西藏拉隆穹窿淡色花岗岩中石榴子石矿物学研究及对岩浆-热液过程的指示

付建刚，李光明*，董随亮，张 海，郭伟康，张林奎，梁 维，焦彦杰，凌 晨

(1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610081；2.成都理工大学，四川 成都 610059)

0 引言

特提斯喜马拉雅淡色花岗岩带是喜马拉雅造山带中十分重要的一条淡色花岗岩带，近年来在该带陆续发现Li、Be、Nb、Ta、W和Sn等与花岗岩有关的稀有金属而备受国内外地质学家的关注(Wu et al., 2020; Xie et al., 2020; 黄春梅等, 2018; 李光明和付建刚, 2020; 李光明等, 2017; 刘志超等, 2020a; 刘志超等, 2020b; 王汝成等, 2020; 王汝成等, 2021; 王汝成等, 2017; 吴福元等, 2015)。拉隆穹窿位于特提斯喜马拉雅带的东段(图1a,c)。详细的地质调查显示，该穹窿以发育一套高分异淡色花岗岩组合和多种稀有金属(包括Be、Nb、Ta、W和Sn等)为典型特征，其中稀有金属Be、Nb和Ta主要与钠长石花岗岩和花岗伟晶岩关系密切。前人对该区的研究工作相对薄弱，主要集中在穹窿结构的厘定(付建刚等, 2021; 黄勇等, 2019)、稀有金属矿化的识别(付建刚等, 2021)、淡色花岗岩稀有金属成矿潜力探讨(付建刚等, 2020a)等方面，涉及淡色花岗岩中矿物学的研究工作甚少。石榴子石作为淡色花岗岩中常见的副矿物，在拉隆穹窿中广泛分布。一方面，石榴子石不同的端元组分可以反映花岗质岩浆的演化与成因；另一方面，石榴子石通常富集REE、Zr、Hf、Sc和V等微量元素，这些元素的地球化学行为可指示花岗质岩浆的形成环境，因此石榴子石被广泛用于指示花岗质岩浆的演化程度以及稀有金属的成矿(Baghban et al., 2016; Gaspar et al., 2008; SMITH et al., 2004; 高利娥等, 2012)。

本文选取西藏拉隆穹窿白云母花岗岩、钠长石花岗岩和伟晶岩中的石榴子石为研究对象，利用电子探针(EPMA)和LA-ICP-MS分析石榴子石的主、微量地球化学特征，主要目的是：(1)查明拉隆穹窿淡色花岗岩中石榴子石的成因；(2)通过石榴子石矿物地球化学特征，揭示拉隆穹窿淡色花岗岩的岩浆-热液过程；(3)提出石榴子石作为拉隆淡色花岗岩演化和稀有金属成矿的矿物学指标，并为区域上北喜马拉雅带淡色花岗岩的稀有金属成矿提供矿物学依据。

1 区域地质背景

喜马拉雅造山带作为全球新生代巨型陆-陆碰撞造山带的重要组成部分，地质构造复杂，岩浆活动频繁，成矿条件优越，历来是国内外地质学家关注的热点(Edwards et al., 1999; Harrison et al., 1997; Le Fort et al., 1987; Lee et al., 2004; Mitsuishi et al., 2012; Yin, 2006; Zeng et al., 2011; Zhang et al., 2002; 侯增谦等, 2006; 王汝成等, 2017; 吴福元等, 2017; 许志琴等, 2013)。按照大地构造背景，可将喜马拉雅造山带划分为4个构造地层单元，由北向南依次为：特提斯喜马拉雅(THS)、高喜马拉雅(GHS)、低喜马拉雅(LHS)和次喜马拉雅(SHS)，其构造边界依次为雅鲁藏布江缝合带(ITSZ)、藏南拆离系(STDS)、主中央逆冲断裂(MCT)、主边界逆冲断裂(MBT)和主前锋逆冲断裂(MFT)(Burg and Chen, 1984; Langille et al., 2010; Lee et al., 2011; Thiede et al., 2006)(图1a和c)。特提斯喜马拉雅又名北喜马拉雅，位于雅鲁藏布江缝合带(ITSZ)和藏南拆离系(STDS)之间(图1c)，主要是一套三叠纪—白垩纪沉积岩系，岩性包括砂岩、粉砂岩、泥页岩以及低级变质的板岩和千枚岩，带内以发育近东西走向的北喜马拉雅片麻岩双穹窿带(NHGD)、多条近东西向和南北向断裂以及受其控制的多金属矿床为典型特征(Fu et al., 2017; Fu et al., 2021; Lee et al., 2000; Nelson et al., 1996; 付建刚等, 2018; 付建刚等, 2020b; 李光明等, 2017; 梁维等, 2015)。

北喜马拉雅“双穹窿”构造带包括南带和北带，南带(简称S-NHGD)主要由这两年新发现的错那洞、库局、拉隆、恰隆、库拉岗日穹窿和位于西段的萨尔和吉隆穹窿等组成；北带(简称N-NHGD)即前人研究程度较高的拉轨岗日穹窿带，自东向西依次有雅拉香波、康马、然巴、岗巴、麻布迦、拉轨岗日和马拉山等穹窿。南北两带的穹窿整体具有相似的岩石构造单元结构，由内向外由核部、滑脱系和盖层三部分组成，其中核部主要由花岗质片麻岩和不同期次的花岗岩组成，滑脱系为一套中高级变质的片岩组合，且具韧性剪切带特征，盖层主要是低级变质或未变质的沉积岩组合(Aoya et al., 2005; Burg et al., 1984; Chen et al., 1990; Fu et al., 2017; Fu et al., 2018,2020; King et al., 2011; Lee et al., 2004; Lee et al., 2000)。研究区拉隆穹窿位于北喜马拉雅片麻岩穹窿带东段，介于康马穹窿和错那洞穹窿中间。

a和b—喜马拉雅造山带简图喜马拉雅造山带构造简图(据 Lee et al.,2004修改)；c—北喜马拉雅双穹窿构造带地质简图(据 Fu et al., 2020修改). THS—特提斯喜马拉雅;GHS—高喜马拉雅;LHS—低喜马拉雅;MBT—主边界逆冲断裂;MCT—主中央逆冲断裂;STDS—藏南拆离系图1 喜马拉雅碰撞造山带构造格架简图Fig. 1 Tectonic framework sketch of the Himalayan collision orogenic belt

2 拉隆穹窿地质特征

拉隆穹窿位于西藏山南市洛扎县拉隆寺正北部，紧邻库拉岗日穹窿，距藏南拆离系(STDS)约40 km，出露面积约30 km2。穹窿由内向外由三部分组成，依次是核部、滑脱系和盖层。核部主要是一套新生代高分异的淡色花岗岩组合，包括二云母花岗岩、白云母花岗岩、钠长石花岗岩和伟晶岩，岩相分带特征明显，未见老基底(花岗质片麻岩)出露。滑脱系主要由一套中高级变质的云母类片岩以及夹于片岩中的大理岩、矽卡岩和变形花岗岩组成，整体属于一条规模较大的韧性剪切带。盖层主要由一套浅变质或未变质的千枚岩、千枚状板岩和粉砂质板岩组成。滑脱系与盖层之间以上拆离断层为界，下拆离断裂在穹窿中还未完全剥露出来，整体以鞘褶皱发育为典型特征。拉隆穹窿中保留四期构造变形，分别是第一期由南向北逆冲挤压构造、第二期由北向南伸展剪切构造、第三期成穹构造、第四期近东西向伸展构造，其中第二期构造变形在穹窿中发育和保存最好。拉隆穹窿保存了两类变质作用：一类是围绕穹窿核部呈环带分布的典型巴洛式变质作用，由外向内依次是硬绿泥石-堇青石变质矿物带、石榴子石-黑云母变质矿物带、十字石变质矿物带、蓝晶石变质矿物带，变质作用逐渐增强；另一类是受岩体热烘烤所形成的热接触变质作用，典型的变质矿物为红柱石，红柱石晶体较大，部分长度可达15～20 cm(付建刚等, 2020a; 付建刚等, 2021)。

拉隆穹窿中稀有金属矿产资源异常丰富，种类繁多，是藏南地区又一十分重要的稀有金属聚集地。拉隆穹窿主要的稀有金属有铍、铌、钽、钨、锡、钼、锂、铷和铯，其他金属主要有铜、铅、锌、金、银和锑。通过1∶5万矿产地质填图和精细剖面测量，首次发现一套含Be-Nb-Ta稀有金属钠长石花岗岩，该花岗岩出露于穹窿核部靠近边部和围绕穹窿核部呈环状发育的滑脱系中。拉隆穹窿核部花岗岩由内向外(或者在垂向剖面自下而上)呈现出规律性的岩性变化，依次为二云母花岗岩、白云母花岗岩、伟晶质花岗岩、钠长石花岗岩、伟晶岩及石英壳，表明其岩浆分异演化程度逐渐增高，其中钠长石花岗岩为一套分异程度极高的花岗岩。1∶5万矿产地质调查结果表明，钠长石花岗岩以富含Be、Nb、Ta、Li、Rb、Cs等稀有金属元素，同时富含H2O、P、F和B等挥发分为典型特征，其中Be、Nb、Ta稀有金属均已达到其工业品位，属于Be-Nb-Ta稀有金属矿体(付建刚等, 2020a)。

3 样品特征与分析方法

3.1 样品特征

本文用于石榴子石矿物研究的样品共4件，钠长石花岗岩样品D3003-D5采自穹窿滑脱系，白云母花岗岩样品ZPM01-14b1(图3A)、钠长石花岗岩样品D1223-HF4(图3C和D)和伟晶岩样品D1034-B5(图3B)均采自穹窿核部，采样位置见图2。

图2 西藏拉隆穹窿地质简图Fig. 2 Simplified geologic map of the Lalong dome, southern Tibet

白云母花岗岩样品ZPM01-14b1手标本呈灰色，块状构造，主要矿物有石英、钾长石、斜长石、白云母、黑云母和石榴子石，含少量电气石。钠长石花岗岩样品D1223-HF4位于穹窿核部，整体呈灰白色，块状构造，主要组成矿物有石英、钾长石、斜长石、白云母、石榴子石，含少量黑云母、电气石和绿柱石，石榴子石呈红棕色，自形，四角三八面体，整体呈星点状分布，局部石榴子石呈条带状分布，微观特征显示石榴子石具典型的八边形，内部结构均一，部分包含石英与白云母包体。微观特征显示钠长石花岗岩中钠长石斑晶中典型的流体出溶特征。钠长石花岗岩样品D3003-D5手标本呈纯白色，块状构造，主要组成矿物有钠长石、石英、钾长石、白云母、石榴石和少量电气石，钠长石呈糖粒状密集分布。伟晶岩样品D1034-B5主要组成矿物有石英、白云母、长石、石榴子石、电气石和绿柱石，石榴子石呈鲜红色，自形，四角三八面体，以单晶或者集合体的形式出现。

3.2 分析方法

本文用于石榴子石主量和原位微量分析均在探针片上测试。电子探针分析工作在中国地质调查局成都地质调查中心的实验测试中心进行，在测试之前先对其进行详细的镜下观察，并对其表面喷导电碳质薄膜，测试条件中加速电压为15kV，束流为10nA，束斑为5μm。

石榴子石的原位微区微量元素(LA-ICP-MS)分析在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室完成。分析仪器为RESOlution-SE 193nm， 激光剥蚀系统Agilent 7900。本次测试石榴子石颗粒较大，分析激光束斑直径为60 μm，剥蚀频率为10 Hz。激光剥蚀过程中采用氦气作为载气、氩气为补偿气以调节灵敏度。本次分析选取SRM610、SRM612、BCR-2G、BIR-1G、BHVO-2 和GQC-BCR-2G为外标样，NKT-1G和TB-1G为质控标样，每测试13个分析点测试一批标样，标样总共8个。数据处理采用ICPMSDataCal 7.2 软件，详细流程见参考文献(Liu et al., 2008; Liu et al., 2010)。

4 分析结果

4.1 石榴子石主量元素特征

石榴子石的电子探针分析结果见附表1(1)数据资料可联系编辑部获取或登录网址https://cjyttsdz.ijournals.cn/ch/reader/issue_browser.aspx。电子探针共分析3件样品，包括白云母花岗岩样品ZPM01-14b1、钠长石花岗岩样品D1223-HF4和伟晶岩样品D1034-B5。石榴子石的w(SiO2)为34.83%～36.41%，w(Al2O3)为19.75%～20.22%，w(FeO)变化较大，从20.34%到31.88%，w(MnO)为9.81%～22.09%，w(MgO)为0.03%～0.62%，w(CaO)为0.89%～1.60%。以12个氧原子为基准计算，结果表明拉隆花岗岩石榴子石属于铁铝榴石-锰铝榴石系列，主要为铁铝榴石，其次为锰铝榴石(图 4)。白云母花岗岩中Alm变化范围为60.71%～64.71%，Spe变化范围为29.05%～32.07%，And变化范围为0.76%～1.26%，整体以铁铝榴石为主。钠长石花岗岩中Alm变化范围为44.66%～57.18%，Spe变化范围为39.88%～51.70%，And变化范围为1.21%～3.56%，整体以锰铝榴石为主。伟晶岩样品中Alm为72.72%，Spe为23.02%，And为1.69%，以铁铝榴石为主。

4.2 石榴子石微量元素特征

拉隆穹窿花岗岩中石榴子石微量元素的分析结果见附表1。微量元素LA-ICP-MS分析过程中同样也对其主量元素测试，其结果整体与电子探针分析结果显示很好的相关性。拉隆穹窿中白云母花岗岩、钠长石花岗岩、伟晶岩中石榴子石明显富集高场强元素(HFSE)和稀土元素(REE)，大离子亲石元素(LILE)富集程度较弱。石榴子石中高场强元素比值Nb/Ta、Zr/Hf、Lu/Hf也呈现出规律性变化。白云母花岗岩石榴子石中的Nb/Ta、Zr/Hf、Lu/Hf比值分别为0.64～1.13、18.18～48.93、244～781，位于穹窿核部中钠长石花岗岩石榴子石中的Nb/Ta、Zr/Hf、Lu/Hf比值分别为1.08～2.5、5.9～14.36、0.07～3.94，位于穹窿滑脱系中钠长石花岗岩石榴子石中的Nb/Ta、Zr/Hf、Lu/Hf比值分别为0.54～1.15、14.36～21.45、0.07～30.22，位于穹窿核部中伟晶岩石榴子石中的Nb/Ta、Zr/Hf、Lu/Hf比值分别为0.13、20.22、101。

A.白云母花岗岩样品ZPM01-14b1，含石榴子石；B. 伟晶岩样品D1034-B5，含石榴子石；C. 穹窿核部钠长花岗岩样品，含石榴子石；D. 穹窿滑脱系中钠长石花岗岩样品D3003-D5，含石榴子石；E. 白云母花岗岩样品ZPM01-14b1显微照片(单偏光)，显示石榴子石；F. 穹窿滑脱系钠长石花岗岩样品D3003-D5显微特征(单偏光)，显示石榴子石；G. 穹窿核部钠长石花岗岩样品D1223-HF4显微照片(单偏光)，显示石榴子石呈八边形，内部包含少量包体；H. 样品D1223-HF4显微照片(正交偏光)，微斜长石中发育出溶的钠长石。矿物简称：Grt—石榴子石，Bt—黑云母，Qtz—石英，Pl—斜长石，Alb—钠长石图3 西藏拉隆穹窿样品手标本及镜下特征Fig. 3 Macroscopic and microscopic photos of granites in the Lalong dome

稀土元素整体显示明显的左倾趋势，稀土总含量较高，均具强烈的负Eu异常和富集重稀土元素(HREE)，且具M 型稀土元素四分组效应，表明为同一源区不同结晶分异阶段演化的结果。白云母花岗岩石榴子石的稀土元素总量(∑REE)、轻稀土元素总量(LREE)和重稀土元素总量(HREE)分别为1224×10-6～2476×10-6、2.68 ×10-6～10.48×10-6、1219 ×10-6～2466×10-6，位于穹窿核部钠长石花岗岩石榴子石的稀土元素总量(∑REE)、轻稀土元素总量(LREE)和重稀土元素总量(HREE)分别为186×10-6～838×10-6、13.1×10-6～56.17×10-6、134×10-6～781×10-6，位于穹窿滑脱系中钠长石花岗岩石榴子石的稀土元素总量(∑REE)、轻稀土元素总量(LREE)和重稀土元素总量(HREE)分别为347×10-6～421×10-6、9.47×10-6～14.34×10-6、337 ×10-6～407×10-6，穹窿核部伟晶岩石榴子石的稀土元素总量(∑REE)、轻稀土元素总量(LREE)和重稀土元素总量(HREE)分别为877×10-6、4.28×10-6、873×10-6。白云母花岗岩石榴子石的(Gd/Yb)N、Y/Yb和Sm/Nd比值分别为0.06～0.12、3.5～7.16和9.51～17.64，位于穹窿核部中钠长石花岗岩石榴子石的(Gd/Yb)N、Y/Yb和Sm/Nd比值分别为1.26～14.82、25.17～46.78、5.88～13.99，位于穹窿滑脱系中钠长石花岗岩石榴子石的(Gd/Yb)N、Y/Yb和Sm/Nd比值分别为1.11～1.32、13.67～16.82、14.46～20.66，穹窿核部伟晶岩石榴子石的(Gd/Yb)N、Y/Yb和Sm/Nd比值分别为0.39、16.62、27.77。

Alm—铁铝榴石；Spe—锰铝榴石；Pyr—镁铝榴石图4 西藏拉隆穹窿花岗岩中石榴子石三角分类图解(底图据Smith et al., 2004)Fig. 4 Triangle classification diagram of garnet in granites in Lalong Dome (Modified from Smith et al., 2004)

图5 西藏拉隆穹窿花岗岩中石榴子石稀土元素球粒陨石标准化图解(据Sun and McDonough，1989)Fig. 5 Chondrite-normalized REE diagram of garnet in granites in Lalong Dome (after Sun and McDonough,1989)

5 讨论

5.1 石榴子石的成因

石榴子石的成因类型主要可分为3类：变质型、转熔型和岩浆型(Lackey et al., 2012; 曾令森等, 2019; 高利娥等, 2012; 吕正航等, 2017; 孟繁聪等, 2018)。变质型石榴子石主要形成不同岩石类型的变质作用过程中，典型的有含石榴子石云母片岩和矽卡岩，且这两种类型均在拉隆穹窿广泛出露，一方面，区域上对含石榴子石云母片岩的这套变质岩已做了较多研究(Carosi et al., 2014; Smit et al., 2014; 蔡志慧等, 2010)，特别是针对石榴子石矿物学及其相关的变质作用研究，本文不对此种类型石榴子石进行讨论；另一方面，关于拉隆穹窿中矽卡岩中的石榴子石研究，将在另文中详细讨论，此外前人针对国内外其他典型的矽卡岩矿床中发育的石榴子石已进行详细报道。转熔型石榴子石通常是由变沉积岩中的黑云母发生脱水熔融反应而形成，该类石榴子石具有熔体与源岩混合的特征，可能会影响花岗岩中的元素及Nd同位素地球化学特征。岩浆型石榴子石主要是从硅酸质岩浆中结晶而成。通常岩浆型和转熔型石榴子石在花岗岩均广泛发育。孟繁聪等(2018)提出东昆仑金水口石榴子石堇青石花岗岩中的石榴子石为转熔型成因，是金水口岩群的片麻岩发生麻粒岩相变质并就地深熔的产物。高利娥等(2012)认为喜马拉雅带新生代花岗岩和混合岩中的浅色体包含两类石榴子石：岩浆型石榴子石和混合型石榴子石(即转熔型石榴子石)，并进一步提出岩浆型石榴子石具有以下四个特点：1)由核部到边部，呈典型的振荡型生长环带；2)富集HREE，亏损LREE，从核部到边部，Hf、Y和HREE逐渐降低；3)典型的Eu负异常；4)与源岩中变质石榴子石相比，Mn和Zn含量明显增高。曾令森等(2019)将雅拉香波穹窿花岗岩分为高Sr/Y比值二云母花岗岩和淡色花岗岩，并认为二云母花岗岩和淡色花岗岩分别代表较原始的和演化程度较高的岩浆，这两类花岗岩中石榴子石具有以下三个相似特征：1)从核部到边部，Mn和HREE含量降低，呈典型的生长环带特征；2)富集HREE，亏损LREE；3)显著的Eu负异常。

岩相学观察表明，拉隆穹窿花岗岩中石榴子石矿物颗粒晶形完整，镜下呈典型八边形特征，内部包体较少，暂无明显生长环带，呈典型岩浆型石榴子石特征。矿物主量元素地球化学特征表明，白云母花岗岩、钠长石花岗岩中石榴子石的MnO含量均大于12%，伟晶岩样品石榴子石中MnO含量为9.81%，整体较高；三类样品中石榴子石的CaO含量均小于2%，MgO的含量均小于1%，呈高锰、低钙和低镁成分，是典型岩浆成因石榴子石的特征。矿物微量元素地球化学特征表明，白云母花岗岩、钠长石花岗岩和伟晶岩中石榴子石呈HREE富集、LREE亏损、显著的Eu负异常，也表现为典型岩浆成因的特征。因此，拉隆穹窿中白云母花岗岩、钠长石花岗岩和伟晶岩中的石榴子石均为典型的岩浆成因石榴子石。

5.2 石榴子石对岩浆-热液过程的示踪

石榴子石的晶体结构和化学组成，通常记录了岩浆-热液流体的演化过程，是示踪成矿流体组成、性质和环境变化的重要手段。在岩浆结晶过程中，Mn/(Fe+Mg)的比值逐渐增高，石榴子石通常作为岩浆晚期结晶的矿物，一般以富含锰的铁铝榴石-锰铝榴石固熔系列或锰铝榴石为代表，揭示岩浆结晶的分异晚期。伴随着岩浆结晶分异程度的逐渐增高，花岗岩中石榴子石的MgO和CaO含量逐渐降低，Mn/(MnO+FeO)比值逐渐增高。拉隆穹窿中石榴子石的MnO含量从白云母花岗岩(12.42%～13.48%)到钠长石花岗岩(16.83%～22.09%)逐渐增高，MgO含量从白云母花岗岩(0.57%～0.62%)到钠长石花岗岩(0.03%～0.09%)逐渐降低，CaO的含量也从白云母花岗岩(1.3%～1.6%)到钠长石花岗岩(0.89%～1.2%)逐渐降低；Mn/(MnO+FeO)比值从白云母花岗岩(0.02)到钠长石花岗岩(0.03～0.04)逐渐增高，Mn/(Fe+Mg)比值从白云母花岗岩(0.43～0.5)到钠长石花岗岩(0.68～1.1)逐渐增高，表明从白云母花岗岩到钠长石花岗岩岩浆分异程度增高。

石榴子石富集稀土元素总量(∑REE)、Zr、Hf、Sc、Zn、Y和V 等微量元素可指示伟晶岩岩浆的形成环境，同时可以指示花岗质岩浆演化过程。通常认为随着岩浆结晶分异程度的增高，石榴子石中的Eu负异常、Sc、Zn、Y和HREE含量也逐渐增高。高利娥等(2012)认为喜马拉雅淡色花岗岩中石榴子石提取了熔体中的Zn，故其浓度显著增高，同时斜长石和锆石同时分离结晶导致石榴子石中Eu明显负异常，Hf、Y以及HREE从核部到边部也逐渐降低，从而指示了岩浆结晶分异过程。在岩浆演化过程中，岩浆自身不断的补充、矿物分离结晶和围岩同化混染作用都可以导致岩浆成分的变化，石榴子石的微量元素变化可以反映石榴子石结晶熔体成分的变化。含水中酸性硅铝质熔浆体系从形成、迁移、冷却到最后完全固结通常经历三个阶段：1)正岩浆阶段，体系主要存在熔体相和晶体相；2)岩浆-热液过渡阶段，体系以熔体相、晶体相和流体相三相共存为特征；3)热液阶段，体系以流体相和晶体相为主，熔体相逐渐消失(Badanina et al., 2004; Kaeter et al., 2018; Peterková and Dolejš, 2019; 朱金初等, 2000)。

在岩浆结晶分异过程中，石英、钾长石和斜长石均是贫Mn、Sc、Zn、Y和HREE的矿物，这些元素随着岩浆结晶分异的增强而升高。石榴子石通常晚于石英、长石矿物的结晶，从残余熔体中结晶的石榴子石中的Sc、Zn、Y和HREE等含量也逐渐升高。花岗岩中斜长石的结晶作用通常攫取了岩浆中大量的Eu，从而导致其他共生矿物明显具有Eu负异常，从而很好地解释了花岗岩中石榴子石呈显著的Eu负异常。

拉隆穹窿中淡色花岗岩从白云母花岗岩至钠长石花岗岩，伴随着岩浆结晶分异逐渐增高，石榴子石中Sc、Zn、Y和HREE含量也应该逐渐增高，然而，除了石榴子石中Zn含量是随着岩浆分异逐渐增高以外，Sc、Y和HREE含量从白云母花岗岩至钠长石花岗岩随着岩浆演化逐渐反而降低，可能的解释是岩浆演化至白云母花岗岩的末期，体系进入岩浆-热液过渡阶段，热液的加入从而导致石榴子石体系中Sc、Y和HREE的降低。Sc、Y和HREE元素在石英和长石中均是不相容元素，在岩浆演化过程中，这些元素更倾向于进入熔体，伴随着演化程度的加强，流体组分也逐渐增高，体系由最初的熔体转换为熔体-流体的阶段。因此，拉隆穹窿花岗岩从白云母花岗岩至钠长石花岗岩，随着岩浆演化的升高，花岗岩质岩浆体系从正岩浆阶段转化并进入了岩浆-热液过渡阶段，该阶段主要以熔体相、晶体相和流体相三相共存为典型特征，其中流体的加入并与熔体的相互作用，从而导致了钠长花岗岩中石榴子石Sc、Y和HREE等元素含量以及Eu负异常逐渐降低。

A. MnO-CaO 图解，底图据陈欢等，2020；B. MnO-FeO 图解；C. MnO-MgO 图解；D. Mn/(Mn+Fe)-MgO 图解，图例见图5图6 西藏拉隆穹窿花岗岩中石榴子石主量元素图解Fig. 6 Major elements diagram of garnet in granites in Lalong Dome

A. Sc-Zn 图解；B. Y-Zn 图解；C. HREE-Zn 图解；D. Y/Yb-(Gd/Yb)N图解图7 西藏拉隆穹窿花岗岩中石榴子石微量元素图解Fig. 7 Trace elements diagram of garnet in granites in Lalong Dome

5.3 石榴子石对Be-Nb-Ta稀有金属成矿的指示

通常花岗岩质岩石中石榴子石以铁铝榴石和锰铝榴石为主，且随着岩浆演化程度的不断加强，锰铝榴石端元的比例也逐渐增加。稀有金属花岗岩中石榴子石固溶体系列中锰铝榴石组分通常在80%以上。诸多研究表明，花岗岩中石榴子石从铁铝榴石端元向锰铝榴石转化，代表了岩浆结晶分异演化的不断加强(Müller et al., 2012; Whitworth, 1992)。吕正航等(2020)提出新疆柯鲁木特含矿伟晶岩中石榴子石为锰铝榴石，是岩浆高度分异结晶产物，并进一步认为该含锰铝榴石的伟晶岩十分有利于Li的富集与成矿，指出锰铝榴石可以作为该区域Li矿化的矿物学标志。新疆阿尔泰卡鲁安超大型锂矿中含矿伟晶岩脉中也发育大量的锰铝榴石，研究表明高Mn的锰铝榴石也是伟晶岩中Li矿化的矿物学标志。稀有金属花岗质岩浆伴随着分异程度的增高，逐渐向富Mn和Ta的方向演化(张爱铖等, 2004; 朱金初等, 2000)。拉隆穹窿白云母花岗岩中石榴子石主要为铁铝榴石、钠长石花岗岩中石榴子石主要为锰铝榴石，从白云母花岗岩到钠长石花岗岩，岩浆分异程度增强，石榴子石端元从铁铝榴石向锰铝榴石转化。结合1∶5万洛扎幅矿产地质调查结果，拉隆钠长石花岗岩型的Be-Nb-Ta稀有金属主要富集在钠长石花岗岩中。这些证据综合表明锰铝榴石可以作为拉隆甚至北喜马拉雅带上淡色花岗岩Be-Nb-Ta稀有金属矿化的矿物学标志。

A. Ta-HREE 图解；B. Nb-HREE 图解图8 西藏拉隆穹窿花岗岩中石榴子石微量元素与成矿元素Nb-Ta图解Fig. 8 Trace elements vs. Nb-Ta diagrams of garnet in granites in Lalong Dome

花岗质岩浆随着结晶分异作用的加强，逐渐形成一种富含K、Na、Al等造岩矿物、富含Li、Be、Rb、Cs、Nb和Ta等稀有金属元素和H2O、P、F、Cl等挥发分的岩浆，该岩浆主要形成于岩浆-热液过渡阶段，稀有金属元素如Be、Nb、Ta等逐渐增高。拉隆穹窿钠长石花岗岩主要形成于岩浆-热液过渡阶段，富含Be-Nb-Ta稀有金属元素，属于典型的稀有金属花岗岩。钠长石花岗岩中石榴子石的Sc、Y和HREE含量伴随着岩浆演化而降低，特别是当HREE含量小于1000 ×10-6时，稀有金属元素Be、Nb、Ta逐渐富集(图8A和B)。因此，石榴子石中Sc、Y和HREE等元素变化可以作为高分异淡色花岗岩Be、Nb、Ta等稀有金属矿化的标志。

6 结论

(1)拉隆穹窿中白云母花岗岩到钠长石花岗岩岩浆结晶分异程度逐渐增高，白云母花岗岩石榴子石主要为铁铝榴石、钠长石花岗岩中石榴子石主要为锰铝榴石，其均为典型岩浆成因的石榴子石。

(2)拉隆淡色花岗岩石榴子石微量均显示HREE富集、LREE亏损，Eu负异常，从白云母花岗岩到钠长石花岗岩，石榴子石中Zn含量增加，Sc、Y和HREE等元素含量降低，特别是当HREE含量小于1000 ×10-6时，稀有金属元素Be、Nb和Ta含量增加，标志着岩浆演化进入了岩浆-热液过渡阶段。

(3)锰铝榴石可以作为拉隆淡色花岗岩Be-Nb-Ta稀有金属矿化的矿物学指标。

致谢：中国地质调查局成都地质调查中心(原成都地质矿产研究所)成立60周年之际，谨作此文以表示热烈祝贺。野外工作得到了四川省地质矿产勘查开发局405地质队的肖鹏、李红兵、叶超和中国地质调查局成都地质调查中心的李应栩、吴建阳、梁生贤、郭镜、樊文鑫的热心帮助，电子探针测试由中国地质调查局成都地质调查中心王坤阳协助完成，石榴子石LA-ICP-MS原位矿物微量由中国科学院地球化学研究所何德峰老师协助完成，两位审稿专家和期刊主编及编委对本文提出了建设性的修改意见，在此一并表示衷心的感谢。