河北省东坪水泉沟钾长石化-硅化碱性正长岩mw复合型稀土四分组效应及其地质意义

河北省东坪水泉沟钾长石化-硅化碱性正长岩mw复合型稀土四分组效应及其地质意义

根据masudacordic勘探原理，建立了一个分布类型为标准岩石稀土元素含量的分布类型（patn）。在这种图中，随着原子序列的变化，几种岩石的稀释含量形成了一个平滑的曲线。曲线的斜率（layb）n、ce和eu的富集或损失（ce-ce*eu和eu）。以及基于矿物稀土分布系数的岩石模型，已经成为岩石稀土元素地球化学的基础。然而，1979年以来，在自然界海水、海洋生物壳等生物壳中，在热液（结晶过程）形成的武器石素（碳钙矿）、稀土氧化物（碳钙矿）和地下水特殊地质体形成的稀土源素（tentiero）中发现了四组效应（la）。1988年，赵金华与曾正教授合作，在中国华南稀有金属花岗岩中发现了四组效应。稀土四分组效应也称四重效应,是指以Nd/PmGd,Ho/Er为分界点,每4个稀土元素为一组,即La-Ce-Pr-Nd,Pm-Sm-Eu-Gd,Gd-Tb-Dy-Ho和Er-TmYb-Lu,按原子序数排列,它们的某些物理、化学性质,或在自然界中的含量构成四组上凸或下凹曲线,前者称为M型稀土四分组效应,后者称为W型稀土四分组效应,完整的M或W型四分组效应分别由4个亚组稀土元素组成(图1(a),(b)).稀土元素的四分组效应偏离了其球粒陨石标准化平滑曲线的常规分布型式,它反映了岩石的特殊成因机制.该效应最早发现是在实验室液-液化学萃取过程中形成的.自然界发现的具有稀土四分组效应的稀有金属花岗岩均是高演化的浅色花岗岩,本文作者与Masuda提出高程度结晶分异的花岗岩浆可产生富F,H2O,Cl等挥发分的残余熔体,形成流体-熔体共存的过渡型体系,体系中显著的流体/熔体相互作用形成M型稀土四分组效应.Jolliff等人,Yurimoto等人和McLennan发现伟晶岩和晚期浅色花岗岩中的稀土副矿物(独居石、磷钇矿、磷灰石等)存在稀土四分组效应,认为是这些副矿物导致了岩石形成四分组效应.Bau根据等价微量元素对的比值受离子电价和半径控制(简称CHARAC)的特点,认为具有稀土四分组效应的系统Y/Ho,Zr/Hf明显偏离球粒陨石比值,前者高于28,后者低于25,属非CHARAC微量元素行为,是一种受高演化的富挥发分H2O,Li,B,F,P和/或Cl的岩浆.Irber认为德国中东部过铝质花岗岩稀土四分组效应的出现表明花岗岩浆结晶的最后阶段似水流体系统(aqueous-likefluidsystem)的作用增加,稀土氟络合物对四分组形成具有重要作用.当F形成络合物时,体系的Y/Ho>28,而双碳酸形成络合物时,Y/Ho<28.稀土副矿物的晶出不是形成四分组效应的因素,只是继承了体系的特点.本文作者对具有明显M型稀土四分组效应的湖南千里山黑云母花岗岩和内蒙古巴尔哲钠铁闪石花岗岩全岩及造岩矿物和副矿物进行了系统分析,发现组成花岗岩的造岩矿物和副矿物均具有稀土四分组效应,花岗岩稀土四分组效应不是由某一种稀土副矿物引起的,而是一种整体效应,这种效应随花岗岩浆演化和分离结晶作用增强而增强.Monecke等人认为德国Eezgebirge锡矿省有关的海西期花岗岩的稀土四分组效是岩浆结晶前岩浆-流体系统的特点,或是继承了岩浆侵位期间或侵位后外部流体的特点,岩体的上凸型(M型)稀土四分组效应的形成不能用具有凹型(W型)四分组效应的矿物在热液中沉淀来解释.热液中稀土四分组效应强度随时间而降低,随与含矿花岗岩的距离增加而消失.Liu等人发现新疆阿尔泰三号伟晶岩脉蚀变的斜长角闪岩围岩发育微弱稀土四分组效应,表明水/岩作用(熔体-流体)反应有助于形成稀土四分组,但伟晶岩各结构带磷灰石及共生的绿柱石、锂辉石、电气石、碱性长石、锰铝榴石均存在稀土四分组效应,因而认为在流体从岩浆中出溶之前的岩浆结晶阶段就已存在四分组效应,其形成机制应与伟晶岩母岩浆有关.我国湘西产出的大量低温层控辉锑矿和中低温层控金锑钨矿床中,辉锑矿、白钨矿也具有M型稀土四分组效应,这些矿床均与花岗岩无明显时空联系.彭建堂等人认为可能与矿化剂F有关.日本东浓(Tono)铀矿花岗岩具有M型四分组效应,而循环于花岗岩中、花岗岩与沉积岩间不整合面附近的地下水及赋矿沉积岩存在W型稀土四分组效应.一些热液型稀土矿床中的独居石中出现W型稀土四分组效应.Liu等人认为我国北方河流沉积物中M型四分组效应是在风化和水搬运过程中与沉积颗粒之间相互作用形成.Veksler等人的实验指出,稀土元素在富F流体分离形成的铝氟化物熔体(冰晶石Na3AlF6)和不混溶的硅酸盐熔体两相间分配,形成了稀土四分组效应.Mayanovic等人在25℃,一个大气压到500℃,520MPa条件下对含水稀土元素在热液中的结构和稳定性进行了最新实验研究,发现稀土元素的活动性和分异受Cl–,F–,PO3–4,CO2–3,SO2–4等配合基可利用性及形成络合物的程度、热液PH及氧化-还原程度等控制.含水的Nd与Cl形成络合物(Nd(H2O)δ–NCl+3–nn)的稳定性高于理论推测.随温度增加,Nd3+的第一壳层水分子数降低程度居Gd,Eu和Yb之间(Yb>Eu>Nd>Gd).Nd和Gd是四分组的分界点,表明Nd3+水离子稳定性与四分组效应一致.综合上述,目前对自然界中不同体系稀土四分组效应的基本认识是:①在某些特殊类型的岩石、水及海相生物贝壳中存在稀土四分组效应,这种四分组效应不是由于分析误差造成,也不完全由某一种稀土副矿物质结晶分异而形成;②自然界中稀土四分组效应主要出现在高演化的岩浆体系及相关成矿作用有关的花岗岩、伟晶岩、夕卡岩、热液改造型层矿床及水体系中;③稀土四分组效应可以划分为两种类型:M型和W型;④高演化的岩浆体系,岩浆与富挥发分(Cl,F和CO2)流体相互作用,以及流体(包括热液)等都可能是形成稀土四分组的控制因素.但是,至今所报道的在自然界发现的M型与W型稀土四分组效应均是单独存在的,即天然样品中的稀土四分组效应不是M型就是W型.本文所发现的M型与W型同时存在的MW复合型稀土四分组效应是一种新类型,它为深入探讨稀土四分组效应提供了新的内容.1“m”和“w”型稀土辅助成分的复合效应1.1m与w型四组分效应作者近年来发现,河北省东坪金矿水泉沟钾长石化-硅化的碱性正长岩的稀土元素球粒陨石标准化型式既不同于同一杂岩体中未蚀变的角闪碱性正长岩右倾斜轻稀土富集平滑型——典型碱性岩稀土组成(表1,图2(a)),也不同于华南地区稀有金属花岗岩的M型和碳钙钇矿的W型稀土四分组型式(图1(a),(b)),而是一种近水平正弦曲线型(表1,图2(b),(c)).这是一种很特殊的稀土组成型式,它同时具有M型和W型稀土四分组效应:第一组元素La-CePr-Nd构成典型M型四分组的第一亚组(1/2M);第二组元素Pm-Sm-Eu-Gd处于M型和W型四分组过渡,部分样品形成明显M型第二组亚组或W型四分组第二亚组(1/2M或1/2W);第三组Gd-Tb-Dy-Ho和第四组Er-Tm-Yb-Lu构成典型的W型四分组第三和第四亚组(2/2W),结果是在一个样品的球粒陨石标准化曲线中同时出现M型和W型稀土四分组型式(1/2M+过渡+2/2W;1/2M+3/2W;2/2M+2/2W).这是一种M型和W型复合的稀土四分组型式,是自然界岩石中的一种新类型的稀土四分组效应.为定量识别M与W型四分组效应,参考Irber和Monecke等人提出的参数,采用对每个四分组亚组的两个中心元素B和C,如Ce,Pr或Tb,Dy等,计算它们的球粒陨石标准化值BN,CN(如CeN,PrN)与该四分组亚组起始元素A(如La,Gd)和结束元素D(如Nd,Ho)连线上的内插值B*,C*的比值BN/B*,CN/C*(如CeN/Ce*,PrN/Pr*),当此值大于1,曲线上凸,为M型;小于1,曲线下凹,为W型.为衡量其强度,分别用Monecke和Irber方法计算了T1,T3和t1,t3,计算结果如表2.可以看出,本文所研究的新类型四分组在第一亚组中心元素参数CeN/Ce*,PrN/Pr*明显大于1,呈明显M型,而第三组中心元素参数TbN/Tb*,DyN/Dy*则明显小于1,呈W型,相对应的T1T3均明显大于0,t1>1,t3<1,均一致表明其第一组M和第三组W型四分组效应较明显,而第四亚组的W型较弱.1.2测定岩石地球化学指标为了确证这种新的稀土四分组类型,作者从以下几方面进行了研究:①用不同方法溶样:考虑到这种特殊类型的稀土组成可能会受岩石中某些特殊类型的副矿物控制,我们用不同方法对代表性样品溶样,包括Teflon杯密封(HF+HNO3)酸溶样(常规)法和碱熔法(四硼酸锂Li2B4O7+硼酸H3BO3),不同溶样方法所获得溶液均用等离子质谱(ICP-MS)测试其REE含量,分析结果均证实它们具有MW复合型稀土组成型式(表3,图3(a),(b)).②国外实验室检验对比:将上述样品送法国Nancy岩石地球化学研究中心实验室(CRPGNancy),用化学-ICPMS进行对比分析,所获得的结果与我所实验室一致,不同的仅是系统误差(表3);③用更精确的分析方法——同位素稀释质谱法(ID-TIMS)对上述样品进行对比分析,样品送韩国大田环境地质实验室(EnvironmentalGeologyDivision,Kigan,Daejeon)分析,获得了同样的结果(表3).通过上述不同溶样方法、国内外实验室及同位素稀释法分析对比和检验,可以确认东坪蚀变碱性正长岩的MW复合型稀土四分组型式是真实存在的.2稀土元素地球化学从具有MW复合型稀土四分组效应的东坪金矿钾长石化、硅化碱性正长岩(采自70号脉1200中段)分选出磷灰石和锆石,用激光等离子质谱对单矿物颗粒进行原位稀土元素含量定量分析(表4,5),分析方法见Yuan等人.选择这两种矿物是基于:磷灰石在岩石中含量较高(0.n%),对稀土元素分配系数很高(n~n×10),岩石中绝大部分稀土元素集中于磷灰石中.更重要的是,磷灰石是一种典型的稀土元素完全配分型矿物,在不同体系中,如磷灰石/水流体与磷灰石/硅酸盐熔体,磷灰石对稀土元素的分配系数相近(其中中组稀土Sm-Ho略高[36~38]),即对稀土元素无明显的选择性.这种特点决定了磷灰石的晶出不会改变熔体或流体体系稀土组成,因此,磷灰石成为示踪岩浆或热液体系稀土元素的组成的重要副矿物.锆石是最稳定的副矿物,在岩浆作用条件下它的REE组成保持不变,但受到热液作用时其REE组成将发生规律性变化.因此,对钾长石化、硅化碱性正长岩中单颗粒磷灰石和锆石REE组成的系统研究可揭示MW复合型REE组成的形成机制.2.1稀土元素特征稀土元素可置换与其离子半径相似的Ca2+进入磷灰石Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)晶格中(2REE3+→3Ca2+).磷灰石中稀土元素的含量可达12%,形成锶铈磷灰石(Sr,Ce,Na,Ca)5(PO4)3(OH).多数情况下磷灰石的RE2O3含量为0.n%,以碱性伟晶岩和正长岩中最高.对具有MW复合型稀土四分组效应的蚀变碱性正长岩中单颗粒磷灰石作了激光等离子质谱原位分析,其稀土元素含量主要特点如下(表4).稀土元素含量较高,∑REE+Y值为1370~7100μg/g.稀土元素的组成明显分成两类,第一类是轻稀土强烈富集型,球粒陨石标准化呈陡右倾斜的分布型式,(La/Yb)N值为70.5~256.6,稀土元素总含量高,∑REE+Y值为2495~7100μg/g;Eu无亏损,Eu/Eu*值为0.98~1.23,与未蚀变的碱性正长岩相似((La/Yb)N=16.2~35.0;Eu/Eu*=1.01~1.07),反映了岩浆成因磷灰石特点(图4(a));第二类是中组稀土Sm-Ho明显富集,轻稀土明显亏损,(Sm/La)N=1.70~10.88,(Gd/Yb)N=7.20~8.13,稀土元素总含量低,∑REE+Y值为1370~1674μg/g,形成明显中凸形的稀土元素分布型式,反映了岩浆-热液复合成因磷灰石特点(图4(b),(c)).在第二种类型中,其轻稀土部分明显分为两种亚类型,第一亚组轻稀土明显亏损,轻稀土元素呈典型的M型四分组效应,LaN<CeN<PrN<NdN<SmN<EuN﹥GdN;第二亚组轻稀土亏损程度略低于第一亚组,为“W”与“M”复合型,即LaN>CeN<PrN<NdN,CeN/Ce*<1,PrN/Pr*<1形成W型四分组,SmN<EuN>GdN,EuN/Eu*>1,形成M型四分组.2.2稀土元素特征锆石可在上地幔高温高压条件到近地表的热液条件的广泛范围形成,具有高度稳定性.但近十多年来,人们发现在热液条件下锆石可发生蚀变作用,甚至可从热液中结晶形成热液锆石(hydrothermalzircon)[39~44].热液改造的和热液锆石可用于确定流体加入事件及水/岩相互作用的特点,因此,其微量元素,特别是稀土元素组成特点成为探讨成岩或成矿地球化学过程的重要示踪.已有的研究资料表明,热液锆石在形态(背散射BSE;阴极发光CL)及稀土元素组成上与岩浆锆石均有较明显差异[45~47].在形态上,热液锆石颗粒呈半月形至他形,晶体棱柱不明显;内部结构呈多孔状;阴极射线发光很弱等.由于在氧化条件下Ce呈+4价,离子半径为0.097nm,与Zr也为+4价电价相同,半径0.084nm相近,容易发生Ce置换Zr;而相邻元素La为+3价,半径为0.116nm,Pr也为+3价,半径0.113nm,均与Zr明显不同,因此,Ce4+在锆石中的分配系数高于相邻的三价稀土元素La和Pr,即Ce4+更容易进入锆石晶格,形成岩浆锆石稀土的特征Ce正异常.与岩浆锆石相比,热液蚀变锆石稀土元素组成明显不同,稀土总含量(特别是轻稀土)增加,氧逸度降低,Ce正异常降低甚至消失.稀土元素球粒陨石标准化型式为平坦形,(Sm/La)N比值低,为1.5~4.4(岩浆锆石22~110);Ce正异常降低,Ce/Ce*值为1.8~3.5(岩浆锆石为32~49).具有MW复合型稀土四分组效应的蚀变碱性正长岩中的锆石,在矿物颗粒形态上,其阴极发光图均呈他形,晶体形态极不规则,晶体棱柱极不发育(图5(a),(b)),除少数颗粒具有岩浆锆石的震荡环带外,大部分具有典型热液蚀变的和热液锆石特点.对单颗粒锆石REE组成进行了激光等离子质谱原位分析(表5),图6(b),(c)是其稀土元素球粒陨石标准化分布型式.可以看出,稀土元素总含量(∑REE)高,在所分析的15个颗粒中,除一个颗粒∑REE为112.6μg/g外,其余颗粒的∑REE范围为509.7~9933μg/g.仅3个颗粒有岩浆锆石特有的较明显的Ce正异常(δCe值为19.63~91.9),其余颗粒Ce正异常均不显著,δCe范围为1.83~5.05,均明显低于岩浆锆石(δCe值为32~49);Eu均呈弱正异常,δEu值为0.96~1.27,明显不同于岩浆锆石的Eu负异常(δEu<1);轻稀土相对富集,(Sm/La)N值为7.62~29.46(仅两个颗粒分别为79.36和48.67),明显低于岩浆锆石的22~110.综合上述特点,具有MW复合型稀土四分组效应的蚀变碱性正长岩中锆石的稀土组成呈较平滑的平缓(Ce异常不明显、重稀土弱富集)型式,并在轻稀土形成似M型稀土四分组效应,这些特点与呈明显Ce正异常、陡左倾式(强烈富集重稀土)的岩浆型锆石明显不同(图6(a)).(Sm/La)N-La及Ce/Ce*-(Sm/La)N图解清楚显示了上述特点(图7),具有MW复合型稀土四分组效应的蚀变正长岩锆石分布于岩浆锆石与热液锆石的过渡区,并靠近热液锆石区,显示了热液改造锆石的特点.2.3黑云母砂岩中三叠世(ⅰ)多期次的岩浆-流体叠加系统.具有MW复合型稀土四分组效应的碱性正长岩石中存在热液蚀变的和岩浆磷灰石、锆石,指示MW复合型稀土四分组效应的形成与热液蚀变的叠加作用有关,是开放型体系.由于磷灰石对形成体系特点的示踪作用,其稀土元素组成的特点揭示具有MW复合型稀土四分组效应的蚀变碱性正长岩的形成经历了两种过程(体系)的叠加作用,第一种类型代表强烈富轻稀土的碱性岩浆结晶作用,第二种类型指示了热液流体对轻稀土(La-Nd)的强烈淋滤交代作用,而两亚类磷灰石的稀土元素组成(轻稀土亏损程度不同)暗示了可能有两种成分不同的(两期)热液活动.显然,确定岩浆和热液叠加作用的时间序列是重要的.自20世纪90年代以来,已用多种定年方法测定了东坪金矿赋矿水泉沟碱性正长杂岩体年龄,岩体年龄变化范围很大(300~1718Ma)(表6).其中的锆石SHRIMP年龄(390±6)Ma代表了水泉沟碱性杂岩体成岩年龄;与水泉沟碱性正长岩杂岩体相邻的岩浆岩单颗粒锆石U-Pb年龄资料表明(表6),从水泉沟碱性杂岩体形成,先后发生了三期岩浆活动:390Ma左右(中泥盆世),形成水泉沟碱性正长杂岩;235Ma左右(中三叠世)形成黑云母花岗岩;130Ma左右(早白垩世)形成碱性花岗岩、闪长岩和酸性火山岩.与该碱性杂岩体有关的金矿成矿年龄也显示较大变化范围(表6).李惠民等人对钾化含金石英脉中的锆石用稀释法测定其U-Pb年龄为(350.9±0.9)Ma,认为代表了金矿成矿年龄.本文对MW复合型稀土四分组效应的蚀变岩中的锆石进行单颗粒U-Pb定年(LA-ICPMS),61个锆石的年龄显示了较大的变化范围:394~189Ma(图8),其中位于一致线上的19个颗粒的206Pb/238U加权平均年龄为(389.9±1.7)Ma,与岩体成岩年龄一致,在一致线附近的9个颗粒锆石206Pb/238U加权平均年龄为(357.6±3.5)Ma,与单颗粒锆石稀释法U-Pb年龄(350.9±0.9)Ma一致,它可能是本区一次重要成矿期.具有MW复合型稀土四分组效应的成矿的蚀变岩的钾长石、绢云母、石英的40Ar/39Ar给出了300~153Ma年龄[48,50,53,54,55,56,57,58].这些资料表明,本区岩浆及热液活动时间(金成矿作用)从晚古生代到晚中生代,约250Ma,与本区岩浆活动跨度一致,40Ar/39Ar年龄谱应与本区390,235和130Ma多期次岩浆活动热事件有关.这种长期的岩浆及热液活动明显地记录在上述蚀变碱性正长岩中的热液改造型锆石年龄谱中(394~189Ma).长期、多期次的岩浆-热液相互作用系统是稀土元素在熔体(岩石)与流体间的重新分配、形成MW复合型稀土四分组效应的关键控制因素.(ⅱ)熔体-流体及流体系统的特点.目前国内外发现的具稀土四分组效应的岩浆岩的共同特点是岩体均经历了高度演化,并常常形成W,Sn及稀有金属矿化、矿床.这些岩浆岩富碱,常发育碱和硅等的交代、蚀变作用,碱金属及稀土元素与岩浆高演化所产生的大量卤素元素(F,Cl)及CO2,P的络合作用(complexation)是形成稀土四分组效应的重要控制因素.水泉沟碱性正长杂岩体主体为碱长正长岩,按暗色矿物含量可划分为辉石角闪碱长正长岩、角闪碱长正长岩和少量石英二长岩.它们从西向东展布,不同类型岩石之间无明显界限,呈渐变关系.不同类型岩石的主元素呈系统变化,从辉石角闪碱长正长岩、角闪碱长正长岩到少量石英二长岩,Si含量增加,镁铁质降低,长英质增加,这些特点显示碱性正长杂岩体的形成经历了明显的分离结晶作用,REE总量逐渐降低,除石英二长岩外,其球粒陨石标准化型式基本不变,REE之间未发生明显分异.在碱性杂岩体中的石英中发现了熔融包裹体和流体、气体包裹体;熔融包裹体有玻璃+气相、玻璃+晶体和玻璃+气相+晶体,均一温度900~925℃.在金矿石英脉中的石英中,有两相液体包裹体(液相和气相H2O)、两相富CO2包裹体(液相和气相CO2)及三相含CO2包裹体(液相和气相CO2,液相H2O).包裹体为中低盐度(5%~13%NaCl);石英中包裹体均一温度范围为140~390℃,主成矿温度372~306℃.石英包裹体气相组分中,F含量为0.05~10.7μg·g–1,Cl含量为0.22~40.7μg·g–1,Cl/F比为1.24~54.0,个别达到202,CO2含量为4.5~129μg·g-1[61~64].包裹体水的氢氧同位素组成位于岩浆水与大气降水过渡,并靠近岩浆水区,具有混合源特征.综合上述,可以看出,水泉沟具有MW型复合型稀土四分组效应的蚀变碱性正长杂岩体经历了岩浆-热液共存和热液体系的交代叠加过程,其热液体系富Cl和CO2,其次有SO2–4,属NaCl-CO2-H2O型高温、中低盐度流体.(ⅲ)流体改造(蚀变)作用.按蚀变岩石组合及主要蚀变岩石的发育程度,具有MW复合型稀土四分组效应的碱性正长杂岩可分为两大类:一是以钾长石化为主的钾化蚀变,钾长石主要沿金矿脉上下盘发育,以1号矿脉为代表,还有2号及22号脉等;二是以硅化、钾长石化和黄铁矿化组成的复合型蚀变,蚀变作用沿密集的小型裂隙、解理发育,以70号脉为代表.以钾长石化为主的蚀变在石英脉两侧呈对称分布(图9).与上述蚀变作用相关的还有绢云母化和碳酸盐化.用巴尔特法计算了上述蚀变作用过程中常量元素带入带出的特点,以70号脉为例,从未蚀变岩石到蚀变岩石系统采样分析计算,钾化蚀变过程中SiO2带入4%,Al2O3和K2O分别带入23%和13%,而Fe2O3,FeO和CaO分别带出71%,19%和60%;对于钾化和硅化,SiO2带入达24%,当硅化强烈时,各组分的带出为:K2O23%,Fe2O320%,FeO86%,CaO68%,Na2O22%.1号含金石英脉的系统剖面也呈现出类似特点.稀土元素在不同成分的岩浆活动中是一组稳定的不活动元素,但大量研究表明,在有流体存在的热液蚀变作用过程中,特别是随流体相对于熔体或岩石的比例增加,稀土元素表现出明显的活动性[29,66,67,68,69,70].在东坪碱性正长杂岩中,从(辉石)角闪正长岩到碱长正长岩,稀土元素总含量明显降低,轻、重稀土元素比值及Eu异常变化均不明显,反映了碱性岩浆演化的特点.但具有MW型稀土四分组效应的蚀变的碱性正长杂岩稀土元素总含量明显降低,如硅化蚀变型金矿石的稀土总含量最低,∑REE<10μg/g,特别是轻稀土元素降低明显,(La/Yb)N<10;Eu异常变化不明显(图2).本区的未蚀变角闪正长岩Y/Ho均值~28(25.6~31.7,平均29.4,近于球粒陨石值28),而具有MW型四分组效应的蚀变正长岩Y/Ho>28(28.3~39.0,平均32.8),当硅化强烈时,Y/Ho<28(21.8~25.6,平均23.7).这些特点显示了Bau提出的明显非CHARAC(电荷和半径控制)行为,是一种受高演化的富挥发分H2O,Li,B,F,P和/或Cl的岩浆.此外,当F形成络合物时,体系的Y/Ho>28,而双碳酸形成络合物时,Y/Ho<28.因此,形成MW型四分组效应的应是富挥发分、强络合作用的体系.磷灰石稀土组成是体系稀土组成特点的反映,因此,从轻稀土元素明显富集的岩浆型磷灰石到中组稀土元素明显富集的M型和WM复合型热液型磷灰石,是钾化、硅化蚀变过程中稀土元素组成变化形成MW复合型稀土元素四分组效应的“缩影”,它显示了从轻稀土元素明显富集的碱性正长杂岩形成重稀土元素相对富集的蚀变岩的过程明显分为两个阶段,第一阶段是轻稀土元素的强烈“淋失”,导致轻稀土元素含量降低约3倍,(La/Yb)N值降低4~6倍,重稀土元素含量增加近1倍;第二阶段是重稀土元素含量明显增加,轻稀土进一步降低,(La/Yb)N降低达2~3个数量级.与此形成对比的是锆石,由岩浆型锆石到热液改造型锆石,稀土元素总含量增加,特别是轻稀土元素含量增加明显,(La/Yb)N由0.0002增加到0.084(增加400多倍).上述蚀变过程中“淋失”的部分轻稀土元素进入到热液改造锆石中,并显示了明显不同于岩浆锆石的较典型的M型四分组效应(图6).本区热液改造锆石的另一名显特点是U和Th显著富集,238U和232Th含量范围除4个颗粒较低外(U,93.83~459μg/g;Th,13.05~71.55μg/g),其余均很高,238U范围537.5~26844μg/g,n×1000μg/g;232Th范围为132.6~12244μg/g,大部分在~1000μg/g,明显高于未蚀变碱性正长岩中岩浆锆石238U(43~564μg/g),232Th(6~308)μg/g.Th/U比值较高、变化范围较大(0.08~2.07),在所分析的61个颗粒中仅3件<0.10,平均0.45.而未蚀变碱性正长岩中岩浆锆石Th/U比值较低、变化范围较小(0.08~0.51),平均0.22,低于蚀变岩中的锆石.上述特点与一般情况下变质或热液锆石Th/U比值低于岩浆锆石不同(<0.10[71~74]).在一般情况下,由于Th离子半径比U大,Th比U在锆石晶格中不稳定,在变质过程中Th比U更容易被带出,使锆石Th/U比值降低.上述蚀变碱性正长岩锆石Th/U比值的反常变化,反映本区形成MW复合型四分组效应的蚀变流体富含氯化物和碳,这与包裹体成分的研究提供的蚀变流体成分特点一致.在这种富氯和碳流体中Th的溶解度特别低,受这种流体蚀变的锆石Th/U比值增加.在锆石热液改造过程中,放