位于赣杭构造带上的江西相山火山盆地因产出了我国最大的火山岩型铀矿床而引人瞩目，铀矿床的赋矿围岩是一套火山侵入杂岩，因此前人对相山火山侵入杂岩体的年代学、岩石成因及岩浆演化做过大量研究工作(范洪海等， 2001a，2005; Jiang et al., 2005; 何观生等，2009; Yang et al., 2010，2011; 杨水源等， 2012，2013; Yang and Jiang， 2013; 陈正乐等，2013)。尽管如此，目前对相山火山侵入杂岩体的物质来源、岩浆演化等方面仍存在一定的分歧，特别是在其物质来源是否有地幔物质的加入以及壳幔混合的过程还不是很明确。 花岗质岩石中组成矿物(如角闪石、斜长石、黑云母等)的化学成分特征可以有效的用来追踪壳幔岩浆混合的过程，反映岩浆形成过程的物理化学性质及岩浆演化特征。对斜长石的成分研究(特别是其成分环带)已经广泛用于岩浆的岩浆演化特征及壳幔混合过程(谢磊等，2004; Słaby and Martin， 2008; Shcherbakov et al., 2011; Cao et al., 2014)。黑云母是多数酸性岩浆岩中比较重要的一种镁铁质矿物，能很好的反映岩浆的属性和成岩时的物理化学条件(Abdel-Rahman，1994; 张遵忠等，2005)。但是目前对相山火山侵入杂岩体组成矿物的化学成分研究工作开展得很少(陈小明等，1999)。本文选取相山火山侵入杂岩体第二旋回的碎斑熔岩、次火山岩相的花岗斑岩以及晚期侵入的石英二长斑岩岩脉作为研究对象，开展较为系统的斜长石和黑云母的矿物化学成分研究工作，探讨火山侵入杂岩的岩浆演化特征和壳幔混合过程。 1 地质背景

江西相山火山盆地位于中国东南部火山侵入杂岩带北西侧，在大地构造位置上位于赣杭构造带上，接近于扬子板块和华夏板块的构造缝合带上。相山平面上呈椭圆形，东西长约26.5 km，南北宽约15 km，面积约309 km²，构成一个大型火山塌陷盆地(图 1)。相山火山盆地总体上分为三层结构，基底主要为早-中元古代和震旦纪的变质岩系，部分为下石炭统、上三叠统；基底之上为火山岩；盆地火山岩之上有红层覆盖。中元古基底变质岩主要由低绿片岩相-低角闪岩相的各类片岩、变粒岩夹斜长角闪岩组成。震旦纪变质岩为一套浅变质岩系，主要由千枚岩、板岩和变质砂岩组成，出露在盆地北、东、南侧，属绿片岩相-低角闪岩相，中低变质程度。下石炭统、上三叠统沉积岩主要分布在相山地区东侧，岩性主要为砂岩。

图 1

Fig. 1

图 1 相山火山侵入杂岩体地质简图(据范洪海等，2001a修改) 1-砂砾岩; 2-下段晶屑凝灰岩、上段碎斑熔岩; 3-下段粉砂岩、上段流纹英安岩; 4-砂岩和砂砾岩; 5-砂岩; 6-变质岩; 7-次花岗斑岩; 8-次斑状花岗岩; 9-花岗岩; 10-煌斑岩脉; 11-火山颈(推测); 12-断裂; 13-取样位置 Fig. 1 Geological sketch map of volcanic-intrusive complex at Xiangshan(modified after Fan et al., 2001a) 1-glutenite; 2-crystal tuffs and porphyroclastic rhyolitic lava; 3-siltite and rhyodacite; 4-gritstone and glutenite; 5-gritstone; 6-metamorphites; 7-sub-graniteporphyry; 8-sub-porphyritic granite; 9-granite; 10-lamprophyre dike; 11-lava neck(inferred); 12-faults; 13-sampling location

前人研究表明，相山火山活动具有明显的旋回性和多阶段的特征，为一套酸性(次)火山岩和火山碎屑岩(方锡珩等，1982; 夏林圻等，1992; 吴仁贵，1999)。按岩浆作用方式及形成先后顺序，相山火山侵入杂岩可划分为火山喷发、火山侵出和浅成超浅成侵入三个岩浆活动期，并可分成两个旋回，分别对应于打鼓顶组和鹅湖岭组。第一旋回呈裂隙式喷发，主要形成中酸性流纹质熔结凝灰岩与流纹英安岩；第二旋回呈中心式喷发，形成侵出-溢流相的酸性火山熔岩-碎斑熔岩，并构成相山火山侵入杂岩的主体，在岩浆侵出的同时，火山口发生塌陷，并形成一系列环状断裂。晚阶段为次火山岩相的花岗斑岩、石英二长斑岩、煌斑岩等沿环状断裂上侵，形成环状的次火山岩岩墙(图 1)，在次火山岩中发现有淬冷包体(范洪海等，2001b; Jiang et al., 2005)。在火山盆地的北西侧，由于区域性伸展拉张作用，形成晚白垩世红色碎屑沉积盆地。 2 样品描述

本文主要选取相山火山侵入杂岩第二旋回的碎斑熔岩、次火山岩相的花岗斑岩以及晚期的石英二长斑岩脉中斜长石和黑云母开展研究，采样地点包括红卫采石场、沙洲矿床、油坊村以及人背岭钻孔样品。这三种岩性的特征如下。

碎斑熔岩 分布非常广泛，出露面积占盆地内火山岩的约80%，是矿田内主要含矿岩性之一，厚度大于1380m。与下伏岩层接触面由盆地四周向中心倾斜，倾斜度南北对称，东陡西缓，并向深部逐渐变陡。碎斑熔岩以侵出相为主，局部为溢流相。根据岩石中所含的岩屑、碎斑晶的数量及基质结构的变化情况，可将碎斑熔岩划分为底板相(边缘相)、过渡相(中间相)和中心相，在边缘相常含一些岩屑或角砾，中心相的碎斑熔岩常含有电气石结核。它们之间呈渐变过渡关系。岩性为浅灰色、浅红色，呈中粒碎斑结构和块状构造。碎斑含量40%~50%，碎斑粒度1~5mm，碎斑具有碎裂但不分散的特点。碎斑矿物是低透长石(20%)、斜长石(10%)、石英(20%~30%)、黑云母(1%~2%)等(图 2a，b)，副矿物主要是锆石、磷灰石、钛铁矿等。碎斑有时见溶蚀港湾状，常见六方双锥的高温假象β石英。碎斑流纹岩的基质占全岩的50%~60%，由微晶石英，长石和少量微晶黑云母组成。碎斑熔岩是本区最强烈的一次火山活动的产物，构成了整个火山侵入杂岩体的主体，由于快速大体积的喷出而产生塌陷形成了破火山口。

图 2

Fig. 2

图 2 相山碎斑熔岩(a、b)、花岗斑岩(c、d)和石英二长斑岩(e、f)的背散射照片 Pl-斜长石；Bt-黑云母；Kf-钾长石；Q-石英 Fig. 2 The BSE images of the porphyroclastic rhyolitic lava(a，b)，granitic porphyry(c，d) and quartz monzonitic porphyry(e，f)at Xiangshan Pl-plagioclase; Bt-biotite; Kf-K-feldspar; Q-quartz

花岗斑岩 为浅成-超浅成侵入岩体，侵入于火山活动晚期塌陷所产生的环状断裂中。岩体形态各异，它们之间多呈相变关系，呈岩墙、岩脉、岩株分布于火山侵入杂岩体的边部。花岗斑岩岩体露头规模在南部较大，并且矿物粒度较粗，也有斑状花岗岩之称。岩石手标本呈肉红色或浅绿色，呈斑状结构或似斑状结构，斑晶大小0.5~1cm，含量约60%，其中主要为斜长石(20%~25%)、碱性长石(20%)、石英(10%)，暗色镁铁质矿物约占5%，以黑云母为主。比较大的花岗斑岩体，以钾长石大斑晶为特征，大小可达2~3cm。基质具花岗结构，由碱性长石、石英以及少量鳞片状黑云母组成(图 2c，d)。副矿物主要为磷灰石、锆石、褐帘石及磁铁矿等，多包裹于黑云母中。花岗斑岩中常含有镁铁质微粒包体。

石英二长斑岩 主要见于火山侵入杂岩体的北部，呈小岩脉、岩墙状产出，是本区火山侵入活动晚期的产物。岩石中含有较大的长石斑晶，呈斑状结构，斑晶含量40%，其中长石含量约25%，主要为斜长石及钾长石，斜长石斑晶较大，一般1~3cm，个别可达5cm，钾长石与石英构成文像结构。石英含量约10%；暗色矿物5%，主要为黑云母，黑云母常包裹许多磷灰石微晶。基质为半自形粒状结构，主要为钾长石、石英以及黑云母(图 2e，f)。副矿物主要为磷灰石、锆石及磁铁矿等，多包裹于黑云母中。

电子探针下碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩中斜长石的背散射图像(图 2a，c，e)显示三种岩性中斜长石环带现象不明显。碎斑熔岩和花岗斑岩中黑云母主要充填在斜长石、钾长石及石英颗粒间(图 2b，d)，呈他形，表明其结晶晚于长石和石英。而石英二长斑岩的黑云母主要有呈现出3种形式，一种是少部分的黑云母出现在部分斜长石内部(图 2e)，晶型为自形到半自形，表明黑云母在岩浆演化的中期就已开始结晶；一种是呈斑晶形式孤立的生长在基质中或生长在其它斑晶颗粒的边界(图 2f)，这种类型的黑云母形态变化较大，可以从自形、半自形到他形；还有一种是黑云母以细小的颗粒生长在石英二长斑岩的基质中，这部分黑云母是在岩浆演化的晚期才结晶的。黑云母的这些形态表明在部分斜长石结晶之前和之后都有黑云母结晶。另外有部分石英二长斑岩的斜长石斑晶内部和边界均未发现黑云母，无法判断这些斜长石与黑云母的结晶顺序。 3 分析方法与分析结果

斜长石和黑云母的电子探针成分分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室利用配备4道波谱仪的JEOL JXA-8100电子探针完成，工作条件为：加速电压15kV，加速电流20nA，束斑直径1~2μm，所有测试数据均进行了ZAF校正处理，元素特征峰的测量时间为10s，背景测量时间为5s(Ti和Mn的特征峰测量时间和背景测量时间分别是20s和10s)，所使用的标样为美国SPI提供的橄榄石(Si)、金红石(Ti)、镁铝榴石(Al、Fe)、蔷薇辉石(Mn)、透辉石(Mg、Ca)、硬玉(Na)、透长石(K)、萤石(F)。

本次测试得到斜长石的化学成分共129个点，代表性的分析结果见表 1，分析结果汇总见表 2。由表 2可以看到，碎斑熔岩的斜长石中Na₂O质量百分数在4.86%~7.85%，平均为6.67%，CaO质量百分数在5.75%~11.09%，平均为7.84%；花岗斑岩斜长石Na₂O质量百分数在5.02%~7.48%，平均为6.26%，CaO质量百分数在6.38%~10.32%，平均为8.25%；石英二长斑岩斜长石Na₂O质量百分数在4. 33%~7.33%，平均为6.03%，CaO质量百分数在5.85%~11.77%，平均为8.50%。三种岩性中的斜长 石成分大致相当，在长石分类图解中主要位于中长石的范围内(图 3)，少数可达到拉长石，特别是石英二长斑岩中有较多的斜长石可以达到拉长石。碎斑熔岩中斜长石成分变化于An_28.41和An_54.86之间，花岗斑岩中斜长石成分变化于An_30.82和An_51.88之间，石英二长斑岩中斜长石成分变化于An_28.91和An_59.01之间，总体上 来说石英二长斑岩中斜长石An值的变化范围稍大一点，石英二长斑岩中包裹有黑云母的斜长石An值大部分处于相对较高的水平，而未包裹黑云母的斜长石An值则有高有低。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 相山碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩斜长石电子探针代表性测试结果(wt%) Table 1 Representative electron microprobe analysis(wt%)of the plagioclase from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan 样品号 11XS0204 11X04013 11X04014 11X04017 07XS1237 07XS1238 11XS1917 11XS1918 076310c1 076310r1 076310r2 076336c1 岩性 碎斑熔岩 花岗斑岩 石英二长斑岩 SiO2 58.71 53.75 55.06 56.29 56.66 57.92 57.22 58.92 59.73 59.37 58.97 60.06 TiO2 0.02 0.00 - 0.01 - - 0.02 - 0.00 - - - Al2O3 25.34 27.86 27.40 26.78 25.94 25.59 25.63 25.16 24.72 25.60 24.70 24.22 FeO 0.20 0.19 0.25 0.19 0.12 0.18 0.20 0.23 0.19 0.15 0.23 0.11 MnO - - 0.01 0.01 0.03 - - 0.01 - 0.04 - 0.00 MgO 0.00 0.02 0.01 0.01 0.03 - - 0.01 0.01 0.03 0.02 - CaO 7.38 11.09 9.98 9.24 8.68 8.26 8.28 7.75 7.42 7.89 7.20 6.78 Na2O 6.78 4.86 5.56 5.81 6.03 6.11 6.30 6.71 6.33 6.23 6.19 6.94 K2O 0.60 0.29 0.32 0.46 0.61 0.56 0.60 0.75 1.12 1.04 1.11 0.81 Total 99.05 98.06 98.59 98.78 98.09 98.63 98.22 99.53 99.53 100.34 98.42 98.93 An 36.24 54.82 48.85 45.54 39.69 42.79 49.80 40.65 38.32 36.77 38.71 39.44 Ab 60.24 43.46 49.27 51.79 57.24 53.65 46.98 55.87 55.92 56.66 55.21 57.44 Or 3.52 1.72 1.89 2.67 3.07 3.56 3.22 3.49 5.76 6.58 6.08 3.12

表 1 相山碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩斜长石电子探针代表性测试结果(wt%) Table 1 Representative electron microprobe analysis(wt%)of the plagioclase from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 相山碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩斜长石化学组成的统计结果(wt%) Table 2 Summary on mineral chemistry(wt%)of the plagioclase from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan 岩性 碎斑熔岩 花岗斑岩 石英二长斑岩 统计 最小 最大 平均 最小 最大 平均 最小 最大 平均 SiO2 53.75 60.63 58.29 54.52 60.48 57.82 53.27 61.50 57.78 TiO2 0.00 0.03 0.02 0.00 0.04 0.01 0.00 0.02 0.01 Al2O3 23.48 27.86 25.44 24.42 27.63 25.70 23.60 28.67 25.89 FeO 0.16 0.28 0.20 0.10 0.29 0.20 0.09 0.29 0.17 MnO 0.00 0.02 0.02 0.00 0.03 0.01 0.00 0.02 0.01 MgO 0.00 0.03 0.01 0.00 0.04 0.01 0.00 0.03 0.01 CaO 5.75 11.09 7.84 6.38 10.32 8.25 5.85 11.77 8.50 Na2O 4.86 7.85 6.67 5.02 7.48 6.26 4.33 7.33 6.03 K2O 0.29 0.89 0.49 0.31 0.91 0.56 0.27 1.12 0.64 An 28.41 54.86 38.33 30.82 51.88 40.83 28.91 59.01 42.16 Ab 43.42 69.65 58.83 45.56 65.29 55.90 39.25 65.54 54.05 Or 1.73 5.12 2.84 1.81 5.40 3.27 1.66 6.57 3.79

表 2 相山碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩斜长石化学组成的统计结果(wt%) Table 2 Summary on mineral chemistry(wt%)of the plagioclase from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan

图 3

Fig. 3

图 3 相山碎斑熔岩、花岗斑岩、石英二长斑岩中斜长石Ab-An-Or三元图解(据Deer et al., 1992修改) Fig. 3 Ab-An-Or(Albite-Anorthite-Orthoclase)diagram showing composition of plagioclase from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan(modified after Deer et al., 1992)

对碎斑熔岩、花岗斑岩、石英二长斑岩样品中黑云母的成分测试一共获得60个分析点，代表性的分析结果见表 3，分析结果汇总见表 4。黑云母的Fe²⁺和Fe³⁺值采用林文蔚和彭丽君(1994)的计算方法获得，矿物结构式是以23个氧原子为单位计算获得黑云母的阳离子数及相关参数。由表 4 可以看出，碎斑熔岩、花岗闪长岩中黑云母MgO含量相差不大，平均值分别为6.16%和6.88%，而石英二长斑岩黑云母中MgO在7.38%~12.03%之间，平均值9.23%，明显高于碎斑熔岩和花岗闪长岩中黑云母的MgO含量。将三种黑云母的成分进行投图(图 4)，作Mg-(Al^Ⅵ+Fe³⁺+Ti)-(Fe²⁺+Mn)分类图解(Foster，1960)，碎斑熔岩、花岗斑岩的黑云母成分比较相近，主要落进C区，属于铁质黑云母；石英二长斑岩中的黑云母成分变化比较大，并且和碎斑熔岩、花岗斑岩黑云母的成分明显不同，在分类图解上分布在B区和C区(图 4)，成分包括镁质黑云母和铁质黑云母两种类型，显示石英二长斑岩中黑云母Mg含量高于碎斑熔岩和花岗斑岩中的黑云母。此外，石英二长斑岩中三种不同形态的黑云母化学成分都比较相似，只是晚期生长在基质中的少部分黑云母含有相对较高的Mg含量。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 相山碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩黑云母电子探针部分测试结果(wt%) Table 3 Representative electron microprobe analysis(wt%)of the biotite from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan 样品号 110207P 110209P 110405P 110407P 07X1219 07X1220 111906 111908 076314p 076320P 076321p 076322p 岩性 碎斑熔岩 花岗斑岩 石英二长斑岩 SiO2 35.48 35.29 35.07 35.17 34.64 35.08 35.35 35.20 35.94 35.83 36.04 36.77 TiO2 4.19 4.71 3.81 3.91 4.55 4.69 4.90 5.26 4.16 4.01 4.32 4.66 Al2O3 13.00 12.78 13.20 13.32 12.91 13.16 12.96 13.44 13.32 13.13 13.43 13.42 FeO 27.88 27.04 29.12 29.03 26.81 26.54 26.89 27.22 24.01 24.63 22.28 21.68 MnO 0.47 0.47 0.62 0.58 0.45 0.37 0.37 0.38 0.25 0.31 0.21 0.20 MgO 6.88 6.43 5.45 5.61 6.32 6.41 6.69 6.49 8.95 8.49 10.14 10.35 CaO 0.12 0.05 0.03 0.00 0.00 0.00 0.13 0.00 0.22 0.00 0.00 0.00 Na2O 0.32 0.38 0.29 0.40 0.23 0.23 0.41 0.32 0.48 0.43 0.41 0.52 K2O 9.13 9.12 9.36 9.32 8.84 9.16 9.00 8.89 8.32 9.15 8.96 9.10 F 1.87 1.33 1.00 1.14 0.49 0.93 0.88 0.49 0.65 1.17 1.00 1.14 Cations based on 23 oxygens Si 5.76 5.78 5.78 5.77 5.76 5.77 5.76 5.70 5.80 5.81 5.78 5.81 Ti 0.51 0.58 0.47 0.48 0.57 0.58 0.60 0.64 0.50 0.49 0.52 0.55 AlIV 2.24 2.22 2.22 2.23 2.24 2.23 2.24 2.30 2.20 2.19 2.22 2.19 AlVI 0.25 0.25 0.34 0.34 0.29 0.32 0.24 0.26 0.33 0.32 0.31 0.31 Fe3+ 0.36 0.40 0.35 0.34 0.43 0.43 0.41 0.44 0.41 0.36 0.37 0.38 Fe2+ 3.43 3.30 3.67 3.64 3.30 3.22 3.25 3.24 2.83 2.99 2.62 2.49 Mn 0.06 0.06 0.09 0.08 0.06 0.05 0.05 0.05 0.03 0.04 0.03 0.03 Mg 1.67 1.57 1.34 1.37 1.57 1.57 1.62 1.57 2.15 2.05 2.42 2.44 Ca 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 Na 0.10 0.12 0.09 0.13 0.07 0.07 0.13 0.10 0.15 0.13 0.13 0.16 K 1.89 1.91 1.97 1.95 1.87 1.92 1.87 1.83 1.71 1.89 1.83 1.83 Fe2+/ (Fe2++Mg) 0.67 0.68 0.73 0.73 0.68 0.67 0.67 0.67 0.57 0.59 0.52 0.51 Mg/(Mg+ Fe2++Mn) 0.32 0.32 0.26 0.27 0.32 0.32 0.33 0.32 0.43 0.40 0.48 0.49 AlIV/AlVI 8.87 8.77 6.45 6.56 7.73 7.04 9.32 9.01 6.71 6.76 7.10 6.99

表 3 相山碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩黑云母电子探针部分测试结果(wt%) Table 3 Representative electron microprobe analysis(wt%)of the biotite from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan

表 4

Table 4

表 4(Table 4)

表 4 相山碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩黑云母电子探针测试结果统计(wt%) Table 4 Summary on mineral chemistry of(wt%)the biotite from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan 岩性 碎斑熔岩 花岗斑岩 石英二长斑岩 统计 最小 值 最大 值 平均 值 最小 值 最大 值 平均 值 最小 值 最大 值 平均 值 SiO2 34.40 36.05 35.21 34.64 36.67 35.50 34.61 38.56 36.43 TiO2 2.58 4.76 3.82 2.93 5.30 4.46 2.99 6.10 4.67 Al2O3 12.52 13.35 12.99 12.70 14.17 13.19 11.51 14.87 13.34 FeO 27.04 29.12 28.35 25.56 28.39 26.89 17.82 25.49 22.86 MnO 0.43 0.62 0.51 0.33 0.47 0.39 0.06 0.31 0.19 MgO 5.31 6.88 6.16 6.17 8.28 6.88 7.38 12.03 9.23 CaO 0.00 0.13 0.04 0.00 0.14 0.05 0.00 0.60 0.10 Na2O 0.14 0.40 0.28 0.19 0.41 0.30 0.21 0.66 0.45 K2O 8.56 9.56 9.13 7.12 9.47 8.86 6.16 9.27 8.48 F 1.15 2.96 1.80 0.08 1.18 0.74 0.21 1.52 0.77 Cations based on 23 oxygens Si 5.70 5.93 5.80 5.69 5.86 5.77 5.59 6.21 5.83 Ti 0.32 0.58 0.47 0.35 0.65 0.55 0.37 0.71 0.56 AlIV 2.07 2.30 2.20 2.14 2.31 2.23 1.79 2.41 2.17 AlVI 0.20 0.42 0.31 0.22 0.46 0.30 0.20 0.57 0.35 Fe3+ 0.29 0.41 0.36 0.35 0.45 0.42 0.36 0.51 0.42 Fe2+ 3.30 3.68 3.54 3.01 3.43 3.24 1.90 3.08 2.64 Mn 0.06 0.09 0.07 0.04 0.06 0.05 0.01 0.04 0.03 Mg 1.31 1.67 1.51 1.50 1.98 1.67 1.76 2.78 2.20 Ca 0.00 0.02 0.01 0.00 0.02 0.01 0.00 0.10 0.02 Na 0.05 0.13 0.09 0.06 0.13 0.10 0.07 0.20 0.14 K 1.82 1.99 1.92 1.46 1.97 1.84 1.23 1.89 1.73 Fe2+/ (Fe2++Mg) 0.67 0.73 0.70 0.62 0.68 0.66 0.41 0.62 0.54 Mg/(Mg+ Fe2++Mn) 0.26 0.32 0.29 0.32 0.38 0.34 0.38 0.59 0.45 AlIV/ AlVI 5.05 11.43 7.51 4.60 10.31 7.69 3.14 11.28 6.65

表 4 相山碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩黑云母电子探针测试结果统计(wt%) Table 4 Summary on mineral chemistry of(wt%)the biotite from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan

图 4

Fig. 4

图 4 相山碎斑熔岩、花岗斑岩、石英二长斑岩中黑云母的成分分类图(据Foster，1960修改) 镁铁质微粒包体(MME)中黑云母的数据引自Jiang et al., 2005.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. 4 Classification diagram for biotite in the porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan(modified after Foster，1960) The data of biotite in MME is from Jiang et al., 2005. A-phlogopite; B-magnesian biotite; C-ferrobiotite; D-sidero-phyllite; E-ferro-muscovite; F-muscovite

云母成 分的变化是其寄主岩浆物理化学条件变化的综合体现(Guidotti，1984; Hewitt and Wones， 1984)。碎斑熔岩中黑云母的Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg)值变化范围为0.67~0.73，平均值0.7；花岗斑岩中黑云母的Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg)值变化于0.62~0.68，平均值0.66；石英二长斑岩中黑云母的Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg)值变化范围较大，在0.41~0.62之间，平均值为0.54。以Fe²⁺/(Fe²⁺+Mg)的比值作为横坐标作黑云母的成分变化图解(图 5)，可以看到碎斑熔岩和花岗斑岩两者黑云母的化学成分较为相近并且变化范围较小，而石英二长斑岩中黑云母不仅化学成分变化比较大，而且相比于碎斑熔岩和花岗斑岩中的黑云母，石英二长斑岩中黑云母具有较高的Mg、Si含量和较低的Fe、Mn含量。石英二长斑岩与碎斑熔岩、花岗斑岩中黑云母晶格中的Ti、Al^VI变化相似，三者都富Ti(Ti>0.45)、贫Al^VI(Al^VI<0.55)，表明三者的成岩温度均高(Schreurs，1985)。

图 5

Fig. 5

图 5 相山碎斑熔岩、花岗斑岩、石英二长斑岩中黑云母成分变化趋势图 Fig. 5 Chemical variations of biotite from porphyroclastic rhyolitic lava，granitic porphyry and quartz monzonitic porphyry at Xiangshan

碎斑熔岩、花岗斑岩以及石英二长斑岩中黑云母都含有比较高的TiO₂，TiO₂含量在2%~6%之间。如此高的Ti含量可能指示了这三种岩性产于高温、无水的环境，这是因为高温、无水的环境不利于早期磁铁矿和钛铁氧化物的结晶(Abdel-Rahman，1994)，因此相对较晚结晶的黑云母具有较高的Ti含量。 这三种岩性产于高温、无水的环境与前人的研究结果相吻合，前人研究结果表明相山火山侵入杂岩体具有A型花岗岩的地球化学特征(Jiang et al., 2005; Yang et al., 2011)，并且赣杭构造带上早白垩世其他火山盆地中的火山侵入杂岩体也具有A型花岗岩的地球化学特征(Yang et al., 2012，2013; Zhou et al., 2013)。

碎斑熔岩中黑云母相比于花岗斑岩和石英二长斑岩具有较高的F含量(表 4)，这可能是由于碎斑熔岩岩浆的演化程度较高，在熔体中就富集较高的挥发性元素如F和B，导致在碎斑熔岩中结晶出来的黑云母含有较高的F含量，同时在碎斑熔岩结晶的晚期生长出电气石和萤石(Yang and Jiang， 2012)。

黑云母的成分的变化可以很好的反映其寄主岩浆岩在源区的物理化学性质的演化情况(吕志成等，2003; 张遵忠等，2005; 王崴平等，2012)。石英二长斑岩的黑云母矿物中更加富镁，其成分投图上更接近相山镁铁质微粒包体(MME)的范围(Jiang et al., 2005)(图 4)。因而从石英二长斑岩的黑云母地球化学特征可以推断出石英二长斑岩岩浆中可能有幔源岩浆的加入。黑云母的镁质率[M=Mg/(Mg+Mn+Fe²⁺)]可以作为判断寄主岩石形成环境的一个依据(杨文金等，1988; 陈国安和周珣若，1996; 吕志成等，2003)，南岭浅源系列花岗岩和长江深源系列花岗岩是华南地区两个主要的花岗岩系列；其中，南岭浅源系列花岗岩以再循环物质为主要来源，分布在湖南境内等地，长江深源系列花岗岩是以地幔或原生地壳物质为花岗质岩浆的主要物质来源，主要分布在长江中下游等地(王联魁等，2005)。相山碎斑熔岩中黑云母镁质率在0.26~0.32之间，花岗斑岩中黑云母镁质率在0.32~0.38之间，二者的镁质率具有南岭浅源花岗岩的黑云母特征；石英二长斑岩中黑云母的镁质率较高，平均值为0.45，最高值可达0.59，具有长江深源系列花岗岩的黑云母特征。深源系列花岗岩含有深源物质，浅源系列花岗岩主要物质来源是上地壳硅铝层(杨文金等，1986)，因此在相山地区出现的碎斑熔岩、花岗斑岩的物质来源主要是地壳物质，没有明显地幔物质的加入，而石英二长斑岩的物质来源含有一定量的地幔物质的加入。

同位素是岩浆演化的重要示踪剂，利用同位素可以对成岩物质来源进行追踪。碎斑熔岩和花岗斑岩全岩的同位素ε_Nd(t)相近，碎斑熔岩的ε_Nd(t)值为-8.33~-7.55，花岗斑岩的ε_Nd(t)值为-8.73~-6.86，而石英二长斑岩具有相对较高的ε_Nd(t)值，为-5.74，反映成岩物质中含有一定的地幔组分(Yang et al., 2011)。由此可见，黑云母化学成分特征的指示结果和全岩Nd同位素的研究结果是一致的。 4.2 石英二长斑岩的壳幔混合过程

相山碎斑熔岩、花岗斑岩的斜长石矿物成分主要为中长石，环带现象不明显。正常环带斜长石会出现有中心到边缘由基性到酸性的变化，这是由于岩浆温度下降，后来晶出的Ab含量较高的斜长石包裹在早结晶的斜长石表面，从而边缘酸性较核部强(谢磊等，2004)。碎斑熔岩、花岗斑岩中斜长石、黑云母的矿物特征与岩浆的物质来源和岩浆房的性质有关，碎斑熔岩、花岗斑岩中斜长石环带不明显表明，碎斑熔岩、花岗斑岩岩浆房几乎未收到扰动，使得斜长石能够在一种平衡结晶的环境中形成，因而成分较为简单；较晚结晶出的黑云母化学成分变化不大也说明碎斑熔岩、花岗斑岩的原始岩浆没有其他物质或因素的干扰。

在黑云母结晶时期，碎斑熔岩、花岗斑岩中结晶出铁质黑云母，而石英二长斑岩却结晶出Mg含量较高的黑云母。对比碎斑熔岩、花岗斑岩和石英二长斑岩中黑云母的成分发现，碎斑熔岩、花岗斑岩的黑云母成分较单一，此时黑云母也应该是在一种平衡的条件下结晶的。而石英二长斑岩的黑云母成分较复杂，矿物中各元素的变化范围较大，出现这种现象是由于岩浆房的物质组分等发生了变化，使得结晶条件变得不平衡。造成这种石英二长斑岩中黑云母元素含量发生波动的原因可能是在黑云母结晶的时候，石英二长斑岩的岩浆房中注入了一定量的地幔物质，由于地幔物质一般富镁，所以导致石英二长斑岩中结晶出的黑云母相比于碎斑熔岩和花岗斑岩的黑云母具有较高的Mg含量。锆石Hf同位素组成特征表明，石英二长斑岩和碎斑熔岩及花岗斑岩的锆石Hf同位素组成十分接近(Yang et al., 2011)，表明石英二长斑岩中早期锆石形成的环境和碎斑熔岩、花岗斑岩是相近的，锆石形成时候没有明显的地幔物质的加入。石英二长斑岩的部分斜长石中包裹有黑云母，这部分斜长石的结晶时间晚于黑云母，并且An值大部分处于相对较高的水平，黑云母结晶较为自形且Mg含量也高于碎斑熔岩和石英花岗斑岩中的黑云母，推测这些包裹有黑云母的斜长石也是在幔源组分加入之后才结晶的。

综上所述，石英二长斑岩岩浆中地幔物质的加入是在岩浆演化到一定阶段(锆石已结晶，黑云母未结晶)才发生的，此后黑云母开始结晶，并且有部分斜长石又结晶出来并包裹了已结晶的黑云母，由于受到地幔物质的影响石英二长斑岩中的黑云母都含有较高的Mg含量。 5 结论

本文利用电子探针微区元素分析方法，从斜长石和黑云母的结构特征和组成元素的变化情况出发，对华南地区赣杭构造带上相山火山侵入杂岩的物质来源和岩浆演化特征进行了较为深入的探讨。黑云母富Ti贫Al^VI等特点表明相山火山侵入杂岩形成于高温、无水的构造环境中，具有A型花岗岩的特征，与前人的研究结果一致。碎斑熔岩和花岗斑岩斜长石和黑云母矿物具有相似的化学特征，表明二者具有相似的物理化学形成环境；石英二长斑岩的斜长石与碎斑熔岩、花岗斑岩的斜长石化学成分相差不大，但是黑云母的成分与碎斑熔岩和花岗斑岩不同，通过黑云母的成分差异和前人的研究成果，得出差异是由于石英二长斑岩的黑云母还未结晶前，岩浆房注入了地幔物质而造成的。