石榴子石在自然界既可以产出于变质岩，也可以产出于岩浆岩。在花岗岩中，常常以副矿物的形式出现，其成因通常有以下几种认识：①捕获围岩而形成的捕虏晶(Warren，1970；Allan and Clarke， 1981)；②来自源区的残留相(Birch and Gleadow， 1974)；③转熔(包晶反应)的产物(Zeng et al., 2005；Stevens et al., 2007；Villaros et al., 2009)；④岩浆与围岩反应形成的矽卡岩矿物(张招崇，1995)；⑤岩浆结晶的产物(Lackey et al., 2011，2012)。最近，Taylor和Stevens(2010)还提出岩浆中包含的石榴子石颗粒可通过自身的溶解-再沉淀机制发生重结晶作用，使新成的颗粒具有岩浆成因特征，并与岩浆达到平衡状态。

西准噶尔地区以广泛发育正ε_Nd值的I型、A型花岗岩为特征。近年来笔者在该区实施的多幅1︰5万比例尺区域地质调查和岩浆带成矿研究中，在铁厂沟以南的玉依塔勒盆克提岩体中花岗岩中发现了石榴子石。那么，其中的石榴子石有何特点，是什么成因类型？通过显微镜下观察和电子探针研究，本文展示其岩相学特征和矿物化学成分特征，为揭示其成因意义提供矿物学依据。

西准噶尔地体位于中亚造山带西南部，是中亚古生代俯冲-增生复合造山带的主要组成部分(Feng et al., 1989；肖序常等，1992；何国琦，2004；李锦轶等，2006；Xiao et al., 2009；李锦轶等，2009；Wilhem et al., 2012；Choulet et al., 2013；Zhu et al., 2013)，发育多条蛇绿(混杂)岩带(Zhang et al., 2011；Yang et al., 2013；Zhu et al., 2013)和大量中酸性侵入岩。达尔布特断裂带和安齐断裂带两侧侵入岩尤其发育，包括克拉玛依、红山、铁厂沟、阿克巴斯陶等大岩基以及包古图、别鲁阿嘎希、玉依塔勒盆克提等小岩体(金成伟和张秀棋，1993)。西准噶尔南部的花岗岩时代多集中在晚石炭世—早二叠世(韩宝福等，2006)，已有地球化学资料显示该区花岗岩为I-A型花岗岩，且具有正ε_Nd值，极其年轻的Nd、Hf模式年龄(苏玉平等，2006；贺敬博和陈斌，2011；Tang et al., 2012a，2012b，2012c；Xu et al., 2012)，与整个中亚造山带的花岗岩一致，说明中亚造山带主要由幔源的新生物质组成(Chen et al., 2000；Wu et al., 2000；Jahn，2004；Chen and Jahn， 2004)。该区尚未有古老变质基底的报道。

玉依塔勒盆克提岩体位于西准噶尔铁厂沟岩体之南，安齐断裂之北(图 1)，总面积约2.5km²(图 2)。岩体侵入于由火山碎屑岩-陆源细碎屑岩系组成的中泥盆统库鲁木迪组，且其中发育大量近东西向的闪长玢岩脉(图 2，图 3a、3b)。该岩体尚无精确的同位素年代学资料，该岩体西侧的别鲁阿嘎希岩体的时代为322±5Ma(王冉等，2015)，而近期对中基性岩墙中的闪长岩类的全岩Ar-Ar法测年得出了292±3Ma的结果(尹继元等，2012)。

图 1

图 1 西准噶尔地质简图(修改自新疆维吾尔自治区地质矿产局，1993；Chen et al., 2010；Chen et al., 2014) Fig. 1 Geological map of the West Junggar region(modified from XJBGME，1993；Chen et al., 2010； Chen et al., 2014)，with the location of Figure 2 JFS-加甫萨尔苏；XEP-夏尔蒲；WXE-夏尔蒲西；BGT-包古图；HS-红山；TCG-铁厂沟；HT-哈图；AKB-阿克巴斯套；MEG-庙尔沟；TEG-塔尔根；DLNL-多拉那勒；YGZ-也格孜卡拉；HGLL-洪古勒楞；N-TC-塔城北；TST-托斯特；KWSY-孔吾萨伊；KSB-卡桑布拉克；KYTS-阔依塔斯；KEJ-卡尔交；KLMS-库鲁木苏；SLK-赛力克；TLG-托洛盖；AL-阿腊散布拉克；BL-别鲁阿嘎希；YY-玉依塔勒盆克提；HLZ-黄梁子；GETS-加尔塔斯；LB-拉巴；DLH-都伦河东；TS-塔斯阔腊；BE-布尔科斯台； KZ-克孜勒巴斯陶；JW-吉乌尔沙克；AL-阿拉散布拉克

对玉依塔勒盆克提岩体进行了系统采样，其中花岗斑岩含有石榴子石，位于岩体中部，采样点经纬度为84°30′56.24″E，46°3′54.89″N，位置见图 2。

图 2

图 2 别鲁阿嘎希至玉依塔勒盆克提一带地质略图(据金成伟和徐永生，1997修改，其中岩墙群年龄据尹继元等，2012) Fig. 2 Sketching geological map of the Bieluagaxi-Yuyitalepenkti region(modified from Jin and Xu， 1997; the chronology data of the mafic dykes from Yin et al., 2012)

显微观察和电子探针分析在长安大学的日本电子8100型电子探针仪上完成，分析电压和电流分别为l5kV和20 nA，对Na，Mg，A1，Si，K，Ca，Ti，P，Cr，Mn，Fe和Ni，其分析精度通常好于0.10％。端元组分计算方法和程序见Locock(2008)。

该石榴子石花岗岩少量样品的岩相学观察显示(图 3c、3d)，其由长石、石英和白云母组成，并有副矿物石榴子石(＜5%)产出。花岗闪长岩和闪长岩脉中均未见石榴子石，岩体边部也未见石榴子石。

石榴子石镜下显示为自形晶，特征十分相似，在岩石中呈斑晶分布，没有变形，没有定向排列。在石榴子石中，常见有针状磷灰石和钛铁矿包体，石榴石与周围矿物和玻璃之间无反应边(图 3c、3d)。

图 3

图 3 (a)石榴子石花岗岩侵入于库鲁木迪组，并被闪长岩脉侵入；(b)闪长岩脉侵入于花岗岩；(c)石榴子石花岗岩中显微照片(单偏光)； (d)石榴子石花岗岩中显微照片(正交偏光)；Pl-斜长石；Grt-石榴子石；Ap-磷灰石；Ilm-钛铁矿；Ms-白云母 Fig. 3 玉依塔勒盆克提石榴子石花岗岩宏观露头和显微照片 The outcrops of the YY pluton(a， b)and the microscopic photos(c-Plane-polarized light， d-Cross-polarized light)

总计分析了3个样品10粒石榴子石的化学成分，每颗石榴子石分析2个点以上，总计31个测点，石榴子石的主要元素含量见表 1。

表 1

表 1 西准噶尔玉依塔勒盆克提花岗斑岩中石榴子石的主要元素含量及其端元组分 Table 1 Representative major element composition of garnet in the granitic porphyry from western Junggar (%) Spot 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 5.5 5.6 5.8 SiO2 37.50 37.28 37.24 37.36 36.82 36.95 36.80 37.08 37.11 37.21 37.08 37.02 36.96 36.80 36.42 36.84 TiO2 0.26 0.24 0.26 0.23 0.47 0.54 0.56 0.23 0.26 0.22 0.24 0.23 0.26 0.14 0.22 0.12 Al2O3 20.95 20.86 20.97 21.04 20.42 20.66 20.64 20.97 21.14 21.10 20.97 20.94 20.82 20.75 20.73 20.85 Cr2O3 0.01 0.03 0.01 0.00 0.00 — - 0.03 0.06 0.00 0.05 0.00 0.00 0.04 — 0.04 FeOtot 29.53 31.22 31.65 30.66 31.00 30.06 30.56 31.37 31.22 30.87 31.48 30.91 30.78 34.29 34.33 33.63 MgO 4.04 3.33 3.27 3.48 1.69 2.45 2.66 3.04 3.11 3.06 2.96 3.20 3.13 1.80 1.78 2.19 CaO 5.33 5.17 4.77 5.08 6.35 6.77 6.25 5.09 5.19 5.21 5.07 5.03 5.03 4.40 4.66 4.37 MnO 2.29 2.09 2.18 2.20 3.03 2.30 2.34 2.40 2.30 2.33 2.29 2.40 2.32 1.89 1.79 1.96 NiO 0.04 — 0.01 — — — 0.02 0.03 — 0.00 — 0.01 0.02 0.00 0.04 — Na2O 0.02 0.04 0.05 0.03 0.01 0.02 0.05 0.02 0.03 0.02 0.05 0.01 0.03 0.03 0.00 0.02 K2O — — 0.00 0.02 0.01 — 0.01 — — — 0.02 — 0.01 0.00 — — P2O5 0.06 — — 0.00 0.01 0.05 0.04 0.02 0.02 0.03 0.07 — 0.04 — 0.05 0.02 Total 100.02 100.26 100.41 100.11 99.81 99.80 99.91 100.27 100.43 100.04 100.28 99.75 99.40 100.13 100.02 100.05 基于8个阳离子和12个氧计算的端元组分 Sch-Al 0.78 0.72 0.78 0.69 1.34 1.63 1.69 0.69 0.78 0.66 0.72 0.69 0.79 0.43 0.67 0.36 Uvaro 0.03 0.09 0.03 0.09 0.19 0.16 0.13 0.13 Spess 5.13 4.70 4.90 4.94 6.91 5.21 5.29 5.41 5.16 5.25 5.16 5.42 5.27 4.31 4.09 4.46 Pyro 15.93 13.17 12.93 13.76 6.78 9.77 10.59 12.05 12.29 12.14 11.74 12.73 12.50 7.22 7.16 8.77 Alm 63.34 66.40 67.38 66.11 67.95 65.30 65.12 66.90 66.40 67.00 67.27 66.61 67.04 74.76 73.95 73.16 Gross 12.37 11.89 11.24 12.51 14.19 15.56 13.87 12.13 12.81 13.38 12.46 12.20 12.38 10.90 10.95 10.98 And 1.93 1.99 1.50 1.24 2.75 2.20 2.32 1.59 0.97 0.81 1.12 1.49 1.27 1.23 1.85 1.10 Rem 0.48 1.04 1.24 0.74 0.00 0.33 1.11 1.15 1.40 0.75 1.38 0.86 0.75 1.03 1.34 1.04 Spot 6.1 6.2 6.3 7.1 7.2 8.1 8.2 9.1 9.2 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 SiO2 36.90 37.05 37.00 37.04 37.05 36.10 36.27 37.33 37.46 37.27 37.28 37.20 37.25 36.78 37.31 TiO2 0.29 0.32 0.24 0.31 0.28 0.25 0.21 0.27 0.27 0.25 0.24 0.28 0.26 0.28 0.27 Al2O3 20.99 20.97 21.27 20.85 20.97 20.54 20.33 21.12 21.05 20.95 20.87 20.87 21.18 21.03 21.20 Cr2O3 0.01 0.01 0.01 0.04 0.05 0.02 — 0.03 — — 0.02 — — 0.04 — FeOtot 31.18 30.71 31.15 29.78 30.32 29.72 29.49 29.03 28.95 29.37 30.86 29.62 31.06 30.86 31.16 MgO 3.17 3.12 3.10 3.45 3.67 2.90 2.80 4.16 4.03 4.09 3.43 3.96 3.44 3.44 3.29 CaO 5.62 5.77 5.26 5.75 5.27 4.93 4.78 5.41 5.39 5.38 4.93 5.30 5.11 5.18 5.14 MnO 1.94 1.81 1.93 1.93 2.24 2.20 2.18 2.22 2.19 2.30 2.10 2.35 2.21 2.23 2.14 NiO — 0.01 0.01 0.02 — 0.05 — — 0.01 — — 0.00 0.01 0.02 0.01 Na2O 0.04 0.05 0.07 0.03 0.04 0.04 0.04 0.03 0.05 0.02 0.04 0.02 0.02 0.01 0.03 K2O 0.00 — — 0.00 — 0.01 0.01 — 0.02 0.01 — 0.02 — 0.01 0.02 P2O5 — 0.03 0.01 0.02 — 0.02 — 0.01 0.04 — 0.00 0.02 — 0.00 0.04 Total 100.15 99.86 100.04 99.21 99.88 96.78 96.10 99.63 99.46 99.64 99.77 99.64 100.55 99.88 100.60 基于8个阳离子和12个氧计算的端元组分 Sch-Al 0.87 0.96 0.72 0.93 0.84 0.78 0.81 0.78 0.75 0.72 0.84 0.78 0.84 0.81 Uvaro 0.03 0.03 0.03 0.13 0.16 0.07 0.09 0.06 0.13 Spess 4.36 4.08 4.34 4.37 5.04 5.13 5.11 4.98 4.93 5.17 4.74 5.29 4.95 5.03 4.79 Pyro 12.55 12.38 12.28 13.75 14.52 11.90 11.56 16.43 15.95 16.17 13.62 15.68 13.55 13.65 12.97 Alm 65.26 65.84 66.49 64.72 63.94 67.87 68.32 62.36 63.29 62.51 66.93 63.12 65.79 64.89 66.57 Gross 13.37 14.36 14.23 14.16 12.41 13.69 14.08 13.48 13.87 12.62 11.90 12.14 12.34 12.19 12.78 And 1.72 1.11 1.25 1.58 0.97 0.67 1.91 1.39 2.10 1.35 1.61 0.98 Rem 1.83 1.23 1.90 0.70 1.51 0.58 0.61 0.88 0.48 0.87 0.65 0.83 1.24 1.66 1.11 注: Alm-铁铝榴石，And-钙铁榴石，Gross-钙铝榴石，Pyro-镁铝榴石，Spess-锰铝榴石，Uvauo-钙铬榴石，Sch-钛榴石， Rem-剩余。

表 1 西准噶尔玉依塔勒盆克提花岗斑岩中石榴子石的主要元素含量及其端元组分 Table 1 Representative major element composition of garnet in the granitic porphyry from western Junggar

SiO₂含量为36.10％～37.50%；A1₂O₃含量为20.33％～21.27%；TFeO含量为28.95％～34.33%；MgO含量为1.69％～4.15%；CaO含量为4.37％～6.77%；MnO含量为1.79％～3.03%。其他氧化物含量偏低。

数据统计表明石榴子石的铁铝榴石端元最高。通过计算，其端元组分如表 1。铁铝榴石为62.36％～74.76％ mol，钙铝榴石为10.90％～15.56％ mol，镁铝榴石为6.78％～16.43％ mol，锰铝榴石为4.08％～6.91％ mol，钙铁榴石为0.67％～2.75％ mol。另有少量钙铬榴石和钛榴石，通常小于1％ mol。

由于石榴子石成因类型复杂，必须从其产状、分布、成分以及岩石的结构构造等方面入手进行考虑。

从石榴子石在岩体的分布来看，石榴子石产于该岩体的中部，而非边部。且围岩为细碎屑岩，没有发生变质作用，此特点表明其来自于围岩的可能性不大，来自于和围岩的交代作用如矽卡岩化过程的可能性也不大。从石榴子石花岗岩的变质程度来看，石榴子石花岗岩仅有低级变质作用，表明其不可能由中高级变质作用过程而产生。从岩石的结构看，花岗岩为斑状结构，石榴子石多为自形晶体，且含有自形的针状磷灰石矿物包体，表明其最可能是早期晶出相。从西准噶尔地体的性质看，为岛弧增生作用形成的新生地壳，尚未发现古老的变质基地，因此不大可能是从深源捕获的捕虏晶。当然，也不排除有溶解再沉淀进一步结晶为自形晶体的可能性。

因此，本研究发现的花岗岩中的石榴子石可能为岩浆结晶石榴子石。对于这类石榴子石来说，可根据其化学成分探讨其形成的压力条件。

从石榴子石的成分来看，石榴子石主要为铁铝榴石，且富钙贫锰。在高压条件下(＞0.7 GPa)，石榴子石可以作为岩浆早期的结晶相，最终以斑晶的形式出现在花岗岩中(Green， 1976，1977)，成分上具有富钙贫锰的特征(CaO＞4%，MnO＜4%)(Green， 1976，1977；Conrad et al., 1988)。Hamer和Moyes(1982)也认为富铁贫锰的石榴子石从酸性岩浆中结晶需要0.7 GPa 以上的压力。在一些S 型花岗岩和流纹岩中常见的富铁石榴子石周围的黑云母+堇青石或者堇青石+斜方辉石反应边被认为是早期深部结晶的石榴子石随岩浆上升减压与剩余岩浆反应的结果(Phillips et al., 1981；Clemens and Wall， 1984)。实验也显示在高压下(0.5 GPa)，黑云母和石榴子石是先于长石和石英结晶的(Clemens and Wall， 1988)。

玉依塔勒盆克提岩体中的石榴子石为铁铝榴石，但相对富钙，CaO含量为4.37%～6.77%。相对贫锰，MnO含量为1.79%～3.03%。这非常类似于形成于相对高压环境的石榴子石(CaO>4%；MnO<4%；Green， 1977，1992；Conrad et al., 1988)。在MnO-CaO 图解上(Harangi et al., 2001)，成分投点更类似于高压环境下形成的石榴子石(图 4a)。

图 4

图 4 玉依塔勒盆克提岩体中石榴子石的成分图解 Fig. 4 Compositional diagrams of garnets from the Yuyitalepenketi pluon (a)CaO-MnO图解；(b)CaO-MgO图解

在中-低压条件下，石榴子石可以从过铝质岩浆中结晶形成(Cawthorn and Brown， 1976；Allan and Clarke， 1981)。在岩浆演化后期，贫Mn矿物(如石英和长石)的分离结晶作用导致岩浆的Mn升高，促使石榴子石形成(Miller and Stoddard， 1981；Abbott，1981；于津海等，2004)，实验也显示随着岩浆中Mn含量的增加，富Mn石榴子石(MnO>4%)可以在很低的压力下(≤0.3 GPa)从酸性岩浆中结晶(Green，1977；Miller and Stoddard， 1981)。在低压下(0.1 GPa)斜长石和石英将早于石榴子石结晶(Clemens and Wall， 1988)。本研究的石榴子石不具有这些特征。

此外，玉依塔勒盆克提岩体中的石榴子石贫镁(<4.2%)，这与幔源堆晶岩如榴辉岩残留和地幔橄榄岩中的石榴子石的高镁特征(一般大于8%，例如文献Lee et al., 2006及其引文)也明显不同(图 4b)。这意味着石榴子石结晶于长英质岩浆而不大可能来自镁铁质熔体。这与东昆仑英云闪长玢岩中的石榴子石(Yuan et al., 2009)以及在中欧东部Pannonian盆地钙碱性火山岩中的石榴子石(Harangi et al., 2001)较为相似。

从区域地质角度讲，西准噶尔地区以发育大量正ε_Nd值的I型、A型花岗岩为特征。该区产出石榴子石花岗岩意味着特殊的地球动力学背景和岩浆过程，可能是来自于俯冲有关的岩浆作用，例如俯冲板片熔体。这已经为包古图等地的埃达克型闪长岩和石英闪长岩所证实(张连昌等，2006； Geng et al., 2009；Shen et al., 2010；Tang et al., 2012a，2012b)。

综上所述，玉依塔勒盆克提岩体中的石榴子石是来自长英质岩浆的早期结晶相，且富钙贫镁和锰，暗示岩浆形成时压力较高，为I型长英质岩浆，可能来自于俯冲有关的岩浆活动。

致谢：野外地质工作得到新疆地质矿产开发局第七地质大队的帮助，在此表示感谢。