灵山花岗岩体由中心部分的角闪石黑云母花岗岩和外围的黑云母花岗岩及少部分岩瘤状钠长石黑云母花岗岩和花岗斑岩四种岩性组成。前两种花岗岩构成了灵山岩体的主体部分，且中心部分的角闪石黑云母花岗岩中普遍存在有暗色的镁铁质微粒包体。灵山花岗岩体因产出有Nb-Ta等相关的多金属矿床而受到广泛关注，前人对灵山花岗岩体的研究也多侧重于成矿方面的研究 (陈志中, 1984; 章崇真等, 1985; 袁忠信等, 1987, 1988; 黄定堂, 2003; 章平和田邦生, 2005; 田邦生和周贤旭, 2008; 刘友华等, 2011; Zhu et al., 2015)。对灵山岩体中各类花岗岩的物质来源、岩浆结晶的物理化学条件及演化历史等研究则相对较少。

在很多花岗岩体中常有暗色包体的出现，被广泛地认为指示了两种或以上的不同性质的岩浆在成岩时共存且有混合作用的存在。这些暗色包体为镁铁质岩浆在长英质岩浆演化中起重要作用提供了证据，岩浆的混合作用 (Mingling/Mixing) 研究已经成为了国内外花岗岩研究的热点问题 (Perugini et al., 2003; Barbarin, 2005; Słaby and Martin, 2007; Yang and Jiang, 2013; Temizel et al., 2014; Weidendorfer et al., 2014; 张旗等, 2007)。前人对灵山花岗岩中的镁铁质微粒包体进行过一定程度的研究，且存在不同的成因认识。例如，袁忠信等 (1988)认为灵山花岗岩中的镁铁质微粒包体是寄主角闪石黑云母花岗岩母源岩石经过部分熔融作用后的残留物，而并非岩浆混合作用的产物。郑建平等 (1996)通过镁铁质微粒包体的岩相学和岩石地球化学探讨了包体的成因及其在造山带岩石圈均衡调整中的壳幔相互作用，认为灵山花岗岩中普遍存在岩浆混合作用。Zhou et al. (2013)在研究江南造山带中的A型花岗岩时，对灵山花岗岩的中心和外围两种花岗岩展开了岩石地球化学研究工作，包括锆石U-Pb定年，主量、微量、Sr-Nd-Hf同位素组成的研究，认为灵山花岗岩为A型花岗岩，并且灵山花岗岩具有相对较高的全岩ε_Nd(t) 值 (外围的黑云母花岗岩ε_Nd(t) 值为-0.96，中心部分的角闪石黑云母花岗岩ε_Nd(t) 值为-3.28) 和锆石ε_Nd(t) 值 (外围的黑云母花岗岩ε_Nd(t) 平均值为-0.47，中心部分的角闪石黑云母花岗岩ε_Nd(t) 平均值为-2.02)，指示了这些花岗岩形成时可能有幔源组分的加入，存在壳幔混合作用。

岩浆岩中的矿物地球化学数据可以为岩浆固结的物理化学条件、岩浆房中发生的各种地质过程 (如分离结晶、岩浆的混合作用和岩浆的消耗与补充等演化过程) 提供直接的证据。矿物的化学成分可以反映出矿物结晶的物理化学参数 (压力、温度和氧逸度等)、结晶生长历史和岩浆物质来源等信息 (Speer, 1987; Temizel et al., 2014)。黑云母是花岗岩中最常见的暗色矿物之一，其矿物化学成分中各元素存在广泛的类质同像替换，如Fe²⁺-Mg-Mn、Si-Al-Fe-Ti及OH-F-Cl等 (Rieder et al., 1999; 孙世华和于洁, 1989; 吕志成等, 2003)。黑云母化学成分很好地记录了其寄主岩浆的属性，它的成分变化是寄主岩浆固结成岩时不同的地质环境和物理化学条件下所对应的结果，近年来已经被应用到岩浆混合作用的研究领域 (Pignatelli et al., 2016; Gao et al., 2016)。通过对黑云母矿物化学的研究可以反演出寄主岩体的成岩条件、演化过程及岩浆物质来源等。因此，对黑云母的研究具有重要的地质意义并已广泛的应用于岩浆岩成因的研究之中 (Burkhard, 1991; El Sheshtawi et al., 1993; Abdel-Rahman, 1994, 1996; Stone, 2000; Zhao et al., 2005; Zhu et al., 2014; Xu et al., 2015; 彭花明, 1997; 张遵忠等, 2005; 蒋少涌等, 2006, 2008; 东前等, 2011; 徐耀明等, 2013; 赵沔等, 2015)。

因此，为了进一步研究灵山花岗岩及镁铁质微粒包体的成因，特别是为了揭示该岩体形成过程中是否存在岩浆混合作用，本文拟以灵山岩体中黑云母为研究对象，开展详细的岩相学研究和矿物化学特征研究，通过对比灵山岩体外围和中心的花岗岩及镁铁质微粒包体中的黑云母，结合前人已有的岩石地球化学数据 (锆石U-Pb定年，主量、微量、Sr-Nd-Hf同位素组成的研究)，探讨灵山花岗岩的岩石成因及其与镁铁质包体岩浆混合作用的过程。

灵山岩体位于江西省的东北角，大地构造上处于两个大地一级构造单元的结合部位，以宜春-绍兴断裂为界，北区为扬子地块，南区为华夏地块。区域上处于赣杭构造带上，距德兴地体与怀玉地体间的赣东北深断裂仅约10km (章平和田邦生, 2005)。灵山岩体出露面积约200km²，平面呈一近似圆形的环状体，如图 1所示，主要由四个期次的侵入体组成。中心位置为第一期次的角闪石黑云母花岗岩 (约65%)，构成灵山岩体的主体部分。第二期次的黑云母花岗岩 (约30%) 分布在角闪石黑云母花岗岩的外围。两者被第三、第四期的小型细粒钠长石化黑云母花岗岩和花岗斑岩在四周零星地侵入穿切。

图 1

Fig. 1

图 1 灵山复式岩体地质简图 (据Zhu et al., 2015修改) Fig. 1 Geological sketch map of Lingshan granitic pluton (modified after Zhu et al., 2015)

野外采样沿着茗洋关水库东岸，从岩体外围到中心地区 (图 1)，依次采取新鲜的黑云母花岗岩 (图 2a)、角闪石黑云母花岗岩 (图 2b) 和角闪石黑云母花岗岩中不同色率的暗色包体样品 (图 2c)。

图 2

Fig. 2

图 2 灵山黑云母花岗岩 (a、d)、角闪石黑云母花岗岩 (b、e) 和镁铁质微粒包体 (MME)(c、f) 的手标本照片及单偏光镜下照片 Bt-黑云母；Amp-角闪石；Pl-斜长石；Kfs-钾长石；Qt-石英 Fig. 2 The hand specimen photographs and microphotographs of biotite granite (a, d), amphibole-biotite granite (b, e) and mafic microgranular enclaves (c, f) from Lingshan Bt-biotite; Amp-amphibole; Pl-plagioclase; Kfs-K-feldspar; Qt-quartz

黑云母花岗岩为灵山岩体的环状外围部分，岩石呈肉红色-黄褐色，中至粗粒，块状构造。矿物组成为钾长石 (40%~60%)，斜长石 (15%~25%)，石英 (25%~35%) 及黑云母 (4%~8%)。黑云母呈半自形生长于其他颗粒之间 (图 2d)，但是并没有发生挤压变形。黑云母中常包含锆石、磷灰石、磁铁矿等副矿物。角闪石黑云母花岗岩为灵山岩体的中心主体部分，岩石呈灰白色，粗粒至巨粒，似斑状结构，块状构造。主要矿物组分为钾长石 (30%~50%)，斜长石 (25%~35%)，石英 (25%~30%)，角闪石 (2%~5%) 及黑云母 (4%~8%)，副矿物见有磁铁矿、榍石、锆石、磷灰石、钛铁矿等。黑云母呈半自形生长于其他颗粒之间 (图 2e)，并没有发生挤压变形。在灵山岩体中，仅在中心部分的角闪石黑云母花岗岩中发现有暗色镁铁质微粒包体存在。镁铁质微粒包体呈卵圆形、椭球形等，大小不一，小者直径3~5cm，大者直径则可达1.5~2m。包体颜色深浅也不一样，根据色率的高低可以形成一个较为完整的连续系列。包体总体呈灰黑色，有时为似斑状结构，有时为细粒-微粒半自形等粒结构，块状构造。主要矿物成分为云母 (15%~30%)，角闪石 (10%~25%)，斜长石 (20%~30%)，钾长石 (5%~15%) 及石英 (5%~15%)，副矿物主要是呈长柱状的磷灰石，以及榍石、锆石、磁铁矿、钛铁矿等 (图 2f)。

电子探针测试工作在中国地质大学 (武汉) 地质过程与矿产资源国家重点实验室电子探针室完成，电子探针型号为JEOL JXA-8100。样品在上机测试之前先按照Zhang and Yang (2016)提供的办法进行了镀碳，将样品镀上尽量均匀的厚度约20nm的碳膜。测试时加速电压为15kV，加速电流20nA，电子束斑为1μm，测试结果采用ZAF方法校正，元素标样全部采用美国SPI提供的矿物标样，分别为橄榄石 (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) 及萤石 (F)。以22个氧为基础 (Rieder et al., 1999) 计算黑云母的结构式，并采用林文蔚和彭丽君 (1994)的计算方法计算黑云母中的Fe²⁺、Fe³⁺含量。计算结果见表 1。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 灵山黑云母花岗岩、角闪石黑云母花岗岩及包体中的黑云母的化学组成 (wt%) Table 1 Electron microprobe analysis of the biotite from the biotite granite, amphibole-biotite granite and the mafic microgranular enclaves (wt%) 岩性 角闪石花岗岩 (n=22) 镁铁质微粒包体 (n=110) 黑云母花岗岩 (n=39) 范围 Min Max Mean SD Min Max Mean SD Min Max Mean SD SiO2 35.94 38.42 37.10 0.74 35.59 38.51 36.96 0.59 35.47 37.81 36.82 0.56 TiO2 2.79 4.05 3.27 0.35 2.03 3.95 3.17 0.37 3.07 3.72 3.41 0.17 Al2O3 11.28 12.32 11.77 0.25 11.24 13.08 11.92 0.28 11.26 12.54 11.88 0.28 FeOT 25.83 28.71 27.39 0.80 21.63 28.69 26.50 1.32 28.12 30.14 29.10 0.48 FeO 22.45 26.16 24.50 1.07 19.45 25.84 23.67 1.18 24.67 27.09 25.80 0.55 Fe2O3 2.40 3.76 3.22 0.34 1.97 3.83 3.15 0.29 3.25 4.09 3.67 0.18 MnO 0.48 0.59 0.53 0.03 0.23 0.65 0.49 0.09 0.47 0.64 0.57 0.03 MgO 6.89 8.09 7.53 0.29 6.78 12.42 8.07 0.97 4.87 6.28 5.61 0.35 CaO 0.00 0.45 0.03 0.09 0.00 0.15 0.03 0.03 0.00 0.37 0.04 0.07 Na2O 0.06 0.27 0.17 0.06 0.04 0.32 0.14 0.06 0.03 0.39 0.14 0.07 K2O 8.88 9.31 9.09 0.11 7.90 9.49 9.09 0.19 8.40 9.32 9.02 0.23 F 1.39 2.98 2.07 0.44 0.52 3.61 2.05 0.76 1.05 3.05 2.39 0.44 O=F -0.58 -1.25 -0.87 0.19 -0.22 -1.52 -0.86 0.32 -0.44 -1.28 -1.01 0.19 Total 96.36 100.52 98.41 0.92 96.09 99.88 97.87 0.86 95.90 100.66 98.35 1.12 FeOT/MgO 3.26 4.08 3.65 0.23 1.74 4.21 3.34 0.44 4.58 6.16 5.20 0.33 Si 5.65 5.87 5.76 0.06 5.60 5.85 5.75 0.05 5.72 5.83 5.78 0.03 Ti 0.33 0.47 0.38 0.04 0.24 0.46 0.37 0.04 0.36 0.44 0.40 0.02 AlⅣ 2.07 2.23 2.15 0.04 2.05 2.38 2.18 0.05 2.10 2.31 2.20 0.05 Fe2+ 2.88 3.44 3.18 0.17 2.47 3.37 3.08 0.16 3.26 3.58 3.38 0.08 Fe3+ 0.28 0.43 0.38 0.04 0.23 0.43 0.37 0.03 0.40 0.48 0.43 0.02 Mn 0.06 0.08 0.07 0.00 0.03 0.09 0.06 0.01 0.06 0.08 0.08 0.00 Mg 1.62 1.83 1.74 0.05 1.58 2.81 1.87 0.22 1.16 1.45 1.31 0.07 Ca 0.00 0.07 0.01 0.02 0.00 0.02 0.00 0.01 0.00 0.06 0.01 0.01 Na 0.02 0.08 0.05 0.02 0.01 0.10 0.04 0.02 0.01 0.12 0.04 0.02 K 1.75 1.85 1.80 0.03 1.57 1.89 1.80 0.04 1.66 1.90 1.80 0.05 MF 0.64 0.76 0.70 0.04 0.63 1.06 0.75 0.08 0.48 0.60 0.55 0.03 含铁系数 0.65 0.70 0.67 0.01 0.49 0.70 0.65 0.04 0.72 0.78 0.74 0.01 注：FeOT：全铁含量；MF=2×Mg/(Fe2++Mg+Mn)；含铁系数：(Fe3++Fe2+)/(Fe3++Fe2++Mg) (谢应雯和张玉泉, 1987)

表 1 灵山黑云母花岗岩、角闪石黑云母花岗岩及包体中的黑云母的化学组成 (wt%) Table 1 Electron microprobe analysis of the biotite from the biotite granite, amphibole-biotite granite and the mafic microgranular enclaves (wt%)

从表 1的电子探针分析结果及图 3黑云母成分变化趋势图来看，两种花岗岩均体现富Fe、Ti、F，贫Mg的特征。角闪石黑云母花岗岩中黑云母的FeO^T(全铁，下同) 质量分数为25.83%~28.71%，MgO的质量分数为6.89%~8.09%，含铁系数[(Fe³⁺+Fe²⁺)/(Fe³⁺+Fe²⁺+Mg)]为0.65~0.70。黑云母花岗岩中的黑云母的FeO^T质量分数为28.12%~30.14%，MgO的质量分数为4.87%~6.28%，含铁系数[(Fe³⁺+Fe²⁺)/(Fe³⁺+Fe²⁺+Mg)]为0.72~0.78。两者相对比，黑云母花岗岩要比角闪石黑云母花岗岩中的黑云母更富Fe，而贫Mg。镁铁质微粒包体的黑云母的化学成分情况与前两者有明显差异，FeO^T质量分数为21.63%~28.69%，MgO为6.78%~12.42%，含铁系数[(Fe³⁺+Fe²⁺)/(Fe³⁺+Fe²⁺+Mg)]为0.49~0.70。与花岗岩中的黑云母相比，Mg、Fe含量变化范围大，一部分镁铁质微粒包体中黑云母的成分与角闪石黑云母花岗岩中的黑云母相似，而一部分则相对富Mg贫Fe。由镁铁质微粒包体→角闪石黑云母花岗岩→黑云母花岗岩，MF[2×Mg/(Fe²⁺+Mg+Mn)]平均值不断减小 (0.75→0.70→0.55)。

图 3

Fig. 3

图 3 灵山黑云母花岗岩、角闪石黑云母花岗岩及镁铁质微粒包体中黑云母成分变化趋势图 Fig. 3 Composition variations of biotites in biotite granite, amphibole-biotite granite and mafic microgranular enclaves from Lingshan

角闪石黑云母花岗岩、黑云母花岗岩和包体中黑云母的TiO₂和Al₂O₃含量变化不大，三者的TiO₂变化范围分别为2.79%~4.05%，3.07%~3.72%，2.03%~3.95%；Al₂O₃变化范围分别为11.28%~12.32%，11.26%~12.54%，11.24%~13.08%，但总的来说镁铁质微粒包体中的黑云母的Al和Ti含量变化范围相对较大 (图 3)，这与包体岩浆与其寄主岩浆的混合程度及黑云母的结晶环境变化有关 (Temizel et al., 2014)。

在Mg-(Al^Ⅵ+Fe³⁺+Ti)-(Fe²⁺+Mn) 黑云母分类图 (图 4) 中，角闪石黑云母花岗岩中的黑云母落在黑云母花岗岩中的黑云母的上方，但都落在铁质黑云母区域；镁铁质微粒包体中的黑云母分布范围最广，既有镁质黑云母又有铁质黑云母。

图 4

Fig. 4

图 4 灵山黑云母花岗岩、角闪石黑云母花岗岩及镁铁质微粒包体中黑云母分类图 (据Foster, 1960) 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.图例同图 3，后图同 Fig. 4 Classification diagram for biotites in biotite granite, amphibole-biotite granite and mafic microgranular enclaves from Lingshan (after Foster, 1960) A-phlogopite; B-magnesian biotite; C-ferrobiotite; D-sidero-phyllite; E-ferro-muscovite; F-muscovite. See Fig. 3 for legend in Fig. 4-Fig. 7

岩浆岩中黑云母的成分特征很好地记录了寄主岩浆的物理化学信息 (Abdel-Rahman, 1994, 1996)。Wones and Eugster (1965)利用低Al，且与磁铁矿和钾长石共生的黑云母，实验研究出黑云母中Fe³⁺、Fe²⁺及Mg三者的含量可估算出云母结晶时的氧逸度。根据镜下观察和电子探针数据，本区的黑云母符合上述估算方法的条件。在Fe³⁺-Fe²⁺-Mg三角图解 (图 5) 中，本区三种黑云母样品落在Ni-NiO缓冲线附近，表明三者都是在较低氧逸度条件下结晶形成的。

图 5

Fig. 5

图 5 灵山黑云母花岗岩、角闪石黑云母花岗岩及镁铁质微粒包体中黑云母的Fe3+-Fe2+-Mg图解 (据Wones and Eugster, 1965) Fig. 5 Fe3+-Fe2+-Mg ternary diagram for biotites in biotite granite, amphibole-biotite granite and mafic microgranular enclaves from Lingshan (after Wones and Eugster, 1965)

本区的角闪石黑云母花岗岩与黑云母花岗岩中黑云母的MF值的变化范围分别为0.64~0.76、0.48~0.60。根据谢应雯和张玉泉 (1987)对花岗岩类岩石成因类型的总结，本区两种花岗岩中黑云母的MF值在0.5~1.0范围内，均属富铁黑云母，是壳型花岗岩特有的标型矿物。周作侠 (1988)利用FeO^T/(FeO^T+MgO)-MgO图解 (图 6)，来区分三种不同物质来源地质体中的云母。图 6也指示出角闪石黑云母花岗岩和黑云母花岗岩均具壳源型花岗岩的特征。从图 6中还可以看到角闪石黑云母花岗岩接近壳幔混合源与壳源花岗岩的边界，这可能是镁铁质包体岩浆与其发生岩浆混合作用的体现。暗色镁铁质微粒包体的黑云母MF值变化范围为0.63~1.06，为铁黑云母到镁黑云母，谢应雯和张玉泉 (1987)指出镁黑云母 (MF=1~1.3) 是壳幔混合型花岗岩的标型特征，在图 6中也可看到部分镁铁质微粒包体中的黑云母落在了壳幔混合区，可以看作是较接近原始包体岩浆中结晶的黑云母；而其它落在壳源区的部分，则是包体岩浆与花岗岩岩浆混合作用后的岩浆结晶出的黑云母。

图 6

Fig. 6

图 6 灵山黑云母花岗岩、角闪石黑云母花岗岩及镁铁质微粒包体中黑云母的FeOT/(FeOT+MgO)-MgO (%) 图解 (据周作侠, 1988) Fig. 6 FeOT/(FeOT+MgO)-MgO diagram on material sources of biotites in biotite granite, amphibole-biotite granite and mafic microgranular enclaves from Lingshan (after Zhou, 1988)

Abdel-Rahman (1994)曾对造山和非造山岩系中的黑云母成分有过系统研究，提出了利用黑云母成分判别构造环境的判别图解 (图 7)，指出造山钙碱性岩系 (I型花岗岩，C区) 中的黑云母相对富Mg；过铝岩系 (S型花岗岩，P区) 中的黑云母富Al，为铁叶云母质的花岗岩；而非造山碱性岩系 (A型花岗岩，A区) 中的黑云母则相对富Fe，近铁云母。本区角闪石黑云母花岗岩与黑云母花岗岩中的黑云母均表现富Fe，在Mg-(Al^Ⅵ+Fe³⁺+Ti)-(Fe²⁺+Mn) 黑云母分类图 (图 4) 中都落在铁质黑云母区域，两者FeO^T/MgO均接近非造山碱性岩系的值 (7.04; Abdel-Rahman, 1994)，在图 7中也指示两种花岗岩的构造环境为非造山碱性岩系。因此，本区的角闪石黑云母花岗岩和黑云母花岗岩具有A型花岗岩的地球化学特征。Zhou et al. (2013)开展灵山花岗岩的岩石地球化学研究结果显示，灵山两种花岗岩都具有富稀土元素，Nb、Zr、Hf及其它高场强元素，亏损Ba和Sr，且高Ga/Al比值，在Zr+Nb+Ce+Y vs. FeO^T/MgO和Zr+Nd+Ce+Y vs. 10⁴×Ga/Al图解 (Whalen et al., 1987) 中位于A型花岗岩区域，表明灵山花岗岩属于A型花岗岩。我们根据黑云母的矿物化学对花岗岩成因类型的判断与根据岩石地球化学特征的判断是相符合的。灵山花岗岩体的形成年龄在130Ma左右 (Zhou et al., 2013)，与赣杭构造带中的相山盆地火山侵入杂岩 (Yang et al., 2010, 2011; 杨水源等, 2012, 2013)、大茅山花岗岩 (Jiang et al., 2011)、铜山花岗岩 (Jiang et al., 2011)、白菊花尖花岗岩 (Wong et al., 2009)、新路盆地中的火山侵入杂岩 (Yang et al., 2012; 杨水源等, 2015)、大洲流纹岩 (Yang et al., 2013) 等岩体的形成年龄大致相同，都属于早白垩世岩浆活动的产物。岩石地球化学研究表明这些岩体具有A型花岗岩的地球化学特征，并且，前人认为该时期的赣杭构造带处于太平洋板块与华南板块俯冲碰撞后撤所引起的弧后拉张环境 (Yang et al., 2012; Li et al., 2014)。

图 7

Fig. 7

图 7 灵山黑云母花岗岩、角闪石黑云母花岗岩及镁铁质微粒包体中黑云母构造环境判别图 (据Abdel-Rahman, 1994) A-A型花岗岩；C-I型花岗岩；P-S型花岗岩 Fig. 7 Discrimination diagram of tectonic setting for biotites in biotite granite, amphibole-biotite granite and mafic microgranular enclaves from Lingshan (after Abdel-Rahman, 1994) A-A-type granite; C-I-type granite; P-S-type granite

花岗岩中的包体可以是多成因的，可以是围岩的捕掳体，与花岗岩同源的晚期析离体，以及不同性质成分的岩浆不完全混合的产物。对于花岗岩中包体的成因类型一直以来都存在严重分歧，但最新国内外研究表明岩浆的混合成因是最重要和被广泛接受的成因模式 (Perugini et al., 2003; Barbarin, 2005; Słaby and Martin, 2007; Zhao et al., 2010; Temizel et al., 2014; Weidendorfer et al., 2014; 张旗等, 2007)。

灵山花岗岩中的镁铁质微粒包体也属于岩浆混合成因。从镁铁质微粒包体的岩相学特征来看，镁铁质微粒包体与寄主花岗岩之间常存在岩浆快速淬冷形成的反应边，也有表现为一个色率较浅的过渡带，而并没有截然的界限。镁铁质微粒包体具有斑状结构或者微粒半自形等粒结构等典型的岩浆结构。此外，镁铁质微粒包体中发育大量长宽比10~40或更高的针状、长柱状磷灰石 (图 2f)。这些都说明镁铁质微粒包体为岩浆成因，发生过淬冷，与花岗岩岩浆发生过混合作用。

另一方面，前人对镁铁质微粒包体及其寄主花岗岩的岩石化学分析结果列于表 2。镁铁质微粒包体的SiO₂含量低，且变化范围较大，在58.53%~66.90%之间，平均值为62.12%，为中性岩，其寄主角闪石黑云母花岗岩的SiO₂含量较高，变化较小，在67.75%~69.89%之间，平均值为69.22%。镁铁质微粒包体中Fe、Mg，Ti、Ca、P含量远高于寄主花岗岩，其变化范围也很大。综合上述镁铁质微粒包体及其寄主花岗岩的岩石地球化学特征，我们推测由于镁铁质包体岩浆受到了寄主花岗岩浆不同程度的岩浆混合作用，才导致镁铁质微粒包体的成分属于中性岩。Zhou et al. (2013)的测试结果 (表 2) 显示，灵山内、外两种花岗岩具有较高的ε_Nd(t) 值 (分别为-3.28，-0.96) 和较高的锆石ε_Nd(t) 值 (分别为-3.7~-0.4，-2.2~+0.8)，暗示灵山花岗岩可能有地幔物质的加入。Zhou et al. (2013)对灵山花岗岩的锆石U-Pb定年为130Ma左右，但并未对其中的镁铁质微粒包体进行U-Pb定年，但根据镁铁质微粒包体的岩相学特征，灵山的镁铁质微粒包体应是与其寄主花岗岩同时代岩浆作用的产物。综上，我们认为灵山花岗岩中的镁铁质微粒包体是壳幔混合作用直接的证据。从黑云母的矿物化学特征来看，包体中黑云母的Mg含量随着Fe的增加逐渐降低，呈现明显的线性负相关 (图 3e)。包体中的黑云母在Mg-(Al^Ⅵ+Fe³⁺+Ti)-(Fe²⁺+Mn) 分类图 (图 4) 中则既有镁质黑云母又有铁质黑云母，其MF值 (表 1) 为0.63~1.06，变化范围大。这些特征表明随着花岗岩岩浆与包体岩浆不同程度的物质交换，混合作用进行的程度有深有浅，故导致镁铁质微粒包体中结晶出来的黑云母成分变化范围比较大。这与手标本中包体的色率呈现出一个由深到浅的系列是对应的。通过对比研究，色率较深的包体中的黑云母具有较高的Mg含量，成分上更接近或位于壳幔混合的范围里面 (图 6)。这些色率较高的包体样品少有钾长石、斜长石和石英的捕掳斑晶，表明这部分包体岩浆与花岗岩浆的混合作用相对较弱。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 灵山镁铁质微粒包体及其寄主花岗岩的岩石化学成分 (wt%) Table 2 Chemical composition for mafic microgranular enclaves and their host rocks from Lingshan (wt%) 岩性 数据来源 样品号 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 LOI Total Age (Ma) εNd(t) εHf(t) 镁铁质微粒包体 袁忠信等 (1988) HY11 66.9 0.8 14.03 1.2 3.56 0.098 1.18 1.91 4.35 4.2 0.22 1.317 99.77 Hy5 58.53 1.39 15.63 1.97 5.68 0.2 2.04 3.56 3.18 4.97 0.7 1.14 99.10 A41 62.46 0.93 14.94 2.83 3.57 0.11 1.2 2.55 3.6 6.32 0.33 1.244 100.08 Zhou et al.(2013) 10LS-3-2 60.58 1.14 15.09 7.12 0.17 1.95 3.59 3.95 5.08 0.39 1.26 99.69 寄主角闪石黑云母花岗岩 袁忠信等 (1988) JD2 69.52 0.54 13.85 1.13 2.5 0.055 0.36 1.8 3.95 4.98 0.16 0.717 99.56 A42 67.75 0.61 13.83 1.11 3.35 0.082 0.81 1.9 3.7 5.35 0.18 1.1 99.77 T53 69.89 0.48 14.01 2.89 0.37 0.04 0.96 0.23 3.68 5.72 0.1 1.4 99.25 Zhou et al.(2013) 10LS-3-1 69.73 0.53 13.93 3.4 0.07 0.73 1.92 4.01 4.61 0.15 0.85 99.65 131.7±0.55 -3.28 -3.7~-0.4 黑云母花岗岩 Zhou et al.(2013) 10LS-1-1 72 0.22 13.7 2.12 0.05 0.19 0.87 4.53 5.31 0.02 0.86 99.69 130.6±2.1 -0.96 -2.2~+0.8

表 2 灵山镁铁质微粒包体及其寄主花岗岩的岩石化学成分 (wt%) Table 2 Chemical composition for mafic microgranular enclaves and their host rocks from Lingshan (wt%)

据上所述，包体岩浆注入到花岗质岩浆应是一个连续多阶段的过程。在花岗岩岩浆演化初期，基性的镁铁质包体岩浆注入到花岗岩岩浆房中。由于包体岩浆注入的扰动及花岗岩浆的热对流作用，包体岩浆被扯碎为一个个小岩浆团，由于此时花岗岩岩浆的粘度较低，包体岩浆受到花岗岩岩浆的混合作用较强，包体岩浆的成分受花岗岩岩浆成分的影响较大，导致包体中结晶出来的黑云母与寄主花岗岩中的黑云母成分相近，富Fe贫Mg，并而形成色率较浅的包体。而在花岗岩岩浆演化的晚期，由于花岗岩岩浆粘度增大，导致此时注入到花岗岩岩浆中的包体岩浆与花岗岩岩浆的混合作用也逐渐变弱，包体岩浆的成分受花岗岩岩浆的影响越来越小，因此包体中晶出的黑云母就保留了原始相对富Mg的特征。由于混合作用的程度由强到弱，就形成了色率逐渐增高的各种类型的包体。因此灵山花岗岩中的暗色镁铁质微粒包体可能是拉张伸展的动力学环境下镁铁质基性岩浆与壳源长英质酸性岩浆不同程度混合作用的产物。

本文通过对灵山角闪石黑云母花岗岩、黑云母花岗岩及角闪石黑云母花岗岩中镁铁质微粒包体三者中黑云母的化学成分分析，探讨了灵山花岗岩的岩石成因和壳幔混合作用的过程，得出以下两点结论：

(1) 角闪石黑云母花岗岩和黑云母花岗岩中的黑云母富Fe贫Mg，均为铁质黑云母，后者更富Fe，两者的其它化学成分差异不大。角闪石黑云母花岗岩和黑云母花岗岩中的黑云母指示两种花岗岩的物质来源以壳源为主。镁铁质微粒包体的黑云母相对富Mg，成分变化较大，为铁质黑云母到镁质黑云母。三种黑云母都是在较低氧逸度的环境下形成的。结合前人的研究认为本区两种花岗岩属非造山碱性岩系，具有A型花岗岩的地球化学特征。

(2) 灵山花岗岩存在壳幔混合作用，角闪石黑云母花岗岩中镁铁质微粒包体的黑云母记录了岩浆混合作用过程，镁铁质的包体岩浆注入到花岗岩岩浆中是一个连续多阶段的过程，随着花岗岩岩浆的演化，镁铁质包体岩浆受到花岗质岩浆混合作用的强度逐渐降低。