三江地区新生代富碱（高钾）岩系岩石中云母的特征及其岩石学意义

Question

如题所述

Answer 1

本区新生代富碱（高钾）岩系属于钾玄岩系列岩石。所研究的云母采自上述钾玄岩系列的各类岩石中，其分布情况如下：马牧普、剑川、小桥头、卓潘等岩体的正长岩；石鼓、老街子、铜厂、万硐山、干沟等岩体的正长斑岩；马厂箐的石英正长岩；肃河村的石英正长斑岩；扎拉尕、玉龙、马拉松多、多霞松多、莽总、色礼、马厂箐等岩体的花岗斑岩；总郭、文化村、老街子等岩体的粗面岩；马牧普、象鼻庄、121号岩体等的煌斑岩和91号岩体的碱煌岩。

图2-4 三江地区构造简图

Fig.2-4 Simplified tectonic map of the area around eastern Tibet and western Yunnan

（据Wang等，2001，有修改）

（modified after Wang J H，2001）

LS：Zhang，L.S.et al.，1999；JH：Wang，J.H.et al.，2001；Z：张玉泉等，1997；SU：Schaerer，U.et al.，1994；其余的为本研究数据

表2-2 云母的化学成分及参数　Table2-2 Chemical composition and parameter of biotite

续表

注：∗谢应雯，1995（b）。

（一）云母的化学成分特征

云母的化学成分主要采取单矿物化学分析和少量电子探针分析，并根据林文蔚等提出的方法（林文蔚，1994）对探针分析结果进行铁调整。云母的化学成分见表2-2，将云母的化学成分投影到Foster（1960）的Mg-（Al^Ⅵ+Fe³⁺+Ti）-（Fe²⁺+Mn）图解中，按谢应雯（1987）提出的黑云母成分变种的划分原则，钾玄岩系列岩石中云母的MF=1.30～1.99，应属于金云母和富镁黑云母。它们与壳型钙碱性花岗岩中的富铁黑云母（MF ＜1）有明显的区别。在Al-Mg-Fe投影图中，它们的成分范围与钾玄质煌斑岩云母的分布相吻合（图2-5）。

图2-5 钾玄岩系列岩石中云母的Al-Mg-Fe投影图

Fig.2-5 Micas from shoshonitic series rocks plotted on an Al-Mg-Fe diagram

（引自Sheppard等，1992）

○富碱侵入岩；+酸性斑岩；▲火山岩；■煌斑岩

1.金云母-富镁黑云母的化学成分

1）SiO₂含量在35.92%～43.52%之间，多数样品的SiO₂含量＜40%，平均为38.87%。比壳型钙碱性花岗岩（谢应雯，1987）中黑云母的SiO₂含量高，但低于美国Utah石英安粗岩（Parry等，1978）中的黑云母，而与澳大利亚北部Mt.Bundey钾玄质煌斑岩（Sheppard，1992）中的云母比较接近。

2）Al₂O₃含量范围为10.4%～18.04%，平均13.35%。比钾镁煌斑岩类的云母高，接近于Mt.Bundey钾玄质煌斑岩类的云母，具有钾玄质煌斑岩含Al高的特点。

3）MgO含量在11.69%～22.88%之间，绝大部分样品MgO含量＞15%，平均为17.08%，远远高于壳型钙碱性花岗岩中的黑云母，低于美国Utah石英安粗岩中的黑云母，而与钾玄质煌斑岩中的云母相近。

4）FeO含量在2.32%～17.04%之间，平均10.09%，比钾镁煌斑岩中金云母的FeO含量高，而远低于壳型钙碱性花岗岩中的黑云母，类似于钾玄质煌斑岩中的云母。

2.金云母-富镁黑云母中Mg和Fe的变化特点

钾玄岩系列岩石中，云母的含镁系数［Mg/（Mg+Fe+Mn）］为0.67～0.78，含铁系数［Fe/（Fe+Mg）］为0.22～0.34。在该系列的4种岩石中含镁系数和含铁系数又略有不同：钾质碱性深成岩中分别为0.67和0.34；酸性斑岩分别为0.68和0.32；火山岩为0.70和0.30；煌斑岩为0.78和0.22。在酸性斑岩中从二长花岗斑（SiO₂平均值为68.08%）→碱长花岗斑（SiO₂平均值为69.15%），其云母的含镁系数从0.650增加到0.672，含铁系数从0.342降低为0.325。随着酸度的升高，云母有向富镁方向演化的趋势。本区钾玄岩系列岩石中云母的含镁系数、含铁系数的变化特征与中国东部地区两种花岗岩序列的云母（孙世华，1987）有明显的区别。例如，Mg云母序列的阳储岭钙碱性侵入杂岩中9个云母成分：含镁系数为0.461～0.547，平均0.506；含铁系数为0.448～0.535，平均0.489。又如FAl云母序列的姑婆山花岗岩中，11个云母的成分：含镁系数为0.038～0.327，平均0.189；含铁系数为0.668～0.961，平均0.807（顾雄飞，1998）。相比之下，三江地区云母的含镁系数远远大于中国东部地区两种花岗岩序列云母的含镁系数，含铁系数的变化则相反。这说明青藏高原东部钾玄岩系列的岩石与中国东部地区两种花岗岩是截然不同的两个系列的岩石。

图2-6 云母wΣFeO/(ΣFeO+MgO)-MgO与岩浆物质来源关系图

Fig.2-6 ΣFeO/（ΣFeO+MgO）-MgO diagram of micas in relation with the source of magmatic material

（邱家骧，1993）

∗—阳储岭钙碱性侵入杂岩；●—姑婆山花岗岩；+—甘肃岩昌碱性超基性煌斑岩；M—幔源；CM—壳幔混源；C—壳源

金云母-富镁黑云母的镁、铁组分与其寄主岩石岩浆的物源有密切的关系。钾玄岩系列的四种岩石中云母的MgO含量变化不大：钾质碱性深成岩中云母的MgO为16.31%，酸性斑岩为16.14%，火山岩为16.39%，煌斑岩为19.48%。云母的wΣFeO/w（ΣFeO+MgO）值，在钾质碱性深成岩中为0.474，酸性斑岩中为0.462，火山岩中0.433，煌斑岩中为0.337。将上述数据分别投入云母的MgO-wΣFeO/w（FeO+MgO）与岩浆物质来源关系图（图2-6）中，可以看出，三江地区钾玄岩系列岩石与甘肃省宕昌第三纪超镁铁质岩石（霞石岩、黄长钾霞岩）（邱家骧，1993）一样，都落入M区，均为幔源岩浆岩。而中国东部地区阳储岭钙碱性侵入杂岩中9个云母的MgO平均值为10.4%，wΣFeO/w（ΣFeO+MgO）平均值为0.672（顾雄飞，1998），它的点落在CM区，即为壳幔混熔岩浆；姑婆山花岗岩中11 云母的MgO平均值为3.46%，wΣFeO/w（ΣFeO+MgO）平均值为0.971（顾雄飞，1998），云母落入C区，为壳源岩浆。

3.钾玄岩系列与钙碱性系列岩石中云母成分对比

图2-7 按黑云母成分确定岩体的碱度图解

Fig.2-7 Alkalinity diagram of the rockbodies in accordance with the composition of biotite

（据A.A.马拉库舍夫等，1965）

图例同图2-6，△—个旧含锡花岗岩；A、B—低碱度区；C—正常碱度区；D、E—高碱度区

黑云母的成分可以反映其寄主岩石形成时的碱度。把钾玄岩系列岩石中的云母成分投入A.A.马拉库舍夫等（1965）的Si/Al-（Mg+Fe）/Al的图中（图2-7），钾质碱性深成岩中的云母的Si/Al为2.14～3.55，（Mg+Fe）/Al为1.99～3.16，多数落入D区，少量在E区；酸性斑岩中云母Si/Al为2.14～2.54，（Mg+Fe）/Al为1.99～2.35，主要落入D区，个别在E区。火山岩中云母的Si/Al=1.95～2.38，（Mg+Fe）/Al=1.92～2.14，均落入D区；煌斑岩中云母的Si/Al=2.31～2.83，（Mg+Fe）/Al=2.15～2.96，分布于E～D区。

总之，钾玄岩系列岩石中云母都落入D～E区，均为高碱度区，而个旧含锡花岗岩Si/Al为1.745，（Mg+Fe）/Al为1.389（谢应雯，1987），落入B区，为低碱度区；阳储岭钙碱性侵入杂岩中9个云母平均Si/Al为2.05、（Mg+Fe）/Al为1.72（顾雄飞，1998）的点落入C区；姑婆山花岗岩中11个云母Si/Al平均为2.33、（Mg+Fe）/Al为1.54（顾雄飞，1998）的点也落入C区，为正常碱度区。由此可见，钾玄岩系列岩石成岩时的碱度比钙碱性系列岩石高，它们的成岩环境（碱度）是迥然不同的。

综上所述，用云母的成分特征推断岩石系列的划分是可信的。对云母成分的研究，从矿物学角度进一步论证了上述四种岩石属于钾玄岩系列岩石。

（二）X光衍射分析及红外光谱

云母X射线分析的实验条件是：Fe靶，德拜法，D=57.3；用Si作内标修正衍射数据，用伊藤法作粉末衍射数指标化，并计算晶胞参数。分析结果表明，四种岩石中云母的晶胞参数很接近。利用云母族矿物的d（060）值可确定云母属于二八面体还是三八面体，二八面体型云母的d（060）=14.80nm～15.10nm，三八面体型云母的d（060）=15.30nm～15.57nm（Wang Pu等，1984）。本区云母的d（060）=15.32nm～15.41nm，故为三八面体1M型云母。

图2-8 钾玄岩系列岩石中云母的红外光谱

Fig.2-8 IR spectrum of micas in the shoshonitic series

本区云母的红外光谱，使用P-E621型光栅红外分光光度计，用溴化钾压片计数制样，分辨率4cm^-1。云母的成分较复杂，类质同象广泛，测得的红外光谱曲线见图2-8，主要出现在400cm^-1～3700cm^-1范围内。在晶格振动区400cm^-1～1000cm^-1范围内，黑云母晶格振动区中1000cm^-1附近的吸收带属Si—O—Si（Al）伸缩振动，是一个吸收性很强的特征谱带，但与组分R²⁺、R³⁺的相互取代关系表现不明显。750cm^-1～780cm^-1谱带属Si—O—Al的弯曲振动和Al—O伸缩振动的耦合振动，这些谱带较弱。但在450cm^-1～480cm^-1范围内的Si—O—R²⁺面外弯曲振动吸收带与八面体位置中的R²⁺阳离子（主要为Mg²⁺、Fe²⁺）的相对含量关系密切，它同样可以用来指示和估算八面体中Fe²⁺和Mg²⁺的相对含量（钱汉东等，1985）。该谱带未见分裂，反映了三八面体型矿物的特征。

在羟基振动区3500cm^-1～3700cm^-1范围内为OH伸缩振动，其中3550cm^-1附近的谱带为Fe²⁺+Fe³⁺—OH振动，3620cm^-1～3670cm^-1范围内为Al³⁺，Mg²⁺—OH振动，3700cm^-1附近为Mg²⁺—（OH）的伸缩振。3440cm^-1附近的谱带为层间H₂O分子和K⁺，Na⁺，Ca²⁺—OH振动频率的耦合振动谱带。这些谱带都不明显。

本区四种岩石中的云母，在450cm^-1频段出现两个最强的吸收谱带，特别是在450cm^-1频段中具有一致的吸收谱带，显示了它们的八面体片中Fe²⁺和Mg²⁺的相对含量十分类似。在1000cm^-1附近也有一个型态相似的很强的吸收谱带，表明它们的硅、铝含量变化不大。

（三）结论

1）本区钾玄岩系列岩石中的云母是金云母-富镁黑云母，MF＞1.30，含铁系数小于0.35，含镁系数大于0.65，属于富碱富镁高铝贫铁类型的云母。其晶胞参数变化不大，均为三八面体1M型黑云母，并具有相似的红外光谱曲线。

2）从金云母-富镁黑云母的成分确定本区钾玄岩系列岩石形成于高碱度环境，这与钙碱性系列岩石形成的环境（低碱度）有明显的区别。

3）金云母-富镁黑云母的铁镁成分特点，均显示了寄主岩石具有钾玄岩的特征，其物源来自交代钾质富集地幔。