南京大学地科院-成岩成矿矿物学-第十一讲 花岗岩中副矿物的研究概论
关于花岗岩成因分类与花岗岩成矿作用若干基本问题的思考
《矿床地质》HIJI年第K期刊登了张旗等（HIJI） 制，使上面这些分类存在这样或那样的不足，以至于 写的“花岗岩与金铜及钨锡成矿的关系”一文（以下 在后来的岁月中被不断修正、补充，而有些则日渐式
的?&、F8含量是否具有明确无误的分类指示作用； 三是用几个地名（如喜马拉雅、浙闽和南岭）是否能
想“：! 在构造运动中，由安山岩浆同化了一部分硅 铝层，经过分 异 演 化，产 生 花 岗 闪 长 岩、石 英 二 长 岩
和花岗岩；" 激烈的构造岩浆活动引起硅铝层部分 重熔产生花岗岩；# 超壳深断裂引起碱性花岗岩浆 的形成”。尔后，他和他的同事以成岩物质来源为依
包含所有的花岗岩。 *W* 埃达克岩是否能作为花岗岩分类中的一类
首先需要 指 出 的 是，所 谓 花 岗 岩 分 类 应 该 是 将 所有的花岗岩包括在内的，即使不可能包括那些很 特殊的岩 石，至 少 也 要 包 括 绝 大 多 数。 岩 石 学 研 究
据将花岗 岩 划 分 为 同 熔 型、陆 壳 改 造 型 和 幔 源 型 L 个类型（徐 克 勤 等，JNRL），被 国 内 同 行 广 泛 引 用，在 国际上也产生了巨大的影响。上世纪NI年代，S’&G 8’&,-（JNNN）综合了花岗岩的矿物组合、野外及岩石 学特征、化学及同位素组成，划分出M种类型的花岗 岩类，等等。
南京大学地科院-成岩成矿矿物学-第六讲-榍石
Titanite
mol%
Malayaite
自然界中的榍石和马来亚石之间 似乎存在不共溶区间
含锡夕卡岩中可出现马来亚 石或含锡榍石
俄罗斯 Bol‘shoi Kan’on夕卡岩 中的榍石 -马来亚石
含锡或富锡榍石还存在于：
花岗岩或花岗伟晶岩中
榍石中 SnO2最高近26wt%
骑田玲花岗岩中的富锡榍石
骑田玲花岗岩是 南岭地区重要的 含锡花岗岩
Ttn-I: 含锡榍石，岩浆早期产出
自形 环带
SnO2平均0.43%，最高 1.12%
Ti 4+ = Sn4+ + Al 3+ + Fe3+
Ttn-II: 富锡榍石，岩浆晚期产出
Bt
半自形 造岩矿物晶间或与锡
KF
Ttn-II
石共生 SnO2 = 15-20 wt%
0.1123
0.512235 ± 70 − 6.93 0.512211 ± 12 − 6.52 0.512161 ± 15 − 6.82 0.512196
0.512217
1509 1474 1496 1520
1487
Whole rock
− 6.88
− 6.53
3、榍石可以记录花岗岩的岩浆混合过程
花岗岩中的闪长岩包体
无水体系中榍石稳定性与温度 和氧逸度的关系
Ttn + Usp + Q = Hd + Ilm
含水体系中榍石稳定性与温度 和氧逸度的关系
榍石在热液阶段会发生蚀变
榍石 → 萤石 + 石英 + 钛铁矿 + 金红石 + 锡石 Fl+Qtz+Rt+ Ilm+Cst Cst Fl Ilm Qtz Qtz Rt
南大周新民讲座岩石大地构造花岗岩地质与华南花岗岩在中国地大
波速梯 度异常低的地区 ） 地幔柱活动导致 生物大绝灭(66Ma和250Ma)和大火成岩省
其面积 ＞ 10万km2 厚5km 短时(约3Ma内) 快速喷发 弯隆状地形 玄武岩为主 富LIL 亏NbTa 与大陆裂解时间匹配
地 三质 历个 史超上大 陆
哥伦比亚超大陆 距今19-15 亿年前 ( Columbia )
罗迪尼亚超大陆 距今10-7.5 亿年前 ( Rodinia )
潘基亚超大陆 距今2.9-2.5 亿年前 ( Pangea )
Pangea
Rodinia
(《EARTH》Tarbuck &Lutgens)
Pangea 超大陆 2.6 亿年前
—— 花岗质岩石 是水平岩层之外 构成旅游自然景观唯一地质体
川西 1997
花岗岩标本
糜棱岩化花岗岩 广西猫儿山
富角闪石花岗闪长岩 广东兴宁罗浮
二云母花岗岩 εNd(t) -10.6 广东翁源下庄 TDM 1.76Ga
εNd(t)+3.2~+3.5 TDM 0.72~0.68Ga
石榴石花岗岩 εNd(t) -10.7 江西大余西华山 TDM 1.8Ga
在中国地质大学(北京) 讲座 2
岩石大地构造 花岗岩地质 与华南花岗岩
中国地大(北京) 校游泳馆
南京大学 地科系 周新民 E-mail: xuezhou@ M: 1 3 7 7 0 5 0 7 1 2 6
2010 10 26
提纲
岩石大地构造学问题
花岗岩地质与人文
花岗岩类型：划分 识别 实例 起源 存在问题
南京大学考研矿床学专业课总复习
第4章 伟晶岩矿床
4.3 形成条件
1、温度 温度范围变化较大，从150℃~700℃，主要在300℃ ~ 600℃范围内，
（一）接触变质作用
岩体侵入到围岩中引起围岩发生等化学的热接触变质作 用，形成角岩。 1.如果围岩是白云质岩石，形成的矿物主要为：石榴石、 单斜辉石、透闪石、滑石和金云母 ； 2.如果围岩是灰岩，形成的矿物主要为石榴石、符山石、 硅灰石、大理岩； 这些矿物在空间上往往呈带状分布。
5.4 矽卡岩型矿床的形成过程
三 钒钛磁铁矿矿床(晚期岩浆矿床 ) 四 铂及铂族元素
1 Cu、Ni硫化物矿床 2 含铂的铬铁矿矿床
五 金刚石矿床(早期岩浆矿床 )
第3章 热液矿床概论
3.1热液矿床的概念
又称气化-热液矿床,气水溶液矿床，指由含矿流体或成矿溶液 （包括气相、液相、超临界流体）与围岩相互作用而生成的后生 矿床称为热液矿床。
交代作用和交代矿床
交代作用是指流体与围岩发生反应，引起组分带进、带出，在围岩 中发生一系列旧矿物为新矿物所代替的作用。交代作用又叫围岩 蚀变，所形成的新矿物叫蚀变矿物。由交代作用形成的矿床称之 为交代矿床。
3.2.5 热液的交代蚀变和交代蚀变岩
围岩蚀变的概念: 蚀变的温度分类 气化-高温热液蚀变：主要有矽卡岩化、云英岩化、白云母化、
第5章 矽卡岩矿床（接触交代矿床）
5.1 基本概念
矽卡岩是一种蚀变岩，主要有石榴石、辉石和其他Ca, Mg, Fe, Al的硅酸盐和铝硅酸盐组成，主要产在火成岩与碳酸盐（石灰 岩、白云岩等）或其它Ca、Mg含量较高的岩石(沉积岩、火山 岩和变质岩)的接触带附近。
南京大学地科院-成岩成矿矿物学-第九讲-轻稀土矿物
矿物种包括：
Monazite-(La) Monazite-(Ce) La[PO4] 镧独居石 Ce[PO4] 铈独居石
Monazite-(Sm) Sm[PO4] 钐独居石
Monazite-(Nd) Nd[PO4] 钕独居石
CePO4
(3) 富Th独居石
2Th[SiO4] huttonite
1. 独 居 石
(1) 晶体结构
空间群：P21/n
独居石的结构特征：
P-O四面体与大位置交替相连成平行c轴链
大位置由 LREE充填，呈9次配位。
磷钇矿xenotime Y[PO4]
HREE构成锆石结构:
大位置由HREE充填，呈8次配位
(2) 分类
独居石是一个矿物族名 理论晶体化学式：LREE[PO4]
1 Primary monazite; 2 Secondary apatite with thorianite inclusions; 3 Secondary monazite; 4 Clay minerals; 5 Allanite - epidote; 6 Bastnaisite–synchysite
Ca U
Pb Th Si
Ce
Nd
La Sm
I
独居石的BSE 图像，显示三 阶段生长环带 I 核部：亮斑 II 幔部：韵律 环带 III 边部：均一 的边部
II
III
(5) 独居石的稀土配分模式
独居石的 REE配分模式:
LREE富集型 但因地质环境而有所变化
(6) 独居石的岩相学特征
独居石是低钙过铝质花岗岩的最重要轻稀土矿物
PbO (%)
m
b
ThO2* (%) 或 UO2* (%)
南京大学地科院-成岩成矿矿物学-第一讲-矿物学研究技术
All elements 130 eV
100
检测限 可测量元素
5B
约 100-200 ppm – 92U 4Be – 92U （ with Optional crystal）
约 2000 ppm
4Be or 5B
– 92U （ UTW） 11Na – 92U（ Be Win.）
可操作性
4、线分析
25 20
Y (cps)
15 10 5 0 0 25 50 75
镀硼钢材表面 线分析
FeB
Fe2B
Fe
Th
5、面分析
U
Th
5、面分析
U
石榴子石：Y面分析
石榴子石 的面分析 图像
环带铌铁矿(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6的 面分析图像
锆石的面分析图像
锆石的面分析图像显 示，Nd, Zr, Y, Hf, Gd在边部富集，而 Y 在核部富集，但是它 沿裂隙向边部渗透
LiF：主要用于分析Fe、Mn、Cr等 LDE, PC：主要用于超轻元素Be, B, C, N, O, F
Signals and Informations
a)
Secondary Electron Image (SEI)
b)
Backscattered Electron Image (COMPO）
黑云母为主 少量白云母 磁铁矿 磷灰石 锆石 榍石 褐帘石
少量黑云母 磁铁矿 磷灰石 锆石 榍石 褐帘石 萤石 烧绿石
由现象到过程
现象是观察的结果 过程是研究的延伸
现象：变质矿物周围出现后成 合晶，由角闪石和斜长石组成， 同时，在金红石周边出现一圈 榍石环边。 过程：超高压峰期变质作用后 发生了退变质作用，绿辉石和 金红石在角闪岩相退变质过程 发生变化
南京大学地科院-成岩成矿矿物学-第五讲-锆石
1.0 0.9
H n no af
0.8
0.8
0.7 0.6 0.5 0.4
0.6
Hf# = Hf/(Zr+Hf)
Hf
0.4
on rc Zi
0.2 0.1
0.3
0.2
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0.0
Zr
（三）锆石的 Zr/Hf分馏特征
200
150
Zr/Hf
100
花岗岩
50
稀有金属花岗岩
Zr
10
100
1000
Zr (ppm)
崂山A花岗岩体全岩Zr-Hf二元图解
Wang et al., 2000, Mineral. Mag.
Zr/Hf分馏流体效应的地球化学模型
Xenotime
Thorite
[Zr1-a-b-c,Hfa,Yb, (U, Th)c](Si1-b, Pb)O4
Zircon (Core of zircon)
法国 Beauvoir花岗岩中的锆石
（四）锆石与其他稀有金属 矿物之间的关系 锆石与锡石之间的 相互包裹关系
湘南奇古岭 流纹岩脉中 的锆石
锆石 锡石
锆石
锡石 锆石
铁锂云母
锡石
Zr-Hf与Nb-Ta分馏的耦合关系
在稀有金属花岗岩或花岗伟晶岩中经常 可见锆石与铌钽矿物紧密共生
加拿大 Tanco 伟晶岩
花岗岩中的锆石
Xihuashan (China)
Beauvoir (France) Laoshan (China)
HfO2 wt%
2-20
2-19 1-13
Yichun (China)
Suzhou (China)
2008-华南花岗岩-火山岩成因研究的几个问题-徐夕生
高 校 地 质 学 报Geological Journal of China Universities2008 年 9 月，第 14 卷，第 3 期，283-294页September 2008，Vol. 14， No.3， p. 283-294华南花岗岩-火山岩成因研究的几个问题收稿日期：2008-06-16；修回日期：2008-07-22基金项目：国家自然科学基金项目（40730313和40221301）资助作者简介：徐夕生，教授，岩石学专业；E -mail: xsxu@摘要：华南花岗岩-火山岩具幕式多期次产出的特点，成因类型和形成过程错综复杂。
与世界其它地区相比，华南花岗岩-火山岩演化及其成矿作用是有鲜明特色的。
近半个世纪的研究，逐步认识了华南花岗岩-火山岩的多样性及其时空分布格架，初步认识到其多样性受控于不同的地壳基底物质成分、不同的构造动力学背景、不同的壳幔相互作用过程等因素。
但由于华南地质的特殊性和复杂性，不少具体的成岩成矿物质来源、空间和构造背景，甚至基础地质理论问题有待解析。
华南深部地质及围绕华南的构造边界条件对花岗岩-火山岩成因的制约是目前的研究薄弱环节。
本文提出了与中-新生代地质有关的值得研究的几个问题，包括：（1）三条低Nd模式年龄带及A型花岗岩；（2）四条火山岩带及壳幔相互作用；（3）全岩Nd同位素和锆石Hf同位素示踪；（4）花岗岩构造地质。
关键词：花岗岩；火山岩；壳幔相互作用；锆石Hf同位素；花岗岩构造；华南中图分类号：P588 文献标识码：A 文章编号：1006-7493（2008）-03-0283-12徐夕生（南京大学 成岩成矿作用国家重点实验室，地球科学系，南京 210093）Several Problems Worthy to be Noticed in the Research of Granitesand Volcanic Rocks in SE ChinaXU Xi -sheng( State Key Laboratory of Mineral Deposits Research, Department of Earth Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China )Abstract: Compared with those in other regions worldwide, the granites and volcanic rocks in southeast China show distinct characteristics of episodical occurrences, complex genetic types and formation processes, and close affinity with metallogeny. In the past 50 years, the diversities of granites and their temporal and spatial distributions have been gradually revealed. The diversities of the granites are due to different source rocks of crustal basement, different geodynamic settings and different degrees of crust -mantle interactions. Because of the speciality and complication, the source rocks for the granites, tectonic settings of magmatism and related basic goelogical problems have not been clarified. The weakness of previous research on the granites and volcanics in SE China includes their genetic constraints affected by deeper geology and tectonic geodynamics around. The suggested research subjects related with Mesozoic-Cenozoic geology in SE China in this paper include: (1) A -type granites in three lower Nd model age belts; (2) distribution of four volcanic belts and crust -mantle interactions; (3) whole -rock Nd isotopes and zircon Hf isotope tracing; (4) granite structure.Key words: granite; volcanic rocks; crust -mantle interaction; zircon Hf isotopes; granite structure; SE China1 引言近十余年来，岩石地球化学和同位素地球化学分析方法和技术的革新为花岗岩研究注入了新的活力，高精度、高准确度的分析数据为解析花岗岩成因演化提供了重要保障，对华南花岗岩-火山岩及其与W-Sn-Cu-U等多金属矿产的密切关系、成岩成矿地球动力学背景方面的认知更为深刻（周新民，2003），并愈来愈多地受到国际地学界的关注，有越来越多的海外同行参与华南花高 校 地 质 学 报14卷3期284岗岩-火山岩及其成矿的研究。
地质流体与成矿作用--流体地球化学(南京大学)
大气降水与海水在化学成份上的差别
河水(ppm) Na K 6.3 2.3 海水(ppm) 10500 380
（3）P.J.Wyllie (1991)：流体应包括熔体、液体 （H2O为主）、气体（CO、CO2、CH4）、 超临界液体及未确定的流体相。 （4）Geofluid’93：地质流体由 oil, gas, ore solution和 ground water四种流体组成。 （5）陶于祥等（1994）：地质流体是存在于矿 物岩石的微观晶格、裂隙和宏观构造（节理、 断裂、褶皱）中的流体。
大气降水与海水在同位素组成上的差别
原因是氢氧同位素分馏
轻同位素（H、16O）易蒸发，从而进入大气层，变成 大气降水；而重同位素（D、18O）留在水中。使海水 变“重”。水蒸汽在凝聚过程中同样发生了分馏：轻同 位素（H、16O）留在蒸汽中，而重同位素（D、18O） 组合成降水。 上述蒸发和凝聚作用的综合结果，造成大气降水的氢氧 同位素明显低于海水，而且，由于多次分馏的积累，形 成一系列“效应”（大陆、高度、纬度），即随 着远离海岸线、海拔升 高、纬度增高等，大气 降水的 D 和 18O 逐渐 降低。
2、水-岩反应的实例简介
地下水水质变化受WRI控制的若干例子： A. 澳大利亚 Otway盆地早第三系含水层地下水富Na+ ，
Blake 研究认为是由于白云石的溶解释放出Ca2+Mg2+， 而Ca2+Mg2+又置换了钠贝得石（beidellite）并释放出 其中的 Na+进入地下水： CaMg(CO3)2 + 2H+ Ca2+ + Mg2+ + 2HCO3 Ca2+Mg2+ + Na-beidellite 4Na+ + CaMg粘土矿物 基置换软化理论 (base exchange softening) ——由于 Ca2+Mg2+置换某些矿物中的Na+，从而使Ca2+Mg2+进入 固相、Na+进入水中，导致水质变软。 该含水层由于基置换而使地下水成为Na-HCO3型软水。
花岗质岩石中岩石包体的成因类型及研究意义
花岗质岩石中岩石包体的成因类型及研究意义
周新民;徐夕生
【期刊名称】《矿物岩石地球化学通报》
【年(卷),期】1991(0)1
【摘要】花岗质岩石中的岩石包体(简称“包体”),是指存在于花岗岩类岩石中的许多大小不等、形态不一、成分多样、结构多变、与寄主岩有明显差异的矿物集合体。
对它的研究是岩石学的基础理论问题之一。
近年来,国内外许多学者认识到,通过对包体的研究。
【总页数】3页(P6-8)
【关键词】包体;花岗质;花岗岩类;矿物集合体;岩浆作用;下部地壳;成因分类;捕虏体;残留体;侵位
【作者】周新民;徐夕生
【作者单位】南京大学地球科学系
【正文语种】中文
【中图分类】P59
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花岗岩成因机制研究综述
1.2 花岗岩形成机制
目前所提出的可产生熔融作用的热源机制较多： (1)俯冲作用产生的加热 活动大陆边缘的岩浆活
动如环太平洋岩浆活动带。 (2)由大陆碰撞作用导致地壳增厚的加热 实验和
热模拟结果表明:地壳增厚可发生大规模熔融作用， 而且地壳加厚10～15km就可产生大量熔体。许多 碰撞造山带(如喜马拉雅碰撞造山带)的岩浆活动 大多源于此机制。
对于CO2的影响作用至今尚有争议。
2、花岗质熔体的分离(segregation) 和聚集(aggregation)
2.1 熔体分离机制 2.2 影响熔体分离的因素 2.3 花岗岩与混合岩
2.1 熔体分离机制
熔体一般首先形成于颗粒边界,最终相互联系形成通道网。 这样在一定的机制下，熔体发生迁移。
2.2 影响熔体分离的因素
(2)流体的影响 流体的流动可控制熔体的分布；流体尤其是水的
存在可极大地降低熔体的粘度。比如,在800℃时, 含1%水的花岗质熔体的粘度为108Pa·s,当水含量 达到10%时,其粘度下降到104Pa·s。Brown（1994） 认为花岗质岩浆的分离取决于熔体的粘度,而熔体 的粘度取决于水的含量。水含量高的熔体易于从 源区萃取与聚合,这可用来解释淡色花岗岩,如高 喜马拉雅淡色花岗岩的形成。
其他影响因素，如渗透性及颗粒接触的湿润角(wettingangle) 以及熔体产生后的流动速度、颗粒大小等,均对其从源区中 分离有影响作用。
2.3 花岗岩与混合岩
混合岩的成因一直被认为是与地壳部分熔融有关系。一些混 合岩构造反映了熔体分离出来但未从体系中抽出的结果。这 就导致了混合岩是夭折的花岗岩的看法，认为其内淡色脉体 是部分熔融的结果。但一些地球化学证据、实验证据与此观 点不一致。因而混合岩成因问题实际上还未完全解决。
花岗岩成因与成矿理论研究进展——原地重熔说与元素地球化学场简介
花岗岩成因与成矿理论研究进展——原地重熔说与元素地球
化学场简介
陈国能
【期刊名称】《地球科学进展》
【年(卷),期】1998(13)2
【摘要】原地重熔说从与传统理论不同的角度，系统地阐述了组成大陆地壳重要部分的花岗岩以及与花岗岩有关的各种地质、地球化学现象的成因。
花岗岩浆形成的原地重熔模型、与原地重熔模型相适应的成矿理论、以及在此基础上提出的元素地球化学场，三者构成了一个完整的逻辑体系。
并对这一体系做了简单的介绍。
【总页数】5页(P140-144)
【关键词】花岗岩;成矿作用;元素地球化学场;岩石成因
【作者】陈国能
【作者单位】中山大学地球科学系
【正文语种】中文
【中图分类】P588.121;P595
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4.小兴安岭-张广才岭成矿带福安堡钼矿区花岗岩类的岩石成因和构造背景:元素地球化学、锆石U-Pb年龄和Sr-Nd-Hf同位素约束 [J], 张立仕;孙丰月;李碧乐;钱烨;张雅静;王力;王琳琳
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第九章 花岗岩
一、概述 ●化学成分本类岩石的特点是: SiO2含量高(>66％)，一般66～78％，属酸性
过饱和岩石。
碱质(K2O+Na2O)含量较高，约为7～8％。 MgO、FeO、CaO含量低。
●矿物成分特点是大量出现石英(>20％)，钾长石 和酸性斜长石也多，约占60％左右，暗色矿物一 般小于10％。主要为黑云母及角闪石。 颜色浅,色率低，比重小。多具中粗粒它形粒状结 构；也常见斑状、似斑状结构。 ●斜长石：为钠－更长石或更－中长石， An一 般在10－35之间，斜长石聚片双晶发育，且双晶 纹细而密，在花岗闪长岩中的斜长石可见环带更 发育；自形程度比钾长石和石英要好。 ●副矿物较多，有锆石、榍石、独居石、磷灰石 、磁铁矿等。
●3、石英角斑岩
它形粒状。
酸性岩浆海底喷发产物。灰白色，斑状结构，斑晶由钠长石 和石英组成。基质为隐晶质。岩石也可全部为隐晶质结构。 常与细碧岩、角斑岩构成细碧－角斑岩系。
●4、酸性玻璃质岩石
此类岩石几乎全部由玻璃质组成，晶质矿物很少见。 （1）黑耀岩：灰黑、黑色玻璃质岩石，贝壳状断口 ，玻璃光泽，有时含少量石英和透长石斑晶。岩石含 水量<1%.酸性黑耀岩最常见，习称黑耀岩；也有中 性玻璃质黑耀岩，但少见。 （2）松脂岩：具松脂光泽，呈黑色、红色、褐色、 浅黄绿色等。由酸性火山玻璃组成，含水量高，约8 ％。 （3）珍珠岩：是具珍珠状裂纹的玻璃质岩石。珍珠 岩是制造珍珠膨胀岩（轻质保温材料）的原料。
次生变化
• 在热液作用下酸性喷出岩发生蚀变常形成次生石 英岩，次生石英岩为一种浅色细粒致密块状的， 主要由细粒石英(含量在70－75％)所组成，其它 矿物有刚玉、红柱石、一水硬铝石、明矾石、高 岭石、叶蜡石、绢云母等富铝矿物。 • 这种蚀变常可作为寻找斑岩铜－钼矿，以及明矾 石、高岭石、叶蜡石、刚玉等非金属矿产。 • 在某些情况下产生绢云母化或高岭土化，在风化 作用过程中，酸性喷出岩可以变为高岭土等。
南京大学地科院-成岩成矿矿物学-第十讲-磷灰石
德国 Mendig的铈磷灰石 柱状晶体，最长1.2mm
硅硫磷灰石族（6）
六方或假六方硫酸盐-硅酸盐，(SiO4)4-:(SO4)2-=1:1
法国南比利牛斯地区Aveyron省 Lapanouse-Severac的硅硫磷灰石
视域宽3mm
含 Th磷灰石
碱性岩中
Up to 4.6 wt% ThO2
根据M、Z和X位置综合命名
磷灰石超族
已知矿物种
五个矿物族
磷灰石族 钙砷铅矿族
锶铈磷灰石族 5）
M1、M2位置上的阳离子相同的六方或假六方磷酸 盐、砷酸盐和钒酸盐矿物
氟磷灰石 氯磷灰石
羟磷灰石 氟砷灰石 氯砷灰石 羟砷灰石
磷氯铅矿 砷铅矿 氯磷钡石 矾铅矿
氟磷灰石
fluorapatite
锶磷灰石
Sr5[PO4]3F
Stronadelphite
碱性伟晶岩中
荡子山白榴霓霞岩中 的富 Sr磷灰石 (SrO up to ~ 27wt%
钙砷铅矿族（11）
M1、M2位置上的阳离子不同的六方或假六方磷酸 盐、砷酸盐和钒酸盐
铅磷灰石
Fluorphosphohedyphane, Ca2Pb3(PO4)3F,
m2m1磷灰石的晶体结构磷灰石的命名根据mz和x位置综合命名磷灰石超族已知矿物种五个矿物族磷灰石族钙砷铅矿族锶铈磷灰石族铈磷灰石族硅硫磷灰石族磷灰石族15m1m2位置上的阳离子相同的六方或假六方磷酸盐砷酸盐和钒酸盐矿物氟砷灰石氯磷灰石羟磷灰石氟磷灰石氯砷灰石羟砷灰石磷氯铅矿砷铅矿矾铅矿氟磷灰石fluorapatite锶磷灰石srstronadelphite碱性伟晶岩中的富sr磷灰石sroup27wt钙砷铅矿族11m1m2位置上的阳离子不同的六方或假六方磷酸盐砷酸盐和钒酸盐铅磷灰石fluorphosphohedyphaneca2pb3po43f银矿氧化带中pb替代m2位置上的ca锶铈磷灰石族6m1位置上分裂为m1和m1两个位置包含两个不同阳离子的六方或三方磷酸盐kolapeninsula碱性岩中的锶铈磷灰石dimensionareamm
南京大学地科院-成岩成矿矿物学-第四讲-副矿物(概论)
(Ca,LREE)2(Al,Fe)3(SiO4)3OH ± Ca5(PO4)3(F,OH)
(Increasing ASI – decreasing Ca activity in the melt)
LREE(PO4) + (CaO + FeO +Al2O3 + SiO2 +H2O)
monazid
0.5 Ox=0.8
黑云母成分
0 (b) Guposhan
0.2
0.8
0.7
Fe3+
0.4
0.6
0.5
log Fe2O3/FeO
0
Strongly Oxidised Ox=0.3 Moderately Oxidised
0 (a) Huashan 0.2 0.6
Crystal Chemistry
Better understanding the compositional evolution of accessory minerals
e.g. in zircon: Zr + Si = REE + P Xenotime: isostructure with zircon HREE enrichment pattern in zircon
成岩成矿矿物学
第四讲 副矿物研究概述 (An overview on accessory mineral research)
岩石中的矿物分类
1、造岩矿物 (rock-forming minerals)： 组成岩石的主要矿物
花岗岩中的造岩矿物： 石英、长石、云母、角闪石……
2、副矿物
副矿物的概念
Accessory mineral A mineral that represents < 1% of the modal proportion of the minerals in a rock. 占全岩含 These minerals are commonly (but not in all cases) 量： < 1% enriched in trace elements important for the interpretation of rock history.
关于花岗岩与成矿作用若干基本概念的再认识_华仁民
2012年2月Februar y,2012矿床地质M I NERAL D EPOSI T S第31卷第1期31(1):165~175问题讨论=编者按>:本刊2010年第5期发表了张旗研究员的/花岗岩与金铜及钨锡成矿的关系0一文,引起了学术界的广泛关注,不少读者对该论文中的一些观点表示不同意见,并希望进行讨论。
我们认为,学术思想和学术观点的交流和争鸣是科学发展中的必然现象,在刊物上发表争鸣论文进行学术讨论和交锋,对于活跃学术气氛、促进科学发展具有积极意义。
于是,本刊2011年第1期发表了华仁民教授和王登红研究员的质疑文章;2011年第3期发表了张旗研究员的应答文章;本期又发表了华仁民教授和王登红研究员共同撰写的文章。
这些论文就花岗岩与成矿作用的许多重要问题进行了阐述和讨论,相信广大读者一定能够从中受益。
在此,本刊编辑部对三位作者的辛勤撰稿表示真诚的感谢,对他们不倦的科学探求精神表示由衷的钦佩。
最近,我编辑部收到了加拿大籍华裔科学家卢焕章教授的来信,对于本刊展开的学术争鸣给予肯定,信中说/我读最近几期的5矿床地质6很有感触,,,,我自己体会有以下几点,,,(4)开展了讨论,尤其是对张旗先生一文的讨论,很不容易,因为过去这种讨论很少。
0最后,我们向广大读者、作者对我刊的关注表示感谢!文章编号:0258-7106(2012)01-0165-11关于花岗岩与成矿作用若干基本概念的再认识*华仁民1,王登红2(1内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210093;2中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037)摘要借着对张旗先生两篇文章提出进一步质疑的机会,文章阐述了与花岗岩有关成矿作用的若干基本概念、基础知识以及国内外矿床学界对某些相关问题的研究成果。
认为花岗岩浆从形成起到最后固结成岩,必然经历了一定的演化过程,花岗岩浆的分异演化,可以形成富含水和其他挥发组分的残余岩浆,出现晶体、熔体、流体三相共存的/岩浆-热液过渡阶段0,并最终分泌出热液(岩浆水)。
南京大学地科院-成岩成矿矿物学-第三讲-矿物地质温压计
Pressure (kbars)
20
变质过程的温 度－压力条件 的变化构成P － T轨迹
10
500
600 700 800 900 Temperature(oC)
1000
地质温压计
• 同位素分馏温度计
1000ln石英 -水 =3.306× 106T-2一2.71
• 流体包裹体温压计 • 矿物温压计
Fe3Al2Si3O12 + KMg3AlSi3O10(OH)2 = Mg3Al2Si3O12 + KFe3AlSi3O10(OH)2 铁铝榴石 金云母 镁铝榴石 黑云母
石榴子石 –多硅白云母温度计
Mg3Al2Si3O12 + 3KFeAlSi4O10(OH)2 = Fe3Al2Si3O12 + KMgAlSi4O10(OH)2 镁铝榴石 多硅白云母 铁铝榴石 多硅白云母
经校正后的lnKD与温度和压力之间的复杂关系 表示为：
该公式适用的温度范围是很宽广的，从575 C 至950 C均可；对矿物成分的限制比较小。
（3）成分校正
黑云母–石榴子石温压计是基于纯组分而建立的。但 实际矿物成分要比理想成分复杂得多，如石榴子石
中可含有Ca、Mn，lnKD与温度之间的相关关系可能 偏离理想状态。
（1）金红石中的锆含量温度计
Zirconium-in-rutile thermometry 利用金红石中的锆含量计算 岩石形成温度
SiO2 + ZrO2 = ZrSiO4 (Qtz) (Bd in Rt) (Zrn)
3KMgAlSi4O10(OH)2
(3) 石榴子石—白云母—斜长石—黑云母地质压 力计(GMPB) (Fe,Mg)3Al2Si3O12 + Ca3Al2Si3O12 + KAl3Si3O12(OH)2 = 3CaAl2Si2O8 + K(Fe,Mg)AlSi3O10(OH)2
JGR-SolidEarth：王汝成教授课题组在花岗岩的实验岩石学相平衡领域取得重要研究进展
JGR-SolidEarth：王汝成教授课题组在花岗岩的实验岩石学相平衡领域取得重要研究进展实验岩石学的相平衡是研究岩浆岩结晶时物理化学条件最直接有效的方法。
近日，南京大学王汝成教授课题组与法国奥尔良大学Bruno Scaillet 教授课题组联合开展了对华南侏罗纪锡成矿A型花岗岩——骑田岭岩体的合作研究，通过引入实验岩石学相平衡的手段，再现了花岗岩岩浆结晶的过程，建立起华南侏罗纪花岗岩的相图。
本次研究以定量的形式限定了该类花岗岩岩浆结晶时的温度、压力、氧逸度及岩浆中水含量等物理化学条件。
相关成果以“ExperimentalConstraints on Intensive Crystallization Parameters and Fractionation in A‐TypeGranites: A Case Study on t he Qitianling Pluton, South China”为题发表于著名地学综合性刊物《Journal of Geophysical Research-SolidEarth》。
研究团队对骑田岭岩体的三个含角闪石花岗岩样品，在温度为660-900℃，压力100-700MPa，氧逸度NNO-1.3（相对还原）和NNO+2.4（相对氧化）以及3-8wt% 岩浆水含量的条件下开展了相平衡结晶实验。
通过19组的实验获得了3个样品的相图（图1）。
图1 三个骑田岭花岗岩样品的T-H2O相图相图结果显示骑田岭花岗岩岩浆的液相线温度不低于900℃。
岩相学薄片观察表明花岗岩中的角闪石结晶相对较早，结合相图结晶序列指示岩浆中初始水含量应≥4wt%，结晶压力≥300-350MPa。
结晶产物中于还原条件下获得的角闪石与黑云母其Fe/(Fe+Mg)的比值与天然样品更吻合，指示骑田岭岩浆应结晶于相对还原的环境（NNO-1.3±0.5）。
结晶产物中斜长石的An值也支持在温度接近固相线时岩浆富水（6.5-8 wt%）这一结论。
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Zr/Hf
200 150
花岗岩
100
法国Beauvoir花岗岩
50
稀有金属花岗岩/花岗伟晶岩
0
0
10
20
30
Hf (wt%)
含铌钽矿物中的Nb-Ta分馏 铌钽矿物随岩浆结晶会表现出越来越富钽、锰
铌铁矿 (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6的环带构造：外部富钽
新疆阿尔泰三号伟晶岩脉中的铌铁矿
无论是铌铁矿族矿物， 还是含Nb-Ta矿物（如 锡石、金红石），都会 随着岩浆演化而逐渐富 Mn、富Ta。
西华山花岗岩中的原生钇萤石
钇萤石热液蚀变形成萤石和氟碳钇矿
Ca1-aYaF2+a + aCa2+ + 2CO32- = CaF2 + aYCa(CO3)2F
钇萤石
热液流体
萤石
氟碳钙钇矿
钇萤石 Y2O3=15 wt%
Fluorite
氟碳钙 钇矿
萤石
氟碳钙钇矿
副矿物的热液再平衡作用 在花岗质岩浆—热液体系 中并不罕见
岩浆早期结晶副矿物 副矿物一般结晶较早， 可包裹于其它矿物中
苏州花岗岩中锆石(Z)、铌铁矿(C)包 裹在黑云母(B)中。比例尺：10 m
副矿物相互之间甚至也可以 存在包裹关系
锆石 锡石
锡石
锆石
法国Beauvoir花岗岩中的副矿物
岩浆晚期结晶副矿物
副矿物以晶间矿物形式 存在，它形者居多
黑钨矿 白云母
Sn deposit W deposit
主体花岗岩：体花岗岩中
细晶岩脉中的白钨矿
风化的主体 花岗岩
新鲜主体花 岗岩
彭公庙岩体的锆石U-Pb定年
细晶岩
初步认识
（1）彭公庙岩体是多阶段岩浆侵入活动的产物； （2）细晶岩脉中发现的岩浆成因白钨矿说明，在彭 公庙岩体演化至晚期阶段出现了钨的高度富集； （3）南岭地区确实存在加里东期含钨花岗岩，这对 于深入研究前燕山期花岗岩的成矿潜力以及燕山期大 规模成矿作用具有较重要的指示意义。
Ca[WO4]
（二）花岗岩中钨矿物的岩相学特征
钨矿物形成
四川平武雪宝顶 晶洞白钨矿
黑钨矿石英脉 夕卡岩型白钨矿 云英岩型黑钨矿、白钨矿 晶洞白钨矿
西华山花岗岩 热液白钨矿
花岗岩中岩浆阶段结晶的钨矿物
包裹在造岩矿物中，且造岩矿物没有明显的蚀变
Kf Ab
黑钨矿
Ab Kf
Qtz 铌黑钨矿
包裹造岩矿物
成岩成矿矿物学
花岗岩中副矿物的研究： 成岩过程的微区记录
岩造石岩中矿物的与矿副物矿分物 类
1、造岩矿物 (rock-forming minerals)：组成岩石的 主要矿物
花岗岩中的造岩矿物： 石 英、长石、云母、角闪石……
2、副矿物 (accessory minerals)
副矿物的概念
占全岩含量 < 1%的矿物 包含了60％以上的高场强元素 主要为稀有、稀土矿物
如：氧化物（磁铁矿、钛铁矿、金红石、晶质铀矿等） 磷酸盐（磷灰石、独居石、磷钇矿等） 硅酸盐（锆石、钍石、褐帘石、榍石、石榴子石等） 氟化物（萤石）
一、花岗岩中副矿物的岩相学特征 二、花岗岩演化的副矿物标志 三、副矿物的热液再平衡作用 四、骑田岭含锡花岗岩成岩过程的副矿物记录
一、花岗岩中副矿物的岩相学特征
绿柱石的热液蚀变 阿尔泰花岗伟晶岩
四、岩浆体系中含钨矿物的结晶问题： 含钨花岗岩研究的关键问题
含钨花岗岩的标型特征？ 含钨花岗岩的成矿能力？ 钨在花岗岩熔体/流体间的转换？
（一）常见钨矿物
氧化物： 黑钨矿 铌黑钨矿 含钨铌铁矿 含钨金红石 钨酸盐： 白钨矿
(Fe, Mn)WO4 (W, Nb, Ta, Fe, Mn)16O32 (Fe, Mn)(Nb, Ta, W)2O6 (Ti, W, Fe, Mn)2O4
Qtz Kf
白钨矿 Ab
Ab Kf
Ab 白钨矿
位于在造岩矿物晶间，与造岩矿物接触界限平直， 且造岩矿物没有明显的蚀变
Ab
Ab
黑钨矿
黑钨矿
Kf
Kf
与副矿物紧密共生
黑钨矿
锰铝榴石
Ab
Qtz
Kf 白钨矿 Mus
褐钇铌矿
（四）彭公庙加里东期花岗岩中岩浆白 钨矿的发现
徐克勤等（1963）：
华南加里东期花岗岩与钨、锡、稀 有金属矿床的形成无关，在已证实 的加里东期花岗岩岩体本身及其外 围均无钨锡矿的存在。
Ta/(Nb+Ta)
1.00
重铌铁矿
不混溶区
钽铁矿
0.50
铌铁矿
钽锰矿 铌锰矿
0.00
0.00
0.50
1.00
Mn/(Fe+Mn)
三、副矿物的热液再平衡作用
碱性花岗岩中的原生锆石在富流 体环境中会发生原地溶解而形成 次生热液锆石 (Zr,Th)SiO4 → ZrSiO4 + ThSiO4
细脉状的边缘是流 体参与的典型特征
萤石 钠长石
黑钨矿 钾长石
石英
二、花岗岩演化的副矿物标志
锆石中的Zr-Hf分馏 岩浆演化导致锆石
Hf
出现富铪边
青岛崂山A型花岗岩中的锆石
稀有金属花岗岩中锆石 的富铪边更明显
新疆阿尔泰三号伟 晶岩脉中的锆石
江西西华山花岗岩中的锆石
HfO2~9% HfO2=20%
HfO2~9%
HfO2 =35%
锆石的Zr/Hf分馏特征