周起鳳 秦克章 唐冬梅 王春龍 馬留鎖

1. 中國科學院礦產(chǎn)資源研究重點實驗室, 中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所, 北京 1000292. 中國冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院, 北京 1013003. 中國科學院地球科學研究院，北京 1000294. 中國科學院大學地球與行星科學學院, 北京 1000495. 中國地質(zhì)大學資源學院, 武漢 4300746. 河南省盧氏縣國土資源局, 三門峽 472200

東秦嶺地區(qū)之北秦嶺帶產(chǎn)出數(shù)以千條花崗偉晶巖脈，其中以河南三門峽盧氏官坡地區(qū)最為密集，是我國重要的花崗偉晶巖區(qū)，也是重要的稀有金屬成礦區(qū)(盧欣祥等, 2010)和鈾礦成礦遠景區(qū)(馮明月等, 1997)。東秦嶺花崗偉晶巖的礦化稀有金屬元素包括Nb、Ta、Be、Rb、Li、Cs、Th等(欒世偉, 1979, 1985)。前人針對東秦嶺花崗偉晶巖開展了礦物學(劉永先, 1984; 張志蘭, 1983, 1984; 何瑞林和曹恩魁, 1985; 白峰等, 2011)、地球化學特征(欒世偉, 1979)和成礦規(guī)律(陳西京, 1982; 王令全等, 2011; 何玉良和黃岑楊, 2012)研究。本文旨在查明盧氏地區(qū)南陽山礦區(qū)、七里溝-前臺礦區(qū)、蔡家溝礦區(qū)和瓦窯溝礦區(qū)中的鋰礦化偉晶巖和鈹?shù)V化偉晶巖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶和偉晶巖類型。在此基礎(chǔ)上，以綠柱石為主要研究對象，通過綠柱石的化學組成與內(nèi)部分帶特征分析，查明不同礦化類型偉晶巖中綠柱石的元素替代機制，厘定不同礦化類型偉晶巖的分異演化程度序列，揭示偉晶巖分異演化程度的綠柱石潛在指示標志，探討東秦嶺官坡鋰礦化偉晶巖的稀有金屬成礦過程和成礦機制。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

秦嶺造山帶是我國中央造山帶的重要組成部分。東秦嶺偉晶巖區(qū)位于秦嶺造山帶東段的北秦嶺加里東期造山帶，是由商州-丹鳳斷裂和朱陽關(guān)-夏館斷裂夾持的北秦嶺單元分布區(qū)(圖1)(Ratschbacheretal., 2003; 盧欣祥等, 2010)，該地區(qū)從新元古代至中生代經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動和多次板塊俯沖碰撞作用(王曉霞等，2015; 秦克章等, 2017)。北秦嶺單元的巖性組合為前寒武紀含石榴子石黑云斜長片麻巖、石榴硅線片麻巖、角閃巖和大理巖(Meng and Zhang，2000; 時毓等，2009)。北秦嶺單元北側(cè)邊部出露高溫片麻巖相和超高壓榴輝巖相變質(zhì)巖石(張建新等, 2011; Wu and Zheng，2013; Wangetal.，2014)，在490～480Ma經(jīng)歷了超高壓變質(zhì)作用和角閃巖相退變質(zhì)作用(Chengetal.，2011，2012; Wu and Zheng，2013)。北秦嶺單元內(nèi)產(chǎn)出新元古代花崗巖(Chenetal.，2006)、早古生代鎂鐵質(zhì)侵入巖(Wangetal.，2014; Zhangetal.，2015)以及志留紀-泥盆紀花崗巖。其中，志留紀-泥盆紀花崗巖(包括漂池、灰池子、桃坪、騾子坪和黃柏岔等)分布廣泛(張宏飛等，1996; 盧欣祥，2000; 王濤等，2009; 雷敏，2010; Qinetal.，2014，2015; 王曉霞等，2015)，與花崗偉晶巖的關(guān)系最為密切(盧欣祥等，2010)。

東秦嶺偉晶巖區(qū)產(chǎn)出數(shù)以千條花崗偉晶巖脈，由西北至東南可劃分4個偉晶巖密集區(qū)(巒莊、官坡、龍泉坪和商南)(圖1)(盧欣祥等，2010)。偉晶巖主要呈脈狀或囊狀分布于大理巖、透輝大理巖、片麻巖、角閃片巖、輝長巖中，少數(shù)侵入于基性巖中。根據(jù)長石和云母的分類方案(欒世偉，1985)，東秦嶺花崗偉晶巖可劃分為7個偉晶巖類型，包括黑云母-微斜長石型、二云母-微斜長石型、白云母-微斜長石型、白云母-微斜長石-鈉長石型、白云母-鈉長石型、鋰云母-微斜長石-鈉長石型和鋰云母-鈉長石型(盧欣祥等，2010)；根據(jù)稀有金屬礦化組合，其可劃分為Nb-TR型、Be-白云母型、Li-Be型、Be-Nb型和Cs-Ta型(欒世偉，1985)。礦石礦物包括白云母、黑云母、鉀長石、鋰云母、鋰輝石、鋰電氣石、綠柱石、鈮鐵礦、鉭鐵礦、鉭錳礦、銫榴石、細晶石、黑稀金礦等。普遍認為東秦嶺花崗偉晶巖是加里東期花崗質(zhì)巖漿活動的產(chǎn)物(盧欣祥等，2010)。本次研究集中于稀有金屬偉晶巖，其中，鋰礦化偉晶巖主要產(chǎn)出于官坡密集區(qū)的南陽山、七里溝-前臺和蔡家溝礦區(qū)，鈹?shù)V化偉晶巖產(chǎn)出于龍泉坪密集區(qū)的瓦窯溝礦區(qū)(圖1)。

2 花崗偉晶巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶特征和類型

東秦嶺盧氏花崗偉晶巖區(qū)由西北向東南依次發(fā)育南陽山、七里溝-前臺、蔡家溝和瓦窯溝偉晶巖型稀有金屬礦區(qū)。

2.1 南陽山礦區(qū)

南陽山鋰礦區(qū)產(chǎn)出偉晶巖脈40余條。偉晶巖走向呈近南北向、北西-南東和近東西向，形態(tài)以脈狀和透鏡狀為主。礦區(qū)地層為下元古界秦嶺群陶灣組的透輝石大理巖、透輝石巖、白云石大理巖和斜長角閃片巖。本次研究集中于703號脈和302號脈。南陽山703號脈礦石礦物為鋰輝石、鋰電氣石、鋰云母、銫榴石和鈮鐵礦族礦物。內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶：邊部帶石英-綠色電氣石、外部帶石英-白云母-電氣石-鈮鐵礦族礦物-少量綠柱石、中間帶白色鋰輝石-灰色石英-鈮鐵礦族礦物以及塊體微斜長石和塊體石英-銫榴石核。703號脈露頭頂部產(chǎn)出交代單元，即細粒鈉長石-石英-綠色電氣石和條帶狀鋰云母-鋰電氣石-灰色石英-鈉長石-少量磷鋰鋁石。南陽山302號脈分帶不明顯，偉晶巖脈以微斜長石-鈉長石-白云母-鈮鐵礦族礦物-電氣石為主，發(fā)育鈹-鈮-鉭礦化。

2.2 七里溝-前臺礦區(qū)

七里溝-前臺礦區(qū)發(fā)育20余條偉晶巖脈。偉晶巖走向近東西向、北東-南西向和北西-南東向，呈脈狀和透鏡狀。礦區(qū)地層是下元古界秦嶺群陶灣組黑云母陽起片巖夾角閃片巖、白云大理巖和石英片巖。前臺偉晶巖脈主體為鋰輝石-灰色石英-鈉長石-微斜長石和鋰云母-石英，邊部帶產(chǎn)出細粒鈉長石-石英-鈮鐵礦族礦物。

2.3 蔡家溝礦區(qū)

蔡家溝礦區(qū)發(fā)育有30余條偉晶巖脈。偉晶巖走向呈近東西向和北東-南西向，形態(tài)以脈狀和透鏡狀為主。礦區(qū)地層為下元古界陶灣組云英片巖、斜長角閃片巖夾黑云方解石片巖。本次研究對象為大西溝和韭菜溝偉晶巖脈。大西溝偉晶巖脈礦石礦物主要為磷鋰錳礦和鋰輝石。內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶：由上向下，分布條帶狀石英-鈉長石-磷鋰錳礦-綠色電氣石、白色鋰輝石-灰色石英-鈮鐵礦族礦物-白云母-鈉長石或粗粒綠色鋰輝石-塊體微斜長石-少量石英和鈉長石、粗粒鈉長石-石英。韭菜溝偉晶巖脈礦石礦物主要為磷鋰鋁石、磷鋰錳礦和鋰輝石。礦石堆見白色鋰輝石-磷鋰鋁石-灰色石英-葉鈉長石-鈮鐵礦族礦物-少量綠柱石、塊體微斜長石、條帶狀鋰輝石-石英-葉鈉長石和微斜長石-葉鈉長石-石英-少量鋰云母。

圖1 東秦嶺偉晶巖區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)盧欣祥等，2010；張成立等，2013；Qin et al.，2014，2015改繪)A-巒莊偉晶巖密集區(qū); B-官坡偉晶巖密集區(qū); C-龍泉坪偉晶巖密集區(qū); D-商南偉晶巖密集區(qū)Fig.1 Geological sketch map of the East Qinling pegmatite district (modified after Lu et al., 2010; Zhang et al., 2013; Qin et al., 2014, 2015)A-Luanzhuang pegmatite-concentrated area; B-Guanpo pegmatite-concentrated area; C-Longquanping pegmatite-concentrated area; D-Shangnan pegmatite-concentrated area

2.4 瓦窯溝礦區(qū)

瓦窯溝礦區(qū)產(chǎn)出西山溝和瓦窯溝偉晶巖脈。偉晶巖脈走向近南北向和北西-南東向，內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶相對簡單，主體為似文象偉晶巖，礦石礦物為綠柱石，圍巖為斜長角閃片巖。西山溝礦石堆見含電氣石、白云母、黑云母和石榴石的文象偉晶巖、石英-白云母-少量白綠色綠柱石、石英-白云母巢體、石英塊體以及電氣石化圍巖。瓦窯溝偉晶巖脈產(chǎn)出微斜長石-石英-粗粒白云母-電氣石-石榴石-少量綠柱石、細粒石英-白云母集合體和塊體微斜長石。

3 樣品與實驗分析方法

3.1 綠柱石產(chǎn)狀

鋰礦化偉晶巖脈(南陽山703號脈、前臺、大西溝、韭菜溝)中綠柱石產(chǎn)出較少，見于鋰輝石-石英-鈮鐵礦族礦物-(鈉長石-鋰云母)帶、微斜長石-石英-鈮鐵礦族礦物-白云母帶、粗粒鈉長石-石英帶和邊部石英-綠色電氣石帶。綠柱石呈半自形(粒徑<5mm)與石英、鈉長石、微斜長石、鋰礦石礦物(磷鋰鋁石、含鋰白云母-鋰云母、鋰輝石)和鈮鐵礦族礦物等共生。鈹?shù)V化偉晶巖脈(南陽山302號脈、瓦窯溝和西山溝)中綠柱石產(chǎn)出普遍，為無色-白綠色，呈半自形-自形(粒徑5～10cm)產(chǎn)出于石英-白云母-電氣石帶，與石英、白云母、微斜長石、電氣石、鈮鐵礦族礦物等共生。其中，南陽山302號脈綠柱石與綠色電氣石等礦物共生。

3.2 電子探針分析

礦物微區(qū)主量元素分析在中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室電子探針與掃描電鏡實驗室利用JEOL-JXA8100電子探針完成。其加速電壓為15kV，電子束電流10nA，束斑直徑為5μm，每個元素數(shù)據(jù)采集時間20～40s。測試使用的標準樣品為天然樣品和人工合成氧化物，包括硬玉(Na Kα 和Al Kα)、螢石(F Kα)、石榴石(Fe Kα)、鎂鋁榴石(Mg Kα)、透輝石(Si Kα和Ca Kα)、鈣薔薇輝石(Mn Kα)、磷灰石(P Kα)、金紅石(Ti Kα)、鉀長石(K Kα)、SrSO4(Sr Kα)、BaSO4(Ba Kα)、Ge-Al-Ca玻璃(Rb2O=10%)(Rb Kα)、Si-Al-Ca玻璃(Cs2O=10%)(Cs Kα)。數(shù)據(jù)采用ZAF方法(Armstrong，1989)校正。綠柱石的BeO和Li2O含量計算方法據(jù)(Brandetal.，2009)。

圖2 東秦嶺稀有金屬偉晶巖綠柱石的BSE圖像(a)瓦窯溝偉晶巖中均一綠柱石; (b)西山溝偉晶巖中條帶狀綠柱石; (c)南陽山302號脈中綠柱石的蝕變邊結(jié)構(gòu); (d)大西溝偉晶巖中正蝕變邊綠柱石; (e)大西溝偉晶巖中反蝕變邊綠柱石; (f)南陽山703號脈蝕變邊綠柱石; (g)韭菜溝偉晶巖中補丁分帶和蝕變邊綠柱石，發(fā)育鉀長石細脈; (h)南陽山703號脈復(fù)雜不規(guī)則分帶; (i)前臺偉晶巖中均一綠柱石和蝕變邊綠柱石. Brl-綠柱石; Mon-磷鋰鋁石; Lpd-鋰云母; Qz-石英; Ab-鈉長石; Kf-鉀長石; Mc-微斜長石; Ap-磷灰石Fig.2 BSE images of beryl from the REL pegmatites in the East Qinling(a) homogeneous beryl from the Wayaogou pegmatite; (b) stratum beryl from the Xishan’gou pegmatite; (c) alteration rim of beryl from the Nanyangshan No. 302 pegmatite; (d) normal alteration rim of beryl from the Daxigou pegmatite; (e) reverse alteration rim of beryl from the Daxigou pegmatite; (f) alteration rim of beryl from the Nanyangshan No.703 pegmatite; (g) patch and alteration rim of beryl from the Jiucaigou pegmatite; (h) complex irregular beryl from the Nanyangshan No.703 pegmatite; (i) homogeneous and altered beryl from the Qiantai pegmatite. Brl-beryl; Mon-montebrasite; Lpd-lepidolite; Qz-quartz; Ab-albite; Kf-K-feldspar; Ap-apatite

4 結(jié)果

4.1 綠柱石內(nèi)部分帶

BSE圖像顯示綠柱石內(nèi)部分帶包括均一結(jié)構(gòu)、條帶狀分帶、蝕變邊結(jié)構(gòu)、補丁分帶和復(fù)雜不規(guī)則分帶等(圖2)。綠柱石背散射圖像明暗主要為Cs2O含量變化所致(圖3)。

綠柱石-鈮鐵礦亞型偉晶巖產(chǎn)出具有均一結(jié)構(gòu)、條帶狀分帶和蝕變邊結(jié)構(gòu)的綠柱石。綠柱石與石英、白云母、鉀長石、電氣石和鈮鐵礦族礦物共生。瓦窯溝礦區(qū)鈹?shù)V化偉晶巖(瓦窯溝和西山溝)產(chǎn)出的綠柱石主要為均一結(jié)構(gòu)，局部發(fā)育條帶狀分帶(圖2a, b)。西山溝中綠柱石包裹的石英-白云母-鉀長石集合體接觸邊相對富Cs2O(圖2a、圖3a)。南陽山302號脈鈹?shù)V化偉晶巖產(chǎn)出蝕變邊結(jié)構(gòu)綠柱石(圖2c、圖3b)。

復(fù)雜型鋰輝石亞型偉晶巖中綠柱石具有正蝕變邊結(jié)構(gòu)(圖2d、圖3c, d)、反蝕變邊結(jié)構(gòu)(圖2e, f)、補丁分帶(圖2g)和復(fù)雜不規(guī)則分帶(圖2h)。綠柱石與石英、鈉長石、鉀長石、鋰輝石、鋰云母、磷鋰鋁石、磷灰石和鈮鐵礦族礦物等共生。蔡家溝礦區(qū)大西溝偉晶巖產(chǎn)出具有正/反蝕變邊結(jié)構(gòu)、補丁分帶和復(fù)雜不規(guī)則分帶的綠柱石，韭菜溝偉晶巖產(chǎn)出具有正蝕變邊結(jié)構(gòu)、補丁分帶和復(fù)雜不規(guī)則分帶的綠柱石。大西溝和韭菜溝鋰礦化偉晶巖中綠柱石內(nèi)部發(fā)育鉀長石細脈(圖2g)。南陽山703號脈產(chǎn)出具有正/反蝕變邊結(jié)構(gòu)和復(fù)雜不規(guī)則分帶的綠柱石。

鈉長石-鋰輝石型偉晶巖(前臺偉晶巖)產(chǎn)出均一綠柱石和蝕變邊結(jié)構(gòu)綠柱石(圖2i)。綠柱石與石英、鋰云母、磷鋰鋁石和磷灰石等共生。

4.2 綠柱石化學組成

東秦嶺盧氏地區(qū)稀有金屬偉晶巖代表性綠柱石的電子探針分析結(jié)果見表1。綠柱石的SiO2、Al2O3、BeO(計算值)，Na2O、Cs2O、 Li2O (計算值) 含量變化范圍分別是62.04%～66.53%、17.11%～18.50%、10.77%～13.64%、0.39%～2.28%、bdl: 低于檢出限-4.98%和0%～1.43%。綠柱石的FeO(bdl-0.39%)、SrO(bdl-0.23%)、Rb2O(0.05%～0.24%)、MgO(bdl-0.73%)和P2O5(bdl-0.16%)含量較低，TiO2、MnO、CaO、K2O和BaO多低于檢出限，含量最高值分別為0.02%、0.05%、0.14%、0.26%和0.09%，F(xiàn)含量均低于檢出限。南陽山礦區(qū)、七里溝-前臺礦區(qū)和蔡家溝礦區(qū)的鋰礦化偉晶巖綠柱石Cs2O含量較高(0.19%～4.98%)。瓦窯溝礦區(qū)的Be礦化偉晶巖綠柱石Cs2O含量較低(bdl-1.01%)，F(xiàn)eO含量高(0.12%～0.39%)，其中，與瓦窯溝相比，西山溝偉晶巖產(chǎn)出的綠柱石明顯富MgO(0.55%～0.73%)。

表1東秦嶺盧氏稀有金屬偉晶巖綠柱石電子探針(EMPA)化學組成(wt%)

Table 1 Chemical compositions (wt%) of beryls from the REL pegmatites in the Lushi County, East Qinling by EMPA

礦區(qū)南陽山七里溝-前臺蔡家溝偉晶巖脈703號脈302號脈前臺大西溝偉晶巖類型復(fù)雜型鋰輝石亞型綠柱石-鈮鐵礦型鈉長石-鋰輝石型復(fù)雜型鋰輝石亞型結(jié)構(gòu)帶Qz-GreenTurSpd-Qz-AbMc-Qz-GreenTurSpd-Qz-Ab-Mc-LpdAb-Qz礦物內(nèi)部分帶1212121213212SiO263.0464.3864.2363.0265.8063.5262.5762.2864.3563.7463.5063.5763.04TiO2bdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlAl2O317.9117.9418.4317.9118.4318.1318.3418.4418.0118.3918.0617.7417.86FeO0.130.220.020.010.360.220.01bdl0.040.030.060.070.10MnObdl0.020.030.01bdl0.010.020.020.01bdlbdlbdl0.01MgO0.030.01bdl0.040.01bdlbdl0.010.02bdl0.03bdl0.02CaO0.040.02bdl0.02bdl0.010.030.040.020.03bdl0.020.01SrO0.160.170.150.140.180.170.180.210.180.170.170.140.18BaObdl0.010.02bdl0.030.02bdlbdl0.03bdlbdlbdlbdlBeO?11.4811.5811.6210.7713.0811.6411.5911.5112.4112.2212.0211.5711.61Li2O?1.001.091.081.430.370.980.930.950.580.670.730.980.91Na2O1.702.091.611.740.831.461.491.401.181.071.341.731.76K2O0.030.040.040.260.010.060.060.020.040.050.040.010.04Rb2O0.160.160.120.150.100.150.170.160.200.140.190.170.13Cs2O2.051.202.854.980.582.891.982.770.191.450.891.470.88P2O5bdl0.070.020.08bdl0.030.160.070.020.07bdlbdlbdlFbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlO=F0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00Total97.7399.00100.22100.5499.7899.2797.5397.8797.2998.0397.0397.4796.57O原子數(shù)18Si5.9835.9975.9765.9815.9925.9735.9395.9346.0035.9665.9866.0105.988Ti0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Al2.0041.9702.0222.0031.9792.0102.0532.0711.9812.0292.0071.9772.000Fe0.0100.0170.0020.0010.0270.0170.0010.0000.0030.0020.0050.0060.008Mn0.0000.0020.0030.0000.0000.0010.0020.0010.0010.0000.0000.0000.001Mg0.0050.0010.0000.0060.0010.0000.0000.0010.0030.0000.0040.0000.003Sum2.0181.9902.0262.0112.0072.0282.0552.0731.9882.0312.0161.9832.012Ca0.0040.0020.0000.0020.0000.0010.0030.0040.0020.0030.0000.0020.001Sr0.0090.0090.0080.0080.0100.0090.0100.0110.0100.0090.0090.0080.010Ba0.0000.0000.0010.0000.0010.0010.0000.0000.0010.0000.0000.0000.000Be2.6192.5922.5972.4552.8632.6302.6442.6352.7832.7492.7222.6282.650Li0.3810.4080.4030.5450.1370.3700.3560.3650.2170.2510.2780.3720.350Na0.3120.3770.2900.3190.1460.2660.2740.2580.2130.1930.2450.3170.324K0.0040.0050.0050.0320.0010.0070.0070.0030.0050.0060.0040.0010.005Rb0.0100.0100.0070.0090.0060.0090.0100.0100.0120.0090.0120.0100.008Cs0.0830.0480.1130.2010.0220.1160.0800.1120.0080.0580.0360.0590.036□0.5780.5490.5760.4290.8140.5920.6160.6020.7500.7210.6940.6020.616P0.0000.0060.0010.0070.0000.0020.0130.0060.0020.0060.0000.0000.000F0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Na/Cs3.767.892.571.596.522.303.432.2928.213.346.825.349.10

續(xù)表1

Continued Table 1

礦區(qū)蔡家溝瓦窯溝偉晶巖脈大西溝韭菜溝西山溝瓦窯溝偉晶巖類型復(fù)雜型鋰輝石亞型綠柱石-鈮鐵礦型結(jié)構(gòu)帶Spd-Qz-McSpd-Qz-AbMc-Qz-Ms-GreenTurSpd-Qz-AbQz-Ms-BlackTurQz-Ms礦物內(nèi)部分帶121212456SiO265.4664.6165.3164.2165.0664.6764.9163.8563.8566.0864.8966.42TiO2bdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdl0.02Al2O318.3318.3018.2018.1118.1518.1118.2518.0118.0617.5217.4518.48FeO0.090.080.130.080.050.030.060.030.010.330.350.26MnO0.02bdl0.040.03bdl0.03bdlbdlbdlbdlbdlbdlMgO0.01bdlbdl0.010.020.020.010.030.030.630.700.07CaObdl0.020.03bdlbdlbdl0.030.03bdl0.010.020.01SrO0.170.190.180.180.180.160.180.170.180.140.180.18BaO0.01bdl0.03bdlbdlbdlbdl0.05bdlbdlbdl0.03BeO?12.4112.0612.4811.6212.3411.9712.1411.2811.5713.6413.4113.61Li2O?0.720.840.661.050.700.880.821.211.030.080.080.13Na2O1.441.291.341.841.281.531.592.051.650.720.700.45K2O0.060.030.050.030.050.010.020.170.070.020.020.02Rb2O0.160.150.140.120.170.190.170.190.140.120.160.12Cs2O0.342.180.481.830.801.440.641.772.200.280.66bdlP2O50.030.010.060.07bdlbdlbdlbdlbdl0.16bdl0.01FbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlbdlO=F0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00Total99.2599.7799.1299.1798.7999.0598.8098.8298.7799.7298.6299.81O原子數(shù)18Si6.0015.9916.0025.9906.0106.0066.0015.9965.9955.9955.9825.997Ti0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.001Al1.9812.0001.9711.9911.9771.9831.9891.9941.9991.8731.8961.967Fe0.0070.0060.0100.0060.0040.0020.0050.0020.0010.0250.0270.019Mn0.0010.0000.0030.0030.0000.0020.0000.0000.0000.0000.0000.000Mg0.0020.0010.0000.0010.0020.0020.0020.0040.0040.0850.0970.010Sum1.9912.0061.9852.0011.9831.9901.9952.0002.0041.9842.0201.996Ca0.0000.0020.0030.0000.0000.0000.0030.0030.0000.0010.0020.001Sr0.0090.0100.0090.0100.0100.0090.0100.0090.0100.0070.0100.009Ba0.0000.0000.0010.0000.0000.0000.0000.0020.0000.0000.0000.001Be2.7332.6882.7562.6052.7402.6702.6972.5452.6102.9722.9712.953Li0.2670.3120.2440.3950.2600.3300.3030.4550.3900.0280.0290.047Na0.2570.2320.2390.3320.2290.2750.2850.3730.2990.1270.1250.079K0.0070.0040.0050.0030.0060.0020.0020.0200.0080.0020.0020.002Rb0.0090.0090.0080.0070.0100.0110.0100.0110.0080.0070.0090.007Cs0.0130.0860.0190.0730.0310.0570.0250.0710.0880.0110.0260.000□0.7050.6570.7170.5750.7140.6460.6660.5130.5860.8450.8260.902P0.0020.0010.0050.0060.0000.0000.0000.0000.0000.0120.0000.000F0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Na/Cs19.242.6812.774.567.274.8311.335.263.4111.534.84—

注：1-原生; 2-蝕變邊; 3-補丁; 4-復(fù)雜不規(guī)則分帶; 5-條帶狀; 6-均一結(jié)構(gòu); Spd-鋰輝石; Lpd-鋰云母; Mc-微斜長石; Ab-鈉長石; Qz-石英; Ms-白云母; Tur-電氣石；-表示無法計算; Sum=Al+Fe+Mn+Mg

圖3 綠柱石內(nèi)部分帶化學組成變化(a)西山溝偉晶巖中條帶狀綠柱石;南陽山302號脈(b)、大西溝(c)和南陽山703號脈(d)偉晶巖中綠柱石蝕變邊結(jié)構(gòu)Fig.3 Compositional changes of internal structures of beryl(a) stratum beryl from the Xishan’gou pegmatite; alteration rims of beryl from the Nanyangshan No.302 pegmatite (b), the Daxigou pegmatite (c) and the Nanyangshan No.703 pegmatite (d)

圖4 綠柱石 Al-Mg和Al-Fe圖解Fig.4 Plots of Al vs. Mg and Al vs. Fe

圖5 綠柱石 Na-Cs和Na-Li圖解Fig.5 Plots of Na vs. Cs and Na vs. Li

5 討論

5.1 綠柱石元素替代機制

東秦嶺盧氏地區(qū)官坡鈹?shù)V化偉晶巖中綠柱石的替代機制相對簡單。西山溝綠柱石相對富Fe和富Mg，Mg與Al呈負相關(guān)，Mg與Fe呈正相關(guān)，而Na、Li、Cs含量很低，不具有相關(guān)性(圖4、表1)，替代機制為Na(Fe2+,Mg)□-1Al-1。瓦窯溝綠柱石含F(xiàn)e，具有較低的Na和Li含量和極低的Cs含量，Na和Li呈線性正相關(guān)(圖5)，替代機制為NaLi□-1Be-1。南陽山302號脈綠柱石Na和Li呈線性正相關(guān)，Na和Cs呈正相關(guān)(圖5)，替代機制為(Na,Cs)Li□-1Be-1。鈹?shù)V化偉晶巖產(chǎn)出的綠柱石以通道-八面體替代或通道-四面體替代為主。鋰礦化偉晶巖中綠柱石的替代機制較為復(fù)雜。南陽山703號脈邊部帶石英-綠色電氣石帶中綠柱石Na和Fe呈正相關(guān)，F(xiàn)e和Al呈負相關(guān)(圖4)，Na和Cs呈負相關(guān)(圖5)，替代機制為NaFe2+□-1Al-1和NaCs-1，中間帶鋰輝石-石英-鈉化微斜長石-葉鈉長石-鈮鐵礦族礦物帶中綠柱石Na和Cs呈正相關(guān)(圖5)，替代機制為(Na,Cs)Li□-1Be-1。邊部帶Na替代Cs，表明結(jié)晶環(huán)境動蕩，為晚期鈉質(zhì)流體交代所致。前臺、大西溝和韭菜溝偉晶巖中綠柱石Na和Cs弱正相關(guān)，Na和Li呈正相關(guān)(圖5)，替代機制為(Na,Cs)Li□-1Be-1。鋰礦化偉晶巖產(chǎn)出的綠柱石替代機制包括通道-八面體替代、通道-四面體替代以及通道中堿金屬陽離子間的置換。這與鋰礦化偉晶巖經(jīng)歷高度分異演化過程，結(jié)晶介質(zhì)化學組成跨度大，以及相對動蕩的結(jié)晶環(huán)境，如流體交代，使得元素交換強烈等因素有關(guān)。

5.2 偉晶巖分異演化程度序列及綠柱石潛在指示標志

圖6 綠柱石Na2O-Cs2O圖解Spd-鋰輝石; Qz-石英; Ab-鈉長石; Mc-微斜長石; Tur-電氣石; Ms-白云母; Lpd-鋰云母Fig.6 Diagram of Na2O vs. Cs2OSpd-spodumene; Qz-quartz; Ab-albite; Mc-microcline; Tur-tourmaline; Ms-muscovite; Lpd-lepidolite

根據(jù)以上偉晶巖巖漿分異演化程度序列，隨分異演化程度加大，綠柱石內(nèi)部分帶更為復(fù)雜，鈹?shù)V化偉晶巖產(chǎn)出的綠柱石以均一結(jié)構(gòu)為主，偶見條帶狀結(jié)構(gòu)和簡單蝕變邊結(jié)構(gòu)，結(jié)晶環(huán)境相對穩(wěn)定，鋰礦化偉晶巖綠柱石以正/反蝕變邊結(jié)構(gòu)和復(fù)雜不規(guī)則分帶為主，結(jié)晶介質(zhì)組成變化大。這與阿爾泰可可托海3號脈不同礦化帶綠柱石的內(nèi)部分帶特征(Wangetal.，2009; Zhouetal.，2015)相似。因此，綠柱石的內(nèi)部分帶特征，能夠反映結(jié)晶環(huán)境和結(jié)晶介質(zhì)的變化，亦可作為偉晶巖分異演化程度的潛在指示標志。另外，綠柱石FeO含量與Na/Cs值呈線性正相關(guān)，與Cs2O含量呈負相關(guān)(圖7)?？煽赏泻?號脈與東秦嶺盧氏稀有金屬偉晶巖綠柱石表現(xiàn)出相似的變化趨勢。鋰礦化偉晶巖中綠柱石FeO含量低于鈹?shù)V化偉晶巖，同一偉晶巖脈內(nèi)鋰礦化結(jié)構(gòu)帶中綠柱石FeO含量低于鈹?shù)V化結(jié)構(gòu)帶(圖7、表1)。即隨巖漿分異演化程度加大，綠柱石FeO含量降低。這可能由于隨著巖漿結(jié)晶作用的進行，體系中含鐵礦物相(如鈮鐵礦族礦物、鐵電氣石和白云母等)的結(jié)晶，消耗了巖漿中的鐵，使得殘余巖漿FeO含量降低，后續(xù)結(jié)晶礦物表現(xiàn)相對低的FeO含量。因此，綠柱石FeO含量可作為巖漿分異演化程度的潛在指示標志。

圖7 綠柱石FeO-Cs2O和FeO-Na/Cs圖解可可托海3號脈綠柱石數(shù)據(jù)來自Zhou et al., 2015Fig.7 Plots of FeO vs. Cs2O and FeO vs. Na/CsThe contents of FeO and Cs2O and Na/Cs values of beryl from the Koktokay No.3 pegmatite are from Zhou et al. (2015)

5.3 鋰礦化偉晶巖成礦過程與成礦機制

蔡家溝礦區(qū)中大西溝和韭菜溝偉晶巖中不同結(jié)構(gòu)帶產(chǎn)出的綠柱石Cs含量相近，表明偉晶巖巖漿就位后未經(jīng)歷明顯分異演化過程(圖6)。蔡家溝礦區(qū)鋰礦化偉晶巖巖漿在就位時即是富集稀有金屬的礦化偉晶巖巖漿，具有較高的分異演化程度。盡管蔡家溝礦區(qū)鋰礦化偉晶巖發(fā)育微斜長石-石英帶，化學組成上不同于鈉長石-鋰輝石型偉晶巖，但偉晶巖脈內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶簡單，且?guī)r漿就位后未經(jīng)歷明顯分異演化過程的情況與鈉長石-鋰輝石型偉晶巖(如阿爾泰造山帶柯魯木特和庫卡拉蓋鋰礦, 王春龍, 2017；川西甲基卡新三號脈鋰礦, 付小方等, 2015)相近。另外，蔡家溝礦區(qū)中大西溝和韭菜溝偉晶巖中綠柱石均發(fā)育鉀長石細脈(圖2f)，可能為晚期鉀質(zhì)流體/熔體作用的產(chǎn)物，該晚期鉀質(zhì)流體/熔體是否進一步富集稀有金屬元素尚不清楚。七里溝-前臺礦區(qū)的前臺偉晶巖脈鋰礦化結(jié)構(gòu)帶中綠柱石Cs含量高于蔡家溝礦區(qū)，低于南陽山703號脈中間帶，且偉晶巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶簡單，屬鈉長石-鋰輝石型，推測巖漿就位后可能也未經(jīng)歷明顯分異演化過程，巖漿就位時即高度分異演化的稀有金屬偉晶巖巖漿。南陽山703號脈邊部帶綠柱石與蔡家溝礦區(qū)鋰礦化結(jié)構(gòu)帶綠柱石具有相近的Cs含量，表明南陽山703號脈巖漿就位時為高度分異演化的稀有金屬偉晶巖巖漿。南陽山703號脈中間帶(鋰輝石-石英-鈉化微斜長石-葉鈉長石-鈮鐵礦族礦物帶)原生綠柱石Cs含量明顯高于邊部帶(石英-綠色電氣石帶)綠柱石(圖6)，表明由外向內(nèi)，偉晶巖巖漿分異演化程度升高，結(jié)晶介質(zhì)更為富Cs貧Fe，巖漿就位后經(jīng)歷結(jié)晶分異作用，完成進一步的稀有金屬富集過程。這與多數(shù)具有復(fù)雜對稱分帶的高度分異演化偉晶巖(如可可托海3號脈, Zhouetal.，2015；加拿大Tanco礦床, Van Lichterveldeetal.，2007)的演化過程相似。南陽山703號脈是高度分異演化的稀有金屬偉晶巖巖漿就位后通過分異演化進一步富集而成。

6 結(jié)論

(1)東秦嶺北部官坡稀有金屬偉晶巖中綠柱石元素替代機制包括通道-八面體替代、通道-四面體替代以及通道中堿金屬陽離子間的置換。鈹?shù)V化偉晶巖中，西山溝、瓦窯溝和南陽山302號脈的替代機制分別為Na(Fe2+,Mg)□-1Al-1、NaLi□-1Be-1和(Na,Cs)Li□-1Be-1。鋰礦化偉晶巖中，南陽山703號脈的替代機制包括NaFe2+□-1Al-1、NaCs-1和(Na,Cs)Li□-1Be-1，前臺、大西溝和韭菜溝的替代機制為(Na,Cs)Li□-1Be-1。

(2)鈹?shù)V化偉晶巖巖漿分異演化程度低于鋰礦化偉晶巖巖漿。鈹?shù)V化偉晶巖中，瓦窯溝礦區(qū)低于南陽山礦區(qū)。鋰礦化偉晶巖中，由蔡家溝礦區(qū)鋰礦化偉晶巖、七里溝-前臺礦區(qū)前臺偉晶巖、至南陽山703號脈鋰礦化偉晶巖，偉晶巖巖漿分異演化程度依次增高。

(3)綠柱石FeO含量和內(nèi)部分帶特征可作為花崗偉晶巖分異演化程度的潛在指示標志。隨偉晶巖巖漿分異演化程度升高，綠柱石FeO含量降低，內(nèi)部分帶更為復(fù)雜，發(fā)育復(fù)雜蝕變邊結(jié)構(gòu)和不規(guī)則分帶等。

(4)東秦嶺官坡鋰礦化偉晶巖巖漿就位時是高度分異演化的稀有金屬偉晶巖巖漿。蔡家溝礦區(qū)鋰礦化偉晶巖和七里溝-前臺礦區(qū)前臺偉晶巖巖漿就位后未經(jīng)歷明顯分異演化過程，而南陽山703號脈偉晶巖巖漿就位后經(jīng)歷了分異演化過程。稀有金屬成礦機制是結(jié)晶分異和液相不混溶。

致謝盧氏偉晶巖研究從與朱日祥院士、吳福元院士、葉大年院士的討論中受益良多；河南省盧氏縣國土資源局和盧氏中科礦業(yè)有限公司有關(guān)領(lǐng)導和同仁在野外工作中提供了大力協(xié)助和支持；中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所賈麗輝和張迪工程師在電子探針分析測試時給予了幫助；審稿專家李建康研究員和車旭東副教授提出了寶貴的意見和建議。在此一并表示衷心的感謝。

謹以此文敬賀葉大年先生八十華誕！