云南哀牢山变质流体特征

云南哀牢山变质流体特征李文1,2　李兆麟1,2　石贵勇11.中山大学地球科学系,广州　5102752.南京大学金属成矿作用国家重点实验室,南京　2100931.Department of Ea rth Sciences,Zhon gs h an University,Guang zhou510275,China2.S tate Key Laborator y for Research of Mineral Deposits,Nan jin g Un iversity,N anjing210093,Ch ina2000-07-03收稿,2000-09-28改回.Li Wen,Li Zhaolin and Shi Guiyong.2000.Characters of metamorphic fluid of Ailaoshan,Y unnan.Acta Petrologica Sinica, 16(4):649～654Abstract T he paper has inv estig ated chemical co mpo nents and iso topes:carbo n,h ydrog en a nd ox yg en of inclusio ns in metamo r phites,mig matites and dike rocks fro m Ailao sha n,Yunna n prov ince.Th e r esults indica te tha t m etamo rphic fluids in them possess ma ny sources a nd complex co mpo ne nts:immiscible wa ter,car bo n dio xide a nd o rg anic material,w hich can no t be mix ed up with each o th er.T he wa ter mo stly co mes fro m ancient sea a nd atmo spher e but a lit tle fr om mag ma;while o rga nic material fro m ancient life-for m.T he majo rity of ca rbon diox ide is o rigina ted in carbo na te ro ck while the minority in o rga nic material.All these fluids ar e driv ed to be activ e by tecto genesis.Then they no t only beco me the tr ansiting medium of fo rming-o re ma teria l and ta ke par t in rebuilding the r ocks,but a lso a re the impor tant so urce of pegma tite fluid in the r eg io n. Key words Fluid,M etamo rphite,M ig matite,Inclusio n摘　要 对云南哀牢山的变质岩、混合岩及脉岩中包裹体的化学成分及碳、氢、氧进行研究,结果表明,哀牢山变质流体有多种来源,流体成分复杂。

有互不混溶的流体水、CO2、有机物。

水主要来源于古海水和大气降水,少部分来源于深部岩浆水;有机质来源于沉积岩生物质;CO2多数来源于碳酸盐岩,少数来源于有机质的氧化分解。

这些流体受构造运动的驱动而活化迁移,成为成矿物质的搬运介质,参与了本区岩石的改造,是形成本区伟晶岩的重要流体来源.关键词 流体;变质岩;混合岩;包裹体中图法分类号 P588.3;P597.2 哀牢山位于云南省中南部,北起大理州弥勒县,向南东方向延伸至红河州河口市及金平县出国境,全长400多公里。

该区处于印度板块与殴亚板块接触地带,是一个构造活动与成岩成矿作用关系密切的地区,云南地矿局在区域调查的基础上,对变质成岩成矿作用上作了一些研究(陈扬玉, 1990;李兴林,1994;胡长寿,1995,1997),但该区研究程度总的来说并不高,还需要作大量的工作。

1　地质概况研究区位于丽江台缘褶皱带哀牢山断皱束南段,东北面以红河断裂为界与扬子准地台相邻,西南面以哀牢山断裂为界与兰坪-思茅褶皱带和金平断凹相邻(云南地矿局,1990)。

研究区为下元古界哀牢山群地层,呈带状分布于红河及1000-0569/2000/016(04)-0649-54Acta Petrologica Sinica　岩石学报本文由国家自然科学基金(No.49673189、49873018)、高等学校博士学科点专项科研基金(No.98055807)及南京大学金属成矿作用国家重点实验室资助.第一作者简介:李文,男,1967年生,博士研究生,讲师,从事矿床地球化学教学及科研工作.哀牢山断裂之间,为N W-SE走向的单斜,地层已发生由低到中深程度变质,据变质程度和所含特征变质矿物划分为三个变质带:黑云母变质带、石榴子石-十字石变质带和矽线石变质带,三带从南西向北东递增排列,呈长条状沿北西-南东向展布,变质递增顺序与地层新老顺序相反,反映为由优地槽复理石建造沉积经变质而得到一套低级到中深热动力变质岩系列(云南地矿局,1965),组成岩石有:板岩、变质砂岩、变质砾岩、变质泥灰岩、大理岩、角闪岩、片岩、片麻岩、变粒岩、麻粒岩、透辉岩、混合岩、混合花岗岩等,最常见的岩性为变粒岩、片麻岩夹角闪岩、片岩及混合岩,偶尔穿插花岗岩岩株,在南段则有大面积的花岗岩岩基出露,侵入体与构造发育方向一致。

该区曾发生多期构造运动,最近期的也是对本区改造最深的构造运动为喜山运动。

在变质岩、混合岩、花岗岩中广泛发育各种脉岩,有石英脉、长石石英细晶岩脉、花岗伟晶岩脉。

伟晶岩型矿床是本区重要的矿床类型,产有水晶、绿柱石、海蓝宝石、碧玺、刚玉等宝石,大部分伟晶岩脉规模较小(长几米～几分米,厚几分米～几厘米),分带性较差,为简单伟晶岩,主要产于变质岩及混合岩中。

2　变质岩流体的存在形式本区各种岩石数量按变质岩-混合岩-混合花岗岩顺序递减,由于流体所处的地球化学条件不同,在不同的结构、构造、温度、压力等条件下,流体以不同的形式存在,从微观赋存形式上可将本区流体分为下面4种类型。

2.1　结构流体本区存在大量的片岩、片麻岩等,其中含有大量的云母类矿物,这些矿物即含有结构水,这部分流体参与到矿物分子结构中。

在沉积岩形成时,众多的低温矿物如粘土矿物含有流体成分,这些流体成分是活动组分,虽然在低温压变质条件下不活动,但在变质温压升高的条件下,可以通过一系列变质反应,一部分参与到新的矿物分子结构中,其他部分释放出来,成为可以活动的流体。

2.2　吸附流体矿物表面有张力,可以吸附一些流体分子,当温度升高,流体活动性增加,可以摆脱矿物对它们的束缚,成为自由流体,但它们的量很少,只是流体构成中的一小部分。

2.3　粒间流体从各种岩石的观察中可以看到,表面很完整很紧密的岩石,含有丰富的微裂隙和间隙,可互相连通,在显微镜下对这些裂隙观察观察,宽度一般不大于0.1μm,但数量相当多,稍微加热,就可以看到粒间流体迅速移动,存在于矿物颗粒之间和矿物内部裂隙中,呈液相和气相。

矿物结合得非常紧密,自然粒间流体少,然而由于各种振动,常常使得这些较薄弱的环节成为流体贮藏的空间和流动的通道,振动还可以使矿物产生裂隙,并可以与颗粒粒间间隙相连,构成遍布岩石的容积空间,流体绝大多数存在于这些缝隙内,对岩石演化中起着重要作用。

由此可推出这部分流体对岩石的作用是巨大的,是矿物物质移动的良好介质。

由于裂隙微小,存在毛细现象,流体进入岩石会迅速分布到大面积岩石中,可以说矿物是浸在流体中的,在高温高压下可以大量溶解隙侧物质,进一步扩大裂隙空间,而整个岩石却看不出体积变化,所以粒间溶液是成岩成矿一个不可忽视的因素。

2.4　包裹体流体对各种岩石矿物中的包裹体进行观察,包裹体多为气液相,这些流体虽存在于矿物内但不参与到矿物结构中,在矿物内可呈独立相态,在高温时是超临界状态,低温时是液相和气相,它们长期封存在矿物内,与外界脱离,只有当矿物熔融或构造破裂,将包裹体破坏,才能从矿物中释放出来。

从比例上这种形式流体也不多,但这部分流体记录了变质岩石形成过程的介质及温压条件,特别是粒间流体的条件,从中可以获得许多有意义的信息。

上述四种流体可以相互转化,其中以粒间流体物理化学活动性最强,数量上最多,对本区原岩的变质改造作用最明显,来源最广泛。

其它三种相对数量较少。

结构流体及包裹体流体被矿物束缚最强,研究区大量存在片岩、片麻岩及流体包裹体即为证明,只有当矿物结构破坏,才能释放出来;吸附流体活动性亦较强,低温下可以保存,中温以上则全部释放出来。

3　变质流体的特征和来源包裹体是封闭系统,通过包裹体研究可以了解变质流体的特征和来源。

3.1　实验样品和实验方法从各变质带的剖面中选择有代表性的岩石样品,将岩石样品制成0.5～0.8m m两面光薄片,对各岩石中矿物石英及长石进行包裹体镜下观察和均一化温度测定。

测温工作是在德国产Leise热台上进行,精度为±5℃。

将岩石样品粉碎至0.3～0.5mm粒径,挑选岩石中的矿物石英2～3g,纯度>99%,用真空爆裂法打开矿物中的包裹体,再用去离子水淋滤并稀释,提取试液50ml,用原子吸收光谱分析液相成分。

同样,用真空爆裂法打开包裹体以析出气体,用载气(Ar)将这些气体载入色谱仪和质谱仪,测出析出气体成分及其同位素成分。

650Acta Petrologica Sinica　岩石学报2000,16(4)表1　岩石矿物包裹体特征Ta ble1　Char acteristics o f inclusio n in minera ls of rocks薄片号名称成因类型包裹体类型相态类型相态比例(%)大小(μm)形状数量均一化温度(℃)P3-9-2板岩中石英脉原生流体L+GL=98～80G=20～24×4～0.1n×0.1n柱状、长圆状、不规则状多140～264P3-13-2细晶片岩中石英脉P3-20-2中晶石英岩P2-19-1条带混合岩P2-14-1石英变粒岩P2-9-2混合花岗岩P2-7-3混合岩中石英脉原生固体原生次生原生次生固体原生次生原生次生原生次生流体L+GL=80～70G=30～2075×50～1×1椭圆形、眼球状多180～210含CO2流体L CO2+G+LL CO2=90～30G=40～5L=30～550×30～12×8椭圆形、不规则状一般有机L C i H i+GCiHiL C i H i=90～80GCiHi=20～10150×120～20×15海湾状、珊瑚状一般C16×5～2×1短柱状、长条状零星流体G+LG=90～20L=80～1040×10～1×1团粒状、椭圆状、六方负晶形较多230～395含CO2流体L+LCO2+GL=70～65L CO2=35～20G=20～1020×15～n×n长圆形、团粒状少量有机L C i H i+GCiHiL C i H i=80～70GCiHi=30～2050×20～20×10长不规则状一般200～253流体L+GL=100～50G=50～0100×20～1×1椭圆形、拉丝状150～250熔融ASi+G+CSiASi=100～90G=10～0CSi=3～025×20～0.1n×0.1n负晶形、碎玻璃状较少流体L+GL=90～80G=20～1030×3～10×2长条形多150～415有机L C i H i+GCiHiL C i H i=95～90GC i H i=10～5120×60～20×5珊瑚形、长不规则状较少220～256有机L C i H i+GCiHiL C i H i=90～80GCiHi=20～10300×100～20×20不规则状C50×50～5×3六方锥柱状、近圆形零星流体G+LG=90～40L=60～1020×20～1×1团粒形、长条形较多270～405含CO2流体G+L CO2+LG=40～60L CO2=35～25L=35～2530×10～n×n长圆形、团粒状少量流体L+GL=80～60G=40～2015×8～n×n米粒形较多290～392次生流体L+GL=100～80G=20～0150～245熔融ASi+GASi=99～90G=10～115×10～n×n三角形、长方形、碎玻璃形一般流体L+GL=95～70G=30～520×8～2×0.5团粒形、三角形、米粒形多292～458有机L C i H i+GCiHiL C i H i=85～75GCiHi=25～15200×70～20×10不规则状多220～267流体L+GL=95～85G=15～530×20～1×1米粒形、三角形多150～240流体L+GL=100～80G=20～0流体L+GL=100～80G=20～05×5～1×0.1n　注: 1.ASi-硅质玻璃,CSi-硅质结晶,C-结晶,L-水液相,LCO2=CO2液相,LCi H i-有机液相,G-气相2.均一化温度未经压力校正651李文等:云南哀牢山变质流体特征3.2　岩石矿物包裹体特征综合本区各岩石矿物中的包裹体相态特征及比例(如表1)可划分下列类型:(1)固体包裹体:呈短柱状、长条状、近圆形,自形,为锆石、云母、石墨等,大小n～10nμm,独立分布,发育于石英岩、变粒岩等造岩矿物中,部分固体包裹体锆石内还含有熔融包裹体。