富锂氟花岗岩中存在岩浆成因铁／锂白云母的实验证据

实 验 产 物 中 云 母 的 成 分 相 当 于 铁 锂 云 母 或 黑 鳞 云
２ ． ２ ％ 。 考 虑 到 对 实 验 产 物 的 熔 体 相 和 流 体 相 同 时
进 行 研 究 的需 要 ， 我 们 选 择 了较 大 的 水 ／ 岩 比（ １ ： １
和 １ ． ５ ： １ ） 。
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７ ６
ｆ ｅ
２ ０ ０ ３年
注 ：“一” 表 示 含 量 低 于 检 出 限 ；Ｌ ｉ ０＝２ ． ７ ／ （ Ｏ ． ３ ５＋Ｍｇ Ｏ）一０ ． １ ３ ；Ｘ ＨＬ － ２ ９为 实 验 初 始 试 料 。
把 实 验 试 料 和 ＨＦ溶 液 装 入 黄 金 管 中 焊 封 ；焊
图３ ４ ０ ２号 样 品中环 带状 云母 晶体 的成分 相
图 １ １ ０ ５号 样 品 中 云 母 纵 切 面 （ ×７ ０ ０ ）
类 云母 的 Ｆ ｅ ｚ Ｏ， ／ Ｆ ｅ Ｏ 比值 平 均 约 ０ ． １ ０ 。 我 们 利 用 这
２ 实 验 结 果
自形 石英 晶 体 的 六 方 双 锥 发 育 ， 但柱面不 发育 ， 为１ ３ 一 石英 。 富 钾 的碱 性 长 石 在 ７ ５ ０ ｏ Ｃ条 件 下 开 始 结
基 金项 目 ：国家 自然科 学基 金 （ ４ ９ ８ ７ ３ ０ １ ７ ） ；高校 博 士点基 金 （ １ ９ ９ ９ ０ ２ ８ ４ ２ ０ ） ；南京 大学 内生金属 成 矿机制 研究 国家 重点实 验室 开放课 题
（ ０ ５ ９ ９ ２ ５ ）
作者 简介 ：李福 春 （ １ ９ ６ ４一） ，男 ，博 士 ，地 球化学 专业 。
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第３ ２卷 第 １期
２ ０ ０ ３年 １月
Ｊ
ｆ
Ｖｏ ｉ ．３ ２， Ｎ ｏ ．１
Ｇ Ｅ ｏ Ｃ Ｈ 厦Ｉ Ｃ Ａ
Ｊ ａ ｎ ． ， ２ ０ ０ ３
文章编 号 ： ０ ３ ７ ９—１ ７ ２ ６ （ ２ ０ ０ ３ ） ０ ｌ一０ ０ ７ ５—０ ６
被包裹在熔体玻璃之 中 ， 一般单个 出现 ， 随 机 地 分 布 在 石 英 晶 体 周 围 的玻 璃 中 。 在 过 冷 度 较 大 的实 验 产 物中 ， 可 以见 到 成 群 出现 的 云 母 晶体 ， 甚 至 可 以 见 到 放射 状 集 合 体 。 纵 切 面呈 长条 状 （ 图 １ ） ， 横 切 面呈 片
此， 我们选定实验压力 为 １ ０ ０ ＭＰ ａ ， 结 晶 温 度 区 间为
５７ ０ ～７ ５０ ｏ Ｃ。
为 富 锂 氟 花 岗岩 中存 在 岩 浆 成 因铁 白云母 和 （ 或） 锂
收 稿 日期 ：２ ０ ０ １—１ １—２ １ ；接 受 日期 ： ２ ０ ０ ２—０ ３— １ ９
注 ：实 验 压 力 １ ０ ０ ＭＰ ａ ， 体 系 中 Ｆ含 量 ２ ． ２ ％ ，固 ／ 液 比 ：４ ０ ２号 样 品 为
母的 Ｆ ｅ ｚ Ｏ ， 和 Ｆ ｅ Ｏ 分 析 数 据 ，发 现 其 Ｆ ｅ ： Ｏ， ／
１ ． ５： １ ， 其余均 为 １： ｌ ； “ ” 表 示分 阶段降 温结 晶实验 ， 温度由８ ４ ０ ℃经 ７ ０ ０℃ （ ４ ８ ｈ ） 、 ６ ５ ０℃ （ ４ ８ ｈ ） 、 ６ ０ ０℃ （ ４ ８ ｈ ） 到５ ７ ０℃ （ ５ ６ ｈ ） 。
晶， 单体呈板状 ， 可 见 放 射 状 集 合 体 。萤 石 呈 八 面 体 形态 ， 在 电子 束 轰 击下 产 生 荧 光 １ 。
在 温 度 ≤７ ０ ０ ｏ Ｃ的实 验 产 物 中 出现 云母 。云 母
前 焊 后 以及 实 验 后 均 通 过 称 量 法 检 查 焊 封 质 量 ；在 ８ ４ ０ ｏ Ｃ、 １ ０ ０ ＭＰ ａ条 件 下 恒 定 ２ ４ ｈ以 上 ， 以保 证 产 生 均 一 的熔 体 ，然 后在 压 力 保 持 不 变 的情 况 下 将 温 度 降至设定值 ， 恒定 ７ ２～２ ０ ０ ｈ后 淬 火 （ 其中４ ０ ２号 样 品 为 分 阶段 降 温 实验 ，详 见 表 ２ ） ；把 实 验 产 物 制 成 薄 片 和探 针 片进 行详 细 观 察 ， 用 Ｊ Ｘ Ａ． ８ ８ ０ ０ Ｍ 电子 探 针 测 定 结 晶相 和 熔 体 相 成 分 。测 定 矿 物 成 分 的 条 件 为： 加 速 电压 １ ５ ｋ Ｖ， 束 流 １×１ ０ Ａ， 束 斑 直 径 １ ｍ， Ｆ的读 数 时 间 ３ ０ ｓ ， 其他元 素 １ ０ ｓ 。
和锂 白云母 ， 这 说明 浅色 云母可 以形 成于 岩浆条 件 ， 同时为 自然 界 中存 在岩 浆成 因锂 白云母 花 岗岩 和二云母 花 岗岩
提 供 了新 的 实 验 证 据 。 关 键 词 ：铁 白云 母 ；锂 白 云 母 ；岩 浆 成 因 ；熔 化 ． 结 晶 实 验 ；富 锂 氟 花 岗 岩
尼 岩 １ 和 中 国湖 南 香 花 岭 岩 １ 以及 这 些 岩 石 中 熔 体 包 裹 体 １ 的发现 ， 使 越 来 越 多 的学 者 站 到 了岩 浆 说
一
边 。 同 时 ，高 温 高 压 实 验 也 为岩 浆 说提 供 了非 常
有 说 服 力 的证 据 。 Ｋ ｏ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｋ ｏ 、 Ｇ ｌ ｙ ｕ ｋ ｅ ｔ ａ １ ． ｎ 和 熊 小
实验 在南 京 大 学 内生 金 属 成 矿机 制 研 究 国家 重 点 实 验 室 内 冷式 快 速 淬 火 高 温 高压 装 置 上 完 成 。温
度 和 压 力 的 测 量 误 差 分 别 为 ±３℃ 和 ±３ ＭＰ ａ 。 根 据
熊小林 等 ［ ８ １ 的相 平 衡 实 验结 果 ， 在压力 为 １ ０ ０ ＭＰ ａ 条 件 下 ，Ｆ含 量 等 于 ２ ％ 的 钠 长 花 岗岩 一 ＨＦ — Ｈ Ｏ体
系 的 液 相线 温 度 为 ７ ６ ０℃ ， 固相 线 温 度 为 ５ ５ ０ ｏ Ｃ。 因
花 岗岩 一 ＨＦ — Ｈ ｚ Ｏ体 系 的熔 化 一 结 晶实 验 产 物 中发 现 了 大量 自形 的 云母 晶 体 ，并 从 中鉴 定 出 了 接 近 白 云
母 端 员 的铁 白云母 和 锂 白 云母 ，这 一 实验 结 果 将 成
论 。蒙 古 翁 岗 岩 ¨ １ 、 美 国黄玉流纹岩 ［ ２ １ 、 秘 鲁 麦 库 萨
实 验 初 始 试 料 为 湖 南 香 花 岭 钾 长 石 钠 长 石 花 岗
岩 （ 样 号 为 ＸＨ Ｌ ． ２ ９ ） 粉末 （ ４ ０ ２号 样 品为 Ｘ ＨＬ － ２ ９加 ０ ． １ ５ ％的 Ｓ ｎ Ｏ ） ， 其 主要 矿物 为 石 英 、 钾 长 石 和钠 长 石， 次 要 矿 物 为 白 云母 、 黄 玉 和萤 石 等 。 Ｘ ＨＬ ． ２ ９样 品 的化 学 成 分 见 表 １ 。
一
含量 （ 表 １ ） 。
在 用 电子 探 针 分 析 结 果 讨 论 云 母 成 分 时 ，“： Ｏ
含量 的确 定 是 另 一个 难 题 ，因为 电子 探 针 无 法 准 确
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第 １期
李 福 春 等 ：富 锂 氟 花 岗 岩 中 存 在 岩 浆 成 因铁 ／ 锂 白云母 的实验证 据
中 图 分 类 号 ：Ｐ ５ ９ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ
白云 母 的有 力 证 据 。
０ 引 言 １ 实验 条 件 和方 法
在 富 锂 氟 含 稀 有 金 属 花 岗岩 的成 因 问 题 上 ，长 期 以来 一 直 存 在 着 岩 浆 说 与 交 代 说 之 间 的激 烈 争
母 。李 福 春 等 ［ ９ １ 在 花 岗 岩 体 系 的熔 化 一 结 晶实 验 产 物 中发 现 了八 面 体 萤 石 。但 迄 今 为 止 ，还 没 有 在 相 近 体 系 的 实 验 产 物 中发 现 白 云母 或 锂 云母 这 两 个
演 化 端 员 矿 物 的 报 道 。黑 云母 和 黑鳞 云母 属 于 岩 浆 成 因 ，这 在 研究 者 中早 已形 成 广 泛 的 共识 。而 白 云 母 和锂 云母 的成 因长 期 以来 一 直 存 在 争议 。我 们 在
Ｆ ｅ Ｏ 比值 大 部 分 介 于 ０ ． ０ ６～０ ． １ ５之 间 。 Ｔ ｉ ｓ ｃ ｈ ｅ ｎ ｄ ｏ ｒ ｆ ｅ ｔ ａ １ ． １ ｌ １ 最 近 发 表 的 数 据 表 明 ，各 平 均 值 估 算 了实 验 产 物 中云 母 的 Ｆ ｅ Ｏ ， 和 Ｆ ｅ Ｏ 的
摘
要 ：通 过 花 岗 岩 ． Ｈ Ｆ ． Ｈ ０体 系的熔化 ． 结 晶实验 ， 在 ５ ７ ０～ ７ ０ ０℃ 、 １ ０ ０ ＭＰ ａ条 件 下 获 得 了 与 淬 火 玻 璃 共 存 的 石
英 ＋碱 性 长 石 ＋云 母 ＋萤 石 的 矿 物 组 合 。 电子 探 针 分 析 结 果 表 明 ， 实验产 物 中除黑 云母外 ， 还 有 一 部 分 为 铁 白 云 母
富 锂 氟 花 岗岩 中存 在 岩 浆成 因 铁／ 锂 白 云 母 的 实 验 证 据
李福 春 一 ，朱金初 ，饶 冰 ，王年 生
（ １ ．南京农 业 大学 资 源与环 境科学 学 院，江苏 南京
江 苏 南京 ２１ ０ ０ ９ ３ ）
２１ ０ ０ ９ ５ ；２ ．南京 大学 地 球科 学 系 内生金属 成 矿机制 研究 国家重 点实 验室，
状， 有 时可 见 到 清 晰 的 假 六 边 形 切 面 （ 图２ ） ， 横 切 面
最大可达 ４ ｍ ×４ ｍ左 右 。 ４ ０ ２号 样 品 中 的 云母 具 有 不 规 则 的环 带 结 构 。
在 电子探 针图像 上 ，内带 明显偏 亮 ， 外带则偏 暗（ 图３ ） ， 这反映 了 Ｆ ｅ和 Ｍｇ含 量 的差 异 。 云
母 的 电子 探 针 分 析 结 果 见 表 １ 。 电子 探 针 无 法 区分 Ｆ ｅ 和 Ｆ ｅ ¨， 而 且 我 们 的实 验 是 在 未控 制 氧 逸 度 的条 件 下 进 行 的 ， 因
此 正确 估 算 为 棘 手 的 问题 。虽 然 Ｄ ｒ ｏ ｏ ｐ提 出 了计 算 铁 镁 硅 酸 盐 矿物 中 Ｆ ｅ ／ Ｆ ｅ 比值 的经 验 公 式 ，但 又 明确 指 出 该 公 式 不 适 合 于 含 有 阳 离 子 空 位 的 云 母 类矿物 ¨ 。 １ 。 我 们 查 阅 了大 量 近 年 发 表 的各 类 云
表 ２ 花 岗岩 － Ｉ － Ｉ Ｆ － １ － １ ２ ０体 系熔 化 ． 结 晶 实 验 条 件 和 结 果
ｎｌ ｂ ｌ ｅ ２ Ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｐｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ － ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ａ ｎ ｉ ｔ ｅ ・ — ＨＦ － ・ Ｈ２ ０ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
本 文 实 验 以 ＨＦ的形 式 加 入 Ｆ ，这 样 可 使 实 验 体 系 富 氟 和保 持 过 铝 性 质 。 天然 含 黄 玉 花 岗 岩 体 系
Ｆ含 量 为 ｌ ％ ～６ ％ ， 本 文 实 验 体 系 中 Ｆ含 量 为
林 等 １ 在 花 岗岩 ． Ｈ Ｆ ． Ｈ ｚ Ｏ体 系 的 实验 产 物 中发 现 了 含 黄 玉 的 矿 物组 合 。 同时 ， 熊 小 林 等 的研 究 还证 明 ，