1、第 52 卷 第 1 期 Vol.52,No.1,8493 2023 年 1 月 GEOCHIMICA Jan.,2023 收稿日期:2021-02-04;改回日期:2021-06-27 项目资助:国家自然科学基金(42163005)资助。第一作者简介:向样(1991),女,硕士研究生,矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail: 通信作者:任涛(1982),男,教授,主要从事矿床学、地球化学研究。E-mail: Geochimica Vol.52 No.1 pp.8493 Jan.,2023 滇东南老君山花岗(斑)岩黑云母矿物化学特征 及其对成岩成矿的指示意义 向 样,任 涛*(昆明理工大学
2、国土资源工程学院,云南 昆明 650093)摘 要:黑云母作为花岗岩中最常见的暗色矿物,其成分特征对研究岩石的形成环境和成矿潜力具有重要指示意义。滇东南老君山燕山期花岗(斑)岩中黑云母富 Si、Al、Fe、K 和 F,相对贫 Ti、Mg、Mn 和 Na。SiO2、Al2O3、FeOT、K2O 和 F 含量分别为 33.20%37.67%、18.83%21.81%、22.53%26.73%、7.89%9.85%和0.63%2.65%;TiO2、MgO、MnO 和 Na2O 含量分别为 1.63%3.31%、1.63%6.41%、0.21%1.02%和0.02%0.22%。其含铁指数 Fe/(Fe
3、+Mg)值较高,集中在 0.680.89 之间,大部分属于铁叶云母,少量为铁质云母。利用黑云母 Ti 饱和温度计和 Al 压力计估算的岩体结晶温度和压力分别为 528669 和 381522 MPa。这些花岗(斑)岩的氧逸度相对较低(logO2=18.3 15.5)。综上,黑云母具有较高的含铁指数和结晶温度,以及较低的氧逸度,均指示该岩体具有较好的 W、Sn 成矿潜力。关键词:黑云母;矿物成分;成岩成矿;花岗岩;老君山 中图分类号:P571;P595 文献标志码:A 文章编号:0379-1726(2023)01-0084-10 DOI:10.19700/j.0379-1726.2023.01.
4、006 Chemical composition of biotite from Laojunshan granite(granite-porphyry)in Southeastern Yunnan and its implications in petrogenesis and W-Sn mineralization XIANG Yang,REN Tao*(Faculty of Land and Resources Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,Yunnan,China)Abst
5、ract:As one of the most common dark minerals in granite,biotite is important for studying the formation environment and metallogenic potential of granite.The biotite in Laojunshan Cretaceous granite(granite-porphyry)has high SiO2(33.20%to 37.67%),Al2O3(18.83%to 21.81%),FeOT(22.53%to 26.73%),K2O(7.89
6、%to 9.85%),and F(0.63%to 2.65%)and low TiO2(1.63%to 3.31%),MgO(1.63%to 6.41%),MnO(0.21%to 1.02%),and Na2O(0.02%to 0.22%)contents with Fe/(Fe+Mg)ratios of 0.68 to 0.89,most of which belong to siderophyllite and others to annite.The formation temperature and pressure of biotite in Laojunshan granite(g
7、ranite-porphyry)estimated using a Ti-in-biotite geothermometer and Al-geobarometer are 528 to 669 and 381 to 522 MPa,respectively.In summary,the high iron indexes,crystallization temperatures,and low oxygen fugacity(logO2:18.3 to 15.5)of biotite indicate that the Laojunshan granite has great tungste
8、n and tin metallogenic potential.Key words:biotite;chemical composition;petrogenesis and mineralization;granite;Laojunshan 0 前 言 花岗岩是大陆地区分布广泛的岩浆岩,携带丰富的地球深部信息和成矿物质,其演化特征也可作为大陆地壳成熟度的标志,这些重要性质使花岗岩成为重要的地学研究对象(王德滋和周金城,1999;王德滋,2004)。黑云母作为花岗岩中最常见的暗色 第 1 期 向 样等:滇东南老君山花岗(斑)岩黑云母矿物化学特征及其对成岩成矿的指示意义 85 Geochimi
9、ca Vol.52 No.1 pp.8493 Jan.,2023 矿物,其化学组成对揭示花岗岩的源区特征、形成环境和成矿潜力具有重要指示意义(Wones and Eugster,1965;Abdel-Rahman,1994)。前人对老君山燕山期花岗岩进行了年代学(万哨凯等,2005;马慧慧,2013;徐斌,2015;张振发等,2018;Wang et al.,2019)、全岩化学(徐斌,2015)、Hf-Sr-Nd 同位素(马慧慧,2013;张振发等,2018)等研究,讨论了该花岗岩的岩浆源区(马慧慧,2013)、演化过程和形成的构造环境(马慧慧,2013;徐斌,2015),但对花岗岩中黑云母
10、的地球化学特征及其与周缘钨锡多金属矿床的成因关系尚未展开系统研究。鉴于此,本研究采集南秧田矿床外围、都龙矿床外围、南捞地区的花岗(斑)岩样品,借助电子探针(EPMA)对老君山燕山期花岗(斑)岩中黑云母化学成分进行系统测试,试图从矿物化学角度揭示黑云母对成岩环境和 W、Sn 成矿潜力的指示意义。1 区域地质特征 滇东南地处扬子板块、华夏板块和三江造山带的结合部位,分布个旧、薄竹山、老君山 3 个大型复式花岗岩体。老君山花岗岩位于马关和麻栗坡县境内,围绕老君山岩体分布有都龙锡锌多金属矿、南秧田钨矿、新寨锡矿等大型超大型矿床(图 1)。滇东南地区断裂构造发育,不同方向深大断裂交汇,这些断裂的形成控制
11、了区域内的沉积体系、不同时期深源岩浆活动及成矿作用。主要断裂包括SN 向的曼家寨断裂、新寨断裂等和 NW 向的文山麻栗坡断裂、马关都龙断裂、南温河断裂等(图 1)。研究区东南侧出露该区最老的 2 套变质岩:南秧田组和洒西组(图 2)。南秧田组岩性主要为二长片岩、变粒岩和大理岩。洒西组岩性为变粒岩、石英岩、斜长角闪片岩、二云片岩和大理岩。研究区西侧和北侧出露新元古代新寨组,岩性以二云石英片岩、黑云石英片岩为主,夹中细晶大理岩。寒武系至三叠系分布在老君山花岗岩外围,岩性主要为灰岩、白云质灰岩、砂岩、泥岩、千枚岩和板岩等(冯佳睿等,2010;张斌辉等,2012)。老君山花岗岩是一个由多期次岩浆侵入作
12、用形成的复式岩体。南北长约 15 km,东西宽约 9 km,呈椭圆形,出露面积约 153 km2。岩体与围岩之间呈侵入接触关系。根据岩性特征以及年代学数据,岩体从早期到晚期,斑晶含量逐渐减少、粒径逐渐增大、基质粒度逐渐变细、黑云母含量逐渐降低、白云母含量逐渐升高,强烈的岩浆活动为 W、Sn 等多金属矿产的形成提供了物质基础和有利成矿条件(冯佳睿等,2010)。图 1 滇东南区域地质简图(杜胜江,2015)Fig.1 Regional geological map of Southeastern Yunnan 86 2023 年 Geochimica Vol.52 No.1 pp.8493 Ja
13、n.,2023 图 2 老君山区域地质图(毕珉烽等,2015;王彩艳等,2020 修)Fig.2 Simplified regional geological map of the Laojunshan area 2 样品采集及测试方法 样品采自南捞、都龙和南秧田(图 2),分别为南捞花岗岩、都龙花岗岩和南秧田花岗斑岩。岩相学观察在昆明理工大学岩矿鉴定室完成,挑选新鲜的、具有代表性的探针片喷碳,进行电子探针波谱分析,测试工作在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室完成,仪器为JXA-8230型电子探针,测试条件:加速电压 25.0 kV,探针电流10 nA,束斑直径 110 m。标
14、样采用黑云母(K2O、TiO2、SiO2、MgO、Al2O3、FeO),镁铝榴石(CaO、Cr2O3、MnO),磷灰石(P2O5、F),橄榄石(NiO),钛闪石(Na2O)和硅铍铝钠石(Cl),校正方法为 ZAF 修正法。3 岩相学特征 南捞花岗岩手标本呈浅灰白色浅黄色,具有粗中细粒结构,块状构造。主要矿物为石英(30%35%)、钾长石(20%30%)、斜长石(20%25%)、黑云母(5%10%)、白云母(10%15%)。黑云母呈自形半自形片状(图 3af),具浅褐浅绿(图 3b)、红褐黄褐(图 3e)多色性。副矿物主要有磁铁矿、钛铁矿、磷灰石、独居石、锆石和金红石等。都龙花岗岩手标本呈灰白色
15、,以粗中粒结构为主,块状构造。主要矿物组成为石英(25%30%)、钾长石(25%30%)、斜长石(20%25%)、黑云母(5%10%)、白云母(15%25%)。黑云母呈自形半自形片状(图 3gl),具深褐红褐色(图 3h)、黄褐浅绿(图 3k)多色性,副矿物主要有磁铁矿、钛铁矿、磷灰石、独居石、锆石等。南秧田花岗斑岩手标本呈灰白色,斑状结构,主要矿物为石英(20%25%)、钾长石(35%45%)、斜长石(2025%)、黑云母(5%10%)、白云母(10%15%)。黑云母呈自形半自形片状(图 3mo),红褐色(图 3n)。副矿物主要有电气石、钛铁矿、磷灰石、独居石等。第 1 期 向 样等:滇东南
16、老君山花岗(斑)岩黑云母矿物化学特征及其对成岩成矿的指示意义 87 Geochimica Vol.52 No.1 pp.8493 Jan.,2023 (af)南捞花岗岩中自形半自形片状黑云母;(c)竹节状钛铁矿包裹于黑云母中;(gl)都龙花岗岩中自形半自形片状黑云母;(l)锆石、磷灰石包裹在黑云母中;(mo)南秧田花岗斑岩中自形片状黑云母;Ap.磷灰石;Bt.黑云母;Chl.绿泥石;Ilm.钛铁矿;Kfs.碱性长石;Mus.白云母;Pl.斜长石;Q.石英;Zr.锆石。图 3 老君山花岗(斑)岩中黑云母显微照片 Fig.3 Microscopic photographs of the Laojunshan granite/granite-porphyry 88 2023 年 Geochimica Vol.52 No.1 pp.8493 Jan.,2023 4 黑云母主量元素特征 南捞、都龙和南秧田花岗(斑)岩中黑云母均富Si、Al、Fe、K、F,相对贫 Ti、Mn、Mg、Na 等(表 1)。其中,南捞花岗岩中黑云母 SiO2、K2O、Al2O3、FeOT和 F 含量分别为 34.92%3