硬綠泥石

顏色：深灰色，或從淺綠色至綠黑色。

條痕：同顏色。

透明度：半透明。

光澤：玻璃光澤，解理面上可見(jiàn)珍珠光澤。

硬度：6.5。

解理和斷口：解理完全，參差狀斷口。

比重：3.6g/cm³

其他性質(zhì)：薄片可彎曲，但易折斷，無(wú)彈性。

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?；亟Y(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 。

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。

化學(xué)組成：成分變化較大，還常含有CaO及TiO₂。

類別：硅酸鹽礦物-島狀硅酸鹽-硬綠泥石族。晶系和空間群：有兩種多型，為三斜晶系和單斜晶系，空間群分別為Ci和C2/c。

晶胞參數(shù)：a0=0.950nm，b0=0.548nm，c0=0.916nm，α=90o11，β=90o111，γ=90o11（三斜），a0=0.952nm，b0=0.547nm，c0=1.819nm，α=90

形態(tài)：晶體為假六方晶體片狀，通常以鱗片狀或玫瑰花形集合體產(chǎn)出。

鑒定特征：以較高的硬度和脆性區(qū)別綠泥石，與云母的區(qū)別是薄片無(wú)彈性。

成因和產(chǎn)狀：形成于區(qū)域變質(zhì)形成的巖石，如片巖和千枚巖，還形成于偉晶巖，伴生礦物有白云母、綠泥石、石榴子石、十字石和藍(lán)晶石。

著名產(chǎn)地：瑞典Saas和Lukmanier等。

藍(lán)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(kāi)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(jí)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(jì)算見(jiàn)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?jiàn)，吉林延邊開(kāi)山屯地區(qū)發(fā)現(xiàn)的纖錳柱石應(yīng)為鐵纖錳柱石 。

科研人員利用偏光顯微鏡、X射線衍射（XRD）、拉曼光譜分析（Raman）、掃描電鏡和能譜分析（SEMandEDS）等，從礦物學(xué)角度對(duì)潭柘寺東山紅廟嶺組中硬綠泥石特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，

（1）在京西潭柘寺東山紅廟嶺組中段分布有含大量硬綠泥石的灰黃色泥質(zhì)粉砂巖。硬綠泥石為單斜晶體，發(fā)育接觸雙晶，呈玫瑰花狀或束狀集合體。

（2）該區(qū)硬綠泥石易被氧化，其中部分Fe² 被氧化為Fe³ ，并替換了Al³ ，其化學(xué)式可寫(xiě)為（Fe² ，Mg）（Al，F(xiàn)e³ ）₂SiO₅（OH）₂。

（3）在京西潭柘寺東山紅廟嶺組中段分布硬綠泥石和鈉云母共存，形成溫度為350～500℃，硬綠泥石呈定向排列，為受構(gòu)造應(yīng)力影響而形成的應(yīng)力礦物，其形成還可能與受構(gòu)造控制的深部熱液活動(dòng)有關(guān) 。2100433B

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)治觥Ｆ渲?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。