作者：晨光
石英菱镁岩(滑石菱镁岩，listwanite, silica-carbonate alteration)最早由Rose (1837)在研究乌拉尔地区蛇纹岩碳酸盐化一硅化蚀变时提出，以产于Listvenya山最具代表性而得名，主要矿物有：石英、碳酸盐矿物、少量铬云母、浸染状黄铁矿和其他副矿物，其定义初衷是为了明确超基性岩碳酸盐化蚀变是否发生碱金属元素交代作用。由于缺乏统一定义，石英菱镁岩一词在使用过程中其涵盖范畴逐渐扩大，并不再强调是否发生碱金属元素交代。Buckman( 2000)认为石英菱镁岩包括了超基性岩碳酸盐化过程中所有富碳酸盐相到富二氧化硅的相，其主要矿物是滑石、菱镁矿和二氧化硅矿物，通常伴生少量绿泥石、铬云母、硫化物、其他碳酸盐矿物和蛇纹石残余，并常被由石英、碳酸盐矿物和黄铁矿组成的细脉所穿插，Ash(2001)提出应把石英菱镁岩当作一套在成因上与同期热液事件相关，因原岩组成和蚀变差异而形成的蚀变岩石系列。
超基性岩石英菱镁岩化作用常与造山带中花岗质岩石产生的CO2流体有关，其产状常受先期断裂系统限制，边界断裂蚀变最常发育，沿断裂呈狭长带状产出的石英菱镁岩蚀变矿物组合常形成特征环带构造。受成岩元素在流体中溶解一沉淀条件控制，成岩作用并不都发生在超基性岩体内部，蛇绿岩围岩中常见石英菱镁岩呈岩脉产出。石英菱镁岩地质意义在于其常伴生金、铜、银等金属矿化现象。与超基性岩碳酸盐化蚀变岩伴生金矿化最著名的例子是太古宙科马提岩碳酸盐化形成的金矿脉，这也是世界上黄金的主要来源内石英菱镁岩伴生金矿化现象也有报道：如新疆萨尔托海石英菱镁岩，西藏雅江带东段罗布莎石英菱镁岩。雅鲁藏布缝合带西段众多岩体常有石英菱镁岩产出，受构造破坏更强呈带状产出北亚带蛇绿岩其产出更为普遍，其中巴尔蛇绿岩边部石英菱镁岩产出面积较大、露头好。本文对巴尔石英菱镁岩进行了细致野外观察，并在室内进行了详细的矿物学及地球化学研究，揭示了巴尔石英菱镁岩为方辉橄榄岩与富CO2热液反应形成，但并未发现与该类岩石有关的常见矿化。
1地质背景
青藏高原主要由源于冈瓦纳大陆4个近东西走向狭长块体组成（图l-a），由北向南分别为松潘一甘孜地块、羌塘地块、拉萨地块和喜马拉雅构造带，分别被代表古、中、新特提斯洋残余的金沙江缝合带(JSSZ)、班公一怒江缝合带(BNSZ)和雅鲁藏布缝合带( YZSZ)所分隔。雅江带(YZSZ)以断续分布的蛇绿岩为主要标志，该带大致沿雅鲁藏布江近E-W向延伸约2000 km，略向西南突出呈弧形展布，分别在东、西构造节转为近S-N向延展，被认为是新特提斯古大洋洋盆开启、消减、闭合过程中形成大洋岩石圈残余及印度板块与欧亚大陆缝合线。根据蛇绿岩的空间展布特征，雅鲁藏布缝合带被分为东、中、西三段：西段从萨嘎以西至中印边境，中段自昂仁至仁布，东段自曲水到墨脱。随着对雅江蛇绿岩研究工作不断深入，以往研究较薄弱的西段蛇绿岩也进行了较深入研究，并对新特提斯洋盆演化提供了新的制约。雅鲁藏布江缝合带北侧发育一套早白垩世蛇绿岩洋壳建造，南侧出露一套千枚岩、板岩、放射虫燧石岩、变基性火山岩和变辉绿岩为主的浅变质一火山岩建造口。缝合带以南为由寒武纪至始新世特提斯海相沉积组成的特提斯喜马拉雅被动陆缘沉积岩，也是喜马拉雅造山带最北构造单元，其南以藏南拆离系为底界，覆盖于高喜马拉雅构造带之上。
巴尔蛇绿岩位于西藏阿里地区扎达县城东约65 km(图l-b)，地处219国道与705县道交汇处，交通条件便利，也是雅江带西段北亚带一个较大蛇绿岩体，岩体长轴走向近北西西，延伸约20 km，出露宽度1～4 km，总体呈西宽东窄。巴尔蛇绿岩主要组成为含单斜辉石方辉橄榄岩，基性岩单元如橄长堆晶岩、玄武岩及辉绿岩出露较少。地幔橄榄岩呈构造岩片产出，围岩有早一中三叠世弱变质碳酸盐岩、碎屑岩及白垩纪混杂岩，混杂岩基质为灰黑色板岩夹砂岩，岩块有硅质岩、灰岩、超基性岩和砂砾岩。区内第四纪沉积物出露面积较大，未见蛇绿岩与北侧冈底斯岩基接触关系（图l-c）。
2野外产状
巴尔蛇绿岩野外信手剖面如图2（图1-c中A-B剖面），该处蛇绿岩出露厚度约1.5 km，主体岩性为地幔橄榄岩，风化面多为黄褐色一黑褐色，新鲜面灰绿色，岩体裂隙广泛分布并常伴生强烈蛇纹石化作用，岩体中部出露辉绿岩脉（图3-a）。石英菱镁岩沿蛇绿岩体东北边界断裂产出，岩石新鲜面为橙蓝色（图3-d，e），风化面棕红色并常发育蜂窝状构造（图3 -f），其严格沿断裂产出的特点可能表明石英菱镁岩形成于侵位过程中或岩体就位之后。超基性岩碳酸盐化程度越靠近边界其强度越大，形成蚀变环带（图2-b，c）。本文识别出3个蚀变带：石英菱镁岩带，厚度5～20 m，代表较完全碳酸盐化作用，几乎无橄榄岩原生硅酸盐矿物残留；蚀变蛇纹岩带出露厚度与石英菱镁岩带相当，代表橄榄岩较完全的水合作用但局部仍可见辉石骰状突起，蚀变蛇纹石带内磁铁矿细脉和碳酸盐细脉普遍发育；蚀变橄榄岩带是巴尔蛇绿岩主体，发育弱碳酸盐化蚀变及局部较强烈蛇纹石化作用。
3矿物学特征
蚀变橄榄岩带主要次生蚀变是蛇纹石化作用(图4-a)和弱碳酸盐化作用，其主要组成含单斜耀石方辉橄榄岩为块状构造，熔融残余结构，主要矿物有橄榄石(65%~75%)，斜方辉石(15%~25%)，含少量单斜辉石(1%~2%)和尖晶石(1%~2%)。蚀变矿物主要为带状分布的蛇纹石、绿泥石和星点状分布的磁铁矿，他形尖晶石常磁铁矿化，外围常包裹有绿泥石。在弱蛇纹石化样品中，橄榄石颗粒边部常见大量裂隙（图4-b），这可能与橄榄石辉石蛇纹石化导致岩石体积膨胀有关；而在蛇纹石化作用更普遍的样品中，橄榄石、辉石颗粒中无裂隙发育，岩
石整体表现蛇纹石韧性行为。
蚀变蛇纹岩带主要矿物为蛇纹石，细粒磁铁矿和菱镁矿（图4-c，d），地幔橄榄岩原生矿物少见，偶残留岛状橄榄石、具绢石结构蚀变辉石及蚀变尖晶石。蚀变蛇纹岩带内主要发育两种细脉：细粒他形菱镁矿脉和细黑色粒磁铁脉。尖晶石含量在蚀变蛇纹岩带内含量较蚀变橄榄岩带降低，并能见到尖晶石完全磁铁矿化的现象。
石英菱镁岩代表蚀变超基性岩较完全的碳酸盐化作用，根据镜下尖晶石特征，划分两个阶段石英菱镁岩：一阶段石英菱镁岩中尖晶石稳定存在，二阶段石英菱镁岩中尖晶石几乎全部蚀变。一阶段石英菱镁岩呈土黄色，二氧化硅矿物较少，主要矿物为他形碳酸盐矿物（菱镁矿）、含少量滑石，石英在一阶段石英菱镁岩主要以细脉状产出且切穿碳酸盐脉，非晶质褐色条带往往产在碳酸盐矿物条带内部，可能由蚀变蛇纹岩带内磁铁矿脉发生氧化反应形成。一阶段石英菱镁岩含有少量滑石，并保留了蛇纹石矿物向滑石转变的证据（图4-e）。二阶段石英菱镁岩呈橙蓝色，主要由他形一半自形菱镁矿和石英组成（图5-c，d），尖晶石残余极少见，石英主要有两种产状：半自形粒状和放射状集合体，放射状石英集合体在正交偏光镜下形成“十字消光”。
4地球化学及矿物化学
4.1测试分析方法
本研究共完成了8件石英菱镁岩样品全岩分析，包括主量元素及部分微量元素（包括稀土元素）。测试工作在国家地质实验测试中心完成，主量元素分析使用X-射线荧光光谱法(XRF)，微量元素分析采用等离子质谱(PE300D)方法，Au元素分析采用等离子质谱法(X- series)，Hg元素分析采用原子荧光光谱法。电子探针分析在中国地质科学院大陆构造与动力学国家重点实验测试完成，仪器型号为日本电子公司JXA- 8100、能谱仪IncaEnemy型电子探针，探针束流20 nA，加速电压15.0kV，电子束斑5um。
4.2矿物化学
蚀变蛇纹岩带和石英菱镁岩带样品背散射图像见图6，主要矿物成分分析结果见表1。蚀变蛇纹岩带内蛇纹石背散射图像显示明暗两种：暗色蛇纹石外围常被亮色蛇纹石包围，前者高Si02(平均值44.5%vs．40.7%)但低Fe0含量(平均值1.8%vs.5.3%)。斜方辉石在蛇纹石化过程中仍保留原生解理结构，成分分析总量平均缺失12%（总含量变化范围为：84.8%~90.4%（矿物化学及全岩地球化学中%均代表重量百分比），Si02含量基本保持新鲜斜方辉石含量，发生了Mg、Fe、Al丢失，这表明斜方辉石一定程度水化作用并不会完全破坏其硅酸盐格架，易迁移元素会不同程度迁出。单斜辉石具有成分核边差异，核部Fe0含量较低，Mg0含量较
高。蚀变蛇纹石带内产出他形粒状具碎裂结构尖晶石、榍石(图6-d)和钛铁矿（图6-c），其中榍石成分变化范围大，菱镁矿和白云石均发生有不同程度Fe类质同象作用，菱镁矿中Fe0含量为5.1%，而白云石中Fe0含量为1.2%。石英菱镁岩带矿物组成较为简单，一阶段石英菱镁岩中菱镁矿在背散射图像上可以看出明暗两种，Fe0含量变化范围从4.1%～7.0%，带内尖晶石破碎较蚀变蛇纹岩带更严重。电子探针分析发现一种高硅高镁矿物（图6-e主体），其成分图像显示其含量稳定分布，推测可能为斜方辉石进一步蚀变产物。
4.3全岩地球化学
为更好限定石英菱镁岩地球化学特征，本文对比了巴尔蛇绿岩主体含单斜辉石方辉橄榄岩地球化学数据。8件石英菱镁岩样品主要元素显示了较大变化，如Si02含量最高值39.8%，最低值31.1%，但主要组成都是Si02、Mg0及CO2，高烧失量是石英菱镁岩重要特征，烧失量中CO2占绝大比例，其中CO2变化范围是：20.73%～30.59%，平均26.79%;H20:0.80%～2.32%，平均1.44%。石英菱镁岩中低Si、Ca、K、Al、Na和高Mg含量显示其原岩为超基性岩，其中Al203含量变化范围为：0.35%～2.43%，平均值为1.21%；Ca0含量变化范围为：0.42%～3.03%，平均值为1.01%；Mg0: 22.90%～28.62%，平均26.04%；K20含量变化范围为：0.04%～0.08%，平均值为0.59%；Na20含量变化范围为：0.05%～0.1%，平均值为0.07%。12YB- 1～3是一阶段石英菱镁岩，而12YB-4～8是二阶段石英菱镁岩。两阶段石英菱镁岩平均值相比较：二阶段石英菱镁岩较高的有：Si02(35.49% vs．34.93%)、Al203 (1.69%vs. 0.41%)、Fe0 (5.26% vs. 4.01%)、Ca0 (1.32% vs.0.51%)及H20(1.62% vs. 1.13%)；而Mg0 (25.35%vs. 27.19%)、C02(25.57% vs. 28.8%)及Fe203 (0.14%vs. 0.31%)含量二阶段石英菱镁岩段较低。
矿物学和地球化学研究发现石英菱镁岩系统具有明显不均一性，富C02热液与蛇纹石化橄榄岩反应过程中，CO2会以CO32-的形式在合适物理化学环境中与Mg2+、Fe2-、Ca2+离子结合成碳酸盐矿物。随着碳酸盐化程度逐渐加强，硅酸盐矿物中Si0：形成独立矿物相。与方辉橄榄岩相比，石英菱镁岩中主要氧化物含量常被动亏损，如SiO2、MgO，Si和Mg亏损程度不一致可能表明系统发生了Mg元素流失，二阶段石英菱镁岩MgO流失现象更为明显（方辉橄榄岩中平均Si02/Mg0比值1.08，一阶段为1.29，二阶段为1.41）。相对于原岩方辉橄榄岩，石英菱镁岩中K2O +Na2O含量却有异常高值。
巴尔石英菱镁岩与Atlin石英菱镁岩有着相似的矿物学转变过程，我们引用Atlin石英菱镁岩数据对比，在全岩氧化物对Mg0图解中，只有MnO和Fe2Ototal,与Atlin趋势较为一致，其他均明显偏离。在MgO-H20和CO2-H2O图解中（图7-h,I），蛇纹石化橄榄岩硅化、碳酸盐化岩石中水含量逐渐降低，这与矿物脱水反应相关。
稀土元素球粒陨石标准化图解显示地幔橄榄岩与一阶段石英菱镁岩轻稀土元素配分较一致，与二阶段石英菱镁岩重稀土元素配分较一致，而一阶段石英菱镁岩重稀土明显亏损（图9）。二阶段石英菱镁岩表现出MREE亏损的“勺状”曲线特征而一阶段石英菱镁岩则为轻稀土富集左倾斜特征。两阶段石英菱镁岩稀土总量低，分别变化于1.21×10-6～1.37×10-6、1.92x10-6～2.60X10-6，LREE/HREE比值分别变化于1.12～1.38、0.27～0.81，(La/Yb)N分别变化于2.72～3.84、0.36～1.63。二阶段石英菱镁岩相对于一阶段稀土总量增加，尤其是重稀土明显富集。
含单斜辉石方辉橄榄岩与石英菱镁岩微量元素原始地幔标准化后显示相似整体排布规律，均显示Th、Nb亏损和U、Ti富集，表明相互间亲缘性。与方辉橄榄岩相比，石英菱镁岩中大离子亲石元素Rb、Ba、K、Sr和高场强元素P、Ti，Ti发生明显富集，其中Sr含量从橄榄岩到两相石英菱镁岩逐阶段增加。石英菱镁岩Rb、Ba、Th含量值明显较橄榄岩高，且一阶段含量较二阶段高，可能发生了先富集后亏损的过程。
5讨论
通过详细野外及室内工作，本文在巴尔蛇绿岩北边界划分出3个蚀变带：蚀变橄榄岩带、蚀变蛇纹岩带以及石英菱镁岩带（包括两阶段石英菱镁岩）。各个蚀变带特征矿物组合和结构构造都是橄榄岩不同程度水合作用、碳酸盐化作用在特定部位的反映：蚀变橄榄岩带代表弱蛇纹石化作用，蚀变蛇纹岩带代表较完全蛇纹石化作用以及弱碳酸盐化作用，一阶段石英菱镁岩仍保留少量硅酸盐矿物，而二阶段石英菱镁岩中基本缺失硅酸盐矿物，地幔岩原生矿物硅酸盐格架已经被破坏，形成独立矿物相石英，而原岩中主要阳离子Mg2+、Fe2+、Ca2+与CO，2。结合形成碳酸盐矿物。在蚀变蛇纹岩带，次生蛇纹石矿物和磁铁矿含量达到最大值；物理破坏和化学蚀变使得原生地幔岩矿物中最耐热液蚀变的尖晶石在二阶段石英菱镁岩中消失；碳酸盐矿物（主要是菱镁矿）粒度及自形程度逐渐增加，二阶段石英菱镁岩中石英大量出现，粒度明显增加。
尽管巴尔石英菱镁岩系统中主量元素间表现出一定线性规律，但与被认为是等化学过程的Atlin石英菱镁岩系统对比其变化趋势明显偏离，这种偏离可能是由巴尔石英菱镁岩系统Mg2+相对Si02流失导致。巴尔石英菱镁岩K20含量范围0.04%~0.08%，平均0.06%；Na2O含量范围在0.05%～0.1%间变化，平均0.07%，P2O5含量为0.01%，而巴尔地幔橄榄岩中平均K2O、P2O5含量不到0.01%，Na2O平均含量为0.048%，K、Na、P元素很可能由蚀变热液带人该系统，热液来源可能与区内中酸性侵入体有关。与世界上很多石英菱镁岩一样，巴尔石英菱镁岩系统不是一个等化学体系。地幔橄榄岩与两阶段石英菱镁岩有着相似微量元素排布特征，表明其同源性。碳酸盐矿物是常含有较高Sr，笔者的数据也表明随着碳酸盐化作用加强，岩石中含量逐步增加，因此，Sr相对含量可以作为碳酸盐化程度的微量元素标志。地幔橄榄岩LREE在蛇纹石化的过程中基本保持稳定，一阶段石英菱镁岩LREE配分形式与地幔橄榄岩仍类似，但强烈的碳酸盐化作用会彻底改变其分布特征。
Barnes等口1973年研究表明石英菱镁岩产出主要受蚀变热液pH值控制：CO2溶于水后形成较低pH环境，而蛇纹石会消耗H-离子形成高pH环境，释放Mg2+、Fe2+、Si04-，形成有利于碳酸盐矿物沉淀较高pH环境。一阶段石英菱镁岩中石英含量较低，可能代表成岩时较高pH环境；二阶段石英菱镁岩由于其离边界断裂更近，热液中CO2活度大，形成pH值较低流体，往往会溶解先前形成的碳酸盐矿物并导致Si02矿物沉淀。另一个控制反应进行的重要因素是蚀变流体迁移能力，超基性岩水化和碳酸盐化反应常常伴随岩石体积增加，蛇纹石化反应导致的体积增加和蛇纹石矿物较为韧性的矿物学行为会阻碍流体的迁移，限制了大规模石英菱镁岩的形成。
石英菱镁岩有着重要的经济价值，常伴生金、汞、菱镁矿和碱金属元素矿化。世界上有很多知名的金矿与石英菱镁岩伴生，美国加利福尼亚与石英菱镁岩伴生汞矿床提供了美国85%的汞产量。巴尔两阶段石英菱镁岩Au、Hg都没有发生矿化现象（表3），由于原岩组成、压力、温度、蚀变流体pH值等众多因素控制石英菱镁岩是否矿化，虽然本研究中3个样品均未发生矿化，但雅江西段蛇绿岩众多岩体中石英菱镁岩及其围岩仍具有较大的Au和Hg找矿潜力。
6结论
巴尔石英菱镁岩是巴尔方辉橄榄岩在开放体系中与富CO2热液反应形成的一套蚀变岩，主要发生了C02、Mg流出和K、Na、P流入，三个蚀变环带分别记录了不同程度水合作用和碳酸盐化作用。石英菱镁岩全岩Sr含量可以作为判断碳酸盐化程度的微量元素标志。巴尔石英菱镁岩没有发育金和汞矿化现象，但其仍具一定找矿前景。
7提要：
石英（滑石）菱镁岩是基性岩、超基性岩与富CO：流体反应形成的一套硅化一碳酸盐化蚀变岩，常伴生金、汞、菱镁矿、碱金属矿化而在国外备受关注，但国内相关研究较薄弱。巴尔蛇绿岩位于西藏阿里地区，石英菱镁岩主要出露在蛇绿岩体东北边界，出露厚度约20 m，近北西西向延伸数千米。本文系统研究了雅鲁藏布缝合带西段巴尔蛇绿岩边部石英菱镁岩矿物学及地球化学特征。根据尖晶石镜下特征，划分为两个阶段：一阶段石英菱镁岩中尖晶石稳定存在，二阶段石英菱镁岩中尖晶石几乎全部蚀变（代表更强程度蚀变作用）。石英菱镁岩主要地球化学组成为Si02、Mg0及CO2，8件样品主量元素含量变化较大，Si02/Mg0比值波动较大，反映石英菱镁岩形成为非等化学过程。蛇纹石化橄榄岩与石英菱镁岩有着相似微量元素分布规律，表明同源性，但两者仍有较明显差异：两阶段石英菱镁岩LREE都较地幔橄榄岩略富集，从地幔橄榄岩到两阶段石英菱镁岩，HREE先亏损再略富集：微量元素标准化图解中，Sr在橄榄岩与石英菱镁岩中都为正异常，其含量随蚀变强度增强而增加。此外，两阶段石英菱镁岩均无Au、Hg矿化。
