华南大面积中生代花岗岩及其巨量金属矿床是研究花岗岩成岩成矿、华南岩浆-构造演化以及岩石圈地球动力学过程的天然实验室。上世纪90年代以来,国内外同行对华南花岗岩开展了大量研究工作,华南花岗岩及其成矿作用已经成为国际学术前沿和热点问题。尽管有关华南花岗岩的研究已经取得了很大的进展,但是以往的研究主要建立在岩石学和地球化学领域,而缺少实验岩石学方面的基础研究。因而,有关花岗岩岩浆形成过程及其形成时温度、压力、氧逸度、水含量的物理化学条件,以及在这些物理化学条件下成矿物质聚集和运移规律等基本科学问题,目前仍存在许多疑问。实验岩石学的发展为探究各种变质过程、地幔地壳各组成及相变、岩浆形成及演化等方面的规律做出了许多重要的贡献。如20世纪60年代,Tuttle和Bowen的“Qz-Ab-Qr”三元系的实验就成功地解决了关于花岗岩成因“水成论”、“火成论”的长期争论。此外,随着科技技术在实验岩石学领域的发展,以气体为压力传导介质的内加热高压釜的引入对研究安山岩、流纹岩、花岗岩等内容提供了重要的技术保障,让实验岩石学能够为理论岩石学提供更为直接的证据与支持,尤其在岩石成因方面更是有着得天独厚的优势。因此,为了探究华南中生代花岗岩岩石成岩过程及其相关成矿作用等基础的科学问题,本论文选取了华南侏罗纪与锡成矿作用相关的代表性岩体,即骑田岭岩体作为此次主要的研究对象,其次周边一个Sn-Nb-Ta成矿的高演化长英质岩脉也是本论文研究内容的一部分。骑田岭岩体与周边的花山、姑婆山、九嶷山等众多岩体有着相似的岩石学及地球化学特征,且这些岩体均与Sn金属成矿作用相关,作为南岭区域侏罗纪时期代表性成矿岩体,骑田岭岩体可以作为一个探寻成矿花岗岩成因的窗口。前人对骑田岭岩体做了大量而详细的岩石学、矿物学、年代学及地球化学等工作研究,然而岩体的成岩成矿过程等科学问题还存在着许多争议,本论文在前人的研究基础之上,除了系统补充了矿物岩石地球化学及年代学等研究之外,还重点开展了骑田岭花岗岩的相平衡实验岩石学工作,实验岩石学的引入将有助于我们对这些花岗岩成因及结晶条件等基础问题有一个更深入的了解。骑田岭花岗岩体位于湖南省南部南岭山系中段,NE向的茶陵-郴州-临武深大断裂带以及九嶷山-骑田岭-九峰山深断裂带交汇处。整个岩体呈等轴状,总出露面积约520 km2。附近出露的沉积岩地层有以砂泥质岩石为主的震旦系-志留系和以碳酸盐岩为主的泥盆系-下三叠统。岩体与围岩接触边界平直,无强烈的变形,局部发现有角岩化、大理岩化及矽卡岩化等变质作用。近年在岩体中南部发现了芙蓉大型锡矿床,其矿床类型主要有石英脉型、矽卡岩型、云英岩型以及绿泥石化蚀变型等。根据岩石学和岩石地球化学等特征,骑田岭岩体可被分为三类岩相:岩相一为中粗粒斑状角闪石黑云母二长花岗岩,主要分布在骑田岭岩体边缘一带;岩相二主要为中粗粒斑状黑云母二长花岗岩,局部可含角闪石1%~3%,分布于岩体中部及南部。岩相三为细粒黑云母花岗岩,零星分布于岩体内部的不同部位。全岩主量分析结果表明,这三类花岗岩均为准铝质,属高钾钙碱系列及钾玄岩系列。哈克图解显示从第一类花岗岩到最酸性的第三类花岗岩,随着SiO2含量的增加,Al2O3、TiO2、FeOT、MgO、CaO和P2O5都逐渐减少,显示岩浆结晶分异的趋势。全岩微量元素特征指示骑田岭花岗岩稀土总量高(平均305 ppm),富集高场强元素Th、Zr、Y及大离子亲石元素Rb,亏损Sr、Ba、P和Ti等元素。其稀土元素配分曲线呈海鸥型,轻稀土相对陡斜,而重稀土配分曲线相对平坦,轻重稀土比值大且有明显的Eu负异常,从第一类花岗岩到第三类花岗岩,K/Rb和Rb/Sr值逐渐增高,Eu负异常逐渐加强。(Na2O+K2O)及Zr+Nb+Ce+Y分别与10000Ga/Al投图指示,骑田岭花岗岩落于A-型花岗岩的区域中,Ce-Nb-Y及*Ga-Nb-Y投图中将骑田岭花岗岩划分到了 A2型。Nb vs Y和TavsYb的投图显示骑田岭花岗岩落于板内碱性玄武岩区。此外,结合全岩主微量,计算得出从最基性岩相到最酸性岩相,骑田岭花岗岩三类岩相的全岩锆饱和平均温度分别为830℃,809℃ and 785℃,呈依次降低的趋势。系统的矿物学研究显示,骑田岭花岗岩中主要的造岩矿物为黑云母、(±角闪石)、斜长石、钾长石、石英等,副矿物为钛铁矿、磁铁矿、磷灰石、锆石、榍石、褐帘石等。其中岩相学薄片观察结果指示镁铁质矿物角闪石具有岩浆角闪石的特征,自形程度较高,未见明显环带,部分角闪石可包含少量黑云母。电子探针成分分析显示骑田岭花岗岩中的角闪石为钙质角闪石,这些角闪石具有高的FeO*(全铁)含量和低的MgO含量,Fe/(Fe+Mg)变化在0.65~0.85。此外角闪石中还有较高的TiO2含量(0.9%~2.0%)和Cl含量(0.2%~0.6%),全Altot变化范围在1.2-1.8之间。根据角闪石地质压力计的计算,估算出骑田岭花岗岩的结晶压力为3.2±1kbar。而来自于角闪石地质温度计计算则给出了角闪石所记录的温度约为750℃。骑田岭花岗岩中黑云母结晶程度较好,其化学成分大多富铁贫镁,属于铁黑云母,Fe#=Fe/(Fe+Mg)变化在0.60~0.85之间,且岩性随着基性到酸性成分的转变,黑云母中Fe#也逐渐增加。新鲜的黑云母有较高的TiO2含量(3.5%~4.7%)和Cl含量(0.2%~0.6%)。前人对黑云母成分中的Fe2+,Fe3+和Mg2+进行氧逸度投图划分,发现由黑云母成分指示的氧逸度位于HM(赤铁矿-磁铁矿)和NNO(镍-氧化镍)两氧逸度缓冲剂之间,指示一个相对氧化的条件,此外,共生的钛铁氧化物的氧逸度计算显示在550-600℃时,磁铁矿与钛铁矿体系中所记录的氧逸度均高于NNO(镍-氧化镍)。然而,来自于三个骑田岭花岗岩中锆石微量成分中Ce元素Ce4+/Ce3+比值的计算结果分别为65,54,49,与智利高氧逸度斑岩型铜矿的Ce4+/Ce3+比值(>300)相比,相对较低,这一结果指示骑田岭岩体应该形成于一个相对较还原的环境,与上述黑云母与钛铁氧化物给出的氧逸度条件相矛盾,因此,对于骑田岭花岗岩岩浆氧逸度条件的衡量还需后续的研究工作给出更直接的证据。斜长石在骑田岭花岗岩中常具有环带,成分分析显示属于更-中长石系列,斜长石的An牌号变化范围为2~48,极个别为钠长石。斜长石与共生的角闪石的温度计计算结果显示,骑田岭花岗岩岩相一与岩相二的温度估算分别为740-830℃及650-740℃,这与前文角闪石温度计以及全岩锆饱和温度计计算的结果相一致。关于骑田岭岩体的侵位年龄问题,前人主要认识:骑田岭花岗岩体可主要分成三个侵入阶段,早期侵位于163~160Ma;中期,侵位于157~153Ma;晚阶段侵位于150~146 Ma。为了探究侵位是分时间段发生还是连续侵位,本论文选取18个样品开展定年工作,它们分别来自岩相一:中粗粒角闪石黑云母二长花岗岩,岩相二:中粗粒黑云母花岗岩及岩相三:中细粒或细粒黑云母花岗岩三种岩性。定年结果显示,中粗粒含角闪石黑云母二长花岗岩年龄范围为:155±1.9~158.3±1.4Ma,其中有一个较为年轻的样品 SC1461(149.5±4.8Ma);中粗粒黑云母花岗岩年龄范围为154±2~162±2 Ma;中细粒黑云母花岗岩年龄范围为152.9±2.6~159.2±1.9 Ma。三种岩性的年龄均有所重叠,年龄范围值均为早侏罗时期,与前人研究的结果相一致,但是三种岩性的年龄并未能区分出明显的三期,且年龄的早晚并未能严格对应到三种花岗岩岩相,因此不能排除骑田岭岩体为少量多次持续性侵位的可能性。其次,前人的SHRIMP锆石U-Pb定年工作中还发现骑田岭花岗岩中单颗粒锆石的结晶年龄从核到边年龄变化范围为159.1±0.9~151.9±2.2 Ma,说明单颗锆石结晶的时间跨度可达7个百万年,如此之长的结晶时间是单次岩浆侵位所难以解释的。再次,前人对骑田岭的研究还发现了南部出现了含有花岗岩包体的黄玉流纹岩脉,该流纹岩的年龄显示岩脉侵位时间为147.15±0.45Ma,而具有棱角状的花岗岩包体的年龄为154.2±2.7Ma,说明当岩脉侵位时,花岗岩已冷却固结,且该区域的岩浆活动丰富,这也与野外观察到细粒花岗岩侵位到中粗粒花岗岩中两者接触部位发育冷凝边这一现象相一致。因此,结合以上证据,我们认为骑田岭岩体岩浆侵位极有可能是少量多批次持续侵位的,从大约160 Ma开始,以数以千计的小岩枝的形式侵位,随着时间推移侵位速率在约156 Ma时达到最大,然后在大约150 Ma时逐渐缓慢下来,最后冷却固化并伴随后期的岩浆侵位活动。此外,为了探究骑田岭岩体的冷却历史,本论文还在18个锆石定年的样品中选取了 12个样品开展了角闪石及黑云母的40Ar-39Ar定年工作,其中3个样品同时获得了角闪岩与黑云母的40Ar-39Ar年龄,其余9个样品均获得黑云母的40Ar-39Ar年龄。定年结果显示,12个样品的角闪石与黑云母给出的40Ar-39Ar年龄变化于151 Ma与155 Ma之间,这与前人的40Ar-39Ar定年的结果(157.5±0.3 Ma和155.1±1.8 Ma)相吻合。相比于每个样品的锆石U-Pb年龄,40Ar-39Ar年龄均更年轻,且两者的年龄差最高不超过5Ma,因此,角闪石及黑云母的40Ar-39Ar年龄可以代表岩体的冷却年龄或近似的结晶年龄,并且未受到后期熱事件的干扰。其中三个同时获得锆石U-Pb,及角闪石和黑云母40Ar-39Ar年龄的样品给出了以下年龄信息:样品SC52的三种年龄(锆石、角闪石、黑云母)分别为157.5±1.4Ma,153.4±0.4Ma,152.6±0.8 Ma;样品 SC58 分别为 157.2±1.4Ma,151.5±0.4 Ma,152.6±0.4 Ma;样品 SC62 分别为 158.3±1.4 Ma,151.6±0.3 Ma,153.9±0.4 Ma。由于锆石的U-Pb体系与角闪石及黑云母的Ar-Ar体系封闭温度分别为750-900℃,400-600℃,350-400℃,因此通过不同的年龄和封闭温度,我们可以模拟计算出岩体的冷却速率。由于只有样品SC52是随着封闭温度的降低,年龄逐渐变年轻的,因此我们认为样品SC52是最合适用来进行岩体冷却速率的计算。模拟计算过程中,我们选取封闭温度的下限值为模拟温度,最终结果显示,骑田岭岩体的冷却速率为80℃/Ma。此外,样品在岩体分布的位置也可反映出不同的冷却速率,整体的趋势为分布于岩体中心位置的样品冷却速率低于分布于岩体边缘的样品。例如,如忽略误差范围,样品SC42A位于岩体西北边缘处,其锆石U-Pb年龄与黑云母40Ar-39Ar年龄差值仅为0.1Ma,指示当岩浆侵位时,该样品所位于的区域冷却非常迅速。然而位于岩体中心的样品SC52,如前文所述,锆石U-Pb年龄与黑云母40Ar-39Ar年龄差可高达4.8Ma,指示冷却相对较缓。基于前期对骑田岭岩体进行大量的矿物学、岩石学、地球化学及年代学的研究工作,我们获得了许多可靠的数据及初步结论,为后期实验岩石学研究工作提供了强有力的参考信息。为了能够探究骑田岭岩体成岩过程中的温度、压力、氧逸度及水含量的物理化学条件,本论文采用了实验岩石学的物理模拟重结晶方法,设定不同的温度、压力、氧逸度及水含量等物理化学参数,通过实验的相平衡对骑田岭岩体的结晶条件进行限定。本论文选取了骑田岭3个不同成分样品作为实验的起始物质:QTL-38C(SiO2 65 wt%)来自于岩相一的中粗粒斑状角闪石黑云母花岗岩(角闪石含量约为7-8 vol%),以及QT-14A(SiO268wt%),QT-13(SiO2 71 wt%)两个来自于岩相二中粗粒含少量角闪石的黑云母花岗岩(角闪石含量分别约为4vol%及2vol%)。此次高温高压实验均采用了法国奥尔良大学的内加热高压釜高温高压设备,根据前期各种温压计计算提供的参考,此次进行高温高压实验的条件选择如下:温度为660℃-900℃,压力条件范围为100-700 MPa,其中大部分实验的压力条件限制在200和300 MPa,岩浆中水含量变化范围为XH2O=0.4-1(相当于~3.0-~8.6 wt%),氧逸度控制在NNO-1.3(还原)及NNO+2.4(氧化)。共计完成了 19组,为期约为8750小时的高温高压实验。在压力为200与300MPa,和相对还原(氧逸度为NNO~-1.3)条件下,我们得到了这三个花岗岩样品的相平衡图。根据这些相平衡图,骑田岭花岗岩的矿物结晶序列首先被确定。在200 MPa条件下,最基性的样品QTL-38C,液相线温度最高(>900℃),其次是样品QT-14A,最后为最酸性的样品QT-13。为了描述各矿物相的结晶顺序与稳定范围,现以成分最基性的样品QTL-38C为例进行详细说明。200MPa,水饱和条件下接近岩浆液相线温度900℃时,钛铁矿(Ilm)、斜方辉石(Lpx)以及单斜辉石(Cpx)已经结晶,说明这一温度还未达到体系中真正的液相线温度,该样品的液相线温度应高于900℃。随着温度降低到875℃,开始结晶的矿物主要为角闪石与黑云母,温度再次降低至825℃,随即是斜长石的晶出,最后当温度降至约720℃时,石英与钾长石才相继结晶。各种矿物相的稳定区域除了受温度制约以外,岩浆中的水含量也是一个重要的影响因素。随着岩浆中水含量从饱和到不饱和,斜方辉石(Lpx)的晶出温度从825℃(XH2O=1,6.2wt%)降至775℃(XH2O=0.6,4wt%),然而斜长石则显示相反的变化,晶出温度从825℃(XH2O=1,6.2wt%)升至900℃(XH2O=0.6,4wt%),此外,钾长石和石英也显示与斜长石相似的变化,随着岩浆中水含量的逐渐不饱和,两者的晶出温度也显著提高。300MPa条件下的矿物结晶顺序与200MPa相类似,区别最大的方面则体现在接近水饱和条件下角闪石的稳定域。在200MPa条件下,最基性的样品QTL-38C中角闪石晶出的温度范围为~725-875℃。当压力上升到300MPa,接近岩浆水饱和的条件时,角闪石晶出的温度范围扩大到~660-~875℃(且该角闪石稳定区域内单斜辉石非稳定域也逐渐增加),其下限值接近固相线温度。而在对应的自然样品中含有7%的角闪石,说明岩浆在冷却到固相线以下时,角闪石都是稳定的。因此,同样考虑在角闪石的稳定域的前提下,相比于200 MPa,300 MPa压力条件下的实验产物更接近自然样品。此外,根据相图显示,200MPa下,另外两个成分的样品中矿物的晶出顺序与稳定区域与最基性的样品QTL-38C相类似,但是水饱和条件下矿物晶出温度相继降低(斜方辉石(Lpx)的晶出温度除外),且两个样品在200 MPa条件下所有的实验中的结晶产物中均未发现角闪石的结晶。然而对于样品QTL-14A(自然样品含有3%左右的角闪石)300 MPa水饱和的条件下,角闪石晶出于750℃。因此,样品QTL-14A的实验也同样支持骑田岭岩体的压力至少为300MPa的推论。结合角闪石压力计计算的结果,我们将骑田岭岩体压力的上限值限于350 MPa。此外,由于角闪石的稳定域对岩浆中的水含量是非常敏感的,对于花岗岩的熔体中水含量的确定,我们可以通过角闪石来得到相关信息。在水饱和条件下,除了温度的影响因素以外,压力越高,岩浆中水的含量就越高,因此,200MPa条件下,角闪石稳定区域水含量的下限值,可以近似代表骑田岭岩体岩浆水含量的最低值。200MPa条件下,角闪石稳定区域指示,岩浆中至少含有5.5%的H2O才有可能开始结晶角闪石。当然实际情况(压力≥300MPa),岩浆体系中的水含量应至少在6wt%以上。通过实验产物的成分分析,我们发现实验产物中斜长石的钙长石端员(An)的含量也可以指示岩浆中的水含量的相关信息,An含量随温度和岩浆中水含量的增加而增加。对于最基性的样品QTL-38C,在200MPa,接近水饱和条件下,800℃及其以下温度所结晶出的斜长石(An25-40)落入了自然样品中斜长石An的范围内(An18-40)。在800℃,实验产物中斜长石An含量与自然样品中斜长石An含量的最高值相交于岩浆水含量5.6%处,这也与200 MPa条件下角闪石所给出的水含量的下限值相印证。在300MPa时,接近水饱和的温度降至约775-750℃,自然样品中斜长石An含量的最高值所记录下岩浆中的水含量大约在7wt%。来自于岩相二的两个样品QTL-14A及QTL-13也给出了类似的结论:在300 MPa时,接近水饱和的条件,自然样品QTL-14A中斜长石An含量的最高值所记录下的温度应介于800℃与750℃,我们选取775℃为其记录的最高温度,此时所指示的水含量大概在7.5wt%。对于最酸性的自然样品QTL-13 给出所记录的最高 An 值为 35,对应于该样品能够记录的最高温度降至 750-700℃之间,而此时的水含量可高达8%。在建立相平衡的同时,我们发现岩浆体系中除了温度以外,氧逸度对镁铁质矿物的成分有很大的影响。对于在不同温度以及氧逸度条件下实验产物中的角闪石以及黑云母成分中Fe#=Fe/(Fe+Mg)的比值,我们也进行了比较研究,最终实验产物的成分显示,Fe#在角闪石和黑云母中会随温度及氧逸度的增加而降低,而压力对Fe#的影响因素似乎不大。在800℃,200MPa,水饱和条件下,样品QTL-38C在氧化条件下(NNO+2.4)结晶的角闪石Fe/(Fe+Mg)比值为~0.2,在相对还原条件(NNO-1)实验组中得到比值为~0.56,这一比值更接近自然样品的比值范围(0.61-0.70),且随着温度的降低,还原条件下的角闪石Fe#在660℃,也可高达0.75。结合实验产物与自然样品中矿物成分的比较,角闪石给出岩体的氧逸度可能在NNO-1±0.5。这一结论也得到了黑云母中Fe#的支持。三个自然样品中的黑云母Fe#分别为0.67,0.68,0.73,在还原条件下(NNO-1),样品QTL-38C在700℃获得了与自然样品中相似的Fe#(0.66),而QTL-14A及QTL-13也分别于700℃及675℃获得了近似于自然样品的Fe#,分别为0.69和0.73,因此综合角闪石及黑云母的成分Fe#,骑田岭岩体的氧逸度环境应为NNO-1±0.5,相对还原。在骑田岭相平衡体系中,随着各种物理化学参数(温度、压力、氧逸度、水含量)的变化,各组实验中残余熔体也有相应的变化。首先体现在熔体含量,其他各参数不变,压力增加,熔体体积增加,随着温度的增加,熔体在每一组晶管中所占比例也持续增加,例如样品QTL-38C在200 MPa水饱和条件下,熔体占晶体与熔体总和百分比从700℃的60 wt%到800℃的76 wt%再到900℃的92 wt%。此外,熔体的成分与温度及水含量也有着密切的联系。熔体成分在哈克图解上显示,随着温度的降低,熔体中水含量的降低,残余熔体中的SiO2含量逐渐增高,而Al2O3、FeOT、CaO相继降低。熔体中K2O的含量随温度的变化不明显,但随着熔体中水含量的降低,K2O的含量逐渐增加。实验起始物质QTL-38C在900℃熔融条件下,可以获得类似于岩相二样品QTL-14A全岩的成分,而850℃熔融条件下则可获得QTL-13全岩的成分。类似的岩相二样品实验起始物质QTL-14A及QTL-13也可分别获得SiO2更高的熔体。虽然三个实验样品并不能完全代表骑田岭岩浆的初始成分,但是通过此次岩浆的结晶分异,是可以产生类似于自然样品成分的熔体。此外对于骑田岭岩体岩相及成分的差别,除了结晶分异这一推断,目前也不能完全排除岩浆混合及混染的可能性。结合已完成的相平衡实验结果,我们又新增了几组基于不同起始物质成分及氧逸度条件的相平衡实验,以此通过氧逸度与角闪石及黑云母中Fe#的关系尝试建立起一个氧逸度计模型。其中新增氧逸度条件为~NNO及~NNO+1,除了骑田岭岩体的三个样品外,新增起始物质成分包括Santa Maria英安岩(65.4wt%SiO2;全岩 Fe#w=FeOt/(FeOt+MgO)为 0.79)、Pinatubo 英安岩(65.5 wt%SiO2;Fe#=0.68)、Jamon角闪石黑云母二长花岗岩(70.62wt%SiO2;Fe#=0.86),其中新增前两个成分的样品进行的是结晶相平衡实验,后一个成分的样品为熔融实验,为了确保熔融实验的有效性,骑田岭花岗岩样品QTL38C被添加到了我们的熔融实验中作为检验样品,此次所有实验均在水饱和条件下进行。在我们的氧逸度计模型中,为了扩大模型中的数据量,除了我们早期相平衡中实验的数据以及此次添加实验的数据外,来自于文献中实验岩石学Jamon花岗岩、Wangrah花岗岩、Lyngdal花岗闪长岩、Pinatubo英安岩的相平衡数据也被用于此次模型的校正。基于角闪石以及黑云母成分中Fe#,以及全岩成分,现模拟得到了以下氧逸度计的经验公式:ΔNNO=-0.0019×T(℃)-12.5277×Fe#Amp+0.00142×P(MPa)+4.9068× Fe#Amp×Fe#w+0.4025 ×wTiO2-9.6175× w(Al2O3/SiO2)+0.459×w(Na2O/K2O)+6.5871(1)ΔNNO=-0.0052×T(℃)-12.243×Fe#Bt+0.00177×P(MPa)+5.9615×Fe#Bt×Fe#w+0.4366× wTiO2-0.0526×w(Al2O3/SiO2)+1.2351×w(Na2O/K2O)+5.8933(2)利用该经验公式,我们对周边岩性相似的九嶷山岩体、花山岩体、姑婆山岩体的氧逸度进行了计算,公式(1)得出三个岩体的氧逸度范围在~NNO-2.3到NNO之间,公式(2)为~NNO-1.5到NNO-0.4之间,显示较还原的氧逸度环境。湖南香花岭矿区的一条高演化Sn-N-Ta成矿的431岩脉也为本论文的研究内容。南岭稀有金属成矿带中部湖南省境内的香花岭矿区出露了侏罗纪的癞子岭花岗岩岩体,在其东侧出露了一条呈东西向延展的431岩脉,该岩脉长约1.8km,宽为1.8~18m,呈突变接触关系侵入到泥盆系碳酸盐岩地层中。整个岩脉为次火山相和火山相的类似物,包括了斑晶矿物和基质矿物,岩脉边部发育更加细粒的冷凝边,可见流动构造。样品主要采集于岩脉的两个部位,一处是位于岩脉西部南侧的较深处的钻孔中,该处岩性均为翁岗岩,另一处是位于岩脉中部脉体膨胀部位靠近地表的探槽中,其中心相为翁岗岩,边缘相为含云母黄英岩。翁岗岩多呈斑状结构,斑晶粒径大小最高可达1.5mm,斑晶矿物主要由钠长石、钾长石、石英、铁锂云母及少量黄玉等组成,发育“雪球构造”,基质主要为隐晶质,其矿物种类与斑晶相似,可含少量的玻璃质。黄英岩可见流动构造,粒度较细,<0.3 mm,由石英、黄玉,少量铁锂云母组成。岩石地球化学分析显示,该岩脉的具有强过铝,富集挥发分,高演化,富含稀有金属等的特点:铝饱和指数平均翁岗岩为1.5,黄英岩均高于3.9;F含量翁岗岩中平均1.7 wt.%,黄英岩平均为5.4 wt.%,最高可达 6.22 wt.%;431 岩脉富集 Li、Rb、Cs、Be、W、Sn、Nb、Ta、Hf等高场强元素,其中W、Sn、Nb、Ta在翁岗岩和黄英岩中可分别高达248、175、62.6、68.5 ppm和223、207、802、771 ppm。稀土配分曲线显示翁岗岩与黄英岩均呈现Eu的负异常,从深部翁岗岩到浅部翁岗岩再到云母黄英岩,稀土含量呈逐渐降低,且出现了与稀有金属花岗岩的四组分效应较相似的趋势。在副矿物方面,深部翁岗岩主要含铌铁矿族矿物、重钽铁矿、细晶石,极少有锡石,其半自形的贫钽铌锰矿与造岩矿物共生,指示结晶应为岩浆早期。浅部翁岗岩主要含铌锰矿及少量的锡石,与翁岗岩共生的黄英岩中铌钽氧化物大大减少,锡石含量增加。值得注意的是锡石也有两种类型,一种是与锆石、钨锰矿等矿物共生的锡石,Ta含量较高,最高可达7.77 wt.%(Ta2O5),可能为早期结晶的产物,另一种为团块状的锡石,大量与黄玉及水锡石共生,可包裹有硫化物指示其与岩浆晚期到热液阶段相关。43