陕南马岭关杂岩中斜长角闪岩的矿物学特征及其对Fe-Ti矿化的启示

黄 杰，覃小锋，王宗起，张英利，杨 文，朱安汉，宋 炯

(1. 桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541004；2. 广西隐伏金属矿产勘查重点实验室(桂林理工大学)，广西桂林 541004；3. 中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037)



陕南马岭关杂岩中斜长角闪岩的矿物学特征及其对Fe-Ti矿化的启示

黄 杰1,2，覃小锋1,2，王宗起3，张英利3，杨 文1,2，朱安汉1,2，宋 炯1,2

(1. 桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541004；2. 广西隐伏金属矿产勘查重点实验室(桂林理工大学)，广西桂林 541004；3. 中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037)

陕南安康地区马岭关杂岩中分布有大量的变质基性岩(斜长角闪岩)，其TiO2含量变化较大，在1.80%～5.95%之间，可划分为低钛与高钛两种类型。岩石学、矿物学、地球化学的详细研究表明，有利于Fe-Ti成矿的是高钛斜长角闪岩，其源岩为富Fe-Ti基性岩类。矿物化学研究表明，钛铁氧化物主要以钛铁矿形式存在，化学成分上具富锰贫镁特征，与攀西地区岩浆型钒钛磁铁矿中钛铁矿的特征明显不同，是海底基性火山活动形成的产物后又经区域变质作用改造形成的，其Fe-Ti矿化作用经历了原岩的初始富集、板块深俯冲过程中的进变质Fe-Ti矿化作用和后期退变质Fe-Ti矿化作用三个主要成矿阶段。

马岭关杂岩 斜长角闪岩 矿物学特征 Fe-Ti矿化 陕南

Huang Jie, Qin Xiao-feng, Wang Zong-qi, Zhang Ying-li, Yang Wen, Zhu An-han, Song Jiong. Mineralogical characteristics of the plagioclase amphibolites of the Malingguan complex in southern Shaanxi Province and their implications for Fe-Ti mineralization [J]. Geology and Exploration, 2015, 51(5):0907-0922.

马岭关杂岩(又称为马岭关岩组)为1∶5万马池街等幅区调联测①中创建的一个非正式组级构造-岩石地层单位，创名地位于石泉县北东马岭关一带。邓亚婷等(2005)根据该岩系已遭受强烈的构造变形变质作用，总体呈规模不等的透镜状、条带状、楔状岩片、岩块、岩楔产出的特征，将其改称为“马岭关构造混杂岩”，并认为其可能代表勉略地区黑木林构造蛇绿混杂岩带的东延部分，是古勉略洋盆消减，两侧陆壳开始汇聚形成的产物。勉略构造带(或称之为勉略缝合带)(张国伟等，2003)是秦岭造山带中一重要矿化集中区，作为勉略构造带组成部分的马岭关构造混杂岩带北部石泉县羊坪湾-汉阴县黄龙-汉滨区流芳以及旬阳泗人沟-南沙沟-红土坡-韩氏沟-小沟和柞水-山阳一带已发现多种类型的铁、铜、铅、锌、金和银等多金属矿床多达几十处(李会民，1997；宋小文等，2003；白龙安，2005；杨本昭等，2010；李万玲，2011；张西社，2012；龚银杰等，2013；刘洪祺等，2013)。近年来，在该构造混杂岩带西段的石泉县树林里-安沟、略阳中坝子以及东段旬阳县吕河至铜钱关一带均发现了一系列与攀枝花钒钛磁铁矿成因相似的岩浆晚期分异型钛磁铁矿床(点)(刘林等，2010；李方周，2012；陈剑祥等，2013)。在研究区内的该构造带中，虽然至今还没有发现相似的钛磁铁矿床，但近年来笔者在参加中国地质调查局矿产资源评价项目《陕西紫阳-岚皋地区铁铜矿成矿环境与勘查研究》过程中，在马岭关杂岩中发现了大量的变质基性岩块，且这些变质基性岩块中钛铁矿、铬铁矿等矿物含量较高，局部已形成矿化点，表明本区具有良好的钛磁铁矿找矿前景。

鉴于此，本文拟通过对马岭关杂岩中变质基性(-超基性)岩块(主要由斜长角闪岩组成)的矿物学特征的研究，以揭示本区Fe-Ti氧化物的形成机制，从而为本区钛磁铁矿的地质找矿提供新的依据。

1 区域地质概况

马岭关杂岩主要分布于陕南安康市牛山地区北部的石泉县马岭关、胡家寨，汉阴县沈坝镇以及安康市汉滨区大河镇、谭坝镇一带，总体呈NWW走向，出露面积大于60km2(图1)。邓亚婷等(2005)认为马岭关杂岩的分布区属于古勉略构造拼合带的东延部分，由于经历了漫长、复杂的板块俯冲-碰撞作用的改造，该套岩系实际上为一套由大小不等的元古界变质中基性-酸性火山岩、变质沉积岩、变质古侵入岩及下古生界变质沉积岩等岩片(块)或岩楔组成的构造混杂岩系。内部脆性断层、韧性剪切带和推覆构造发育，各岩片(块)之间往往由多期、多级韧性剪切带、脆性断裂所分割(图2)，岩石已发生强烈的塑性流变褶皱和强烈的构造置换，并相伴有绿片岩相-角闪岩相区域变质。其中变质基性岩岩片(块)出露宽窄不一，一般在几米至数十米不等，个别达上百米，其中在沈坝镇双河口一带出露的变质基性岩岩片(块)宽度最大，达181m。该类岩片(块)的岩石类型也较复杂，在大河镇庙坪、小河口一带主要岩性为斜长角闪岩、黑云斜长角闪岩、角闪岩、(含)绿帘黑云斜长角闪岩等，有时见斜长角闪岩与凝灰质千枚岩和长石二云石英片岩或斜长角闪岩与二云二长片麻岩呈旋回状产出(图3a、b)；在小河口一带还发现一层厚度达8m的斜长角闪岩，其“上部”夹有厚度约0.6m～1.5m的发育有较典型“枕状构造”的含钛铁矿岩层(图3c、d)，说明其原岩应为海相基性火山岩(枕状基性熔岩)类。

图1 陕南安康地区马岭关杂岩分布略图Fig.1 Sketch map showing distribution of the Malingguan complex in the Ankang area, southern Shaanxi province1-新生代地层；2-古生代地层；3-马岭关杂岩；4-陨西群和耀岭河群；5-斜长角闪岩岩片；6-变质基性火山岩；7-(辉长)辉绿岩；8-基 性-超基性岩浆杂岩；9-中生代岩体；10-新元古代岩体；11-断层1-Cenozoic strata; 2-Paleozoic strata; 3-Malingguan complex; 4-Yunxi group and Yaolinghe group; 5-slice of plagioclase amphibolites; 6- Metamorphic basic volcanic rocks；7-(gabbro-)diabase；8- basic-ultrabasic igneous complex；9-Mesozoic pluton；10-Neoproterozoic pluton；11 -fault

图2 安康市庙坪至大河口马岭关杂岩实测剖面Fig.2 Stratigraphic section of the Malingguan complex in Miaoping-Dahekou area, Ankang city1-浮土；2-白云母石英片岩；3-斜长角闪岩；4-黑云斜长角闪岩；5-角闪岩；6-含碳硅质板岩；7-变质泥灰岩；8-变质含碳泥 灰岩；9-长石二云石英片岩；10-二云二长片麻岩；11-凝灰质千枚岩；12-断层面；13-分层号1-eluvial soil; 2-muscovite-quartz schist; 3-plagioclase amphibolite; 4-biotite-plagioclase amphibolite; 5-amphibolite; 6-carbonaceous siliceous slate; 7-metamorphic marl; 8-metamorphic carbonaceous marl; 9-feldspar-two mica-quartz schist; 10-two-mica monzogneiss; 11-tuffaceous phyllite; 12-fault plane; 13-layered number

2 马岭关杂岩中斜长角闪岩的岩石学和地球化学特征

2.1 岩石学特征

马岭关杂岩变质基性岩岩片(块)的岩性主要以斜长角闪岩为主，局部岩石中尚见其矿物粒度和含量呈韵律性变化特征，表现为岩石矿物粒度由粗变细，或者暗色矿物(角闪石等)含量由多变少而浅色矿物(斜长石和石英)含量具逐渐增多趋势。岩石一般具片麻状构造、细粒柱粒状变晶结构，主要由角闪石(52%～85%)、斜长石(8%～40%)及一定量的绿帘石、阳起石、黑云母、石英等矿物组成，有时含有少量的方解石，一些岩石中尚含有较多的钛铁矿(局部含量达3%～8%)及少量的榍石等矿物(图4a)；但在一些具韵律性变化岩石的底部，角闪石含量更高(>90%)，而长英质矿物含量非常少，并出现较多的钛铁矿等副矿物，岩性已向角闪岩类过渡(图4b)。角闪石柱体多呈它形-半自形柱状，往往具褐绿色-绿色多色性，其集合体分布具定向性，形成片麻状构造，有时见角闪石边部具绿泥石化现象；斜长石和石英多呈不规则它形粒状，不均匀地聚集分布于角闪石颗粒间；黑云母多呈鳞片状零星分布于角闪石颗粒间，显微镜下多色性明显，常见其斜切片麻理现象，表明其应为晚期退变质作用的产物；钛铁矿的产出状态有两种类型：(1)变形变质作用相对较强烈的岩石中，其往往呈半自形板状晶体与角闪石平衡共生，并沿片麻理方向定向分布，表明其应为主期变质作用过程中形成的产物(图4a、b)；(2)在变形变质作用相对较弱的岩石中，其往往呈他形粒状分布在角闪石周围或内部，边部往往有榍石的反应边，或者由榍石+绿帘石+绿泥石集合体组成的角闪石假晶环绕其分布，这种钛铁矿可能为岩浆阶段形成的，但在岩浆作用的后期，其与角闪石发生反应而退变为榍石+绿帘石+绿泥石(图4c、d)。

在沈坝镇石梯村一带，还见有少量石榴斜长角闪岩(榴闪岩)呈不规则状、似层状或透镜体状沿石榴黑云(二云)钠长片麻岩的面理方向分布。岩石具块状或片麻状构造、细粒柱粒状变晶结构。常见的变质矿物有角闪石(62%～80%)、石榴石(5%～40%)及一定量的斜长石和石英等，局部岩石中还含有少量黑云母、绿帘石、斜黝帘石、绿泥石、方解石等变质矿物。岩石以角闪石含量较多，出现较多的石榴石等特征变质矿物为特征，并含有较多的钛铁矿和少量的榍石、磷灰石等副矿物。角闪石呈它形-半自形柱状略具定向分布形成片麻理构造；石榴石呈似圆-似椭圆外形，其内包嵌有许多细小的绿帘石、石英、钛铁矿、榍石等矿物，形成筛状变晶结构(图4e、f)，且边缘也见有钛铁矿+绿帘石+绿泥石±石英±方解石集合体分布；石英和斜长石呈细小的它形颗粒，聚集分布于角闪石颗粒间。

图3 马岭关杂岩中斜长角闪岩的宏观特征Fig.3 Macro-scopic characteristics of plagioclase amphibolites in the Malingguan complexa-斜长角闪岩和二云二长片麻岩呈旋回性产出；b-斜长角闪岩和长石二云石英片岩呈旋回性产出；c、d-斜长角闪 岩中发育的枕状构造a- plagioclase amphibolite and two-mica monzogneiss show cyclicty; b- plagioclase amphibolite and feldspar-two mica- quartz schist show cyclicty; c、d- pillow structure of plagioclase amphibolite

2.2 地球化学特征

本次研究总共选择了18个新鲜的斜长角闪岩样品进行全岩主量元素分析，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的Axios(PW4400)型X射线荧光光谱仪(XRF)上完成，测试结果见表1。从表1中可见，本区斜长角闪岩样品的SiO2含量大多为46.02%～51.16%之间，属基性岩类，少量样品的SiO2含量较低，为42.00%～44.88%，属超基性岩类，个别样品SiO2含量高达55.45%，属中性岩类。岩石的MgO、FeOT和CaO的含量较高，分别为2.41%～8.02%、11.34%～17.39%和5.01%～11.67%；而TiO2含量变化较大，介于1.80%～5.95%之间，根据徐义刚等(2001)提出的以TiO2含量划分玄武岩类型的方案(TiO2含量高于2.8%的玄武岩定为高钛型玄武岩，而低于2.8%的玄武岩定为低钛型玄武岩)，本区的斜长角闪岩可划分为高钛和低钛两种类型。其中与本区Fe-Ti富集作用有密切关系的是高钛型斜长角闪岩，显微镜下观察发现，该类岩石的样品中往往含有较多的钛铁氧化物；而低钛型斜长角闪岩中矿化作用不强，岩石中含钛铁氧化物较少；在TAS分类图解(Irvineetal.，1971；Le Maitreetal.，2002)(图5)中，大部分样品的投点均落入玄武岩区，少量落入苦橄质玄武岩和玄武质安山岩区，低钛型斜长角闪岩的投点全部落入亚碱性系列区内，而高钛型斜长角闪岩的投点则主要落入碱性系列区内。微量和稀土元素的研究结果亦表明，高钛型和低钛型斜长角闪岩在地球化学特征上存在明显区别，其中高钛型斜长角闪岩在各种构造环境判别图解中主要落入洋岛玄武岩(或地幔柱玄武岩)区，而低钛型斜长角闪岩主要落入洋中脊玄武岩区②，表明二者的原岩在成因上存在明显区别。

3 矿物化学特征

本次研究对斜长角闪岩中的各种矿物(角闪石、斜长石、石榴石、黑云母、绿泥石、绿帘石、榍石和钛铁矿等)进行了大量的矿物化学成分分析，测试在桂林理工大学电子探针室的JEOL JXA-8230型电子探针仪上完成，定量分析的工作条件为：加速电压20kV，电流20nA，束斑直径5μm。其代表性结果见表2、表3、表4、表5和表6，具体的矿物成分特征描述如下：

表1 斜长角闪岩的全岩主量元素分析结果(%)

图5 马岭关杂岩中斜长角闪岩的TAS分类图解Fig.5 TAS classification diagram of plagioclase amphibolites from the Malingguan complex碱性与亚碱性系列分界线据 Irvine and Baragar(1971)。△- 高钛型斜长角闪岩；○-低钛型斜长角闪岩The boundary between alkaline and subalkaline series is from Irvine and Baragar (1971). △- high-Ti plagioclase amphibolite； ○-low-Ti plagioclase amphibolite

3.1 角闪石

角闪石是斜长角闪岩和榴闪岩中的主要矿物之一，多呈它形-半自形长柱状晶形，显微镜下一般呈绿色或褐绿色，具闪石式解理发育；其往往聚集定向分布于岩石中(图4a、b)，应属变质成因的产物，部分颗粒已退变为绿泥石和绿帘石，以假晶的形式存在于岩石中。从表2中可以看出，其化学成分较复杂，其中斜长角闪岩中角闪石的SiO2和MgO含量分别在38.24%～52.15%和5.55%～9.62%，而榴闪岩中角闪石的SiO2和MgO含量分别在42.50%～44.62%和4.53%～5.79%，总体上前者中的角闪石相对比后者中的角闪石更富镁和硅。其主要成分SiT介于6.011～7.564之间，(Na+K)A在6.011～7.564之间，CaB在1.672～1.810之间，按照IMACNMMN(1997)分类方案(Leakeetal.，1997)，均属于钙质角闪石组，其中斜长角闪岩中的角闪石主要属于镁角闪石类，部分为铁角闪石、镁钙闪石、阳起石和铁阳起石；而榴闪石中的角闪石主要属于铁镁钙闪石和镁钙闪石类，部分为镁角闪石和铁角闪石(图6)。

表2 斜长角闪岩和榴闪岩中角闪石电子探针分析结果(%)

表3 斜长角闪岩和榴闪岩中斜长石电子探针分析结果(%)

续表

表4 斜长角闪岩和榴闪岩中绿泥石和绿帘石电子探针分析结果(%)

续表

表5 斜长角闪岩和榴闪岩中石榴石和黑云母电子探针分析结果(%)

续表

表6 斜长角闪岩和榴闪岩中钛铁矿和榍石电子探针分析结果(%)

注：Ilm-钛铁矿；Sph-榍石

3.2 斜长石

斜长石往往呈不规则它形粒状，与石英一起不均匀地聚集分布于角闪石颗粒间，一些颗粒由于后期退变质作用，常具钠长石化现象。电子探针分析结果(表3)和Or-Ab-An三组分分类图解(Ayersetal.，1993)(图7)表明，总体上斜长石的K2O含量甚微(0.04%～0.58%)，但榴闪岩的斜长石相对富钙(CaO=4.22%～7.36%)、贫钠(Na2O=4.44%～6.60%)，An=27.4～44.8，属于中长石或更长石类；而斜长角闪岩的斜长石相对贫钙(CaO=3.79%～4.06%)、富钠(Na2O=6.81%～7.35%)，An=22.1～24.4，属于更长石类。

图6 角闪石分类图解(Leake et al.，1997)Fig.6 Classification diagram of amphiboles

图7 长石分类图解(Ayers and Watson，1993)Fig.7 Classification diagram of feldspars

3.3 绿泥石和绿帘石

二者往往以包裹体的形式包嵌于石榴石晶体内，或者与榍石或石英和方解石等呈集合体状分布于石榴石、角闪石或钛铁矿的边缘，或者以角闪石假晶的形式存在。电子探针分析结果(表5)表明，相对于绿帘石，绿泥石的MgO和FeO含量普遍较高，MgO=10.65%～15.51%，FeO=23.28%～29.74%， XMg=0.39～0.54，个别样品还含有较高的Cr2O3(最高达2.52%)；而绿帘石以富Al2O3(22.62%)、CaO(22.95%)而相对贫FeO(12.42%)为特征。

3.4 石榴石

石榴石呈似圆-似椭圆状沿片麻理方向零星分布，其内包嵌有许多细小的绿帘石、石英、钛铁矿、榍石等矿物，说明这种石榴石应为同构造形成的产物。电子探针分析结果(表5)表明，其XMg值非常小(0～0.077)，以铁铝-钙铝-锰铝榴石为主，而镁铝榴石含量小于10%，相应的Ald为21.1%～71.6%，Gro为13.9%～78.5%，Spe为0.4%～20.9%；Pyp为0%～5.6%，属于铁铝榴石系列。在(Gr+Ad+Uv)-(Al+Sp)-Py图解(靳是琴等，1986)上投影，石榴石核部的投影点主要落在麻粒岩相区，而边部的投影点均落入角闪岩相和绿帘角闪岩相的重叠区内(图8)。说明石榴石是在峰期麻粒岩相→晚期绿帘角闪岩相的退变质作用过程中形成的。

图8 石榴石(Gr+Ad+Uv- (Al+Sp)-Py图解Fig.8 (Gr+Ad+Uv-(Al+Sp)-Py diagram of garnets1-榴辉岩相；2-麻粒岩相；3-角闪岩相；4-绿帘角闪岩相和角 岩相1-eclogite facies；2-granulite facies；3-Amphibolite facies；4-epi dote-amphibolite facies and hornfels facies

3.5 黑云母

黑云母多呈鳞片状零星分布于角闪石颗粒间，粒度相对较粗，且其长轴方向明显斜切片麻理，应为晚期退变质作用的产物。电子探针分析结果(表5)表明，其XMg=0.33～0.59，在Mg-(AlⅥ+Fe3++Ti)-(Fe2++Mn)图解(Foster，1960)上落入铁质黑云母区(图9)。

图9 黑云母分类图解Fig.9 Classification diagram of biotites

3.6 钛铁矿

岩石中钛铁矿的产出状态较为复杂，总体上可分为三种：(1) 呈他形粒状分布在角闪石周围或内部，边部往往有榍石的反应边，或者由榍石+绿帘石+绿泥石集合体组成的角闪石假晶环绕其分布(4c、d)；(2) 呈半自形板状晶体与角闪石平衡共生，沿角闪石面理方向定向分布(图4a、6b)；(3) 呈他形粒状包嵌于石榴石内或与绿帘石+绿泥石+石英呈集合体状分布于其边缘(图4e、f)。其中前者应属于岩浆成因，而后两者应为变质成因，产出状态以第二种最为常见。电子探针分析结果(表6)表明，岩浆成因的钛铁矿(表6中的样品12XHK1-5)相对富钛而贫铬：TiO2=51.18%～53.67%，Cr2O3=0.04%～0.77%；而变质成因的钛铁矿(表6中的样品13MP1-3、13SB1-10、13SB1-11、13SB1-13)则相对贫钛而富铬：TiO2=48.24%～52.85%，Cr2O3=0.68%～9.45%。本区的钛铁矿均具贫镁(MgO=0.06%～0.49%)而较富锰(0.83%～1.74%)的特征，与攀西地区攀枝花、红格等岩浆型钒钛磁铁矿中具富镁(MgO=1.15%～11.41%)而贫锰(MnO=0.34%～1.20%)③(罗金华等，2013)的钛铁矿明显不同。

3.7 榍石

岩石中榍石主要以钛铁矿的反应边的形式产出，局部见其与绿帘石+绿泥石+石英呈集合体状分布于石榴石或钛铁矿边缘。电子探针分析结果(表6)表明，其TiO2=36.75%～41.38%，SiO2=25.05%～31.78%，CaO=17.77%～27.75%，其它组分含量都很低。与钛铁矿相比，其TiO2含量明显较低。

4 讨论

4.1 斜长角闪岩的原岩成因类型

本区马岭关杂岩中的斜长角闪岩和石榴斜长角闪岩(榴闪岩)虽然已发生较强烈的变形变质作用，但前述岩相学研究表明，在受变形变质作用改造相对较弱部位尚见其发育有较典型“枕状构造”(图3c、d)，说明其原岩应为海相基性火山岩(枕状基性熔岩)类；另外一些岩石则在矿物粒度和含量上显示出韵律性变化特征，推测其原岩可能为一些具堆晶结构的辉石岩-辉长岩类。前面已提及，本区Fe-Ti矿化作用较强的高钛型斜长角闪岩和矿化作用不强的低钛型斜长角闪岩在地球化学特征上存在明显区别，其中高钛型斜长角闪岩在各种构造环境判别图解中主要落入洋岛玄武岩(或地幔柱玄武岩)区，而低钛型斜长角闪岩主要落入洋中脊玄武岩区②，表明二者的原岩在成因上存在明显区别。此外，钛铁矿(FeTiO3)的矿物化学研究结果表明，其与攀西地区基性-超基性侵入岩浆型钒钛磁铁矿中钛铁矿表现为富镁贫锰的特征明显不同，而是表现为富锰贫镁特征，这可能是由于其形成于海洋环境，玄武质岩浆海底喷发，海水被加热，与海底富锰热水流体发生水-岩反应，使其化学成分发生变化，后又经区域变质作用形成的(赵一鸣等，2008)。

综合上述特征表明，本区Fe-Ti矿化作用较强的高钛型斜长角闪岩的原岩应属于洋岛或海山环境形成的堆晶辉石岩-辉长岩类和枕状玄武岩类。

4.2 斜长角闪岩的Fe-Ti成矿模式

综合矿物学、岩石学和地球化学等的研究表明，斜长角闪岩的Fe-Ti矿化作用应该经历了三个主要成矿阶段：

4.2.1 斜长角闪岩中Fe-Ti的原始富集

根据前人的研究表明，由于Fe-Ti的化学性质比较惰性，在变质流体中的溶解度非常低(Ayersetal.，1993；Tropperetal.，2005)，在变质作用过程中往往只是就近重新组合生成新的矿物或产生矿物相变，但没有发生明显的迁移活动。因此，变质岩中的Fe-Ti矿床的形成主要受源岩因素制约(邱检生等，2006；王汝成等，2006)。而马岭关杂岩中的变质基性岩在地球化学特征上存在低钛与高钛(TiO2含量最高者达5.95%)两种类型，在各种构造环境判别图解上分别落入洋中脊玄武岩区和洋岛玄武岩(或地幔柱玄武岩)区②。野外和室内显微镜下观察均表明，其中洋中脊型斜长角闪岩中含钛铁矿、榍石等钛铁氧化物很少，而洋岛型或地幔柱成因的斜长角闪岩中往往含有较多钛铁氧化物。由此表明，本区富含Fe-Ti斜长角闪岩的源岩应为起源深度较深的富Fe-Ti基性岩，其源岩具有洋岛或地幔柱玄武岩性质，应为大洋背景下深部地幔柱活动形成的基性岩浆岩。从本区一些变形变质作用相对较弱的岩石中可以看到，钛铁矿往往呈他形粒状分布在角闪石周围或内部，边部往往有榍石的反应边，或者由榍石+绿帘石+绿泥石集合体组成的角闪石假晶环绕其分布。王玉往等(2009)、侯明才等(2011)认为，这种状态产出的榍石可能是岩浆中早期析出的钛铁矿等矿物在岩浆后期蚀变阶段的水化作用和氧化作用的产物。表明在岩浆作用阶段本区斜长角闪岩的原岩有钛铁氧化物的晶出和富集过程。

由此表明，本区斜长角闪岩的Fe-Ti矿化作用与初始富Fe-Ti基性岩浆的源岩具有密切的关系；同时，其原岩基性岩浆的结晶分异作用也是导致Fe-Ti进一步富集的重要因素。

4.2.2 斜长角闪岩进变质作用过程中Fe-Ti矿化作用

显微镜下观察表明，本区斜长角闪岩中含Ti矿物主要呈钛铁矿形式存在，局部有榍石(以反应边的形式存在)和金红石(以包裹体的形式存在)。其中多数钛铁矿呈半自形板状晶体与角闪石平衡共生，沿角闪石面理方向定向分布，说明钛铁氧化物主要为主期进变质作用过程中形成的产物。任有祥等(1991)在牛山地区南部富强镇青木沟一带发现有低温高压变质相系的蓝片岩(钠钙闪石绿片岩)出露，认为它们是在华北板块与扬子板块在早古生代末期碰撞拼合后，扬子板块继续向东北方向移动，造成陆内俯冲碰撞造山、上覆地层加厚而形成的。笔者在牛山地区北部沈坝镇南部的马岭关杂岩中亦发现了大量的榴闪岩(石榴斜长角闪岩)透镜体，这些岩石往往含有较高的钛铁氧化物，并沿面理方向定向分布。矿物学研究表明，石榴石内部含有较多的钛铁矿、金红石等包裹体，核部成分形成于麻粒岩相环境，而边部成分形成于绿帘角闪岩相-角闪岩相环境；利用Blundyetal.(1990)的角闪石-斜长石地质温度计和Hollisteretal.(1987)的角闪石全铝压力计，计算得到榴闪岩峰期变质温压条件在667.55℃～732.52℃和11.44×108Pa～12.46×108Pa之间(表7)。表明马岭关杂岩中的榴闪岩及其围岩的原岩曾发生进变质至峰期高压变质作用过程，期间导致了钛铁矿化作用。

本区榴闪岩中峰期变质作用形成的石榴石核部成分TiO2含量较高(0.21%～0.39%)，而退变质作用形成的边部成分TiO2含量较低(0.06%～0.15%)，与Zhangetal.(2003)的实验研究证明，在高压条件下钛在石榴石中的溶解度显著增加，部分钛会进入石榴石中的结果相一致。此外，本区的变质基性岩中，钛铁矿和峰期变质作用形成的角闪石平衡共生，石榴石内部含有较多的钛铁矿和金红石包裹体的特征亦表明，在本区陆壳物质的深俯冲过程中，变质基性岩的原岩中部分含钛矿物(榍石等)发生变质反应转变为钛铁矿和金红石，部分钛则以类质同象形式进入石榴石或角闪石等矿物中。

4.2.3 斜长角闪岩退变质作用过程中Fe-Ti矿化作用

利用ПеpЧукЛ.Л.(1983)的石榴石-黑云母地质温度计计算得到榴闪岩边部形成变质温度在411℃～434℃之间(表8)，表明其边部成分是在绿帘角闪岩相退变质作用过程中形成。而石榴石退变质作用形成的边部成分TiO2含量明显降低，且在石榴石和角闪石之间及其边缘出现由榍石+绿帘石+绿泥石或榍石+绿帘石+绿泥石±钛铁矿±石英±方解石组成的集合体的特征表明，在绿帘角闪岩相退变质作用过程中，金红石和钛铁矿退变成榍石，并导致TiO2从石榴石和角闪石中出溶，而进一步发生钛矿化和富集作用。

表7 角闪石-斜长石地质温度计和角闪石全铝压计计算结果

注：P1据Hollisteretal. (1987)；P2据Schmidt(1992)(其中温度以Schmidt的压力计算)。

表8 石榴石-黑云母地质温压计计算结果

5 结论

通过以上对马岭关杂岩中斜长角闪岩类的岩石学、地球化学和矿物化学的研究，我们得出以下几点初步认识：

(1) 马岭关杂岩中斜长角闪岩类岩石的TiO2含量变化较大，在1.80%～5.95%之间，可划分为低钛与高钛两种类型。

(2) 岩石学、地球化学和矿物化学的研究结果表明，本区Fe-Ti矿化作用较强的高钛型斜长角闪岩和矿化作用不强的低钛型斜长角闪岩在成因上存在明显区别，表明本区斜长角闪岩的Fe-Ti矿化作用与初始富Fe-Ti基性岩浆的源岩具有密切的关系，其源岩应为起源深度较深的富Fe-Ti基性岩类。

(3) 斜长角闪岩中钛铁矿的矿物化学研究结果表明，其与攀西地区基性-超基性侵入岩浆型钒钛磁铁矿中钛铁矿的特征明显不同，表现为富锰贫镁特征，这是由于其形成于海洋环境，玄武质岩浆与海底富锰热水流体发生水-岩反应，使其化学成分发生变化，后又经区域变质作用形成的。

(4) 综合矿物学、岩石学和地球化学等的研究结果表明，斜长角闪岩的Fe-Ti矿化作用经历了原岩的初始富集、板块深俯冲过程中的进变质Fe-Ti矿化作用和后期退变质Fe-Ti矿化作用等三个主要成矿阶段。

[注释]

① 陕西省地质调查院. 2000. 1∶5万马池街幅、汉王城幅、瓦房店幅区域地质调查报告[R].

② 中国地质科学院矿产资源研究所. 2014. 陕西紫阳-岚皋地区铁铜矿成矿环境与勘查研究报告[R].

③ 四川省地质局攀枝花地质综合研究队和中国地质科学院矿床地质研究所. 1980. 攀枝花-西昌地区钒钛磁铁矿共生矿物成分研究报告[R].

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[附中文参考文献]

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Mineralogical Characteristics of the Plagioclase Amphibolites of the Malingguan Complex in Southern Shaanxi Province and Their Implications for Fe-Ti Mineralization

HUANG Jie1,2, QIN Xiao-feng1,2, WANG Zong-qi3, ZHANG Ying-li3, YANG Wen1,2, ZHU An-han1,2, SONG Jiong1,2

(1.CollegeofEarthScience,GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541004; 2.GuangxiKeyLaboratoryofHiddenMetallicOreDepositsExploration(GuilinUniversityofTechnology),Guilin,Guangxi541004; 3.InstituteofMineralResources,ChineseAmdemyofGeologicalSciences，Beijing100037)

There exist many metabasic rocks (plagioclase amphibolites) in the Malingguan complex in the Ankang area, southern Shaanxi Province. Their TiO2contents are highly variable, ranging 1.80%～5.95%. They can be divided into two types of high-Ti and low-Ti plagioclase amphibolites. Detailed petrological, mineralogical and geochemical studies show that Fe-Ti mineralization is favorably related to Ti-high plagioclase amphibolites. The results of electronic probe show that Fe-Ti oxides consist mostly of ilmenite with higher content of MnO and lower MgO，and are obviously different from that of ilmenite in the vanadium-titanium-magnetite ore deposits of the magmatic type in the Panzihua area. They formed in a marine environment that was genetically related to basic volcanism and later were subjected to regional metamorphism. The Fe-Ti mineralization of plagioclase amphibolites experienced three stages: primary Fe-Ti enrichment in protolithes of plagioclase amphibolites, Fe-Ti mineralization during prograde metamorphism of plate deep subduction and Fe-Ti mineralization during the later retrograde metamorphism.

Malingguan complex，plagioclase amphibolite，mineralogical characteristics，Fe-Ti mineralization，southern Shaanxi Province

2014-08-25；

2015-07-27；[责任编辑]陈伟军。

国家科技支撑计划项目(2006BAB01A11)、广西自然科学基金项目(2013GXNSFAA019272)、桂林理工大学人才引进科研启动基金项目(002401003364)、中国地质调查局地质矿产调查评价项目(1212011121091)联合资助。

黄杰(1989年-)，男，在读硕士研究生，主要从事构造-岩浆作用与成矿研究。E-mail: crhuangjie@163.com。

覃小锋(1969年-)，男，教授，博士，主要从事构造地质和岩石学研究。E-mail: qxf@glut.edu.cn。

P578.4+4；P588.12+4

A

0495-5331(2015)05-0907-16