李季霖, 陳正樂(lè), 周濤發(fā), 韓鳳彬, 張文高, 霍海龍, 劉 博, 趙同陽(yáng), 韓 瓊, 李 平, 陳貴民

東天山覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖角閃石礦物學(xué)特征及其對(duì)區(qū)域找礦的啟示

李季霖1, 2, 陳正樂(lè)1*, 周濤發(fā)2, 韓鳳彬1, 張文高1, 霍海龍1, 劉 博1, 2, 趙同陽(yáng)3, 韓 瓊3, 李 平3, 陳貴民4

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)力學(xué)研究所 動(dòng)力成巖成礦實(shí)驗(yàn)室, 北京 100081; 2.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院, 安徽 合肥 230009; 3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院, 新疆 烏魯木齊 830000; 4.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第六地質(zhì)大隊(duì), 新疆 哈密 839000)

新疆東天山覺羅塔格構(gòu)造帶位于吐哈盆地和中天山地塊之間, 區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富, 是我國(guó)重要的金屬礦產(chǎn)分布區(qū), 其成礦作用與巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。本文在詳細(xì)巖相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上, 對(duì)角閃石進(jìn)行了電子探針(EMPA)測(cè)試分析, 限定了區(qū)內(nèi)8個(gè)巖體結(jié)晶的溫壓條件、巖漿氧逸度和含水量等要素, 為解析覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)鈣堿性侵入巖的構(gòu)造環(huán)境、演化過(guò)程和成礦作用提供礦物學(xué)方面的制約。測(cè)試分析表明, 巖體中的角閃石富鎂(MgO: 5.82%～18.04%)、富鈣(CaO: 9.91%～12.56%)、富鈉(Na2O/K2O>1.0)、貧鉀(K2O: 0.06%～1.16%), 屬于鈣角閃石族。角閃石化學(xué)成分特征揭示其大部分為中酸性侵入巖中的角閃石, 寄主巖漿為鈣堿性, 巖漿物質(zhì)來(lái)源具有殼?；煸吹奶卣? 是板塊俯沖背景下由地幔楔與大陸地殼物質(zhì)混熔形成。由角閃石溫壓計(jì)得出礦物的結(jié)晶溫度為751.88～887.46 ℃, 壓力為62～248 MPa, 相應(yīng)侵位深度為2.35～9.4 km。通過(guò)角閃石成分計(jì)算出巖漿的氧逸度為ΔNNO+0.30至ΔNNO+2.48, 并且在角閃石結(jié)晶時(shí)巖漿具有較高的含水量(H2Omelt>5%)。通過(guò)分析可知覺羅塔格構(gòu)造帶中的鈣堿性侵入巖具有高溫、低壓、高氧逸度、富水和侵位淺的特點(diǎn), 有利于Cu等元素在成礦流體中富集, 符合區(qū)域斑巖型銅礦的成礦條件。因此推測(cè)覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)仍具有一定斑巖銅礦的找礦潛力。

角閃石; 礦物學(xué)特征; 物理化學(xué)條件; 覺羅塔格構(gòu)造帶; 東天山

0 引 言

覺羅塔格構(gòu)造帶位于東天山地區(qū)南部, 該區(qū)強(qiáng)烈的構(gòu)造?巖漿活動(dòng)和顯著的陸殼增生過(guò)程使之成為我國(guó)西北地區(qū)重要的成礦帶之一(李錦軼, 2004; 顧連興等, 2006; 王京彬等, 2006)。近年來(lái), 隨著前人對(duì)覺羅塔格構(gòu)造帶典型礦床的系統(tǒng)研究, 構(gòu)造帶內(nèi)找礦工作也取得重要突破(王碧香等, 1989; 李華芹, 1998; 秦克章, 2000; 李文明等, 2002; 毛景文等, 2002; 王瑜等, 2002; 劉德權(quán)等, 2003; 陳富文等, 2005; 王龍生等, 2005; 陳文等, 2006; Han et al., 2006;唐俊華等, 2007; Pirajno et al., 2008; 周濤發(fā)等, 2010)。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)土屋?延?xùn)|斑巖銅礦、白山鉬礦、東戈壁鉬礦等大型?超大型礦床, 以及三岔口、靈龍、赤湖等中小型礦床和礦點(diǎn), 這些發(fā)現(xiàn)充分顯示了該地區(qū)的成礦潛力和找礦前景。覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)的巖漿巖一直是東天山地區(qū)研究的焦點(diǎn), 在區(qū)內(nèi)廣泛分布石炭紀(jì)?二疊紀(jì)侵入巖, 且侵入巖與區(qū)內(nèi)斑巖型銅?鉬礦床、矽卡巖型銅多金屬礦床、VMS型銅(鉛?鋅)礦床、巖漿型銅?鎳礦床具有密切的時(shí)空聯(lián)系(趙晶, 2006; 郭召杰等, 2007; 周濤發(fā)等, 2010; 李朝文, 2011; 申萍等, 2012; 張達(dá)玉, 2012; 肖兵等, 2017; 崔策, 2018; 杜龍, 2018)。前人對(duì)區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的侵入巖體開展了較為深入的年代學(xué)、地球化學(xué)以及大地構(gòu)造背景等研究(秦克章, 2000; 李華芹和陳富文, 2003; 陳富文等, 2005; 李少貞等, 2006; 王德貴等, 2006; 吳昌志等, 2006; 吳華等, 2006; 張曉梅等, 2006; 朱增伍等, 2006; 童英等, 2010; 周濤發(fā)等, 2010; 馬比阿偉等, 2014; 張維峰等, 2017), 但對(duì)于巖漿侵位、巖石結(jié)晶時(shí)的物理化學(xué)條件等方面研究相對(duì)欠缺, 這一定程度上制約了對(duì)區(qū)內(nèi)巖漿演化和成礦作用的理解以及斑巖型銅?鉬礦床的找礦工作。

對(duì)于與巖漿作用有關(guān)的礦床來(lái)說(shuō), 巖漿在成巖演化過(guò)程中的溫度、壓力、氧逸度、含水量和侵位深度等條件, 對(duì)成礦元素(Au、Cu、Mo)在成礦流體中的分散或富集具有重要的制約(劉承先等, 2018)。已有研究表明, 礦物學(xué)分析可以更好地反映巖漿結(jié)晶時(shí)的物理化學(xué)條件(Hollister et al., 1987; Borodina et al., 1999; Ridolfi et al., 2008, 2010), 由于角閃石是比較常見的造巖礦物, 且角閃石化學(xué)成分及含量受溫度、壓力等因素影響大, 因此角閃石不僅可以作為礦物溫壓計(jì)來(lái)指示巖漿結(jié)晶時(shí)的物理化學(xué)條件, 而且還可以提供巖漿物質(zhì)來(lái)源和構(gòu)造環(huán)境等信息(Hammarstrom and Zen, 1986; Hollister et al., 1987; Johnson and Rutherford, 1989; Schmidt, 1992; Anderson and Smith, 1995; Ridolfi et al., 2008, 2010)。本文利用電子探針對(duì)覺羅塔格構(gòu)造帶中的迪坎兒、百靈山、克孜爾塔格、齊石灘、隴東、黑崗、雙岔溝和橫山8個(gè)巖體中的角閃石進(jìn)行化學(xué)成分分析, 限定其礦物結(jié)晶時(shí)的物理化學(xué)條件, 并對(duì)成巖環(huán)境進(jìn)行了討論, 為覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)的找礦提供依據(jù)和研究線索。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東天山地處中亞造山帶成礦域腹地(圖1a), 位于哈薩克?準(zhǔn)噶爾板塊和塔里木盆地的交匯地區(qū), 由北向南依次為博格達(dá)裂谷、哈爾里克島弧帶、吐哈盆地、覺羅塔格構(gòu)造帶和中天山地塊(圖1b)(Xiao et al., 2004; 王京彬等, 2006; Wang and Zhang, 2016; Wang et al., 2016), 其中覺羅塔格構(gòu)造帶北部與吐哈盆地以大草灘斷裂相隔, 南部與中天山地塊以阿奇克庫(kù)都克斷裂為界, 西至吐魯番小熱泉子, 東至甘肅?新疆交界處, 構(gòu)造帶長(zhǎng)600 km, 寬30～50 km, 是新疆重要的成礦域之一。

覺羅塔格構(gòu)造帶被三條E-W向深大斷裂分割開來(lái), 進(jìn)一步劃分為3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元, 即大南湖?頭蘇泉島弧帶(北帶)、康古爾?黃山剪切帶(中帶)和阿齊山?雅滿蘇弧后盆地(南帶)(圖1c)。北帶出露地層主要有中奧陶統(tǒng)大柳溝組(O2)、下泥盆統(tǒng)大南湖組(D1)、中泥盆統(tǒng)康古爾塔格組(D2)、下石炭統(tǒng)小熱泉子組(C1)和甘墩組(C1)、上石炭統(tǒng)梧桐窩子組(C2)、迪坎兒組(C2)和企鵝山群(C2); 中帶以甘墩組、梧桐窩子組、下二疊統(tǒng)阿其克布拉克組(P1)和上二疊統(tǒng)阿爾巴塞依庫(kù)萊組(P3)組成; 南帶以下石炭統(tǒng)雅滿蘇組(C1)和企鵝山群為主, 南帶與中天山地塊接壤處發(fā)育長(zhǎng)城系星星峽群(Ch)和薊縣系卡瓦布拉克群(Jx)。

構(gòu)造帶內(nèi)斷裂十分發(fā)育, 其中三條主干斷裂以E-W向展布, 自北向南為康古爾?黃山斷裂、雅滿蘇斷裂和阿其克庫(kù)都克?沙泉子斷裂。斷裂帶附近不僅廣泛發(fā)育基性巖?中性巖和中性巖?酸性巖組合, 顯示出雙峰式火山巖的特征, 而且沿著斷裂帶兩側(cè)分布著土屋、延?xùn)|、延西等斑巖型銅礦床, 以及圖拉爾根、黃山、黃山東、香山、白鑫灘等銅鎳硫化物礦床(張達(dá)玉, 2012; 崔亞川, 2018)。覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育有康古爾韌性剪切帶, 該剪切帶處于康古爾斷裂和雅滿蘇斷裂之間, 是北部吐哈盆地與南部中天山地塊擠壓右型剪切的產(chǎn)物, 其韌性變形主要集中在晚二疊世?早三疊世(姬金生等, 1996; 楊興科等, 1999; 王瑜等, 2002; 陳文等, 2006)。由于受區(qū)域強(qiáng)烈構(gòu)造?巖漿活動(dòng)的影響, 覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)的褶皺破壞程度較嚴(yán)重, 因而難以識(shí)別。區(qū)內(nèi)代表性褶皺有雅滿蘇?雙岔溝復(fù)背斜、黃山復(fù)背斜和雅滿蘇西北灘?東北灘復(fù)向斜等, 多為線狀緊密褶皺(孫濤, 2010; 王忠禹, 2015; 崔策, 2018)。

覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈, 廣泛分布各種類型的侵入巖, 受區(qū)域構(gòu)造作用控制, 巖體長(zhǎng)軸多呈E-W向(圖1c), 部分區(qū)域發(fā)生強(qiáng)烈的變質(zhì)變形作用。該區(qū)侵入巖主要為中酸性巖, 超基性?基性較為局限; 且侵入巖具多期次特征, 以晚古生代侵入巖為主。泥盆紀(jì)侵入巖主要位于大南湖?頭蘇泉島弧帶, 代表性巖體有卡拉塔格、大南湖、鏡兒泉、土屋北等巖體, 主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖及石英閃長(zhǎng)巖等。石炭紀(jì)侵入巖主要沿康古爾?黃山斷裂和阿奇克庫(kù)都克?沙泉子斷裂展布, 典型巖體有康古爾、百靈山、赤湖、福興、黑尖山、隴東和雙岔溝等巖體, 巖性主要有石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖等。二疊紀(jì)侵入巖在構(gòu)造帶內(nèi)分布相對(duì)較廣, 主要有迪坎兒、黃山、黃山東、香山和土墩等巖體, 東部以橄欖巖、輝長(zhǎng)巖、輝石巖為主; 中西部以閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖和英云閃長(zhǎng)巖為主(周濤發(fā)等, 2010; 張達(dá)玉, 2012; 羅婷, 2013, 2016; 楊震等, 2015)。

Ⅰ1. 吐哈盆地; Ⅰ2. 大南湖?頭蘇泉島弧帶; Ⅰ3. 哈爾里克島弧帶; Ⅱ1. 康古爾?黃山剪切帶; Ⅱ2. 阿齊山?雅滿蘇弧后盆地; Ⅱ3.中天山地塊; Ⅱ4. 南天山弧后盆地; Ⅱ5. 北山裂谷; F1. 大草灘斷裂; F2. 康古爾?黃山斷裂; F3. 雅滿蘇斷裂; F4. 阿其克庫(kù)都克?沙泉子斷裂; F5. 中天山南緣斷裂; F6. 星星峽斷裂。

東天山覺羅塔格構(gòu)造帶金屬礦產(chǎn)資源豐富、種類齊全、勘查潛力巨大, 是新疆重要的成礦帶之一, 同時(shí)也是我國(guó)銅?鎳、金、鉛?鋅、鐵等多金屬生產(chǎn)基地(王京彬等, 2006, 2008)。迄今為止, 區(qū)內(nèi)已探明代表性礦床主要有土屋?延?xùn)|、小熱泉子、三岔口斑巖型銅礦, 黃山?黃山東巖漿型銅?鎳礦床, 紅云灘、阿奇山、鐵嶺、百靈山等鐵?銅礦床, 石英灘、馬頭灘、康古爾、西鳳山等與韌性剪切帶有關(guān)的金礦床, 白山、白山東鉬礦床, 小熱泉子、寨北山VMS型鉛?鋅礦和彩霞山大型鉛?鋅礦床, 礦床分布具“南鐵北銅東鎳中間金”特點(diǎn)(王登紅等, 2006, 2007)。

2 巖體地質(zhì)特征

結(jié)合區(qū)內(nèi)侵入巖的時(shí)空分布和巖相學(xué)特征, 本文選取了其中8個(gè)代表性巖體(迪坎兒、百靈山、克孜爾塔格、齊石灘、隴東、黑崗、雙岔溝和橫山)進(jìn)行較為系統(tǒng)采樣和角閃石礦物學(xué)研究, 各巖體的地質(zhì)特征和巖石學(xué)特征見表1。

2.1 迪坎兒巖體

迪坎兒巖體位于小熱泉子?xùn)|北部約25 km處, 在區(qū)域上呈NE向巖株產(chǎn)出。巖體賦存在上石炭統(tǒng)迪坎組(C2)中, 主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖和鉀長(zhǎng)花崗巖, 其中二長(zhǎng)花崗巖呈淺肉紅色, 細(xì)粒二長(zhǎng)結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖2a)。主要礦物有斜長(zhǎng)石(30%～40%)、鉀長(zhǎng)石(20%～25%)和石英(15%～20%), 次要礦物有角閃石(5%～10%)和黑云母(5%), 副礦物有榍石和磁鐵礦。斜長(zhǎng)石為灰白色, 呈半自形柱狀, 發(fā)育環(huán)帶結(jié)構(gòu), 局部有絹云母化。鉀長(zhǎng)石為肉紅色, 呈半自形板狀, 局部有泥化, 與斜長(zhǎng)石存在共生邊。石英為無(wú)色, 呈它形粒狀。角閃石為黃綠色, 截面呈菱形, 干涉色為Ⅱ級(jí)藍(lán)綠。黑云母為褐綠色, 呈它形鱗片狀, 局部有綠泥石化, 分布于長(zhǎng)石的間隙內(nèi)(圖3a)。

2.2 百靈山巖體

百靈山巖體位于十里坡南部, 區(qū)域上呈E-W向巖基產(chǎn)出, 是一個(gè)多期次侵入的復(fù)合巖體(韓瓊等, 2017)。巖體侵位于下石炭統(tǒng)甘墩組(C1)中, 該巖體核部為花崗閃長(zhǎng)巖, 邊部為石英閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和少量花崗閃長(zhǎng)巖。其中花崗閃長(zhǎng)巖為灰白色, 花崗結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖2b)。主要由斜長(zhǎng)石(40%～50%)、石英(10%～20%)、鉀長(zhǎng)石(10%～15%)、角閃石(5%～10%)和黑云母(5%)和微量榍石和磷灰石組成。斜長(zhǎng)石為灰白色, 呈半自形短柱狀, 可見卡?鈉復(fù)合雙晶, 局部有碳酸鹽化。石英為乳白色, 呈它形粒狀分布于它形其他礦物的間隙中。鉀長(zhǎng)石為肉紅色, 呈它形短柱狀, 高嶺土化明顯。角閃石為暗綠色, 截面多呈六邊形, 干涉色為Ⅱ級(jí)綠色?黃色, 局部被黑云母交代。黑云母為暗褐色, 呈半自形鱗片狀, 鏡下多色性明顯, 可見一組完全解理, 局部有綠泥石化(圖3b)。

表1 覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖體簡(jiǎn)表

(a) 迪坎兒二長(zhǎng)花崗巖; (b) 百靈山花崗閃長(zhǎng)巖; (c) 克孜爾塔格石英閃長(zhǎng)巖; (d) 齊石灘花崗閃長(zhǎng)巖; (e) 隴東石英閃長(zhǎng)巖; (f) 黑崗二長(zhǎng)花崗巖; (g) 雙岔溝花崗閃長(zhǎng)巖; (h) 橫山花崗閃長(zhǎng)巖; (i) 橫山石英閃長(zhǎng)巖。

2.3 克孜爾塔格巖體

克孜爾塔格巖體(舌狀巖體)位于吐哈盆地南緣, 呈E-W向巖株產(chǎn)出。巖體侵入于下石炭統(tǒng)甘墩組(C1)中, 早期有擠壓變形, 晚期疊加有走滑作用(馬瑞士等, 1993, 1997), 主要巖性為石英閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖。其中石英閃長(zhǎng)巖為淺灰色, 中?細(xì)粒半自形結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖2c)。主要礦物有斜長(zhǎng)石(45%～50%)、角閃石(20%～25%)和石英(10%～15%), 次要礦物有黑云母(10%), 副礦物有鋯石和榍石。斜長(zhǎng)石為灰白色, 呈半自形柱狀, 發(fā)育有聚片雙晶, 局部可見環(huán)帶結(jié)構(gòu)。角閃石為黃褐色, 截面呈菱形, 干涉色為Ⅱ級(jí)黃色, 局部可見簡(jiǎn)單雙晶。石英為無(wú)色, 呈它形粒狀。黑云母為紅褐色, 呈板狀, 交代了早期形成的角閃石(圖3c)。

2.4 齊石灘巖體

齊石灘巖體位于克孜爾塔格巖體南部康古爾?黃山剪切帶內(nèi), 巖體較分散, 呈E-W向巖脈或巖株產(chǎn)出。巖體賦存在下石炭統(tǒng)甘墩組(C1)中, 主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖?；◢忛W長(zhǎng)巖為灰白色, 細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖2d)。主要礦物有斜長(zhǎng)石(30%～40%)、石英(20%～30%)和鉀長(zhǎng)石(10%～15%), 次要礦物有角閃石(10%)和黑云母(5%)。斜長(zhǎng)石為灰白色, 呈自形?半自形板狀, 可見聚片雙晶和環(huán)帶結(jié)構(gòu), 局部有絹云母化。石英為乳白色, 呈它形粒狀集合體分布在長(zhǎng)石邊部。鉀長(zhǎng)石為肉紅色, 呈半自形板狀, 可見較為強(qiáng)烈的碳酸鹽化。角閃石為褐色, 短柱狀, 截面呈六邊形, 干涉色為Ⅱ級(jí)綠色?黃色, 邊部有一定程度的蝕變。黑云母為黃褐色, 呈半自形片狀, 局部有綠泥石化和綠簾石化(圖3d)。

(a) 迪坎兒二長(zhǎng)花崗巖; (b) 百靈山花崗閃長(zhǎng)巖; (c) 克孜爾塔格石英閃長(zhǎng)巖; (d) 齊石灘花崗閃長(zhǎng)巖; (e) 隴東石英閃長(zhǎng)巖; (f) 黑崗二長(zhǎng)花崗巖; (g) 雙岔溝花崗閃長(zhǎng)巖; (h) 橫山花崗閃長(zhǎng)巖; (i) 橫山石英閃長(zhǎng)巖。礦物代號(hào): Qtz. 石英; Pl. 斜長(zhǎng)石; Kf. 鉀長(zhǎng)石; Amp. 角閃石; Bi. 黑云母; Chl. 綠泥石; Ttn. 榍石。

2.5 隴東巖體

隴東巖體位于雅滿蘇以西約50 km處, 呈NE向巖基產(chǎn)出。巖體侵位于下石炭統(tǒng)甘墩組(C1)中, 主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖和石英閃長(zhǎng)巖。其中石英閃長(zhǎng)巖為灰白色, 細(xì)粒半自形結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖2e)。主要礦物為斜長(zhǎng)石(40%～50%)、角閃石(15%～20%)和石英(10%～15%), 次要礦物為黑云母(10%)和鉀長(zhǎng)石(5%), 副礦物為榍石和磷灰石。斜長(zhǎng)石為灰色, 呈自形柱狀?短柱狀, 發(fā)育卡?鈉復(fù)合雙晶。角閃石為黃綠色, 截面呈菱形或六邊形, 鏡下多色性明顯, 兩組解理清晰可見。石英無(wú)色, 呈它形粒狀。黑云母為綠色, 呈鱗片狀集合體分布在長(zhǎng)石和角閃石邊部。鉀長(zhǎng)石為淺肉紅色, 呈半自形?它形短柱狀, 礦物整體顆粒較細(xì), 邊部有高嶺土化(圖3e)。

2.6 黑崗巖體

黑崗巖體位于雅滿蘇北巖體北東約10 km處, 呈E-W向巖脈或巖株產(chǎn)出。巖體侵入地層為上石炭統(tǒng)企鵝山群(C2), 主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖。二長(zhǎng)花崗巖為淺肉紅色, 中?細(xì)粒二長(zhǎng)結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖2f)。主要礦物為斜長(zhǎng)石(35%～45%)、鉀長(zhǎng)石(15%～25%)和石英(15%～20%), 次要礦物為黑云母(5%)和角閃石(5%), 副礦物為鋯石。斜長(zhǎng)石為灰白色, 呈它形短柱狀, 可見聚片雙晶。鉀長(zhǎng)石為灰色, 呈半自形粒狀, 表面泥化, 與斜長(zhǎng)石有共生邊。石英為乳白色, 呈它形粒狀。黑云母為黃褐色, 呈半自形板狀。角閃石為黑色, 截面呈菱形, 干涉色為Ⅱ級(jí)黃色, 被后期形成的黑云母交代(圖3f)。

2.7 雙岔溝巖體

雙岔溝巖體位于黃山銅?鎳礦區(qū)東南約12 km處, 呈NE向巖基產(chǎn)出。巖體侵位于下石炭統(tǒng)甘墩組(C1)和雅滿蘇組(C1)中, 主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖?；◢忛W長(zhǎng)巖為深灰色, 中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖2g)。主要礦物有斜長(zhǎng)石(30%～40%)、石英(20%～30%)和鉀長(zhǎng)石(10%～15%), 次要礦物有角閃石(10%)和黑云母(5%), 副礦物為榍石。斜長(zhǎng)石為灰色, 呈半自形板狀, 同時(shí)可見聚片雙晶和環(huán)帶結(jié)構(gòu)。石英為乳白色, 呈它形粒狀集合體產(chǎn)出。鉀長(zhǎng)石為淺肉紅色, 呈半自形短柱狀產(chǎn)出, 和斜長(zhǎng)石有共生邊, 局部有碳酸鹽化。角閃石為黃綠色, 截面呈菱形或六邊形, 干涉色為Ⅱ級(jí)黃色, 局部可見簡(jiǎn)單雙晶。黑云母為褐綠色, 呈鱗片狀集合體分布(圖3g)。

2.8 橫山巖體

橫山巖體位于覺羅塔格構(gòu)造帶和中天山地塊之間, 尾亞巖體北東20 km處, 呈E-W向巖基或巖株產(chǎn)出。巖體賦存在長(zhǎng)城系星星峽巖群(Ch)和薊縣系卡瓦布拉克群(Jx)中, 主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)玢巖。其中花崗閃長(zhǎng)巖為灰白色, 中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖2h)。主要礦物有斜長(zhǎng)石(40%～50%)、石英(15%～20%)和鉀長(zhǎng)石(10%～15%), 次要礦物有角閃石(10%)和黑云母(5%), 副礦物有榍石和鋯石。斜長(zhǎng)石為灰白色, 呈半自形板狀, 發(fā)育聚片雙晶。石英為乳白色, 呈它形粒狀。鉀長(zhǎng)石為肉紅色, 呈半自形?它形短柱狀, 局部泥化, 發(fā)育卡斯巴雙晶。角閃石為黃褐色, 截面呈菱形, 干涉色為Ⅱ藍(lán)綠色?黃色, 分布在斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的間隙。黑云母為褐綠色, 呈板狀, 分布在角閃石邊部(圖3h)。石英閃長(zhǎng)巖為深灰色, 細(xì)粒半自形結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造(圖2i)。主要由斜長(zhǎng)石(50%～60%)、角閃石(10%～15%)、石英(10%～15%)、黑云母(5%)和鉀長(zhǎng)石(5%)組成, 含微量磷灰石和磁鐵礦。斜長(zhǎng)石為灰色, 呈自形?半自形柱狀, 具有卡?鈉復(fù)合雙晶。角閃石為黑色, 截面呈六邊形或菱形, 干涉色為Ⅱ級(jí)黃色, 可見兩組完全解理。石英為乳白色, 呈它形粒狀。黑云母為深褐色, 呈鱗片狀集合體分布在角閃石邊部。鉀長(zhǎng)石為淺肉紅色, 呈半自形?它形板狀, 局部發(fā)生微弱高嶺土化(圖3i)。

3 樣品采集與分析方法

本文對(duì)迪坎兒和黑崗巖體中的二長(zhǎng)花崗巖, 百靈山、齊石灘、雙岔溝和橫山巖體中的花崗閃長(zhǎng)巖, 以及克孜爾塔格、隴東和橫山巖體中的石英閃長(zhǎng)巖進(jìn)行了系統(tǒng)采樣。在采樣過(guò)程中盡量選取新鮮巖石樣品, 以此保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性, 具體采樣位置見圖1c。樣品磨制成薄片后, 在顯微鏡下進(jìn)行詳細(xì)的巖相學(xué)觀察, 并圈定出角閃石進(jìn)行電子探針(EMPA)分析, 此次薄片噴碳與樣品測(cè)試分析工作均在江西南昌東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成, 測(cè)試儀器型號(hào)為日本電子JOEL公司生產(chǎn)的JXA-8230型電子探針?lè)治鰞x, 實(shí)驗(yàn)中的加速電壓為15 kV, 束流為2.0×10?8A, 束斑直徑為2 μm。環(huán)境室溫20 ℃, 濕度10%。標(biāo)準(zhǔn)礦物選用螢石(F)、硅鈹鋁鈉石(Cl)、硬玉(Na、Si)、透長(zhǎng)石(K)、斜長(zhǎng)石(Ca、Al)、黑云母(Fe、Mg)、鋯石(Zr)、金屬鉿(Hf)、紅鈦錳礦(Ti、Mn)、鈮酸鍶鋇(Nb、Sr、Ba)、晶質(zhì)鈾礦(U、Th)、獨(dú)居石(P、La、Ce、Pr、Nd、Sm)和部分稀土磷酸鹽(Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Y)。Si、Al、Mg、Ca、Fe、Na、K、F、Cl 等主量元素或易揮發(fā)元素特征峰測(cè)量時(shí)間為10 s, 背景測(cè)量時(shí)間為5 s, 主量元素的檢出限約為0.01%, 所有測(cè)試結(jié)果均采用ZAF程序進(jìn)行了校正處理。

4 角閃石化學(xué)成分分析

通過(guò)野外觀察和顯微鏡下鑒別, 選擇自形程度較好、干涉色均一、且在背散射圖像(BSE)上化學(xué)成分均一的角閃石顆粒進(jìn)行電子探針?lè)治?。角閃石電子探針成分分析和相關(guān)計(jì)算結(jié)果見表2。分析結(jié)果顯示, 二長(zhǎng)花崗巖(迪坎兒和黑崗巖體)中除75D-3外, 角閃石的SiO2、TiO2、Al2O3和FeO的含量分別為: 44.40%～49.23%、0.97%～1.34%、5.14%～6.41%、15.89%～26.99%; 花崗閃長(zhǎng)巖(百靈山、齊石灘、雙岔溝和橫山巖體)中角閃石的SiO2、TiO2、Al2O3和FeO分別為: 42.24%～53.24%、0.09%～1.68%、3.48%～11.30%、9.15%～21.16%; 石英閃長(zhǎng)巖(克孜爾塔格、隴東和橫山巖體)中除140F-2外, 角閃石的SiO2、TiO2、Al2O3和FeO分別為: 43.14%～53.23%、0.47%～2.06%、3.46%～8.85%、10.18%～26.24%; 此外所有巖體中的角閃石都含少量的Na2O(<3%)和微量MnO和F(<1%), 且都具富鎂(MgO: 5.82%～18.04%)、富鈣(CaO: 9.91%～12.00%)、富鈉(Na2O/K2O>1.0)、貧鉀(K2O: 0.06%～1.16%)的特征。隨著角閃石中SiO2含量增加, TiO2、Al2O3、Na2O和K2O的含量逐漸降低, 而MgO的含量逐漸增加。角閃石中的陽(yáng)離子數(shù)計(jì)算采用Yavuz (2007)研發(fā)的WinAmphcal程序。通過(guò)分析可知(表3), 角閃石組分中B位Ca為1.52～ 1.94, A位的(Na+K)為0.01～0.63, 且(Na+K)陽(yáng)離子含量隨Si值的增加而減少, 即呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖4b)。根據(jù)Leake et al. (1997)提出的角閃石命名原則, 覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖中的角閃石大部分屬于鈣角閃石族(CaB≥1.5), 僅黑崗巖體中75D-3和橫山巖體中140F-2為Mg-Fe-Mn-Li角閃石族(CaB+ NaB<1)。按照鈣質(zhì)角閃石進(jìn)一步分類, 角閃石中Si=6.27～7.46, Mg/(Mg+Fe2+)=0.33～0.98, 在角閃石 Mg/(Mg+Fe2+)-Si分類圖解中, 六個(gè)巖體(迪坎兒、百靈山、齊石灘、隴東、雙岔溝和橫山)中的角閃石主要為鎂角閃石, 少部分為鈣鎂閃石、陽(yáng)起石, 而克孜爾塔格和黑崗巖體則全部為鐵角閃石, 成分變化范圍較大(圖4a)。

表2 覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖中角閃石電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(%)

續(xù)表2:

表3 覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖中角閃石陽(yáng)離子系數(shù)

續(xù)表3:

圖4 覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖中角閃石分類圖(a;據(jù)Leake et al., 1997)和(Na+K)-Si化學(xué)成分圖(b)

5 討 論

5.1 角閃石成因以及對(duì)構(gòu)造背景的指示

角閃石作為造巖礦物可形成于各種地質(zhì)作用過(guò)程中, 因此角閃石的成分特征在一定程度上可以反應(yīng)巖漿的性質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境(Coltorti et al., 2007)。本次研究侵入巖中的角閃石為填隙結(jié)構(gòu), 且具有均一的干涉色, 說(shuō)明角閃石具有巖漿成因特征(Luan et al., 2014)。馬昌前等(1994)根據(jù)鈣質(zhì)角閃石中Ti和Si含量的差別, 總結(jié)出了角閃石成因類型判別圖解。與火山巖有關(guān)的火成角閃石具有高Ti低Si的特點(diǎn), 反之蝕變、交代或次生角閃石具有低Ti高Si特征。與基性、中酸性侵入巖有關(guān)的角閃石中Ti和Si處于相對(duì)平衡的狀態(tài)。通過(guò)鏡下觀察結(jié)合元素分析可知, 所研究巖體中的角閃石大部分分布在Ⅳ區(qū), 為中酸性侵入巖成因; 克孜爾塔格巖體位于Ⅱ區(qū), 說(shuō)明角閃石可能是深部基性巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物; 部分齊石灘和雙岔溝巖體位于Ⅲ區(qū), 表明角閃石可能來(lái)源于深部變質(zhì)巖的捕虜晶; 而落入Ⅴ區(qū)的點(diǎn)則是后期次生交代的角閃石(圖5a)。鈣堿性角閃石中的K含量要普遍低于堿性角閃石, 因此可以用AK-Al圖解判斷巖體的堿性和鈣堿性(Ridolfi and Renzulli, 2012)。從圖5b中可以看出, 所研究巖體均為鈣堿性。

研究表明, 鈣質(zhì)角閃石中Si、Ti和Al的含量會(huì)隨著巖漿源區(qū)的不同而呈現(xiàn)有規(guī)律的變化, 其中殼源角閃石Si/(Si+Ti+Al)≥0.775, 而幔源角閃石Si/(Si+Ti+Al)≤0.765(姜常義和安三元, 1984)。本次研究巖體中角閃石的Si/(Si+Ti+Al)值為0.671～0.926, 平均值為0.840, 同時(shí)具有殼源和幔源的特征。根據(jù)TiO2-Al2O3圖解可知, 角閃石主要分布在殼?；旌显磪^(qū), 幾乎都來(lái)自中酸性侵入巖(圖5c); 齊石灘巖體角閃石顯示其成巖物質(zhì)具有幔源特征, 雙岔溝巖體雖為殼幔混源性質(zhì), 但其幔源所占比例較大, 說(shuō)明巖體是幔源巖漿和殼源物質(zhì)共同作用的產(chǎn)物, 與覺羅塔格構(gòu)造帶晚古生代中酸性巖漿源區(qū)的特征相符(北帶殼源物質(zhì)比例較小, 中帶為殼?；旌显磪^(qū), 南帶殼幔混合源區(qū)且殼源物質(zhì)比例大)(張達(dá)玉, 2012), 也與該區(qū)Sr、Nd、Hf和O同位素研究結(jié)果一致(Wu et al., 2006; Zhang et al., 2016)。

在角閃石Na2O-SiO2圖解中, 樣品點(diǎn)全部位于俯沖帶上方的角閃石區(qū)域, 為S型角閃石(圖5d), 表明成巖巖漿形成于俯沖環(huán)境, 與地幔楔巖漿演化有關(guān)。周濤發(fā)等(2010)指出東天山地區(qū)花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)可分為三個(gè)階段, 板塊碰撞前島弧階段花崗巖體(386.5～369.5 Ma), 主碰撞構(gòu)造演化階段花崗巖體(285～250 Ma)和后碰撞構(gòu)造演化階段花崗巖體(250～208 Ma)。年代學(xué)研究表明所研究鈣堿性巖體的年齡范圍為349～230 Ma(張達(dá)玉, 2012), 處于主碰撞構(gòu)造演化階段, 與晚石炭世北天山洋雙向俯沖并閉合、覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育弧型?同碰撞侵入巖的地質(zhì)事件相符。

5.2 角閃石結(jié)晶的溫度、壓力、氧逸度和含水量

Hammarstrom and Zen (1986)通過(guò)研究表明, 巖漿結(jié)晶時(shí)的溫度、壓力等物理化學(xué)條件同角閃石的化學(xué)成分及含量有著密切關(guān)系。Hollister et al. (1987)根據(jù)火成巖接觸變質(zhì)作用的資料, 提出了利用角閃石中全鋁(AlTot)含量計(jì)算壓力。Johnson and Rutherford (1989)、Blundy and Holland (1990)和Schmidt (1992)根據(jù)飽和CO2-H2O流體相平衡條件下的實(shí)驗(yàn)資料, 在前兩者的基礎(chǔ)上重新標(biāo)定了角閃石全鋁壓力計(jì)和斜長(zhǎng)石溫度計(jì)。Anderson and Smith (1995)考慮到溫度和氧逸度對(duì)角閃石陽(yáng)離子占位的影響, 應(yīng)用內(nèi)插法, 得到含溫度校正項(xiàng)的角閃石?斜長(zhǎng)石溫壓計(jì)。然而以上公式適用條件依然十分苛刻, 只有在<800 ℃, Fe/(Fe+Mg)<0.65時(shí)才具有可信度, 且所測(cè)點(diǎn)必須與斜長(zhǎng)石(An25～An35)和石英共生。近年來(lái)Ridolfi et al. (2008, 2010)提出了角閃石獨(dú)立組分估算其溫壓條件的公式, 適用于地幔到上地殼的溫壓范圍, 并且該公式還能對(duì)氧逸度和含水量給予限定。

圖5 覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖中角閃石Ti-Si(a;據(jù)馬昌前等, 1994)、AK-ⅣAl(b;據(jù)Ridolfi and Renzulli, 2012)、TiO2-Al2O3(c;據(jù)姜常義和安三元, 1984)和Na2O-SiO2圖解(d;據(jù)Coltorti et al., 2007)

5.2.1 溫度和壓力

基于基性?中酸性巖中角閃石的Si*值同其結(jié)晶溫度的密切關(guān)系(Ridolfi et al., 2008), Ridolfi et al. (2010)提出了角閃石Si*溫度計(jì), 即:

=–151.487Si*+2041 (2=0.84)

其中

Si*=Si+(ⅣAl/15)–(2ⅣTi)–(ⅥAl/2)–(ⅥTi/1.8)+(Fe3+/3.3)+ (Mg/26)+(BCa/5)+(BNa/1.3)–(ANa/15)+(AK/2.3)

本文利用Ridolfi et al. (2010)提供的AMP-TB.xls程序排除不符合溫壓計(jì)應(yīng)用條件的克孜爾塔格巖體和黑崗巖體(Al#>2.1, Mg/(Mg+Fe2+)<0.5), 利用角閃石溫度計(jì)對(duì)覺羅塔格構(gòu)造帶其他6個(gè)巖體中角閃石的結(jié)晶溫度進(jìn)行計(jì)算, 得出角閃石結(jié)晶溫度為751.88～887.46 ℃, 平均值為805.24 ℃(圖6d)。

鑒于角閃石AlTot與結(jié)晶壓力之間的密切的關(guān)系(Schmidt, 1992; Anderson and Smith, 1995), Ridolfi et al. (2010)提出了巖漿角閃石AlTot壓力計(jì)的校正公式, 即:

=19.201e(1.438AlTot)(2=0.99)

Ridolfi and Renzulli (2012)指出Ridolfi et al. (2010)給出的壓力計(jì)算公式在≤500 MPa時(shí)是可以參考的, 誤差小于±44 MPa。通過(guò)計(jì)算得到角閃石的結(jié)晶壓力范圍為62.26～248.98 MPa, 平均值為129.92 MPa(圖6d)。在角閃石結(jié)晶時(shí), 巖漿以融熔態(tài)為主, 因此結(jié)晶壓力可作為上覆靜巖壓力, 若取上地殼平均密度為2.7 g/cm3, g為9.8 m/s2, 根據(jù)=g, 可以求出巖體結(jié)晶的侵位深度。根據(jù)壓力計(jì)算結(jié)果得出角閃石的結(jié)晶深度范圍為2.35～9.40 km, 平均值為4.91 km, 由此表明, 所研究的鈣堿性巖體為中、淺成侵入巖。

5.2.2 氧逸度和含水量

除溫度和壓力外, 巖漿的氧逸度和含水量也是影響巖漿演化過(guò)程的關(guān)鍵因素(Candela and Holland, 1984; Richards, 2003)。Ridolfi et al. (2008)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究提出了角閃石Mg*巖漿氧逸度的計(jì)算公式, 即:

ΔNNO=1.644Mg*–4.01 (2=0.89)

式中

Mg*=Mg+(Si/47)–(ⅥAl/9)–(1.3ⅥTi)+(Fe3+/3.7)+ (Fe2+/5.2)–(BCa/20)–(ANa/2.8)+(AK/9.5)

根據(jù)上述公式計(jì)算出角閃石結(jié)晶時(shí)的氧逸度變化范圍在ΔNNO+0.30到ΔNNO+2.48之間, 平均值為ΔNNO+1.38, 處于Ni-NiO出溶線附近(ΔNNO>+2.0),表明角閃石形成于較高的氧逸度環(huán)境(圖6a), 與花崗巖中含有原生的榍石?磁鐵礦?石英組合所指示的原始巖漿具較高氧逸度特征(Wones, 1989; 沈陽(yáng)等, 2018)一致。角閃石中含有變價(jià)元素Fe, King et al. (2000)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)Fe3+/FeTot值對(duì)氧逸度(O2)的變化較敏感, 且具有良好的正相關(guān)關(guān)系(圖6c), 因此角閃石中的Fe元素也能作為巖漿氧逸度可靠的指示劑。

此外, Ridolfi et al. (2008)還提出了角閃石Al*巖漿含水量的計(jì)算公式, 并且對(duì)公式進(jìn)行了校正(Ridolfi et al., 2010):

H2Omelt=5.215Al*+12.28 (2=0.83)

其中

Al*=(ⅥAl)+(ⅣAl/13.9)–[(Si+ⅥTi)/5]–(cFe2+/3)–(Mg/1.7)+ [(BCa+AK)/1.2]+[ANa/2.7]–[1.56K]–(Fe#/1.6)

用上述公式計(jì)算出巖漿含水量變化范圍為4.38%～ 6.55%, 由圖6b可以看出, 角閃石結(jié)晶時(shí)熔體的含水量較高且變化范圍大, 這可能是由于地幔源區(qū)受到俯沖作用的影響, 使得原始巖漿相對(duì)富水, 角閃石結(jié)晶較晚造成的。

區(qū)內(nèi)6個(gè)巖體中角閃石結(jié)晶的物理化學(xué)條件存在一定差異, 且變化范圍較大, 可能是成巖物質(zhì)來(lái)源和構(gòu)造背景的差異造成的。齊石灘巖體和雙岔溝巖體中角閃石成分總體上具有幔源巖漿的特點(diǎn), 而其他4個(gè)巖體(迪坎兒、百靈山、隴東和橫山)則為殼?；煸吹奶卣?。幔源組分可能來(lái)自地幔楔部分熔融, 溫度、氧逸度較高, 壓力較大。殼幔混源組分可能來(lái)自巖漿上升至殼幔邊界后, 下地殼物質(zhì)的部分熔融, 相對(duì)于幔源組分其溫度、氧逸度與壓力都較低。其次, 齊石灘和雙岔溝相對(duì)于其他4個(gè)巖體更靠近區(qū)域深大斷裂(雅滿蘇斷裂), 由于受到斷裂帶構(gòu)造活動(dòng)的影響, 巖漿具有更多遷移空間, 有利于巖漿在深部位置侵位, 因此齊石灘巖體和雙岔溝巖體的侵位深度較深, 其余4個(gè)遠(yuǎn)離斷裂帶的巖體侵位深度較淺。

結(jié)合龔林等(2018)對(duì)研究區(qū)土屋?延?xùn)|一帶赤湖和福興巖體角閃石礦物學(xué)方面的研究, 赤湖花崗閃長(zhǎng)巖溫壓范圍分別為741～772 ℃和40～90 MPa, 氧逸度(logO2)為–12.9～–13.8, 含水量為3.8%～4.4%; 赤湖石英閃長(zhǎng)巖溫壓范圍為643～780 ℃和30～70 MPa, 氧逸度(logO2)為–12.3～–13.8, 含水量為3.8%～4.8%; 福興石英閃長(zhǎng)巖溫壓范圍分別為640～775 ℃和30～60 MPa, 氧逸度(logO2)為–12.7～–13.6, 熔體中的含水量為3.6%～4.7%, 說(shuō)明覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)的鈣堿性侵入巖具有高溫、低壓、高氧逸度和高含水量的特征(表4)。

5.3 對(duì)成礦的指示意義

大型?超大型斑巖銅礦形成多數(shù)與高溫、中低壓、高氧逸度、富水和淺侵位特征的巖漿密切相關(guān)(Richards, 2003; 侯增謙等, 2015), 因此對(duì)侵入巖中角閃石的系統(tǒng)研究是評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)斑巖銅礦成礦潛力的重要手段(Kelley and Cottrell, 2009; Ridolfi and Renzulli, 2012; 沈陽(yáng)等, 2018)。巖漿的物理化學(xué)及氧化還原條件直接制約著其成巖成礦元素的種類及含量, 如氧化型巖漿中多含Au、Cu、Mo, 而還原型巖漿多含W和Sn(Hou et al., 2013)。上述討論顯示, 研究區(qū)鈣堿性巖漿在侵位、冷卻和結(jié)晶時(shí)具較高的氧逸度, 巖漿中的S將會(huì)以SO2或SO42?(氧化態(tài))形式存在, 俯沖帶上方的親硫元素(Au、Cu、Mo)進(jìn)入熔體中并與之結(jié)合繼續(xù)運(yùn)移。由于熔體具相對(duì)較高的氧逸度, 所以在一定程度上會(huì)抑制硫化物的沉淀, 避免了成礦元素(Au、Cu和Mo)在流體出溶前的虧損(Oyarzun et al., 2000)。殘余巖漿繼續(xù)上升到地殼淺部的過(guò)程中, 由于溫度、壓力以及氧逸度的降低, 體系從氧化狀態(tài)逐漸變成還原狀態(tài), 巖漿中的S將會(huì)以S2?或HS?(還原態(tài))形式存在, 發(fā)生水巖反應(yīng)(Han et al., 2006), 因此促進(jìn)了成礦元素在淺部侵位, 即還原狀態(tài)下發(fā)生沉淀, 從而形成區(qū)內(nèi)斑巖型銅礦。

巖漿中較高的含水量也是控制斑巖銅礦形成的另一個(gè)重要因素(Richards, 2003; Kelley and Cottrell, 2009; 沈陽(yáng)等, 2018)。侵位較淺的巖漿具有較低的水溶解度, 因此在巖漿結(jié)晶過(guò)程中, 可以使熔體中的水過(guò)飽和并出溶出成礦流體, 有利于Cu等成礦元素進(jìn)入流體, 并相繼續(xù)向巖體上方遷移聚集(Candela and Holland, 1984; Richards, 2003); 同時(shí), 富水熔體會(huì)使巖漿高度氧化, 提高巖漿的氧逸度(Imai et al., 1993; Simon et al., 2003)。

圖6 覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖中角閃石logfO2-T(a;據(jù)Ridolfi et al., 2008)、H2Omelt-T(b;據(jù)Ridolfi et al., 2010)、Fe3+/FeTot-?NNO(c;據(jù)King et al., 2000)和P-T圖解(d;據(jù)Ridolfi et al., 2010)

表4 覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖中角閃石結(jié)晶物理化學(xué)條件表

土屋?延?xùn)|銅礦床是東疆最大的斑巖型銅礦床, 其成礦作用主要與閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖有關(guān)(Xiao et al., 2004, 2008; 龔林等, 2018)。前人研究表明土屋?延?xùn)|斑巖銅礦床中成礦巖體及其附近的花崗巖體都具有高氧逸度和高含水量的特征(劉德權(quán)等, 2003; Wu et al., 2006; 龔林等, 2018)。本次研究的覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)8個(gè)鈣堿性巖體中角閃石的化學(xué)成分特征及所限定的溫壓條件、巖漿氧逸度和含水量都與土屋?延?xùn)|一帶巖體(赤湖和福興)特征相似。因此覺羅塔格構(gòu)造帶內(nèi)依然具有一定的斑巖銅礦的找礦潛力。

6 結(jié) 論

(1) 覺羅塔格構(gòu)造帶鈣堿性侵入巖中的角閃石多為鎂角閃石, 少量為鐵角閃石和鈣鎂閃石。根據(jù)角閃石化學(xué)成分示蹤表明, 所研究巖體原巖為中酸性侵入巖, 后期遭受了變質(zhì)變形作用, 成巖物質(zhì)以殼?；煸礊橹? 形成于俯沖作用背景下, 經(jīng)歷了巖漿混合作用。結(jié)合年代學(xué)資料, 反映鈣堿性巖體形成于北天山洋雙向俯沖下的大陸邊緣弧環(huán)境。

(2) 礦物學(xué)特征指示角閃石結(jié)晶于高溫(751.88～ 887.46 ℃)、低壓(62.26～248.98 MPa)、高氧逸度(ΔNNO+0.30～ΔNNO+2.41)和高含水量(4.38%～6.55%)的環(huán)境, 相應(yīng)的侵位深度為2.35～9.40 km。巖漿結(jié)晶時(shí)的物理化學(xué)條件有利于成礦元素Cu聚集沉淀, 從而形成斑巖型銅礦, 這對(duì)區(qū)內(nèi)斑巖銅礦的找礦工作具有指示意義。

致謝:野外工作得到了新疆自然資源與生態(tài)環(huán)境研究中心的大力幫助, 電子探針測(cè)試分析得到了東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室段建兵老師的指導(dǎo), 感謝東華理工大學(xué)潘家永教授和另一位匿名審稿人提出的寶貴意見, 讓作者受益頗豐！

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Mineralogical Characteristics of Amphibole in Calc-alkalic Intrusive Rocks from the Juelotage Tectonic Belt of the Eastern Tianshan and its Implication for Regional Prospecting

LI Jilin1, 2, CHEN Zhengle1*, ZHOU Taofa2, HAN Fengbin1, ZHANG Wengao1, HUO Hailong1, LIU Bo1, 2, ZHAO Tongyang3, HAN Qiong3, LI Ping3and CHEN Guimin4

(1.Laboratory of Dynamic Diagenesis and Metallogenesis, Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China; 2. School of Resources and Environmental Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, Anhui, China; 3. Xinjiang Institute of Geological Survey, Urumqi 830000, Xinjiang, China; 4. No.6 Geological Survey Team, Bureau of Xinjiang Geology and Mineral Resources Development, Hami 839000, Xinjiang, China)

The Juelotage tectonic belt lies between the Tuha Basin and the Central Tianshan Massif, within the Eastern Tianshan of XinJiang, where the geological structures are very complicated and rich in mineral resources, and the mineralization is closely related to the magmatic activity. Based on detailed petrographic observation, the authors analyzed the compositions of amphibole from the intrusive rocks by electron microprobe analysis (EMPA). The critical factors for calc-alkalic magmas such as temperature and pressure conditions, oxygen fugacity and water contents of the magmas are estimated, which provide the mineralogical constraints on the environments of magmatism, magmatic evolution and metallogenic processes in the Juelotage tectonic belt. The EMPA data show that the amphibole is rich in magnesium (MgO 5.82%–18.04%), calcium (CaO 9.91%–12.56%) and sodium (Na2O/K2O>1.0), belonging to calcic amphiboles. The chemical compositions of amphibole reveal that the host intermediate-acid intrusive rocks were derived from a hybrid of melts of the mantle wedge and the continental crust under subduction setting. The amphibole is characterized by crystallization temperatures of 751.88–887.46 ℃, crystallization pressures of 62–248 MPa, with magma emplacement depth of 2.35–9.4 km. The oxygen fugacity of calc-alkalic magmas defined by amphibole components varies from ΔNNO+0.30 to ΔNNO+2.48, and H2O contents of the melts when amphibole crystallized are higher than 5%. Through analysis, it is known that the calc-alkalic magmas in the Juelotage tectonic belt are characterized by high oxygen fugacity, water-rich and shallow emplacement, which is beneficial to the enrichment of Cu and other elements in the ore-forming fluids, and consistent with the metallogenic conditions for porphyry copper deposits. Therefore, it is suggested that this belt has great prospecting potential for porphyry copper deposits.

amphibole; mineralogical characteristics; physic-chemical conditions; Juelotage tectonic belt; eastern Tianshan

2020-03-07;

2020-04-11

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFC0604005)、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(DD20190161)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41902214)和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(JYYWF20183702、JYYWF20180602)聯(lián)合資助。

李季霖(1991–), 男, 博士研究生, 礦田構(gòu)造學(xué)專業(yè)。Email: 741161098@qq.com

陳正樂(lè)(1967–), 男, 研究員, 博士生導(dǎo)師, 主要從事構(gòu)造地質(zhì)與礦田構(gòu)造研究。Email: chenzhengle@263.net

P574; P612

A

1001-1552(2021)03-0534-019

10.16539/j.ddgzyckx.2021.03.006