Question

矽卡岩矿物学特征

Answer 1

在矽卡岩型矿床的研究过程中，矽卡岩的矿物学特征及矿物化学成分的研究对于理 解矽卡岩矿床成因及形成环境具有重要意义（Einaudi et al.，1981，1982；Meinert et al.，2003，2005）。努日矿区内层状矽卡岩十分发育，它们在空间上与矿体关系密切。野外的 观察发现，努日矿区的矽卡岩基本就是铜矿体、钨矿体或是铜钼钨复合矿体（即铜多金属 矿体）。南矿段中形成在比马组中的层状矽卡岩，厚度较大，矿物颗粒粗大，以石榴子石、透辉石等无水矽卡岩矿物为主，含有少量的绿帘石等含水矿物；而北矿段，比马组中除了 形成有层状矽卡岩外，还发育有大量的条带状矽卡岩化大理岩，同时矽卡岩的厚度相对较 薄，矿物颗粒较细，石榴子石、透辉石等矿物质量分数降低，硅灰石、绿帘石等矿物质量 分数增高。矽卡岩矿物在不同矿段、不同深度矽卡岩矿物质量分数有所不同，因此对努日 矿床内出现的不同矿物进行矿物学及地球化学特征的研究具有重要的意义。

在努日矿区内挑选具有代表性的矽卡岩样品，同时力求样品能够涵盖整个矿区范围，能够代表不同矿段矽卡岩矿物特征。对所选取的样品中的石榴子石、透辉石、硅灰石、阳 起石及绿帘石进行了矿物电子探针分析，实验在中国科学院地质与地球物理研究所电子探 针实验室用JXA-8100型电子探针进行，使用仪器型号为CamecaSX-51，测试加速电压为 20 kV，电流为20 nA，束斑5 μm。

1.石榴子石

努日矿床中石榴子石的电子探针分析结果得出的石榴子石的端元组分如图4-43所 示，端元组分以钙铝榴石和钙铁榴石为主，含有少量的铁铝榴石和锰铝榴石。其中钙铝榴 石的质量分数变化范围为34.22％～78.54％，钙铁榴石的质量分数变化范围为20.13％～53.86％，铁铝榴石和锰铝榴石的质量分数变化范围为1.33％～11.93％。结合南（ZK4103-110）、中（ZK1203-218）、北（ZK302-33）三个矿段中石榴子石端元组分的变化，发现 随着矽卡岩化的逐渐减弱，石榴子石的端元组分也逐渐由以钙铁榴石为主转变为以钙铝榴 石为主，说明随着成岩作用的减弱，流体交代形成的石榴子石成分也发生了变化。同时，选取颗粒较为粗大、具有明显振荡环带的石榴子石（2^＃）进行从中心到边缘（即由核部到 边部）的成分测试，电子探针数据（图4-42）显示，石榴子石的化学组成具有一定的变化，其中CaO质量分数较为稳定，只是在外部质量分数发生了波动，这可能与石榴子石环带 中端元组分的交替变化有关；FeO的质量分数表现为降低→升高→降低→升高的变化趋势，A1₂O₃的质量分数刚好表现与FeO质量分数相反，两者还具有互补的特征，说明两者具有 明显的相互替代关系；TiO₂的质量分数变化与FeO的变化趋势相同，说明两者具有相同 的替代关系；MnO和MgO的质量分数变化与CaO质量分数的变化趋势具有一定的互补性，说明三者之间具有明显的相互替代关系。上述石榴子石不同环带化学成分质量分数的变化 与石榴子石中明暗交替的振荡环带结构相吻合，同时也与不同的环带中石榴子石的端元组 分，由核部近似相等钙铁、钙铝榴石到中部的钙铝榴石质量分数为主，在到边部的钙铁、钙铝榴石质量分数的交替变化相吻合。以上分析表明，石榴子石在结晶生长的过程中物理 化学环境是在发生变化的，同时也说明矽卡岩在形成过程中流体发生接触交代的物理化学 环境也是变化的，并非保持一致的。

图4-42 努日矿石石榴子石环带成分变化图

图4-43 努日矿区不同钻孔中石榴子石、辉石端元组分图

2.辉石

努日矿床中辉石的电子探针分析结果得出的辉石端元组分如图4-43所示，端元组分 以透辉石为主，钙铁辉石次之，含有很少量的锰钙辉石，其中透辉石的质量分数变化范围 是63.4％～87.8％，钙铁辉石的质量分数在11.75％～31.4％之间。通过对同一钻孔，不 同深度的辉石进行分析后，显示随着深度的增加，辉石中透辉石所占比例逐渐减小，这说 明形成环境的物理化学条件也在逐渐的发生变化。

3.硅灰石

硅灰石是矿区内除石榴子石、透辉石以外，另一种重要的无水硅酸盐矿物，电子探针 的分析结果中可以看出努日矿区的硅灰石中主要含有SiO₂，CaO，少量的MnO及微量的 FeO，这与硅灰石的理想晶体结构式Ca₃[Si₃O₉]相一致，而且在化学组成中Ca被很少量 Mn，Fe等离子置换形成类质同象体，同时通过镜下观察可以发现，硅灰石多是充填在早 期的石榴子石和透辉石颗粒中，这些都说明矿区内的硅灰石是由流体的交代作用而形成的，而且其形成相对晚于石榴子石、透辉石等矽卡岩矿物。

4.角闪石

根据Leake（1997）等的分类，所测的角闪石都为钙角闪石系列，所有的角闪石都 落在阳起石-镁角闪石区域（图4-44），其化学成分及其质量分数：w（A₂O₃）为5.67％～8.8％，w（FeO＋Fe₂O）为11.25％～16.04％，w（MgO）为10.94％～13.79％，w（CaO）为11.69％～12.72％，w（Na₂O）为0.65％～1.09％，其中氟的质量分数相对较高，w（F）在0.25％～0.47％之间，这与赵一鸣等（2003）对我国与花岗岩、碱性岩类和碱性花岗岩 类有关的矽卡岩中的角闪石测定结果相一致。

图4-44 努日矿区内角闪石种属分类图

5.绿帘石

绿帘石是努日矿区内最重要的含水矽卡岩矿物，一般较石榴子石、透辉石产出晚，常常交代早期形成的石榴子石等矿物。电子探针分析结果中可看出矿区内的绿帘石中主要 含有SiO₂，CaO，Al₂O₃及FeO，这也与绿帘石的理想晶体化学式相一致，而且还含有很 少量的Mn，主要化学成分及其质量分数：w（SiO₂）为37.25％～38.2％，w（CaO）为 22.83％～23.8％，w（Al₂O₃）为22.68％～24.9％，w（TFeO）为8.32％～11.42％，w（MnO）为0.06％～1.24％。通过镜下和野外的观察，可以发现绿帘石多是与角闪石、石英等一同 交代早期形成的不含水的矽卡岩矿物，在局部地区还会形成绿帘石矽卡岩。