东秦岭-大别造山带是仅次于美国Climax钼矿带的世界第二大钼矿带，造山带的西段发现有金堆城、栾川等世界级的钼矿床，近年来造山带东段也发现了汤家坪钼矿和沙坪沟超大型钼矿床(图 1)。金寨沙坪沟斑岩型钼矿床的发现是安徽省近年来在大别山找矿的重大突破。前人对该矿床地质特征和成矿条件、矿床蚀变和矿化特征、矿床的成矿时代和成矿流体特征、岩石地球化学、岩浆岩年代学等进行了大量研究，发表了大量相关论文和文献著作，对于东秦岭-大别地区的斑岩型钼多金属矿床的找矿勘查具有一定的指导意义。但是总体上有关该矿床矿物学的研究却很少，鲜有从矿物学方面论述成岩成矿规律的研究。斑岩矿床或花岗岩相关矿床侵入岩体中镁铁云母是花岗岩中分布最广泛的造岩矿物，在不同的成岩成矿条件下形成不同的黑云母亚种。其化学成分特征能够提供有关岩浆来源、岩石成因类型、构造环境、成岩成矿物理化学条件及成矿元素富集程度等重要信息(Wones and Eugster, 1965；Wones，1989；Abdel-Rahman，1994；Yavuz，2003)，其对矿化的指示作用是一个重要的研究领域。本文通过对沙坪沟复式岩体中镁铁云母主量元素的研究，并与中国其他地区钼铜金等多金属含矿中酸性岩体中的镁铁云母特征比较，探讨沙坪沟镁铁云母成因类型、成岩环境以及成矿指示意义。

图 1

图 1 沙坪沟钼矿矿区地质简图 Figure 1 A simplified mining area map of the Shapinggou molybdenum deposit

沙坪沟钼矿床位于秦岭-大别造山带东段桐柏-磨子潭深大断裂与商麻断裂交汇部位的北东侧。研究区内出露地层较简单，主要为新元古界庐镇关岩群，

受中生代燕山期强烈的岩浆侵入作用影响，地表残留体零星分布，向西与河南境内的苏家河岩群相对应。区内断裂构造较发育，多为压性及压扭性，以北北东向张扭性为主，次为北西向压扭性断裂和南北向断裂。矿区岩浆岩类型多样，主要岩石类型有中细粒花岗岩、二长花岗岩、花岗斑岩、花岗闪长岩、闪长岩、石英正长岩、石英正长斑岩、爆破角砾岩、角闪石岩等(张怀东等, 2010, 2012)。其中石英正长(斑)岩、花岗斑岩与钼矿化关系密切，也是钼矿体主要含矿岩石。岩浆岩的岩石化学成分显示出高钾富碱的特征，大多数岩石属高钾钙碱性系列(徐晓春等，2009；Xu et al., 2011)，成岩年龄138~112 Ma(张红等，2011；孟祥金等，2012)，主要集中在早白垩世。沙坪沟钼矿床围岩具有典型的斑岩型矿床的蚀变分带，中心发育钾硅酸盐化带，外围发育青盘岩化带，后期绢英岩化叠加在前期蚀变之上(阳珊等，2013；任志等，2015)。

薄片样品采自沙坪沟钼矿床中花岗斑岩、石英正长岩、云英岩化石英正长岩、二长花岗岩。样品前期处理在合肥工业大学磨片室完成。直接选取相应的样品磨制探针片9片(厚度略大于普通的探针片)，镜下观察并挑选特征鲜明的样品待测。

镁铁云母赋存于矿物颗粒间和长石晶隙间或蚀变带中，在硅化带云英岩化带尤其富集，其显微镜下特征如图 2所示。9块薄片镜下观察富镁黑云母在各类岩石中均较广泛出现，而金云母和铁金云母仅在主成矿岩体花岗斑岩和(云英岩化)石英正长岩中，非含矿岩体二长花岗岩中未见。金云母和铁金云母干涉色较强，富镁黑云母干涉色较弱。富镁黑云母大多沿其他长石晶粒间交代充填，晶形较好，呈自形-半自形结构，应为原生岩浆黑云母；金云母主要沿石英矿物颗粒间隙或裂隙充填或者交代早期石英，多呈半自形结构，而铁金云母呈集合体状沿矿物间的微裂隙充填或交代长石类矿物，晶形较差。富镁黑云母区域很少有其他蚀变，铁金云母伴随强烈云英岩化同时见明显交代长石类矿物，金云母常常与硅化-钠长石化伴生。因此铁金云母具有热液交代黑云母和热液新生黑云母双重特征，金云母应该是热液新生镁铁云母。

图 2

(a)、(b)长石间的富镁黑云母；(c)硅化带中的金云母；(d)石英颗粒间的金云母；(e)、(f)云英岩化带的铁金云母；Ph:金云母，Ea:富镁黑云母，Fph:铁金云母，Or:正长石，Ab:钠长石，Pth:条纹长石，Anc:歪长石，Qz:石英，Rt:金红石，Py:黄铁矿 图 2 沙坪沟钼矿床岩浆岩中镁铁云母显微结构(+) Figure 2 Microstructure of the Mg-Fe mica in magmatic rocks from the Shapinggou molybdenum deposit(+)

电子探针测试由合肥工业大学资环学院电子探针室完成，使用仪器为JEO~LJX 8800M型电子探针分析仪。分析电子束斑直径为1 Lm，加速电压为15 kV，束电流值为10^-8A。9块探针片16个测点的分析结果，同一薄片中类似的黑云母测点平均后获得的镁铁黑云母成分见表 1。获得的数据采用长江大学路远发教授的Geokkit软件对镁铁云母阳离子数进行计算。

表 1

表 1 沙坪沟岩体镁铁云母化学成分(100%归一化) Table 1 Chemical compositions of the Mg-Fe mica from the Shapinggou complex

表 1 沙坪沟岩体镁铁云母化学成分(100%归一化) Table 1 Chemical compositions of the Mg-Fe mica from the Shapinggou complex

由表 1可见，沙坪沟岩体中镁铁云母具有明显的富镁贫铝特征，SiO₂含量32.55%~46.48%，MgO含量14.30%~20.82%，Al₂O₃含量11.29%~18.65%。TiO₂和TFeO含量较低，均值分别为1.73%和12.07%。根据FM值6(Fe+Mn)/(Fe+Mn+Mg)将黑云母划分为以下几类，金云母(FM < 0.60)，铁金云母0.60 < FM≤1.20，富镁云母(1.20 < FM≤2.70)，镁铁云母(2.70 < FM≤3.60)，富铁黑云母(3.60 < FM≤4.80)，铁叶云母(FM > 4.80)(孙世华，1987)，沙坪沟钼矿中镁铁云母FM值明显分为3组(表 1)，相应可划分为铁金云母、金云母和富镁黑云母。在Foster三角形Mg-(Al+Fe³⁺+Ti)-(Fe²⁺+Mn)(Ph-An-Mu)云母划分图(Foster et al., 1960)上(图 3)，可以清晰地看出本区镁铁云母落在铁金云母、金云母和富镁黑云母3个区间上，沙坪沟岩体的镁铁云母属于Mg云母系列。

图 3

底图据Foster(1960) 图 3 沙坪沟岩体中镁铁云母分类图 Figure 3 Classification diagram for the Mg-Fe mica from the Shapinggou complex

Mg云母序列的特点是: ① 岩石中的云母富Mg，属FM < 3.60的富镁黑云母或镁铁黑云母; ② 杂岩体晚期、晚阶段酸度的增加没有导致富Fe、Li、Al云母的出现(孙世华，1987)。这一序列的岩石组成可以综合为：(二长)闪长岩、石英(二长)闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-黑云母花岗岩-钾长花岗岩。沙坪沟岩体的组成序列为花岗闪长岩-二长花岗岩-中粒花岗岩-细粒花岗岩-(石英)正长(斑)岩-花岗斑岩，与一般富镁岩浆岩序列基本一致。

Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg)的均一程度可用来判断镁铁云母是否受到后期流体的影响(Stone et al., 2000；李鸿莉等，2007)，沙坪沟岩体富镁黑云母Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg)为0.25~0.37，铁金云母为0.16~0.17，金云母为0.08~0.09，表明各类镁铁云母本身Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg)变化范围极小，但是从富镁黑云母到金云母Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg)呈现突变，也说明富镁黑云母可能为原生黑云母，铁金云母和金云母是后期受流体作用改造形成的热液镁铁云母。

镁铁云母化学成分与岩石成分和构造环境有关，镁铁云母成分特点也能反映寄主岩石的成因类型和形成环境(杨文金等，1986；傅金宝，1981)。镁铁云母中的MgO含量可以反映岩石物质来源及成岩成矿作用的一些地球化学特征。一般幔源岩石是富镁黑云母，而壳源岩石中镁铁云母富铁。

岩浆岩类型：沙坪沟岩体大部分镁铁云母属镁质黑云母，个别镁铁云母样品靠近与金云母的过渡范畴，这与典型I花岗岩中镁铁云母矿物类型(为镁质黑云母)相一致，表明该区花岗岩具有Ⅰ型花岗岩的特征。Whalen和Chappell(1988)根据镁铁云母中的Al原子数区分Ⅰ型花岗岩和S型花岗岩，认为Ⅰ型花岗岩中的镁铁(黑)云母具有较低的A1^Ⅵ(0.144~0.224)，S型花岗岩中的镁铁(黑)云母具有较高Al^Ⅵ(0.353~0.561)。沙坪沟岩体中富镁黑云母，铁金云母，金云母的Al^Ⅵ分别为0.08~0.15，0.05~0.25，0.10~0.14，据此判定其属于Ⅰ型花岗岩。徐克勤教授认为Mg/(Mg+Fe)值 > 0.38为Ⅰ型花岗岩，小于0.38为S型花岗岩(傅金宝等，1981；傅金宝等，1983)。沙坪沟地区镁铁云母Mg/(Mg+Fe)值为0.58~0.84，显然为Ⅰ型花岗岩。

岩浆岩来源：MF=Mg/(Mg+Fe²⁺+Mn)是区分深源序列和浅源系列花岗岩的一个重要标志，典型的幔源花岗岩中镁铁云母的MgO > 15%，MF > 0.45，壳源花岗岩中黑云母的MgO < 6%，MF < 0.45(刘学龙等，2013；王崴平等，2012；丁孝石，1988)。沙坪沟岩体的黑云母MgO=15.95%~23.63%，MF=0.62~0.92，可见以幔源为主。从表 1数据还可以看出，沙坪沟岩体富镁黑云母MF值为0.62~0.74，铁金云母MF值为0.83~0.84，金云母MF值为0.90~0.92；Fe³⁺/Fe²⁺值富镁黑云母0.21~0.32，铁金云母0.35~0.51，金云母0.91，即随着岩浆岩从早到晚的演化，黑云母的MF增大，表明在岩浆演化过程中，岩浆向富Mg方向演化并且氧化作用逐渐加强。将分析结果在Fe³⁺-Fe²⁺-Mg²⁺图(Wones and Eugster, 1965; Wones，1989)(图 4)和MgO-∑FeO/∑(FeO+MgO)黑云母构造环境判别图上(刘学龙等，2013)(图 5)进行投点，可以看出样品均落入幔源区和壳幔混合源区，表明沙坪沟岩体以幔源为主，但是有一定程度的壳源混合。主含矿岩体花岗斑岩和石英正长岩中热液成因的金云母和铁金云母均落入幔源区，原生富镁黑云母落入壳幔混源区，也暗示沙坪沟钼矿床成矿流体主要来自幔源。在黑云母的MgO-Al₂O₃图解(Abdel-Rahman，1994)中(图 5b)，本区黑云母全部落入造山带钙碱性岩套中。

图 4

底图据Wones和Eugest(1965) 图 4 沙坪沟岩体中镁铁云母Fe3+-Fe2+-Mg2+图解 Figure 4 The Fe3+-Fe2+-Mg2+ diagram for the Mg-Fe mica from the Shapinggou complex

图 5

(a)据刘学龙(2013)；(b)据Abdel-Rahman(1994) 图 5 沙坪沟钼矿岩体镁铁云母构造环境判别图 Figure 5 Discrimination diagram of tectonic settings of the Mg-Fe mica from the Shapinggou complex

沙坪沟岩体热液成因的金云母和铁质金云母仅见于含矿岩体石英正长岩和花岗斑岩中，非含矿二长花岗岩中未见。同时石英正长岩中富镁黑云母FM均值为1.66，含铁系数均值为0.32，含镁系数均值为0.67，Al/Ti均值为15.77，Mg/Fe均值为2.12，而二长花岗岩中富镁黑云母FM均值为2.02，含铁系数均值为0.38，含镁系数均值为0.62，Al/Ti均值为27.84，Mg/Fe均值为1.68，可见主要含矿岩体中黑云母更富镁质，贫铁质，Al/Ti更低。

斑岩中的镁铁(黑)云母可以灵敏地指示不同矿化类型及其成矿关系，并可作为某些矿床的找矿标志(吕伯西等，1993)。Takahashi(1980)即提出由于含矿斑岩f_O2高，故含矿斑岩中黑云母斑晶均为富镁系列(如镁黑云母和金云母等)，斑岩中镁铁(黑)云母斑晶种属为铁金云母和富镁黑云母。青海纳日贡玛斑岩钼(铜)矿斑岩中黑云母研究也显示富镁质黑云母与较强的钼铜矿化关系密切(郝金华等，2010)，Mo含量与黑云母与Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg²⁺)的趋势线则呈现负相关性(王崴平等，2012)。本文收集参考了河南栾川钼多金属矿集区(许腾等，2015)、安徽南部地区(邢凤鸣和徐祥，1991)、鄂东南地区(刘彬等，2010)、大兴安岭中南段(吕志成等, 2000, 2003)、华南地区钨锡矿集区(洪大卫，1982；蒋国豪等，2005；李鸿莉等，2007；赵希林等，2009)、西藏甲玛铜钼多金属矿区(王崴平等，2012)等中酸性岩体中镁铁(黑)云母化学分析结果，利用路远发研发的Geokit地球化学软件进行统一计算获得各区镁铁云母特征值(表 2)。

表 2

表 2 中国各地中生代中酸性岩浆岩中镁铁云母特征参数比较 Table 2 Characteristic parameters of the Mg-Fe mica from various Mesozoic intermediate-acid igneous rocks in various regions of China

表 2 中国各地中生代中酸性岩浆岩中镁铁云母特征参数比较 Table 2 Characteristic parameters of the Mg-Fe mica from various Mesozoic intermediate-acid igneous rocks in various regions of China

从表 2可以看出，不同矿产组合的含矿岩体镁铁云母矿物具有明显不同的特征，平均特征值呈现很有规律的变化。从Mo→CuMo→CuAu→WMo→Cu→WSn和Pb-Zn-Ag矿床，镁质含量逐渐降低，而铁质含量逐渐升高，赋矿岩体中镁铁云母从金云母逐渐向铁叶云母过渡。镁质系数变化0.68~0.72→0.62~0.63→ 0.54~0.58→0.48~0.49→0.36→0.1~0.25，铁质系数0.27~0.30→0.36~0.38→0.42~0.45→ 0.49~0.51 →0.64→0.75~0.89，FM值1.35~1.68→2~2.05→ 2.20~2.54→2.62~2.87→3.38→4.20~5.33。

沙坪沟钼矿区黑云母与东秦岭地区栾川钼矿集区镁铁云母具有非常类似的特征值，均具有富镁贫铁特征，暗示它们可能具有类似的成岩和成矿条件。但是相对而言，沙坪沟钼矿含矿岩体中镁铁云母含镁系数更高，铁质系数更低，Al/Ti值也更高。

(1) 沙坪沟钼矿床岩体中镁铁云母分为3类：富镁黑云母、铁金云母、金云母。其中铁金云母和金云母仅出现在主含矿岩体花岗斑岩和石英正长岩中。富镁黑云母区域基本未见蚀变，铁金云母区域伴随强烈的云英岩化，金云母区域伴随较强的硅化和钠长石化。

(2) 沙坪沟岩体中富镁黑云母为原生黑云母，而金云母和铁金云母为典型热液交代镁铁(黑)云母。从富镁黑云母到铁金云母、金云母，Fe³⁺/Fe²⁺值和MF值增大，岩浆向富Mg方向演化并且氧化作用逐渐加强。

(3) 沙坪沟镁铁云母地球化学特征指示沙坪沟岩体为幔源和壳源混合成因，具有造山带钙碱性岩套Ⅰ型花岗岩特征。富镁黑云母具有壳幔混合成因，而金云母和铁金云母具有幔源成因也暗示沙坪沟钼矿成矿流体以幔源为主。

(4) 与中国其他地区中生代中酸性含矿岩体相比，沙坪沟岩体镁铁云母有含铁系数较低，含镁系数较高特征。同时沙坪沟含矿岩体比非含矿岩体中的镁铁云母更富镁质，贫铁质，Al/Ti更低，这些特征可以作为寻找斑岩型钼矿的找矿标志之一。

致谢: 样品的分析测试得到合肥工业大学石永红教授、王道轩教授的帮助和指导，在此谨致谢忱。