灰綠色綠泥石鋁土礦特征描述

灰綠色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造，主要礦物組成為硬鋁石、綠泥石。

是提取鋁、制造耐火材料和高鋁水泥的礦物原料。

據(jù)野外產(chǎn)狀和分布特征，巖相學(xué)測(cè)定、變晶礦物成分和組合標(biāo)志以及硅酸鹽成分分析表明，組成桐柏黑硬綠泥變質(zhì)帶的原巖主要分屬于兩種類型，一是輝長(zhǎng)巖類，二是斜長(zhǎng)花崗巖類。

類巖石中黑硬綠泥石的形成過(guò)程雖長(zhǎng)，但基本上是在一個(gè)變質(zhì)作用過(guò)程中的產(chǎn)物，只是其發(fā)育有先有后而已。早階段形成的黑硬綠泥石都和糜棱葉理相一致，晚階段發(fā)育起來(lái)的硬綠泥石則斜交片理，二者雖有穿插現(xiàn)象但絕無(wú)交代作用可見(jiàn)，而且較大的變斑晶黑硬綠泥石可有篩狀變晶結(jié)構(gòu)，中包斜長(zhǎng)石、綠簾石、角閃石或石英長(zhǎng)石，白云母綠簾石等礦物包體。這些包體礦物一般都是原巖中原生礦物粒化重結(jié)晶的變晶礦物。說(shuō)明這兩類巖石中的黑硬綠泥石都是在原巖受到糜棱巖化作用過(guò)程中的變晶礦物，所以，黑硬綠泥石的變質(zhì)作用實(shí)是韌性剪切變形作用帶內(nèi)輝長(zhǎng)巖體和斜長(zhǎng)花崗片麻巖體的一種退變質(zhì)作用的結(jié)果。

變質(zhì)作用時(shí)代也就是糜棱巖形成的時(shí)代，其中白云斜長(zhǎng)片麻糜棱巖的³⁹Ar/⁴⁰Ar同位素年齡為230Ma，相當(dāng)于印支期，也就是說(shuō)桐柏北部黑硬綠泥石變質(zhì)帶的形成時(shí)代和整個(gè)東秦嶺大別山造山帶發(fā)育的印支期糜棱巖化變形作用是同步發(fā)展起來(lái)的。其形成時(shí)的溫壓條件，參考變質(zhì)作用帶內(nèi)相鄰?fù)冑|(zhì)期巖類中多硅白云母的Si=3.40～3.50，按MassonneandSchreyer（1987）的圖解，于溫度達(dá)673.15K時(shí)，壓力應(yīng)在0.8GPa～1.2GPa之間。若依其平均壓力1GPa，采用Kroph（1978）和GreenandHellman（1982）[15]石榴石多硅白云母地質(zhì)溫度計(jì)，求得本帶變質(zhì)作用的溫度為644.15K～765.15K。也就是說(shuō)桐柏北部黑硬綠泥石變質(zhì)帶中，黑硬綠泥石 黑云母 白云母±綠泥石±石英 鈉長(zhǎng)石和黑硬綠泥石 白云母 陽(yáng)起石±綠泥石 鈉長(zhǎng)石組合形成作用的溫壓條件是在約1.0±0.3GPa，703.15±323.15K，黑硬綠泥石可穩(wěn)定的情況下，這和鄂北藍(lán)片巖帶形成的溫壓條件p/GPa=0.5～0.7，T=623.15K～723.15K是相近的。由于這個(gè)黑硬綠泥石變質(zhì)帶無(wú)硬柱石發(fā)育，而且有富錳鋁榴石石榴石、黑云母和綠簾石形成。因此，其變質(zhì)作用溫度要比北美加里福尼亞有硬柱石出現(xiàn)的黑硬綠泥石變質(zhì)帶的形成溫度要高些，即在臨近黑云母變質(zhì)帶的溫度范圍內(nèi)。桐柏黑硬綠泥石的變質(zhì)帶內(nèi)無(wú)典型的藍(lán)閃石分布，而常見(jiàn)凍藍(lán)閃石和藍(lán)透閃石與鎂鈉閃石產(chǎn)生，也表明這個(gè)變質(zhì)帶形成時(shí)的溫度可能相對(duì)較高，應(yīng)相當(dāng)于通常的綠泥石帶的上部至黑云母帶的下部溫度之間的過(guò)渡帶內(nèi)。這和地質(zhì)溫度計(jì)的計(jì)算結(jié)果是一致的。桐柏黑硬綠泥石變質(zhì)帶內(nèi)的黑硬綠泥石與多硅白云母、陽(yáng)起石、綠簾石、鈉長(zhǎng)石和綠泥石共生，兩無(wú)鉀長(zhǎng)石發(fā)育，這和Brown（1975）對(duì)含黑硬綠泥石的高壓綠片巖相的分析相吻合。因此，桐柏黑硬綠泥石變質(zhì)帶應(yīng)屬于高壓條件下的較高溫藍(lán)閃綠片巖相變質(zhì)形成物 。

綠泥石的化學(xué)成分分析在中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。測(cè)試儀器日本產(chǎn)EPMA-1600型電子探針;測(cè)試條件:加速電壓15 kV,電子束流1.0× 10^{- 8}A,采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的礦物標(biāo)樣,Si、Fe、Mn的標(biāo)樣分別為石英、赤鐵礦、鐵橄欖石,其他元素采用角閃石作標(biāo)樣。

電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表2,以14個(gè)氧原子為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的結(jié)構(gòu)式和特征值見(jiàn)表3。由于綠泥石顆粒細(xì)小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,特別是綠泥石中其他礦物的微細(xì)包裹體、混層結(jié)構(gòu)以及礦物之間的復(fù)雜共生關(guān)系等,利用電子探針?lè)治鼍G泥石成分時(shí)容易產(chǎn)生誤差。綠泥石的w(Na₂O K₂O CaO)可以作為判別其成分是否存在混染的指標(biāo)(Foster,1962 ; Zang et al.,1995 ;Hiller et al.,1991 )。因此,本文采用w(Na₂O K₂O CaO)< 0.5%作為綠泥石成分是否存在混染的判別標(biāo)準(zhǔn)(G2-3-2的C11測(cè)點(diǎn)、2-1-3的A5測(cè)點(diǎn)、DLG-118的C3和C4測(cè)點(diǎn)不符合標(biāo)準(zhǔn))。盡管Fe² 含量不能直接通過(guò)電子探針?lè)治霁@得,但根據(jù)綠泥石中Fe³ 含量一般小于鐵總量的5%,本文近似地用表2中的全鐵來(lái)代表。

剔除成分存在混染的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)后,都龍礦區(qū)綠泥石的化學(xué)成分具有如下特點(diǎn):w(SiO₂)為21.17%～ 29.76%,平均值為24.46%;w(Al₂O₃)為12.77%～ 23.40%,平均值為18.89%;w(FeO)為29.27%～ 41.46%,平均值為36.12%;w(MgO)為1.10%～ 9.85%,平均值為6.57%。其中,鐵、鎂含量變化較大,且此消彼長(zhǎng),反映了它們?cè)诰G泥石中的相互置換比較普遍;另外,鉀、鈉、鈣的含量變化可能指示了綠泥石化的程度。在綠泥石的Fe-Si(原子數(shù))圖解中(圖3,Fe、Si原子數(shù)以28個(gè)氧原子為標(biāo)準(zhǔn)換算),所測(cè)綠泥石主要為富鐵種屬的假鱗綠泥石、鮞綠泥石、蠕綠泥石(鐵綠泥石)及鐵鎂綠泥石。

鱗綠泥石綠泥石的Mg/(Fe Mg)和Al/(Al Mg Fe)比值

Laird(1988)提出的Al/(Al Mg Fe)-Mg/(Fe Mg)圖解,被廣泛地用于識(shí)別綠泥石與其母巖的關(guān)系。一般認(rèn)為,由泥質(zhì)巖蝕變形成的綠泥石,比由鎂鐵質(zhì)巖石轉(zhuǎn)化而成的綠泥石具有較高的Al/(Al Mg Fe)比值(> 0.35)。由表3可知,2-1-3、TJ-19、LZ1-4、6-1-2等4個(gè)樣品的Al/(Al Mg Fe)比值為0.35～ 0.41,反映綠泥石的化學(xué)成分主要來(lái)源于泥質(zhì)巖;而樣品5-1、DLG-118的Al/(Al Mg Fe)比值為0.31～ 0.34,平均值為0.33,反映綠泥石的化學(xué)成分主要來(lái)源于鎂鐵質(zhì)巖。總體來(lái)說(shuō),該礦床綠泥石的Al/(Al Mg Fe)值為0.31～0.41,平均值為0.36(接近0.35),反映綠泥石化學(xué)成分主要受泥質(zhì)與鐵鎂質(zhì)2類原巖控制,且兩者的比例接近。

高M(jìn)g/(Fe Mg)比值的綠泥石一般產(chǎn)于基性巖中,而低Mg/(Fe Mg)比值的綠泥石產(chǎn)于含鐵建造中。該礦床綠泥石的Mg/(Fe Mg)比值為0.05～ 0.37,平均值為0.25,相對(duì)偏低,指示綠泥石的形成環(huán)境應(yīng)為含鐵建造。

在Al/(Al Mg Fe)-Mg/(Fe Mg)圖解中(圖4a),綠泥石樣品的投影點(diǎn)比較分散,總體上顯示一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系,這與綠泥石部分來(lái)自于泥質(zhì)巖,部分來(lái)自于鐵鎂質(zhì)巖或富鎂鐵質(zhì)流體有關(guān),負(fù)相關(guān)性可能反映了混合比例的變化。

鱗綠泥石綠泥石的AlⅣ、AlⅥ值及Fe/(Fe Mg)比值

該礦床綠泥石的Al^Ⅳ值為1.07～ 1.60,Al^Ⅵ值為1.06～1.50,Al^Ⅳ值大多數(shù)大于Al^Ⅵ值(僅一個(gè)分析點(diǎn)除外),這可能與八面體位置上少量Fe對(duì)Al的置換有關(guān)。Al^Ⅳ-Al^Ⅵ關(guān)系圖(圖4b)顯示,Al^Ⅳ與Al^Ⅵ存在一定的正相關(guān)性,說(shuō)明在Al^Ⅳ對(duì)Si的替換過(guò)程中,伴隨著Al^Ⅵ在八面體位置上對(duì)Fe或Mg的置換。該礦床綠泥石Al^Ⅳ與Al^Ⅵ之間的相關(guān)關(guān)系為Al^Ⅳ =0.6835 Al^Ⅳ 0.336(R2= 0.7442)。因此,本區(qū)綠泥石的Al與Si置換不屬于Al^Ⅳ與Al^Ⅵ間接近于1∶1的鈣鎂閃石型替代(Xie,1997),Al^Ⅳ對(duì)Fe或Mg的置換比例高于Al^Ⅳ對(duì)Si的置換。當(dāng)Al^Ⅳ在四面體上置換Si時(shí),產(chǎn)生的負(fù)電荷完全能夠被更多的AlⅣ在八面體上置換Fe或Mg來(lái)補(bǔ)償,這也在一定程度上反映了綠泥石中Fe3 含量很少。Al^Ⅳ-Fe/(Fe Mg)圖解顯示(圖4c),隨著Fe/(Fe Mg)值的增加,AlⅣ值也增加,這表明在Fe置換Mg的過(guò)程中,由于綠泥石結(jié)構(gòu)的調(diào)整,允許更多的Al^Ⅳ置換Si(Xie,1997 ;Kranidiotis et al.,1987 )。在鐵鎂質(zhì)巖石的低級(jí)變質(zhì)作用和活動(dòng)地?zé)狍w系中,粘土礦物、云母等向綠泥石的轉(zhuǎn)換,常伴隨著Al對(duì)Si的置換(Hillier,1993) 。所以,該礦床綠泥石中Fe對(duì)Mg的置換有助于綠泥石的成熟化。

鱗綠泥石綠泥石的Fe AlⅣ-Mg、Fe-Mg、AlⅣ-Mg關(guān)系

該礦床綠泥石Fe Al^Ⅳ與Mg的相關(guān)關(guān)系為:Fe Al^Ⅳ=- 1.0334 Mg 5.9552(r²= 0.9894)(圖4d),呈近1∶ 1的負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明綠泥石的八面體位置主要被Fe、Al、Mg等3種元素占據(jù),主要發(fā)生Fe Al^Ⅳ對(duì)Mg的置換。結(jié)合Fe與Mg的關(guān)系(圖4e):Fe= - 0.8307 Mg 4.4399(r²=0.9389),以及AlⅣ與Mg的關(guān)系(圖4f):Al^Ⅳ= - 0.2027Mg 1.5153(r²= 0.5487),表明Fe對(duì)Mg的置換反應(yīng)是綠泥石八面體位置上最重要的反應(yīng),即綠泥石八面體位置上以Fe置換Mg為主,Al^Ⅳ置換Mg為輔,反映了綠泥石可能產(chǎn)于含鐵高的背景中,即前文提到的含鐵建造。

本研究所分析的樣品主要為矽卡巖型礦石。首先,把所采樣品磨制成光薄片;然后,在光學(xué)顯微鏡觀察鑒定的基礎(chǔ)上,選用了綠泥石化比較明顯的7個(gè)樣品(5-1、TJ-19、2-1-3、2-3-2、DLG-118、6-1-2、LZ1-4)進(jìn)行電子探針?lè)治?。其?樣品5-1、TJ-19采自銅街礦段,2-1-3、2-3-2采自曼家寨礦段,DLG-118、6-1-2、LZ1-4采自辣子寨礦段。鏡下特征顯示,綠泥石主要呈片狀、磷片狀,與錫石、石英、螢石等礦物共生關(guān)系密切,廣泛交代黑云母、陽(yáng)起石及各種硫化物,或沿其礦物裂隙分布、充填(圖2)。各樣品的顯微特征描述詳見(jiàn)表1。