藏南错那洞穹隆高分异淡色花岗岩的矿物学特征

2021-11-23张丁川张刚阳

岩石矿物学杂志 2021年6期

张丁川, 张刚阳,2 , 陈曦,3, 杨宾

(1. 成都理工大学地球科学学院自然资源部构造成矿成藏重点实验室，四川成都 610059； 2. 西藏华钰矿业股份有限公司，西藏拉萨 850032; 3. 西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都 610500)

喜马拉雅造山带中下地壳变质沉积岩发生不同类型的部分熔融过程(Le Fort, 1975;曾令森等, 2017)，形成的岩浆经历结晶分异作用，形成了广泛分布的强过铝质、高分异的花岗岩(吴福元等, 2015; Liuetal., 2019; Wuetal., 2020)。近年来，在喜马拉雅造山带佩枯措、夏如、康马、告乌、然巴等数十个淡色花岗岩体中发现了绿柱石、铌铁矿、烧绿石、铌铁金红石等稀有金属矿物(王汝成等, 2017; Xieetal., 2020)，揭示出高度演化的喜马拉雅淡色花岗岩具有形成稀有金属矿床的潜力。

错那洞穹隆是喜马拉雅造山带首个进行勘查并圈定稀有多金属矿体的穹隆。错那洞穹隆的祥林、余纳杂、日纳、曲嘎尔北等4个矿段均发现热液脉型钨锡铍铷矿、矽卡岩型钨锡铍矿和花岗岩型铷铍稀有金属矿(李光明等, 2017；董汉文等, 2017)。错那洞淡色花岗岩分布于错那洞穹隆核部，主体为二云母花岗岩、白云母花岗岩，其次为石榴子石花岗岩、电气石花岗岩、花岗伟晶岩等。二云母花岗岩与大理岩、石榴子石黑云母片岩接触带发育矽卡岩，形成白钨矿、锡石、羟硅铍石、铅铍闪石等矿石矿物(梁维等, 2018)。花岗伟晶岩脉不同程度地发育绿柱石、锡石、黑钨矿等金属矿物(Xieetal., 2020)。二云母花岗岩、电气石花岗岩和石榴子石花岗岩等岩体本身属于铷的矿化体，含铷矿物主要为长石和云母(夏祥标等, 2019)。岩石地球化学和矿床学的研究认为，错那洞中新世的二云母花岗岩、电气石花岗岩、石榴子石花岗岩等属于高分异淡色花岗岩，并且与钨锡铍铷成矿作用密切相关(梁维等, 2018; 张林奎等, 2018; 夏祥标等, 2019)。淡色花岗岩高度结晶分异演化过程和稀有元素在熔体中过饱和行为被认为是稀有金属成矿的关键因素之一(Xieetal., 2020)。

错那洞花岗岩在矿物组合与矿物成分上显示出一系列的变化。从二云母花岗岩、电气石花岗岩到石榴子石花岗岩，钾长石和黑云母的含量下降，钠长石、白云母等矿物含量增多，电气石、石榴子石、铌铁矿等特征矿物开始出现(吴福元等, 2015; Wuetal., 2020； Xieetal.， 2020)。作为花岗岩的重要副矿物，电气石、石榴子石等矿物的结构和化学变化记录了花岗岩浆演化过程的重要信息(Dutrow and Henry, 2018)。前人通过研究这些淡色花岗岩取得了大量的成果(吴福元等, 2015; 王晓先等, 2016; 李光明等, 2017; 董汉文等, 2017; 王汝成等, 2017; Liuetal., 2019; 代作文等, 2019; Wuetal., 2020; Xieetal., 2020)，但有关不同类型淡色花岗岩之间矿物的元素演化特征的讨论仍然较少。本文以错那洞穹隆核部的二云母花岗岩、电气石花岗岩、石榴子石花岗岩和花岗伟晶岩等淡色花岗岩为研究对象，利用电子探针技术，分析淡色花岗岩高度结晶分异过程中的矿物化学成分变化，探讨藏南高分异花岗岩矿物的元素演化特征。

1 区域地质特征

喜马拉雅地体位于雅鲁藏布江缝合带南侧，北部为特提斯喜马拉雅，中部为高喜马拉雅，南部为低喜马拉雅，它们由南向北依次被主中央逆冲断层(MCT)和藏南拆离系(STDS)隔开(Debonetal., 1986; Yin and Harrison， 2000)。喜马拉雅花岗岩主要沿着东西向展布的南北两条带分布。北带为特提斯喜马拉雅花岗岩带，花岗岩多产于特提斯喜马拉雅片麻岩穹隆的核部(图1a， Zengetal., 2014)或侵入特提斯喜马拉雅沉积岩系中，代表性淡色花岗岩由东至西有雅拉香波、然巴、康马、拉轨岗日、马拉山等岩体(张宏飞等, 2005;吴福元等, 2015; Liuetal., 2019)；南带为高喜马拉雅花岗岩带，分布在藏南拆离系周围及高喜马拉雅构造单元，主要沿藏南拆离系侵位于高喜马拉雅变质岩系中(Le Fort, 1975; Harrisonetal., 1997)，代表性淡色花岗岩由东至西有错那、拉隆、库拉岗日、定结、吉隆等岩体。喜马拉雅花岗岩岩性以二云母花岗岩为主，常呈岩基状产出；其次是电气石花岗岩、石榴子石花岗岩、伟晶岩等，以脉状形式侵入二云母花岗岩或者围岩中。喜马拉雅花岗岩形成于44～7 Ma，大部分花岗岩体形成于25～14 Ma(Wuetal., 2020)，与藏南拆离系向北大规模伸展拆离时间一致。

图1 特提斯喜马拉雅淡色花岗岩分布图[a，据Zeng等 (2014)]及错那洞穹隆地质简图[b，修改自付建刚等( 2018)]

错那洞穹窿地处特提斯喜马拉雅构造单元东段，紧靠藏南拆离系上盘。错那洞穹隆由外到内可以划分为盖层、滑脱系和核部3个部分(图1b, 付建刚等, 2018)。最上面盖层主要为侏罗系日当组由泥质粉砂质板岩和片岩组成的变质岩。中间滑脱系主要为含石榴子石-蓝晶石-十字石黑云母石英片岩夹中薄层大理岩，其次是含矽线石二云母花岗片麻岩、含电气石花岗质片麻岩和石榴子石白云母片麻岩等，从上到下变质程度逐渐加深。大理岩内断续发育有矽卡岩化蚀变，局部见有钨锡铍矿化(梁维等, 2018)。穹窿核部主要为糜棱状花岗质片麻岩和错那洞淡色花岗岩(图2a，张林奎等, 2018)。前人通过地球化学研究认为，错那洞淡色花岗岩起源于高喜马拉雅变泥质岩，是经历了深度的部分熔融之后，在岩浆上侵过程中发生了高程度的岩浆分异结晶过程，形成的高度演化的花岗岩(黄春梅等, 2018；梁维等, 2018; Xieetal., 2020)。

已有的锆石/独居石的U-Th-Pb年代学分析认为，错那洞穹隆内二云母花岗岩形成于20.6～16.5 Ma(张林奎等, 2018; 夏祥标等, 2019)，电气石花岗岩形成于19.7 Ma(林斌等, 2016)，石榴子石花岗岩形成于21.8～15.9 Ma(董汉文等, 2017; 高利娥等, 2017; 黄春梅等, 2018; 张林奎等, 2018)。矽卡岩型铍钨锡矿和花岗岩中铌铁矿形成时间分别为17.4 Ma和14.4 Ma(Xieetal., 2020)。前人的年代学数据表明错那洞二云母花岗岩、电气石花岗岩、石榴子石花岗岩在21～16 Ma经历了多期次、长时间的岩浆侵位和结晶分异过程，热液成矿时间发生在17～14 Ma之间。

2 岩相学特征

依据矿物组合以及黑云母、石榴子石、电气石等特征性矿物，可将错那洞淡色花岗岩分为二云母花岗岩、电气石花岗岩和石榴子石花岗岩。

二云母花岗岩主要呈岩基状产出，是错那洞淡色花岗岩的主要岩性(图2b)。矿物组成为斜长石、钾长石、石英、白云母和黑云母，副矿物主要为独居石、锆石、磷灰石等。岩石具有细-中粒、半自形粒状结构，板状钾长石、片状白云母和粒状石英共生，包裹较早形成的黑云母等矿物(图3d)。白云母为片状，浅褐色-无色，弱多色性；黑云母呈棕褐色-红褐色的片状，多色性极明显；斜长石为半自形-自形，聚片双晶发育；钾长石发育卡斯巴双晶，且常包裹较早形成的矿物，如石英、斜长石、云母等(图3d)。

电气石花岗岩和石榴子石花岗岩主要以脉体形式侵入二云母花岗岩、变质沉积岩围岩，或呈囊状赋存于二云母花岗岩中(图2c)。野外没有观察到电气石花岗岩和石榴子石花岗岩之间的切割关系。电气石花岗岩、石榴子石花岗岩均为中细粒花岗结构(图3b、3c)，具有相似的矿物成分，石英、斜长石、钾长石、白云母是普遍存在的矿物，但几乎不含黑云母。电气石、石榴子石分别是两类花岗岩代表性的矿物。石榴子石呈粒状，深褐色，内部含有少量石英包裹体。电气石为长柱状或短柱状晶体，横切面呈三角形或多边形，单偏光下具有褐色-深褐色的多色性(图3e、3f)。

图2 错那洞淡色花岗岩野外照片

花岗伟晶岩呈脉状侵入二云母花岗岩岩株或围岩地层中。与电气石花岗岩不同，花岗伟晶岩主要矿物为粗粒到巨晶的斜长石、石英和钾长石，其次是体积分数高达10%的电气石。电气石在伟晶岩脉中呈柱状或纤维状集合体(图3g～3i)。

图3 错那洞代表性花岗岩手标本及镜下特征(d、e为正交偏光照片； f、h、i为单偏光照片)

电气石花岗岩、石榴子石花岗岩和花岗伟晶岩，发育有丰富的稀有金属矿物，如绿柱石(图2d)、锡石、黑钨矿、铌钽铁矿、重钽铁矿、含铷长石、含铷云母等矿物(梁维等, 2018； Xieetal., 2020)。二云母花岗岩与大理岩、石榴子石黑云母片岩接触带发育矽卡岩，形成了锡石、白钨矿、硅铍石、羟硅铍石等矿石矿物。前人研究认为，错那洞二云母花岗岩、电气石花岗岩、石榴子石花岗岩与钨锡铍成矿具有密切的成因联系(张林奎等, 2018; 梁维等, 2018； Xieetal., 2020)。

3 样品及测试方法

本文研究的电气石、云母、长石和石榴子石等样品采自错那洞穹隆中心的二云母花岗岩(10-1A、10-3A、18-7A)、电气石花岗岩(18-17B、18-16C)、石榴子石花岗岩(18-3A、18-3B、18-16B、18-16D)和伟晶岩(10-6A)，采样位置如图1b所示。将野外采集的样品磨制成薄片探针片，在偏光显微镜下观察矿物的内部结构和包裹关系等。对有代表性的电气石、白云母、黑云母、长石和石榴子石等颗粒开展二次电子图像(SE)和背散射电子图像(BSE)观察，选取颜色均匀且避开裂隙部位进行电子探针成分分析，对具有成分环带的石榴子石，分析其不同部位的成分，共计192个分析点。

电子探针二次电子图像(SE)、背散射电子图像(BSE)和微区成分分析分析在西南石油大学地球科学与技术学院电子探针实验室完成。电子探针型号为JEOL-JXA8230，配备有4道波谱仪。在上机测试之前先将样品按照Zhang和Yang(2016)提供的办法进行镀碳镀上厚度约20 nm的碳膜。工作条件为：加速电压15 kV，加速电流20 nA，束斑直径10 μm。Na、Mg、K、Ca、Fe、Ti、Al、Si、Ni、Cr、Mn元素特征峰的测量时间为10 s，上下背景的测量时间分别是峰测量时间的一半。以天然矿物和合成纯氧化物为标准进行校准，使用的国际SPI标样为Na(NaAlSi3O8)、Mg(MgCaSi2O6)、Al(NaAlSi3O8)、Si(NaAlSi3O8)、K(KAlSi3O8)、 Ca(MgCaSi2O6)、Fe(FeCr2O4)、Cr(FeCr2O4)、Ti(TiO2)、Mn(CaMnSi2O6)。

4 分析结果

4.1 长石

错那洞二云母花岗岩、电气石花岗岩、石榴子石花岗岩的碱性长石和斜长石的电子探针数据分析结果见表1和表2。

碱性长石主量元素SiO2、 Al2O3、 K2O、 Na2O含量变化范围分别为64.07%～65.97%、 18.20%～18.71%、 15.24%～16.05%、 0.46%～1.09% (表1)。从二云母花岗岩到电气石花岗岩和石榴子石花斜长石主量元素SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、K2O含量变化范围分别为65.48%～68.82%、20.17%～21.59%、0.81%～2.39%、10.28%～11.46%、0.09%～0.27%。3类花岗岩的斜长石均具有富钠长石的特点，钠长石Ab端员组分平均值为90.6。相对于二云母花岗岩斜长石(Ab87.8～90.9An8.4～10.9)，电气石花岗岩和石榴子石花岗岩斜长石的钠长石Ab端员组分相对较高，分别为Ab88.7～95.8和Ab90.4～92.9；钙长石An端员组分相对较低，分别为An3.7～10.6、An5.8～7.5(表2)。在长石分类图解中，二云母花岗岩中斜长石大部分落于钠长石区域，少部分处于更长石区域；而晚期的石榴子石花岗岩和电气石花岗岩中斜长石均处于钠长石区域(图4)。

表1 造岩矿物碱性长石的主要元素组成 wB/%

表2 造岩矿物斜长石的主要元素组成 wB/%

岗岩，碱性长石端员组分没有显著的趋势性变化，钠长石Ab分别为Ab4.2～9.8、Ab7.2～8.0、Ab4.2～9.8，正长石Or分别为Or90.2～95.8、Or91.4～92.7、Or90.7～95.8，在长石分类图解中，3类花岗岩均分布于正长石的范围内(图4)。

图4 长石化学成分分类图

4.2 黑云母

黑云母样品均来自二云母花岗岩。黑云母的阳离子数以22个氧为基础进行计算，Fe2+和Fe3+值采用阳离子总数8、阴离子负电价23的理论值计算(林文蔚等, 1994)，结果见表3。

表3 造岩矿物黑云母的主要元素组成 wB/%

黑云母Fe2+/(Fe2++Mg)值可以指示黑云母未遭受后期流体的改造(向坤等, 2019； Stone, 2000)。本文黑云母Fe2+/(Fe2++Mg)值集中分布于0.83～0.88之间，说明黑云母未遭受后期流体的改造。二云母花岗岩的黑云母具有贫Mg富Fe的特征，其FeO、MgO含量分别为21.67%～27.24%和1.70%～2.74%，含镁系数IMg[IMg=Mg/(Mg+Fe2+)]仅为0.13～0.17。二云母花岗岩的黑云母在Mg-(Fe3++AlⅥ+Ti)-(Fe2++Mn)图解(图5a)中，位于铁叶云母区域，具有过铝质花岗岩黑云母的特征(图5b)。

图5 错那洞二云母花岗岩中黑云母分类图[a，底图据Foster(1960修改)]及构造环境判别图

4.3 白云母

白云母是错那洞淡色花岗岩中普遍存在的富铝矿物相。本次研究中的白云母样品分别来自二云母花岗岩、电气石花岗岩和石榴子石花岗岩。白云母的电子探针分析结果见表4。

表4 造岩矿物白云母的主要元素组成 wB/%

Miller等(1981)依据花岗岩中白云母的结构条件，将白云母分为原生型和次生型。原生型白云母比次生型热液蚀变形成的白云母具有更高的Ti、Na、Al含量和更低的Si和Mg含量。在Mg-Ti-Na三元图解当中，错那洞3类淡色花岗岩样品的白云母均落在原生白云母区域(图6)，属于岩浆成因白云母。

图6 淡色花岗岩中白云母Mg-Ti-Na图(原生白云母和次生白云母区域据Miller等, 1981)

3类花岗岩白云母的SiO2、K2O含量相近，集中分布于45.21%～47.37%、9.80%～10.95%之间。从二云母花岗岩到电气石花岗岩和石榴子石花岗岩，白云母具有弱的富集Al、Na等元素的趋势，其Al2O3平均含量分别为31.19%、33.26%、32.69%，Na2O平均含量分别为0.37%、0.41%、0.43%。与黑云母类似，从二云母花岗岩到电气石花岗岩和石榴子石花岗岩，白云母FeO、MgO含量具有总体逐渐降低的趋势，相对而言具有富Fe贫Mg的趋势，FeO平均含量分别为4.20%、3.52%和3.73%，MgO平均含量分别为0.9%、0.45%和0.46%。XFe值[XFe=Fe/(Fe+Mg)]分别在0.71～0.74、0.78～0.85和0.80～0.88之间。

4.4 电气石

电气石是高分异花岗岩的标志性矿物之一(吴福元等, 2017)，常在电气石花岗岩中出现，均呈黑色的长柱状产出(图3e)。电气石在伟晶岩中出现多为长柱状或块状电气石集合体(图3g)。电气石化学通式为XY3Z6[T6O18][BO3]3V3W，其中X=Na+， Ca2+， K+，空位； Y=Fe2+， Mg2+， Mn2+， Al3+， Li+， Fe3+， Cr3+； Z=Al3+， Mg2+，Fe3+和Cr3+；T=Si4+，Al3+和B3+； V+W=OH-, O2-，F-。电气石的晶体化学式根据Henry等(2011)提出的四面体和八面体位置(X+Y+Z)上有15个阳离子和31个阴离子计算得到，B2O3和H2O的值是根据OH+F=4和B=3计算所得。具体计算方法参考Zhou等(2019)，电气石电子探针数据及晶体化学式计算结果详见表5。

续表4 Continued Table 4

表5 造岩矿物电气石的主要元素组成 wB/%

花岗岩型电气石主量元素SiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO、MnO、Na2O、TiO2含量变化范围为33.82%～35.40%、30.69%～32.62%、14.31%～15.10%、1.21%～1.68%、0.18%～0.31%、0.16%～0.27%、2.04%～2.38%、0.14%～0.81%，Cr2O3和K2O的含量几乎可以忽略不计(<0.1%)。伟晶岩型电气石主量元素SiO2、Al2O3、FeO、MgO、CaO、MnO、Na2O含量变化范围为34.23%～35.55%、30.32%～33.72%、14.33%～15.86%、0.34%～2.36%、0.20%～0.85%、0.24%～0.52%、1.94%～2.08%，TiO2、Cr2O3和K2O等含量小于0.1%或低于检测限。电气石花岗岩和花岗伟晶岩中电气石均属于碱基组电气石(图7)。花岗岩型电气石和伟晶岩电气石均属于富Fe贫Mg的黑电气石(图8a)。

图7 错那洞电气石花岗岩中电气石类别划分图(据Henry和Dutrow, 2011)

图8 电气石种类分类图[a,底图据 Henry 和Dutrow ( 2012)修改]、Al-Fe-Mg三元图解[b,底图据Henry 和 Guidotti (1985)]、Xvac-Al关系图(c)和Fe-Mg关系图(d)

4.5 石榴子石

石榴子石通常存在于含石榴子石的白云母花岗岩当中，其自形-半自形的的结构特征表明其是由岩浆直接结晶形成的。石榴子石晶体化学式以18个氧为基础进行计算，电子探针数据及晶体化学式计算结果详见表6。

表6 造岩矿物石榴子石的主要元素组成 wB/%

石榴子石主量元素SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、MnO含量变化范围为34.90%～37.64%、19.59%～21.13%、0.95%～1.54%、0.04%～0.61%、23.63%～30.07%、11.54%～17.24%，石榴子石中几乎不含F、Cl等挥发组分。

石榴子石组分主要为铁铝榴石(Alm)(60.12%～68.88%)和锰铝榴石(Spe)(26.89%～33.89%)以及少量的钙铝榴石(Gro)(3.16%～4.00%)和镁铝榴石(Pyr)(<1%)。石榴子石从核部到边部具有贫Mn富Fe的趋势，其锰铝榴石(Spe)降低(图9a)，铁铝榴石(Alm)增加，这样的成分分带与低温和岩浆晚期(近似伟晶岩类热液)形成的石榴子石中的成分分带相似(Manning, 1983)。

石榴子石中的Fe、Mn、Mg含量的相对高低，可以反映岩浆的分异演化趋势(Manning, 1983)。错那洞石榴子石花岗岩与然巴石榴子石花岗岩的石榴子石在XMn-XFe图解中均位于岩浆分馏演化的末端(图9b)，反映错那洞石榴子石花岗岩与然巴石榴子石花岗岩类似，均为花岗岩浆高度分异演化形成的(Villaseca and Barbero, 1994; Liuetal., 2019)。

图9 错那洞淡色花岗岩石榴子石端员成分剖面图(a)和XMn-XFe图解[b，底图数据来自Manning (1983)、 Villaseca和Barbero(1994)]

5 讨论

5.1 淡色花岗岩的分异

前人通过年代学、地球化学的研究认为，错那洞淡色花岗岩形成于中新世(22～16 Ma)，与STDS向北大规模伸展拆离时间一致(董汉文等, 2017；夏祥标等, 2019)。在伸展构造条件下，高喜马拉雅结晶岩系在快速折返过程中发生变泥质岩减压脱水部分熔融作用形成花岗质岩浆(吴福元等, 2015；曾令森等, 2017)，花岗质岩浆在伸展构造环境下侵位过程中发生了显著结晶分异过程(Ballouardetal., 2015; Liuetal., 2019)，形成了高分异特征的淡色花岗岩。

5.1.1 云母和长石

Scaillet等(1995)模拟了高喜马拉雅淡色花岗岩的分异结晶实验，表明随着结晶分异过程(即岩浆温度的降低)的进行，黑云母的XFe值、AlⅥ会逐渐升高。黑云母中Fe端员比Mg端员的结晶温度更低(Liuetal., 2019)，因此岩浆熔体逐渐冷却结晶演化过程中，黑云母中Mg含量比Fe含量的下降趋势更加明显。错那洞二云母花岗岩的黑云母亦显示出明显的成分差异。随着XFe值的增加，AlⅥ和Mn的含量具有正相关的增长趋势，而Mg和Fe含量有显著的负相关关系(图10)，显示出二云母花岗岩中岩浆的高分异结晶演化趋势。

图10 二云母花岗岩中黑云母化学成分图

随着岩浆结晶分异作用的发展，岩浆中Fe、Mg含量逐渐减少，暗色矿物黑云母比例也会随之下降。错那洞淡色花岗岩则表现为早期结晶的二云母花岗岩含有体积分数为5%～7%的黑云母(图3a)，晚期侵入的电气石花岗岩和石榴子石花岗岩中几乎不含黑云母。从二云母花岗岩到电气石花岗岩和石榴子石花岗岩，作为贯通矿物的白云母，其Al2O3、Na2O含量具有升高的趋势(31.19%→33.26%→32.69%, 0.37%→0.41%→0.43%)，而FeO、MgO质量分数具有逐渐降低的特征(4.20%→3.52%→3.73%, 0.90%→0.45%→0.46%)，反映出岩浆分异演化过程中，黑云母等暗色矿物的结晶消耗了岩浆的Fe、Mg等元素，花岗岩逐渐向富Al富Na的方向演化的发展趋势。

从错那洞二云母花岗岩到晚期电气石花岗岩和石榴子石花岗岩，斜长石的钙长石组分An平均值逐渐降低(10.1→7.4→7.4)，钠长石组分Ab值逐渐升高(88.9→91.8→91.3)，反映随着岩浆的演化，淡色花岗岩向富Na的钠长花岗岩演化的趋势。在全岩地球化学组分上，则表现为CaO含量和CaO/(CaO+Na2O)值逐渐降低(Liuetal., 2019)。

5.1.2 电气石

花岗岩型电气石呈浸染状分布于电气石花岗岩中，可见柱状晶体内部含有少量的石英包裹体，并且与周围的长石、石英等矿物呈平面或弧形接触，显示平衡共生关系(图3b)，说明花岗岩型电气石与长石、石英等矿物近于同时形成，处于岩浆期的冷却结晶阶段，属于岩浆成因。

伟晶岩型电气石呈柱状或纤维状集合体分布于伟晶岩脉(图3g)，通常切割或交代早期矿物的长石与石英(图3h、3i)，表明其结晶时间要晚于长石和石英。伟晶岩型电气石具有较低的Mg/(Mg+Fe)值(0.04～0.22)，并在Fe-Al-Mg三元图上分布在贫锂花岗岩、伟晶岩和细晶岩区域(图8b)。伟晶岩型电气石富Fe(FeO含量为14.33%～15.86%)、富Al(Al2O3含量为30.32%～33.72%)的特征主要受其结晶时热液环境的控制，而并非外来富B流体加入。因为如果发生岩浆期后的外来富B流体交代蚀变作用，伟晶岩型电气石应具有较高的Mg含量，表现为在Fe-Al-Mg三元图上会趋向于向含铝饱和相的变泥质岩和变砂屑岩、缺乏铝饱和相的变泥质岩和变砂屑岩区域移动(Yangetal., 2015)。因此，伟晶岩型电气石是属于岩浆-热液过渡阶段的产物。

Henry和Dutrow(2012)关于电气石的分区实验表明，低-中盐度流体中电气石的成分变化与□Al(NaMg)-1交换矢量对应。随着高Na和更多的盐水环境下形成的电气石，其成分变化最符合AlO[Mg(OH)]-1交换矢量。错那洞电气石花岗岩和花岗伟晶岩中的电气石分别符合□Al(NaR)-1趋势和AlO[R(OH)]-1趋势(图8c)，在Mg-Fe关系图(图8d)中与□Al(NaMg)-1趋势和AlO[Mg(OH)]-1趋势对应。这种特征说明，相对于岩浆成因的花岗岩型电气石，伟晶岩型电气石形成于更加富Na和高盐度的岩浆-热液环境。花岗伟晶岩结晶分异程度比电气石花岗岩更高。

5.1.3 石榴子石

错那洞淡色花岗岩中石榴子石具有高XFe(0.990～0.997，平均0.993)、XMn(0.193～0.507，平均0.329)值，这是高分异花岗岩的显著性特征(Villaseca and Barbero, 1994；图9b)。石榴子石花岗岩中存在原生白云母(图6)，因此富Mn、Al流体中黑云母不会结晶，而会出现石榴子石+白云母的结晶组合(Miller and Stoddard, 1981)。黑云母的消失，指示从二云母花岗岩到电气石花岗岩、石榴子石花岗岩Mg-Fe含量的减少，反映不含黑云母的电气石花岗岩、石榴子石花岗岩的结晶分异演化程度高于二云母花岗岩。

由于石榴子石中阳离子(特别是Fe2+、Mn2+)的相互扩散非常缓慢，温度在600～700℃以下时可以忽略不计(Yardley, 1977)，因此石榴子石的结晶温度一般在600～700℃或是更低。利用全岩锆温度计估算得到的喜马拉雅二云母花岗岩的岩浆温度在750℃左右(吴福元等， 2015)，说明石榴子石花岗岩的结晶温度要低于二云母花岗岩，反映了石榴子石花岗岩是在花岗质熔浆分异结晶的晚期形成的。

岩浆熔体中Mn的浓度分配主要受到石榴子石晶体的分配控制，富Mn的石榴子石可以直接从花岗岩浆或伟晶岩热液中结晶，但一般形成于岩浆晚期(Manning, 1983)。石榴子石边部比核部更加贫Mn的分带模式(图10a)与低温的伟晶岩岩浆中的石榴子石相似(Manning, 1983)，可能代表了石榴子石花岗岩岩浆向伟晶岩岩浆过渡演化的特征。

5.2 结晶分异方式探讨

5.2.1 高度结晶分异特征

一些学者认为淡色花岗岩岩石类型的区别可能是源岩的不同造成的。二云母花岗岩可以是由杂砂岩在水饱和条件下熔融产生，而电气石花岗岩可以由变泥质岩在无水条件下熔融形成(Guillot and Le Fort, 1995; Harrisetal., 1995)。石榴子石花岗岩是变泥质岩在黑云母脱水部分熔融作用下，熔体捕获转熔作用形成的石榴子石而成(Villarosetal., 2009)。实验岩石学模拟实验发现，淡色花岗岩可以通过同一源区的渐进熔融模式形成。电气石花岗岩在高氧逸度条件下可以由黑云母花岗岩分异结晶形成(Scailletetal.，1990)，而石榴子石花岗岩可以由二云母花岗岩演化而来(Scailletetal., 1995)。近年来部分学者提出，喜马拉雅淡色花岗岩的源区岩浆在上侵的过程中遭受过地壳物质的混染，并经历了高度分离结晶作用，属于高分异花岗岩(Zengetal., 2014; 吴福元等, 2015)。

岩石地球化学、U-Th-Pb测年研究表明，错那洞二云母花岗岩、电气石岗岩和石榴子石花岗岩具有相同的岩浆源区，在21～16 Ma经历了多期次、长时间的岩浆侵位和结晶分异过程(董汉文等, 2017; 高利娥等, 2017;张林奎等, 2018; Huangetal., 2018; Xieetal., 2020)。错那洞淡色花岗岩含有丰富的电气石和云母类矿物，表明其属于富含挥发分(B、F等)的花岗岩体系，该花岗质熔体具有相当长期的岩浆演化过程。淡色花岗岩全岩地球化学显示出显著的负Eu异常(夏祥标等, 2019; Xieetal., 2020)，表明其经历了强烈的长石结晶分异作用和熔体-流体相互作用(Liu and Zhang, 2005)。从二云母花岗岩到(含电气石、石榴子石)白云母花岗岩，轻重稀土元素比值降低，四分组效应明显(Xieetal., 2020)，也指示了岩浆结晶晚期流体和熔体的相互作用(Irber, 1999)，反映了岩浆的高度结晶分异演化特征(吴福元等, 2015)。

错那洞二云母花岗岩到(含电气石、石榴子石)白云母花岗岩到花岗伟晶岩，由于钠长石含量的增加，全岩Na2O含量和Na2O/K2O值增加，CaO和Sr含量降低，反映错那洞二云母花岗岩、石榴子石花岗岩和伟晶岩脉之间具有渐进的分异趋势(Schwartz, 1992; Xieetal., 2020)。石榴子石花岗岩和电气石花岗岩之间也存在结晶分异演化的先后关系。矿物地球化学证据表明，电气石与与周围的长石、石英等矿物平衡共生的关系代表电气石形成于岩浆冷却结晶的早期。石榴子石具有富Mn核心和贫Mn边缘的分带模式是更晚分异的特征，因此，石榴子石的形成要晚于电气石。错那洞花岗伟晶岩则是岩浆演化过程中，从含电气石、石榴子石的白云母花岗岩中分离出来的(Zhouetal., 2019)。花岗伟晶岩中电气石的矿物地球化学证据表明其形成环境比电气石花岗岩中的电气石更加富Na和高盐度，反映其结晶分异演化程度更高。

5.2.2 晶粥体分异模式

根据Pitcher(1997)所提出的结晶分异模式，晶体生长所导致的局部熔体成分变化降低了相邻熔体的密度，密度的改变使得深层岩体内产生层状结构或成分分带。然而，在错那洞岩体层状结构或分带并不常见，电气石-石榴子石花岗岩多以囊状体形式赋存于二云母花岗岩中，而并非层状接触，因此错那洞二云母花岗岩到电气石花岗岩和石榴子石花岗岩的演化并非简单的分离结晶过程，更可能是晶粥体模式。

高硅花岗质岩浆的粘度较高，并且花岗质岩浆结晶的矿物与液体都具有相似且较低的密度，这就导致矿物在结晶时，晶体与高硅岩浆的分离率低下。Michael(1984)由此提出晶体糊状物分离结晶假说。根据这一假说，晶体与液体在岩浆房中形成一种共存的糊状物体系，称为晶粥体(crystal mush)。晶粥体内晶体只有边部与间隙液体(interstitial liquid)接触，核部并不发生成分的改变。因此，结晶矿物晶体之间的间隙液体本身可以通过结晶分异形成高分异的流体，由于结晶周期较长，一部分间隙液体还可以从晶粥体体系中分离出来，形成高分异的衍生物，如流纹岩、细晶岩脉、伟晶岩脉、高度演化的花岗岩。

Liu 等(2019)通过对然巴穹隆淡色花岗岩微量元素模拟分析认为，二云母花岗岩岩浆结晶形成了晶粥体及高度分异流体间隙流体，间隙流体冷却结晶形成了(含石榴子石、电气石)白云母花岗岩。晶粥体的结晶分异模式，同样可以很好地解释错那洞淡色花岗岩的岩浆演化。淡色花岗质岩浆结晶分异产生的衍生熔体比其母岩浆成分更过Al，Fe-Mg质更少(Scailletetal., 1995)。从矿物化学组成上来看，错那洞二云母花岗岩到电气石花岗岩和石榴子石花岗岩，黑云母的消失反映了岩浆Mg-Fe含量的减少；作为贯通矿物的白云母Al含量增加、Mg-Fe含量减少，恰恰反映了衍生熔体的Al-Fe-Mg的成分变化。淡色花岗岩中的白云母和电气石都具有高挥发分含量(F和B)，这有利于降低花岗岩固相线的温度和熔体的粘度(Sirbescu and Nabelek, 2003)，从而有效提取孔隙流体。由此可以认为，错那洞二云母花岗岩则是由早期结晶矿物与残余的母岩浆组成的晶粥体结晶形成，而电气石花岗岩和石榴子石花岗岩可能是由从晶粥体中分离出来的衍生熔体结晶形成的。

6 结论

本文通过对藏南错那洞淡色花岗岩的研究，分析其中长石、黑云母、白云母、电气石、石榴子石等矿物的地球化学特征，获得以下主要认识：

(1) 错那洞二云母花岗岩、电气石花岗岩、石榴子石花岗岩等淡色花岗岩中碱性长石组分均属于正长石，斜长石组分主要为钠长石，少部分属于更长石。白云母均为原生白云母。二云母花岗岩中黑云母主要为铁叶云母。电气石花岗岩和花岗伟晶岩中的电气石均为碱基组黑电气石。石榴子石主要为铁铝榴石和锰铝榴石。

(2) 从二云母花岗岩到电气石花岗岩和石榴子石花岗岩，碱性长石的组分未发生明显的变化，黑云母XFe、AlⅥ逐渐升高，斜长石显示出逐渐富钠长石的特征，白云母Al2O3、Na2O含量逐渐升高，反映花岗岩逐渐向富Al富Na的方向演化的发展趋势。电气石花岗岩和花岗伟晶岩中电气石分别对应中-低盐度和富Na、高盐度流体环境，Na的逐渐富集可能指示了花岗伟晶岩的分异演化程度高于电气石花岗岩。石榴子石花岗岩中石榴子石边部比核部更加贫Mn的分带模式与低温的伟晶岩岩浆热液(Manning, 1983)当中的石榴子石相似，可能代表了石榴子石花岗岩岩浆向伟晶岩岩浆过渡的过程。