐵質(zhì)巖石(來源于富集巖石圈地幔，Zhaoetal.，2009)范圍內(nèi)及其附近(圖6)。因此本文認(rèn)為閃長(zhǎng)質(zhì)包體初始源區(qū)為富集巖石圈地幔。

巖相學(xué)、年代學(xué)特征表明存在巖漿混合作用，因此本文認(rèn)為閃長(zhǎng)質(zhì)包體在形成過程中與中酸性巖漿發(fā)生一定程度的混合，是富集巖石圈地幔來源的超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿與少量加厚新生下地殼來源的中酸性巖漿混合的產(chǎn)物，這也得到了地球化學(xué)證據(jù)的支持：①閃長(zhǎng)質(zhì)包體的稀土和微量分布于超鉀鎂鐵質(zhì)巖與中酸性寄主巖漿之間(圖7)；②完全來源于富集巖石圈地幔的巖漿一般不會(huì)具有埃達(dá)克質(zhì)特征(Smithies and Champion, 2000)，但閃長(zhǎng)質(zhì)包體具有埃達(dá)克質(zhì)特征(圖5c)，說明在混合過程中閃長(zhǎng)質(zhì)包體繼承了中酸性寄主巖漿的埃達(dá)克質(zhì)特征；③實(shí)驗(yàn)表明，鎂鐵質(zhì)下地殼(玄武巖)部分熔融形成的巖漿熔體大多Mg#<40(Rapp and Watson, 1995)，寄主巖漿巖部分樣品具有較高的Mg#(>40)，指示了幔源物質(zhì)(閃長(zhǎng)質(zhì)包體)的加入；④沖木達(dá)-明則巖體中的MMEs(εHf(t)=+2.3～+5.5)以及驅(qū)龍礦區(qū)高鎂閃長(zhǎng)巖(εHf(t)=-2.1～+4.9)，均被認(rèn)為是富集巖石圈地幔來源的鎂鐵質(zhì)巖漿與新生下地殼部分熔融形成的中酸性巖漿的混合產(chǎn)物(Zhengetal.，2012a；Yangetal.，2015)，兩者的Hf同位素值與閃長(zhǎng)質(zhì)包體類似(εHf(t)=-0.9～4.6)，且閃長(zhǎng)質(zhì)包體Hf同位素分布于花崗閃長(zhǎng)斑巖(代表中酸性寄主巖漿)與超鉀鎂鐵質(zhì)巖Hf同位素之間(圖8)；⑤甲瑪中酸性寄主巖漿中既含有閃長(zhǎng)質(zhì)包體，也有少量的煌斑質(zhì)包體，而且甲瑪?shù)V區(qū)內(nèi)發(fā)育煌斑巖脈體，而煌斑巖常常被解釋為交代富集巖石圈地幔部分熔融而成(Luetal.，2015b)，表明甲瑪?shù)V區(qū)確實(shí)存在富集巖石圈地幔來源的鎂鐵質(zhì)巖漿侵位現(xiàn)象，間接證明了閃長(zhǎng)質(zhì)包體是富集巖石圈地幔來源的鎂鐵質(zhì)巖漿與中酸性寄主巖漿混合而成(混合程度高于煌斑質(zhì)包體)。

圖8 甲瑪?shù)V區(qū)閃長(zhǎng)質(zhì)包體鋯石εHf(t)頻數(shù)分布圖數(shù)據(jù)來源：花崗閃長(zhǎng)斑巖數(shù)據(jù)為未刊數(shù)據(jù)；超鉀鎂鐵質(zhì)巖數(shù)據(jù)來源于孫晨光等(2008)Fig.8 The εHf(t) histogram of zircons from the MMEs in Jiama depositData sources: the granodiorite porphyry from unpublished; ultrapotassic rocks from Sun et al. (2008)

5.3 對(duì)動(dòng)力學(xué)背景及南岡底斯帶高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖成因啟示

關(guān)于中新世超鉀鎂鐵質(zhì)巖石的形成，有研究者認(rèn)為是俯沖的印度巖石圈板片折返所導(dǎo)致的(Guoetal.，2013)，而大多數(shù)研究者認(rèn)為是由于拉薩地體巖石圈東西向伸展，地幔對(duì)流誘發(fā)軟流圈物質(zhì)上涌(Platt and England，1993；Turneretal.，1996；Milleretal.，1999)，從而導(dǎo)致巖石圈地幔部分熔融形成富K的鎂鐵質(zhì)巖漿，因此超鉀鎂鐵質(zhì)巖石的侵位年齡可以用于限定巖石圈伸展及巖石圈地幔對(duì)流減薄事件的時(shí)限(Turneretal., 1993; Chungetal., 1998; Williamsetal.，2001；Zhaoetal.，2009)。在岡底斯帶西段(87°E以西)發(fā)育大量的中新世超鉀鎂鐵質(zhì)巖石(Williamsetal., 2001, 2004)，說明了岡底斯西段在這段時(shí)期發(fā)生了巖石圈地幔對(duì)流減薄事件，然而在岡底斯東段卻鮮有報(bào)道超鉀鎂鐵質(zhì)巖石的出露(Zhaoetal.，2009；Yangetal.，2015)，因此中新世時(shí)期巖石圈伸展對(duì)流減薄事件是在整個(gè)岡底斯帶發(fā)育還是僅僅在岡底斯帶西段發(fā)育尚不清楚。甲瑪中酸性巖漿中的暗色包體明顯具有超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿親和性，指示了在東岡底斯帶存在超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿活動(dòng)，說明了中新世時(shí)期巖石圈伸展對(duì)流減薄事件在整個(gè)岡底斯帶均有不同程度發(fā)生。

圖9 甲瑪中酸性含礦斑巖Mg#-SiO2 (a)和SiO2-MgO (b)圖解(底圖據(jù)Lu et al., 2015a)Fig.9 Mg# vs. SiO (a)2 and SiO2 vs. MgO (b) diagrams of the Jiama porphyry (base map after Lu et al., 2015a)

岡底斯帶上的埃達(dá)克質(zhì)巖石普遍具有高K的特征，地球化學(xué)特征和同位素地球化學(xué)特征變化較大，成因一直具有爭(zhēng)議。目前普遍認(rèn)為其來源于加厚的新生下地殼部分熔融(Chungetal., 2003, 2009; Houetal., 2004, 2013; Lietal., 2011; Zhengetal., 2012a, b; Guoetal., 2013)，然而Gaoetal.(2007，2010)根據(jù)部分高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖石Mg#值較高，而且Mg#與K2O以及一些強(qiáng)不相容元素具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，認(rèn)為岡底斯帶高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖石成因?yàn)槭馨迤瑏碓慈垠w交代的上地幔部分熔融。但是，實(shí)際上大多數(shù)岡底斯高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖石具有低MgO，低相容元素(Cr、Ni等)特征，因此受板片來源熔體交代的上地幔部分熔融而成的可能性較小。通過對(duì)甲瑪暗色包體巖石成因研究發(fā)現(xiàn)，中酸性寄主巖漿(高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖)與來自于富集的巖石圈地幔的超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿發(fā)生了不同程度的混合，指示了岡底斯帶高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖石很可能是新生下地殼來源的中酸性巖漿與來自于富集巖石圈地幔的超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿混合而成，此混合成因模型既能解釋高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖大部分樣品低Mg#，部分樣品高M(jìn)g#特征，也解釋了Mg#與K2O具有正相關(guān)關(guān)系。這也得到了同位素證據(jù)的支持，Yangetal.(2015)發(fā)現(xiàn)，在εNd(t)-(87Sr/86Sr)圖中，岡底斯高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖全部位于超鉀鎂鐵質(zhì)巖石與俯沖改造的新生下地殼來源巖漿(由岡底斯花崗巖基代表)的混合曲線之上，另外，Wangetal.(2015)也發(fā)現(xiàn)岡底斯中新世高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖石SiO2含量與εNd(t)呈正比，這也說明了俯沖改造的新生下地殼來源的中酸性巖漿(具埃達(dá)克質(zhì)特征，高εNd(t)與來自于富集的巖石圈地幔的超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿(高M(jìn)g#，低εNd(t))混合形成岡底斯帶中新世高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖石。綜上所述，岡底斯帶高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖為源于加厚新生下地殼的埃達(dá)克質(zhì)巖漿與源于富集巖石圈地幔的超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿不同程度混合的產(chǎn)物(Wangetal., 2015, 2018；Yangetal.，2015, 2016)。

5.4 巖漿混合作用對(duì)成礦的約束

含水量大小是決定含礦斑巖成礦的關(guān)鍵因素(Rohrlach and Loucks, 2005; Loucks, 2014)。對(duì)于島弧或大陸弧環(huán)境的斑巖型Cu礦床，大量的水是來自于俯沖板片脫水釋放(Richards, 2011)，或者是由于早期水未飽和的地幔來源熔體分離結(jié)晶演化而逐漸達(dá)到水飽和。然而，對(duì)于沒有俯沖板片脫水的陸陸碰撞環(huán)境的斑巖型Cu礦床的水來源尚不清楚。Shafieietal.(2009)和Houetal.(2013)認(rèn)為陸陸碰撞環(huán)境的含礦斑巖中的水是由鎂鐵質(zhì)下地殼部分熔融過程中角閃石脫水分解而釋放。但是Luetal.(2015a)通過研究發(fā)現(xiàn)岡底斯中新世高Sr/Y含礦斑巖在演化過程中角閃石大量結(jié)晶，而斜長(zhǎng)石結(jié)晶受到抑制，結(jié)合鋯石飽和溫度計(jì)算得出成巖溫度為680～780℃，并根據(jù)相關(guān)相圖估算得出含礦斑巖含水量不小于10%(在0.8GPa壓力條件下)，但通過部分熔融實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鎂鐵質(zhì)下地殼(玄武質(zhì)角閃巖)的脫水熔融不能形成如此高含水量的熔體(最高為6.7±1.4%)，由此說明在高Sr/Y含礦斑巖的形成過程中有外來水源的加入。

甲瑪中酸性含礦斑巖屬于岡底斯中新世含礦斑巖，具有高Sr/Y特征(圖5c)，同樣具有高含水量的特征(在0.8GPa壓力下>10%；Luetal.，2015a)，而且甲瑪?shù)闹兴嵝詭r漿樣品大多投點(diǎn)于鎂鐵質(zhì)下地殼加水熔融范圍內(nèi)(圖9a, b)。由此說明甲瑪中酸性含礦斑巖具有高的含水量的原因是由于外來水源的加入所導(dǎo)致的(Luetal., 2015a)。因?yàn)榻淮患蒯碓吹逆V鐵質(zhì)巖漿的水溶解度非常高(在500MPa壓力條件下水含量達(dá)到10.7%，Yangetal., 2015)，其底侵于新生鎂鐵質(zhì)下地殼之下可誘發(fā)下地殼加水熔融形成中酸性巖漿，而且鎂鐵質(zhì)巖漿在向上侵位，注入長(zhǎng)英質(zhì)巖漿房的過程中，由于壓力的降低，其將會(huì)釋放大量的水進(jìn)入甲瑪中酸性巖漿系統(tǒng)中，從而導(dǎo)致甲瑪巖漿巖含水量增高，出熔大量的成礦熱液參與成礦。另外，富集巖石圈地幔來源的鎂鐵質(zhì)巖漿常常含有大量的有用金屬物質(zhì)和S含量，其在與中酸性巖漿混合的過程中，可以為甲瑪巖漿系統(tǒng)提供大量的有用金屬物質(zhì)和S，為成礦奠定初始物質(zhì)基礎(chǔ)，暗色包體中Cu元素平均含量為522×10-6，明顯高于中酸性巖漿(平均為195×10-6；秦志鵬，2013)，也在一定程度上支持了這一觀點(diǎn)。值得注意的是，同一區(qū)域地質(zhì)背景下的其他礦區(qū)如驅(qū)龍、邦浦等沒有發(fā)現(xiàn)金礦體，而甲瑪許多地方均有獨(dú)立金礦體的產(chǎn)出，由于金礦的產(chǎn)出常常與富集巖石圈地幔來源的鎂鐵質(zhì)巖漿(如煌斑巖)具有密切的成因關(guān)系(Müller and Groves，1993；李獻(xiàn)華和孫賢鉥，1995; Songetal.,2016)，這說明了富集地幔來源的鎂鐵質(zhì)巖漿的混入，除了可以為甲瑪巖漿系統(tǒng)提供大量的Cu元素之外，還可能為其提供大量的Au元素。另外，鎂鐵質(zhì)巖漿的混入可以活化甲瑪中酸性巖漿系統(tǒng)，有利于上地殼大的、生命周期長(zhǎng)的巖漿房的形成，這種巖漿房的形成被認(rèn)為是形成斑巖銅礦，尤其是超大型斑巖銅礦系統(tǒng)的關(guān)鍵(Grondahl and Zajacz, 2017)。

5.5 甲瑪成巖成礦模型

綜合以上討論，建立了甲瑪?shù)某蓭r成礦概念模型(圖10)：在俯沖階段，由于洋殼脫水交代作用形成了拉薩地體深部的富集巖石圈地幔，同時(shí)由于島弧玄武質(zhì)巖漿底墊于下地殼，通過MASH過程(熔融、同化、儲(chǔ)集、均一)形成新生下地殼。之后在陸陸碰撞伸展階段，由于巖石圈伸展作用導(dǎo)致巖石圈地幔對(duì)流減薄，軟流圈物質(zhì)上涌，誘發(fā)早期俯沖改造形成的交代富集巖石圈地幔部分熔融形成超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿，其底侵于加厚的新生下地殼之下，提供大量的水和熱，導(dǎo)致新生下地殼在石榴石穩(wěn)定區(qū)域加水部分熔融，形成具埃達(dá)克質(zhì)特征的中酸性巖漿(Yangetal., 2015)，巖漿向上侵位，在上地殼淺部位置形成巖漿房，并在巖漿房中不斷發(fā)生分離結(jié)晶，導(dǎo)致閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖、花崗斑巖侵位。在中酸性巖漿源區(qū)位置(下地殼熱帶)，以及在上地殼中酸性巖漿房中，來自于交代富集巖石圈地幔的超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿與中酸性巖漿發(fā)生不同程度的巖漿混合，此過程為甲瑪中酸性巖漿系統(tǒng)提供大量的水、有用金屬物質(zhì)以及S，從而導(dǎo)致甲瑪高含水量巖漿巖出熔大量成礦熱液，在巖體內(nèi)部形成斑巖型銅鉬礦體。在此過程中，流體垂向逃逸，在頂部角巖化的林布宗組中形成角巖型礦體；而流體側(cè)向逃逸，在林布宗組與多底溝組的層間接觸帶和推滑覆構(gòu)造中形成矽卡巖型富銅多金屬礦體，在層間滑脫D2變形帶中形成矽卡巖型厚富銅礦體；在遠(yuǎn)端形成獨(dú)立的金礦體。最終構(gòu)成甲瑪獨(dú)特的“四位一體”礦體分布樣式。

6 結(jié)論

通過對(duì)甲瑪中酸性巖漿中的暗色微粒包體進(jìn)行了詳細(xì)的巖相學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)、地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)特征研究，以及和中酸性寄主巖漿對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)暗色微粒包體巖石成因?qū)赚攷r漿混合和成礦具有重要啟示作用。得到結(jié)論如下：

(1)甲瑪暗色包體有閃長(zhǎng)質(zhì)和煌斑質(zhì)兩種類型，并以閃長(zhǎng)質(zhì)包體為主。閃長(zhǎng)質(zhì)包體發(fā)育大量針狀磷灰石，捕擄的鉀長(zhǎng)石巨晶受熔蝕作用呈不規(guī)則狀，捕擄的石英受熔蝕作用呈渾圓狀，邊部被暗色鎂鐵質(zhì)礦物(角閃石、黑云母)包圍形成石英鑲邊結(jié)構(gòu)。細(xì)粒的角閃石和黑云母等鎂鐵質(zhì)礦物呈帶狀或粒狀包裹在邊緣被熔蝕的斜長(zhǎng)石晶體中。中酸性寄主巖漿中出現(xiàn)長(zhǎng)石反環(huán)帶，以及石英熔蝕結(jié)構(gòu)等。閃長(zhǎng)質(zhì)包體成巖年齡(15.3±0.3Ma)與中酸性寄主巖石在誤差范圍內(nèi)一致。這些特征指示了巖漿混合作用的存在。

(2)閃長(zhǎng)質(zhì)暗色包體主微量元素地球化學(xué)特征、同位素地球化學(xué)特征指示閃長(zhǎng)質(zhì)包體是主要由富集巖石圈地幔來源的超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿(基性混合端元)與少量的加厚新生下地殼部分熔融形成的中酸性巖漿(酸性混合端元)混合而成。

(3)閃長(zhǎng)質(zhì)暗色包體的混合成因指示了東岡底斯帶在中新世時(shí)期存在深部巖石圈地幔伸展對(duì)流減薄事件，證實(shí)了南拉薩地體中普遍分布的高鉀埃達(dá)克質(zhì)巖石在形成過程中可能不同程度地混入了部分來自于富集巖石圈地幔來源的超鉀鎂鐵質(zhì)巖漿。

(4)來自于富集巖石圈地幔的鎂鐵質(zhì)巖漿的混入，可以為甲瑪中酸性巖漿系統(tǒng)提供大量的水、有用金屬物質(zhì)以及S，這也是控制甲瑪超大型斑巖-矽卡巖型銅多金屬礦床形成的關(guān)鍵因素之一。