斑岩铜矿富集与斜长石中过量铝之间的关系

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斜长石为了解钙碱性岩石的成因提供了一个独特的窗口,这是因为其受低于固相线重新平衡的影响相对较少,并记录了岩浆成分的细微变化特征。这里,我们对比了已发表的含矿和贫矿的碱性岩(通过电子探针显微分析(EPMA)获取)的斜长石的主要元素数据。我们选取的数据仅限于I型、中等(至低)钾含量的、大多数通常都含有斑岩铜矿床(PCD)的钙碱性系统。通过钙长石百分含量(An%)—Al/(Ca+Na+K)(根据每个分子式中的原子量(apfu)来计算;图1a)关系图可以十分有效地区分出含矿和贫矿系统中的斜长石,其中蓝线将“纯净的”钠长石(NaAlSi3O8)与钙长石(CaAl2Si2O8)端员成分连接在一起。重要的是,蓝色线可用Al * =((Al /(Ca + Na + K)-1)/0.01An)= 1来表示,它可以区分具有过量铝(Al *> 1)的含矿系统和那些贫矿系统(Al * < 1)。

图1 斜长石的地球化学数据

研究案例中的大部分岩浆型斜长石含有过量的铝,而作为对比实例的蒙特塞拉特(Montserrat)贫矿的苏弗里埃尔(Soufriere Hills)火山,其大多数斜长石的Al * <1(图1b)。综合图1a所示数据,很明显地表明,斜长石中的过量铝可用于区分含矿和贫矿的钙碱性系统。在实践中,可单独对地表或地下(钻探获取的)钙碱性岩进行斜长石过量铝评价,这是一种低成本的勘探工具。

过量铝的成因对PCD的形成具有重要控制作用。为了排除蚀变影响,我们画出了SiO2-CaO + Na2O + K2O wt%关系图(图1c),并在EPMA的激发体内寻找出微晶质的蚀变矿物。研究案例中的数据大多落在钠长石和钙长石之间的连接线上,极少向斑岩系统中常见的蚀变矿物偏移,但有两组来自晚期矿化斑岩(SiO2含量≥65%)的数据例外,似乎表明有部分白云母化蚀变;这些点都具有较低的An值(<10%),可能表明还发生了另外的钠长石化。因而,大部分数据中的过量铝都不可能是蚀变引起的,斜长石蚀变可以证实这一点,大多数类型岩石中的此种蚀变呈补丁状,并沿着节理分布或集中在高An含量区。从图2中的X射线图可以看出,过量的铝出现在离散的(An含量相对较低)同心环带上,这表明其明显是通过岩浆作用形成的。

图2 斜长石斑晶中的地球化学成分变化

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