西藏甲玛斑岩矿床系统黑云母特征及其地质意义

唐攀,陈毓川,唐菊兴,郑文宝,冷秋锋,林彬,方向.2016.西藏甲玛斑岩矿床系统黑云母特征及其地质意义[J].矿床地质,35(4):846~866
TANG Pan,CHEN YuChuan,TANG JuXing,ZHENG WenBao,LENG QiuFeng,LIN Bin,FANG Xiang.2016.Characteristics and geological significance of biotites in Jiama porphyry deposit system, Tibet[J].Mineral Deposits35(4):846~866

DOi:10.16111/j.0258_7106.2016.04.014

唐攀¹，陈毓川²，唐菊兴^2**，郑文宝^2,3，冷秋锋¹，林彬²，方向²

（1 成都理工大学，四川成都610059； 2 中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京100037； 3 中国地质大学，北京100083）

通讯作者：唐菊兴

投稿时间：2015_07_11

录用时间：2016_04_15

本文得到“地质大调查项目（编号： 12120114050501）、自然科学基金项目（编号： 4130 2060）、国家973项目(编号： 2011CB403103)和地质大调查项目（编号： 12120113093700 ）

摘要:甲玛矿床位于西藏冈底斯成矿带东段，是公益性研究与商业性勘查结合取得的重要成果。文章以不同产状黑云母为研究对象，采用岩、矿石光薄片显微鉴定、电子探针分析等系统研究矿区黑云母特征。黑云母的成因类型可分为原生黑云母和热液黑云母，原生黑云母和热液黑云母落于黑云母分类图中富镁黑云母和金云母区域，岩体中的黑云母偏向于富镁黑云母，具有富镁特征。与原生黑云母相比，角岩中的热液黑云母具有w(MgO)、 w(CuO)升高，w(FeOT)降低，Fe2+和Fe3+分异程度增大的特征；岩体中的热液黑云母w(TiO2)小于3%，w(Al2O3)大于15%，具有低钛、高铝的特征，w(MgO)、w(CuO)升高，w(FeOT)降低的特点。花岗斑岩中原生黑云母的结晶温度变化在730～750℃， logf（O2）较高（变化范围-13.0～-11.5，logf（O2）>Fe2O3_Fe3O 4），属于造山带钙碱性岩系，具壳幔混源的成因特点。与原生黑云母相比，角岩中热液黑云母Fe2+/(Fe2++Mg2+)比值均一程度低，且Fe3+/Fe 2+比值显著升高，甚至部分热液黑云母不含Fe2+，指示岩浆_热液流体体系逐渐向氧化态过渡，有利于斑岩铜矿的形成。对于热液黑云母所在的岩矿石样品，矿化作用的强度与黑云母的CuO呈正相关，对成矿具有一定的指示意义。

关键词: 黑云母；斑岩成矿系统；角岩；甲玛铜多金属矿；西藏

文章编号：0258_7106 (2016) 04_0846_21 中图分类号：P618.41 文献标志码：A

Characteristics and geological significance of biotites in Jiama porphyry depo sit system, Tibet

TANG Pan¹, CHEN YuChuan², TANG JuXing², ZHENG WenBao^2,3, LENG QiuFen g¹,
LIN Bin² and FANG Xiang²

1 Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, Sichuan, China; 2 MLR Key L aboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China; 3 China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Abstract:The Jiama deposit, located in the eastern Gangdise metallogenic belt of Tibet, h as been the important achievement of the combination of nonprofit study with com mercial prospecting. In this paper, the authors systematic studied characteristi cs and geological significance of biotites by using the microscopic identificati on and electron microprobe analysis. The biotite can be divided into two sorts: protogenic biotite and hydrothermal biotite. Protogenic biotite and hydrothe rmal biotite belong to eastonite and phlogopite, and biotite in rock mass tends to b e eastonite with rich magnesium features. Compared with protogenic biotite, the values of w(MgO) and w(CuO) increase, Fe3+_Fe2+ di fferentiation degree increases, and w(FeOT) decreases in hydrothermal biot ite of hornfels. In rock mass, compared with prot ogenic biotite, hydrothermal biotite seems to have characteristics of low titani um, high aluminum (TiO2<3%, Al2O3>15%), the values of Mg and Cu increase, and Fe decreases. The crystallization temperature (T) of the prot ogenic biotites is 720～750℃, and oxygen fugacity (logf（O2）) of the protogenic bioti tes is high (-13.0～-11.5, logf（O2）>Fe2O3_Fe3O4) in granite po rphyry. Granite porphyry, wit h the genetic characteristics of crust_mantle mixed source, belongs to orogenic calc_alkaline rock series. In hornfels, compared with protogenic biotite, the ra tio of Fe2+/(Fe2++Mg2+) from hydrothermal biotite is of l ow homogeneous degree, and the ratio of Fe3+/Fe2+ increases significantly, with some hydro thermal biot ite containing no Fe2+, indicating that the magmatic hydrothermal fluid sy stem g radually transformed to oxidation state, which was conductive to the formation o f porphyry copper deposit. Mineralization intensity is positively related to the content of CuO in biotite.

Key words: geochemistry，biotite, porphyry metallogenic system, hornfel, Jiama copper polymetallic deposit, Tibet

黑云母，三八面体，分子式一般为（K, Na, Ca, Ba）（Fe²⁺, Fe³⁺, Mg, Ti⁴⁺, Mn, Al）₃（Al, Si）₄O₁₀（OH, F, Cl）₂，是长英质岩浆岩中最常见的含水的镁铁质成岩硅酸盐矿物，既可以形成于侵入体结晶过程，也可以形成于岩浆热液蚀变过程（Jacobs et al., 1976; 1979）。侵入体中的黑云母成因类型分为岩浆黑云母和热液黑云母（杨敏之， 1964；J acobs et al., 1976; 1979；王崴平等， 2012）。黑云母的结构和化学成分对岩浆或岩浆热液的物理化学条件（温度、压力、氧逸度、成分）十分敏感，热动力条件的变化可以控制黑云母的化学成分。因此，黑云母的化学成分可以有效地指示岩浆_热液系统的物化条件（Wo n es et al., 1965; Czamanske et al., 1973; Speer, 1987）。前人对黑云母的研究多以花岗岩类岩体为对象展开，指出其在推测母岩岩浆起源、成岩过程、成岩物理化学条件、后期热液作用、钾化蚀变与流体演化关系及成矿元素富集等方面均具有重要的指示意义（Wones et al., 1965；Beane et al., 1974；Jacobs et al., 1979；梁祥济等， 1995；蒋少涌等， 1992）。斑岩矿床或花岗岩相关矿床侵入岩体中黑云母的含矿元素（特别是Cu）可以区分矿化与非矿化岩体，对成矿具有一定的指示作用；黑云母是斑岩铜矿及其他热液铜矿找矿矿物学、成因矿物学的一种重要指示矿物（Parry et al., 1963；AlHashimi et al., 1970；傅金宝， 1 981；洪大卫， 1982；Cook， 1988；柳少波等， 1995；熊小林等， 2001；Yavuz， 2003a ; 2003b；李鸿莉等， 2007；秦克章等， 2009；刘彬等， 2010）。但前人的研究对热变质岩角岩（后又叠加热液蚀变）中黑云母的关注不多，以致不能建立一个统一的斑岩成矿系统中黑云母的矿物化学规律。因此，不同产出状态的黑云母的研究，对于斑岩矿床成矿系统的构建具有重要的指示意义。
甲玛超大型铜多金属矿属于斑岩成矿系统，位于冈底斯成矿带东段，探明铜、钼、铅、锌、金、银资源量均达大型以上规模。该矿床发现于20世纪50年代，西藏地质六队于90年代开始勘查评价，探矿范围局限于矿体出露与浅地表的铅山至铜山2.159 km²范围内。早期部分学者根据浅部工程揭露的层状、似层状矽卡岩型铅锌（铜）矿体，加上矿石中可见到条带状构造等特征，认为该矿床成因类型属于海底喷流沉积（SEDEX）（杜光树等，1998；姚鹏等，2002；潘凤雏等，2002；王全海等，2002；李金高等，2001）；还有一些学者认为矿床类型为斑岩_矽卡岩型（曲晓明等，2001；侯增谦等，2001；连玉等，2008）。2008年开始，项目组在前人工作基础上对甲玛矿区进行了详细的地质勘探和研究工作，对矿床的地质特征（唐菊兴等，20 10；郑文宝等，2010；2012）、蚀变_矿化特征（郑文宝等，2010；郭娜等，2012）、成岩成矿年代学（应立娟等，2009；Ying et al., 2014）、流体演化（周云等，2011）、成矿物质来源（应立娟等，2011；李永胜等，2012）等方面进行了大量的研究工作，提出甲玛矿床属于与斑岩成矿系统有关的斑岩_矽卡岩型铜多金属矿床，在该成矿理论的指导下，找矿取得了重大突破。矿床的研究程度较高，但对典型矿物，如黑云母的成因矿物学、矿物化学与找矿矿物学研究方面还相对比较缺乏。甲玛铜多金属矿床的黑云母主要为2类：一类是原生黑云母，属于成矿前；另一类是岩浆热液形成的热液黑云母。原生黑云母包括角岩化热变质过程中形成的黑云母以及岩浆过程中形成于岩体中的岩浆黑云母；热液黑云母为岩浆_热液过程形成于角岩和岩体中的黑云母。本文以角岩和斑岩中不同产状黑云母为研究对象，运用莱卡DM2500P偏光显微镜观察和电子探针（EPMA）测试，研究黑云母的矿物学、矿物学化学特征，着重探讨其与成岩成矿的关系。

1矿床地质概况

甲玛矿区位于西藏特提斯构造成矿域冈底斯_念青唐古拉（地体）板片中南部（图1）。冈底斯_念青唐古拉地体，由北向南分为：班戈_嘉黎早燕山期陆缘岩浆弧、措勤_纳木错晚燕山期弧后盆地、念青唐古拉断隆、冈底斯晚燕山期—早喜马拉雅期陆缘岩浆弧4个次级构造单元。矿区位于冈底斯晚燕山期—早喜马拉雅期陆缘岩浆弧中段北部，位于甲玛_驱龙_邦铺铜钼多金属矿集区，该矿集区已探明铜资源量接近2000万吨，钼资源量超过150万吨（唐菊兴等，201 2），是青藏高原工作程度最高、探明资源量最大的矿集区，也是中国重要的资源接续基地。
甲玛矿区及邻近区域主要包括上三叠统麦隆岗组、中_下侏罗统叶巴组、上侏罗统却桑温泉组和多底沟组、下白垩统林布宗组、楚木龙组、塔龙拉组。
矿区主要出露碎屑_碳酸盐岩系，包括上侏罗统多底沟组灰岩、大理岩（矿体底板，局部大理岩中发育一些小矿体），下白垩统林布宗组砂板岩、角岩（矿体顶板，部分角岩铜钼矿化强烈）以及牛马

图 1西藏大地构造简图(a)和冈底斯地区构造单元划分及矿产分布图(b)（据程文斌等，20 10；唐菊兴等，2012修编）

1—中二叠统标志层； 2—岩浆岩； 3—地质界线； 4—缝合带； 5—断层； 6—矿区； 7 —省会； 8—县

BASZ—班公湖_怒江缝合带； IYSZ—雅鲁藏布江缝合带； GLZCF—噶尔_隆格尔_扎日南木错 _错麦断裂带； SLYNJOMZ—狮泉河_拉果

错_永珠_纳木错_嘉黎蛇绿岩带； SMLMF—沙莫勒 _麦拉_洛巴堆_米拉山断裂

Fig. 1Tectonic diagram of Tibet and Geological unit division and mineral distr ibution of Gangdise region

(modified after Cheng et al., 2010; Tang et al., 20 12)

1—Middle Permian marker bed; 2—Magmatite; 3—Geological boundary; 4—Suture zo ne; 5—Fault; 6—Mining area； 7—Provincial capital;

8—County

BASZ—Bangong Co_Salween River suture zone; IYSZ—Yarlung Zangbo River suture z one; GLZCF—Gaer_Longgeer_Zharinanmucuo_Cuo

main fault zone; SLYNJOMZ—Siquanh e_Laguocuo_Yongzhu_Namucuo_Jiali opholite zone; SMLMF—Shamolei_Maila_Luobadui_ Milasha fault

塘一带分布有少量第四系。上侏罗统多底沟组与下白垩统林布宗组呈整合接触关系，整体倾向北东，倾角约为40°。矽卡岩呈层状产于林布宗组与多底沟组的层间，铜、钼、铅、锌、金、银矿化十分强烈（地质图见郑文宝等，2010，图1）。
矿区岩浆岩以类型复杂的侵入岩为主，岩石类型主要有花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩、花岗斑岩，以及少量的石英闪长玢岩、辉绿玢岩、云斜煌斑岩、闪斜煌斑岩、闪长细晶岩、花岗细晶岩。这些岩体呈岩脉、岩盆、岩墙、岩枝状侵位于林布宗组及多底沟组中，其分布形式有2种：一种是在近东西向及近南北向呈雁列式分布；另一种在近东西、近南北向、北西_南东向呈放射状展布。
甲玛矿床属于斑岩成矿系统，成矿元素丰富，以Cu为主成矿元素，共生Mo、Pb、Zn，伴生Au 、Ag。矿床主矿体为矽卡岩型铜多金属矿体和角岩型铜钼矿体。矽卡岩型矿体呈层状、似层状赋存于下白垩统林布宗组（K₁l）砂板岩、角岩（顶板）与上侏罗统多底沟组（J 3d）灰岩、大理岩（底板）的层间构造中，或甲玛_卡军果推覆构造体系中多底沟组(J ₃d）灰岩、大理岩中，呈似层状、透镜体以及巨厚状（局部厚度超过200 m）；角岩矿体赋存于林布宗组角岩中。此外，少量隐伏花岗斑岩脉中铜钼矿化也很强烈，规模较小。矿床蚀变系统与典型的斑岩成矿系统的蚀变相似，呈环带状分布，主要包括早期热蚀变（角岩化与大理岩化）与晚期典型斑岩矿床的热液蚀变以及矽卡岩蚀变。矿床热液蚀变系统主要包括了钾化带、青磐岩化带、绢英岩化带、泥化带与岩帽，由岩体中心向外呈环带状依次分布（郑文宝等，2012）。

2样品采集、描述及分析方法

本次研究的样品主要采自矿区24号勘探线，共计128件，取样位置见图2。该勘探线位于成矿中心，产出角岩型铜钼（金银）矿体、斑岩型钼（铜）矿体和矽卡岩型铜钼铅锌（金银）矿体，代表整个矿区的矿化蚀变情况，因此，对该勘探线角岩和岩体中的黑云母进行系统的取样。
花岗斑岩呈灰白色或乳白色，中_细粒斑状结构，块状构造；斑晶含量约占总含量的30%～35 %，成分主要为斜长石、钾长石、石英以及少量黑云母和角闪石（图3）；基质为长英质，隐晶质细粒结构有斜

图 2甲玛矿床24号勘探线剖面及取样位置图

1—林布宗组角岩； 2—多底沟组大理岩； 3—花岗闪长斑岩； 4—二长花岗斑岩； 5—花岗斑岩； 6—斑岩型矿体； 7—矽卡岩型矿体；

8—角岩型矿体； 9—钻孔； 10—取样位置

Fig. 2Sampling location and geology along No. 24 exploration line in the Jiama ore deposit

1—Linbuzong Formation; 2—Duodigou Formation; 3—Granodiorite porphyry; 4—Mon zonite granite porphyry; 5—Granite porphyry;

6—Porphyrytype orebody; 7—S karntype orebody; 8—Hornfelstype orebody; 9—Drill hole; 10—Sampling loca tion

图 3甲玛矿床岩体中的黑云母

a～b. ZK2419_404.3花岗斑岩：热液黑云母呈片状或鳞片状交代角闪石，呈角闪石假象； c ～d. ZK2415_678.3花岗斑岩：热液黑云母呈片状或鳞片状交代岩浆黑云母，呈岩浆黑云母假象； e～f. ZK2419_574.6花岗斑岩：热液新生黑云母以片状呈似脉状和片状散布于斑岩基质；

g～h. ZK2413_200.5花岗斑岩：自形片状岩浆黑云母包裹早期结晶的磁铁矿Bi—黑云母； Q—石英； Mt—磁铁矿； Ap—磷灰石；（-）—单偏光；（+） —正交偏光

Fig. 3Biotite from rock mass in the Jiama deposit

a～b. ZK2419_404.3 granite porphyry: hydrothermal biotite, flaky or scaly, exhib i ting pseudomorph from the replacement of hornblende;

c～d. ZK2415_678.3 granit e p orphyry: hydrothermal biotite, flaky or scaly, exhibiting pseudomorph from the r eplacement of magmatic biotite;

e～f. ZK2419_574.6 granite porphyry: hydrother mal newborn biotite, flaky or veinlike, dispersed in porphyry matrix; g～h. ZK2413_ 200.5

granite porphyry: Magma biotite, euhedral_ flaky, parceling early crysta llized magnetite

Bi—Biotite； Q—Quartz； Mt—Magnetite； Ap—Apatite; （-）—Plainlight;（+） —Crossed nicols

长石，由不规则钾长石和细粒石英组成，组分变化大，可见少量细粒板状的黑云母；另有少量副矿物，包括榍石、锆石、磷灰石、磁铁矿、钛铁矿等（图4）；主要有硅化、绿帘石化、绿泥石化、绢云母化及碳酸盐化，部分可见黄铁绢英岩化及矽卡岩化；矿化以辉钼矿化为主，呈石英_辉钼矿脉产出，以及少量浸染状黄铜矿化（秦志鹏等，2011 ）。
经系统的岩芯编录和详细的手标本和显微镜下观察，选取样品磨制成标准的电子探针片，利用莱卡DM2500P偏光显微镜进行镜下观察和照相。电子探针测试在长安大学国土资源部成矿作用及其动力学开放研究实验室测试完成，仪器型号为JXA_8100型电子探针（EPMA）测试电压20 kV，电流为2.0×10^-8 A，实际分析束斑直径0.3～0.5 μm。S检测限为50× 10^-6～100×10^-6，Sb检测限≥80×10^-6，F检测限为500×10^-6 ，Fe、Mn、Na元素检测限≥200×10^-6，Si、Al、Ti、Ca、K、Mg、Cr、P、Ba、Zr、C u、Mo元素检测限≥100×10^-6。岩、矿石被王水、氢氟酸、高氯酸溶解，其Cu、Mo质量分数通过原子吸收光谱方法测得。

3黑云母产状及矿物学特征

甲玛铜多金属矿床的黑云母主要赋存于岩体和角岩中，按成因又可分为原生黑云母（属于成矿前）和热液黑云母，详细描述见下文。从手标本来看，原生黑云母呈斑晶、斑点状、条带状分布；热液型黑云母呈现浸染状、团斑状、脉状等形态。

3.1岩体中的黑云母

岩体中的黑云母主要产于花岗斑岩和花岗闪长斑岩中，原生黑云母为岩浆期黑云母，呈斑晶；热液黑云母主要为热液交代黑云母和热液新生黑云母。
热液黑云母分为热液交代黑云母和热液新生黑云母。热液交代黑云母部分或全部交代早期的角闪石和岩浆黑云母，呈被交代矿物的晶形，镜下呈深棕褐色到浅黄色，多呈半自形的片状，多色性强，解理较完全，粒径一般为10～100 μm（图3a～d）。热液新生黑云母主要为片状，呈脉状、似脉状或弥散状分布于斑岩基质中，镜下呈深棕褐色_浅黄色，多呈自形_半自形的片状，多色性强，解理较完全，粒径一般为10～100 μm（图3e～f）。原生黑云母呈斑晶产出，镜下呈深棕褐色到浅黄色，多为自形_半自形的片状，多色性强，解理完全，粒径一般为0.8～4.0 mm，包裹早期结晶的磁铁矿、磷灰石等副矿物（图3g～h）。

3.2角岩中的黑云母

（1）热液黑云母
岩浆分异的热液在角岩内部或裂隙中形成的热液黑云母，按照典型的矿物共生组合和黑云母形态特征，可分为4类：
A类黑云母细脉，晶形较差，多呈他形_半自形片状、鳞片状，镜下呈褐色_浅黄色，多色性较强，解理发育较差，粒径一般为1～20 μm，常与石英、黄铁矿、黄铜矿共生，脉体中黑云母含量较少（图4a～c）。
B类石英+黑云母脉，角岩中最主要的一类热液黑云母，黑云母大部分都分布在脉体两侧，晶形发育好，多为自形_半自形片状，镜下呈棕褐色_浅黄色，多色性强，解理发育完全，粒径一般为10～300 μm，与石英共生产出，脉体中黑云母含量较多（图4d～f）。
C类石英+黑云母+绿泥石脉，晶形发育好，多为自形_半自形片状，镜下呈棕褐色 _浅黄色到浅绿色，多色性强，解理发育较好，粒径一般为2～200 μm，与石英、绿泥石、黄铁矿、黄铜矿共生产出，脉体中黑云母含量较多（图4g～i）。
D类石英+黑云母+钠长石脉，晶形发育一般，多为半自形_他形片状，镜下呈棕褐色_浅黄色，多色性较强，解理发育较好，粒径一般为1～50 μm，与石英、钠长石共生产出，脉体中黑云母含量中等（图4j～k）。
这4类角岩热液黑云母的产出位置较为纷杂，且它们也没有体现出明显的分带特征，只要成矿热液流体影响到的区域，都可以发现上述类型黑云母。

图 4甲玛矿床角岩中的黑云母

a～c. ZK2419_154.9_A类热液黑云母； d～f. ZK2410_127_B类热液黑云母； g～i. ZK2404 _202_C类热液黑云母； j～l. ZK2418_388.4_D

类热液黑云母； m～o. ZK2419_370.7_角岩中斑点状和条带状原生黑云母

Q—石英； Bi—黑云母； Chl—绿泥石； Ab—钠长石；（-）—单偏光；（+）—正交偏光

Fig. 4 Biotite from hornfels in the Jiama deposit

a～c. ZK2419_154.9_A type_hydrothermal biotite; d～f. ZK2410_127_B type_hydrothe rmal biotite; g～i. ZK2404_202_C type_hydrothermal

biotite; j～l. ZK2418_3 88 .4_D type_hydrothermal biotite; m～o. ZK2419_370.7_Spotted and banded protogenic bio tite in hornfels;

Q—Quartz; Bi—Biotite; Chl—Chlorite; Ab—Albite; （- ）—Plainlight;（+）—Crossed nicols

（2）原生黑云母
角岩化热变质过程中形成的黑云母，为斑点状黑云母、条带状黑云母。斑点状原生黑云母晶形较差，分布于角岩基质中，与石英、钠长石等矿物共生（图4m～o）。条带状黑云母，大部分可见晶形，晶形较差，多为他形_半自形片状、鳞片状，镜下呈褐色到浅黄色，多色性较强，解理发育较差，粒径一般为1～20 μm，常与石英、黄铁矿、黄铜矿共生产出呈条带状（图4m～o），受后期热液改造较强。

4黑云母矿物化学特征

黑云母电子探针分析结果见表1。分析结果采用郑巧荣（1983）的计算方法，采用阳离子总数8、阴离子负电价23的理论值，计算黑云母的阳离子系数及相关参数（表2）。与原生黑云母相比，角岩中的热液黑云母中Mg含量的升高，Cu含量升高，Fe含量降低，Fe ²⁺和Fe³⁺分异程度增大；岩体中的热液黑云母Ti含量降低，Fe含量降低，Mg 含量升高，Cu含量升高。

4.1镁铁含量

角岩原生黑云母w(FeOT)（全铁）为9.14%～16.70%，平均值13.21 %，w(MgO)为10.83%～16.51%，平均值13.53%，；热液黑云母w(FeOT) （全铁）为3.62%～14.40%，平均值8.31%，w(MgO)为12.30%～23.27%，平均值18.22%。原生黑云母Mg²⁺/（Fe²⁺+Fe³⁺）阳离子个数比为1.16～ 3.22，平均值2.02；热液黑云母Mg²⁺/（Fe²⁺+Fe³⁺）阳离子个数比为 1.53～9.95，平均值4.52。从质量分数和阳离子个数比较而言，角岩中的2类黑云母都显示了高镁高铁的特征，且Mg²⁺个数都大于（Fe²⁺+Fe³⁺）的个数，指示趋于富镁特征。
岩体原生黑云母w(FeOT)（全铁）为16.31%～16.90%，平均值16.5 5%，w(MgO)为13.61%～14.39%，平均值14.14%；热液黑云母w(FeOT) （全铁）为14.67%～15.46%，平均值15.07%，w(MgO)为16.11%～17.22%，平均值16.67%。原生黑云母Mg²⁺/（Fe²⁺+Fe³⁺）阳离子个数比为1.46～ 1 .57，平均值1.52；热液黑云母Mg²⁺/（Fe²⁺+Fe³⁺）阳离子个数比为1 .9 6～1.99，平均值1.97。由质量分数和阳离子个数比较而言，岩体中的2类黑云母都显示了高镁高铁的特征，且Mg²⁺个数都大于（Fe²⁺+Fe³⁺）个数，具有趋于富镁特征。
Stone（2000）的研究表明，Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg²⁺)比值的均一程度可以反映角闪石物源氧化状态的差异；李鸿莉等（2007）和刘彬等（2010）认为，Fe²⁺/(Fe ²⁺+Mg²⁺)比值的均一程度可以判断黑云母是否遭受后期热液流体的改造。角岩中原生黑云母的Fe²⁺/(Fe²⁺ +Mg²⁺)比值为 0.08～0.28，均值为0.18，标准差为0.09；热液黑云母的Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg ²⁺)比值为0～0.24，均值为0.07，标准差为0.08。另外，原生黑云母的Fe³⁺/Fe²⁺比值为1.10～ 5.17，平均值2.04 ；热液黑云母许多样品都不含Fe²⁺。角岩中原生黑云母的Fe²⁺/(Fe²⁺+M g²⁺)比值均一程度都较低，说明原生黑云母遭受热液改造；另外，从原生黑云母到热液黑云母Fe³⁺相对含量逐渐升高，而Fe²⁺相对含量逐渐减低，指示从原生黑云母到热液黑云母Fe³⁺_Fe 2+体系经历了较大的分异。Fe³⁺_Fe²⁺体系变化趋势说明岩浆_热液流体体系逐渐向氧化态过渡，反映黑云母形成于硫化物大量沉淀前。岩体中原生黑云母的Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg²⁺)比值为0.19～0.27，均值0.24，标准差为0.03；热液黑云母的Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg ²⁺)比值为0.17～0.34，均值0.25，标准差为0.12。同时，原生黑云母Fe³⁺/Fe²⁺比值为0.83～1.79，平均值1.12；热液黑云母Fe³⁺/Fe²⁺比值为0～1.52，平均值0.76。由于岩体中原生黑云母和热液黑云母样品较少，未表现明显的变化趋势。
将不同产状黑云母电子探针数据投影于黑云母Mg/(Fe+Mg+Mn)_Si分类图解（图5）中，角岩中的原生黑云母靠近富镁黑云母，而热液黑云母在富镁黑云母区域和金云母区域均有分布；岩体中的2类黑云母在富镁黑云母区域和金云母区域均有分布。将不同产状黑云母电子探针数据投影于黑云母Mg_(Al^Ⅵ+Fe³⁺+Ti)_(Fe²⁺+Mn)分类图解（图6）中，也显示角岩中的原生黑云母主要落在镁质黑云母的左侧边界上，热液黑云母落在镁质黑云母的左侧边界上和金云母区域；岩体中的原生黑云母和热液黑云母主要为镁质黑云母。

4.2钛铝含量

角岩中原生黑云母的w(Al₂O₃)为17.97%～21.12%，平均值19.93%，w (TiO₂)为1.13%～2.77%，平均值2.02%；热液黑云母的w(Al₂O₃)为 10.35%～21.53%，平均值16.50%，w(TiO₂)为 0.05%～3.16%，平均值1.43%。傅金宝（1981）认为，

图 5甲玛矿床原生黑云母与热液黑云母Mg/(Fe+Mg+

Mn)_Si分类图解(底图据Kanisawa, 1 983)

Fig. 5Mg/(Fe+Mg+Mn)_Si classification of primary and

hydrothermal bio tites in the Jiama deposit (base map after

Kanisawa, 1983)

图 6甲玛矿床原生黑云母与热液黑云母Mg_(Al^Ⅵ+^Fe³⁺+Ti)_(Fe²⁺+ Mn)分类图解 (底图据Foster，1960)

A—金云母； B—镁质黑云母； C—铁质黑云母； D—铁叶云母；

E—铁白云母； F—白云母

Fig. 6Mg_(Al^Ⅳ+Fe³⁺+Ti)_(Fe²⁺+Mn) ternary classification of primar y and hydrothermal biotites in the Jiama deposit (base map after Foster, 1960) A—Phlogopite; B—Magnesian biotite; C—Ferrobiotite;

D—Siderophyllite; E—Fe rro_muscovite; F—Mmuscovite

从岩浆黑云母（原生）到热液黑云母，w(TiO₂)与w(Al ₂O₃)具有明显反相关关系，岩浆黑云母具有w(TiO₂)>3%、w(Al₂O ₃)<15%，高钛、低铝的特点；而热液黑云母具有w(TiO₂)<3%、w(Al 2O ₃)>15%，低钛、高铝的特征。岩体中原生黑云母的w(Al₂O₃)为13 .5 4%～13.91%，平均值13.70%，w(TiO₂)为3.76%～3.96%，平均值3.87%；热液黑云母的w(Al₂O₃)为13.87%～22.05%，平均值17.96%，w(Ti O₂)为 0.08%～1.44%，平均值0.76%，w(TiO₂)与w(Al₂O₃)可能具有负相关关系。
角岩的黑云母w(TiO₂)_w(Al₂O₃)协变图解（图7 ）显示，从原生黑云母到热液黑云母，w(TiO₂)与w(Al₂O₃)并没有显示出明显的相关性，而岩体中从原生黑云母到热液黑云母，w(TiO₂)与w(Al₂O₃)显示出明显的相关性；原生黑云母向热液黑云母转化过程中，角岩和岩体可能具有明显不同的的地球化学性状。

4.3钾钙钠含量

角岩中原生黑云母的w(Na₂O)为0.12%～0.30%，平均值0.19%；w(CaO) 为 0～0.02%；w(K₂O)为9.45%～10.16%，平均值9.90%，这些指示其具有低钠、贫钙、高钾的特征。热液黑云母的w(Na₂O)为0%～0.31%，平均值0.16%；w (C aO)为0～0.06%，w(K₂O)为7.91%～12.09%，平均值10.09%，具有原生黑云母相似的特征。岩体中原生黑云母的w(Na₂O) 为0.16%～0.27%，平均值0.21%；w(CaO)为0～0.05%， w(K₂O)为9.32%～9.65%，平均值9.48%，具有低钠、贫钙、高钾的特征；热液黑云母的w(Na₂O)为0～0.18%，平均值 0.09%； w (CaO )为0，w(K₂O)为9.18%～9.35%，平均值9.26%，具有原生黑云母相似的特征，但相比于原生黑云母，K、Na、Ca含量都有不同程度的降低。傅金宝（1981）研究认为，从原生黑云母到热液黑云母，K、Na、Ca含量都有不同程度的降低，造成原生黑云母高K，热液黑云母的K含量相对较低，可能是由于热液黑云母含有较多的H₃O+。甲玛铜多金属矿床岩体中黑云母显示了这一特征，而角岩中黑云母并不显示这一特征。

图 7甲玛矿床原生黑云母与热液黑云母TiO₂_Al₂O₃

协变图解

Fig. 7TiO₂_Al₂O₃ correlation diagram of primary

and hydrothermal bioti tes in the Jiama deposit

4.4铜钼含量

角岩中原生黑云母的w(CuO)在0～0.05%，平均值0.02%，而w(MoO₃)在 0～0.03%，平均值0.01%；热液黑云母中w(CuO)在0～0.13%，平均值0.04%，而w(MoO₃)0.02%～0.10%，平均值0.05%。岩体中原生黑云母的w(CuO) 在0～0.0 6%，平均值0.04%，w(MoO₃)在0～0.08%，平均值0.03%；热液黑云母的w(Cu O)在0.09%～0.25%，平均值0.17%，而w(MoO₃)低于检出限。
角岩中原生黑云母和热液黑云母的w(CuO)、w(MoO₃)总体都比较低，未表现出明显的富集趋势（图8）。岩体中的热液黑云母w(CuO)明显高于原生黑云母，甚至可达0.25%；而岩体中原生黑云母和热液黑云母的w(MoO₃)总体较低，但原生黑云母含量较高（图8）。
w(FeOT)、w(MgO)、w(Al₂O₃)、w(SiO₂)、 w(K₂O)等与Fe/(Fe+Mg)的协变图解（图8）显示，角岩和岩体中原生黑云母和热液黑云母的协变图解变化趋势较为一致，说明是由于Fe、Mg、Al、K等元素容易受到后期热液作用的影响而使得原生黑云母和热液黑云母的主量元素比值变化趋势协同相似。5类热液黑云母化学成分没有显著的差别，D类热液黑云母w(FeOT)较其他热液黑云母较低，热液黑云母w(FeOT)较其他热液黑云母偏高。

5黑云母对成岩成矿的指示意义

5.1温度和氧逸度

Henry等（2005）研究表明，用黑云母Ti_Mg/（Mg+Fe）图解可以估算黑云母的形成温度。将花岗斑岩中的原生黑云母投于黑云母Ti_Mg/（Mg+Fe）图解（图9）中，得出黑云母结晶温度变化在730～750℃之间。
Wones等(1965)、De Albuquerque（1973）和Wones（1989）研究表明，与钾长石_磁铁矿_石英_角闪石共生的黑云母，可以用其Fe³⁺，Fe²⁺和Mg²⁺的原子百分数估算黑云母结晶时的氧逸度。由前文可知本矿床花岗斑岩中的黑云母符合该逸度计使用条件，花岗斑岩中黑云母样品点均落Fe³⁺_Fe²⁺_Mg图解（图10）中Fe₂O₃_Fe₃O₄缓冲线以上；另外，结合Ti_Mg/(Mg+Fe)温度图解，将花岗斑岩原生黑云母数据投于黑云母的logf（O ₂）_t图解（图11）（p=2070 MPa条件下）（Wones et al., 1965)，得出花岗斑岩的logf（O₂）变化范围在-13.0～-11.5之间，对应Fe₂O₃_Fe₃O₄缓冲区，表明该黑云母是在较高氧逸度条件下结晶形成的。

5.2成因和构造环境

黑云母主量元素特征在一定程度上可以指示花岗岩的成因类型、物质来源等。周作侠（1986 ）通过收集全球15个地区和岩体中黑云母的资料，用黑云母∑FeO/(∑FeO+MgO)_MgO图解判别花岗岩物质来源。甲玛花岗斑岩黑云母相应的成分投于该判别图的壳幔混源区域（图12），具壳幔混源的成因特点。秦志鹏（2010）研究得出花岗斑岩源区来自与下地壳_造山带，并且具有岩浆混合的岩石学标志，如宏观表现为基性岩浆团不规则的分布（即MME包体）、石英斑晶的黄铁矿边、长石的反环带及部分长石发育的筛状溶蚀结构等；微观表现为饱和矿物与不饱和矿物的共存，以石英和单斜辉石的共存最为常见，石英钾长石外壳以及石英斑晶重熔表面等；另外，岩石地球化学数据中同样显示了岩浆混合作用的影响，主要体现在富Cr 、Ni矿物（单斜辉石、尖晶石）的结晶分异（秦志鹏，2010），与本文所得结论基本一致。 Abdel_Rahman（1994）对全球不同地区不同岩性的325个黑云母样品主量元素成分特征进行统计和系统总结，提出用黑云母MgO_FeOT_Al₂O₃图解判别构造环境（A非造山的碱性岩系、C 造山带钙碱性岩系和P过铝质岩系）。甲玛花岗斑岩原生黑云母相应的成分投于该图(图13) 中的C区，属于造山带钙碱性岩系；秦志鹏（2010）对花岗斑岩作SiO₂_K₂O判别图解和S iO₂_FeOT/（FeOT+MgO）构造判别图解，得出花岗斑岩为高钾钙碱性系列、后造山花岗岩类（秦志鹏，2010），与本文所得结论基本一致。

5.3成矿指示意义

Parry等(1963)、Kesler等(1975)、Hendry等 (1981)、傅金宝（1981）和秦克章等（2009）研究发现，

图 8甲玛矿床原生黑云母与热液黑云母化学成分对比图（底图据李鸿莉等， 2007）

Fig. 8Chemical composition of primary and hydrothermal biotites in the Jiama deposit (base map after Li et al.,

2007)

图 9甲玛矿床黑云母Ti_Mg/(Mg+Fe)图解

（底图据Henry et al., 2005）

Fig. 9Plot of Ti_Mg/(Mg+Fe) for biotites from the

Jiama deposit (base map af ter Henry et al., 2005)

图 10甲玛矿床黑云母Fe³⁺_Fe²⁺_Mg图解

（底图据Wones et al., 1965）

Fig. 10Fe³⁺_Fe²⁺_Mg²⁺ diagram of biotites from

the Jiama d eposit (base map after Wones et al., 1965)

含矿岩体中黑云母的Cu含量较无矿岩体高，热液黑云母Cu含量较原生黑云母高。甲玛矿区角岩中热液黑云母和原生黑云母Cu含量都较低，而岩体中热液黑云母Cu含量明显高于原生黑云母。可能是由于岩浆侵位形成斑岩过程中，岩浆中Cu含量较低，而在岩浆_热液转化过程中，热液中Cu含量逐渐富集，导致热液黑云母中Cu含量较高；随着成矿热液上升过程中Cu不断地沉淀，导致热液中Cu含量下降，角岩中热液黑云母Cu含量相应较低。

图 11甲玛矿床黑云母的logf（O₂）_t图解

（底图据Wones et al., 1965）

数字0～100为黑云母的稳定度〔100×Fe/(Fe+Mg)〕

Fig. 11Logf（O₂）_t digram for biotites from

the Jiama deposit (ba se map after Wones et al., 1965)

The stability of biotite 〔100×Fe/(Fe+Mg)〕:0～100

图 12甲玛矿床黑云母∑FeO/(∑FeO+MgO)_MgO

图解（底图据周作侠，1986）

Fig. 12Plot of ∑FeO/(∑FeO+MgO)_MgO of biotites

from the Jiama deposit (bas e map after Zhou, 1986)

高的氧逸度是斑岩型和浅成低温热液矿床形成的重要条件之一，因为在高的氧逸度条件下，硫元素多以SO^2-₄和SO₂形式溶解在硅酸盐熔体中，岩浆

图 13甲玛矿床黑云母构造环境判别图

（底图据Abdel_Rahman, 1994）

A—非造山的碱性岩系； C—造山带钙碱性岩系；

P—过铝质岩系（包括S型）

Fig. 13Discrimination diagram of tectonic settings for

biotite from the Jiam a deposit (base map after Abdel_Rahman,

1994)

A—Anorogenic alkaline suites; C—Calc_alkaline orogenic

suites; P—Peralumino us suites (including S_type)

中不易产生硫化物过饱和，从而导致亲硫元素Cu在岩浆演化过程中逐步富集于熔体相，最终进入流体相，有利于Cu富集成矿作用的发生（熊小林等，1994；Bi et al., 2009；Li et al., 2008）。由前文可知花岗斑岩的氧逸度较高（logf(O₂)>Fe₂O₃_Fe₃O₄），另外与原生黑云母相比，角岩中的热液黑云母Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg²⁺)比值均一程度低，且Fe³⁺/Fe2+ 比值相对含量显著升高，甚至部分热液黑云母不含Fe²⁺，指示岩浆_热液流体体系逐渐向氧化态过渡，有利于铜矿的形成。

岩体或角岩中黑云母的Cu含量并非铜矿石矿物的来源，只是起到了一定的指示作用。为探究黑云母对矿化的指示作用，笔者从黑云母的内在化学组成和Cu、Mo矿化量为基础，研究热液黑云母与对于孔深岩矿石的Cu、Mo矿化相关关系（表3）。
对于热液黑云母样品，黑云母中Cu含量与黑云母Fe/(Fe+Mg)比值呈正相关（r =0.55），与对应孔深岩矿石的Cu含量呈正相关（r=0.22）。说明对于热液黑云母所在的岩矿石样品，其矿化强度与热液黑云母中Cu含量呈正相关，对成矿具有一定的指示意义。

表 3黑云母特征值与黑云母样品、岩矿石样品的Cu、Mo含量对比统计表

Table 3Statistics of characteristics value of biotites and Cu_, Mo_content of ores and biotites at the same depth

6结论

本文在充分收集整理矿区地质资料和前人研究成果的基础上，立足于矿区最新的勘查成果，通过详细的地质调查和钻孔地质编录等，采用岩、矿石光薄片显微鉴定、电子探针分析等系统研究矿区黑云母特征，得出以下结论：
（1）甲玛铜多金属矿床的黑云母主要赋存于岩体和角岩中，按成因又可分为原生黑云母（属于成矿前）和热液黑云母。
（2）原生黑云母和热液黑云母落于黑云母分类图中富镁黑云母和金云母区域，岩体中的黑云母偏向于富镁黑云母，具有富镁特征。与原生黑云母相比，角岩中热液黑云母中 w(MgO)、w(CuO)升高，w(FeOT)降低，Fe²⁺和Fe³⁺分异程度增大；与原生黑云母相比，岩体中热液黑云母的w(TiO₂)<3%，w(Al₂O₃) >15%，可能具有低钛高铝的特征，w(FeOT)降低，w(MgO)升高，w (C uO)升高。五类热液黑云母化学成分没有明显的差别，D类热液黑云母w(FeOT)较其他热液黑云母较低，岩体中的热液黑云母w(FeOT)较其他热液黑云母偏高。
（3）花岗斑岩中原生黑云母的结晶温度变化在730～750℃，logf(O₂)较高（变化范围-13.0～-11.5，logf(O₂)>Fe₂O₃_Fe₃O₄），属于造山带钙碱性岩系，具壳幔混源的成因特点。与原生黑云母相比，角岩中热液黑云母Fe²⁺/(Fe²⁺+M g²⁺)比值均一程度低，且Fe³⁺/Fe²⁺比值相对含量显著升高，甚至部分热液黑云母不含Fe²⁺，指示岩浆_热液流体体系逐渐向氧化态过渡，有利于斑岩矿床的形成。
（4）对于热液黑云母所在的岩矿石样品，矿化作用的强度与黑云母中Cu含量呈正相关，对成矿具有一定的指示意义。
志谢本文在编写过程中得到项目团队的帮助和指导，在此深表谢意！感谢实验过程中得到长安大学刘民武老师的帮助。同时感谢审稿专家提出的宝贵修改意见！

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