滇西红牛矽卡岩型铜矿床石榴子石特征*

高雪 邓军＊＊ 孟健寅 闫寒 李建新 杨春海 孙诺 魏超

GAO Xue1，DENG Jun1＊＊，MENG JianYin1，YAN Han1，LI JianXin2，YANG ChunHai2，SUN Nuo1 and WEI Chao1

1. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 100083

2. 云南黄金矿业集团股份有限公司，昆明 650000

1. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources，China University Of Geosciences，Beijing 100083，China

2. Yunnan Gold Mining Industry Group，Kunming 650000，China

2014-02-01 收稿，2014-05-12 改回.

1 引言

石榴子石具有六种主要的端员组分:镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石、钙铬榴石、钙铝榴石和钙铁榴石。自然界中大多数石榴子石是两个或多个端员组分的固溶体系列，不同种类的石榴子石可以反映形成环境的重要信息，钙铁榴石通常反映相对氧化、碱性的环境而钙铝榴石通常指示形成环境为相对还原的酸性(赵斌等，1983;艾永富和金玲年，1981;Meinert et al.，2005)。大多数矽卡岩铜矿与I 型花岗岩、磁铁矿系列花岗岩、钙碱性岩、斑岩等深成岩体有关，铜矽卡岩通常形成于相对氧化的环境，主要组成矿物为富钙石榴子石，其他矿物有透辉石-辉石，符山石、硅灰石、阳起石和绿帘石等(Einaudi et al.，1981;Einaudi and Burt，1982;Chang and Meinert，2004，2008)，其中石榴子石属于钙铁榴石-钙铝榴石固溶体系列，且钙铁榴石含量略高于钙铝榴石(Meinert，1992;Meinert et al.，2005)。韵律环带发育的石榴子石在矽卡岩型矿床中普遍存在，这些环带能有效的记录成矿热液的演化历史，为研究石榴子石环带成因及成矿热液演化提供重要信息(Jamtveit et al.，1993，1995;Jamtveit and Hervig，1994;Somarin，2004;Smith et al.，2004;Gaspar et al.，2008;Zhai et al.，2013)。然而，目前有关韵律环带的研究大多针对富铝石榴子石(镁铝榴石、铁铝榴石、钙铝榴石等)，对矽卡岩体系中常见的钙铁榴石研究尚为薄弱，因此加强对矽卡岩矿床中钙铁榴石韵律环带的基础研究意义重大(Gaspar et al.，2008;Zhai et al.，2013)。

格咱火山-岩浆弧(简称格咱弧)是三江特提斯成矿域最重要的斑岩-矽卡岩型铜多金属矿产地之一，已发现普朗、松诺、雪鸡坪、红山、红牛、浪都、高赤坪等斑岩-矽卡岩型铜多金属矿床(点)30 余处，成矿潜力巨大(邓军等，2010a，b，2011，2012，2013;李文昌等，2011;杨立强等，2010，2011a，b)。红山铜矿床是格咱弧中已探明规模最大的矽卡岩型铜矿床，其地表以发育大范围的角岩化与矽卡岩型铜多金属矿化为特征(杨岳清等，2002;侯增谦等，2003)。2002 年，云南省第三地质大队在红山铜矿床西侧平距300 ～450m 发现红牛铜矿床。2004 年，由云南黄金集团股份有限公司投资勘查该矿床，截止到2012 年底，已探明铜储量50 万吨，平均品位1.68%。红牛铜矿床与红山铜矿床地质特征相似，赋矿层位相同，矿化类型均为矽卡岩化铜多金属矿化，但两者矽卡岩矿物组合和特征存在差异。红山矿区矽卡岩类型主要为石榴子石矽卡岩，且石榴子石粒径较大，颜色较深;而红牛矿区主要为石榴子石矽卡岩、透辉石矽卡岩和硅灰石矽卡岩，且石榴子石粒径较小，颜色较浅。

大量实践表明，正确的成矿规律认识与新的找矿思路是勘查突破的关键(Deng et al.，2008，2014a，b;Yang and Badal，2013;Yang et al.，2007，2008，2009，2014c;杨利亚等，2013;杨立强等，2014a，b)。由于迄今对红牛铜矿床的研究较少，仅开展了地质构造、元素地球化学、蚀变分带及矿物学等方面的初步工作(彭惠娟等，2012，2014;孟健寅等，2013;Peng et al.，2014)，制约了对该矿床成矿机制的深入认识。矽卡岩矿物学特征的研究是矽卡岩型矿床研究的基础，石榴子石是该矿床最重要的矽卡岩矿物，因此亟需开展石榴子石特征的研究。彭惠娟等(2014a)将红牛、红山视为同一矿床的两个矿段，讨论了红牛-红山矽卡岩型铜矿床的矽卡岩矿物特征及成矿作用，并根据野外和镜下特征将石榴子石划分为三期。然而，野外观察表明红牛和红山两个矿区的石榴子石矿物学特征明显不同，且其划分早期、中期和晚期石榴子石的依据并不充分。本文从红牛矽卡岩型铜矿床中石榴子石的详细岩相学出发，结合电子探针(EMPA)分析，讨论石榴子石形态、矿化、成分、环带特征，并进一步探讨石榴子石形成过程中物理化学条件的变化及其成分与矿化的关系。

2 区域及矿床地质

2.1 区域地质背景

格咱弧位于义敦岛弧南端，其东部和南部为甘孜-理塘板块结合带，西部为乡城-格咱深大断裂，该断裂沿SSE 方向延伸，与甘孜-理塘深大断裂相接，从而在南部封闭了格咱弧(图1a)(李文昌等，2010)。区内地层主要为晚三叠世的一套碎屑岩-碳酸盐岩-火山岩建造，岩性为砂板岩夹灰岩、安山玄武岩-安山岩、英安岩，划分为曲嘎寺组(T3q)、图姆沟组(T3t)、喇嘛亚组(T3lm);区内构造复杂，主要发育NW 和NE向两组断裂(图1b)。格咱弧发育三套构造-岩浆组合:印支晚期大规模俯冲造山作用及岛弧型中-酸性岩浆大规模入侵，从东往西呈NNW 向大面积出露;燕山晚期碰撞造山过程和花岗质岩浆侵入，从北向南呈NS 向展布;喜马拉雅期陆内会聚和大规模剪切平移作用及正长(斑)岩-二长(斑)岩岩浆侵入，仅在亚杂地区出露(图1b)(侯增谦等，1995)。

2.2 矿床地质特征

红牛铜矿床位于格咱弧中部，矿区内出露地层主要为三叠系上统曲嘎寺组二段灰岩、板岩、变质砂岩夹大理岩及曲嘎寺组三段灰岩夹变质砂岩、板岩，主要赋矿层位为曲嘎寺组二段第二亚段(T3q2-2)大理岩、角岩(图2)。红牛铜矿床位于北西-南东向展布的红山复背斜西翼，总体上为单斜构造层，断裂构造简单，主要呈NNW 向展布(图2)。岩浆岩出露较少，只在矿区西侧零星出露几个石英二长斑岩小岩株(孟健寅等，2013)。初步圈定铜矿体11 个，主矿体为KT2、KT6，呈似层状、脉状、透镜状大致平行排布，集中产出于北西向展布的曲嘎寺组二段矽卡岩化、角岩化蚀变带内。一般长约170 ～600m，厚1.18 ～13.57m(彭惠娟等，2012)。矽卡岩与地层产状基本一致，主要沿大理岩接触带分布，或直接产于角岩体中(彭惠娟等，2014)。该矿床是隐伏岩体远程矽卡岩化的产物，未见侵入岩与大理岩直接接触，矽卡岩、角岩和大理岩通常相间排列，大理岩中可见粗粒石榴子石和硅灰石，矽卡岩中常见大理岩捕掳体。根据矿物组合及共生关系，可将红牛矿区矽卡岩类型划分为石榴子石矽卡岩、石榴子石透辉石(或透辉石石榴子石)矽卡岩、透辉石矽卡岩、符山石-石榴子石矽卡岩、硅灰石-石榴子石矽卡岩、绿帘石-石榴子石矽卡岩、阳起石-绿帘石矽卡岩、硅灰石矽卡岩、绿帘石矽卡岩等，其中以石榴子石矽卡岩、透辉石矽卡岩、硅灰石矽卡岩和绿帘石矽卡岩为主。垂向上，自浅到深依次为透辉石角岩→石榴子石透辉石矽卡岩→硅灰石透辉石石榴子石矽卡岩→石榴子石硅灰石矽卡岩→硅灰石矽卡岩→大理岩(图3)。

3 石榴子石岩相学特征

3.1 类型及特征

红牛铜矿床矽卡岩与角岩通常相间排列，且矽卡岩矿物组合受大理岩分布的控制，由大理岩向上或向下依次出现硅灰石→硅灰石+石榴子石→石榴子石+硅灰石+透辉石→石榴子石+透辉石→石榴子石，该矿床是隐伏岩体远程矽卡岩化的产物，其石榴子石的变化规律并非典型矽卡岩型矿床的由浅到深粒度逐渐变大，而是自矽卡岩与角岩或大理岩接触带而远粒度逐渐变小，越靠近接触带石榴子石粒度越大。以7 号勘探线钻孔716 为例具体说明，7ZK16 由上向下依次为角岩化变质砂岩→石榴子石矽卡岩→透辉石角岩→大理岩→角岩化变质砂岩→硅灰石矽卡岩→硅灰石大理岩→石榴子石化大理岩→石榴子石矽卡岩→大理岩→石榴子石矽卡岩→石榴子石化角岩→角岩化变质砂岩→石榴子石-透辉石矽卡岩→硅灰石矽卡岩→大理岩(图3)。自上而下石榴子石的分布和岩相学特征变化明显:①发育在角岩与石榴子石矽卡岩接触带(钻孔深度124 ～127m)中，伴随明显的黄铜矿和磁黄铁矿矿化，石榴子石呈深褐色，自形粒状，韵律环带结构，边部具有浅褐色的镶边，正交偏光下具钙铝榴石核部，向外逐渐变化为钙铁榴石;②发育在大理岩与石榴子石矽卡岩接触带(334 ～340m)中，石榴子石呈浅褐色五角十二面体粗晶，粒径10 ～15mm，均质性，具有溶蚀结构，发育黄铜、黄铁矿化;③发育在大理岩顶板的石榴子石矽卡岩(340 ～366m)中，石榴子石呈红褐色，半自形-自形粒状结构，粒间发育稠密浸染状黄铜矿化;④发育在大理岩底板的致密块状石榴子石矽卡岩(487.5 ～539m)中，石榴子石呈浅红色，粒径0.2 ～2mm;⑤发育在角岩(540 ～560m)中，棕褐色石榴子石呈眼球状或条带状产出。

图1 格咱弧大地位置(a)和地质简图(b)(据孟健寅等，2013)Fig.1 Simplified geological map of Geza island arc (after Meng et al.，2013)

系统采集该矿床新鲜的石榴子石矽卡岩、矽卡岩化大理岩和角岩磨制成光薄片，开展详细的显微镜下鉴定工作。石榴子石呈粒状或粒状集合体产出，有的颜色较深呈深褐色到红褐色，有的颜色较浅呈浅红色-浅褐色(图4a-d)，呈菱形十二面体{110}或四角三八面体{211}半自形-自形粒状结构，颗粒粒度一般小于4mm，个别可达7mm 以上。该矿床石榴子石晶形以六边形为主，常常具有光性异常的干涉色、双晶和环带(图4e-f)。石榴子石环带结构发育，正交偏光下光性异常明显，由于其环带特性多呈黑白相间的干涉色，环带一般少则十几条，多则几十条，且环带宽度不等，一般内带较宽外带较窄，反映其形成的物化条件及成分有所变化(Jamtveit et al.，1993，1995;Jamtveit and Hervig，1994;Gaspar et al.，2008)。石榴子石常受到后期退化蚀变作用，致使边缘或内部常见绿帘石化、硅化、粘土化等(图4e-h)。

根据石榴子石野外及镜下特征可划分为两期:(1)早期石榴子石分布广泛，多呈褐色-红褐色，极正高突起，正交偏光下有异常干涉色，可达I 级灰，粒径一般在0.2 ～4mm 之间，多为自形-半自形中细粒结构，韵律环带发育(图4e，f);(2)晚期石榴子石呈浅红色-浅褐色，半自形-他形粒状结构，均质性，正交偏光下全消光(图4g，h)，多发育于矽卡岩化角岩和大理岩中，少量发育于矽卡岩中，常具有溶蚀结构，可见晚期脉状钙铁榴石切穿早期自形粒状石榴子石的现象(图4e，f)。

图2 红牛铜矿床地质简图(据云南省地质调查院，2004①云南省地质调查院. 2004. 云南中甸地区矿产资源评价修编)Fig.2 Simplified geological map of the Hongniu copper deposit

3.2 与矿化关系

与石榴子石相关的矿化以黄铜矿化为主，其次为磁黄铁矿化、黄铁矿化、辉钼矿化、方铅矿化、闪锌矿化等，且方铅矿、闪锌矿化晚于铜钼矿化(图5e，f)。金属矿物沉淀晚于石榴子石，多呈他形充填于石榴子石颗粒之间，或在石榴子石的裂隙中形成细脉，或充填石榴子石晶体形成假象结构(图5)。红牛铜矿床两期石榴子石均与矿化相关:早期自形粒状环带发育的石榴子石被含矿热液交代形成大量黄铜矿和少量磁黄铁矿(图5a，b);晚期具溶蚀结构的均质性钙铁榴石颗粒之间常发育辉钼矿、黄铜矿、磁黄铁矿和闪锌矿化(图5c-f)。早期环带发育的石榴子石具有钙铝榴石核部，边部逐渐变化为钙铁榴石，金属矿物沉淀晚于边部钙铁榴石的形成(图4d)，因此矿化与钙铁榴石系列密切相关。

图3 红牛铜矿床典型钻孔柱状图及采样位置7ZK16:①124 ～127m:自形棕褐色石榴子石，韵律环带结构，发育黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿化;②334 ～340m:石榴子石矽卡岩与大理岩接触带，褐色五角十二面体粗晶，粒径10 ～15mm，发育黄铜矿、黄铁矿化;③340 ～366m:浅红色半自形-自形粒状石榴子石，粒间发育稠密浸染状黄铜矿化;④487.5 ～539m:致密块状石榴子石矽卡岩，石榴子石呈浅红色，粒径0.2 ～2mm，无矿化;⑤540 ～560m:棕褐色石榴子石呈眼球状或条带状产于角岩体中;⑥610 ～653m:致密块状石榴子石矽卡岩，石榴子石呈浅红色，粒径0.2 ～2mm，无矿化.3ZK11:①137 ～142m:矽卡岩化角岩，他形浅红色石榴子石，发育黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿化;②212 ～230m:肉红色石榴子石，韵律环带结构，粒径0.4 ～2mm，发育黄铜矿、黄铁矿化;③238 ～246m:自形浅红色石榴子石，粒间充填石英和方解石，无矿化;④479 ～489m:均质性棕褐色粗晶，具溶蚀结构，发育磁黄铁矿化Fig.3 Sketch columns of drill holes in the Hongniu copper deposit，showing sampling locations

图4 红牛铜矿床石榴子石岩相学特征(a)-石榴子石矽卡岩中粒状褐色石榴子石;(b)-角岩中浅红色团块状石榴子石;(c)-硅灰石矽卡岩中斑点状红褐色石榴子石;(d)-自形粒状石榴子石，环带发育，且颜色从内往外由深褐色变为浅褐色;(e、f)-两期石榴子石:早期自形菱形十二面体、非均质性石榴子石和晚期脉状、全消光石榴子石;(g、h)-晚期均质性石榴子石，发育溶蚀结构. GrtI-早期石榴子石;GrtII-晚期石榴子石;Wo-硅灰石;Di-透辉石;Chl-绿泥石Fig. 4 The petrology of garnet in the Hongniu copper deposit

4 石榴子石电子探针分析

4.1 样品和分析测试

本次测试的样品采自矿区中部和钻孔的不同深部(图3)，分别编号为HNG11、HNG12、HNG13、HNG14、HNG15、HNG21 和HNG22。样品新鲜，未发育明显的退化蚀变。岩性主要为石榴子石矽卡岩和矽卡岩化角岩，其次为矽卡岩化大理岩。采集的手标本及岩芯样品磨制成光薄片，经过详细的显微镜下鉴定，选择部分石榴子石进行分析测试。其中样品HNG11、HNG12、HNG13、HNG14 和HNG15 为早期石榴子石(GrtI)，样品HNG21 和HNG22 为晚期石榴子石(GrtII)。主量元素测试在中国地质科学院矿产资源研究所电子探针实验室完成，电子探针仪仪器型号为JXA-8230，测试加速电压为15kV，束电流为20nA，束斑大小为10μm，检测精度为0.02%。

图5 红牛铜矿床石榴子石矿化特征(a、b)-大量黄铜矿和少量磁黄铁矿充填自形粒状的石榴子石晶体，形成假象结构;(c、d)-辉钼矿产出于半自形石榴子石颗粒之间;(e、f)-石榴子石颗粒之间充填闪锌矿和磁黄铁矿，且可见石英-黄铜矿-磁黄铁矿脉穿插石榴子石. Grt-石榴子石;Ccp-黄铜矿;Po-磁黄铁矿;Mo-辉钼矿;Sp-闪锌矿Fig.5 The mineralized characteristics of garnet in Hongniu copper deposit

4.2 测试结果

7 件石榴子石样品的电子探针分析结果见表1，采用Knowles 算法，求出各自的端元组分，并做成分三角图(图6)。由表1 可以看出，7 件样品的SiO2和CaO 含量变化不大，SiO2含量变化范围为35.06% ～37.69%，CaO 为33.07%～36.35%。且所有样品中FeO 和Al2O3含量呈负相关，SiO2和CaO 整体呈正相关。

4.2.1 早期石榴子石

早 期 石 榴 子 石(HNG11、HNG12、HNG13、HNG14、HNG15)SiO2含量变化范围为35.18% ～37.69%、CaO 为33.34% ～36.35%、MgO 为0.00% ～0.08%，FeO 和Al2O3变化较大，FeO 含量变化范围为11.90% ～24.18%，Al2O3为3.64% ～13.69%(表1)。端员组分以钙铁榴石(36.88% ～82.36%)为主，其次为钙铝榴石(16.59% ～60.75%)，还有少量的镁铝榴石、铁铝榴石和锰铝榴石，属于钙铁榴石-钙铝榴石固溶体系列(And37-82Gro17-61Spe+Pyr+Alm0.33-3.71)。

图6 红牛铜矿床石榴子石端员组分三角图解And-钙铁榴石;Gro-钙铝榴石;Ura-钙铬榴石;Pyr-镁铝榴石;Spe-锰铝榴石;Alm-铁铝榴石Fig.6 The end member component diagram of garnet in the Hongniu copper deposit

选取早期环带构造发育的5 颗新鲜的石榴子石沿切面进行主量元素分析测试，分别标记为G1、G2、G3、G4、G5，其中G1 来自样品HNG11，G2、G3 来自样品HNG13，G4 来自样品HNG14，G5 来自样品HNG15(图7)。结果表明:5 颗石榴子石由核部到边缘环带成分出现相应变化，SiO2、CaO 含量基本保持不变，FeO 与MgO 含量呈正相关，与Al2O3含量呈负相关(表1)。G1 成分变化较大，出现三个大的波峰和波谷，对应于FeO 和Al2O3含量的变化(图7a)。G2 核部钙铁榴石和钙铝榴石含量近于相等，且靠近核部的环带成分变化显示出一定的规律性，向边部FeO 含量递增，Al2O3含量递减，钙铝榴石组分减少，钙铁榴石组分增加;切面的中心FeO含量降低，钙铁榴石组分也随之减少，随后FeO 含量急剧增加，出现一个大的波谷，而边部变化又趋于平稳(图7b)。G3核部钙铁榴石含量高于钙铝榴石，靠近核部Al2O3含量出现短暂的增加，钙铝榴石组分也随之增加;向外FeO 含量递增，Al2O3含量递减，钙铝榴石组分减少，钙铁榴石组分增加(图7c)。G4 成分变化较大，出现三个波峰和波谷，核部钙铁榴石与钙铝榴石含量近于相等，边部钙铁榴石含量远大于钙铝榴石(图7d)。G5 由核部到边缘，靠近核部的环带成分变化较大且不规则，靠近边部的环带成分变化显示出钙铝榴石组分减少，钙铁榴石组分增加的规律性(图7e)。

4.2.2 晚期石榴子石

晚期石榴子石(HNG21 和HNG22)SiO2含量变化范围为35.06% ～36.27%、CaO 为33.07% ～33.77%、MgO 为0.00% ～0.04%，FeO 含量较高，变化范围为27.38% ～28.18%，Al2O3含量较低，变化范围为0.04% ～1.05%(表1)。端员组分以钙铁榴石(94.42% ～98.46%)为主，少量铁铝榴石(0.49% ～4.90%)，极少量的钙铝榴石、镁铝榴石和锰铝榴石(图6)。

表1 红牛铜矿床石榴子石电子探针分析结果（wt%）Table1 TheEPMAresultsofgarnetin theHongniu copperdeposit（wt%）

续表1Continued Table1

图7 红牛铜矿床石榴子石环带成分变化示意图(a)到(e)分别为G1 到G5 环带FeO、Al2O3 含量及石榴子石端员组分变化Fig.7 The composition variation diagrams of garnet zonation in the Hongniu copper deposit

5 讨论

5.1 石榴子石形成的物理化学条件

实验研究表明，石榴子石形成于较氧化的条件，且钙铁榴石组分高的石榴子石比钙铝榴石组分高的石榴子石在更加氧化的条件下形成(赵斌等，1983)。钙铁榴石在中-碱性溶液中形成最佳，而钙铝榴石在酸性介质中最易形成(高PH时难以形成六配位的Al)，近于等量的钙铁榴石和钙铝榴石有利于中性条件下铜矿的形成(艾永富等，1981)。

5.1.1 早期石榴子石

红牛铜矿床早期石榴子石总体以钙铁榴石(36.88% ～82.36%)为主，其次为钙铝榴石(16.59% ～60.75%)，还有少量的镁铝榴石、铁铝榴石和锰铝榴石，属于钙铁榴石-钙铝榴石系列(And37-82Gro17-61Spe +Pyr +Alm0.33-3.71)。钙铁榴石组分含量略高于钙铝榴石组分含量，但相差不多，指示石榴子石形成早期为弱氧化、弱碱性条件。

矽卡岩体系中石榴子石常发育环带结构，这些韵律环带能有效的记录成矿热液的演化历史，为研究石榴子石环带成因及成矿热液演化提供重要信息(Jamtveit et al.，1993，

1995;Jamtveit and Hervig，1994;Somarin，2004;Smith et al.，2004;Gaspar et al.，2008;Zhai et al.，2013)。红牛铜矿床早期石榴子石韵律环带发育，其成分变化能反映石榴子石形成过程中物理化学条件的变化(图7)。G1 成分变化不规则，指示其振荡的生长环境，可能由于G1 产于接触带附近受到大理岩多次交代作用的影响(Jamtveit et al.，1993;Jamtveit and Hervig，1994)。G2 靠近核部钙铝榴石与钙铁榴石含量近于相等，反映早期弱氧化、弱碱性的形成环境;中部FeO 含量突然降低，可能是与之共同发育的连晶G3 生长速度大于G2，使得其钙铁榴石含量出现短暂的降低;边部钙铁榴石含量高于钙铝榴石反映晚期氧逸度增加，碱性增强。G3核部钙铁榴石含量高于钙铝榴石，且由核部到边缘钙铝榴石组分减少，钙铁榴石组分增加，反映其形成条件为高氧逸度、碱性。G4 成分变化较大，指示振荡的生长环境，然而其核部钙铁榴石与钙铝榴石含量近于相等，边部钙铁榴石含量远大于钙铝榴石，也能反映形成过程中氧逸度和碱性的增加。G5靠近核部的环带成分变化较大且不规则，反映早期振荡的生长环境;靠近边部的环带成分变化显示出钙铝榴石组分减少，钙铁榴石组分增加的规律性，指示高氧逸度的碱性环境。

总体来看，早期韵律环带发育的石榴子石其主量元素含量变化显示出一定的规律性:由核部向边缘，FeO 含量增加，Al2O3含量减少，钙铁榴石含量增加，钙铝榴石含量减少。反映在石榴子石形成早期，成岩环境为低氧逸度、酸性还原环境;形成过程中氧逸度增加，成矿溶液由酸性向弱碱性演化，铁含量逐渐增加导致边部形成的石榴子石富含铁质。

5.1.2 晚期石榴子石

红牛铜矿床晚期石榴子石以钙铁榴石(94.42% ～98.46%)为主，少量铁铝榴石(0.49% ～4.90%)，极少量的钙铝榴石、镁铝榴石和锰铝榴石。指示晚期矽卡岩质岩浆富含铁质，石榴子石形成条件为高氧逸度、碱性。

5.2 石榴子石成分与矿化类型的关系

石榴子石在矽卡岩型矿床的形成过程中起到重要作用，尤其是矽卡岩内带。石榴子石化过程有利于脆性裂隙的发育和热液流体的运移，促进热液与围岩发生充分反应，并为高品位矿石硫化物沉淀提供容矿空间。因此，石榴子石化是成矿作用的准备阶段，也是矽卡岩较斑岩岩体中更富集金属硫化物的原因之一(Somarin，2004，2010)。

大量地质研究和单矿物成分测定表明不同矿化类型的矽卡岩矿床具有一定的石榴子石成分特征，反映矽卡岩矿床中石榴子石成分特征与金属矿化之间存在一定的内在联系(林文蔚等，1990;赵一鸣等，1990)。对河北平泉小寺沟矽卡岩型(铜)钼矿床、兴隆莫古峪矽卡岩型(铜)钼矿床、寿王坟矽卡岩型(铁)铜矿床、涞源浮图峪-小立沟矽卡岩型铜矿床和涞源铁岭矽卡岩型铁矿中与矿化有关石榴子石的单位晶胞棱长、折光率和比重计算石榴子石的端员组分百分数，得出石榴子石与矿化的关系:与钼和(铜)钼矿化有关的石榴子石成分以钙铝榴石为主，钙铁榴石含量为13% ～26%;与铁矿化有关的石榴子石其钙铁榴石组分含量高达77.5% ～92.6%;与铜矿化相关的石榴子石为钙铁榴石-钙铝榴石的过渡成分，钙铁榴石含量介于30.64% ～60.31%之间(艾永富和金玲年，1981)。对世界上大型矽卡岩矿床中石榴子石成分统计分析表明铜矽卡岩中石榴子石属于钙铁榴石-钙铝榴石固溶体系列，且钙铁榴石含量略高于钙铝榴石(Meinert，1992;Meinert et al.，2005)。

红牛铜矿床两期石榴子石均发育矿化:早期自形粒状环带发育的石榴子石被含矿热液交代形成大量黄铜矿和少量磁黄铁矿(图5a，b);晚期具溶蚀结构的均质性钙铁榴石颗粒之间常发育辉钼矿、黄铜矿、磁黄铁矿和闪锌矿化(图5cf)。早期石榴子石(GrtI)成分上属于钙铁榴石-钙铝榴石固溶体系列且钙铁榴石组分含量略高于钙铝榴石，晚期石榴子石(GrtII)成分为钙铁榴石。其成分变化范围与世界上铜矽卡岩中石榴子石一致，与钼、铁、锌矽卡岩中石榴子石有所重叠(图8)，因此，红牛钙铁榴石系列与铜、钼、铁、锌矿化密切相关，对该矿区的进一步勘探应综合考虑铜、钼、铁、锌多金属矿化。

6 结论

(1)石榴子石是红牛铜矿床最重要的矽卡岩矿物，具有明显的两期:早期石榴子石分布广泛，多呈褐色-红褐色，非均质性光性异常，扇形对称消光，粒径一般在0.2 ～4mm 之间，自形-半自形中细粒结构，环带结构发育;晚期石榴子石呈浅褐色-浅红色，多发育于矽卡岩化角岩和大理岩中，少量发育于矽卡岩中，半自形-他形粒状结构，均质性，全消光，常具有溶蚀结构，可见晚期脉状钙铁榴石切穿早期自形粒状石榴子石的现象。

图8 红牛铜矿床与世界不同类型矽卡岩矿床中石榴子石的成分对比(据Meinert，1992)Fig.8 Comparison of garnet’s composition between the Hongniu copper deposit and different kinds of skarn deposit in the world (after Meinert，1992)

(2)红牛铜矿床早期石榴子石以钙铁榴石(36.88% ～82.36%)为主，其次为钙铝榴石(16.59% ～60.75%)，还有少量的镁铝榴石、铁铝榴石和锰铝榴石，属于钙铁榴石-钙铝榴石系列(And37-82Gro17-61Spe+Pyr+Alm0.33-3.71);晚期石榴子石以钙铁榴石(94.42% ～98.46%)为主，少量铁铝榴石(0.49% ～4.90%)，极少量的钙铝榴石、镁铝榴石和锰铝榴石。

(3)韵律环带发育的石榴子石主量元素含量变化显示出一定的规律性。由核部向边缘，FeO 含量增加，Al2O3含量减少，钙铁榴石含量增加，钙铝榴石含量减少。反映在石榴子石形成早期，成岩环境为低氧逸度、酸性还原环境;形成过程中氧逸度增高，成矿溶液由酸性向弱碱性演化，铁含量逐渐增加导致边部形成的石榴子石富含铁质。

(4)石榴子石形成于矽卡岩早期、早于矿化并为金属硫化物沉淀提供了容矿空间。红牛钙铁榴石系列与与铜、钼、铁、锌矿化密切相关。

致谢 感谢香格里拉县云矿红牛矿业有限公司何宏敏、任俊生、龙飞工程师及其他工作人员对野外工作的大力支持和帮助;感谢陈振宇副研究员和陈小丹硕士对本文电子探针分析工作的实验指导;感谢刘江涛博士、赵凯博士、杨镇硕士、王达硕士和张广宁硕士对野外和室内工作的帮助。

Ai YF and Jin LL. 1981. The study of the relationship between the minaralizaiton and the garnet in the skarn ore deposits. Acta Scicentiarum Naturalum Universitis Pekinesis，9(1):83 -90 (in Chinese with English abstract)

Chang ZS and Meinert LD. 2004. The magmatic-hydrothermal transition:Evidences from quartz phenocryst textures and endoskarn aboundance in Cu-Zn skarns at the Empire Mine，Idaho，USA. Chemical Geology，210(1 -4):149 -171

Chang ZS and Meinert LD. 2008. The Empire Cu-Zn Mine，Idaho:Exploration implications of unusual skarn features related to high fluorine activity. Economic Geology，103(5):909 -938

Deng J，Wang QF，Wan L，Yang LQ，Zhou L and Zhao J. 2008.Random difference of the trace element distribution in skarn and marbles from Shizishan orefield，Anhui Province，China. Journal of China University of Geosciences，19(4):319 -326

Deng J，Yang LQ，Ge LS，Yuan SS，Wang QF，Zhang J，Gong QJ and Wang CM. 2010a. Character and post-ore changes，modifications and preservation of Cenozoic alkali-rich porphyry gold metallogenic system in western Yunnan，China. Acta Petrologica Sinica，26(6):1633 -1645 (in Chinese with English abstract)

Deng J，Hou ZQ，Mo XX，Yang LQ，Wang QF and Wang CM. 2010b.Superimposed orogenesis and metallogenesis in Sanjiang Tethys.Mineral Deposits，29 (1):37 - 42 (in Chinese with English abstract)

Deng J，Yang LQ and Wang CM. 2011. Research advances of superimposed orogenesis and metallogenesis in the Sanjiang Tethys.Acta Petrologica Sinica，27(9):2501 - 2509 (in Chinese with English abstract)

Deng J，Wang CM and Li GJ. 2012. Style and process of the superimposed mineralization in the Sanjiang Tethys. Acta Petrologica Sinica，28(5):1349 -1361 (in Chinese with English abstract)

Deng J，Ge LS and Yang LQ. 2013. Tectonic dynamic system and compound orogeny:Additionally discussing the temporal-spatial evolution of Sanjiang orogeny，Southwest China. Acta Petrologica Sinica，29(4):1099 -1114 (in Chinese with English abstract)

Deng J，Wang QF，Li GJ，Li CS and Wang CM. 2014a. Tethys tectonic evolution and its bearing on the distribution of important mineral deposits in the Sanjiang region，SW China. Gondwana Research，26(2):419 -437

Deng J，Wang QF，Li GJ and Santosh M. 2014b. Cenozoic tectonomagmatic and metallogenic processes in the Sanjiang region，southwestern China. Earth-Science Reviews，DOI:10. 1016/j.earscirev.2014.05.015

Einaudi MT，Meinert LD and New Berry RJ. 1981. Skarn deposits.Economic Geology，75thAnniversary Volume:317 -391

Einaudi MT and Burt DM. 1982. Introduction，terminology，classification and composition of skarn deposits. Economic Geology，77(4):745-754

Gaspar M，Knaack C，Meinert LD and Moretti R. 2008. REE in skarn systems:A LA-ICP-MS study of garnets from the Crown Jewel gold deposit. Geochimica et Cosmochimica Acta，72(1):185 -205

Hou ZQ，Hou LW，Yie QT，Liu FL and Tang GG. 1995. Tectonomagmatic Evolution of the Yidun Island-arc and Volcanogenic Massive Sulfide Deposits in the Sanjiang Region，SW China.Beijing:Seismological Press (in Chinese with English abstract)

Hou ZQ，Yang YQ，Wang HP，Qu XM，Lü QT，Huang DH，Wu XZ，Yu JJ，Tang SH and Zhao JH. 2003. The Collisional Orogeny and Mineralization Systems of the Yidun Arc Orogen in Sanjiang Region，China. Beijing:Geological Publishing House，154 - 187 (in Chinese with English abstract)

Jamtveit B，Wogelius RA and Fraster DG. 1993. Zonation patterns of skarn garnets-records of hydrothermal system evolution. Geology，21(2):113 -116

Jamtveit B and Hervig RL. 1994. Constraints on transport and kinetics in hydrothermal systems from zoned garnet crystals. Science，263(5146):505 -507

Jamtveit B，Ragnarsdottir KV and Wood BJ. 1995. On the origin of zoned grossular-andradite garnets in hydrothermal systems. Europe Journal of Mineralogy，7:1399 -1410

Li WC，Yin GH，Lu YX，Wang YB，Yu HJ，Cao XM and Zhang SQ.2010. Delineation of Hongshan-Shudu ophiolite mélange in Geza volcanic-magmatic arc and its significance Southwest Jinsha-Lancang-Nu Rivers. Acta Petrologica Sinica，26(6):1661 - 1671 (in Chinese with English abstract)

Li WC，Yin GH，Yu HJ，Lu YX and Liu XL. 2011. The porphyry metallogenesis of Geza volcanic-magmatic arc in NW Yunnan. Acta Petrologica Sinica，27(9):2541 -2552 (in Chinese with English abstract)

Lin WW，Zhao YM and Jiang CJ. 1990. Characteristics of paragenetic clinopyroxene-garnet pairs in skarn deposits and their geological significance. Mineral Deposits，9(3):195 -207 (in Chinese with English abstract)

Meinert LD. 1992. Skarns and skarn deposits. Geoscience Canada，19:149 -162

Meinert LD，Dipple GM and Nicolescu S. 2005. World skarn deposits.Economic Geology，100thAnniversary Volume:299 -336

Meng JY，Yang LQ，Lü L，Gao X，Li JX and Luo YZ. 2013. Re-Os dating of molybdenite from the Hongshan Cu-Mo deposit in Northwest Yunnan and its implications for mineralization. Acta Petrologica Sinica，29(4):1214 -1222 (in Chinese with English abstract)

Peng HJ，Zhang CQ，Zhou YM，Tian G，Li JX，Luo YZ，Ren JS and Long F. 2012. Geological and geochemical characteristics of the Hongniu copper deposit in Zhongdian area，northwestern Yunnan Province. Geology in China，39(6):1743 -1758 (in Chinese with English abstract)

Peng HJ，Mao JW，Pei RF，Zhang CQ，Tian G，Zhou YM Li JX and Hou L. 2014. Geochronology of the Hongniu-Hongshan porphyry and skarn Cu deposit， northwestern Yunnan Province， China:Implications for mineralization of the Zhongdian arc. Journal of Asian Earth Sciences，79(PB):682 -695

Peng HJ，Li HY，Pei RF，Zhang CQ，Zhou YM，Tian G，Li JX and Long F. 2014. Mineralogical characteristics and metallogeny of the Hongniu-Hongshan copper deposit in Zhongdian area，Yunnan Province，China. Acta petrologica Sinica，30(1):237 -256 (in Chinese with English abstract)

Smith MP，Henderson P，Jeffries TER，Long J and Williams CT. 2004.The rare earth elements and uranium in garnets from the Beinn and Dubhaich Aureole，Skye，Scotland，UK:Constraints on processes in a dynamic hydrothermal system. Journal of Petrology，45:457 -484

Somarin AK. 2004. Garnet composition as an indicator of Cu mineralization:Evidence from skarn deposits of NW Iran. Journal of Geochemical Exploration，81(1 -3):47 -57

Somarin AK. 2010. Garnetization as a ground preparation process for copper mineralization:Evidence from the Mazraeh skarn deposit，Iran. International Journal of Earth Sciences，99(2):343 -356

Yang LQ，Deng J，Ge LS，Wang QF，Zhang J，Gao BF，Jiang SQ and Xu H. 2007. Metallogenic epoch and genesis of the gold deposits in Jiaodong Peninsula，eastern China:A regional review. Progress in Natural Science，17(2):138 -143

Yang LQ，Deng J，Zhang J，Guo CY，Gao BF，Gong QJ，Wang QF，Jiang SQ and Yu HJ. 2008. Decrepitation thermometry and compositions of fluid inclusions of the Damoqujia gold deposit，Jiaodong Gold Province，China:Implications for metallogeny and exploration. Journal of China University of Geosciences，19(4):378 -390

Yang LQ，Deng J，Guo CY，Zhang J，Jiang SQ，Gao BF，Gong QJ and Wang QF. 2009. Ore-forming fluid characteristics of the Dayingezhuang gold deposit， Jiaodong gold province， China.Resource Geology，59(2):181 -193

Yang LQ，Liu JT，Zhang C，Wang QF，Ge LS，Wang ZL，Zhang J and Gong QJ. 2010. Superimposed orogenesis and metallogenesis:An example from the orogenic gold deposits in Ailaoshan gold belt，Southwest China. Acta Petrologica Sinica，26(6):1723 -1739 (in Chinese with English abstract)

Yang LQ，Deng J，Zhao K and Liu JT. 2011a. Tectono-thermochronology and gold mineralization events of orogenic gold deposits in Ailaoshan orogenic belt，Southwest China:Geochronological constraints. Acta Petrologica Sinica，27(9):2519 -2532 (in Chinese with English abstract)

Yang LQ，Deng J，Zhao K，Liu JT，Ge LS，Zhou DQ，Li SH and Cao BB. 2011b. Geological characteristics and genetic type of Daping gold deposit in the Ailaoshan orogenic belt，SW China. Acta Petrologica Sinica，27(12):3800 -3810 (in Chinese with English abstract)

Yang LQ and Badal J. 2013. Mirror symmetry of the crust in the oil/gas region of Shengli，China. Journal of Asian Earth Sciences，78:327-344

Yang LQ，Deng J and Wang ZL. 2014a. Ore-controlling structural pattern of Jiaodong gold deposits: Geological-geophysical integration constraints. In:Chen YT，Jin ZM，Shi YL，Yang WC，Zhu RX(eds.). The Deep-seated Structures of Earth in China. Beijing:Sciences Press，1006 -1030 (in Chinese)

Yang LQ，Deng J，Wang ZL，Zhang L，Guo LN，Song MC and Zheng XL. 2014b. Mesozoic gold metallogenic system of the Jiaodong gold province，eastern China. Acta Petrologica Sinica，30(9):2447 -2467 (in Chinese with English abstract)

Yang LQ，Deng J，Goldfarb RJ，Zhang J，Gao BF and Wang ZL. 2014c.40Ar/39Ar geochronological constraints on the formation of the Dayingezhuang gold deposit:New implications for timing and duration of hydrothermal activity in the Jiaodong gold province，China. Gondwana Research，25(4):1469 -1483

Yang LY，Yang LQ，Yuan WM，Zhang C，Zhao K and Yu HJ. 2013.Origin and evolution of ore fluid for orogenic gold trace by D-O isotopes:A case from the Jiapigou gold belt，China. Acta Petrologica Sinica，29(11):4025 -4035 (in Chinese with English abstract)

Yang YQ，Hou ZQ，Huang DH and Qu XM. 2002. Collision orogenic process and magmatic metallogenic system in Zhongdian arc. Acta Geoscientia Sinica，23(1):17 - 24 (in Chinese with English abstract)

Zhai DG，Liu JJ，Zhang HY，Wang JP，Jian P，Su L，Yang XA and Wu SH. 2013. Origin of oscillatory zoned garnets from the Xieertala Fe-Zn skarn deposit，northern China:In situ LA-ICP-MS evidence.Lithos，190 -191:279 -291

Zhao B，Li TJ and Li ZP. 1983. Experimental study of physic-chemical conditions of the formation of skarns. Geochimica，(3):256 -267(in Chinese with English abstract)

Zhao YM，Lin WW and Bi CS. 1990. Skarn Deposit of China. Beijing:Geological Publishing House (in Chinese with English abstract)

附中文参考文献

艾永富，金玲年. 1981. 石榴石成分与矿化关系的初步研究. 北京大学学报(自然科学版)，9(1):83 -90

邓军，杨立强，葛良胜，袁士松，王庆飞，张静，龚庆杰，王长明.2010a. 滇西富碱斑岩型金成矿系统特征与变化保存. 岩石学报，26(6):1633 -1645

邓军，侯增谦，莫宣学，杨立强，王庆飞，王长明. 2010b. 三江特提斯复合造山与成矿作用. 矿床地质，29(1):37 -42

邓军，杨立强，王长明. 2011. 三江特提斯复合造山与成矿作用研究进展. 岩石学报，27(9):2501 -2509

邓军，王长明，李龚建. 2012. 三江特提斯叠加成矿作用样式及过程. 岩石学报，28(5):1349 -1361

邓军，葛良胜，杨立强. 2013. 构造动力体制与复合造山作用:兼论三江复合造山带时空演化. 岩石学报，29(4):1099 -1114

侯增谦，侯立纬，叶庆同，刘福禄，唐国光. 1995. 三江义敦岛弧火山作用与火山成因块状硫化物矿床. 北京:地震出版社

侯增谦，杨岳清，王海平，曲晓明，吕庆田，黄典豪，吴宣志，余金杰，唐绍华，赵金花. 2003. 三江义敦岛弧碰撞造山过程与成矿系统. 北京:地质出版社，154 -187

李文昌，尹光候，卢映祥，王彦斌，余海军，曹晓民，张世权. 2010.西南“三江”格咱火山-岩浆弧中红山-属都蛇绿混杂岩带的厘定及其意义. 岩石学报，26(6):1661 -1671

李文昌，尹光侯，余海军，卢映祥，刘学龙. 2011. 滇西北格咱火山-岩浆弧斑岩成矿作用. 岩石学报，27(9):2541 -2552

林文蔚. 赵一鸣，蒋崇俊. 1990. 矽卡岩矿床中共生单斜辉石-石榴子石特征及其地质意义. 矿床地质，9(3):195 -207

孟健寅，杨立强，吕亮，高雪，李建新，罗跃中. 2013. 滇西北红山铜钼矿床辉钼矿Re-Os 同位素测年及其成矿意义. 岩石学报，29(4):1214 -1222

彭惠娟，张长青，周云满，田广，李建新，罗跃中，任俊生，龙飞.2012. 云南省中甸红牛铜矿床地质地球化学特征. 中国地质，39(6):1743 -1758

彭惠娟，李洪英，裴荣富，张长青，周云满，田广，李建新，龙飞.2014. 云南中甸红山-红牛矽卡岩型铜矿床矿物学特征与成矿作用. 岩石学报，30(1):237 -256

杨立强，刘江涛，张闯，王庆飞，葛良胜，王中亮，张静，龚庆杰.2010. 哀牢山造山型金成矿系统:复合造山构造演化与成矿作用初探. 岩石学报，26(6):1723 -1739

杨立强，邓军，赵凯，刘江涛. 2011a. 哀牢山造山带金矿成矿时序及其动力学背景探讨. 岩石学报，27(9):2519 -2532

杨立强，邓军，赵凯，刘江涛，葛良胜，周道卿，李士辉，曹宝宝.2011b. 滇西大坪金矿床地质特征及成因初探. 岩石学报，27(12):3800 -3810

杨立强，邓军，王中亮. 2014a. 胶东金矿控矿构造样式:地质-地球物理综合约束. 见:陈运泰，金振民，石耀霖，杨文采，朱日祥主编. 中国大陆地球深部结构与动力学研究——庆贺滕吉文院士从事地球物理研究60 周年. 北京:科学出版社，1006 -1030杨立强，邓军，王中亮，张良，郭林楠，宋明春，郑小礼. 2014b. 胶东中生代金成矿系统. 岩石学报，30(9):2447 -2467

杨利亚，杨立强，袁万明，张闯，赵凯，于海军. 2013. 造山型金矿成矿流体来源与演化的氢-氧同位素示踪:夹皮沟金矿带例析.岩石学报，29(11):4025 -4035

杨岳清，侯增谦，黄典豪，曲晓明. 2002. 中甸弧碰撞造山作用和岩浆成矿系统. 地球学报，23(1):17 -24

赵斌，李统锦，李昭平. 1983. 夕卡岩形成的物理化学条件实验研究. 地球化学，(3):256 -267

赵一鸣，林文蔚，毕成思. 1990. 中国矽卡岩矿床. 北京:地质出版社