晁文迪，李永军，王冉，康磊，任文琴

(1.长安大学地球科学与资源学院，西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室，陕西 西安 710054；

西准噶尔托里县布尔克斯台岩体岩浆混合成因的确认及其地质意义

晁文迪1，李永军1，王冉1，康磊2，任文琴1

(1.长安大学地球科学与资源学院，西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室，陕西 西安 710054；

2.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室，中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安 710054)

布尔克斯台岩体中存在大量闪长质微细粒包体，在阿达依金矿外围最为发育。包体带状分布，大小不一，具有细粒-微细粒结构和斑状结构等典型的岩浆结构，与寄主岩石界线或截然或渐变过渡，形态多为长条状、扁(椭)球状等，显塑性流变特征，长轴与达尔布特断裂延伸方向基本一致。镜下见混合带，主要矿物边缘熔蚀呈不规则状，斜长石异常环带发育，且斜长石捕虏晶中包裹了许多细小的暗色矿物，包体中发育独特的针状空心磷灰石。这些闪长质微细粒包体的岩相学特征佐证了布尔克斯台岩体为一岩浆混合花岗岩，表明达尔布特构造-岩浆带发生过强烈的壳-幔岩浆混合作用。闪长质微细粒包体与阿达依金矿的密切共生关系，为进一步研究该金矿及该构造-岩浆带的金矿成矿物质来源与成因提供了新的思路。

岩浆混合；闪长质微细粒包体；地质意义；布尔克斯岩体；西准噶尔

岩浆混合(magma mixing)是指2种或更多的岩浆或岩浆团之间发生混合形成新的混合岩浆(hybrid magma)的过程(张旗等，2007)。作为一种重要的岩浆作用，岩浆混合作用是造成火成岩复杂性和多样性的重要原因之一，为探索地壳演化、壳幔相互作用提供了重要线索(周新民等，1992；王涛等，2000；莫宣学等，2002；董国臣等，2006)，也与许多金属矿床的成矿作用有着密切的联系(Du, 1999；张诗启等，2010；王玉往等，2012)。作为花岗岩体的重要组成部分，花岗岩体中的暗色微细粒包体是岩浆混合作用过程的产物和指示体(Vmon et al., 1984；Castro et al., 1990；李昌年，2002)，其岩相学标志是岩浆混合作用最显著、最直观的证据，对研究岩浆混合作用方式、端元岩浆组分的性质以及成岩过程中的物理化学条件等具有重要意义(王晓霞等，2002；康磊等，2009)。

布尔克斯台岩体出露于达尔布特深大断裂旁，是该构造-岩浆带的主要组成之一，阿达依金矿床产于岩体东北部(图1)。作为本区一个极典型的金矿岩体，研究程度却极低，原1∶5区域地质调查成果中将其简单化处理为庙尔沟单元的一个独立侵入体，但对岩体的成矿作用等研究甚少。近年来，虽有对该金矿、铜矿的报导(李国军等，2010；翟常晋2013)，但有关岩浆的成矿作用，尤其是成矿物质来源，金矿、铜矿是否与岩浆混合作用有关等基本问题均无述及。笔者等在“新疆西准噶尔地区构造-岩浆带成矿地质作用及矿化特征调查与研究”项目调研中，首次发现岩体中发育大量的暗色闪长质微细粒包体，通过对比研究，排除捕虏体、残留体、析离体等成因，大量的岩相学研究证实其为一典型的岩浆混合花岗岩体。这一认识对探讨达尔布特深大断裂壳-幔岩浆的混合作用及区域岩浆动力学具有重要意义，并为探索该岩浆带金矿成矿物质的来源和成因提供了新的思路。

1 岩体地质

布尔克斯台岩体位于准噶尔盆地西缘扎依尔山南西段，行政区划属于新疆托里县，北距托里县庙尔沟镇20 km，西距包古图斑岩铜矿60 km，处于达尔布特断裂西北侧约4 km处。该岩体呈不规则状(图1)，南北长约6 km，东西长约5 km，出露面积约24 km2，侵位于早石炭世包古图组中，围岩主要为灰绿色薄层状硅质粉砂岩。岩体与地层的接触界线清晰，接触面多为外倾式，倾角约55°～75°，平面上呈波状、锯齿状及港湾状，局部见花岗岩枝贯入地层中。

布尔克斯台岩体寄主岩石以中细粒花岗结构为主，块状构造，主要岩石类型有花岗闪长岩、二长花岗岩和石英闪长岩，其中花岗闪长岩出露最多，二长花岗岩次之，石英闪长岩最少，不同岩石类型之间为渐变接触关系。3种岩石类型的寄主岩石主要由斜长石(45%～75%)、钾长石(5%～25%)、石英(5%～20%)和暗色矿物(10%～20%)组成。斜长石呈半自形板状，粒径0.4 mm×0.2 mm～3.2 mm×1.6 mm，聚片双晶发育，可见环带构造，杂乱分布。钾长石为他形粒状，粒径0.2～1.3 mm，具条纹结构，为条纹长石。石英为他形粒状，粒径0.2～1.3 mm，波状消光。暗色矿物主要为黑云母和角闪石，其中黑云母(8%～10%)片状，片径0.2～1.5 mm，黄-褐色。普通角闪石(2%～10%)为半自形柱状，粒径0.3～1.4 mm，黄-绿色，具闪石式解理。副矿物主要有磷灰石、磁铁矿和锆石等。

图1 西准噶尔布尔克斯台岩体地质简图①Fig.1 Geological sketch map of Buerkesitai granite in West Junggar

①新疆维吾尔自治区地质矿产局．新疆区域地质志,1993；新疆地矿局第七地质大队．也斯道列提、萨尔卡姆斯什塔普地区1∶5万区域地质调查报告,1990．

②新疆地矿局第七地质大队.也斯道列提、萨尔卡姆斯什塔普地区1∶5万区域矿产调查报告,1990.

闪长质微细粒包体岩性主要为石英闪长岩和闪长玢岩，块状构造，半自形细粒-微细粒结构及斑状结构。斑晶主要为斜长石(5%)，呈自形-半自形板状，粒径1.0 mm×0.6 mm～2.8 mm×1.5 mm，聚片双晶发育。基质主要由斜长石(60%～65%)、石英(5%)、黑云母(10%～15%)和普通角闪石(15%～20%)组成。斜长石呈半自形板状，粒径0.1 mm×0.05 mm～0.8 mm×0.5 mm，聚片双晶发育，可见环带构造，杂乱分布。石英为他形粒状，粒径0.05～0.5mm，波状消光，分布不均匀。黑云母呈片状，片径0.05～0.4mm，黄-褐色。普通角闪石呈半自形柱状，粒径0.2～1.0mm，黄-绿色，具闪石式解理。副矿物主要有磷灰石、磁铁矿和锆石等。

前人对布尔克斯台岩体的研究局限于岩体东北角的阿达依金矿。金矿与布尔克斯台岩体关系密切，金主要赋存在黑云母二长花岗岩和闪长玢岩的边缘接触带中，金矿主要为石英脉型和蚀变岩型②，阿达依金矿目前仍在开采且已展开深部找矿详查工作，除目前正在开采的金矿外，铜矿找矿潜力巨大(李国军等，2010；翟常晋，2013)。

2 闪长质微细粒包体的基本特征及岩浆混合的宏观证据

布尔克斯台岩体中暗色闪长质微细粒包体极其发育，包体颜色较寄主岩石深，风化色多为深灰色，新鲜色为灰黑色，野外易于识别。

作为基性岩浆与酸性岩浆混合不完全而残存的基性岩浆团块，这些包体是岩浆混合作用的有力证据(莫宣学等，2002；李永军等，2003，2004；董国臣等，2006)。

2.1 包体的分布及形态

布尔克斯台岩体中暗色闪长质微细粒包体在岩体中分布不均匀，主要呈北东—南西方向带状延伸，由岩体西南端至东北端有增多的趋势，尤其以岩体东北角，阿达依金矿外围最为发育，最大出露面积可达整体50%左右(图2a)，其分布特征明显不同于集中在岩体中心或近似等比例分布的析离体，也不同于在岩体边部出现的捕虏体。

暗色闪长质微细粒包体大小不一，相差悬殊，多数直径为5～20cm，大者可达30cm(图2b)，小者仅有1～2cm。与残留体的棱角状和捕虏体的角砾状明显不同，闪长质微细粒包体整体流线型形态较好，主要有长条状、扁(椭)球状，部分呈透镜状，少数为撕裂状或不规则状(图2c)，显塑形流变特征，明显为塑性变形的产物，表明闪长质微细粒包体并非是以固态形式进入到中酸性寄主岩浆中，而可能是以液态形式混入到偏酸性寄主岩浆中(莫宣学等，2002；刘成东等，2002；李永军等，2003)，并与寄主岩石发生岩浆混合作用的。总体上，包体长轴方向走向多为55°～80°，与带状延伸方向一致，也与达尔布特断裂延伸方向相一致，少量包体长轴方向走向角度较大，约为100°。

2.2 包体的成分

布尔克斯台岩体中暗色闪长质微细粒包体成分以闪长质为主，变化较大，岩性多为石英闪长岩和闪长玢岩，斑晶多为斜长石，偶见角闪石斑晶。

图2 布尔克斯台岩体中宏观岩浆混合特征图Fig.2 Macroscopic characteristics of magma mixing in Buerkesitai granite

包体成分变化大主要与岩浆混合程度不均匀有关，这主要是2种岩浆混合时的初始温度差、压力条件以及混合时所处的空间大小、化学活动性流体及水和挥发分等因素的不同造成的。野外观察证实，岩浆混合程度越强烈，包体中石英等浅色矿物含量越多，其色率也相应降低，包体越偏酸性。在岩浆混合程度较低的包体核心区域，几乎没有石英的存在(图2b)。包体成分的变化表明岩浆混合过程中存在着包体与寄主岩石之间成分的交换，而且这种成分的交换是在塑形-半塑形状态下进行的。

2.3 包体的结构

布尔克斯台岩体中暗色闪长质微细粒包体均具有细粒-微细粒结构和斑状结构等典型的岩浆结构，不同于残留体的变晶结构和捕虏体的重结晶结构，岩浆结构是岩浆结晶作用的产物。包体矿物粒径大都小于1 mm，部分甚至小于0.1 mm，粒度总体比其寄主岩石细。一般认为，这是温度较高的镁铁质岩浆与温度较低的中酸性岩浆混合时，发生了快速结晶所致(莫宣学等，2002)。

部分包体发育斜长石斑晶，少量斜长石斑晶横跨包体和寄主岩石的接触界线(图2c)，部分挤入包体，部分留在寄主岩石中，且斑晶斜长石与寄主花岗闪长岩中的斜长石成分和粒径大体一致，表明包体中的斑晶斜长石来源于寄主岩石，是寄主花岗闪长质岩浆中的捕虏晶(刘成东等，2002)。在岩浆混合开始时，斜长石已在中酸性岩浆中结晶出，并在混合的过程中被捕获，而非基性岩浆在上升过程中分异结晶的产物(李永军等，2003)。除斜长石斑晶外，部分包体内部可见岩浆捕虏体(图2d)，岩浆捕虏体的矿物组合特征与寄主岩石相同，显然是从寄主岩石中捕获的。包体中的捕虏晶和捕虏体也是两种岩浆并存的重要标志(迟效国等，1995；康磊等，2009)。

2.4 包体与寄主岩石的接触关系

在布尔克斯台岩体中，包体与寄主岩石具有截然和渐变两种不同的接触关系，不同的接触关系是发生混合的岩浆热状态差异程度不同所致。当发生混合的两种岩浆具有较大的初始温度差以及不同的流变学性质时，常形成野外易于识别的截然接触关系。部分包体与寄主岩石接触边界部位还可见到包体具有明显的冷凝边，而寄主岩一侧具有烘烤边(图2c)。冷凝边和烘烤边的存在表明该包体是高温基性岩浆与温度相对较低的中酸性岩浆经混合作用而形成的。高温的基性岩浆上升至下地壳，与温度相对较低的中酸性岩浆混合，基性岩浆温度急剧降低，在接触带形成冷凝边。包体冷凝边的矿物快速结晶，其粒度也较细。同时，温度较低的中酸性岩浆被加热，在接触部位产生了宽约2～5mm的烘烤边。

显然，这种截然的接触关系阻断了2种岩浆的接触，很大程度上限制了物质成分的交换。不同于发生了物质成分强烈交换的反应边，冷凝边和烘烤边的存在表明这部分包体与寄主岩石没有充足的时间进行岩浆混合和物质交换。在布尔克斯台岩体中，除截然的接触关系外，相当数量的包体与寄主岩石之间为渐变接触关系，部分包体与寄主岩的接触部位，发育宽约3～5cm的成分过渡带，个别包体呈迷雾状消失在寄主岩石中(图2d)。闪长质微细粒包体与寄主岩石之间成分强烈交换以及接触部位成分渐变过渡现象是岩浆混合最有力的证据，可以直观的反映两种岩浆确实发生了混熔。成分的渐变也是暗色微细粒包体与其他包体重要的区别标志，因为无论是残留体还是捕虏体，其与寄主岩石的接触关系都是截然的，没有成分的渐变，且捕虏体还会出现固态条件下的热变质或接触变质成分分带现象。

3 岩浆混合的岩相学证据

3.1 主要矿物特征

镜下观察，布尔克斯台岩体岩浆混合作用标志发育。由于需要共同维持热平衡状态(Pitcher, 1997)，闪长质微细粒包体的主要矿物种类和组合与寄主岩石相似，但是矿物含量存在显著差异。包体较寄主岩石贫石英，富黑云母和角闪石，且未见钾长石(图3a、图3b)，说明包体更富镁铁物质，而寄主岩石更富硅碱物质。矿物含量存在差异的同时，包体中矿物粒度总体比寄主岩石要小，斜长石的平均粒径相差达一个数量级。

在寄主岩石和包体的混合带，斜长石等主要矿物边缘不规则，多呈港湾状或锯齿状(图3b)。在寄主岩石中，可见石英沿钾长石边部发生了交代熔蚀(图3a)，这与基性岩浆的注入有直接关系，即当基性岩浆注入酸性岩浆中时，岩浆的温压条件发生了变化(李永军等，2004)。

a.寄主岩石中的花岗闪长岩(+)；b.包体中的石英闪长岩(+)；c.寄主岩石中的斜长石(+)；d.包体中的斜长石斑晶(+)；e.寄主岩石中的短柱状磷灰石(-)；f.包体中的针状磷灰石(-)；Qtz.石英；Pl.斜长石；Kfs.钾长石；Bt.黑云母；Ap.磷灰石；Hbl.普通角闪石图3 布尔克斯台岩体寄主岩石和闪长质微细粒包体岩相学显微照片Fig.3 Macrophotographs of the Buerkesitai’s host rock and mafic microgranular enclave

斜长石的异常环带在寄主岩石和包体中均有发育，包体的斜长石捕虏晶中尤为明显(图3c、图3d)。斜长石捕虏晶自形程度较高，多呈自形-半自形板状，聚片双晶发育。捕虏晶包裹了许多细小的暗色矿物，构成嵌晶结构(图3d)，这是由于来自低温酸性岩浆中的斜长石被高温的基性岩浆所捕获，基性岩浆发生了淬冷，细小的暗色矿物依附在斜长石表面并随着斜长石的继续生长而被包裹(Baxter et al., 2002)。在斜长石捕虏晶外围，还具有完整的浅色晕圈(图3d)，这种独特的晕圈是淬冷时物质交换的结果(Mo et al., 2005)，证明了斜长石并非结晶分异的结果，而是捕获自寄主岩石。

3.2 副矿物特征

副矿物方面，寄主岩石和包体中均出现了磷灰石、磁铁矿和锆石，但其形态具有明显差异，其中以磷灰石最为特别。在寄主岩石中磷灰石呈短柱状(图3e)，长宽比近于1∶1，但在包体中磷灰石呈长柱状甚至针状(图3f)，长短轴相差一至两个数量级，且多为空心。闪长质微细粒包体中独特的针状空心磷灰石是在淬冷状态下结晶而成的，作为快速冷却的标志物(Wyllie et al., 1962)，被认为是温度较高的中基性岩浆注入温度较低的中酸性岩浆中快速降温的结果(Hibbard, 1991)。暗色微细粒包体中的细针状磷灰石明确作为典型的岩浆混合特征被提出以来(李永军等，2003)，在许多典型的岩浆混合成因花岗岩中均有发现(董国臣等，2006；曹殿华等，2009；李雷等，2012)。

4 讨论与结论

岩相学标志是区别暗色微细粒包体与捕虏体、残留体和析离体最显著、最直观的证据，布尔克斯台岩体中暗色闪长质微细粒包体具有典型的岩浆包体岩石学和矿物学特征，据此确认岩体的岩浆混合成因(Didier, 1987; Silva et al., 2000)。

继夏尔莆岩体岩浆混合成因确认之后(康磊等，2009；张洪伟等，2011；李永军等，2013)，达尔布特构造-岩浆带布尔克斯台岩体岩浆混合成因的再次确认，表明该构造-岩浆带发生过强烈的壳-幔岩浆混合作用。西准噶尔地区的金矿大都产于深大断裂带旁侧，而深大断裂正是地幔物质上涌的重要通道，金等成矿物质可能正是沿此通道被搬运至地壳浅部。布尔克斯台岩体中闪长质微细粒包体与阿达依金矿的密切共生关系，为进一步研究该金矿及该构造-岩浆带的金矿成矿物质来源与成因提供了新的思路。岩浆矿床中的成矿元素主要来源于地幔，达尔布特岩浆带的壳幔岩浆混合作用可能正是有利于该构造-岩浆带金富集的主要原因。

致谢：笔者野外工作得到新疆有色地质勘查局701大队阿达依金矿项目赵永勋工程师的大力帮助，成文过程中笔者在新疆地矿局第七地质大队查阅了区域矿产调查报告，在此一并表示感谢！

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Genesis of Magma Mixing and Its Geological Implications for Buerkesitai Granite in Tuoli County, West Junggar

CHAO Wendi1，LI Yongjun1，WANG Ran1，KANG Lei2，REN Wenqin1

(1. Earth Science & Resources College, Chang'an University, Key Laboratory of Western China's Mineral Resources and Geological Engineering, Ministry of Education, Xi’an 710054, Shaanxi, China; 2. Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, MLR, Xi’an Center of Geological Survey, CGS, Xi’an 710054, Shaanxi, China)

Abundant diorite microgranular enclaves exist in Buerkesitai granite and many of them are outside the Adayi gold mine. The enclaves which are highly different in size with typical magmatic structure, such as fine and micro-fine grained texture and porphyritic texture, are in banding distribution. The enclaves show clear boundary or transitional relationships with host rocks. Diorite microgranular enclaves are in good streamline shape like strips or ellipsoid on the whole, showing the characteristics of plastic deformation. The enclaves are parallel to Darbut Fault in longitudinal axis direction. Under the microscope, irregular margins of main minerals, abnormal zoning of plagioclase and unique hollow acicular apatite are developed in enclaves and bands of non-uniform mixing. Abundant melanocratic microgranular minerals can be found in plagioclase xenoliths. These petrographical phenomenon of diorite microgranular enclaves confirm that the genesis of Buerkesitai granite is magma mixing granite. It indicates that intense crust and mantle magma mixing may have had occurred in Darbut tectonic magmatic belt. The fact that diorite microgranular enclaves and the gold mine are in a kind of symbiosis provides new ideas for further study of the source and origin of gold in Darbut tectonic and magmatic belt.

magma mixing; diorite microgranular enclaves; geological implications; Buerkesitai granite; west Junggar

2015-03-31;

2015-04-29

新疆两权价款中央留成专项资金项目(Y14-5-LQ06)，国家自然科学基金(41202044)，陕西省自然科学基金项目(2012JM5004)

晁文迪(1991-)，男，江苏徐州人，硕士研究生，构造地质学。E-mail：462668301@qq.com

P588.19

A

1009-6248(2015)03-0149-08