基本介紹
- 中文名：鱗綠泥石
- 外文名：thuringite
- 成分：Fe，Fe，Mg，A
- 顏色：橄欖綠色至綠黑色
- 晶系：單斜晶系
- 形態：隱晶質緻密塊體，有時呈細鱗片狀
- 條痕：綠灰色
- 鱗片：珍珠光澤
- 解理：平行底面{001}完全
- 硬度：2~2.5
- 密度：3.15～3.19g/cm3
簡介,礦床地質概況及綠泥石的產出特點,綠泥石顯微特徵,綠泥石的化學成分特徵,綠泥石的形成環境、機制及其與成礦的關係,綠泥石的形成溫度及環境,綠泥石形成機制及與成礦的關係,
簡介
暗綠一綠黑色,呈細鱗片狀集合體,有的呈緻密的隱晶質毓粒(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,二軸晶(一),ZV小。
鱗綠泥石
差熱曲線於5500C處均有一個明顯的吸熱谷,是鐵綠泥石型的特徵。X一粉晶分析主要數據:7.05(10),3.53(9),1.562(7)。成分 (Fe，Fe，Mg，Al)6(Si，Al)4O10(O，OH)8；(Mg，Fe)3(Fe3+，Fe2+)3〔Al2Si2O10〕(OH)8，FeO 19.8%～39.3%，Fe2O3 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。
礦床地質概況及綠泥石的產出特點
都龍錫鋅礦床位於滇東南馬關縣都龍鎮,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)。礦區出露地層主要有新元古界—下寒武統新寨岩組片岩、大理岩夾似層狀矽卡岩,寒武系碎屑岩、碳酸鹽岩。其中,新寨岩組為主要賦礦地層。區內岩漿活動強烈,燕山晚期老君山花崗岩主體出露於礦區北側,並向南傾伏於礦區地層之下,燕山晚期花崗斑岩脈在區內分布也十分廣泛。此外,在礦區東南部還出露發生了變形-變質的加里東期花崗岩。
都龍錫鋅礦床地質略圖
綠泥石作為該礦床最重要的熱液蝕變產物之一,分布相當普遍,除了分布在礦區北部的隱伏花崗岩和脈岩附近外,在含礦層狀矽卡岩及片岩中也大量產出。綠泥石化與礦化關係密切,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範圍為240～400℃、平均值為318℃(劉玉平,1996);TIMS錫石U-Pb年齡約為80 Ma,略晚於燕山晚期老君山花崗岩第三期岩相花崗斑岩、石英斑岩的形成年齡(約85 Ma)(劉玉平等,2007)。結合礦相學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,並穿切交代鮞狀黃鐵礦、鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、雲母和陽起石等。上述現象表明,該礦床的形成具有多期性,綠泥石化和錫(-銅-銀-鉍)礦化主要為岩漿期後熱液成礦作用的產物(廖震,2008)。
綠泥石顯微特徵
本研究所分析的樣品主要為矽卡岩型礦石。首先,把所採樣品磨製成光薄片;然後,在光學顯微鏡觀察鑑定的基礎上,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。鏡下特徵顯示,綠泥石主要呈片狀、磷片狀,與錫石、石英、螢石等礦物共生關係密切,廣泛交代黑雲母、陽起石及各種硫化物,或沿其礦物裂隙分布、充填(圖2)。各樣品的顯微特徵描述詳見表1。
綠泥石顯微特徵
都龍錫鋅礦床綠泥石礦相學特徵
綠泥石的化學成分特徵
綠泥石的化學成分分析在中國科學院地球化學研究所礦床地球化學國家重點實驗室完成。測試儀器日本產EPMA-1600型電子探針;測試條件:加速電壓15 kV,電子束流1.0× 10A,採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,其他元素採用角閃石作標樣。
電子探針分析結果見表2,以14個氧原子為標準計算的結構式和特徵值見表3。由於綠泥石顆粒細小、結構複雜,特別是綠泥石中其他礦物的微細包裹體、混層結構以及礦物之間的複雜共生關係等,利用電子探針分析綠泥石成分時容易產生誤差。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,本文採用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)。儘管Fe含量不能直接通過電子探針分析獲得,但根據綠泥石中Fe含量一般小於鐵總量的5%,本文近似地用表2中的全鐵來代表。
綠泥石化學成分
綠泥石的構成
剔除成分存在混染的測點數據後,都龍礦區綠泥石的化學成分具有如下特點: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)圖解中(圖3,Fe、Si原子數以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。
綠泥石的分解圖
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,被廣泛地用於識別綠泥石與其母岩的關係。一般認為,由泥質岩蝕變形成的綠泥石,比由鎂鐵質岩石轉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,反映綠泥石的化學成分主要來源於泥質岩;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,反映綠泥石的化學成分主要來源於鎂鐵質岩。總體來說,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),反映綠泥石化學成分主要受泥質與鐵鎂質2類原岩控制,且兩者的比例接近。
高Mg/(Fe+ Mg)比值的綠泥石一般產於基性岩中,而低Mg/(Fe+ Mg)比值的綠泥石產於含鐵建造中。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境應為含鐵建造。
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關係,這與綠泥石部分來自於泥質岩,部分來自於鐵鎂質岩或富鎂鐵質流體有關,負相關性可能反映了混合比例的變化。
綠泥石的關係圖
綠泥石的AlⅣ、AlⅥ值及Fe/(Fe+ Mg)比值
該礦床綠泥石的Al值為1.07～ 1.60,Al值為1.06～1.50,Al值大多數大於Al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。Al-Al關係圖(圖4b)顯示,Al與Al存在一定的正相關性,說明在Al對Si的替換過程中,伴隨著Al在八面體位置上對Fe或Mg的置換。該礦床綠泥石Al與Al之間的相關關係為Al =0.6835 Al+ 0.336(R2= 0.7442)。因此,本區綠泥石的Al與Si置換不屬於Al與Al間接近於1∶1的鈣鎂閃石型替代(Xie,1997),Al對Fe或Mg的置換比例高於Al對Si的置換。當Al在四面體上置換Si時,產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-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,由於綠泥石結構的調整,允許更多的Al置換Si(Xie,1997;Kranidiotis et al.,1987)。在鐵鎂質岩石的低級變質作用和活動地熱體系中,粘土礦物、雲母等向綠泥石的轉換,常伴隨著Al對Si的置換(Hillier,1993)。所以,該礦床綠泥石中Fe對Mg的置換有助於綠泥石的成熟化。
綠泥石的Fe+ AlⅣ-Mg、Fe-Mg、AlⅣ-Mg關係
該礦床綠泥石Fe+ Al與Mg的相關關係為:Fe+ Al=- 1.0334 Mg+ 5.9552(r= 0.9894)(圖4d),呈近1∶ 1的負相關關係,表明綠泥石的八面體位置主要被Fe、Al、Mg等3種元素占據,主要發生Fe+ Al對Mg的置換。結合Fe與Mg的關係(圖4e):Fe= - 0.8307 Mg+ 4.4399(r=0.9389),以及AlⅣ與Mg的關係(圖4f):Al= - 0.2027Mg+ 1.5153(r= 0.5487),表明Fe對Mg的置換反應是綠泥石八面體位置上最重要的反應,即綠泥石八面體位置上以Fe置換Mg為主,Al置換Mg為輔,反映了綠泥石可能產於含鐵高的背景中,即前文提到的含鐵建造。
綠泥石的形成環境、機制及其與成礦的關係
綠泥石的形成溫度及環境
綠泥石是一種中-低溫壓環境下的常見礦物,由於其結構與成分上的可變性和非計量性,綠泥石成分和結構的變化,與其形成溫度之間的關係一直受到研究者們的關注(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)數據探討綠泥石地質溫度計的新方法,並用該方法分析了來自不同地熱場的綠泥石樣品,通過驗證墨西哥的Los Azufres和美國Gulf of California的Salton Sea兩個典型地熱體系的綠泥石數據,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數據的情況下,可運用Rausell-Colom等(1991)提出的、並經過Nieto(1997)修正完善的綠泥石成分與d001之間的關係式(等式2)計算d001:
d001(0.1 nm)= 14.339- 0.1155Al-0.0201Fe (2)
根據等式(1)、(2)計算,都龍錫鋅礦床綠泥石d001和形成溫度(表3)結果表明,綠泥石的形成溫度範圍為231～ 304℃ ,平均為269℃ ,屬於中-低溫熱液蝕變範圍,與流體包裹體測溫獲得矽卡岩型錫鋅礦石的成礦溫度範圍(240～ 400 ℃ ,劉玉平,1996)基本一致。綠泥石的形成溫度變化範圍較大,可能主要與該區熱液活動的複雜多變有關。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岩或隱伏花崗岩的距離有關。
綠泥石的形成過程,是一個由水-岩反應控制的動力學過程,受溫度、壓力、水/岩比、流體和岩石化學成分等因素的制約。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,有利於形成富鎂綠泥石;而還原環境則有利於形成富鐵綠泥石。鐵綠泥石的形成,還可能與流體的沸騰作用有關。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,指示形成於還原環境。綠泥石中的離子反應主要表現為Fe和Mg的置換反應,指示了綠泥石產於含鐵建造背景中。
綠泥石形成機制及與成礦的關係
礦物組構特徵顯示,綠泥石的形成與熱液流體密切相關。其形成機制可能主要有2種:一種是溶蝕-結晶,即流體溶蝕礦物並原地重結晶形成綠泥石,這種機制往往表現為綠泥石交代其他礦物的特徵,如綠泥石交代黑雲母、角閃石,表現出明顯的交代蝕變特徵,甚至出現交代假象(圖2b、2c);另一種是溶蝕-遷移-沉澱結晶,與第一種的區別是流體溶蝕礦物後經過了一定距離的搬運,再沉澱、結晶形成綠泥石。這種機制下形成的綠泥石多沿各礦物裂隙生長,並顯示細脈狀分布特徵,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岩漿熱液活動有關,與本文研究的綠泥石同屬岩漿熱液作用的產物。當含錫(-銅-銀-鉍)熱液流體遇到鐵鎂礦物,如黑雲母、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澱,綠泥石表現為與錫石密切共生;也可萃取鐵鎂礦物中的Fe、Mg元素遷移到適當的位置,如礦物裂隙中,再沉澱結晶形成綠泥石,並伴隨成礦作用的發生。可見,Fe、Mg元素,特別是Fe元素的加入,對綠泥石的形成具有關鍵作用。綠泥石的形成,與岩漿熱液礦化過程緊密相關,可以作為成礦流體發生沉澱的一種標誌,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係,表明燕山晚期岩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 ℃)及環境(還原環境、含鐵建造),指示岩漿熱液成礦(即錫(-銅-銀-鉍)礦化)溫度和環境為中-低溫的還原環境。
