花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例.pdf

书书书 （）：岩石学报 ：王晓霞，王涛，陈小丹等 花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例 岩石学报，（）：，：花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例王晓霞王涛，陈小丹柯昌辉杨阳 ，中国地质科学院矿产资源研究所，自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 自然资源部深地科学与探测技术实验室，北京 北京离子探针中心，中国地质科学院地质研究所，北京 长安大学地球科学与资源学院，西安 ，收稿，改回 ，：，（）：，：，（），（）（）（）（）（），（），（）（）（）（）（），本文受国家自然科学基金项目（、）和国家重点基础研究发展计划（）联合资助第一作者简介：王晓霞，女，年生，研究员，主要从事花岗岩研究，：；，；摘要秦岭造山带早中生代花岗质岩浆及成矿作用非常发育，是探讨地壳深部物质组成及成矿关系的重要地区之一，学者已从岩石学、矿床学和地球化学等角度开展了众多研究，但对成矿作用与花岗岩和地壳深部物质组成的认识仍不太清楚。黑云母是中酸性岩中常见的暗色矿物，也是指示成矿可能性的重要矿物之一。因此，本文对秦岭该期花岗质岩石中黑云母成分开展研究，为解决该问题探索新途径。对秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母成分的研究结果显示，北秦岭和南秦岭两个构造单元中黑云母成分和形成物理条件存在系统差异，揭示其岩浆物源有别，进而制约了其成矿种类特征。北秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母的成分和形成条件变化范围小，以 （）、（）和 （）含量较高，（）含量较低，以及较高的氧逸度（值为 ）和温度（）为特征；而南秦岭的成分和形成条件总体变化范围较大，具有 （）、（）、（）含量较低，（）含量较高，以及较低的氧逸度（值为 ）和温度（）。此外，研究还显示，黑云母的形成压力与岩浆演化程度和矿物组合相关，当岩石中出现黑云母 白云母 石榴子石组合时，压力较高。秦岭两个构造单元中黑云母成分和形成条件的差异，特别是氧逸度和 含量的明显不同，揭示各自的成矿种类和成矿潜力不同，如北秦岭较高的氧逸度和 含量，形成铜矿的潜力比南秦岭大。同时，两个构造单元中黑云母的成分差异，还揭示了岩浆物源及深部物质组成的不同，即北秦岭比南秦岭具有更为年轻的地壳，这与区域同位素填图示踪的深部物质组成差异基本一致。由此可见，对区域上同时代花岗质岩石中黑云母成分的研究，不仅可以揭示岩浆演化、岩浆结晶过程物理化学条件等，还可示踪深部物质组成的空间变化与差异及成矿种类和潜力，有望成为探测深部物质组成的新方法和了解区域成矿背景和潜力的新途径。关键词黑云母成分；物理化学条件；花岗质岩石；成矿作用；地壳深部物质中图法分类号 ；黑云母是岩浆岩，特别是中酸性岩中最常见的暗色矿物。其成分与所在岩石的成分关系密切，常用来判别岩浆系列和成因（，；，；，；，；，；周作侠，；，）、形成环境（，；，）、估算岩浆结晶过程物理化学条件（，；，；，；，；，；，）、指示成矿可能性等（，；胡建等，；，；，；杨阳等，；，；，；，；，；，）。同时，黑云母的成分与岩浆演化和共生矿物密切相关，能提供岩浆演化重要信息（，；，；，；，；，）。因此，中酸性岩，尤其是花岗质岩石中黑云母一直是矿物岩石学研究的重要内容之一。以往，对岩浆岩中黑云母的研究多集中于单个岩体或几个岩体，主要用于岩石类型、岩浆演化和物化条件的研究，很少涉及到区域性深部物质及成矿关系方面。黑云母的区域性系统研究是否可以揭示区域性岩浆物源、物理化学条件和深部物质组成信息？是否有望提供区域成矿背景及其规律信息而成为深部物质探测的新途径和方法？岩浆岩及其携带的深源包体是了解深部物质特征的重要窗口（莫宣学，）。目前，已开展了岩浆岩“岩石探针”、同位素示踪填图为核心的深部物质探测技术方法体系的探索（王涛等，及其中的参考文献），并应用于区域岩石圈物质架构探测及其区域成矿制约的深部物质背景及成矿规律的研究，取得重要进展（王涛和侯增谦，；侯增谦和王涛，；，；，）。那么，岩浆岩中造岩矿物地球化学的研究是否也可能成为新的了解深部物质的途径？这方面的研究值得探索。秦岭造山带岩浆和成矿作用发育，特别是早中生代。这些早中生代花岗质侵入体主要分布于西秦岭，在北秦岭和南秦岭构造单元均广泛出露（卢欣祥，；，）。近年，对秦岭早中生代花岗质岩石开展了深入的岩石学、年代学、元素地球化学和同位素等研究，建立了年代学格架，确定了地球化学特征，探讨其演化、成因、物源及与构造环境的关系及成矿作用等，并揭示了秦岭造山带在早中生代的演化、深部物质组成特征等信息（张成立等，；，；，；徐学义等，；，；付长垒等，；，；，）。但对岩浆结晶过程中主要矿物，特别是暗色矿物的特征及物理化学条件等的整体研究相对较少，对不同期次不同构造单元中暗色矿物的异同、岩浆结晶过程物理化学条件及变化缺乏深入了解。此外，利用暗色矿物成分和演化揭示和提取岩浆演化、成因以及物源特征等的研究较少。这直接影响着花岗质岩 岩石学报 ，（）：图 秦岭造山带早中生代花岗质侵入体分布（据 ，修改）（，）石物源和组成与成矿关系的研究，并制约着区域成矿规律的预测。本文在已有研究的基础上，系统研究秦岭造山带早中生代花岗质岩石的黑云母成分、演化和形成的物化条件，对比和揭示其在不同构造单元中的异同及其物质背景意义，以期探索花岗质岩石中黑云母的研究对区域深部物质组成、构造单元及区域成矿规律的启示，为深部物质探测及其成矿物质背景研究提供新的途径。地质背景秦岭造山带是中央造山系的主要组成部分，西接昆仑造山带，东联大别造山带。该造山带构造单元的划分有多种方案（，；许志琴等，；张国伟等，；，；王宗起等，；，；，），大多数研究者认同该造山带是由 个构造单元组成，从北到南依次为华北地块南缘、北秦岭、南秦岭和扬子地块北缘，其间被洛南 栾川断裂、商丹缝合带和勉略缝合带分开（图 ）。华北地块南缘是华北地块的一部分，在晚期卷入到秦岭造山带中，其由太古宙古元古代变质基底和中元古代 中生代的盖层组成（张国伟等，；第五春荣等，）。北秦岭主要由元古宙 古生代变质岩组成，其中包括秦岭、宽坪和二郎坪杂岩体及丹凤群（，）。南秦岭主要由元古宙结晶基底和晚元古代 三叠纪沉积盖层组成（张国伟等，；陆松年等，）。扬子地块北缘由新太古代 元古宙变质基底和显生宙沉积盖层组成（张国伟等，）。商丹断裂带是早 中古生代商丹洋俯冲及其之后的华北地块与南秦岭碰撞的产物（，；，；，）。勉略缝合带是勉略洋关闭形成的（，；张国伟等，；，；，；，）。秦岭造山带古生代和中生代的岩浆作用最发育。古生代花岗质侵入体主要分布在北秦岭，记录了华北地块与南秦岭俯冲增生和碰撞过程（，）。早中生代花岗质侵入体主要出现在西秦岭，是勉略洋俯冲和（或）华北地块与扬子地块碰撞的结果（，；，；，）。晚中生代花岗质岩石属于中国东部大火成岩省的一部分（，；王晓霞等，；，）。秦岭造山带早中生代花岗质岩石的期次及岩相学特征秦岭早中生代花岗质岩浆活动十分强烈，主要分布在商州以西的秦岭地区（张成立等，；，）。北秦岭构造单元中，早中生代花岗质岩体主要侵位于前奥陶系古老变质岩系中；南秦岭构造单元中，多出露于古生代浅变质地层中。这些早中生代花岗质岩体的岩石类型以花岗闪长岩、二长花岗岩为主，其次为石英闪长岩、黑云母花岗岩和钾长石花岗岩等。主要岩体的岩石类型和矿物组成见表。多数岩体中发育岩浆暗色包体，岩相分带明显。如南秦岭的中川岩体（约 ）和碌础坝岩体（约 ）侵位于泥盆系碳酸盐岩 陆源碎屑岩、砂板岩和千枚状板岩中，岩体中不同岩性在平面上呈同心圆状分布。中川岩体由外向内依次为似斑状黑云母二长花岗岩含斑中粒黑云母二长花岗岩中细粒黑云母二长花岗岩；碌础坝岩体由外向内依次为黑云母石英闪长岩似斑状黑云母二长花岗岩和中粗粒王晓霞等：花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例表 秦岭造山带早中生代花岗质岩体的基本情况、主要岩性及矿物组合一览表 岩体名称年龄（）图 中岩体编号岩浆暗色包体主要岩石类型主要矿物组成资料来源北秦岭构造单元芳嘿欠 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，同仁 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，多根曲 有似斑状花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 ，夏琼 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，舍哈力吉 有似斑状花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，岗察 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石张涛等，德乌鲁 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石徐学义等，阿姨山 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，阿米访日 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石金维浚等，宝鸡 有二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 ，老君山 有环斑结构花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石张宗清等，秦岭梁 有环斑结构花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，南秦岭构造单元和若龙洼 有似斑状花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 ，吉地 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，有似斑状二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石中川有含斑二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石柯昌辉等，不发育细粒二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 白云母柏家庄 不发育中粒二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 白云母王顺安，不发育中细粒二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 白云母 很少似斑状二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母吕井很少含斑二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母王顺安等，不发育粗粒二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 不发育中细粒二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 白云母 有闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 辉石 有石英闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石校场坝有含斑花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，有似斑状二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石有含斑二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 有中粒石英闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石碌础坝 有似斑状二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石杨阳等，有含斑细粒二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 电气石有中粗粒二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母糜署岭 有似斑状石英二长闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石李佐臣等，沙河湾 有环斑结构花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，光头山 不发育二长花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 ，很少花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石新院 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，张家坝 有花岗闪长岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石 ，胭脂坝 不发育中细粒花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 白云母 石榴子石 ，不发育细粒花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 白云母 石榴子石烂板凳 不发育中细粒花岗岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 白云母 石榴子石 ，格尔括合 有花岗闪长斑岩石英 斜长石 钾长石 黑云母 角闪石郭耀宇等，黑云母二长花岗岩含斑电气石黑云二长花岗岩和含斑细粒黑云母二长花岗岩。两个岩体边部的似斑状黑云母二长花岗岩中岩浆暗色包体发育，向内逐渐减少，中心不发育。也有一些岩体岩浆暗色包体不发育，如侵位于古生代变质碎屑岩中的柏家庄岩体（约 ）、光头山岩体（约 ）和胭脂坝岩体（）等。柏家庄岩体以黑云母二长花岗岩为主，其次为二云母二长花岗岩；光头山岩体以花岗闪长岩为主，其次为二云母花岗岩；胭脂坝岩体以黑云母花岗岩为主，其次为二云母花岗岩。研究显示，秦岭早中生代花岗质岩浆作用可分为 岩石学报 ，（）：、和 三期（图 ；，）。第一期主要分布在北秦岭的西段，部分位于中段；第二期最发育，在北秦岭和南秦岭构造单元中广泛分布，在华北地块南缘和扬子地块北缘零星出露；第三期在北秦岭和南秦的中部零星出露。第一期花岗质岩体无变形或变形很弱，呈椭圆状，岩体中可见岩浆暗色包体，呈浑圆状，与寄主岩石界限明显。岩体的主要岩石类型为石英闪长岩和花岗闪长岩，一般为半自形粒状结构，块状构造。石英闪长岩主要由斜长石、钾长石、角闪石、黑云母组成。斜长石（）呈半自形 自形板状，粒径 ，发育聚片双晶，可见环带结构；钾长石（）呈半自形 他形板状，粒径 ；石英（）呈他形粒状，粒径 ；角闪石（）呈柱状，粒径 ；黑云母（）多为褐色 褐绿色，多色性明显，半自形片状，粒径 。副矿物为磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿等。花岗闪长岩主要由斜长石、钾长石、石英、黑云母及少量角闪石组成。斜长石（）呈半自形 自形板状，粒径 ，发育聚片双晶，可见环带结构；钾长石（）呈半自形 他形板状，粒径 ；石英（）呈他形粒状，粒径 ；黑云母（）多为浅褐色 深褐色，半自形片状，粒径 ；角闪石（）呈柱状，粒径 。副矿物与石英闪长岩相同。岩浆暗色包体一般为闪长质，细粒半自形粒状结构，块状构造，主要由 黑 云 母（）、角 闪 石（）、辉石（，不规则状出现在角闪石中）、石英（）、斜长石（）和碱性长石（）组成，有的暗色包体中含有钾长石巨晶，副矿物为榍石、磁铁矿、针状磷灰石、锆石等。第二期花岗质岩体为不规则状或圆形，无变形。多数岩体中发育岩浆暗色包体，形态大多呈浑圆状、椭圆状、不规则状，岩浆暗色包体与寄主岩石的界线截然，有的呈渐变关系。岩体的主要岩石类型为石英二长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩，其次为环斑结构花岗岩（，）和埃达克质岩石（张成立等，），具半自形粒状结构和块状构造。石英二长岩的斜长石（）呈半自形 自形板状，粒径 ，发育聚片双晶，偶见环带结构；钾长石（）呈半自形 他形板状，粒径 ；石英（）呈他形粒状，粒径 ；黑云母（）多为褐色 褐绿色，半自形片状，粒径 ；角闪石（）呈柱状，粒径 。副矿物为磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿等。花岗闪长岩与第一期中的特征基本一致，但角闪石含量较少。二长花岗岩是第二期的主要岩石类型，具似斑状、中粒和细粒结构。似斑状二长花岗岩中的斑晶主要为钾长石，粒度普遍较大，最大可达 ，占矿物总体积的 ，局部可见斑晶聚集的现象。基质为中 粗粒结构，其中斜长石（）呈半自形板状，以更长石为主，少量中长石，发育聚片双晶和环带结构；石英（），呈他形粒状，粒径 ；钾长石（）半自形 他形板状，可见简单双晶和条纹结构；黑云母（），半自形片状；角闪石（）呈半自形柱状，粒径为 。副矿物有锆石、榍石、磁铁矿、磷灰石等。中粒二长花岗岩，可见含斑结构（斑晶主要为钾长石，含量 ），主要矿物组成为钾长石（）、斜长石（）、石英（）、黑云母（）和角闪石（）。副矿物为磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿等。细粒二长花岗岩与中粒二长花岗岩的不同主要是暗色矿物含量明显少，有的细粒二长花岗岩中出现白云母 石榴子石，其他特征基本一致。环斑结构花岗岩和似斑状二长花岗岩的区别在于钾长石巨晶发育环斑结构。埃达克质岩石可以是二长花岗岩和 或花岗闪长岩等岩石类型，在地球化学上具有高 、低 特征。第三期花岗质岩石一般不成独立岩体产出，常与第二期岩体组成复式岩体或呈岩脉产出。主要岩石类型为二长花岗岩，半自形粒状结构，主要矿物组成斜长石（）、钾长石（）、石英（）和黑云母（）。副矿物为榍石、磷灰石、锆石、磁铁矿等。分析方法、样品及数据处理黑云母的电子探针分析在中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成。所用的仪器是日本电子 公司生产的 型电子探针分析仪和配备有 道 道波谱仪的 电子探针分析仪。测试工作条件为：加速电压 ，加速电流 ，束斑直径 。所有测试数据均进行了 校正处理（，）。测试元素使用天然矿物或合成氧化物作为标样，元素标样及检测限如下：（，检出限 ）、（，）、（），）、（），）、（，）、（，）、（，）、（，）、（，）、（，）、（，）、（，）、（，）、（，）、（，）和 （，）。依据前文所述秦岭早中生代花岗质岩石的形成期次，将这些岩石中的黑云母也相应地分为三期。因第三期花岗岩分布局限，本次以在北秦岭和南秦岭广泛分布的第一期和第二期花岗质岩体（个）中不同岩石类型（包括岩浆暗色包王晓霞等：花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石中黑云母主要成分变化特征 体）的黑云母为研究对象。在显微镜下挑出新鲜未蚀变的黑云母样品 件，进行电子探针分析，分析结果见电子版附表 。同时，本次还收集了 个秦岭早中生代花岗质岩体的黑云母电子探针分析结果（件）。对本次和收集的黑云母电子探针分析数据统一采用林文蔚和彭丽君（）的方法，计算了 和 ，在此基础上，以 个氧原子为单位计算其阳离子数及相关参数。分析和计算结果见附表 。黑云母的结晶温度、压力和氧逸度分别用下列方法计算。黑云母的结晶温度用黑云母 温度计（，）计算。（）（）。式中，为温度（），为以 个氧原子为基础计算出的黑云母中 的阳离子数，（），且 ，为准确的校正范围。黑云母的压力用黑云母 压力计（，）计算。（）（）（）。式中，是以 个氧原子为基础计算的黑云母中铝阳离子数总和。黑云母的氧逸度利用 （）提出的氧逸度公式计算。（）。式中，为温度（），为压力（）。黑云母地球化学特征及其形成物理化学条件 黑云母地球化学特征黑云母的成分特征显示，北秦岭花岗质岩石及其中暗色包体中黑云母的 （）一般为 ，南秦岭的为 ；北秦岭黑云母 （）、（）含量较高，（）、（）、（）、（）、（）和 （）的含量变化小，但 （）的含量变化大；南秦岭的 （）、（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）和 （）的含量变化大，（）的含量低（附表 、图 ）。这表明北秦岭和南秦岭花岗质岩石中黑云母的成分存在明显差异。因此，北秦岭第一期黑云母为 黑云 岩石学报 ，（）：图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石中黑云母 （）（）图解（底图据 ，）图中的离子为计算出的阳离子数，见附表 （）（）（，）母，第二期为 黑云母和 黑云母；南秦岭第一期为 黑云母和 黑云母，第二期成分变化范围大，从 黑云母到铁叶云母，以 黑云母和 黑云母为主要，其中，岩浆暗色包体不发育的岩体中，黑云母以 黑云母和铁叶云母为主（图 ）。图 秦岭造山带不同构造单元中早中生代花岗闪长岩中黑云母成分差异 其次，北秦岭和南秦岭同一岩石类型中，黑云母的成分也显示出不同，如北秦岭第一期和第二期花岗闪长岩中黑云母 含量比南秦岭的普遍变化范围小，含量高，含量低（附表 、图 ），也进一步表明两个构造单元中早中生代花岗质岩石中黑云母的成分差异。再者，北秦岭和南秦岭不同花岗质岩体中，寄主岩石和岩浆暗色包体中的黑云母在成分上也有差异。如北秦岭同一岩体寄主岩石和岩浆暗色包体中黑云母的 、的含量普遍比南秦岭的高，而 、的含量比南秦岭的低（附表 、图 ），也显示出两个构造单元中同时代花岗质岩石中黑云母成分的不同。黑云母结晶的物理化学条件 温度秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母的结晶温度为 ，其中，北秦岭的黑云母形成温度为 ，南秦岭的为 ，表明南秦岭黑云母的形成温度比北秦岭的低，变化范围大，岩浆暗色包体不发育的岩体中黑云母形成温度比较低（附表 、图 ）。压力北秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母结晶压力为 ，南秦岭的为 （以 为主），变化范围大，其中岩浆暗色包体不发育，具有黑云母 白云母 石榴子石的岩体中黑云母形成压力最大，多数集中在 之间（附表 ）。在出现角闪石的花岗质岩石中，利用黑云母和角闪石两种压力计计算的结果具有一致性（另文专述）。同一岩体由早到晚，从似斑状二长花岗岩到细粒二长花岗岩黑云母形成压力有增加趋势，如中川岩体似斑状二长花岗岩中黑云母结晶压力为 ，含斑二长花岗岩的为 ，细粒二长花岗岩 。秦岭早中生代花岗质岩石形成的压力与温度显示出负相关趋势（图 ，原因见讨论部分）。氧逸度黑云母中镁的富集程度与岩浆结晶时的氧逸度有关。高氧逸度下结晶的黑云母富镁，磁铁矿的含量高，低氧逸度下结晶的黑云母富铁，磁铁矿含量低（，）。北秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母 的含量较高，（）比值较大（），表明其形成于中偏高的氧逸度条件下；南秦岭黑云母 的含量变化范围大，（）比值变化范围大（），表明其形成于氧逸度变化较大的条件下。在氧逸度与黑云母成分的相关图解中（图 ），北秦岭的黑云母基本位王晓霞等：花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例图 秦岭造山带早中生代花岗质寄主岩石与岩浆暗色包体中黑云母的成分差异同一形状图例花纹的岩浆暗色包体和寄主岩石来自同一岩体 图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石中黑云母 （）图解（底图据 ，）（）（，）于 和 之间，南秦岭的变化较大，位于 和 之 间，以 介 于 和 之间为主，南秦岭第二期岩浆暗色包体不发育的岩体中黑云母结晶的氧逸度比其他岩体的低。另外，南、北秦岭构造单元中花岗质岩石均具有榍石 磁铁矿 石英矿物组合，利用 （）氧逸度计算方法计算结果显示，北秦岭花岗质岩石的氧逸度（值）为 （仅 个样品点小于 ），南秦岭的为 （附表 、图 ），如果考虑到黑云母 白云母 石榴子石的岩石压力估算比较高，除去具有这样组合的岩石外（原因见后面的讨论），南秦岭黑云母的 值主要图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石中黑云母的 相关图 在 之间，整体比北秦岭的低，变化范围大。即北秦岭早中生代花岗质岩石结晶时的氧逸度比南秦岭的高，变化范围小。讨论 黑云母成分、形成物理化学条件与源区物质、岩浆演化及矿物组合的关系和启示花岗质岩石中黑云母的成分与岩石的物源相关。在秦岭造山带，早中生代发育和不发育岩浆暗色包体的花岗质岩体中，黑云母的成分不同。与岩浆暗色包体不发育的岩体相比，岩浆暗色包体发育的岩体中，黑云母的 、含量较高，、含量较低（图 、图 、附表 ）。这与岩石地球化学的研究结果基本一致（，；，），揭示了岩石成因类型或物源的差异。岩石学报 ，（）：图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石中黑云母的氧逸度（底图据 ，）图中的离子为计算出的阳离子数，见附表 （，）图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石中黑云母氧逸度直方图 发育岩浆暗色包体的岩体具有壳幔混合特点（，；，），无岩浆暗色包体的岩体主要是地壳物质部分熔融的结果（，）。同时，寄主岩石和岩浆暗色包体中，黑云母的成分也不同。与岩浆暗色包体相比，寄主岩石中的黑云母 、含量高，、含量低（图 ），也反映了成因或物源的不同。花岗质岩体中黑云母的成分也与岩浆演化程度相关。秦岭早中生代花岗质岩体多数具有明显的岩相分带，中川岩体就是其典型代表。该岩体出露面积较大，由外向内依次为似斑状黑云母二长花岗岩（）含斑黑云母二长花图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石黑云母的 （）图解（底图据周作侠，）（）（，）岗岩细粒黑云母二长花岗岩（）（柯昌辉等，）。该岩体中黑云母成分从外向内，的含量增加，、和 的含量减少；其中，含斑黑云母二长花岗岩中的黑云母成分变化范围较大（图 ）。同时，碌础坝岩体中黑云母成分从似斑状黑云母二长花岗岩中 粗粒黑云母二长花岗岩细粒黑云母二长花岗岩也具有相似的变化特征（附表 ）。这表明在岩浆演化过程中，黑云母的成分有向富 ，贫 、和 方向演化的趋势。花岗质岩石中黑云母的成分还受岩石中矿物共生组合的影响。在具有黑云母 白云母 石榴子石组合的花岗质岩石中，黑云母 含量比其他岩石类型的高，而 、和 含量较低。如秦岭中川岩体中，细粒黑云母二长花岗岩中出现少量白云母，其黑云母 的含量明显比其他岩石类型的高，而 、和 相对较低（图 ）。再如秦岭的胭脂坝和烂板凳花岗质岩体中常出现黑云母 白云母 石榴子石组合（表 ），这些岩体中的黑云母比其他岩体中的富 ，贫 、和 等（附表）。这与伊朗北部和中部的黑云母及全球 数据库中黑云母的对比研究结果是一致的（，），即在花岗质岩石中，与白云母 石榴子石共生的黑云母具有富 ，贫 、和 等的特征。其原因是，在岩浆结晶过程中，岩浆足够的富铝，才能出现白云母 黑云母富铝相，白云母的 对 在黑云母与白云母之间的分配起主导作用（，），在黑云母 白云母 石榴子石共生的岩石中，随着分离结晶作用的进行，黑云母的 含量减少，的含量增加（，）。黑云母成分是判别花岗质岩石成因和估算岩浆结晶物理化学条件的重要手段之一。在揭示这些特征时，经常涉及到黑云母的 、含量及相关参数，因此，在应用王晓霞等：花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石黑云母成分与岩浆演化的关系 图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石黑云母压力与矿物组合关系 时要考虑岩石中矿物组合和岩浆演化等影响因素，特别是估算压力时。如秦岭中川岩体，随着岩浆结晶作用的进行，岩石中黑云母的 、含量降低，估算出的结晶温度逐渐降低，反应了岩浆演化的冷凝结晶过程。但随着结晶作用的进行，晚期的细粒黑云母二长花岗岩中出现少量的白云母，黑云母的 含量增加，而在估算压力时，黑云母的 含量是重要参数。因此，在中川岩体中，用黑云母计估算出的压力从似斑状黑云母二长花岗岩的 ，到含斑黑云母二长花岗岩的 ，再到细粒黑云母二长花岗岩的 ，变化较大，出现黑云母 白云母的细粒黑云母二长花岗岩形成的压力最大（图 ）。再如，秦岭的胭脂坝和烂板凳岩体中所有的岩石几乎均出现黑云母 白云母 石榴子石的组合，因此，在这些岩体中由黑云母估算出的压力比其他岩体的高（）。由此可见，从估算的温度来看，岩浆演化晚期出现白云母 石榴子石的岩石中黑云母结晶温度比其他岩石类型的低（图 ），基本符合岩浆演化冷凝结晶过程，即随着岩浆结晶作用的进行，温度逐渐减低，但用其估算出的压力却逐渐升高，与岩体定位的实际情况相悖。因此，利用黑云母估算压力时，需要慎重，需要考虑岩石中的矿物组合等因素的影响。由上可见，秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母的成分和形成条件的不同除了受岩浆演化、岩石类型和矿物组合等的影响外，主要与岩石的成因或物源有关。黑云母成分揭示不同构造单元深部物质组成有差异岩浆岩中黑云母的成分特征与岩浆成因或物源关系密切。一般碱性岩中的黑云母高 、低 ；酸性岩中高 （）；中性岩中高 和 ；基性和超基性岩中高 和 （，），那么成分相似的岩浆岩，如花岗质岩石，其成分上的差异（在考虑岩浆演化等的基础上），特别是区域范围内成分上的差别，是否也可能提供岩浆物源差异的信息？对北秦岭和南秦岭构造单元早中生代花岗质岩石中黑云母主要成分的对比研究显示，这两个构造单元中黑云母的成分存在着系统的差异（图 、附表 ）。北秦岭的黑云母整体比南秦岭的成分变化范围小，、含量较高，和 的含量较低；同时，即使是同一岩石类型，如花 岩石学报 ，（）：图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石锆石 同位素组成（据 ，修改）（，）岗闪长岩中的黑云母成分在南、北秦岭构造单元上也有差异，北秦岭的成分变化范围明显比南秦岭的小，具有高 、，低 的特征（图 ）。图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石的 （）和锆石 （）同位素组成与其黑云母 含量的关系 和 同位素来自 ，为作者之前的研究，与所研究的黑云母基本为同一样品，同位素是同一样品不同测点的平均值 （）（）已有研究揭示，南、北秦岭早中生代花岗质岩石的全岩 和锆石 同位素组成不同，北秦岭这些同位素组成变化范围比南秦岭小（，）。北秦岭花岗质岩石全岩的 （）值变化于 之间（主要为 ），（）变化于 之间（主要为 ），锆石 （）为 （主体为 ），（）为 （主体为 ）；南秦岭的 （）值为 （主要为 ），（）为 （主要为 ），锆石 （）为 （主要 ），（）为 （主要 ）（，；图 ）。全岩 和锆石 同位素示踪填图揭示，北秦岭和南秦岭在早中生代地壳深部物质组成不同，北秦岭深部物质比南秦岭相对年轻，南秦岭的组成较复杂、变化较大（，）。同时，秦岭早中生代花岗质岩体中同一岩石类型的全岩 同位素和锆石 同位素与其黑云母的成分具有一定的相关性，如 和 同位素组成与黑云母 的含量具有大致的正相关性趋势（图 ）。这些特征揭示，这两个构造单元中黑云母成分的差异与南、北秦岭早中生代花岗质岩石的同位素组成和其揭示的深部物质组成差异是一致的，或者说是吻合的。因此，黑云母的成分，特别是区域上同时代花岗质岩石中黑云母成分的对比研究，也可以反映该区域同时代花岗岩的物源差异，也可为区域深部物质背景、区域性花岗质岩石源区的判别以及不同构造单元的区别提供新的信息。可见，不仅岩浆岩及其携带的深源包体是探索深部物质特征的窗口（莫宣学，），岩浆岩的造岩矿物也可获得深部物质的信息。黑云母成分和形成条件对不同构造单元成矿的指示意义黑云母形成的氧逸度显示，北秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母的氧逸度主要位于 和 缓冲曲线之间，形成的氧逸度相对较高，变化范围较小，而南秦岭的位于 和 缓冲曲线之间，形成的氧逸度变化范围大，整体相对较低（图 、图 ）。另外，研究显 示，高 氧 逸 度 下 结 晶 的 黑 云 母 富 镁（，），北秦岭黑云母中 的含量比南秦岭的普遍高，也显示其形成的氧逸度存在差别。可见南、北秦岭构王晓霞等：花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例图 秦岭造山带早中生代花岗质岩石中黑云母 （）和（）含量方图 （）（）造单元中早中生代花岗质岩石形成的氧逸度是不同的，北秦岭的氧逸度比南秦岭的高。目前的研究表明，大多数斑岩铜矿与高氧逸度的岩浆有关（，；，）。在高氧逸度条件下，硫以硫酸盐（）和二氧化硫（）的形式溶解在硅酸岩浆中，这样有利于 以 的络合物形式运移（，）。因此，高氧逸度是形成铜矿的重要因素之一，其直接影响着岩浆中硫化物的稳定性。可见，北秦岭花岗质岩石的高氧逸度是形成铜矿的重要因素。这暗示秦岭造山带两个构造单元的早中生代花岗质岩石在主体成矿特征上可能存在着差别，北秦岭形成铜矿的潜力比南秦岭大。另外，岩浆中的挥发性元素，如 和 ，在岩浆和岩浆热液矿床的形成中起着重要作用。一般认为斑岩铜矿体系是富集 的（，；，）。富集 的流体易于从熔体中吸取 ，并携带其运移（，），的络合物是 运移的主要载体（，；，）。花岗质岩石中黑云母高 、低 ，或高 比值更有利于斑岩铜矿的形成（，；，）。北秦岭和南秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母的 和 含量有明显差异，北秦岭的高 、低 ，而南秦岭的低 、高 （附表、图 ）也显示出北秦岭形成铜矿的潜力比南秦岭大。事实上，目前的研究表明，北秦岭和南秦岭构造单元中与早中生代花岗质岩石有关的成矿特征是不同的（，；陈衍景等，；朱赖民等，；，；张涛等，；，；刘家军等，；杨合群等，）。北秦岭与早中生代花岗质岩石有关的矿产以铜多金属矿为主，如谢坑铜金铁矿，年木耳铜砷矿，双朋西、铁吾西、德合隆洼铜金矿，江里沟铜钨钼矿，阿姨山铜钨矿，德乌鲁和布拉沟铜砷矿等；南秦岭则以金多金属矿为主，如早子沟、李坝、王河、赵沟、阳坡、金山、马泉、崖湾等金矿，寨上金钨矿，大桥、夏德日金锑矿等。由此可见，南秦岭和北秦岭早中生代花岗质岩石中黑云母的成分及形成条件的差异，特别是挥发性元素和氧逸度的不同，可以为揭示其成矿特征的不同提供新信息。因此，对区域上同时代花岗质岩石中黑云母成分和形成条件的研究对区域成矿特征也具有重要的指示意义。结论（）秦岭造山带南、北构造单元早中生代花岗质岩石中黑云母的成分和形成的物理条件有系统差异。北秦岭的黑云母成分变化范围较小，具较高的 、和 含量，早期为 黑云母，晚期为 黑云母；南秦岭的成分变化范围较大，具低 、高 的特征，早期为 黑云母到 黑云母，晚期从 黑云母到铁叶云母，变化范围大。北秦岭的黑云母形成温度（）和氧逸度（）较高，而南秦岭的形成温度（）和氧逸度（）相对较低。（）花岗质岩石中黑云母的成分与岩石的物源、岩浆演化程度和矿物共生组合相关。岩浆暗色包体发育（壳幔混源）的岩体比岩浆暗色包体不发育（壳源为主）的岩体中黑云母 、含量高，而 、含量低；同时，寄主岩石的黑云母比岩浆暗色包体的高 、含量，低 、含量；在花岗质岩浆演化过程中，黑云母的成分是向富 ，贫 、和 方向演化的；在具有黑云母 白云母 石榴子石的花岗质岩石中，黑云母 含量较高，、和 含量较低。因此，在利用黑云母估算岩浆结晶的物理条件时，需要考虑岩浆演化和矿物共生组合因素，特别是当岩石中出现黑云母 白云母 石榴子石组合时，估算压力需要慎重。（）南、北秦岭构造单元早中生代花岗质岩石中黑云母成分的变化规律与花岗质岩石全岩 同位素和锆石 同位素示踪揭示的深部物质组成的变化特征一致，即北秦岭深部物质组成比南秦岭的相对年轻，而且，黑云母成分变化与同位素变化，如全岩 同位素与黑云母 的含量呈现良 岩石学报 ，（）：好的线性关系。这表明花岗质岩石中黑云母成分的区域性变化反映了不同构造单元深部物质的变化，可以作为深部物质探测的一种新途径和方法。同时，黑云母成分和形成物理条件的差异还提供了成矿种类和背景信息，如北秦岭形成铜矿的条件比南秦岭好。这也表明，黑云母的成分和形成物理条件也记录了区域成矿特征和潜力的重要信息，也可视为获取区域成矿物质背景和规律的一种途径。致谢非常感谢两位评审人的宝贵意见和建议！，（）：，（）：，（）：，：，：，（），：，（）：，：，（）：，（）：，（）：（），：，（）：（），：，：，（）：（），：（），（）：，：，（）：，（）：，：，（）：（），：，（）：，（）：，（）：（）：，（）：（），（）：（），（）：（），（）：，：，（）：（），（）：，（）：，：，（）：，：（），（）：，王晓霞等：花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例 ：，：，（）：，（）：（），（）：（），：，：，（）：（），：，（）：，：，（）：（），：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：（），：，：，：，：，：，（）：，（），（）：，：，（）：，：，（）：，：，：，（）：，：，：，：？，（）：，：，（）：，：，（）：，：，：，（），：，（）：（），（）：（），：（），（）：（）：，（）：（），岩石学报 ，（）：，（）：（），（）：，：，（）：，（）：（），：，：，（），（）：，：，（）：，（）：（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（），（）：，：，：，（）：，（）：（），：，（），（）：（），：，（）：，：，（）：，（）：（），（）：（）：，（）：，（）：，（）：（），：，（），（）：（），（）：（），：，：，：，（），（）：，（）：（），（）：王晓霞等：花岗质岩石中黑云母成分区域性变化对深部物质示踪及成矿的约束：以秦岭地区为例附中文参考文献陈衍景，张静，张复新，李超 西秦岭地区卡林 类卡林型金矿床及其成矿时间、构造背景和模式 地质论评，（）：陈志宏，陆松年，李怀坤，周红英，相振群，郭进京 秦岭造山带富水中基性侵入杂岩的成岩时代 锆石 及全岩 、同位素年代学新证据 地质通报，（）：第五春荣，刘祥，孙勇 华北克拉通南缘太华杂岩组成及演化 岩石学报，（）：付长垒，闫臻，郭现轻，牛漫兰，陈雷，夏文静 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