唐曉倩, 王國(guó)芝*, 秦志鵬, 姚曉峰, 周宇雄

1)成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 四川成都 610059;2)中國(guó)地質(zhì)大學(xué), 北京 100083

西藏甲瑪銅多金屬礦石榴子石礦物學(xué)特征及成因意義

唐曉倩1), 王國(guó)芝1)*, 秦志鵬1), 姚曉峰2), 周宇雄1)

1)成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 四川成都 610059;2)中國(guó)地質(zhì)大學(xué), 北京 100083

甲瑪銅多金屬礦主要的工業(yè)礦體賦存于矽卡巖中, 石榴石矽卡巖是主要的矽卡巖類型, 因此, 研究石榴子石的礦物學(xué)特征及其成因具有重要的意義。本文綜合前人研究成果, 重點(diǎn)對(duì)采于甲瑪?shù)V區(qū)不同鉆孔的、不同空間位置的石榴子石進(jìn)行了礦石學(xué)及電子探針?lè)治鲅芯? 并系統(tǒng)對(duì)比其礦物學(xué)特征。對(duì)18個(gè)石榴子石測(cè)點(diǎn)和項(xiàng)目組其它電子探針?lè)治龀晒砻? 甲瑪銅多金屬礦的石榴子石均為鈣質(zhì)系列, 由貧 Ti的鈣鐵榴石和富Ti、Mg、Mn的鈣鋁榴石組成。受流體氧逸度的制約, 礦區(qū)中心以鈣鐵榴石為主, 邊緣以鈣鋁榴石為主, 從深部至淺部鈣鐵榴石含量減少, 鈣鋁榴石含量增加。此外, 石榴子石“鋸齒狀”環(huán)帶成分暗示了其流體過(guò)程的多期多階段性。

石榴子石; 電子探針; 成因意義; 甲瑪銅多金屬礦; 西藏

西藏甲瑪銅多金屬礦床位于特提斯-喜馬拉雅 構(gòu)造域?qū)姿拱邘r成礦帶東段。礦區(qū)出露的地層主要為下白堊統(tǒng)林布宗組(K1l)和上侏羅統(tǒng)多底溝組(J3d), 及少量第四系(Q)。林布宗組主要為板巖和角巖, 作為矽卡巖的頂板, 多底溝組主要為灰?guī)r和大理巖, 作為矽卡巖的底板。礦區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁, 巖漿巖類型、侵入期次較多, 含礦性較好的巖漿巖主要為偏中性和斑巖體(鄭文寶等, 2010)。礦區(qū)構(gòu)造以推覆、滑覆構(gòu)造及由此形成的層間構(gòu)造為主, 層間擴(kuò)容構(gòu)造為矽卡巖礦體的主要賦存空間(唐菊興等,2010, 2012; 鐘康惠等, 2012)。礦區(qū)巖漿巖主要呈脈巖產(chǎn)出, 巖石類型包括花崗斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖、煌斑巖, 其中以花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖和二長(zhǎng)花崗斑巖出露最為普遍(秦志鵬等, 2011b, 2012)。

甲瑪銅多金屬礦根據(jù)賦礦地質(zhì)體的不同, 可分為斑巖型銅鉬礦體、夕卡巖型銅多金屬礦體, 角巖型銅鉬礦體。礦石礦物以黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦、黝銅礦、輝銅礦為主, 次為孔雀石、藍(lán)銅礦、銅藍(lán)、金、自然銀、碲銀礦及含鉍、鎳、鈷、鎢的礦物等(胡正華等, 2011)。脈石礦物以夕卡巖礦物、石英為主, 次為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石膏、綠泥石、綠簾石、螢石、方解石等。礦床圍巖蝕變發(fā)育角巖化、夕卡巖化、大理巖化、絹云母化、硅化、黑云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、鉀化、石膏化及泥化, 其中夕卡巖化、硅化與成礦作用時(shí)空關(guān)系密切。

圖1 甲瑪?shù)V床構(gòu)造綱要圖(唐菊興等, 2010; 秦志鵬等, 2011a, b)Fig. 1 Structural outline map of the Jiama(Gyama)deposit (after TANG Ju-xing et al., 2010; QIN Zhi-peng et al., 2011a, b)

1 石榴子石類型及特征

礦區(qū)夕卡巖呈層狀產(chǎn)出于林布宗組與多底溝組的擴(kuò)容空間, 根據(jù)礦物組合可將夕卡巖劃分為石榴子石夕卡巖、硅灰石夕卡巖、透輝石夕卡巖、透輝石-石榴子石夕卡巖、硅灰石-石榴子石夕卡巖、石榴子石-硅灰石夕卡巖、符山石-石榴子石夕卡巖、透閃石-石榴子石夕卡巖, 以石榴子石夕卡巖和硅灰石夕卡巖為主, 并顯示一定的垂向分帶性(姚曉峰等,2011; 圖 2)。石榴子石矽卡巖與輝石矽卡巖具有比較明顯的分帶, 從近巖體接觸帶→中部帶→遠(yuǎn)部帶的矽卡巖前緣, 石榴子石: 輝石從大于 10:1→約5:1→約2:1; 石榴子石顏色由紅-棕色→棕-黃色→翠綠色-淡黃色; 而硅灰石矽卡巖相對(duì)于石榴子石矽卡巖與輝石矽卡巖較獨(dú)立, 主要分布在近巖體接觸帶及中部帶的中下部至大理巖接觸部位。

圖2 甲瑪銅多金屬礦采樣鉆孔柱狀圖及采樣位置Fig. 2 Sketch columns of drill holes in the Jiama(Gyama)deposit, showing sampling locations

1.1 石榴子石的類型及分布

甲瑪?shù)V床石榴子石的顏色變化較大, 由翠綠色、黃綠色過(guò)渡為紅褐色、棕褐色及黑色。成分上以鈣鐵榴石為主, 鈣鋁榴石次之, 鎂鋁榴石和錳鋁榴石則零星發(fā)育(王煥等, 2011)。受多期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的影響和制約, 石榴子石的產(chǎn)出以塊狀、條帶狀和脈狀構(gòu)造為主(圖 3a), 并顯示多期多階段性, 表現(xiàn)為: ①石榴子石的環(huán)帶狀增生(圖3b); ②早期不含礦的石榴子石夕卡巖被后期脈狀含礦石榴子石無(wú)序穿切(圖3c)。礦區(qū)范圍內(nèi), 石榴子石的產(chǎn)出具有一定的規(guī)律性: ①垂向上, 集中分布在層狀夕卡巖的中上部(圖 2), 呈“上棕下綠”規(guī)律性分布, 兩者呈漸變關(guān)系。此外, 在與硅灰石的過(guò)渡帶, 石榴子石多彌散于硅灰石中, 顯示晚期硅灰石交代石榴子石的假象(圖3d)。②平面上, 從礦床中心到邊緣, 石榴子石矽卡巖的厚度由厚變薄, 顏色由紅褐色、棕褐色過(guò)渡為翠綠色、黃綠色。

1.2 石榴子石的特征

甲瑪?shù)V床石榴子石以翠綠色和棕褐色為主, 多呈自形或半自行的菱形十二面體{110}和四角三八面體{211}及其聚形粒狀產(chǎn)出。礦物環(huán)帶結(jié)構(gòu)較為發(fā)育, 呈周期性的生長(zhǎng)環(huán)帶, 顯示其生長(zhǎng)過(guò)程的長(zhǎng)期性和復(fù)雜性, 同時(shí)由于顏色及光性差異, 部分石榴子石表現(xiàn)為“聚片雙晶狀環(huán)帶”或“扇形構(gòu)造”(圖4a)。此外, 石榴子石發(fā)育構(gòu)造應(yīng)力的致裂和錯(cuò)位現(xiàn)象, 并且硫化物多集中于此, 暗示成礦作用晚于石榴子石的形成(圖4c,d)。

2 石榴子石電子探針?lè)治?/h2>

2.1 樣品和分析測(cè)試

本次測(cè)試的樣品取自礦區(qū)中部和邊緣鉆孔的不同深部, 樣品編號(hào)分別為 jm3203-226、jm3203-260和jm711-90、jm711-118。樣品新鮮, 未發(fā)育明顯蝕變。樣品測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)電子探針實(shí)驗(yàn)室完成,采用儀器為JXA-8800型電子探針, 測(cè)試加速電壓為20 kV, 束電流為20 nA, 束斑直徑為5 μm。

圖3 西藏甲瑪?shù)V床石榴子石特征Fig. 3 Characteristics of garnet from the Jiama(Gyama) deposit

圖4 西藏甲瑪銅多金屬礦石榴子石環(huán)帶成分變化(jm711-118-樣號(hào), jm711-鉆孔號(hào), 118-深度/m)Fig. 4 Composition variation of zoned garnet from the Jiama(Gyama) deposit (jm711-118-sample, jm711-hole 118-depth/m)

2.2 測(cè)試結(jié)果

4件石榴子石樣品的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果見(jiàn)表1。從表1中可以看出: 樣品jm3203-226和jm3203-260主元素特征表現(xiàn)一致, 但明顯差別于樣品 jm711-90和jm711-118。jm3203-226和jm3203-260的主元素的ω(SiO2)為 35.68%～36.67%, 平均為 36.05%;ω(CaO)為 33.72%～34.9%, 平均為 34.35%;ω(FeO)為 23.89%～29.46%, 平均為 27.76%;ω(Al2O3)為0%～3.99%, 平均為 1.02%;ω(MgO)為 0.01%～0.23%,平均為 0.1%;ω(MnO)為 0%～0.44%, 平均為 0.23%。顯示低硅、鋁和鈣, 高鐵并且貧錳、鎂、鈦和鉀的特征。jm711-90和 jm711-118則表現(xiàn)為富鈦、錳、鎂和鉀的高硅、鋁和鈣, 低鐵的特征, 表現(xiàn)為:ω(SiO2)為 37.25%～39.01%, 平均為 38.28%;ω(CaO)為 36.05%～37.63%, 平均為 36.48%;ω(FeO)為2.57%～8.4%, 平均為 4.47%;ω(Al2O3)為 15.72%～19.94%, 平均為 18.21%;ω(MgO)為 0.02%～3.47%,平均為 0.67%;ω(MnO)為 0.2%～1.29%, 平均為0.91%。以上結(jié)果表明: 樣品 jm3203-226和jm3203-260及樣品jm711-90和jm711-118成分分別為鈣鐵榴石系列和鈣鋁榴石系列。

3 討論

3.1 石榴子石成分特征

圖5 甲瑪銅多金屬礦石榴子石礦物成分圖解(前人數(shù)據(jù)據(jù)王煥等, 2011)Fig. 5 Composition diagram of garnet from the Jiama(Gyama) deposit (the previous data from WANG Huan et al., 2011)

本次共測(cè)試石榴石電子探針數(shù)據(jù)18個(gè), 收集前人(王煥等, 2011)對(duì)甲瑪?shù)V區(qū)石榴石電子探針結(jié)果60件, 總計(jì)78件樣品, 采用Knowles算法, 求出各自的端元組分, 并做成分三角圖(圖5)。甲瑪?shù)V區(qū)石榴石為鈣質(zhì)系列, 其成分變化區(qū)間較大, 由幾乎純的的鈣鐵榴石到接近端元鈣鋁榴石, 同時(shí), 鈣鋁榴石中的錳鋁榴石和鎂鋁榴石含量相對(duì)較高, 其中樣品jm711-118中錳鋁榴石含量最高, 達(dá)2.75%, 樣品jm2409-430中的鎂鋁榴石含量最高, 達(dá) 47.88%(王煥等, 2011)。石榴石總體成分表明: 在礦區(qū)中部(jm3203-226; jm3203-260)石榴石成分以鈣鐵榴石為主, 而邊緣(jm711-90; jm711-118)石榴子石成分以鈣鋁榴石為主; 單個(gè)石榴子石環(huán)帶成分從核部到邊部樣品jm3203-226和jm3203-260整體的Fe、Mn含量增高, 其他變化不大; 樣品 jm711-90和 jm711-118的Fe、Mn含量降低, K、Na含量升高, 其他變化不大, 表明礦區(qū)中部石榴子石由鈣鋁榴石向鈣鐵榴石演化, 并且逐漸富集錳鋁榴石和鎂鋁榴石, 而礦區(qū)邊緣石榴子石則顯示相反的演化趨勢(shì)。再者, 同一鉆孔石榴石成分從深部到淺部, 鈣鐵榴石系列表現(xiàn)為鎂含量的顯著降低, 而鈣鋁榴石系列表現(xiàn)為鈦、鋁和錳含量的升高, 鐵含量的降低, 兩者均顯示鈣鐵榴石含量的減少, 鈣鋁榴石含量的增加(表1和圖4)。此外, 樣品jm3203-260的環(huán)帶成分呈“鋸齒狀”(圖4), 指示其演化過(guò)程的反復(fù)性和復(fù)雜性。

3.2 成因意義

石榴子石的結(jié)構(gòu)及成分特征能夠指示石榴子石的形成和演化過(guò)程。在鈣鋁榴石-鈣鐵榴石固溶體體系中, 石榴石環(huán)帶成分的變化主要受控于流體的成分、溫度、pH、氧逸度(fO2)和鹽度, 而壓力影響不大(李金祥等, 2011); 甲瑪銅多金屬礦石榴子石中流體包裹體均一溫度為 321～370℃, 平均為 341℃, 流體鹽度為 28%～41%, pH值為 5.0, 未見(jiàn)明顯分區(qū)特征(周云等, 2011), 表明鈣鋁榴石和鈣鐵榴石的溫度、鹽度和 pH值相差不大, 但是礦區(qū)中心流體的氧逸度為–35.8 Mpa, 而邊緣的氧逸度則驟降為–46.8 Mpa(周云等, 2011), 而成礦流體的溫度和鹽度降低、pH 和氧逸度升高有利于鈣鐵榴石的形成(Jamtveit et al., 1993, 1995)。甲瑪?shù)V床中心石榴子石以鈣鐵榴石為主, 邊緣以鈣鋁榴石為主的分布特征,顯示很大程度上, 這樣的分布規(guī)律受氧逸度活動(dòng)的制約, 而鈣鐵榴石的結(jié)晶加劇了流體氧逸度的降低,從而間接導(dǎo)致了硫化物的沉淀。同時(shí), 同一鉆孔鈣鋁榴石和鈣鐵榴石的相似性變化, 同樣指示了鉆孔由深至淺氧逸度的降低, 與地質(zhì)事實(shí)相符。

單個(gè)石榴子石環(huán)帶成分的變化呈“鋸齒狀”(圖4), 顯示其形成于動(dòng)蕩的環(huán)境中, 鈣鋁榴石和鈣鐵榴石的此消彼長(zhǎng), 指示其流體溫度、pH、氧逸度(fO2)和鹽度的不斷變化, 暗示流體的多期多階段性, 與宏觀特征一致。

4 結(jié)論

(1)石榴子石夕卡巖的分布: 垂向上, 集中分布在層狀夕卡巖的中上部, 呈“上棕下綠”規(guī)律性分布, 兩者呈漸變關(guān)系; 平面上, 從礦床中心到邊緣,石榴子石矽卡巖的厚度由厚變薄, 顏色由紅褐色、棕褐色過(guò)渡為翠綠色、黃綠色。

(2)從石榴子石周期性的生長(zhǎng)環(huán)帶顯示出其生長(zhǎng)過(guò)程的長(zhǎng)期性和復(fù)雜性, 同時(shí)由于顏色及光性差異,部分石榴子石表現(xiàn)為“聚片雙晶狀環(huán)帶”或“扇形構(gòu)造”。此外, 石榴子石發(fā)育構(gòu)造應(yīng)力的致裂和錯(cuò)位現(xiàn)象, 并且硫化物多集中于此, 暗示成礦作用晚于石榴子石的形成。

(3)單個(gè)石榴子石環(huán)帶成分的變化呈“鋸齒狀”,顯示其形成于動(dòng)蕩的環(huán)境中, 鈣鋁榴石和鈣鐵榴石的此消彼長(zhǎng), 指示其流體溫度、pH、氧逸度(fO2)和鹽度的不斷變化, 暗示流體的多期多階段性, 與宏觀特征一致。

(4)甲瑪?shù)V區(qū)石榴子石受溫度、鹽度和 PH值的影響不大, 主要受氧逸度的影響, 從礦區(qū)中心到邊緣氧逸度驟減, 故出現(xiàn)礦區(qū)中心以鈣鐵榴石為主,邊緣以鈣鋁榴石為主的分布特征。

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Mineralogical Characteristics and Genesis of Garnet in the Jiama(Gyama) Copper-Polymetallic Deposit of Tibet

TANG Xiao-qian1), WANG Guo-zhi1), QIN Zhi-peng1), YAO Xiao-feng2), ZHOU Yu-xiong1)
1)Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan610059;2)China University of Geosciences, Beijing100083

The ore bodies of the Jiama(Gyama) copper polymetallic deposit are mainly hosted in skarn. Garnet skarn is the main skarn type, and it is therefore significant to study the mineralogical characteristics and genesis of the garnet. Based on previous studies, the authors used electron microprobe to analyze the garnets collected from different depths of drill holes at the mine center and the edge of the Jiama(Gyama) deposit, with a detailed comparative study of mineralogical characteristics. The analytical results of 18 garnet points and other electron microprobe analyses show that all the garnets are of calcium series. They are composed of Ti-poor andradite and Ti-, Mg- and Mn-rich grossular. Constrained by the fluid oxygen fugacity, garnets at the mining center are mainly composed of andradite, while those on the edge of the mining area are composed of grossular. The content of the andradite decreases from the depth to the shallow part, whereas the grossular content increases. In addition, the zigzag zonation composition of the garnet indicates that the fluid process had multi-phase and multi-stage characteristics.

garnet; electron microprobe analysis; genetic significance; Jiama(Gyama) copper polymetallic deposit;Tibet

P578.947; P618.4

A

10.3975/cagsb.2012.04.23

本文由國(guó)家973項(xiàng)目(編號(hào): 2011CB403103)、國(guó)土資源地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào): 1212010012005)和中央公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(編號(hào):200911007-02)聯(lián)合資助。

2012-06-15; 改回日期: 2012-07-07。責(zé)任編輯: 閆立娟。

唐曉倩, 男, 1986年生。碩士研究生。主要從事成因與應(yīng)用礦物巖石學(xué)研究。E-mail: 358011292@qq.com。

*通訊作者: 王國(guó)芝, 男, 1964年生。博士, 教授。主要從事地質(zhì)流體與成巖成礦研究。E-mail: wangguozhi66@163.com。