新疆萨热克辉长辉绿岩类成岩温度-压力-氧逸度特征与成岩作用演化趋势*
2020-04-01杜玉龙方维萱鲁佳DUYuLongFANGWeiXuanandLUJia
杜玉龙 方维萱 鲁佳DU YuLong, FANG WeiXuan** and LU Jia
1. 昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 6500932. 有色金属矿产地质调查中心，北京 100012
岩浆演化过程、结晶和成岩条件是全球广大地质学家长期关注的问题(Tuttle and Bowen, 1960; Yoder, 1979; Pitcher, 1993; Petfordetal., 2000; 徐义刚等, 2013; Tomiyaetal., 2013; Foleyetal., 2013)，而大火成岩省无疑是研究的重点地区。自晚震旦世-晚更新世，塔里木盆地及其周缘强烈火山活动持续不断(周清杰等, 1990; 李永安等, 1995; 邹天人等, 1999)，被认为是继峨眉山大火成岩省后我国西部发现的又一大火成岩省(徐义刚等, 2013, 2017)，而备受关注。塔里木大火成岩省与峨眉山大火成岩省在地球化学特征等方面有很多相似之处，认为有可能来自同一地幔柱活动的参与(厉子龙等, 2008; 余星等, 2009; 徐义刚等, 2013)。地幔柱概念自被提出至今，依然是地学研究前缘和热点，其弥补了很难用板块构造理论解释的大火成岩省、热点、大陆裂谷、大规模成矿等现象(徐义刚等, 2013)。塔里木大火成岩省是孕育地幔柱活动的产物，为多期多阶段喷发，且具有不同的母岩浆，其中第一和第二期岩浆主要是地幔柱-岩石圈相互作用的产物，而第三期岩浆是地幔柱熔融的产物，其活动范围不局限于塔里木盆地，可能覆盖了天山及北疆地区(Zhangetal., 2010)。西南天山发育新生代幔源岩浆活动，托云盆地被作为是天山地区最有代表性的火山活动发育区，近年来引起了广泛研究(周清杰等, 1990; Sobel, 1995; 李永安等, 1995; 韩宝福等, 1998; 邹天人等, 1999; Sobel and Arnaud, 2000; 王彦斌等, 2000; 徐学义等, 2003; 季建清等, 2006; 梁涛等, 2007; 徐义刚等, 2013; 方维萱等, 2017a)，为探讨托云盆地周边地区新生代构造演变历史及山(西南天山)-盆(塔里木盆地)-原(帕米尔高原)形成与演化提供了约束。碱性岩一般被认为形成于岩石圈拉张环境，其物质主要来源于上地幔(任康绪, 2003; Ernst and Bell, 2010; 麻菁等, 2015)，是研究大陆岩石圈的有效探针(任康绪, 2003; 陈衍景等, 2008)。而托云盆地火山岩中地幔包体的发现(韩宝福等, 1998; 郑建平等, 2001)佐证了托云地区岩浆活动具有地幔物质参与，这种具有地幔物质参与深源浅成的碱性岩是深部地球动力学过程在浅部地壳的直接表现和历史记录，是探索地球深部信息的重要窗口。萨热克恰好处于塔里木西北缘一条西起阿图什市托云盆地，向东延伸到柯坪县一带志留-石炭系地层中的碱性岩带上(邹天人等, 1999; 麻菁等, 2015)。因而，对萨热克碱性辉长辉绿岩类研究也是探索西南天山岩浆活动演化的重要窗口。
萨热克不但发育碱性辉长辉绿岩类岩脉群，还孕育了萨热克大型砂砾岩型铜矿床。祝新友等(2011)描述了辉长辉绿岩宏观分布、产状特征；方维萱等(2018a)认为在晚白垩世-始新世山体隆升过程中，伴随地幔热物质上涌发生了辉绿岩脉群侵位；黄行凯等(2017)研究了辉长辉绿岩地球化学特征、探讨了岩石成因。但值得注意的是，萨热克辉长辉绿岩类岩相学、岩浆成岩作用热演化、岩浆侵位过程、动力学机制等尚不清楚，与托云盆地基性岩浆活动温压条件的关系等，这些都值得深入探讨。
近年来，矿物地质温度-压力计得到广泛应用，如利用锆石Ti和金红石Zr含量地质温度计(高晓英和郑永飞, 2011; 张丽娟和张立飞, 2016; 孙紫坚等, 2017)、角闪石-斜长石地质温压计(龚松林, 2004; 牛利锋和张宏福, 2005; Andersonetal., 2008; 汪洋, 2014; 鲁佳等, 2017；杜玉龙等，2020)、黑云母地质温度-压力计(鲁佳等, 2017; 孙紫坚等, 2017)等研究火山-岩浆体系演化温度、压力条件的例子很多。在塔里木盆地西北缘，地质温压计应用也取得了进展(吕勇军等, 2006; 陈咪咪等, 2008; 张丽娟和张立飞, 2016)，特别是吕勇军等(2006)通过托云玄武岩中巨晶辉石、角闪石、长石等的温压估算，认为托云盆地玄武质岩浆离开岩浆房后没有停留，发生了快速上升，这为利用矿物地质温度-压力计研究萨热克基性岩浆成岩作用热演化提供了可靠的方法和参考。
本文主要研究萨热克辉长辉绿岩类岩石学特征和锆石、角闪石、黑云母、长石等矿物地球化学特征，利用矿物地质温度-压力计估算基性岩浆演化各个阶段的氧逸度、硫逸度特征和温度、压力条件，恢复萨热克岩浆热演化，探讨岩浆侵位过程和地球化学动力学机制。
1 地质背景
1.1 地质特征
托云盆地位于新疆喀什市北约100km处(图1)。大地构造上处于西南天山复合造山带-塔里木地块西端-帕米尔高原北缘等盆-山-原镶嵌构造区(方维萱等, 2018b)。该盆地现今残留面积约10000km2，其NW-SE向和SW-NE向为盆地2个长轴方向，明显受塔拉斯-费尔干纳NW向走滑断裂带和次级NE向断裂带控制，盆地动力学特征为斜切西南天山造山带的中生代陆内山间拉分断陷盆地。盆地内分布有侏罗系、白垩系、古近系、新近系等地层，与古生代地层呈清楚的不整合构造接触关系。
图1 塔里木盆地西缘-西南天山造山带地质简图1-第四系；2-新近系；3-古近系；4-白垩系；5-侏罗系；6-三叠系；7-石炭系-二叠系；8-泥盆系；9-早古生界；10-元古界；11-侵入体；12-逆冲断层；13-隐伏断层；14-走滑断裂；15-角度不整合；16-河流；17-城镇；18-国界；19-采样点；20-铜矿床Fig.1 Geological map of western margin of the Tarim Basin-Southwest Tianshan orogenic belt1-Quaternary; 2-Neogene; 3-Paleogene; 4-Cretaceous; 5-Jurassic; 6-Triassic; 7-Carboniferous-Permian; 8-Devonian; 9-Pz1; 10-Pt1; 11-intrusive body; 12-thrust fault; 13-buried fault; 14-strike-slip fault; 15-angular unconformity; 16-river; 17-city; 18-national boundaries; 19-sampling point; 20-copper deposit
图2 萨热克地质(采样)简图及大地构造位置(贾润幸等, 2017修改)1-第四系；2、3、4、5-分别为下白垩统克孜勒苏群第三段、第二段上部、第二段下部、第一段；6、7-分别为上侏罗统库孜贡苏组第二岩性段、第一岩性段；8-中侏罗统塔尔尕组；9-中侏罗统杨叶组；10-下侏罗统康苏组；11-下侏罗统沙里塔什组；12-中志留合同沙拉群；13、14、15-分别为长城系阿克苏群第六岩性段、第五岩性段、第四岩性段；16-辉长辉绿岩脉群；17-铜矿体；18-煤矿；19-地质界线；20-断层；21-破碎带；22-构造缝合带；23-地名；24-采样点位Fig.2 Geological (sampling) map of Sareke copper deposit in Xinjiang and tectonic position (modified after Jia et al., 2017)1-Quaternary; 2, 3, 4, 5-the third member, the upper part of the second member, the lower part of the second member, the first member of Kezilesu Group in Lower Cretaceous, respectively; 6 ,7-the upper member, the lower member of Kuzigongsu Formation in Upper Jurassic, respectively; 8-the Taergai Formation in Middle Jurassic; 9-the Yangye Formation in Middle Jurassic; 10-The Kangsu Formation in Lower Jurassic; 11-the Shalitashi Formation in Lower Jurassic; 12-the Hetongshala Group in Middle Silurian; 13-the sixth member, the fifth member, the fourth member of Akesu Group in Changcheng System, respectively; 16-diabasic dike; 17-copper orebody; 18-coal mine; 19-geological boundary; 20-fault; 21-fracture zone; 22-tectonic suture zone; 23-town; 24-sampling point
新疆维吾尔自治区区域地层表编写组(1981)最早报道了托云盆地内火山岩。之后，该地区岩浆岩成为研究热点(周清杰等, 1990; 李永安等, 1995; 韩宝福等, 1998; 邹天人等, 1999; 王彦斌等, 2000; Sobel, 1995; Sobel and Arnaud, 2000; 徐学义等, 2003; 季建清等, 2006; 梁涛等, 2007; 方维萱等, 2017a)，主要集中在时空分布、地球化学特征、年代学、地球化学动力学等方面，认为岩浆活动时代主要为中-新生代，受到海西期、燕山期和喜马拉雅期构造运动控制(邹天人等, 1999)，玄武质岩浆来源于较低熔融程度(10%)的富集地幔，具有明显的地幔柱物质参与，形成于陆内伸展构造环境等(王彦斌等, 2000; 徐学义等, 2003)。
萨热克巴依盆地属于托云盆地的次级盆地，处于塔拉斯-费尔干纳断裂带西侧，呈NE向延伸，受乌鲁-萨热克NE向断裂带控制，延伸到萨热克为盆地两侧的NE向同生断裂带(图1、图2)，萨热克砂砾岩型大型铜矿床就位于萨热克巴依次级盆地中。盆地下基底构造层为中元古界阿克苏岩群，古生界志留系、泥盆系和石炭系组成盆地上基底构造层(泥盆与石炭系在萨热克未出露)，侏罗系-下白垩统是盆地主要充填地层体(图2a)。长城系阿克苏群分布于萨热克巴依盆地的南北两侧，与上覆地层呈断层接触，主要岩性为一套绢云母石英片岩夹大理岩、和钙质片岩。中志留统合同沙拉群，岩性上部为白、浅灰色大理岩化灰岩；下部为暗色灰岩与钙质绢云母千枚岩、绿泥石及硅质岩互层。侏罗系地层主要出露下侏罗统莎里塔什组和康苏组、中侏罗统杨叶组和塔尔尕组及上侏罗统库孜贡苏组等5个组：①莎里塔什组(J1s)，为一套快速堆积的冲积扇相绿灰色砾岩夹砂岩条带或透镜体，下部多为褐红及褐灰色，砾径较大。②康苏组(J1k)，与下伏莎里塔什组为连续过渡沉积，为一套湖泊-沼泽相的煤系地层。③杨叶组(J2y)，与康苏组为连续沉积，为一套滨浅湖相灰、灰黑色泥岩夹砂岩、炭质泥岩及粉砂岩类，在河湖相石英砂岩中含有两层煤。康苏组和杨叶组煤层均具有工业开采价值，以乌恰煤矿和疏勒煤矿为主。④塔尔尕组(J2t)，与下伏杨叶组整合接触，为一套浅-半深湖相紫红、绿、灰色泥岩、粉砂岩夹砂岩及泥灰岩。⑤库孜贡苏组(J3k)，与下伏塔尔尕组假整合接触或直接超覆于元古界或古生界之上。可划分出2个岩性段，下段为冲积扇-河流相砾岩、砂岩、粉砂岩互层；上段为一套快速堆积的冲积扇相砾岩夹砂岩透镜体，为萨热克铜矿主赋矿层位。下白垩统克孜勒苏群可划分出3个岩性段：①第1岩性段(K1kz1)为一套辫状河相褐红色粉砂质泥岩，底部发育石英质细砾岩。局部砂岩和砾岩因后期油气蚀变而呈灰绿-灰白色，发育黄铁矿和褐铁矿化。②第2岩性段(K1kz2)为辫状河相紫灰色、暗褐红色砂岩与泥岩互层，局部夹有含砾砂岩(巴什布拉克铀矿的赋矿层位)，在萨热克铜矿南矿带，为辉长辉绿岩叠加成矿期，在褪色化砂岩中形成砂岩型铜、砂砾岩中形成砂砾岩型铜铅锌。③第3岩性段(K1kz3)为一套辫状河相灰白色厚层状含砾砂岩、岩屑砂岩夹少量褐红色粉砂质泥岩，局部为砾岩。在萨热克南矿带局部发育，也是砂砾岩型铅锌矿体和砂岩型铜矿层的储矿层位。
辉长辉绿岩类主要发育于萨热克巴依次级盆地南东翼，呈岩脉群出露于上白垩统克孜勒苏群紫红色砂岩中(图2a)，多沿断裂及裂隙上侵，岩脉群宽一般1～2m，单脉长度100～1000m，岩脉群上下盘砂岩发育明显褪色化蚀变。在托云地区，报道了大量岩浆岩年龄数据(周清杰等, 1990; 李永安等, 1995; 韩宝福等, 1998; 王彦斌等, 2000; Sobel and Arnaud, 2000; 梁涛等, 2007; 季建清等, 2006)，这些数据主要集中在150～170Ma、100～120Ma、35～70Ma三个年龄段，说明托云地区火山喷发-岩浆侵位具有多期多阶段性。但萨热克尚未见有辉长辉绿岩年龄数据发表，方维萱等(2017b)认为辉长辉绿岩侵位事件可能形成于古近纪-新近纪；黄行凯等(2017)认为辉长辉绿岩成岩晚于早白垩世。萨热克辉长辉绿岩侵位最高层位为上白垩统克孜勒苏群，本文推测其形成时代为晚白垩世-古近纪。
图3 萨热克铜矿区辉长辉绿岩脉群岩相学特征(a)辉长辉绿岩脉群顺层和切层侵位；(b)辉长辉绿岩脉沿断裂带侵位；(c)辉长辉绿岩脉群内石英脉与碎裂化；(d-f)辉长辉绿岩镜下显微特征. Pl-斜长石；Afs-碱性长石；Amp-角闪石；Aug-辉石；Chl-绿泥石；Bt-黑云母；Py-黄铁矿；Rt-金红石；Ap-磷灰石Fig.3 Petrographic characteristics of gabbro-diabase dike swarm in Sareke copper deposit(a) gabbro-diabase dike swarm of bedding and shear layers invasion; (b) gabbro-diabase dike swarm emplacement along the fault zone; (c) quartz veins and cataclasite in gabbro-diabase dike swarm; (d-f) photomicrograph features of gabbro-diabase dike swarm. Pl-plagioclase; Afs-alkalifeldspar; Amp-amphibole; Aug-augite; Chl-chlorite; Bt-biotite; Py-pyrite; Rt-rutile; Ap-apatite
1.2 岩石学与岩相学特征
辉长辉绿岩类岩脉群以小角度和大角度切层产出，两者之间具有细颈化(图3a)，细颈化部位厚度一般0.3～0.5m，无切错关系，揭示两种不同产状的脉体为同期侵入的产物。岩石呈灰绿色，辉长辉绿结构，块状构造，主要矿物成分为斜长石(45%)、角闪石(20%)、辉石(2%)(图3d-f)，次为磷灰石(3%)、黑云母(1%)、钛铁矿(5%)等，少量赤铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿等。斜长石，多呈长板状，粒径0.2～6.0mm。角闪石呈自形粒状或长板状，粒径0.15～2.0mm，多发生黑云母化、绿泥石化，部分颗粒隐约可见发育细密的解理。辉石呈自形粒状。角闪石与辉石均被碳酸盐、绿泥石、白钛矿完全交代呈假象。黏土类矿物以绿泥石为主，有少量含铁蒙脱石、蛇纹石。碳酸盐主要为白云石，呈他形不等粒状交代角闪石或为白云石脉。黑云母呈针状或片状。磷灰石呈细长针状，多与黏土类矿物一起分布于斜长石、角闪石之间。钛铁矿，多与磁铁矿或赤铁矿呈出溶连晶，板状、格子状、鱼骨状，已经褐铁矿化、白钛矿化。辉长辉绿岩脉群边部出现明显的蚀变带，主要为铁碳酸岩化、硅化脉蚀变带(图3c)；边部发育角砾岩化和碎裂岩化带(图3c)，两侧围岩发生明显的揉皱，显示在辉长辉绿岩脉群侵位过程中受到明显的构造变形；围岩地层出现明显灰白色褪色化(图3b)。
2 测试分析
采集的样品主要分布于萨热克矿带地表(图1、图2a)，进行了岩相学研究、全岩和电子探针分析。全岩分析在中国冶金地质总局一局测试中心完成，样品在研磨成粉末前用去离子水清洗；清洗后研磨至200目以下，主量元素采用荷兰飞利浦PW2404 X射线荧光光谱仪分析，分析误差小于0.1%；微量元素和稀土元素分析采用德国Finnigan-MAT公司ELEMENT XR等离子体质谱分析仪分析(ICP-MS)，分析误差±1×10-6。电子探针分析在中国地质科学院矿产资源研究所探针室完成，测试采用日本JXA-823V型电子探针分析仪，实验中加速电压为15kV，束流为2.0×10-8A，束斑大小为5μm。
3 分析结果
3.1 全岩地球化学
3.1.1 主量元素
辉长辉绿岩烧失量在0.97%～7.44%；SiO2含量为43.7%～48.6%，平均45.8%(表1)；TiO2含量在2.39%～3.11%，平均2.70%，属高钛系列(>2.00%)；Al2O3含量为15.7%～18.5%，平均17.3%；Fe2O3含量为1.97%～5.40%，平均3.48%；FeO含量为3.28%～7.13%，平均4.82%；MgO含量为5.57%～12.96%，平均8.61%。Di16属苦橄岩类(MgO>12%)，Di6、Di7、Di13、Di14、Di17等样品MgO含量为9.27%～10.70%，可归为苦橄质岩类(8%≤MgO<12%)。Na2O含量为2.30%～5.13%，平均3.62%；K2O含量为0.51%～2.56%，平均1.80%；多数样品里特曼指数σ>9，平均14.07，且全碱(K2O+Na2O)含量在4.39%～6.66%(>4%)。岩石具有高钛、镁，贫硅、富碱特征，属碱性变基性-碱性变超基性岩系列。
在TAS图解中(图4a)，样品落到似长石辉长岩、二长辉长岩、辉长岩区域，具有碱性辉长岩-碱性似长石辉长岩、碱性辉长岩-碱性二长辉长岩两个岩石系列演化方向。岩浆系列以钾玄岩系列为主(图4b)，具有向高钾钙碱性系列和钙碱性系列演化趋势。
表1辉长辉绿岩类全岩分析结果(主量元素:wt%；稀土和微量元素:×10-6)
Table 1 The results of whole rock analysis of gabbro-diabase (major elements: wt%; trace elements: ×10-6)
样品号Di6Di7Di13Di14Di16Di17QD16-1QD16-2QD70QP30-48QP30A-9岩性辉长岩似长石辉长岩二长辉长岩SiO245.145.947.843.744.747.046.744.9445.244.448. 6TiO22.392.692.572.782.612.542.642.863.112.912.56Al2O316.017.917.218.018.517.615.717.318.317.316.8Fe2O34.852.033.653.402.013.945.404.231.972.294.51FeO5.543.405.244.983.364.535.595.513.284.437.13MnO0.110.0950.0490.1000.0700.280.140.160.210.270.09MgO10.3310.249.5011.2212.968.205.896.285.576.567.93CaO6.877.202.954.973.146.7310.310.9313.513.94.84Na2O2.302.845.133.052.742.613.404.354.334.654.44K2O2.192.560.511.342.162.392.001.482.331.421.38P2O50.810.840.980.870.910.950.750.850.910.820.91LOI4.144.675.056.247.443.891.581.181.441.120.97Total100.6100.4100.5100.6100.6100.6100.1100.1100.1100.1100.1Mg#65.0577.7466.5171.3281.7164.4250.1054.5666.2664.3055.82CO25.495.331.994.552.264.934.097.239.029.754.72H2O-0.160.080.110.120.100.160.340.260.430.370.34Li31403971671023030323723Rb15213.19.98.6142419192112K182102128742171113217899198351656712296193361182411429Ba479489108180147563826398348240412Th167.56.35.84.97.45.55.54.94.84.9U5.04.83.33.94.45.22.02.22.42.91.8Nb80941068181935761625166Ta5.146.046.484.995.165.783.183.333.502.823.79Sr93192915014914010921054973733383759P35153676427337833993416532743708398135983985Zr200220233200241223204210212182225Hf7.28.77.96.19.18.07.79.69.8128.2Ti1431416145154271664715652152091583817153186341747515368Cr132101412061103388475013522Co4138456252374038294030Ni52544414667374635319224Cu166225371438356129681916210561Zn82546459578125581486160Pb118.322101115101310131Ag0.130.150.570.180.170.580.160.551.512.500.03Mo7.054.337.122.221.824.243.533.642.912.042.66V209234219255235202190158158157135La4348524146513748414149Ce748590738492871039491103Pr7.38.58.57.38.39.09.410.710.59.710.6Nd3642413742443640423739Sm7.228.478.178.419.038.567.638.3310.38.618.0Eu2.653.142.672.682.833.072.572.863.272.732.8Gd6.838.317.958.158.808.157.378.5210.38.77.6Tb0.931.091.071.091.261.111.021.141.451.181.01Dy4.335.234.995.406.335.125.125.727.165.864.9Ho0.740.890.830.881.070.870.880.981.200.960.84Er1.902.222.042.102.742.192.312.533.052.432.1Tm0.240.270.250.260.340.280.310.320.380.310.27Yb1.491.691.431.512.021.641.851.912.251.791.61Lu0.200.240.210.200.270.210.250.270.310.260.22Y15.318.718.318.723.118.419.021.627.621.717∑REE187216221189215227198235227212231LREE/HREE10.249.8110.778.678.4110.629.378.147.718.8611.39(La/Yb)N20.4420.4026.2019.5416.1822.3614.1718.1213.0516.5121.71(La/Sm)N1.141.131.000.980.961.111.031.030.960.961.06(Ce/Yb)N0.950.950.950.960.980.971.131.061.081.071.06δEu0.820.820.830.820.840.841.091.041.041.051.05δCe0.990.971.001.001.020.990.990.981.011.010.98
图4 辉长辉绿岩类TAS分类图解(a, 据Wilson, 1989)和SiO2-K2O图解(b, 实线据Peccerillo and Taylor, 1976; 虚线据Middlemost, 1985)Fig.4 The classification of gabbro-diabase using the total alkali versus silica (TAS) diagram (a, after Wilson, 1989) and SiO2 vs. K2O diagram (b, solid line after Peccerillo and Taylor, 1976; dot line after Middlemost, 1985)
图5 辉长辉绿岩类球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(标准化值据Sun and MacDonough, 1989)Fig.5 Chondrite-normalized rare earth element patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) for gabbro-diabase (normalization values after Sun and MacDonough, 1989)
3.1.2 稀土和微量元素
∑REE为187×10-6～235×10-6(表1)，平均214×10-6；(La/Yb)N=6.18～26.20，平均17.91；(Ce/Yb)N=0.95～1.25，平均1.03，显示轻稀土富集特征(图5a)。(La/Sm)N=0.75～1.14，大部分>1.00，平均1.01，说明岩浆来源于富集型地幔(或与地幔热柱有关)；Eu负异常不明显(δEu=0.82～1.22，平均0.95)，Ce异常不明显(δCe=0.97～1.02，平均1.00)。
本区岩浆岩Cr含量为22×10-6～206×10-6(表1)，平均88×10-6；Co含量为29×10-6～62×10-6，平均41×10-6；Ni含量为24×10-6～146×10-6，平均57×10-6，Cr、Ni含量小于Wilson (1989)给出的原始岩浆值(Ni=400×10-6～500×10-6，Cr>1000×10-6)，暗示本区岩浆经分离结晶作用演化而成，曾发生了橄榄石和单斜辉石分离结晶作用，并非原始岩浆直接形成。大离子亲石元素Ba、Sr(个别样品)出现相对明显的负异常。高场强元素P具有较明显的正异常，Zr有弱的负异常(图5b)，Nb/Ta=15～18，平均17，相当于原始地幔的含量(Nb/Ta=17.5±2.0)(Anders and Greresse, 1989)。Ti出现弱的负异常，Pb具有强正异常。
3.2 矿物地球化学
3.2.1 锆石和金红石
锆石呈黄粉色，具有晶核和清晰的同心韵律环带，呈次浑圆-浑圆状、粒状，个别半自形双锥柱状，透明，金刚光泽，个别晶内可见黑色固相包体，表面受熔蚀，大部分晶棱、晶面模糊不清，个别棱角钝化，伸长系数1.0～2.5，粒径0.03～0.22mm，暗示锆石可能经过了搬运。辉长辉绿岩类中金红石与锆石共生，呈橙黄色粒状、板状，主要有两种产状，一是呈粒状，与钠长石、歪正长石和正长石等发生交代；另一类产于黑云母、钛铁矿、磁钛铁矿周缘(图3d)，可能是这些矿物析出的Ti氧化形成金红石。
3.2.2 角闪石
角闪石以暗褐色为主，干涉色较为均一，多呈长柱状和自形粒状，粒径0.2～3mm，发育细密残留的解理，推测为辉石经过早期角闪石化蚀变而形成，含量为20.0%～40.0%，形成嵌晶含长结构。角闪石充填于自形晶斜长石三角空隙中，常被白云石、绿泥石完全交代呈假象，其次发生黑云母化，周边常析出磁铁矿、黄铁矿等矿物。电子探针分析表明(表2)，MgO含量为7.09%～10.20%、CaO含量为10.68%～11.06%、FeOT含量为12.65%～18.14%、K2O含量为0.87%～1.33%、Na2O含量为2.89%～3.42%、TiO2含量为2.07%～3.61%、Al2O3含量为11.22%～12.99%，角闪石具有富钙、钠和贫钾、镁特点。
根据角闪石化学分子式计算参数(林文蔚和彭丽君, 1994)，角闪石阳离子特征为，CaB=1.49～1.65，(Na+K)A=0.49～0.84，Ti=0.24～0.41。按国际矿物学协会角闪石专业委员会提出的命名原则和条件(王立本, 2001)，投影Si-Mg/(Mg+Fe2+)图解(Leakeetal., 1997)，角闪石种属为铁浅闪石(Di15-1-14和Di15-3-6)、浅闪石(Di15-1-10和Di15-1-13)和钙镁闪石(图6)。角闪石具深部幔源岩浆成因特征(图7)。
3.2.3 黑云母
黑云母呈亮黄色-褐色，片状、鳞片状、针状，为多期次形成，①早期黑云母与角闪石-斜长石共生，为褐色-褐绿色，以细小的针状居多，少部分为片状，分布于斜长石和角闪石之间；②中期黑云母多与长石发生交代，或与绿泥石等黏土类矿物相伴产出。在黑云母周边，常发育钛铁矿与磁铁矿或钛铁矿与赤铁矿的出溶连晶，呈棒状，已经被白钛矿完全交代，揭示黑云母形成于高氧化环境；③晚期黑云母与黏土矿物伴生，多已经发生水化作用，形成了水解黑云母(水云母化)，为壳源黑云母。不同其次黑云母具有不同的岩相学和矿物地球化学特征(表3)，黑云母矿物地球化学投图(图8a, b)为原生铁质黑云母、原生镁质黑云母，揭示形成于不同的成岩过程和环境。
图6 角闪石成分分类图解(据Leake et al., 1997)Fig.6 Diagram of amphibole composition classification (after Leake et al., 1997)
图7 角闪石Al2O3-TiO2成因判别图解(据姜常义和安三元, 1984)Fig.7 Al2O3 vs. TiO2 genetic discriminant diagram of amphibole (after Jiang and An, 1984)
3.2.4 长石
长石多呈长板状，少量为柱状，正低突起，可见钠长石双晶和卡钠复合双晶，含量为30.00%～60.00%(表4)，粒径0.1～1.0mm，常形成三角架，多与白云石、角闪石交代产出。由电子探针分析、牌号计算、投图(图9)可看出，辉长辉绿岩类中长石具有较完整演化系列，发育钠长石、歪长石、Na-正长石、正长石和斜长石系列的更长石、中长石、拉长石。正长石SiO2含量约65.60%，Al2O3含量约17.42%，K2O含量约15.18%，属于钾长石端元。钠长石SiO2含量为64.12%～68.84%，平均66.68%，Al2O3含量为19.85%～22.58%，平均20.95%，Na2O含量为9.48%～11.13%，平均10.20%，属于钠长石端元。中长石-拉长石代表了钙质斜长石端元的演化趋势。结合岩相学研究显示，本区长石演化方向为钙长石→钠长石→钾长石， 钾钠长石交代钙长石。完整的长石演化序列说明本区长石成分变化较大，出现了几乎纯的钠长石和钾长石，根据相平衡原理，对于一个成分均一的岩浆体系，不可能同时晶出富钠和富钾的碱性长石，这两种碱性长石只有通过低于固相线的固溶体分解才能得到。因而，本区长石系列矿物特征揭示岩浆成岩作用系统具有多期次演化过程，也是复杂的岩浆成岩作用，吕勇军等(2006)在研究托云盆地玄武岩中巨晶长石时也得到过类似的认识。
表2辉长辉绿岩类中角闪石电子探针分析数据(wt%)及参数
Table 2 The EPMA data (wt%) and parameter of amphibole of gabbro-diabase
测点号Di15-1-10Di15-1-11Di15-1-13Di15-1-14Di15-3-1Di15-3-3Di15-3-5Di15-3-6Di15-3-7Di15-3-8SiO243.2442.1043.5642.8643.0842.6442.5643.0943.1442.06TiO22.582.762.522.373.113.043.472.073.612.64Al2O311.4911.4611.6511.3712.2912.2412.0411.2212.9911.70FeOT14.3614.2515.2415.9413.6914.5913.8018.1412.6514.41MgO9.659.849.068.6510.209.879.697.098.919.65MnO0.280.190.250.210.200.180.100.260.200.17CaO10.7910.7310.8410.6810.8810.7811.0610.9410.8510.99Na2O3.113.203.373.083.183.423.143.262.893.39K2O0.981.051.000.981.031.101.001.330.871.01F0.130.150.000.030.230.110.120.190.070.00Cl0.000.010.010.010.010.010.000.000.010.01Total96.1896.3096.3897.2296.5095.7596.9897.5896.1996.03XAb0.860.860.460.460.600.600.680.680.680.68XAn0.100.100.010.010.370.370.250.250.250.25以23个氧原子为基准计算的阳离子数SiT∗6.5226.4296.5276.5356.4016.3646.3896.5716.4566.404AlⅣT1.4781.5711.4731.4651.5991.6361.6111.4291.5441.596AlⅥC0.5640.4910.5840.5790.5540.5160.5190.5890.7480.505Fe3+C0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000TiC0.2930.3170.2840.2710.3470.3410.3920.2370.4060.303MgC2.1692.2382.0241.9662.2582.1952.1671.6111.9882.188Fe2+C1.8111.8201.9102.0331.7011.8201.7332.3141.5831.835MnC0.0350.0240.0320.0280.0250.0230.0120.0340.0250.022Fe2+B0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000CaB1.6161.6461.5751.6221.6191.6191.6021.5731.4891.646NaB0.3840.3540.4250.3780.3810.3810.3980.4270.5110.354CaA0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000NaA0.5250.5930.5530.5310.5360.6100.5150.5350.3290.645KA0.1880.2050.1920.1900.1940.2090.1910.2580.1660.196O0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000OH1.9401.9281.9981.9841.8901.9461.9431.9071.9641.998F0.0600.0710.0000.0140.1080.0510.0570.0930.0330.000Cl0.0000.0020.0020.0020.0030.0030.0010.0000.0030.002Fe3+/(Fe2++Fe3+)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Fetol/(Fetol+Mg)0.4550.4480.4850.5080.4300.4530.4440.5900.4430.456Mg/(Mg+Fetol)0.5450.5520.5150.4920.5700.5470.5560.4100.5570.544Mg/(Mg+Fe2+)0.5450.5520.5150.4920.5700.5470.5560.4100.5570.544Si/(Si+Ti+Al)0.7360.7300.7360.7380.7190.7180.7170.7450.7050.727Al/Si0.3130.3210.3150.3130.3360.3380.3330.3070.3550.328Mg/(Fetol+AlVI)0.5630.5760.5100.4820.5860.5530.5610.3720.5130.556T (℃)636666546545777796738701676748ΔNNO-1.35-1.32-1.59-1.65-1.33-1.46-1.56-2.14-1.81-1.41P (kbar)7.136.927.437.335.234.706.087.946.265.71H (km)26.325.627.527.119.417.422.529.423.221.1种属浅闪石钙镁闪石浅闪石铁浅闪石钙镁闪石钙镁闪石钙镁闪石铁浅闪石钙镁闪石钙镁闪石
注：Anderson and Smith (1995)基于角闪石-斜长石建立P(kbar)=4.76AlT-3.01-[T(℃)-675]/85×[0.530AlT+0.05294×(T(℃)-675)]；P(kbar)=ρgD，g=9.8m/s2，ρ=2760kg/m3，D是根据压力估算的侵位(或成岩)深度.Holland and Blundy (1994)计算的角闪石配位参数(按23氧原子计算)，FeOT为全铁
表3辉长辉绿岩类中黑云母电子探针分析数据(wt%)及参数
Table 3 The EPMA data (wt%) and parameter of biotite of gabbro-diabase
测点号Di10-2-1Di10-2-2Di5-1-8Di5-1-9Di5-2-1Di5-2-2Di5-2-3Di5-2-4Di5-3-1Di5-3-2SiO238.9438.7538.2038.3437.4637.7138.2438.4139.5238.69TiO23.453.802.822.893.393.502.793.173.193.80Al2O313.8512.8315.5414.6115.0214.7514.7314.3213.6814.09FeO20.9922.0015.7616.1215.9415.6514.8818.1714.3118.23MnO0.200.140.140.090.120.080.090.090.110.18MgO8.167.0912.4911.5611.4111.7112.5410.1813.009.90CaO0.030.000.050.040.050.000.020.030.000.02Na2O1.000.821.461.361.391.311.371.171.331.21K2O7.868.037.867.647.677.547.757.817.587.88Cr2O30.000.010.020.030.000.020.010.000.000.00NiO0.000.000.000.070.000.000.000.020.080.04F0.200.120.070.030.010.160.240.060.190.19Cl0.010.000.010.010.010.010.010.010.000.01Total94.6993.5794.4092.7992.4892.4392.6893.4292.9894.23∗H2O1.671.671.591.931.421.481.861.861.941.89∗F, Cl=O0.270.270.310.040.480.430.110.110.020.08Si4+5.9106.0145.7125.8365.7265.7575.795.865.955.87AlⅣ2.0901.9862.2882.1642.2742.2432.212.142.052.13AlⅥ0.3880.3610.4510.4580.4310.4120.420.430.370.38Ti4+0.3940.4430.3180.3310.3900.4020.320.360.360.43Fe3+0.4530.2660.1790.1950.1920.1930.330.220.180.22Fe2+2.2112.5901.7921.8571.8461.8061.562.101.622.09Mn2+0.0250.0180.0170.0120.0160.0100.010.010.010.02Mg2+1.8461.6402.7852.6232.6002.6662.832.312.922.24Ca2+0.0060.0000.0080.0060.0090.0000.000.000.000.00Na+0.2950.2450.4230.4020.4110.3870.400.350.390.35K+1.5221.5891.4991.4831.4961.4681.501.521.461.52Cr3+0.0020.0050.0090.0170.0070.0380.000.000.000.00Ni2+0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000.000.000.00F-0.2040.2120.2720.0320.4450.3930.120.030.090.09Cl-0.1020.1450.1000.0140.1110.1030.000.000.000.00∗OH-1.6941.6431.6281.9531.4441.5041.881.971.911.91XMg0.450.390.610.590.580.600.650.520.640.52XFe54.5061.2439.1541.4641.5340.3835.4847.5835.7148.31XMf0.900.771.211.171.171.191.291.051.281.03lnTi-0.93-0.81-1.15-1.11-0.94-0.91-1.15-1.01-1.02-0.84(XMg)30.090.060.230.200.200.210.270.140.270.14T(℃)695703697696719726707695724719lgf(O2)-1.07-1.410.250.01-0.18-0.090.35-0.430.40-0.70P(kbar)0.980.581.771.411.671.521.431.270.821.10H(km)3.612.156.545.236.165.605.304.703.034.07来源壳源区壳幔混源区
续表3
Continued Table 3
测点号Di5-3-3Di14-1Di14-2Di14-4Di14-8Di16-1Di16-2Di16-3Di17-2Di17-6SiO237.3638.0938.6931.8338.9238.7038.7037.5738.1337.74TiO24.274.494.362.194.833.964.885.055.255.54Al2O313.2514.2014.9713.7815.0414.8014.3114.3314.6215.50FeO17.2618.9417.3819.3118.5718.5317.5919.0017.1216.18MnO0.130.080.140.150.130.180.100.190.090.15MgO8.8710.5212.069.2810.467.5310.439.3010.3311.34CaO0.050.040.061.870.071.720.040.000.030.01Na2O1.130.810.890.220.981.141.021.070.830.99K2O7.277.246.943.766.607.348.078.289.619.42Cr2O30.000.020.020.050.020.030.020.030.030.00NiO0.000.000.000.030.000.020.000.000.050.08F0.220.200.290.260.160.110.130.050.240.19Cl0.010.010.010.000.000.010.010.010.000.01Total89.8094.6395.8082.7495.7694.0495.2994.8896.3197.16∗H2O1.781.901.901.891.961.931.931.951.951.94∗F, Cl=O0.100.090.090.120.070.050.050.050.070.08Si4+5.925.725.715.525.755.855.785.705.695.56AlⅣ2.082.282.292.482.252.152.222.302.312.44AlⅥ0.390.230.310.340.370.490.300.260.260.25Ti4+0.510.510.480.290.540.450.550.580.590.60Fe3+0.230.430.210.270.230.430.220.220.200.19Fe2+2.061.951.932.532.061.911.982.191.941.81Mn2+0.020.010.020.020.020.020.010.020.010.02Mg2+2.102.352.652.402.301.702.322.102.302.49Ca2+0.010.010.010.350.010.280.010.000.000.00Na+0.350.240.250.070.280.330.300.310.240.28K+1.471.391.310.831.241.421.541.601.831.77Cr3+0.000.000.000.010.000.000.000.000.000.00Ni2+0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00F-0.110.100.140.140.070.050.060.020.110.09Cl-0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00∗OH-1.891.901.861.851.931.951.941.981.891.91XMg0.500.550.580.490.530.470.540.490.540.58XFe49.5445.3342.1251.3547.2152.9646.0250.9845.7342.05XMf1.001.091.150.971.050.931.080.971.081.15lnTi-0.68-0.68-0.73-1.25-0.62-0.80-0.60-0.55-0.53-0.49(XMg)30.130.160.190.120.150.100.160.120.160.19T(℃)738745746651749716754751763775lgf(O2)-1.09-0.57-0.180.00-0.84-1.64-0.81-1.17-0.89-0.71P(kbar)0.971.091.362.011.401.461.101.231.261.62H(km)3.584.015.027.425.195.414.084.564.675.99来源壳源区壳幔混源区壳源区壳幔混源区
注：基于22个氧原子计算黑云母阳离子数及相关参数(*H2O为水的质量分数，*F、*Cl、*OH-分别为黑云母分子中OH位置上F、Cl、OH-的摩尔分数)
图8 黑云母矿物地球化学特征图(a, b,据Foster, 1960；c,据Henry et al., 2005；d,据周作侠, 1986)Fig.8 Diagrams of geochemical characteristics of biotite (a, b, after Foster, 1960; c, after Henry et al., 2005; d, after Zhou, 1986)
图9 长石判别图(据陈雷等, 2014)Fig.9 Feldspar discrimination diagram (after Chen et al., 2014)
图10 绿泥石分类图解(据Deer et al., 1962)Fig.10 Classification diagram of chlorite (after Deer et al., 1962)
3.2.5 绿泥石
绿泥石化蚀变相为本区岩浆成岩系统晚期自蚀变相或辉长辉绿岩类遭受热液蚀变相特征(方维萱等, 2017b)，因此，绿泥石化蚀变相的矿物地球化学研究，有助于揭示岩浆成岩系统的晚期热液活动和成岩作用。电子探针分析结果见表5，为避免分析造成绿泥石成分误差，采用了(Na2O+K2O+CaO)<0.5%作为判别标准，如果(Na2O+K2O+CaO)>0.5%，则表明绿泥石的成分有混染(Foster, 1960; Zang and Fyfe, 1995)。按此判别标准对本次分析结果进行剔除，绿泥石矿物地球化学特征为：SiO2含量为32.75%～39.98%，平均35.53%；TiO2含量为0.00%～4.12%，平均0.33%；Al2O3含量为11.60%～17.30%，平均13.70%；FeOT含量为6.49%～23.10%，平均25.50%；MnO含量为0.00%～0.10%，平均0.04%；MgO含量为16.0%～27.50%，平均20.90%；Na2O含量为0.05%～0.30%，平均0.21%；K2O含量为0.00%～0.14%，平均0.06%。绿泥石具有高铁、高镁特点，这与方维萱等(2017b)计算结果一致。
采用Deeretal. (1962)的绿泥石分类图解进行投图(图10)，绿泥石种属以富铁的铁斜绿泥石(辉绿泥石)为主，次为滑石绿泥石。铁斜绿泥石的形成还可能与流体的沸腾作用有关，流体的沸腾作用会改变成矿流体的温度、盐度、氧化还原状态以及pH值等，降低Cu在热液体系中的稳定性和溶解度，从而导致Cu的沉淀(Heinrich, 1990)。
3.2.6 方解石-白云石
方解石主要呈脉状、网脉状分布于辉长辉绿岩类中，CaO含量为53.90%～54.00%，FeO含量为0.67%～0.76%(表6)。白云石有两种产状，一种主要与角闪石、长石交代产出，表现为白云石化；另一类白云石呈脉状产出，脉宽0.5～2mm。白云石CaO含量为32.70%，MgO含量为20.25%，FeO含量为3.8%和少量氧化锰等。
4 讨论
4.1 地幔源区岩浆温压条件
本次采用锆石、与锆石共生的金红石及钙质斜长石温度对地幔源区岩浆形成温度进行恢复和约束。研究表明，锆石中Ti含量和金红石中Zr含量分别与其温度有较好线性关系，从而提出了锆石Ti和金红石Zr含量这一单矿物微量元素温度计(Zacketal., 2004; Watson and Harrison, 2005; Watsonetal., 2006)，并引起了广泛关注(张丽娟和张立飞, 2016; 孙紫坚等, 2017)。该温度计虽然存在多个形式的计算公式，其应用的压力条件、地质背景等还没有统一的认识(高晓英和郑永飞, 2011)，但其地质应用优势明显，值得尝试和不断研究。
本文采用Watsonetal. (2006)拟合的锆石Ti和金红石Zr含量温度计公式进行温度估算，获得锆石结晶温度为651～1081℃(平均826℃)(表7)；估算2件金红石样品形成温度分别为1091℃和400℃(表8)。金红石中Fe含量高低被认为是区分金红石是否变质成因的重要指标(Zacketal., 2004)，即变质成因金红石中Fe含量大于1000×10-6。2件样品中金红石Fe含量分别为3171×10-6、7750×10-6，揭示金红石在岩浆源区结晶形成，温度为1091℃，与岩浆源区锆石结晶最高温度(1081℃)耦合；金红石在后期遭受了热液退变作用，热液蚀变温度为400℃，与钠长石化、钾长石化蚀变温度耦合。
吕勇军等(2006)估算托云玄武岩中歪长石巨晶结晶压力在8.0～10.0kbar，温度为900℃左右；辉石巨晶温度为1185～1199℃、压力约为15.3～16.4kbar，认为辉石巨晶P-T轨迹起自于玄武质岩浆的液相线附近，歪长石与辉石巨晶可能为同源不同条件下的产物。锆石Ti含量温度计估算岩浆温度为651～1081℃(平均826℃)，金红石Zr含量温度计获得岩浆温度为1091℃，高温系列长石形成温度为886～1907℃(平均1211℃)(表4)，总体上岩浆平均温度与吕勇军等(2006)估算的辉石巨晶(1185～1199℃)、歪长石巨晶形成温度(900℃)较为接近。而锆石的温度波动比较大，通过锆石形态学研究发现，锆石呈次浑圆状—浑圆柱状，表面受熔蚀，大部分晶棱、晶面已模糊不清，个别棱角钝化，暗示锆石经过了搬运，推测这一时期前岩浆可能发生了移动，或者这些锆石来自于同源的不同小岩浆房，这与吕勇军等(2006)认为的辉石巨晶、角闪石巨晶和黑云母巨晶可能来自于同一岩浆源区，而形成于不同条件下(有多个岩浆房？)有类似之处，因此可能造成其温度范围大。
总之，通过锆石、金红石和高温系列长石形成温度，推测萨热克岩浆地幔源区形成温度大致应在1081～1211℃以上，为高温高压条件下锆石-金红石-斜长石-辉石相。
4.2 地幔流体交代作用
从角闪石成因判别图解(图7)可得，辉长辉绿岩类中角闪石为幔源岩浆相关的角闪石。这为采用角闪石温压计估算的温度-压力来恢复和探讨本区地幔流体交代作用期岩浆形成的温度-压力相信息提供了物质条件。韩宝福等(1998)在托云盆地火山岩中发现了地幔和下地壳角闪石、长石、黑云母等巨晶形成的捕虏体，角闪石、黑云母等含水地幔捕虏体的存在表明地幔发生过强烈地幔流体交代作用(李永安等, 1995)。郑建平等(2001)发现托云玄武岩中许多矿物化学特征都处于太古代难熔克拉通地慢和显生宙饱满地慢之间，认为岩浆发生过地幔交代作用， 而塔拉斯-费尔干纳岩石圈深大断裂在地幔物质上涌中起到了主通道作用。这些充分说明，托云地区岩浆确实发生了地幔流体交代作用，其温度、压力条件值得探索。
表5辉长辉绿岩类中绿泥石电子探针分析数据(wt%)及参数
Table 5 The EPMA data (wt%) and parameter of chlorite of gabbro-diabase
测点号Di14-3Di14-11Di14-14Di16-9Di17-10Di17-25Di17-28Di17-29Di6-7Di6-9Di6-13SiO238.3935.6637.1336.5435.0733.0834.1035.7738.9433.2134.96TiO20.000.020.304.120.000.030.040.040.130.120.13Al2O315.3312.5111.8714.0014.8215.0817.2816.0014.6712.7611.62FeO12.7514.6816.087.6417.4116.8519.5918.6711.7015.2423.06MnO0.020.000.050.050.050.090.080.100.000.030.03MgO22.2323.2521.8623.8219.1820.7216.6015.9122.8721.6316.73CaO0.300.050.120.140.250.290.270.300.260.240.11Na2O0.050.030.070.140.060.060.060.050.070.100.10K2O0.120.010.070.110.060.100.090.120.130.080.03Cr2O30.100.030.020.020.040.050.000.000.550.140.05NiO0.010.090.030.040.000.030.050.080.130.080.14F0.150.020.000.100.050.040.000.000.080.000.00Cl0.000.000.010.010.000.000.000.000.000.010.00Total89.5686.4287.6786.9287.0086.4688.2887.0889.5583.7187.07Si4+3.613.543.643.493.493.333.383.563.663.443.60Ti4+0.000.000.020.300.000.000.000.000.010.010.01Al3+1.701.461.371.571.741.792.021.881.631.561.41Fe3+0.110.120.140.070.150.140.160.160.100.130.18Fe2+0.891.091.180.541.301.281.461.390.821.191.80Mn2+0.000.000.000.000.000.010.010.010.000.000.00Mg2+3.123.443.203.392.853.112.452.363.213.342.57Ca2+0.030.000.010.010.030.030.030.030.030.030.01Na+0.010.010.010.030.010.010.010.010.010.020.02K+0.010.000.010.010.010.010.010.010.010.010.00AlⅣ0.390.460.360.510.510.670.620.440.340.560.40AlⅥ1.311.001.011.061.231.121.401.441.291.001.01Fe/(Fe+Mg)0.220.240.270.140.310.290.370.370.200.260.41Mg/(Fe+Mg)0.780.760.730.860.690.710.630.630.800.740.59Al/(Al+Fe+Mg)0.300.240.240.290.300.290.340.330.290.260.24d00114.2814.2614.2714.2714.2514.2414.2414.2614.2814.2514.26a362.04152.41182.925.10486.81516.921164.59701.5434.58274.601652.63a694.66212.41257.878.30675.12673.321589.381001.3453.54364.162049.84lga31.792.182.260.712.692.713.072.851.542.443.22lga61.982.332.410.922.832.833.203.001.732.563.31logK116.0015.4015.8815.6514.9714.1714.2615.2616.3514.8015.07logK2-89.62-93.45-90.33-91.79-96.73-103.98-103.07-94.49-87.78-98.14-95.93M0.780.760.730.860.690.710.630.630.800.740.59Fe2++AlⅥ2.212.092.201.602.532.402.862.832.112.192.81T(℃)102.56115.37105.10110.09124.90143.06140.97118.5095.46128.72122.66lgf(O2)-63.28-61.03-62.94-61.74-59.30-56.23-56.51-60.41-64.64-58.69-59.90lgf(S2)-23.61-21.83-23.38-22.27-20.45-17.67-18.00-21.43-24.61-19.87-20.98
续表5
Continued Table 5
测点号Di7-12Di7-13Di7-14Di7-15Di7-17Di7-21Di13-2Di13-3Di13-4Di13-7Di13-11SiO234.0537.7635.7035.1837.8739.9834.8335.5432.6835.1432.75TiO20.040.020.090.070.000.000.330.400.460.210.09Al2O311.8312.3712.4012.3413.6613.0514.8614.8513.8013.1013.61FeO13.0010.4111.2313.3510.196.4919.3020.0920.7318.4320.14MnO0.040.020.000.000.010.000.020.030.090.010.04MgO21.2425.6226.3524.2226.3027.4618.0118.6016.4617.2016.25CaO0.260.230.150.110.270.200.170.230.180.290.20Na2O0.000.000.030.030.060.030.040.070.070.050.08K2O0.040.020.000.020.060.030.140.100.130.140.15Cr2O30.000.000.000.000.010.000.050.040.080.100.07NiO0.030.020.100.020.070.120.080.070.060.100.10F0.040.080.100.090.140.140.050.000.000.000.00Cl0.000.000.000.010.000.010.010.000.000.000.00Total80.5886.5286.1785.4688.5787.5087.8690.1484.8984.8083.50Si4+3.603.643.503.513.573.733.473.463.433.623.47Ti4+0.000.000.010.000.000.000.020.030.040.020.01Al3+1.471.411.431.451.521.441.741.711.711.591.70Fe3+0.120.090.100.110.090.060.160.160.170.160.17Fe2+1.030.750.821.000.710.451.451.481.651.421.62Mn2+0.000.000.000.000.000.000.000.000.010.000.00Mg2+3.343.693.853.603.703.822.672.702.572.642.57Ca2+0.030.020.020.010.030.020.020.020.020.030.02Na+0.000.000.010.010.010.010.010.010.010.010.02K+0.010.000.000.000.010.000.020.010.020.020.02AlⅣ0.400.360.500.490.430.270.530.540.570.380.53AlⅥ1.071.050.930.961.091.171.211.171.131.201.18Fe/(Fe+Mg)0.230.170.180.220.160.100.350.350.390.350.39Mg/(Fe+Mg)0.770.830.820.780.840.900.650.650.610.650.61Al/(Al+Fe+Mg)0.250.240.230.240.260.250.300.290.290.280.29d00114.2714.2814.2614.2614.2814.3014.2514.2514.2414.2714.25a3105.6418.8736.8998.2718.501.24847.88907.861602.55585.131413.11a6152.9628.8953.39137.8128.322.021147.301210.992040.69812.261823.29lga32.021.281.571.991.270.092.932.963.202.773.15lga62.181.461.732.141.450.313.063.083.312.913.26logK115.7816.3115.4515.3515.9417.1314.7214.6614.3315.5114.60logK2-90.93-87.95-93.13-93.84-90.00-84.45-98.77-99.32-102.41-92.68-99.89M0.760.830.820.780.840.900.650.650.610.650.61Fe2++AlⅥ2.101.801.761.961.801.612.662.642.782.632.79T(℃)107.296.2114.4116.6103.979.9130.4131.8139.4113.0133.2lgf(O2)-62.49-64.52-61.15-60.80-63.02-67.67-58.37-58.14-56.90-61.48-57.95lgf(S2)-23.01-24.48-21.86-21.62-23.33-26.61-19.66-19.46-18.34-22.29-19.29
注：基于14个氧原子计算其阳离子数及相关参数；d001=14.339-0.1155AlⅣ-0.0201Fe2+；T=(14.339-d001)×1000
表6辉长辉绿岩类中方解石-白云石电子探针分析数据(wt%)及参数
Table 6 The EPMA data (wt%) and parameter of calcareous-dolomite of gabbro-diabase
测点号矿物SiO2TiO2Al2O3FeONa2OCaOFBP30A-9-2方解石0.020.000.000.7560.0253.900.00BP30A-9-3方解石0.050.070.010.670.0054.000.08BP30A-9-1白云石0.050.010.013.800.0332.700.12测点号ClMgOK2OMnOV2O3TotalXCcMg温度(℃)BP30A-9-20.000.610.000.630.0056.020.0153235BP30A-9-30.010.290.000.550.1256.030.007454BP30A-9-10.0720.250.010.530.0157.39//
表7辉长辉绿类中锆石Ti含量温度计估算结果
Table 7 Results of Ti in zircon geothermometers of gabbro-diabase
测点号S1-01S1-02S1-03S1-04S1-05S1-06S1-07S1-09S1-10S1-11S1-12S1-13Ti (×10-6)31.3039.0032.75181.0024.179.8122.4718.1465.109.793.2422.95温度(℃)8528778571081825739817796938739651820测点号S1-14S1-15S1-16S1-18S1-19S1-20S1-21S1-22S1-24S1-25S1-26Ti (×10-6)25.2426.6713.8418.1819.8928.896.6418.0627.005.16112温度(℃)8298357707968058447067968366861010
表8辉长辉绿岩类中金红石Zr含量温度计估算结果(主量元素:wt%)
Table 8 Results of Zr in rutile geothermometers of gabbro-diabase (major elements: wt%)
测点号Na2OMgOAl2O3FK2OSiO2CaOMnOFeOTiO2Di5-1-20.510.040.340.000.131.430.850.020.4191.97Di14-200.190.090.150.000.050.220.240.051.0097.87测点号P2O5SO3ZrO2ClV2O3Cr2O3NiOTotalZr (×10-6)温度(℃)Di5-1-20.010.001.640.011.180.190.0498.78121331091Di14-200.000.000.000.010.020.110.0099.995.18400
表9辉长辉绿岩类中磷灰石电子探针分析数据(wt%)
Table 9 The EPMA data (wt%) of apatite of gabbro-diabase
测点号SiO2Al2O3TiO2FeOMgOK2ONa2OCaOMnOP2O5SO3ClFDi5-3-60.950.030.000.520.140.200.0150.980.0634.860.010.0552.20Di5-3-70.820.100.000.440.290.070.2554.810.0240.000.030.0732.35Di7-50.330.020.020.390.200.030.0052.650.0844.740.020.0422.13Di7-60.850.280.050.550.900.030.0052.150.0443.320.000.0162.08
辉长辉绿岩类中磷灰石呈细长针状或树枝状，与角闪石、白云石交代产出，含氟2.08%～2.35%，含氯0.02%～0.07%(表9)。含水(0.56%)的氟磷灰石通常被认为是地幔流体的指示矿物，在我国玢岩型铁矿中更是将磷灰石作为发生热流体交代的标志。因此，磷灰石的发育揭示在角闪石结晶分异阶段发生了地幔流体交代作用。Wangetal. (2014)认为高含水量可抑制斜长石的结晶，而萨热克地幔源区岩浆中高温系列长石(表4)的存在否定了大量水存在的可能性，因而地幔流体交代作用过程中来自于地幔流体的少量水参与了岩浆演化。
4.2.1 角闪石形成的温压估算
Blundy and Holland (1990)提出了由角闪石-斜长石矿物对组成的地质温度计。由此两种矿物组成的角闪石-斜长石温压计较其它矿物温压计，具有数据易得、结果可靠等优点，并且该温压计在较大的温度(400～1150℃)、压力(0.1～2.3GPa)范围内都比较稳定。Hammarstrom and Zen (1986)首先提出角闪石全铝(AlT)含量和角闪石结晶压力(P)之间的关系公式，随后Hollisteretal. (1987)、Johnson and Rutherford (1989)、Schmidt (1992)、Holland and Blundy (1994)、Anderson and Smith (1995)对角闪石全铝压力计进行了多次的修正与完善。近年来，全铝压力计在国内外得到了广泛应用(龚松林, 2004; 牛利锋和张宏福, 2005; Andersonetal., 2008; 汪洋, 2014; 陈雷等, 2014; 鲁佳等, 2017)。因此，角闪石-斜长石温压计被广泛地应用于岩浆岩研究中，以恢复侵入岩结晶时的压力，进而得到侵入岩体的成岩深度或火山岩岩浆房的深度，探讨岩浆成岩作用过程和物理化学环境，对侵入岩剥蚀深度恢复和造山带的构造热演化史约束等方面有着重要意义(Andersonetal., 2008)。
本文采用Holland and Blundy (1994)基于浅闪石-透闪石的反应平衡建立的温度计，Anderson and Smith (1995)修正的角闪石-斜长石全铝(AlT)压力计和Ridolfietal. (2008)提出的氧逸度公式(表2下方公式)，进行角闪石结晶温度、压力、氧逸度和成岩深度估算(表2)，获得角闪石结晶温度为545～796℃，压力为7.94～4.70kbar，氧逸度为-2.14～-1.32，成岩深度为29.4～17.4km，较吕勇军等(2006)估算的托云盆地玄武岩中巨晶角闪石结晶温度(1000℃)低，但压力(初始压力7.94kbar)、成岩深度(开始晶出深度29.4km)均与其高度一致(初始压力8.5kbar、开始晶出深度30km)，佐证了本次角闪石-斜长石矿物对估算的温度、压力和成岩深度是可靠的。
4.2.2 角闪石形成的地球化学动力学机制分析
角闪石种属为铁浅闪石、浅闪石和钙镁闪石(图6)，铁浅闪石形成深度分为29.4km(Di15-3-6)、27.1km(Di15-1-14)，浅闪石形成深度分别为27.5km(Di15-1-13)、26.3km(Di15-1-10)(表2)，钙镁闪石形成深度为25.6～17.4km。由此看出，幔源岩浆相关角闪石种属演化与岩浆侵位深度相关，岩浆侵位过程中(29.4km→17.4km)，角闪石种属演化为铁浅闪石→浅闪石→钙镁闪石；角闪石中FeO含量有降低趋势，从18.14%～15.94%(铁浅闪石)→15.24%～14.36%(浅闪石)→14.59%～12.65%(钙镁闪石)；Mg含量略有增加，从7.09%～8.65%(铁浅闪石)→9.06%～9.65%(浅闪石)→8.91%～10.20%(钙镁闪石)，这与角闪石从铁浅闪石(富铁)向钙镁闪石(富镁)演化相一致。岩浆成岩系统压力降低，从7.94～7.33kbar(铁浅闪石)→7.43～7.13kbar(浅闪石)→6.92～4.70kbar(钙镁闪石)；温度略有升高趋势，从545℃(铁浅闪石)→546℃、636℃(浅闪石)→666～796℃(钙镁闪石)。在角闪石周边常见有磁铁矿析出，推测是在压力降低、温度升高、角闪石向贫铁富镁演化过程中，铁质活化迁移进入流体所致。角闪石的Mg/(Mg+Fe2+)变化范围为0.41～0.57(<0.68)(表2)，表明角闪石是岩浆演化结晶分异作用形成，这与季建清等(2006)认为托云盆地岩浆分离结晶是岩浆演化和岩浆系列形成的主要因素相一致。
因此，本区幔源岩浆演化结晶分异作用形成角闪石，与方维萱等(2019)结论一致，他认为早期岩浆作用角闪石相和中期黑云母相均为岩浆结晶分异作用形成。岩浆侵位过程中角闪石由富铁向贫铁富镁方向演化，地球化学动力学机制为减压增温熔融。
4.2.3 地幔流体交代作用阶段岩浆温压条件恢复与岩浆侵位
角闪石相代表了地幔流体交代作用过程，温度为545～796℃(平均683℃)、压力为7.94～4.70kbar、成岩深度为29.4～17.4km、氧逸度为-2.14～-1.32，为典型的减压增温熔融过程，也是岩浆侵位的地球化学动力学机制，推测萨热克巴依盆地内幔型断裂切割岩石圈地幔后，导致并触发了减压熔融机制形成，在地幔流体交代作用和减压熔融机制下，导致岩浆体系热膨胀使得体积增大，并提供了岩浆体系上升侵位动力源，岩浆体系从大陆深部29.4km处缓慢上升侵位到17.4km。
方维萱等(2019)在对萨热克超基性-基性岩类原岩恢复和蚀变研究中认为，本区角闪石相和黑云母相分别是早期和中期岩浆结晶分异作用形成，含较高CO2(4.55%～5.99%)和挥发组分(HO-H+、S等)，推测在岩石圈深部经历了富CO2深部流体交代作用。挥发组分的增加使得岩浆向富水方向演化，在减压增温下导致岩浆体系体积膨大，佐证了本文认为地幔流体参与岩浆演化。
4.3 壳幔混源岩浆作用
本区黑云母为深源岩浆成因的铁镁质原生黑云母(图8a, b)，大多形成于壳幔混源区(图8d)，暗示发生了壳幔混源岩浆作用。在壳幔混源岩浆作用期，流体增加导致硅酸盐类矿物发生水解作用和钾硅酸盐化蚀变作用，形成水解钾硅酸盐化蚀变相(黑云母相)，以黑云母地球化学岩相学研究和温压估算，揭示岩浆体系的温度-压力相成岩结构特征。
4.3.1 黑云母形成的温度-压力-氧逸度估算
实验研究表明(Henry and Guidotti, 2002; Henryetal., 2005)，黑云母中Ti含量是其形成温度的关键控制因素，并得到Ti含量地质温度计计算公式：T={[ln(Ti)+2.3594+1.7283×(XMg)3]/4.6482}0.333。Uchidaetal. (2007)对低压(P<0.2GPa)条件结晶岩体的角闪石全铝含量与黑云母全铝含量进行线性回归，得到黑云母全铝压力计公式：P=0.303×AlT-0.65(P单位为GPa，AlT为黑云母分子式(基于O=22)中Al的摩尔分数，误差为±0.033GPa)，该黑云母全铝压力计不能用来估算岩浆岩的结晶压力，冒然使用该公式会导致错误的结论(汪洋, 2014)，但可以用来估算岩浆热液蚀变系统的黑云母形成压力。国内已有学者使用该公式估算岩体的成岩深度(鲁佳等, 2017; 孙紫坚等, 2017)。
萨热克辉长辉绿岩类中黑云母多与钛铁矿、钛磁铁等含钛矿物共生，表明达到了钛饱和状态，符合黑云母全铝压力计估算条件。估算获得黑云母形成温度为651～775℃(表3)，与投图结果一致(图8c)，压力为2.01～0.58kbar，氧逸度为-1.64～0.40。黑云母大多数为原生黑云母，形成深度可以代表成岩深度，即黑云母的成岩深度为7.42～2.15km。
4.3.2 黑云母形成的地球化学动力学机制与环境
黑云母Fe2+/(Fe2++Mg)比值均一性是氧化态岩浆的重要标志，能够反映其是否遭受后期流体改造，比值均一，则表明其未遭受后期流体的改造(Stone, 2000)。本区辉长辉绿岩类中黑云母Fe2+/(Fe2++Mg)介于0.35～0.61，均一性稍差，表明黑云母一定程度遭受后期流体改造，反应在黑云母矿物地球化学图解中(图8b)，大部分样品投到原生黑云母区域，Di14-4样品落到再平衡原生黑云母区域、3个测点样品(Di5-1-8、Di5-2-3、D5-3-1)落到原生黑云母—再平衡原生黑云母过渡区，推测与壳源流体参与岩浆成岩作用系统有关。马昌前等(1994)通过统计前人不同产状的黑云母成分特征后提出，退变质和固相线下交代作用成因的黑云母具有低Ti的特征(Ti<0.20)；进变质成因黑云母Ti的变化范围较大，且XMg的比值多大于0.55；而岩浆成因的黑云母具有中等的Ti含量(0.20
总之，本区辉长辉绿岩类中黑云母多为壳幔混源区深源岩浆成岩作用形成，晚期在浅部(5～2.15km)有壳源热流体参与了岩浆成岩作用系统，一定程度遭受后期流体改造，具有减压增温趋势。
4.3.3 壳幔混源岩浆作用阶段岩浆温压恢复与岩浆侵位
黑云母成岩深度与温度、压力变化趋势为(表3)，7.42km(651℃、2.01kbar)→6.54km(679℃、1.77kbar)→5.99～4.01km(平均742℃、1.62～1.09kbar)→3.61～2.15km(平均720℃、0.98～0.58kbar)，指示壳幔混源岩浆作用期岩浆演化总体具有减压增温趋势。黑云母为典型的含水硅酸盐矿物，本区黑云母形成于壳幔混源岩浆作用过程，推测下渗壳源流体参与了这一岩浆演化。在压力骤减(2.01kbar→0.58kbar)、温度升高和岩浆体系中H2O的增加(壳源流体参与和富CO2等挥发组分)，使得岩浆体系体积膨大而发生缓慢上升侵位，侵位深度从7.42km→2.15km。
萨热克铜矿最大成矿深度为1.84km(方维萱等, 2017a)，与本次估算的黑云母相最小成岩深度(2.15km)接近，两者在垂向深度上具有耦合关系(距310m)，推测壳幔混源岩浆作用为成矿流体的垂向运移提供了热驱动力。这也与方维萱等(2017b, 2019)在对萨热克构造-岩浆-热事件和热通量恢复时得出的结论相一致，其认为萨热克深源碱性辉长辉绿岩类岩脉群侵位形成的构造-岩浆-热事件规模大、热流密度高，形成了较大规模的区域性古地热事件，为盆地深部烃源岩大规模生-排烃和流体运移提供了热驱动力。
4.4 钾钠硅酸盐化相
4.4.1 二长石温度计
4.4.2 钾钠硅酸化蚀变相温度
本区岩浆在壳幔混源岩浆作用期后，发生了钾钠硅酸盐化中-高温热液蚀变。根据长石演化方向，先发生钠长石化，而后一部分钠长石演化为钾长石。在标本上观察这类钾钠长石多呈细针尖状、粗晶状，通过二长石温度计估算其形成温度为336～421℃，代表了本区钾钠硅酸盐化岩浆热液蚀变的温度。研究发现，本区岩浆中金红石被钠长石、歪长石和正长石等碱性长石交代，暗示金红石后期遭受蚀变，金红石Zr含量温度计估算其蚀变温度400℃(表8)，与二长石温度计估算的钾钠硅酸盐化蚀变温度(336～421℃)相当。
总体上看，钾钠硅酸盐化相和共生的金红石形成温度仍属于岩浆成岩作用系统，推测它们为上升侵位到地壳浅部的岩浆高温热液自蚀变作用的产物，它们揭示了萨热克地区辉长辉绿岩脉群侵位事件热能量供给源区的热能量结构特征(方维萱等, 2017b, 2018a)。
4.5 黏土化蚀变相与碳酸盐化蚀变相
4.5.1 绿泥石形成温度、氧逸度和硫逸度恢复
利用绿泥石矿物成分计算其形成温度，可探讨绿泥石形成机制与成矿的关系，并已在金(铜)、锡、铜铁等矿床中取了良好的应用效果(Cathelineau and Nieva, 1985; Walshe, 1986; Kranidiotis and MacLean, 1987; Leakeetal., 1997; 鲁佳等, 2017; 方维萱等, 2017b)。本文采用Rausell-Colometal. (1991)的公式估算绿泥石形成温度为80～143℃(表5)，平均117℃，属于低温热液蚀变，揭示了辉长辉绿岩类形成绿泥石化蚀变相的温度。本区铁斜绿泥石形成温度为103～143℃，平均123℃；滑石绿泥石形成温度80.0～115℃,平均103℃。滑石绿泥石平均温度明显低于铁斜绿泥石温度，揭示绿泥石从铁斜绿泥石向滑石绿泥石演化。滑石绿泥石是晚期发生了黏土化蚀变相的绿泥石，表明热流体最低温度平均103℃，代表黏土化低温蚀变相温度下限。
通常将根据绿泥石矿物成分估算的温度、氧逸度、硫逸度结合研究其地球化学环境，探讨其与成矿的关系(Walshe, 1986; 鲁佳等, 2017; 方维萱等, 2017b)。本文采用Walshe (1986) 的公式估算辉长辉绿岩类中绿泥石的氧逸度、硫逸度(表5)。绿泥石lgf(O2)在-56.2～-67.7，lgf(S2)在-17.7～-26.6，属于低氧逸度、高硫逸度、强还原地球化学环境，是铜沉淀富集成矿的有利地球化学相(鲁佳等, 2017; 方维萱等, 2017b)。铁斜绿泥石和滑石绿泥石的氧逸度、硫逸度有所不同，①铁斜绿泥石lgf(O2)在-56.0～-63.3，lgf(S2)在-17.7～-23.6；②滑石绿泥石lgf(O2)在-61.1～-67.7，lgf(S2)在-21.9～-26.6。铁斜绿泥石向滑石绿泥石演化过程中，温度、氧逸度、硫逸度不断降低，揭示流体还原性不断减弱的过程；③结合前述角闪石相和黑云母相氧逸度特征，在绿泥石化蚀变相形成过程中，岩浆热液成岩作用系统转变为低氧逸度和高硫逸度的地球化学环境，这种变化趋势揭示从岩浆成岩作用系统到岩浆热液成岩作用系统，成岩成矿环境发生了转变，地球化学相的变化对铜铅锌等硫化物富集较为有利(方维萱等, 2017b)。
4.5.2 绿泥石形成机制与成矿的关系
在萨热克南矿带，辉长辉绿岩脉群和周边下白垩统克孜勒苏群中广泛发育褪色化-漂白化蚀变带(方维萱等, 2017b)，揭示经历了盆地构造-岩浆-热事件，成岩成矿作用强烈。本区绿泥石化蚀变相为岩浆热液-热流体低温蚀变作用产物，在绿泥石化蚀变相中，①绿泥石呈淡绿色-绿色，鳞片状(图3f, g)，主要为辉石、角闪石、黑云母等暗色矿物蚀变而成，可见绿泥石呈黑云母假象，分布于辉石、角闪石、钠长石边部；②绿泥石与方解石-白云石等碳酸盐矿物密切共生，在白云石边部也形成绿泥石环带；③绿泥石中Mg/(Mg+Fe)在0.59～0.90，平均0.73，相对较高，指示绿泥石形成与基性岩有关(Zang and Fyfe, 1995)，这与本区碱性变超基性-变基性岩石系列相符合。前人在研究绿泥石过程中发现，若绿泥石是在一次蚀变作用中形成的，其主要阳离子与Mg2+应该呈现良好的线性关系(Xieetal., 1997)，而本区绿泥石的Mg2+-Fe2+具有一定的线性关系(R2=0.75)，但是Mg2+-Si4+、Mg2+-AlⅥ线性关系差，这说明本区辉长辉绿岩类中绿泥石可能为多期热液蚀变的产物，这与方维萱等(2017b)认为绿泥石是碱性辉长辉绿岩侵位热事件和后期遭受热流体蚀变而形成绿泥石相一致的。Al/(Al+Mg2++Fe2+)在0.23～0.34(<0.35)，表明绿泥石主要由镁铁质岩石转化而来，这与绿泥石主要是角闪石、黑云母等暗色矿物蚀变产物相符；④本文绿泥石主要为辉长辉绿岩类中暗色矿物蚀变而来，可能遭受了多期次热液蚀变，绿泥石化形成于地球化学强还原环境，对铜铅锌硫化物富集成矿有利，绿泥石化蚀变相早-中期(铁斜绿泥石化)是铜等成矿物质沉淀的岩浆热液叠加主成矿期；⑤萨热克成矿深度一般为0.75～1.68km(方维萱等, 2017a)，最大深度可达1.84km，与黑云母成岩最小深度(2.15km)在垂向上极为接近(相差310m)，推测壳幔混源岩浆作用(黑云母形成阶段)为本区成矿提供了垂向热驱动力，对煤系地层中富氢类还原性流体运移有利，在绿泥石化低温强还原环境下铜沉淀富集成矿。
4.5.3 方解石-白云石形成温度估算
4.5.4 碳酸盐化、黏土化蚀变相与成矿关系
图11 萨热克辉长辉绿岩脉群热演化模式Fig.11 Thermal evolution mode of gabbro-diabase dike swarm in Sareke
方解石-白云石化呈网脉状和浸染状分布在蚀变辉长辉绿岩类中；黏土化蚀变相呈均匀浸染状分布在蚀变辉长辉绿岩中；绿泥石化蚀变相呈网脉状与碳酸盐化蚀变相共生，或呈均匀浸染状与黏土化蚀变相共生。它们均为辉绿辉长岩类岩浆热液蚀变作用形成的产物。①碳酸盐化蚀变相，以方解石化和白云石化为主，白云石常与长石、角闪石等矿物发生交代，估算方解石形成温度为235℃，明显高于围岩地层正常沉积温度(54℃，表6)，代表辉长辉绿岩脉群侵位热事件温度，在地表围绕辉长辉绿岩脉群形成褪色化、漂白化蚀变带为标志；②黏土化蚀变相，以绿泥石为主，次有少量蒙脱石化、伊利石化、蛇纹石化。绿泥石形成温度80～143℃(平均117℃)，形成于低氧逸度、高硫逸度地球化学还原环境，有利于铜等金属元素沉淀，本区地表辉长辉绿岩脉群及周边砂岩中铜铅锌矿化的形成可能与绿泥石化密切相关；③碳酸盐化蚀变相与黏土化蚀变相均在蚀变辉长辉绿岩类中较为发育，磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、浅红色-浅棕红色闪锌矿、方铅矿等硫化物紧密与碳酸盐化蚀变相、黏土化蚀变相共生，揭示它们有利于铜铅锌硫化物富集成矿；④在辉长辉绿岩脉群边部褪色化蚀变相带中，碳酸盐化蚀变相与黏土化蚀变相与黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿紧密共生，黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿富集在硅化-碳酸盐化脉体中和两壁，在南矿带下白垩统克孜勒苏群砂砾岩中形成铜铅锌矿体，在库孜贡苏组砂岩中形成了铜(钼)矿体。
4.6 岩浆多期次侵位机制与氧逸度-成岩温度-成岩深度-成岩压力演化趋势
吕勇军等(2006)研究托云玄武岩中辉石等巨晶认为，岩浆脱离源区后没有做任何停留，亦即没有中间岩浆房，岩浆发生快速上升。本区地幔源区岩浆温度应在1081～1211℃以上，岩浆离开岩浆房后并非快速上升没有停留，而是先后发生了地幔流体交代作用(温度545～796℃，压力7.94～4.70kbar，成岩深度29.4～17.4km)、壳幔混源岩浆作用(温度651～775℃、压力0.58～2.01kbar、成岩深度7.42～2.15km)和钾钠硅酸盐化蚀变(421～336℃)、碳酸盐化蚀变(235℃)、黏土化蚀变(143～80.0℃)，总体温度、压力演化趋势为减压降温过程。但在地幔流体交代和壳幔混源岩浆作用过程中，却是减压增温熔融，这种减压增温熔融作用使得岩浆分别从29.4km缓慢上升到17.4km和从7.4km缓慢上升到2.15km。在地幔流体交代作用至壳幔混源岩浆作用期间，推测岩浆发生快速上升侵位，即从17.4km快速上升到7.42km。这是由于黑云母成岩压力(2.01～0.58kbar)相比角闪石成岩压力(7.94～4.70kbar)成倍减少，形成平均温度却有所增加(683℃→723℃)，下渗的大量壳源流体与幔源岩浆混合后，导致岩浆系统在减压增温熔融地球化学动力学机制下发生了角闪石相→黑云母相的相变作用和岩浆热膨胀，岩浆体系体积迅速膨胀后沿萨热克巴依盆地内幔型断裂带快速上升侵位，形成南矿带辉长辉绿岩类岩脉群，也使萨热克区域山体发生抬升。
可见本区岩浆与托云地区玄武质岩浆快速上升不同(吕勇军等, 2006)，也不同于传统的被动、主动侵位，而是在减压增温熔融地球化学动力学机制下发生了多期多阶段热演化和上升侵位(图11)，幔型断裂带走滑拉分伸展作用为幔源岩浆提供了主要岩浆上升侵位通道和大陆动力学条件。
5 结论
(1)本区岩浆来源于交代富集型地幔，为橄榄石、辉石发生了低度部分熔融形成原始岩浆，岩浆上升演化过程中经历了分离结晶作用，形成碱性变基性-碱性变超基性岩石系列，具有碱性辉长岩→碱性似长石辉长岩和碱性辉长岩→碱性二长辉长岩两个演化方向，岩石具有高钛、镁，贫硅、富碱特征。
(2)本区岩浆离开源区(岩浆房)后经历了三期六个阶段的热演化过程，即岩浆期、岩浆-热液过渡期和岩浆热液期，以及地幔岩浆源区、地幔流体交代作用、壳幔混源岩浆作用、钾钠硅酸盐化、碳酸盐化和黏土化蚀变等六个热演化阶段。温度和压力从地幔源区岩浆形成阶段的1081～1211℃→545～796℃、7.9～4.70kbar(地幔流体交代作用)→651～775℃、2.01～0.58kbar(壳幔混源岩浆作用)→336～421℃(钾钠硅酸盐化)→235℃(碳酸盐化)→143～80.0℃(黏土化)，总体为减压降温，但在地幔流体交代作用至壳幔混源岩浆作用过程中，为减压增温熔融地球化学动力学环境。碱性辉长辉绿岩脉群侵位形成了较大规模的区域性古地热事件，为盆地深部烃源岩大规模生-排烃提供了热量，黑云母相为代表的壳幔混源岩浆作用为成矿流体的垂向运移提供了热驱动力，绿泥石化为代表的低温黏土化蚀变相是铜等金属元素富集的有利地球化学还原环境。
(3)本区岩浆上升侵位不同于传统的主动侵位、被动侵位，而是经历了缓慢上升(29.4km→17.4km)、快速上升(17.4km→7.42km)和缓慢上升(7.42km→2.15km)的三阶段“气球膨胀”模式联合上升侵位过程，减压增温熔融为岩浆上侵的地球化学动力学机制，幔型断裂带走滑拉分伸展作用为幔源岩浆提供了主要岩浆上侵通道和大陆动力学条件。
致谢在论文的修改过程中，匿名审稿专家、编辑部责任编辑为本文提出了宝贵的意见与建议，在此一并表示衷心的感谢！
