可可托海3號(hào)脈偉晶巖型稀有金屬礦床中云母和石的成分特征

可可托海3號(hào)脈偉晶巖型稀有金屬礦床中云母和石的成分特征

1礦物學(xué)基本成分新疆阿勒泰造山帶發(fā)育了10多條壯麗的巖石脈，是中國(guó)重要的稀有金屬種植區(qū)（鄒天人，李慶昌，2006）?？煽赏泻?號(hào)脈偉晶巖型稀有金屬礦床是阿爾泰造山帶產(chǎn)出的規(guī)模最大的偉晶巖脈,其完美的同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)分帶舉世聞名。前人對(duì)3號(hào)脈進(jìn)行了大量研究,包括年代學(xué)(鄒天人等,1986;Chenetal.,2000;Zhuetal.,2006;Wangetal.,2007b;任寶琴等,2011)、礦物學(xué)(Wangetal.,2006a,2007a,2009;Zhangetal.,2004a,b,2008a,b;LiuandZhang,2005;Caoetal.,2013)和熔-流體演化過(guò)程(吳長(zhǎng)年等,1994,1995a,b;Luetal.,1997;李兆麟等,1998,2000;朱金初等,2000)等方面。云母和長(zhǎng)石作為偉晶巖的重要組成礦物和各結(jié)構(gòu)帶的貫通性礦物,其物理性質(zhì)、化學(xué)組分及共生關(guān)系的研究對(duì)偉晶巖熔體的演化程度、偉晶巖脈的演化過(guò)程、結(jié)晶條件及稀有金屬礦化潛力具有重要指示意義(Foordetal.,1995;Jollifetal.,1992;LentzandFowler,1992;Alfonsoetal.,2003;Cˇernyetal.,2003;Roda-Roblesetal.,2007;VanLichterveldeetal.,2008;Oyarzábaletal.,2008;Vieiraetal.,2011)。前人對(duì)3號(hào)脈產(chǎn)出的云母和長(zhǎng)石這兩類(lèi)貫通性礦物進(jìn)行了一定的研究。王賢覺(jué)等(1981)報(bào)道了3號(hào)脈云母和長(zhǎng)石的產(chǎn)狀,并分析了白云母和長(zhǎng)石的成分,探討了稀有金屬元素的替代機(jī)制、3號(hào)脈的演化程度及其形成的溫度條件。張輝(2001)探討了3號(hào)脈堿性長(zhǎng)石(鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石)的P然而,由于受到測(cè)試手段的限制,前人研究中云母和長(zhǎng)石的微量元素分析不完整,精度不高,未獲得各結(jié)構(gòu)帶該貫通礦物系統(tǒng)全面的主微量成分。本次研究在系統(tǒng)野外觀察和巖相描述基礎(chǔ)上,通過(guò)電子探針(EMPA)和激光剝蝕等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)獲得3號(hào)脈各結(jié)構(gòu)帶云母和長(zhǎng)石的主微量成分,結(jié)合礦物的產(chǎn)狀和BSE圖像下的成分分帶特征,探討3號(hào)脈的演化程度,提出熔體不混溶過(guò)程的存在及重要性,并討論了3號(hào)脈的熔體和熔流體這兩個(gè)階段的演化過(guò)程。2區(qū)域和礦區(qū)地質(zhì)2.1亞氏物源區(qū)的劃分中國(guó)阿爾泰造山帶位于西伯利亞板塊和哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊之間,主體長(zhǎng)500km,寬40~80km,是一個(gè)具有多大陸塊體、島弧和增生雜巖帶特征而且多塊體鑲嵌、多縫合帶拼接、山盆耦合的大地構(gòu)造特征的顯生宙增生型造山帶(爦engue56eretal.,1993;Xiaoetal.,2004;肖序常等,1992;何國(guó)琦等,1994;任紀(jì)舜等,1999;劉鋒等,2009),經(jīng)歷從古陸塊的形成、陸殼的增生、板塊的分離、直至最終聚合為統(tǒng)一穩(wěn)定大陸的復(fù)雜而漫長(zhǎng)的構(gòu)造演化過(guò)程(秦克章,2000;Windlyetal.,2002;Xiaoetal.,2004;Qinetal.,2005;韓寶福,2008)。以斷裂為界可劃分為6個(gè)地體,由東北至西南依次為阿爾泰山地體、北西阿爾泰山地體、中阿爾泰山地體、瓊庫(kù)爾-阿巴宮地體、額爾齊斯地體和布爾津-二臺(tái)地體(圖1)(Windleyetal.,2002)。阿爾泰造山帶中花崗巖出露面積達(dá)40%(Zouetal.,1988),主要集中于中阿爾泰山地體?；◢弾r的就位時(shí)代主要有5個(gè)峰期,包括479~460Ma(Wangetal.,2006b;Caietal.,2011),408~337Ma(主峰期)(Zouetal.,1988;Wangetal.,2006b;Caietal.,2011),344~290Ma(Zouetal.,1988;劉偉,1990;張湘炳等,1996),249~210Ma(Zhuetal.,2006;Wangetal.,2007b)和~151Ma(Windleyetal.,2002)。研究表明,額爾齊斯斷裂帶以北海西期造山后伸展作用形成的花崗巖體,可能為造山帶內(nèi)巖漿成因偉晶巖的形成提供有利的物源條件(吳柏青和鄒天人,1989;鄒天人,1995)。中國(guó)阿爾泰造山帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的偉晶巖脈達(dá)10萬(wàn)余條,是我國(guó)重要的稀有金屬、寶石、工業(yè)白云母成礦區(qū)。該成礦帶包括2個(gè)稀有金屬成礦亞帶,分別為哈龍-青河成礦亞帶和加曼哈巴-大喀拉蘇成礦亞帶;9個(gè)偉晶巖稀有金屬礦集區(qū),由西北向東南依次為加曼哈巴、海流灘-也留曼、小卡拉蘇-切別林,大喀拉蘇-可可西爾、卡拉額爾齊斯、柯魯木特-吉得克、庫(kù)威-結(jié)別特、可可托海和青河偉晶巖礦集區(qū)(圖1)(鄒天人和李慶昌,2006)。從加里東期、海西期、印支期至燕山期均有偉晶巖及偉晶巖型礦床形成,由早至晚,元素和礦物組合越來(lái)越多、偉晶巖分帶越來(lái)越完善、礦床規(guī)模越來(lái)越大、礦種由單一向綜合演化(鄒天人等,1986;王登紅等,2004)?？煽赏泻?號(hào)脈位于中阿爾泰山地體內(nèi),是該造山帶內(nèi)產(chǎn)出的規(guī)模最大結(jié)構(gòu)最完整的偉晶巖脈。2.2巖鐘體及構(gòu)造可可托海3號(hào)脈偉晶巖型稀有金屬礦床(Li-Be-Nb-TaCs)位于新疆富蘊(yùn)縣可可托海鎮(zhèn),是一個(gè)超大型鈹?shù)V、中型鋰礦和小型鈮鉭綜合礦床。該礦床由一位牧民于20世紀(jì)30年代發(fā)現(xiàn),上世紀(jì)斷續(xù)地進(jìn)行了開(kāi)采(鄒天人和李慶昌,2006),目前露天礦已基本采掘完畢,進(jìn)入地下開(kāi)采階段?？煽赏泻?號(hào)脈產(chǎn)出于變輝長(zhǎng)巖體內(nèi)(圖2和圖3a)。該變輝長(zhǎng)巖體東部為角閃輝長(zhǎng)巖,西部為斜長(zhǎng)角閃巖及少量角閃巖,其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為408±6Ma(Wangetal.,2006b),LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為409±5Ma(Caietal.,2012)。礦區(qū)范圍內(nèi)發(fā)育3種類(lèi)型花崗巖,分別為黑云母花崗巖、二云母花崗巖和白云母花崗巖。其中,礦區(qū)東側(cè)產(chǎn)出的黑云母花崗巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為409±7Ma(Wangetal.,2006b),礦區(qū)西南側(cè)產(chǎn)出片麻狀黑云母花崗巖;二云母花崗巖產(chǎn)出于礦區(qū)東側(cè)的黑云母花崗巖體和變輝長(zhǎng)巖體內(nèi);白云母花崗巖產(chǎn)出于礦區(qū)東側(cè)的黑云母花崗巖體內(nèi)。礦區(qū)東側(cè)發(fā)育偉晶巖脈、花崗巖脈和石英脈。礦區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)出的地層主要為哈巴河群,包括含十字石的黑云母-斜長(zhǎng)石-石英片巖、含紅柱石的黑云母-石英片巖及石英-黑云母片巖(鄒天人和李慶昌,2006)。另外,礦區(qū)內(nèi)發(fā)育NNW向、NW向和近EW向三組斷裂,可可托海3號(hào)脈即產(chǎn)出于斷裂相交的位置?？煽赏泻?號(hào)脈形似實(shí)心禮帽,由巖鐘體和底部緩傾斜體兩部分組成(圖3c)。巖鐘體走向N335°,傾向北東,傾角40°~80°,沿走向長(zhǎng)250m,寬150m,斜深250m(鄒天人和李慶昌,2006)。巖鐘體發(fā)育完美的內(nèi)部分帶結(jié)構(gòu),呈同心環(huán)狀,由外向內(nèi)可劃分為9個(gè)結(jié)構(gòu)帶(圖3b,c),包括文象偉晶巖帶(I帶)、細(xì)粒鈉長(zhǎng)石帶(II帶)、塊體微斜長(zhǎng)石帶(III帶)、白云母-石英帶(IV帶)、葉鈉長(zhǎng)石-鋰輝石帶(V帶)、石英-鋰輝石帶(VI帶)、白云母-薄片鈉長(zhǎng)石帶(VII帶)、鋰云母-薄片鈉長(zhǎng)石帶(VIII帶)和塊體微斜長(zhǎng)石和石英核(IX帶),具體礦物組成和產(chǎn)狀規(guī)模列于表1。盡管3號(hào)脈劃分為9個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶,但每個(gè)帶由不同的巖相或蝕變巖相帶組成(表1)。外部帶包括I-IV帶,內(nèi)部帶包括V-VIII帶。另外,I-II帶為Be礦化、III-IV帶為Be-Nb-Ta礦化、V-VI帶為L(zhǎng)i-BeNb-Ta礦化、VII帶為Nb-Ta礦化、VIII帶為T(mén)a-Cs-Li礦化、IX帶為Rb-Cs礦化。根據(jù)偉晶巖的分類(lèi)方案(CˇernyandErcit,2005),可可托海3號(hào)脈屬稀有金屬類(lèi)型中的鋰輝石亞類(lèi)型?？煽赏泻?號(hào)脈形成時(shí)代備受爭(zhēng)議,目前主要有早侏羅世(Chenetal.,2000)和晚三疊世(Wangetal.,2007b)兩個(gè)形成時(shí)代。根據(jù)礦物學(xué)研究(Wangetal.,2006a,2007a,2009;Zhangetal.,2004a,b,2008a,b;Liuetal.,2005)和包裹體研究(吳長(zhǎng)年等,1994,1995a,b;Luetal.,1997;朱金初等,2000),3號(hào)脈主要包括3個(gè)演化階段,分別為熔體階段、熔流體階段和晚期流體階段。物質(zhì)來(lái)源以殼源為主(鄒天人等,1986),可能有少量幔源物質(zhì)加入(王登紅等,1998,2001)。前人研究認(rèn)為3號(hào)脈的偉晶巖巖漿為地殼重熔形成(鄒天人等,1986;鄒天人和李慶昌,2006),可能與礦區(qū)外圍的黑云母花崗巖、二云母花崗巖為同一巖漿的產(chǎn)物(Zhuetal.,2006),Caoetal.(2013)認(rèn)為其與礦區(qū)范圍內(nèi)的白云母花崗巖具有成因聯(lián)系。我們的工作研究表明3號(hào)脈和該白云母花崗巖形成時(shí)代分別為早侏羅世和中泥盆世(周起鳳,2013),成因聯(lián)系尚不明。3元音和長(zhǎng)石的外觀和結(jié)構(gòu)特征3.1托海3號(hào)脈產(chǎn)出的礦物可可托海3號(hào)脈產(chǎn)出的云母為白云母-鋰云母系列。其中,白云母產(chǎn)出于I帶-VIII帶,是I帶、II帶、IV帶和VII帶的可可托海3號(hào)脈形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)分帶示意圖(據(jù)鄒天人等,1986;鄒天人和李慶昌,2006改繪)主要組成礦物,與堿性長(zhǎng)石、石英、綠柱石、鋰輝石及鈮鉭鐵錳礦等礦物共生;鋰云母產(chǎn)出于V帶-VIII帶,是VIII帶主要組成礦物,與鈉長(zhǎng)石、鋰電氣石和鈮鉭鐵錳礦等礦物共生。其中,部分I帶和II帶產(chǎn)出的白云母呈黃-綠色中細(xì)粒自形-半自形,部分I帶、III帶、部分IV帶、V帶、VI帶和VIII帶產(chǎn)出的白云母呈白色或綠色中粗粒-巨晶自形-半自形,IV帶白云母呈白色或綠色自形-半自形書(shū)狀集合體產(chǎn)出(圖4d),部分VII帶白云母呈鱗片狀集合體產(chǎn)出;鋰云母呈典型的玫瑰紫中細(xì)粒鱗片狀或楔狀集合體產(chǎn)出中-粗粒自形-半自形產(chǎn)出(圖4h)。可可托海3號(hào)脈產(chǎn)出的長(zhǎng)石主要為堿性長(zhǎng)石,即鉀長(zhǎng)石-鈉長(zhǎng)石系列,邊緣帶及外部帶(I-III帶)偶見(jiàn)斜長(zhǎng)石。鉀長(zhǎng)石產(chǎn)出于I-IX帶,為I帶、III帶和IX帶的主要組成礦物;鈉長(zhǎng)石產(chǎn)出于I帶-VIII帶,為II帶、V帶、VII帶和VIII帶的主要組成礦物。其中,I帶產(chǎn)出的鉀長(zhǎng)石與石英和少量云母呈文象結(jié)構(gòu)產(chǎn)出(圖4a),III帶和IX帶產(chǎn)出的鉀長(zhǎng)石呈白色或淺肉紅色的巨大塊體(圖4c);部分I帶和II帶鈉長(zhǎng)石呈白色細(xì)粒半自形-自形產(chǎn)出(圖4b),III帶產(chǎn)出的鈉長(zhǎng)石較少,與鉀長(zhǎng)石呈條紋長(zhǎng)石產(chǎn)出,IV帶-VI帶產(chǎn)出的鈉長(zhǎng)石呈白色葉片狀自形-半自形粗粒-巨晶產(chǎn)出(圖4e,f),VII帶和VIII帶產(chǎn)出的鈉長(zhǎng)石呈白色薄片狀自形-半自形粗粒產(chǎn)出(圖4g,h)。薄片鈉長(zhǎng)石粒度較葉鈉長(zhǎng)石小,表明在經(jīng)歷了葉片狀鈉長(zhǎng)石結(jié)晶后,鈉長(zhǎng)石的粒度發(fā)生了收縮,可能為體系經(jīng)歷大量的葉鈉長(zhǎng)石結(jié)晶后,Na含量消耗較大,補(bǔ)給不及葉鈉長(zhǎng)石階段所致,因此,薄片鈉長(zhǎng)石的形成表明Na作用的峰期已過(guò),體系進(jìn)入Na階段的晚期。3.2背散射下白云母和鋰企業(yè)的結(jié)構(gòu)本區(qū)I-IV帶產(chǎn)出的白云母成分均一,未表現(xiàn)分帶特征(圖5a-e),部分II帶(細(xì)粒鈉長(zhǎng)石)樣品中早期結(jié)晶的白云母顯示交代殘余結(jié)構(gòu)(圖5c)。V-VIII帶產(chǎn)出的云母成分不均一,常產(chǎn)出交代和不平衡結(jié)構(gòu)(圖5f-i),一些云母顯示變形特征(圖5a)。VI帶產(chǎn)出的白云母具有富鋰的蝕變邊(圖5f)。VIII帶產(chǎn)出的鋰云母,常伴隨白云母的產(chǎn)出,并表現(xiàn)了不同的成分分帶形式,主要有3種:(1)以白云母為核,沿白云母平直邊界生長(zhǎng)鋰云母(圖5h);(2)白云母與鋰云母呈不規(guī)則分帶或補(bǔ)丁分帶產(chǎn)出(圖5g);(3)鋰云母形成后,沿鋰云母邊界生長(zhǎng)白云母(圖5i)。V-VIII帶產(chǎn)出的云母的成分分帶形式表明體系處于不穩(wěn)定不平衡狀態(tài),體系組分發(fā)生振蕩變化。4測(cè)試測(cè)試4.1元素和礦物的測(cè)定方法礦物微區(qū)主量元素分析(EMPA)在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用JEOL-JXA8100電子探針完成。其加速電壓為15kV,電子束電流10nA,束斑直徑為3~5μm,每個(gè)元素?cái)?shù)據(jù)采集時(shí)間20~40s。測(cè)試使用的標(biāo)準(zhǔn)樣品為天然樣品和人工合成氧化物,包括硬玉(NaKα和AlKα)、螢石(FKα)、石榴石(FeKα)、鎂鋁榴石(MgKα)、透輝石(SiKα和CaKα)、鈣薔薇輝石(MnKα)、磷灰石(PKα)、金紅石(TiKα)、鉀長(zhǎng)石(KKα)、鉻鉛礦(CrKα)。數(shù)據(jù)采用ZAF方法(HenocandTong,1978)校正。白云母和鋰云母的Li4.2儀器操作條件礦物微區(qū)微量元素含量分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)利用LA-ICP-MS完成。激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas2005,ICP-MS為Agilent7500a。激光剝蝕過(guò)程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度,二者在進(jìn)入ICP之前通過(guò)一個(gè)T型接頭混合。在等離子體中心氣流(Ar+He)中加入了少量氮?dú)?以提高儀器靈敏度、降低檢出限和改善分析精密度(Huetal.,2008)。每個(gè)時(shí)間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約20~30s的空白信號(hào)和50s的樣品信號(hào)。詳細(xì)的儀器操作條件同Liuetal.(2008)。以USGS參考玻璃(如BCR-2G,BIR-1G和BHVO-2G)為校正標(biāo)準(zhǔn),白云母采用多外標(biāo)、無(wú)內(nèi)標(biāo)法(Liuetal.,2008),鈉長(zhǎng)石采用內(nèi)標(biāo)法(Liuetal.,2010)對(duì)元素含量進(jìn)行定量計(jì)算。這些USGS玻璃中元素含量的推薦值據(jù)GeoReM數(shù)據(jù)庫(kù)(http://georem.mpch-mainz.gwdg.de/)。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量計(jì)算)采用軟件ICPMSDataCal(Liuetal.,2008,2010)完成。5測(cè)試結(jié)果5.1表1,2,2;表2,5本次研究通過(guò)電子探針?lè)治霁@得可可托海3號(hào)脈白云母(I-VIII帶)和鋰云母(V-VIII帶)的主量成分,結(jié)果列于表2。本區(qū)產(chǎn)出的白云母Li由此,3號(hào)脈VI帶和VII帶產(chǎn)出的白云母和鋰云母的FeO含量均高于V帶和VIII帶產(chǎn)出的白云母和鋰云母(圖6),表明V帶-VIII帶形成過(guò)程中,體系內(nèi)Fe的含量發(fā)生振蕩變化。同一巖相結(jié)構(gòu)帶產(chǎn)出的鋰云母FeO含量高于白云母的FeO含量,表明鋰云母相對(duì)于白云母更富集FeO。5.1.2鈉長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石本次研究通過(guò)電子探針?lè)治霁@得長(zhǎng)石類(lèi)礦物的主量成分,結(jié)果列于表3。3號(hào)脈邊緣帶產(chǎn)出少量斜長(zhǎng)石,各結(jié)構(gòu)帶產(chǎn)出的堿性長(zhǎng)石為較純凈的鉀長(zhǎng)石端元和鈉長(zhǎng)石端元(表3)。邊緣帶斜長(zhǎng)石的Ab牌號(hào)57.1~70.3,Or牌號(hào)0.1~0.4,An牌號(hào)29.6~42.8。I-III帶、V帶和VIII帶產(chǎn)出的鉀長(zhǎng)石的Or牌號(hào)92.4~97.6,Ab牌號(hào)2.3~7.5,An牌號(hào)0~0.2。鈉長(zhǎng)石的Ab牌號(hào)97.6~99.9,Or牌號(hào)0~1.1,An牌號(hào)0~2.0。邊緣帶斜長(zhǎng)石的P5.2部曲:li-9、k/ms值通過(guò)LA-ICP-MS分析測(cè)試獲得白云母和鋰云母的微量成分(表4)。REE、Y、Sb、Ni、Cu、Mo、Ag、Cd、Bi、As、Se、Th、U均低于檢出限。本區(qū)云母Li含量249×10云母的K/Rb值范圍為4.23~59.4,K/Cs值范圍為6.53~2368,邊緣帶-VIII帶云母K/Rb值和K/Cs值降低,外部帶云母的K/Cs值明顯高于內(nèi)部帶。云母的Nb/Ta值0.13~13.3,且外部帶明顯高于內(nèi)部帶。5.2.2長(zhǎng)興(1)鈉長(zhǎng)石通過(guò)LA-ICP-MS分析測(cè)試獲得3號(hào)脈邊緣帶和I帶-VIII帶鈉長(zhǎng)石的微量元素成分(表5),其中Li含量0.18×10(2)鉀長(zhǎng)石通過(guò)LA-ICP-MS分析測(cè)試獲得3號(hào)脈I帶和III帶鉀長(zhǎng)石的微量元素成分(表5)。其中,Rb和Cs含量分別為1575×10(3)斜長(zhǎng)石3號(hào)脈邊緣帶和I-III帶斜長(zhǎng)石的微量成分(表5)顯示斜長(zhǎng)石Rb和Cs含量分別為0.28×106討論6.13型稀有金屬礦及不含礦的礦種演化程度一般認(rèn)為云母的Li、Rb、Cs、F、Ba、Sn、Zn含量和K/Rb值及鉀長(zhǎng)石的K/Rb值可以反映偉晶巖的演化趨勢(shì)和分異演化程度,即伴隨演化程度加大,云母Li、Rb、Cs、F含量升高,Ba含量減低,云母和鉀長(zhǎng)石的K/Rb值降低(Foordetal.,1995;Wise,1995;Rodaetal.,1995,2006,2007;Pesqueraetal.,1999;KileandFoord,1998;ClarkeandBogutyn,2003;Cˇernyetal.,1985;Cˇerny,1991,2004;Vianaetal.,2007;Vieiraetal.,2011)。由外向內(nèi),3號(hào)脈I-VIII帶云母的Li、Rb、Cs、Ta含量逐漸升高,K/Rb值和K/Cs值逐漸降低(圖7a-c和表4),表明分異程度和演化程度升高,且3號(hào)脈是由外向內(nèi)結(jié)晶演化的。除云母的Li、Rb、Cs含量外,云母的Ta含量也與K/Rb值呈負(fù)相關(guān)(圖7c),表明云母Ta含量也可作為偉晶巖分異演化程度標(biāo)志。然而,與前人提出的隨演化程度加大Zn和Sn含量升高(Roda-Roblesetal.,1995,2007;Vianaetal.,2007)不同,3號(hào)脈云母的Zn和Sn由外向內(nèi)呈先升高后降低的趨勢(shì)。另外,云母Be含量與演化程度的相關(guān)性不明確(Smeds,1992;Wise,1995;Vieiraetal.,2011),3號(hào)脈云母的Be含量與K/Rb值也未呈線性相關(guān),表明云母Be含量作為偉晶巖演化程度指示劑的可能性不大。與世界其它不同礦種的偉晶巖型稀有金屬礦床及不含礦的偉晶巖對(duì)比,如加拿大著名的Tanco礦床(VanLichterveldeetal.,2008;GoadandCˇerny,1981)、納米比亞Karbib偉晶巖帶(Roda-Roblesetal.,2007)、西班牙CapdeCreus偉晶巖區(qū)(Alfonsoetal.,2003)、阿根廷Totoral偉晶巖區(qū)(Oyarzábaletal.,2008),3號(hào)脈內(nèi)部帶云母的K/Rb值及Cs含量與分異演化程度很高的Tanco礦床相近(圖9a),表明3號(hào)脈是一個(gè)分異演化程度較高的偉晶巖脈。由外向內(nèi),3號(hào)脈各結(jié)構(gòu)帶演化程度的趨勢(shì)與世界其它偉晶巖區(qū)不含礦→Be-Nb-Ta→Li-Cs-Be-Ta→Tanco礦床的變化趨勢(shì)一致,也說(shuō)明3號(hào)脈的演化程度由外向內(nèi)不斷加大(圖9a)。由于3號(hào)脈IX帶已被開(kāi)采盡,本次工作未采集到IX帶鉀長(zhǎng)石,因此I帶和III帶鉀長(zhǎng)石的K/Rb值相對(duì)于Tanco礦床稍高,Cs含量略低,外部帶的鉀長(zhǎng)石顯示的演化程度與Li-Cs-Be-Ta和Be-Nb-Ta型稀有金屬礦床的演化程度相近(圖9b)。另外,前人研究認(rèn)為白云母的Ba含量隨演化程度加大而降低(Vieiraetal.,2011),3號(hào)脈白云母Ba含量低于檢出限,表明3號(hào)脈分異演化程度很高。由上,3號(hào)脈為由外向內(nèi)結(jié)晶的分異演化程度很高的偉晶巖脈。6.23結(jié)構(gòu)帶礦物主微量成分振蕩變化的機(jī)制探討由上述分析測(cè)試結(jié)果,可可托海3號(hào)脈各結(jié)構(gòu)帶產(chǎn)出的云母和堿性長(zhǎng)石的主量和微量成分呈現(xiàn)廣泛的振蕩變化趨勢(shì),即同一元素含量在相鄰連續(xù)結(jié)構(gòu)帶發(fā)生明顯的升高或降低。其中,內(nèi)部帶中白云母和鋰云母FeO含量在V帶和VIII帶高于VI帶和VII帶(圖6);內(nèi)部帶中白云母Zn含量升高后降低,Be含量降低后升高(表5);外部帶鈉長(zhǎng)石的Li、Ga、Ge、Pb、Rb、Sr、Cs含量以及內(nèi)部帶鈉長(zhǎng)石的Li、Be、Pb、Ga、Ge、Rb、Sr、Cs、Sn含量在各結(jié)構(gòu)帶之間多呈振蕩變化(圖8);邊緣帶-III帶斜長(zhǎng)石Rb和Cs含量,升高后降低再升高,Li、Be、Sr、Ga含量降低后升高再降低(圖8)。另外,在尺度稍小的情況下(同一礦物顆粒),也見(jiàn)這種元素含量的振蕩變化現(xiàn)象,如云母的BSE圖像顯示3號(hào)脈VIII帶白云母和鋰云母互為生長(zhǎng)邊產(chǎn)出,表明Li和F含量呈振蕩變化(圖5h,i)。云母和長(zhǎng)石的主微量成分的振蕩變化現(xiàn)象,可能有3個(gè)形成機(jī)制:(1)外界熔體或流體的注入使得體系組分發(fā)生改變,進(jìn)而導(dǎo)致同種礦物含量發(fā)生變化。(2)礦物結(jié)晶導(dǎo)致體系組分不平衡,即礦物結(jié)晶(某種礦物和共生礦物)導(dǎo)致體系中某些元素含量發(fā)生變化,使得下一個(gè)結(jié)構(gòu)帶形成時(shí)體系中該種礦物富集或虧損這些元素。(3)體系中熔體發(fā)生不混溶產(chǎn)生性質(zhì)不同的熔體,使得同種礦物含量發(fā)生變化。熔體不混溶可形成性質(zhì)互補(bǔ)或不同的兩種或多種熔體,這些熔體結(jié)晶形成的同種礦物具有組分上的差異。首先,關(guān)于(1)外界熔體或流體注入的機(jī)制,前人研究表明偉晶巖多為封閉體系(JahnsandBurnham,1969;London,2005),與外界交換物質(zhì)不多,圍巖蝕變有限,且同位素研究表明3號(hào)脈在形成過(guò)程中并無(wú)外來(lái)物質(zhì)的加入(鄒天人和李慶昌,2006)。由于3號(hào)脈的上升通道尚未驗(yàn)證,且補(bǔ)給物質(zhì)的證據(jù)難以保存下來(lái),不能確定是否存在深部巖漿房補(bǔ)給物質(zhì),即使存在這樣的熔體或流體的加入,也很難形成連續(xù)相鄰結(jié)構(gòu)帶礦物主微量成分振蕩變化的現(xiàn)象。因此,外界熔體或流體的注入導(dǎo)致各結(jié)構(gòu)帶云母和長(zhǎng)石主微量成分的振蕩變化可能性不大。(2)和(3)均為偉晶巖自身演化所致,其中,(2)礦物結(jié)晶導(dǎo)致體系組分不平衡機(jī)制為理想條件下的模型,實(shí)際上受多個(gè)共生礦物種類(lèi)、礦物的結(jié)晶習(xí)性、礦物含量影響,該機(jī)制顯得較為復(fù)雜,它可能影響了尺度較小的同一礦物顆粒主微量成分的變化,如互為生長(zhǎng)邊的白云母和鋰云母,但不是各結(jié)構(gòu)帶云母和堿性長(zhǎng)石主微量成分振蕩變化的主要機(jī)制。(3)由于冷卻作用和分異結(jié)晶作用,偉晶巖體系可發(fā)生熔體不混溶(Thomasetal.,2000,2009),這種熔體不混溶過(guò)程形成性質(zhì)不同的共軛熔體,進(jìn)而使得其結(jié)晶出的礦物主微量組分呈共軛互補(bǔ),表現(xiàn)振蕩變化特征。因此,熔體不混溶是不同結(jié)構(gòu)帶產(chǎn)出的云母和長(zhǎng)石主微量組分振蕩變化的主要機(jī)制。不同結(jié)構(gòu)帶某些微量組分未表現(xiàn)振蕩變化的趨勢(shì),可能為其他共生礦物的結(jié)晶和熔體不混溶程度不同所致。另外,可可托海3號(hào)脈發(fā)育多種熔融包裹體和熔流包裹體(吳長(zhǎng)年等,1994,1995a,b;Luetal.,1997;李兆麟等,1998;朱金初等,2000),與Thomasetal.(2000,2009)提出的熔體不混溶形成的A型和B型熔融包裹體一致,表明可可托海存在并發(fā)育熔體不混溶的現(xiàn)象?？紤]到不同結(jié)構(gòu)帶產(chǎn)出的云母和長(zhǎng)石主微量組分的振蕩變化,以及3號(hào)脈形成過(guò)程中堿質(zhì)元素K-Na-Li的交替變化(王賢覺(jué)等,1981),筆者認(rèn)為熔體不混溶過(guò)程對(duì)3號(hào)脈的9個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶的形成具有重要影響。6.33宏觀構(gòu)造事件本次研究通過(guò)云母和長(zhǎng)石的主微量分析結(jié)果及云母在BSE圖像下表現(xiàn)出的多種成分分帶,發(fā)現(xiàn)外部帶(I-IV帶)和內(nèi)部帶(V-VIII帶)云母和長(zhǎng)石具有明顯差異:(1)礦物種屬發(fā)生轉(zhuǎn)變,3號(hào)脈在V帶開(kāi)始產(chǎn)出鋰云母,即內(nèi)部帶產(chǎn)出鋰云母;(2)礦物主微量元素含量在外部帶和內(nèi)部帶間發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變(升高或降低):白云母的FeO、Nb和Sn含量外部帶明顯高于內(nèi)部帶(圖7f,g;表2和表4),白云母的Ta、Ge和B含量外部帶明顯低于內(nèi)部帶(圖7c和表4),鈉長(zhǎng)石Zn和Sn含量外部帶較低(表5),內(nèi)部帶低于檢出限;(3)礦物元素對(duì)比值發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變:外部帶的白云母K/Cs值和Nb/Ta值明顯高于內(nèi)部帶;(4)云母BSE結(jié)構(gòu)中外部帶產(chǎn)出的云母無(wú)成分分帶,而內(nèi)部帶產(chǎn)出的云母具有批式分帶、補(bǔ)丁分帶、富鋰蝕變邊,發(fā)育不平衡和交代結(jié)構(gòu)。這些外部帶(I-IV帶)和內(nèi)部帶(V-VIII帶)的明顯差異為內(nèi)部帶演化程度明顯加大,流體組分比例升高,表明體系已由以熔體為主的階段進(jìn)入以熔流體為主相對(duì)不穩(wěn)定的階段。張輝(2001)通過(guò)外部帶(I-IV帶)和內(nèi)部帶(V-VIII帶)的電氣石B同位素特征的明顯差異現(xiàn)象,認(rèn)為外部帶和內(nèi)部帶是兩個(gè)不同的演化階段。值得注意的是,這種外部帶和內(nèi)部帶的差異是突變的,體系在I