鱗綠泥石

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個樣品(5-1、TJ-19、2-1-3、2-3-2、DLG-118、6-1-2、LZ1-4)進行電子探針分析。其中,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表1。

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

電子探針分析結(jié)果見表2,以14個氧原子為標準計算的結(jié)構(gòu)式和特征值見表3。由于綠泥石顆粒細小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,特別是綠泥石中其他礦物的微細包裹體、混層結(jié)構(gòu)以及礦物之間的復(fù)雜共生關(guān)系等,利用電子探針分析綠泥石成分時容易產(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(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準(G2-3-2的C11測點、2-1-3的A5測點、DLG-118的C3和C4測點不符合標準)。盡管Fe² 含量不能直接通過電子探針分析獲得,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中的全鐵來代表。

剔除成分存在混染的測點數(shù)據(jù)后,都龍礦區(qū)綠泥石的化學(xué)成分具有如下特點: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,反映了它們在綠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個氧原子為標準換算),所測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,被廣泛地用于識別綠泥石與其母巖的關(guān)系。一般認為,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)成分主要來源于鎂鐵質(zhì)巖?？傮w來說,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Mg/(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比較分散,總體上顯示一定的負相關(guān)關(guān)系,這與綠泥石部分來自于泥質(zhì)巖,部分來自于鐵鎂質(zhì)巖或富鎂鐵質(zhì)流體有關(guān),負相關(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(僅一個分析點除外),這可能與八面體位置上少量Fe對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,說明在Al^Ⅳ對Si的替換過程中,伴隨著Al^Ⅵ在八面體位置上對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Fe或Mg的置換比例高于Al^Ⅳ對Si的置換。當(dāng)Al^Ⅳ在四面體上置換Si時,產(chǎn)生的負電荷完全能夠被更多的AlⅣ在八面體上置換Fe或Mg來補償,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)巖石的低級變質(zhì)作用和活動地?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Si的置換(Hillier,1993) 。所以,該礦床綠泥石中Fe對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。

暗綠一綠黑色,呈細鱗片狀集合體,有的呈致密的隱晶質(zhì)毓粒(清水南口一2)。鱗片呈珍珠光澤。條痕灰綠色至帶褐的綠色。解理沿(00I〕完全。具弱磁性(靠近馬蹄磁鐵可吸引)和強電磁性(Wcf一63型自動磁力分離儀,側(cè)傾角12°傾角20°,電流0.2~0.3A,即可選)。比重3.05~3.16。Nm=1.6485~1.6540,正延長,干涉色一級灰至黃色帶綠色色調(diào),二軸晶(一),ZV小。

差熱曲線于5500C處均有一個明顯的吸熱谷,是鐵綠泥石型的特征。X一粉晶分析主要數(shù)據(jù):7.05(10),3.53(9),1.562(7)。成分 (Fe，F(xiàn)e，Mg，Al)6(Si，Al)4O10(O，OH)8；(Mg，F(xiàn)e)3(Fe3 ，F(xiàn)e2 )3〔Al2Si2O10〕(OH)8，F(xiàn)eO 19.8%～39.3%，F(xiàn)e2O3 7.2%～31.7%。實際上是一種富含鐵的鮞綠泥石。成因和用途同鮞綠泥石。

都龍錫鋅礦床位于滇東南馬關(guān)縣都龍鎮(zhèn),是中國已探明的第三大錫石硫化物礦床 ),從北向南主要包括銅街、曼家寨、辣子寨3個礦段(圖1)。礦區(qū)出露地層主要有新元古界—下寒武統(tǒng)新寨巖組片巖、大理巖夾似層狀矽卡巖,寒武系碎屑巖、碳酸鹽巖。其中,新寨巖組為主要賦礦地層。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈,燕山晚期老君山花崗巖主體出露于礦區(qū)北側(cè),并向南傾伏于礦區(qū)地層之下,燕山晚期花崗斑巖脈在區(qū)內(nèi)分布也十分廣泛。此外,在礦區(qū)東南部還出露發(fā)生了變形-變質(zhì)的加里東期花崗巖。

綠泥石作為該礦床最重要的熱液蝕變產(chǎn)物之一,分布相當(dāng)普遍,除了分布在礦區(qū)北部的隱伏花崗巖和脈巖附近外,在含礦層狀矽卡巖及片巖中也大量產(chǎn)出。綠泥石化與礦化關(guān)系密切,一般綠泥石化強的地段,礦化強度也相對較高。

研究表明,該礦床的流體包裹體均一溫度范圍為240～400℃、平均值為318℃(劉玉平,1996 );TIMS錫石U-Pb年齡約為80 Ma,略晚于燕山晚期老君山花崗巖第三期巖相花崗斑巖、石英斑巖的形成年齡(約85 Ma)(劉玉平等,2007 )。結(jié)合礦相學(xué)和電子探針背散射圖像研究,錫石與黃銅礦、銀礦物、鉍礦物以及綠泥石等密切共生,并穿切交代鮞狀黃鐵礦、鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、云母和陽起石等。上述現(xiàn)象表明,該礦床的形成具有多期性,綠泥石化和錫(-銅-銀-鉍)礦化主要為巖漿期后熱液成礦作用的產(chǎn)物(廖震,2008 )。

鱗綠泥石綠泥石的形成溫度及環(huán)境

綠泥石是一種中-低溫壓環(huán)境下的常見礦物,由于其結(jié)構(gòu)與成分上的可變性和非計量性,綠泥石成分和結(jié)構(gòu)的變化,與其形成溫度之間的關(guān)系一直受到研究者們的關(guān)注(Cathelin-eau et al., 1985 ;1988 ;Walshe,1986 ;Decaritat et al.,1993 ;Stefano,1999 )。Stefano(1999) 提出了運用X射線衍射(XRD)數(shù)據(jù)探討綠泥石地質(zhì)溫度計的新方法,并用該方法分析了來自不同地?zé)釄龅木G泥石樣品,通過驗證墨西哥的Los Azufres和美國Gulf of California的Salton Sea兩個典型地?zé)狍w系的綠泥石數(shù)據(jù),證明具有較好的適用性。其擬合的綠泥石形成溫度與(001)面網(wǎng)間距d₀₀₁之間等式為:

d₀₀₁(0.1 nm)= 14.339- 0.001 t(℃)　 r= 0.95 (1)

按照Stefano分析,在缺少XRD數(shù)據(jù)的情況下,可運用Rausell-Colom等(1991) 提出的、并經(jīng)過Nieto(1997) 修正完善的綠泥石成分與d001之間的關(guān)系式(等式2)計算d₀₀₁:

d₀₀₁(0.1 nm)= 14.339- 0.1155Al^Ⅳ-0.0201Fe² (2)

根據(jù)等式(1)、(2)計算,都龍錫鋅礦床綠泥石d001和形成溫度(表3)結(jié)果表明,綠泥石的形成溫度范圍為231～ 304℃ ,平均為269℃ ,屬于中-低溫?zé)嵋何g變范圍,與流體包裹體測溫獲得矽卡巖型錫鋅礦石的成礦溫度范圍(240～ 400 ℃ ,劉玉平,1996 )基本一致。綠泥石的形成溫度變化范圍較大,可能主要與該區(qū)熱液活動的復(fù)雜多變有關(guān)。在空間上,綠泥石形成溫度大致具有由北向南降低的趨勢,這可能與礦體與花崗巖或隱伏花崗巖的距離有關(guān)。

綠泥石的形成過程,是一個由水-巖反應(yīng)控制的動力學(xué)過程,受溫度、壓力、水/巖比、流體和巖石化學(xué)成分等因素的制約。Inoue(1995) 認為,在脈狀礦床的熱液蝕變中,在低氧化、低pH值的條件下,有利于形成富鎂綠泥石;而還原環(huán)境則有利于形成富鐵綠泥石。鐵綠泥石的形成,還可能與流體的沸騰作用有關(guān)。都龍錫鋅礦床的綠泥石,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,指示形成于還原環(huán)境。綠泥石中的離子反應(yīng)主要表現(xiàn)為Fe和Mg的置換反應(yīng),指示了綠泥石產(chǎn)于含鐵建造背景中。

鱗綠泥石綠泥石形成機制及與成礦的關(guān)系

礦物組構(gòu)特征顯示,綠泥石的形成與熱液流體密切相關(guān)。其形成機制可能主要有2種:一種是溶蝕-結(jié)晶,即流體溶蝕礦物并原地重結(jié)晶形成綠泥石,這種機制往往表現(xiàn)為綠泥石交代其他礦物的特征,如綠泥石交代黑云母、角閃石,表現(xiàn)出明顯的交代蝕變特征,甚至出現(xiàn)交代假象(圖2b、2c);另一種是溶蝕-遷移-沉淀結(jié)晶,與第一種的區(qū)別是流體溶蝕礦物后經(jīng)過了一定距離的搬運,再沉淀、結(jié)晶形成綠泥石。這種機制下形成的綠泥石多沿各礦物裂隙生長,并顯示細脈狀分布特征,如在顯微鏡下常見綠泥石沿閃鋅礦、磁黃鐵礦等礦物裂隙充填生長,有時甚至形成綠泥石細脈(圖2d)。

已有研究表明 ,該礦床錫(-銅-銀-鉍)礦化主要與燕山晚期的巖漿熱液活動有關(guān),與本文研究的綠泥石同屬巖漿熱液作用的產(chǎn)物。當(dāng)含錫(-銅-銀-鉍)熱液流體遇到鐵鎂礦物,如黑云母、角閃石時,可交代鐵鎂礦物形成綠泥石,同時伴有錫石等礦物的沉淀,綠泥石表現(xiàn)為與錫石密切共生;也可萃取鐵鎂礦物中的Fe、Mg元素遷移到適當(dāng)?shù)奈恢?如礦物裂隙中,再沉淀結(jié)晶形成綠泥石,并伴隨成礦作用的發(fā)生?？梢?Fe、Mg元素,特別是Fe元素的加入,對綠泥石的形成具有關(guān)鍵作用。綠泥石的形成,與巖漿熱液礦化過程緊密相關(guān),可以作為成礦流體發(fā)生沉淀的一種標志,具有一定的找礦意義。

綜合前文分析,該礦床綠泥石的廣泛分布及其與礦化的密切關(guān)系,表明燕山晚期巖漿活動對該礦床的疊加改造作用顯著。綠泥石的形成溫度(231～ 304 ℃)及環(huán)境(還原環(huán)境、含鐵建造),指示巖漿熱液成礦(即錫(-銅-銀-鉍)礦化)溫度和環(huán)境為中-低溫的還原環(huán)境。 2100433B

據(jù)野外產(chǎn)狀和分布特征，巖相學(xué)測定、變晶礦物成分和組合標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，一是輝長巖類，二是斜長花崗巖類。

類巖石中黑硬綠泥石的形成過程雖長，但基本上是在一個變質(zhì)作用過程中的產(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)育起來的硬綠泥石則斜交片理，二者雖有穿插現(xiàn)象但絕無交代作用可見，而且較大的變斑晶黑硬綠泥石可有篩狀變晶結(jié)構(gòu)，中包斜長石、綠簾石、角閃石或石英長石，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?；亟Y(jié)晶的變晶礦物。說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程中的變晶礦物，所以，黑硬綠泥石的變質(zhì)作用實是韌性剪切變形作用帶內(nèi)輝長巖體和斜長花崗片麻巖體的一種退變質(zhì)作用的結(jié)果。

變質(zhì)作用時代也就是糜棱巖形成的時代，其中白云斜長片麻糜棱巖的³⁹Ar/⁴⁰Ar同位素年齡為230Ma，相當(dāng)于印支期，也就是說桐柏北部黑硬綠泥石變質(zhì)帶的形成時代和整個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)展起來的。其形成時的溫壓條件，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673.15K時，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，求得本帶變質(zhì)作用的溫度為644.15K～765.15K。也就是說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 鈉長石和黑硬綠泥石 白云母 陽起石±綠泥石 鈉長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。由于這個黑硬綠泥石變質(zhì)帶無硬柱石發(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)無典型的藍閃石分布，而常見凍藍閃石和藍透閃石與鎂鈉閃石產(chǎn)生，也表明這個變質(zhì)帶形成時的溫度可能相對較高，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渡帶內(nèi)。這和地質(zhì)溫度計的計算結(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、陽起石、綠簾石、鈉長石和綠泥石共生，兩無鉀長石發(fā)育，這和Brown（1975）對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閃綠片巖相變質(zhì)形成物 。

藍片巖相變質(zhì)的硬綠泥石 纖錳柱石 多硅白云母組合產(chǎn)在開山屯鎮(zhèn)西南的懷慶街上所附近。該種變泥質(zhì)巖呈灰黑色，片狀構(gòu)造，顯微鏡下糜棱巖組構(gòu)清晰。巖石由硬綠泥石、石英（或玉髓）、多硅白云母、綠泥石、纖錳柱石等組成。硬綠泥石呈板狀或不完全的放射狀集合體產(chǎn)出。多硅白云母為片狀集合體。纖錳柱石呈針狀、纖維狀分布，多色性淺棕黃、黃綠至淺綠、鵝黃色，平行消光，最高干涉色二級中部，這與已知鐵纖錳柱石的特征符合。礦物的電子探針成分分析結(jié)果及分子式計算見表"。把本區(qū)發(fā)現(xiàn)的纖錳柱石與已知的纖錳柱石、鐵纖錳柱石的成分相比較，前者的SiO₂（33.89%~36.18%）略低于后二者，其高值接近于鐵纖錳柱石（37.38%）和纖錳柱石（A）37.39%~38.30%的低值，差別分別近于3.21%和3.24%；前者的Al₂O₃含量高值28.56%，也比后二者低。其MnO和FeO含量都與鐵纖錳柱石相當(dāng)，而與纖錳柱石（A）相差較大。它與富錳纖錳柱石相比，SiO₂和Al₂O₃值都很接近?？梢?，吉林延邊開山屯地區(qū)發(fā)現(xiàn)的纖錳柱石應(yīng)為鐵纖錳柱石 。

硬綠泥石是指一種硅酸鹽礦物，為錳、鎂和鐵的堿性鋁硅酸鹽。礦物顏色為暗綠色，具有珍珠光澤。如果富含錳就稱為錳硬綠泥石；富鎂則稱鎂硬綠泥石。