廣東寶山嶂矽卡巖鐵礦中黑柱石的礦物共生組合關(guān)系

任戍明，張良鉅，徐 釗，張 杰

（1.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院珠寶玉石學(xué)院，云南 昆明 650217）

廣東寶山嶂矽卡巖鐵礦中黑柱石的礦物共生組合關(guān)系

任戍明1，張良鉅1，徐 釗2，張 杰1

（1.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院珠寶玉石學(xué)院，云南 昆明 650217）

廣東寶山嶂鐵礦屬于接觸交代熱液型鐵礦，黑柱石產(chǎn)于該礦區(qū)Ⅲ號(hào)磁鐵礦礦體邊部與矽卡巖的接觸部位。本文研究了該礦區(qū)黑柱石的礦物成分、XRD特征以及礦物共生組合關(guān)系，根據(jù)黑柱石的產(chǎn)出形態(tài)和礦物共生組合關(guān)系，把該礦區(qū)產(chǎn)出的黑柱石分為2個(gè)世代：第1世代黑柱石與透輝石共生，自形程度較差，為致密塊狀集合體；第2世代黑柱石與石英、方解石共生，自形程度較好，多為柱狀或粒狀。

黑柱石；矽卡巖鐵礦；礦物共生組合；寶山嶂

黑柱石是含鈣鐵的島狀含水硅酸鹽礦物，多產(chǎn)于與接觸交代作用有關(guān)的鐵礦床中以及矽卡巖型鉛、鋅、鎢、鉬、金多金屬礦床中[1]，一般賦存在巖體與圍巖的接觸變質(zhì)帶內(nèi)，特別是外接觸帶礦體的尖滅部位。相關(guān)巖體可以是超基性巖和中基性巖至中酸性巖，圍巖多為碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖及大理巖。黑柱石是一種不常見(jiàn)的矽卡巖標(biāo)型礦物，具有獨(dú)特的形成條件和礦物性質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行深入研究可以豐富黑柱石的成礦理論，對(duì)礦區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)和成礦條件也有一定的指導(dǎo)意義。黑柱石除了具有科研意義外，同時(shí)還具有一定的收藏價(jià)值。2010年于內(nèi)蒙發(fā)現(xiàn)了大晶體的黑柱石，旋即在慕尼黑礦物展成了話題礦物，此后一段時(shí)間里黑柱石礦物標(biāo)本頗受消費(fèi)者所喜愛(ài)。有關(guān)矽卡巖型鐵礦中產(chǎn)出黑柱石的報(bào)道較少，筆者從廣東寶山嶂鐵礦矽卡巖鐵礦中黑柱石的礦物共生組合關(guān)系方面，分析了黑柱石的形成特征。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

廣東寶山嶂鐵礦區(qū)大地構(gòu)造環(huán)境位于南嶺東西向構(gòu)造—巖漿巖帶東段，又位于中國(guó)東南沿海北東向火山巖帶的西南端，即兩個(gè)構(gòu)造-巖漿帶的截接復(fù)合部位(圖1)。區(qū)內(nèi)地層以中生界最為發(fā)育，出露有石炭系、上三疊系和第四系。受北東向構(gòu)造帶影響，礦區(qū)構(gòu)造骨架總體是地層呈NE走向的單斜巖層，石英閃長(zhǎng)巖體南北邊界呈EW向展布，并相伴產(chǎn)出EW向、NE向斷裂。礦區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，有火山噴發(fā)和巖漿侵入，侵入巖發(fā)育，分布廣泛。

廣東寶山嶂鐵礦體賦存于燕山早期花崗巖體的外接觸帶，該花崗巖體侵入于石炭系、上三疊統(tǒng)、侏羅系及石英閃長(zhǎng)巖體中，與石炭系碳酸鹽巖接觸交代形成矽卡巖及矽卡巖型鐵礦床。Ⅲ號(hào)磁鐵礦礦體產(chǎn)于石英閃長(zhǎng)巖體南部邊緣的矽卡巖殘留體中，呈似層狀，礦體走向近東西，傾向160～195°，傾角30～50°，礦體沿走向長(zhǎng)度約為300m，厚度5.39～61.16m，平均33.09m[2]。

黑柱石產(chǎn)于礦區(qū)Ⅲ號(hào)磁鐵礦礦體邊部與矽卡巖的接觸部位。

2 化學(xué)成分分析

選擇有代表性的黑柱石樣品，進(jìn)行化學(xué)成分和X-射線粉晶衍射(XRD)測(cè)試。化學(xué)成分測(cè)試采用化學(xué)全分析法，在桂林理工大學(xué)測(cè)試中心進(jìn)行；X-射線粉晶衍射(XRD)測(cè)試在桂林理工大學(xué)有色金屬及材料加工新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用X'pert型X-射線粉晶衍射儀，測(cè)試條件為CuKα靶輻射(λ=0.154 06nm)，工作電壓為40kV，電流為40mA，掃描范圍5～25°，步進(jìn)掃描速度(2θ)為5°/min。

2.1 化學(xué)成分

黑柱石礦物的化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)理論值為SiO229.3%，F(xiàn)eO 35.2%，F(xiàn)e2O319.6%，CaO 13.7%，H2O 2.2%[3]。本礦區(qū)黑柱石化學(xué)組分測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)下表，測(cè)試的三個(gè)樣品分別為：BS-1與透輝石共生的黑柱石，致密狀集合體； BS-2與石英共生的黑柱石，致密狀集合體； BS-3與石英和方解石共生的黑柱石，長(zhǎng)柱狀。由表可見(jiàn)，黑柱石的化學(xué)成分為SiO227.73%～30.09%，平均為29.12%，TFe 52.05%～52.87%，平均為52.39%，CaO 15.87%～19.05%，平均為17.42%。從測(cè)試結(jié)果上看，SiO2含量接近于理論值，TFe含量略低于理論值，被少量的MnO和MgO所替代，CaO含量高于理論值。

寶山嶂黑柱石礦物成分化學(xué)(%)

2.2 XRD特征

黑柱石的標(biāo)準(zhǔn)譜線特征值分別為0.285、0.266、0.73、0.217和0.209nm[4]。寶山嶂礦區(qū)黑柱石X-射線衍射圖譜詳見(jiàn)圖2，測(cè)試結(jié)果顯示，黑柱石樣品的特征值分別為0.284 6、0.268 4、0.736 6、0.217 3和0.209 3nm，與標(biāo)準(zhǔn)黑柱石特征衍射數(shù)據(jù)及圖譜相吻合。

3 礦物共生組合

礦物的共生組合，指的是同一成因、同一成礦期或同一成礦階段所生成的不同礦物在空間上共同存在的現(xiàn)象。對(duì)礦物的共生組合關(guān)系進(jìn)行研究，有利于對(duì)各種地質(zhì)作用中礦物形成系統(tǒng)的了解，掌握礦物的時(shí)空分布規(guī)律，闡明礦物的成因，指導(dǎo)找礦勘探以及綜合利用礦產(chǎn)資源。

寶山嶂黑柱石按晶體形態(tài)、產(chǎn)出特征和礦物共生組合關(guān)系，主要有與透輝石共生和與石英共生2種基本類型。

3.1 與透輝石共生

該類礦物的共生組合較為常見(jiàn)，透輝石主要形態(tài)為致密塊狀、短柱狀、粒狀或由長(zhǎng)柱狀組成的束狀和放射狀。黑柱石呈致密塊狀集合體，自形程度較低，弱玻璃光澤。根據(jù)黑柱石與透輝石的不同形態(tài)和空間分布特征，把該類共生組合分為3種形式，其特征如下：

(1) 短柱狀透輝石—致密塊狀黑柱石—致密塊狀透輝石。

巖石為塊狀構(gòu)造、環(huán)帶構(gòu)造。在環(huán)帶構(gòu)造中最外層礦物為短柱狀透輝石，透輝石灰綠色，條痕白色，玻璃光澤，自形—半自形結(jié)構(gòu)，短柱狀。中間礦物為黑柱石，黑柱石黑色，條痕褐黑色，弱玻璃光澤，自形程度低，主要呈集合體形態(tài)，偶見(jiàn)短柱狀晶體。內(nèi)層礦物為致密塊狀透輝石，透輝石褐綠色，相比外層的透輝石顏色更深，呈集合體形態(tài)，自形程度低，解理不完全，偶爾能見(jiàn)深褐色石榴子石晶體。

(2) 致密塊狀黑柱石—致密塊狀透輝石—長(zhǎng)柱狀透輝石。

巖石為塊狀構(gòu)造、環(huán)帶構(gòu)造，此環(huán)帶呈同心層狀。外圈層礦物為黑柱石，黑柱石黑色至黑褐色，弱玻璃光澤，自形程度低，為致密塊狀集合體。中間的圈層礦物為致密塊狀透輝石，透輝石為白色至淡綠色，油脂光澤，無(wú)解理，自形程度低，主要呈致密塊狀集合體。內(nèi)層礦物為長(zhǎng)柱狀透輝石，透輝石為粒狀或長(zhǎng)柱狀組成的束狀和放射狀集合體，顏色為灰綠色，玻璃光澤，大多為自形晶，偶爾可見(jiàn)致密塊狀黑柱石穿插其中。

(3) 長(zhǎng)柱狀透輝石—致密狀黑柱石。

巖石為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。透輝石主要呈粒狀，少量為長(zhǎng)柱狀組成的束狀和放射狀集合體，顏色為灰綠色，玻璃光澤強(qiáng)，大多為自形晶。黑柱石為黑色至黑褐色，玻璃光澤，不透明，晶體自形程度低，為致密塊狀集合體。透輝石束狀集合體穿插于不規(guī)則狀的黑柱石中。

3.2 與石英共生

石英—黑柱石—方解石共生組合中黑柱石主要與石英共生，偶爾見(jiàn)螢石、方解石等后期熱液產(chǎn)物。其共生組合特點(diǎn)如下：

巖石具塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造。外層礦物石英為淺灰白色，油脂光澤，自形程度差，多為致密塊狀集合體，偶見(jiàn)半自形細(xì)小顆粒，少量石英呈脈狀穿插于黑柱石之間。內(nèi)層礦物為黑柱石，黑柱石自形程度較高，也可見(jiàn)到致密塊狀集合體。黑柱石靠近外側(cè)石英時(shí)為瀝青黑色，不規(guī)則粒狀及致密塊狀集合體；靠近內(nèi)側(cè)時(shí)則為褐黑色，短柱狀，自形程度高，強(qiáng)玻璃光澤，短柱狀晶體晶面上晶紋明顯，具脆性。此外，在內(nèi)側(cè)黑柱石礦物晶體之間還見(jiàn)方解石礦物顆粒，方解石呈白色，穿插生長(zhǎng)于黑柱石晶體之中。

4 成礦世代

廣東寶山嶂鐵礦區(qū)的主要礦體(磁鐵礦)形成于晚矽卡巖階段，黑柱石產(chǎn)于磁鐵礦礦體邊部與矽卡巖的接觸部位。該地帶裂隙比較發(fā)育，為熱液活動(dòng)提供了理想場(chǎng)所，在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)而緩慢的熱液作用過(guò)程中形成黑柱石礦物。黑柱石的出現(xiàn)，對(duì)磁鐵礦礦體的圈定具有一定的指示作用。從黑柱石的礦物共生組合和自形程度，結(jié)合該礦區(qū)的成礦作用階段資料，將該礦區(qū)所產(chǎn)的黑柱石分為2個(gè)世代。第1世代黑柱石與透輝石共生，在晚矽卡巖階段的中后期，石英閃長(zhǎng)巖與碳酸鹽接觸交代過(guò)程中，熱流體酸度升高，為成礦熱液提供的豐富的鈣、鐵、硅等元素，也為形成黑柱石提供了元素的適合的比例及成礦的適合溫度、壓力等。第1世代黑柱石自形程度較差，為致密塊狀集合體。第2世代與石英、方解石共生，在晚矽卡巖階段的后期，侵入巖中的酸性組分由氣相已逐漸轉(zhuǎn)化為液相，并在熱液中富集，使熱液酸度進(jìn)一步升高，在鐵化學(xué)勢(shì)很高的條件下形成自形程度較高的黑柱石。第2世代自形程度較好，多為柱狀或粒狀。在晚矽卡巖階段之后，巖漿期后熱流體向酸性淋濾階段演化，形成石英、方解石等礦物，穿插于第2世代的黑柱石晶體之間。

5 結(jié)論

黑柱石多產(chǎn)于與接觸交代作用有關(guān)的鐵礦床中，其產(chǎn)出位置一般是在巖體與圍巖的接觸變質(zhì)帶上，特別是外接觸帶礦體的尖滅部位，關(guān)于黑柱石礦物的研究較少，應(yīng)該引起重視。

(1) 廣東寶山嶂鐵礦區(qū)黑柱石的化學(xué)成分主要為SiO229.12%、TFe 52.39%、CaO 17.42%，此外，還含量有少量的MnO、MgO和Al2O3。

(2) 廣東寶山嶂鐵礦區(qū)黑柱石的X-射線粉晶衍射譜線特征值為0.284 6、0.268 4、0.736 6、0.217 3和0.209 3nm，與標(biāo)準(zhǔn)黑柱石特征衍射數(shù)據(jù)及圖譜相吻合。

(3) 廣東寶山嶂鐵礦區(qū)黑柱石的產(chǎn)出有2種類型，一種是與透輝石矽卡巖共生，另一種是與石英和方解石共生。從共生組合上看，黑柱石的形成可分為2個(gè)世代，第1世代黑柱石與透輝石矽卡巖共生，第2世代黑柱石與石英、方解石共生。

[1]FRANCHINI M B, MEINERT L D, VALLES J M. First occurrence of ilvaite in a gold skarn deposit[J]. Econ Geo, 2002,97:1119-1126.

[2]陳炳鳳,姜天才,金朝陽(yáng),等.寶山嶂鐵礦區(qū)寶山礦段生產(chǎn)探礦設(shè)計(jì)[R].廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì),2007.

[3]王濮,潘兆櫓,翁玲寶,等.系統(tǒng)礦物學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1984:236.

[4]中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所編著組.礦物X射線粉晶鑒定手冊(cè)[M].北京:科學(xué)出版社,1978:238-239.

Study on Mineral Association of Ilvaite in Baoshanzhang Skarn Iron Deposit in Guangdong Province

REN Shu-ming1, ZHANG Liang-ju1, XU Zhao2, ZHANG Jie1
(1.College of Earth Sciences, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China;2.College of Gemological, Yunnan Land and Resources Vocational College, Kunming 650217, China)

Baoshanzhang iron deposit is the contact metasomatism and hydrothermal iron ore deposit, the ilvaite occurred in contact zone between the edge of the Ⅲ magnetite ore body and skarn. The paper researched the ilvaite's mineral composition, XRD and mineral paragenesis, according to the ilvaite's form and mineral paragenesis, classified the ilvaite into two generations: the first generation is occurred with diopside, which has poor crystalized, dense massive collections: the second is mainly coexisting with quartz, sometimes is also with calcite, which has better crystalized, mainly prismatic and granular.

ilvaite; skarn iron deposit; mineral paragenesis; Baoshangzhang

P619.281

A

1007-9386(2012)03-0060-03

廣西教育廳研究生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):2010105960709M28)。

2012-02-21