DOi:10.16111/j.0258_7106.2017.06.001
湖南香花岭锡铍多金属矿区的含Li、Be条纹岩和有关交代岩
(中国地质科学院矿产资源研究所 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室 北京1000 37)
第一作者简介赵一鸣, 男, 1934年生, 研究员, 主要从事矿床地质地球化学研究。 E mail: zhaoyim8087@sina.com
收稿日期2016_11_12
本文受到国家重点研发专项“深地资源勘查开采”之课题“南岭、武夷成矿带典型成矿系 统的深部过程与时空演化”(编号:2016YFC0600205)的资助
摘要:湖南香花岭锡铍多金属矿床的含Li、Be条纹岩和有关交代岩,在世界 上独一无二, 产于燕山期(155~154 Ma)富氟花岗岩接触带及岩体的围岩捕掳体中,围岩为中上泥盆统 灰 岩和白云质灰岩。按矿物共生组合特征,条纹岩可大致分为铁锂云母条纹岩、氟硼镁石条 纹岩、金绿宝石条纹岩、粒硅镁石_磁铁矿条纹岩和金云母_绿泥石条纹岩5类。与条纹岩有 关的交代岩生成稍晚,可大致分为香花石交代岩、金云母交代岩、粒硅镁石交代岩、符山石 _磁铁矿交代岩、金云母_绿泥石交代岩和韭闪石交代岩6类。文章对条纹岩和有关交代岩的 生成地质背景、矿物共生组合和岩石地球化学特征进行了探讨。
关键词:
地质学;条纹岩;交代岩;锡铍多金属矿床;香花岭;湖南
文章编号: 0258_7106 (2017) 06_1245_18 中图分类号: P618.44; P618.72 文献标志码:A
Li, Be_bearing ribbon rocks and related metasomatites in Xianghualing
tin_poly metallic deposit, Hunan Province
tin_poly metallic deposit, Hunan Province
(MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China)
Abstract:The Li,Be_bearing ribbon rocks and related metasomatites in the Xianghualing tin_beryllium_polymetallic orefield are unique in the world. They occur in the F _rich gran ite contact zones and zenolith of wall rocks. The wall rocks are limestone and d olomitic limestone of Middle_Upper Devonian period. According to mineral paragen esis, the ribbon rocks may be divided into five types, i.e., zinnwaldite ribbon rock, fluoborite ribbon rock, chrysoberyl ribbon rock, chondrodite_magnetite rib bon rock and phlogopite_chlorite ribbon rock. The related metasomatites were for med late and may be divided into six types, i.e., Xianghualite metasomatite, phl ogopite metasomatite, chondrodite metasomatite, vesuvianite_magnetite metasomati te, phlogopite_chlorite metasomatite, and paragarite metasomatite. The geologica l setting, mineral paragenesis, and geochemistry of the ribbon rocks and related metasomatites are discussed in this paper.
Key words:
geology, ribbon rock, metasomatite, tin_beryllium_polymetal lic deposit, Xianghualing, Hunan Province
香花岭是中国一个特殊的含锡铍多金属矿床,位于湖南南部,开采历史悠久。新中国成立后 ,许多地质工作者先后对香花岭矿区进行了不同程度的地质评价、勘查和研究。1958年,中 国地质 科学院矿床地质研究所矿物学家黄蕴慧等(1958),在香花岭一种独特的含铍条纹岩交代脉中 发现了 中国第一个新矿物——香花石,此后还相继发现了锂铍石、孟宪民石以及一批罕见的含铍矿 物,如塔菲石、金绿宝石、氟硼镁石、铍石、硅铍石、羟硅铍石、蓝柱石等(赵春林,1964 ; 黄蕴慧等,1979;1988);王立华等(1988)对香花岭矿床的地质特征和围岩蚀变进行了研 究;袁顺达等(2008)、Yuan等(2007)、周涛等(2008)对矿区S、Pb、C、O、Sr同位素地 球化学作了较深 入研究;Yuan 等(2007;2008)、朱金初等(2011)和轩一撒等(2014)对香花岭岩浆岩 和成岩成矿年代学作了研究;中国科学院地质与地球物理研究所Yang 等(2012;2013)对 矿区内的尼日利亚石作了深入的矿物学研究。梁述文等(1983)、赵一鸣等(1990)、徐启 东等(1993)、邱瑞照等(2002)、钟江临等(2006);钟江临等(2014)、李诚等(2005)对 矿床特征、矿床成因和找矿方 向进行了探讨;高端(2013)对矿区条纹岩的共生矿物进行了研究,但尚需进一步深入探讨 。
香花岭矿区的条纹岩是一种特殊的含铍(锂)条纹状交代岩,不仅在中国独一无二,在世 界上也很罕见,并伴生一系列热液交代岩。本文着重对香花岭矿区条纹岩及有关交代岩的生 成地质背景、矿物共生组合和岩石地球化学特征进行研究探讨。
矿区内地层均呈北东向缓倾斜的单斜构造,倾角25°~35°。矿区断裂构造以北东向断裂为 主, 是最重要的导矿和容矿构造,控制了本区矿体的空间分布、产状、形态和规模;其次是北西 向断裂和东西向断裂。跳马涧组下段石英砂岩和泥质粉砂岩是石英_电气石_锡石型锡矿的有 利控矿围岩。
香花岭矿田内岩浆活动强烈,地表分布着大小岩体(脉)30多个,其中规模最大的是癞子岭 岩体和尖峰岭岩体(图1)。癞子岭和尖峰岭黑云母花岗岩是区内与含锡(铍、稀有)多金 属矿化有关的主要侵入岩体。
癞子岭岩体呈小岩株状,地表呈椭圆形,出露面积约1.88 km2(图2),长轴方向呈北西 向,与地层走向一致。它是香花岭矿区的主要成矿岩体。其锆石LA_ICP_MS U_Pb年龄为154 ~155 Ma(朱金初等,2011); 与香花岭锡(铍)多金属矿床的白云母Ar_Ar坪年龄(154 ±1.1) Ma(Yuan et al., 2007)、锡石U_Pb年龄(157±6) Ma (Yuan et al., 2008) 基本一致,表明它们在形成时间和成因上有密切联系。岩体以中粒结构为主,边部具细粒结 构,其顶部和 边缘向外出现褪色现象和黄玉伟晶岩等。主要矿物成分为石英、微斜长石、钠长石、铁锂云 母,副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石、金红石和黄玉等。岩石化学成分的特点是富硅和碱, 贫铁、镁、钙,含一定量氟;w(SiO2)为73.98%~76.93%, w(Fe2O3 ) 为0.00%~0.56%,w(FeO)为0.84%~1.99%,w(MnO)为0.02%~0.3 8%, w(MgO)为0.06%~0.44%,w(CaO)为0.45%~0.83%, w(Na2O) 为2.6 4%~4.36%, w(K2O)为4.14%~4.74%,w(F)为0.27%~0.81%; w(N a2O+K2O)>8%,w(K2O)>w(Na2O)(黄蕴慧等,1988;陈德潜,1 984)。
尖峰岭岩体位于癞子岭岩体的西部约3 km处,是香花岭矿田内又一个重要成矿岩体。成矿时 代和癞子岭岩体接近,锆石 LA_ICP_MS U_Pb年龄为(160.7±2.2) Ma(轩一撒等,2014 )。围绕该岩体产有尖峰岭云英岩型锡矿床、伟晶岩型Nb_Ta矿床和香花铺萤石_白钨矿矿床 (张东亮等,2012)。
癞子岭岩体北东侧有一条长1700多米、宽约4 m的黄玉霏细斑岩岩墙,是矿区稀有金属(Nb 、Ta)矿床的主要赋矿围岩。岩石具显微斑状结构,由钠长石、微斜长石、石英、铁锂云母 及黄玉等组成。其岩石化学成分的最大特点是富含F(3.4%~10.76%)、Li2O(0. 35%~1.33%)和Al2O3(17.5%~35.75%)。蚀变以云英岩化为主。许多学者曾对 该 岩石做过研究,有称之为黄玉霏细斑岩(陈德潜,1984),也有称之为香花岭岩(杜绍华等,1984;黄蕴慧等,1988)。
邱瑞照等(2002)认为,与一般壳源花岗岩相比,本区花岗岩、岩石、矿石都具有较高的 εNd(t)值和较低的T2DM值,反映了成岩成矿过程中有幔源物 质的加入,说明地幔对本区花岗岩成岩成矿有重要贡献。
在癞子岭和尖峰山岩体与围岩的接触带,有不少锡多金属矿床产出,例如癞子岭岩体东北部 与祺子桥组灰岩、白云质灰岩接触带发育有香花岭矽卡岩_锡石硫化物矿床;在尖峰岭岩体 的东南缘有香花铺锡矿和深坑里钨矿产出。
锡石硫化物矿床产于花岗岩与白云岩接触带,呈似层状、透镜状、管状、脉状产出。在花岗 岩的凹陷部位,矿体厚度有增大趋势。矿石矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、闪锌矿、 方铅矿、黄铜矿、磁铁矿、锡石、黄锡矿、白钨矿、斜方砷铁矿、脆硫锑铅矿等,脉石矿物 有白云石、方解石、萤石、粒硅镁石、透辉石、阳起石、金云母、绿泥石、符山石和滑石等 。
锡石硫化物矿石中Sn的品位为1.3%~1.8%(赵一鸣等,2007a);Pb为 2.92%,Zn为0.9 4%(赵一鸣等,2007b);含铍条纹岩的w(BeO)为0.08%~0.42%,平均0.17% (黄蕴 慧等,1988 )。
香花岭矿床的金属矿化分带较为清楚,在空间上,围绕癞子岭花岗岩,在水平方向和垂直方 向上,均表现出明显的分带特征,从岩体到碳酸盐岩围岩依次出现:Nb, Ta, Sn,W_Be, Sn , W_Sn, Pb, Zn_Pb, Zn_Pb, Zn, Sb 矿化带。矿床类型由岩体上部的岩浆型Nb、Ta稀有矿床 — 岩体顶部的云英岩型Sn(W)矿床(化)—接触带矽卡岩型Sn、Fe、Pb、Zn、Be矿床—近接 触 带的高温热液交代锡石—硫化物矿床—远离接触带的中低温热液交代型Pb、Zn 矿床(张德 全等,1988;赵一鸣等,1990)。
条纹构造的组成主要表现为以金绿宝石或金绿宝石+塔菲石为主的条纹和萤石+铁锂云母,或 萤石+氟硼镁石的条纹互间组成;有的条纹是磁铁矿和粒硅镁石互间;有的则为金绿宝石和 绿泥石+萤石+金云母互间。
它们的主要矿物共生组合特征见表1,从表中可以看出以下规律:
(1) 条纹岩中富F的矿物,如萤石、氟硼镁石、铁锂云母、金云母、粒硅镁石、块硅镁石 等,特别是萤石,除磁铁矿条纹岩外,在其他4类条纹岩中的含量可达10%~85%。富F矿物的 大 量出现,是形成条纹岩的必要条件。
(2) 条纹岩中有大量含Li、Be的矿物,如塔菲石、铁锂云母(图5a、b)、锂霞石(图5b ) 、金绿宝石(图5b、c)、硅铍石(图6b)等,特别是金绿宝石和塔菲石,往往组成宽约0. 2 ~1 mm的条纹,是含铍条纹岩的主要组成部分。金绿宝石呈很细小的粒状矿物集合体,其粒 径一般小于0.01 mm(图5b、c)。与金绿宝石不同,塔菲石一般呈柱状晶、酒瓶状或桶状 , 晶形相对较好;较大晶体长可达2~5 mm,宽1~2 mm,横切面为六面体(图5d )。由于矿 物 晶体较大,较易测到光性,为一轴晶,负光性,平行消光,负延长,干涉色一级灰白;但有 的晶体自形程度较差,在萤石_金云母交代岩中局部产出。
(3) 条纹岩常叠加有后期交代矿物,如符山石、粒硅镁石、块硅镁石、硅铍石、香花石、 磁铁矿、黄铁矿、闪锌矿等,它们往往呈脉状沿条纹方向交代或穿插条纹。
交代岩的矿物成分很复杂,主要有萤石、金云母、香花石、金绿宝石、塔菲石、石英、粒硅 镁石、块硅镁石、氟硼镁石、符山石、锂霞石、韭闪石、方解石、白云石、钠长石、硅铍石 、羟硅铍石、日光榴石、锂铍石、透辉石、绿泥石、电气石、磷灰石、尖晶石、磁铁矿、黄 铁矿、白钨矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、锡石等30余种。每类交代岩中往往有2~3种矿物是主要的。上述6类交代岩中的矿物共生组合见表2。
从表3可以看出:
(1) 无论是条纹岩或有关交代岩大多含F很高,其w(F)高达11.88%~36.67%, 个别(粒硅镁石交代岩)样品稍低,为5.29%。这和两类岩石中富含萤石和含F矿物(块硅 镁石、粒硅镁石和符山石等相对应(表1、2 )。
(2) 条纹岩和有关交代岩的SiO2含量均不高,其中条纹岩的w(SiO2)为4.12 %~12.83%,而有关交代岩的w(SiO2)则为3.99%~22.55%;一般矽 卡 岩的w(SiO2)为29.40%~45%(赵一鸣等,1990;王立华等,1988)。
(3) 条纹岩一般含Li、Be较高,w(Be)多为1108×10-6~1996×10-6 ;w(Li)则为288×10-6~1572×10-6,其中只有绿泥石交代岩稍低 (79.6×10-6);这和条纹岩中含多量富Li、Be矿物塔菲石、金绿宝石、锂霞石等 有关(表2);交代岩的w(Be)也较高,多为260×10-6~2071×10-6 , 少数稍低(78.3×10-6~305.6×10-6);氟硼镁石交代岩w(B)竟 高达10 490×10-6。
(4) 条纹岩和有关交代岩中Zn、Pb、Sn矿化均较高,其中w(Zn)多为838×10 -6~4555×10-6,少数样品w(Zn)为160×10-6~545×10-6 ;w(Pb)多为524×10-6~7600×10-6,少数样品w(Pb)为42 .6×10-6~250×10-6;w(Sn)多为362×10-6~3495×10 -6,少数稍低(51.8×10-6~84.9×10-6)。
从花岗岩、条纹岩和有关交代岩三类岩石的稀土元素配分曲线(图7)看,花岗岩的稀土元 素配分模式基本呈海鸥状,Eu异常十分明显,和云南个旧锡多金属矿床的成矿花岗岩(赵一 鸣等,1987)非常相似;而条纹岩和有关交代岩的稀土元素配分模式也呈海鸥状,但Eu负异 常相对较小。
分析单位: 国家地质实验测试中心。
这些矿床的共同特点是在矽卡岩和矿石中富含氟,形成大量萤石、氟镁石、粒硅镁石、符山 石等富氟矿物。所以Zasedatelev(1933)、Samsbury(1969)等认为条纹岩形成的重要条 件是w(F)大于9%。
世界主要国家条纹岩的产出地质环境和矿物共生组合见表4,从表4可以看出:
(1) 与条纹岩有成因关系的侵入岩岩性多为酸性花岗岩类,包括花岗岩和花岗斑岩。花 岗岩类含挥发组分氟相对较高,有利于条纹岩的形成;但其形成时代可以不同,包括泥盆纪 、三叠纪、侏罗纪、白垩纪和第三纪。
(2) 有条纹岩产出的矿床围岩多为灰岩、白云质 灰岩、白云岩或大理岩;这是形成矽卡岩和条纹岩的必要条件。
(3) 条纹岩均产于花岗岩类岩体和碳酸盐岩的接触带或花岗岩体中的围岩捕掳体;
(4) 在所有条纹岩产出的矽卡岩矿床中均富含F。
(5) 在众多矿床的条纹岩中,含磁铁矿条纹岩较普遍,而含铍条纹岩只见于少数矿床, 仅见于中国湖南香花岭、美国新墨西哥州的Iron Mountains、阿拉斯加州Central York Mou ntains 和 俄罗斯西伯利亚的一个多金属矿床(Getmanskaya, 1972)。
从表4还可以看出,含铍条纹岩的矿物成分主要有萤石、铁锂云母、金绿宝石、塔菲石、 氟硼镁石、符山石、日光榴石、白云母、硅铍石、羟硅铍石、白云石、蓝柱石、绿柱石、氟 镁石、电气石、尖晶石、磁铁矿等。它们有可能分别组成以下矿物共生组合:萤石_氟硼镁 石_金绿宝石;萤石_铁锂云母_金绿宝石_塔菲石;萤石_硬水铝石_金绿宝石_云母_电气石_ 赤铁矿;萤石_蓝柱石_云母_羟硅铍石;萤石_绿柱石_石英_白云母;萤石_硅铍石_石英_白 云母;电气石_萤石_氟镁石_金绿宝石_硅铍石;钠长石_绿帘石_萤石_硅铍石;萤石_磁铁矿 _日光榴石_冰长石_石榴子石等。
目前,世界上含铍矿物最多的矿区是中国湖南的香花岭。那里含铍矿物多达12种以上,包 括香花石、塔菲石、金绿宝石、硅铍石、锂铍石、羟硅铍石、蓝柱石、绿柱石、日光榴石、 铍珍珠云母、含铍符山石、尼日利亚石等(黄蕴慧等,1988;王立华等;1998;赵一鸣等, 1990)。
除了湖南香花岭矿区外,含铍条纹岩和有关交代岩中含铍矿物较多的矿区是美国阿拉斯加 州的Central York Mountains铁铍矿床(Samsbury, 1969),那里已确认有金绿宝石、日光 榴石、蓝柱石、硅铍石、羟硅铍石和绿柱石6个含铍矿物。
关于条纹岩条纹构造的形成机理,大多数学者认为条纹岩是在F过饱和条件下热液流体渗 入碳酸盐围岩裂隙中韵律性地交代和沉淀的产物(Jahns, 1944; Georgierskaya, 1955; Sh abynin, 1977; Kwak et al., 1981)。根据香花岭含铍条纹岩生成的地质背景、矿物共生 组合和岩石地球化学特征,作者认为上述解释是比较合理的。
香花岭地区的矽卡岩、条纹岩和有关交代岩的形成是多期多阶段的产物:块状矽卡岩生成 相对较早,主要由石榴子石、透辉石、硅灰石、符山石等组成,条纹岩次之,叠加在条纹岩 之上的交代岩脉生成较晚。交代矿物的生成次序大致是:石榴子石—透辉石—硅灰石—符山 石—磁铁矿—金绿宝石—尼日利亚石—塔菲石—铁锂云母—氟硼镁石—金云母—萤石—粒硅 镁石—韭闪石—钠长石—锂霞石—香花石—硅铍石—石英—绿泥石—沸石类。其中,透辉石 、符山石、磁铁矿等矿物可能是多期的。
王立华等(1988)曾测定了早期矽卡岩中钙铝榴石、符山石的均一温度为500~610℃ ,盐度w(NaCleq)为37%~48%;条纹岩和有关交代岩中的铁锂云母、萤石、 香花石的均一温度 为348~510℃,盐度w(NaCleq)为25%~38%。说明条纹岩和叠加在条纹岩之 上的交代岩的形成温度和盐度比早期矽卡岩要低。
由于矿区内的矽卡岩、条纹岩和有关交代岩均产于外接触带和花岗岩中的白云质灰岩捕掳体 ,是含矿流体从花岗岩体单向地向碳酸盐围岩的层间构造和构造裂隙渗滤交代的结果,因此 ,这些交代岩的形成是接触渗滤交代作用的产物。
(2) 按矿物共生组合特征,条纹岩可大致分为铁锂云母条纹岩、氟硼镁石条纹岩、金绿宝 石条纹岩、粒硅镁石_磁铁矿条纹岩和金云母_绿泥石条纹岩5类;条纹岩中含有许多富Li、B e的交代矿物,如金绿宝石、塔菲石、锂霞石、铁锂云母、硅铍石和富氟矿物(萤石、氟硼 镁石、符山石和粒(块)硅镁石等)。与条纹岩有关的交代岩,按矿物共生组合特征,可大 致分为香花石交代岩、金云母交代岩、粒硅镁石交代岩、符山石_磁铁矿交代岩、萤石_绿泥 石交代岩和韭闪石交代岩6类。
(3) 条纹岩是岩浆期后热液流体中氟过饱和的条件下韵律性地交代白云质灰岩的产物。流 体中富含F、B、CO2等挥发组分和Li、Be、Pb、Zn、Sn、W等元素。矽卡岩、条纹岩和有关 交代岩的形成是多期多阶段的。
(4) 多量含Li、Be交代矿物(铁锂云母、金绿宝石、塔菲石、锂霞石、香花石、硅铍石、 锂铍石、日光榴石、羟硅铍石、蓝柱石等)在条纹岩和有关交代岩中的产出,是香花岭矿区 的特色,在世界上独一无二。作者推断,只要进一步加强对香花岭矿区条纹岩和有关交代岩 的野外和室内研究,定能发现更多的含Li、Be新矿物。
志谢在野外工作期间,吴石光同志提供了部分香花石标本,非常宝贵;样品光 簿片的磨制由于长富同志完成。在此深表感谢。
香花岭矿区的条纹岩是一种特殊的含铍(锂)条纹状交代岩,不仅在中国独一无二,在世 界上也很罕见,并伴生一系列热液交代岩。本文着重对香花岭矿区条纹岩及有关交代岩的生 成地质背景、矿物共生组合和岩石地球化学特征进行研究探讨。
1区域地质背景
湘南地区构造上处于扬子板块与华夏板块的对接带,同时位于东西向南岭成矿带与北东向钦 杭成矿带的结合部位。香花岭矿田的大地构造位置处于南岭东西向构造带和耒阳_临武南北 向 构造带的复合部位、通天庙穹隆背斜的北东翼倾伏端。通天庙穹隆背斜轴呈近南北向,核部 为寒武系变质砂岩;翼部依次分布着泥盆纪、石炭纪及二叠纪地层。中泥盆统跳马涧组(D 2t)由砂砾岩、砂岩、砂页岩组成;棋子桥组(D2q)为灰岩、白云质灰岩; 上泥盆统佘田桥组(D3s)为白云质灰岩及砂岩;石炭系则为灰岩和碎屑岩。泥盆系 与寒武系呈角度不整合接触(图1)。矿区内地层均呈北东向缓倾斜的单斜构造,倾角25°~35°。矿区断裂构造以北东向断裂为 主, 是最重要的导矿和容矿构造,控制了本区矿体的空间分布、产状、形态和规模;其次是北西 向断裂和东西向断裂。跳马涧组下段石英砂岩和泥质粉砂岩是石英_电气石_锡石型锡矿的有 利控矿围岩。
香花岭矿田内岩浆活动强烈,地表分布着大小岩体(脉)30多个,其中规模最大的是癞子岭 岩体和尖峰岭岩体(图1)。癞子岭和尖峰岭黑云母花岗岩是区内与含锡(铍、稀有)多金 属矿化有关的主要侵入岩体。
癞子岭岩体呈小岩株状,地表呈椭圆形,出露面积约1.88 km2(图2),长轴方向呈北西 向,与地层走向一致。它是香花岭矿区的主要成矿岩体。其锆石LA_ICP_MS U_Pb年龄为154 ~155 Ma(朱金初等,2011); 与香花岭锡(铍)多金属矿床的白云母Ar_Ar坪年龄(154 ±1.1) Ma(Yuan et al., 2007)、锡石U_Pb年龄(157±6) Ma (Yuan et al., 2008) 基本一致,表明它们在形成时间和成因上有密切联系。岩体以中粒结构为主,边部具细粒结 构,其顶部和 边缘向外出现褪色现象和黄玉伟晶岩等。主要矿物成分为石英、微斜长石、钠长石、铁锂云 母,副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石、金红石和黄玉等。岩石化学成分的特点是富硅和碱, 贫铁、镁、钙,含一定量氟;w(SiO2)为73.98%~76.93%, w(Fe2O3 ) 为0.00%~0.56%,w(FeO)为0.84%~1.99%,w(MnO)为0.02%~0.3 8%, w(MgO)为0.06%~0.44%,w(CaO)为0.45%~0.83%, w(Na2O) 为2.6 4%~4.36%, w(K2O)为4.14%~4.74%,w(F)为0.27%~0.81%; w(N a2O+K2O)>8%,w(K2O)>w(Na2O)(黄蕴慧等,1988;陈德潜,1 984)。
尖峰岭岩体位于癞子岭岩体的西部约3 km处,是香花岭矿田内又一个重要成矿岩体。成矿时 代和癞子岭岩体接近,锆石 LA_ICP_MS U_Pb年龄为(160.7±2.2) Ma(轩一撒等,2014 )。围绕该岩体产有尖峰岭云英岩型锡矿床、伟晶岩型Nb_Ta矿床和香花铺萤石_白钨矿矿床 (张东亮等,2012)。
癞子岭岩体北东侧有一条长1700多米、宽约4 m的黄玉霏细斑岩岩墙,是矿区稀有金属(Nb 、Ta)矿床的主要赋矿围岩。岩石具显微斑状结构,由钠长石、微斜长石、石英、铁锂云母 及黄玉等组成。其岩石化学成分的最大特点是富含F(3.4%~10.76%)、Li2O(0. 35%~1.33%)和Al2O3(17.5%~35.75%)。蚀变以云英岩化为主。许多学者曾对 该 岩石做过研究,有称之为黄玉霏细斑岩(陈德潜,1984),也有称之为香花岭岩(杜绍华等,1984;黄蕴慧等,1988)。
图 1湖南香花岭Sn_Be_多金属矿田区域地质图(据蔡宏渊,1991;王立华等,1988修改 ) 1—三叠系; 2—二叠系; 3—石炭系; 4—上泥盆统; 5—中泥盆统; 6—中泥盆统下部 砂页岩; 7 —寒武系; 8—燕山期花岗岩; 9—花岗斑 岩; 10—黄玉菲细斑岩; 11—中泥盆 统下部 铁质层; 12—锡矿; 13—钨矿; 14—铌钽矿; 15—铅锌矿; 16—不整合面; 17—断裂 Fig. 1Regional geological map of the Xianghualing Sn_Be_polymetallic orefield , Hunan Province (modified after Cai,1991 and Wang et al.,1988) 1—Triassic; 2—Permian; 3—Carboniferous; 4—Upper Devonian Formation; 5—Middl e Dev onian Formation; 6—Sandshale in lower part of Middle Devonian Formation; 7—C amb rian; 8—Yanshanian granite; 9—Granite porphyry; 10—Topaz felsophyre; 11—Iron _bearing bed of Middle De_ vonian Formation; 12—Tin deposit; 13—Tungst en deposit; 14—Niobium_tantalum deposit; 15—Lead_zinc deposit; 16—Unconfor mity; 17—Fault |
在癞子岭和尖峰山岩体与围岩的接触带,有不少锡多金属矿床产出,例如癞子岭岩体东北部 与祺子桥组灰岩、白云质灰岩接触带发育有香花岭矽卡岩_锡石硫化物矿床;在尖峰岭岩体 的东南缘有香花铺锡矿和深坑里钨矿产出。
2矿化类型
香花岭矿区的矿化类型较多样,主要有: ① 矽卡岩型Fe、Sn、Pb、Zn、Be 矿化; ② 锡 石_硫化物型Sn、Pb、Zn(W)矿化; ③ 含铍条纹岩型锡铍矿化(Be、Sn); ④ 黄玉霏细 斑岩型Nb、Ta、Sn矿化; ⑤ 云英岩型Sn、W矿化; ⑥ 含锡条纹岩磁铁矿矿化。其 中,以锡石硫化物型Sn、Pb、Zn(W)矿化最重要,是矿区内主要 开采对象。
图 2湖南香花岭锡铍多金属矿区地质图 (据湖南有色地质勘查局,2006) 1—下寒武统; 2—中泥盆统跳马涧组; 3—中泥盆统棋子桥组; 4—上泥盆统佘田桥组 ; 5—癞子岭花岗岩; 6—花岗斑岩; 7—黄玉 菲细斑岩; 8—云英岩; 9—矽卡岩; 10— 条纹岩 Table 2Geological map of the tin_beryllium_polymetallic deposit in Xi anghua ling, Hunan Province (after Nonferrous Metallic Geological Bureau, 2006) 1—Low Cambrian Formation; 2—Tiaomajian Group of Middle Devonian Formation; 3—Qiziqiao Group of Middle Devonion Formation; 4—Shetianqiao Group of Upper De vonian Formation; 5—Laiziling granite; 6—Granite porphyry; 7 —To paz felsophyre; 8—Greisen; 9—Skarn; 10—Ribbon rock |
锡石硫化物矿石中Sn的品位为1.3%~1.8%(赵一鸣等,2007a);Pb为 2.92%,Zn为0.9 4%(赵一鸣等,2007b);含铍条纹岩的w(BeO)为0.08%~0.42%,平均0.17% (黄蕴 慧等,1988 )。
香花岭矿床的金属矿化分带较为清楚,在空间上,围绕癞子岭花岗岩,在水平方向和垂直方 向上,均表现出明显的分带特征,从岩体到碳酸盐岩围岩依次出现:Nb, Ta, Sn,W_Be, Sn , W_Sn, Pb, Zn_Pb, Zn_Pb, Zn, Sb 矿化带。矿床类型由岩体上部的岩浆型Nb、Ta稀有矿床 — 岩体顶部的云英岩型Sn(W)矿床(化)—接触带矽卡岩型Sn、Fe、Pb、Zn、Be矿床—近接 触 带的高温热液交代锡石—硫化物矿床—远离接触带的中低温热液交代型Pb、Zn 矿床(张德 全等,1988;赵一鸣等,1990)。
3条纹岩
条纹岩一词是Jahns(1944)在研究美国新墨西哥州铁山含铍矽卡岩矿床时最先提出来的, 指的是该矿区一种层纹状含铍接触交代岩,主要由磁铁矿、萤石、日光榴石和冰长石等矿物 组成。Kwak 等(1981)称其为层纹状矽卡岩(wrigglite)。
3.1一般特征
香花岭矿区的条纹岩主要产于癞子岭花岗岩体中的中泥盆统棋子桥组碳酸盐地层的捕掳体及 岩体的外接触带(图3)。在香花铺矿区也有产出。条纹岩主要沿灰岩和钙质白云岩的层间 构造和构造裂隙交代产出(图4a、b)。条纹方向大致与构造裂隙面平行(图4c~f),部分 条纹呈扭曲状;单个条纹宽一般介于0.2~1 mm。矿物粒度较细,大多为0.05~0.5 mm; 按岩性特征,可大致分为磁铁矿条纹岩、绿色条纹岩和白色条纹岩3类。条纹构造的组成主要表现为以金绿宝石或金绿宝石+塔菲石为主的条纹和萤石+铁锂云母,或 萤石+氟硼镁石的条纹互间组成;有的条纹是磁铁矿和粒硅镁石互间;有的则为金绿宝石和 绿泥石+萤石+金云母互间。
3.2矿物学特征和共生组合分类
条纹岩的矿物组成较复杂,主要有萤石、氟硼镁石、金绿宝石、塔菲石、硅铍石、锂霞石、蓝柱石、粒硅镁石、金云母、铁 锂云母、白云石、符山石、尖晶石、绿 泥石、磁铁矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等。这些矿物形成于多期和多阶段。按矿物共生组 合特征,大致可分为 以下5类:铁锂云母条纹岩、氟硼镁石条纹岩、金绿宝石条纹岩、粒硅镁石_磁铁矿条纹和金 云母_绿泥石条纹岩。
图 3癞子岭花岗岩中的条纹岩捕虏体 (据黄蕴慧等,1988) Fig. 3Ribbon rock xenolith in the Laiziling granite (after Huang et al., 1988 ) |
图 4条纹岩的野外和手标本照片 a. 条纹岩沿大理岩的构造裂隙交代; b. 条纹岩沿大理岩的构造裂隙交代; c. 条纹岩的 条纹构造; d. 条纹岩的条纹构造; e. 铁锂云母_金绿宝石条纹岩; f. 氟硼镁石条纹岩; g. 香花石_金云母交代岩; h. 粒(块)硅镁石交代 岩 Fig. 4Photograp HS of ribbon rocks in the field and samples a. Replacment of ribbon rock along the structure fracture of marble; b. Replacme nt of ribbon rock along the structure fracture of marble; c. Ribbon structure of ribbon rock; d. Ribbon structure of ribbon rock; e. Fe_lepidolite_chrysoberyl ribbon rock; f. Fluoborite ribbon rock; g. Xianghualite_phlogopite metas omatite; h. Chondrodite (norbergite) metasomatite |
3.2.1铁锂云母条纹岩
铁锂云母条纹岩属白色条纹岩,主要由萤石(30%~65%)、铁锂云母(5%~25%)、金绿 宝 石(15%~30%)、塔菲石(0~5%)、锂霞石(5%)、方解石(5%~12%)等矿物组成,铁锂 云母常和萤石一起组成条纹,并与金绿宝石或金绿宝石+塔菲石的条纹互间(图5a、b)。
3.2.2氟硼镁石的条纹岩
氟硼镁石条纹岩属绿色条纹岩,主要由氟硼镁石(20%~65%)、萤石(2%~20%)、金绿宝 石 (10%~20%)、塔菲石(0~13%)、锂霞石(0~10%)等矿物组成,氟硼镁石常和萤石一起 ( 图5e)组成条纹,并和金绿宝石或金绿宝石+塔菲石的条纹互间;氟硼镁石常垂直条纹方向 生长。
3.2.3金绿宝石条纹岩属白色条纹岩
主要由金绿宝石(10%~15%)、塔菲石(3%~15%)、萤石(10%~30%)、方解石(12%~20% )等 矿物组成,由金绿宝石+塔菲石+锂霞石组成的条纹和方解石+萤石组成的条纹互间(图5c、d )
3.2.4粒硅镁石_磁铁矿条纹岩
主要由粒硅镁石条纹和磁铁矿条纹互间,粒硅镁石的数量和磁铁矿大致相同,粒硅镁石发育 聚片双晶(图5f ),消光角C^Np为22°~28°。
3.2.5金云母绿泥石条纹岩属绿色条纹岩
主要组成矿物为萤石(30%~85%)、金绿宝石(15%~25%)、金云母(10%~20%)、绿泥石 ( 6%~25%)等,少数样品有石英和黄铁矿;条纹构造由金绿宝石条纹和萤石、金云母、绿泥 石(图5g)组成的条纹互间。它们的主要矿物共生组合特征见表1,从表中可以看出以下规律:
(1) 条纹岩中富F的矿物,如萤石、氟硼镁石、铁锂云母、金云母、粒硅镁石、块硅镁石 等,特别是萤石,除磁铁矿条纹岩外,在其他4类条纹岩中的含量可达10%~85%。富F矿物的 大 量出现,是形成条纹岩的必要条件。
(2) 条纹岩中有大量含Li、Be的矿物,如塔菲石、铁锂云母(图5a、b)、锂霞石(图5b ) 、金绿宝石(图5b、c)、硅铍石(图6b)等,特别是金绿宝石和塔菲石,往往组成宽约0. 2 ~1 mm的条纹,是含铍条纹岩的主要组成部分。金绿宝石呈很细小的粒状矿物集合体,其粒 径一般小于0.01 mm(图5b、c)。与金绿宝石不同,塔菲石一般呈柱状晶、酒瓶状或桶状 , 晶形相对较好;较大晶体长可达2~5 mm,宽1~2 mm,横切面为六面体(图5d )。由于矿 物 晶体较大,较易测到光性,为一轴晶,负光性,平行消光,负延长,干涉色一级灰白;但有 的晶体自形程度较差,在萤石_金云母交代岩中局部产出。
(3) 条纹岩常叠加有后期交代矿物,如符山石、粒硅镁石、块硅镁石、硅铍石、香花石、 磁铁矿、黄铁矿、闪锌矿等,它们往往呈脉状沿条纹方向交代或穿插条纹。
4有关交代岩
与条纹岩有关的交代岩大多呈脉状交代条纹岩。交代脉一般宽几毫米至二十厘米不等,大致 沿条纹方向产出,局部斜交。交代岩均为块状构造,自形或半自形等粒结构。矿物粒度比条 纹岩的要大,一般可达0.1~1.5 cm,部分矿物(如香花石、磷灰石等)粒度较小,多为0 .02~0.05 mm;但也有较大的,少数可达1~5 mm。按矿物共生组合的不同,交代岩可大 致分为香花石交代岩、金云母交代岩、粒硅镁石交代岩、符山石_磁铁矿交代岩、萤石_绿 泥石交代岩和韭闪石交代岩6类。交代岩的矿物成分很复杂,主要有萤石、金云母、香花石、金绿宝石、塔菲石、石英、粒硅 镁石、块硅镁石、氟硼镁石、符山石、锂霞石、韭闪石、方解石、白云石、钠长石、硅铍石 、羟硅铍石、日光榴石、锂铍石、透辉石、绿泥石、电气石、磷灰石、尖晶石、磁铁矿、黄 铁矿、白钨矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、锡石等30余种。每类交代岩中往往有2~3种矿物是主要的。上述6类交代岩中的矿物共生组合见表2。
图 5条纹岩的矿物共生组合显微照片 a. 铁锂云母条纹岩中铁锂云母(Fe_Lep)和萤石(Flu)共生,单偏光,香花岭; b. 铁锂云母 条纹岩中的金绿宝石(Chr)条纹和铁锂云母(Fe_Lep)、萤石集合体,正交偏光,香花岭; c. 金绿宝石(Chr)条纹岩,单偏光,香花岭; d. 条纹 岩中的塔菲石(Taf)和 锂霞石(Euc),单偏光,香花岭; e. 氟 硼镁石条纹岩中氟硼镁石(Flb)和萤石 (Flu) 共生,正交偏光,香花岭; f. 粒硅镁石(Chon)_磁铁矿(Mt)条纹岩,正交偏光,香花 铺; g. 绿泥石 (Chl)条纹岩,单偏光,香花铺; h. 条纹岩中的锂霞石(Euc) ,正交偏光,香花岭 Fig. 5Photomicrograp HS of the ribbon rocks a. Paragenesis of Fe_lepidolite (Fe_Lep) and phlogopite (Phl) in the Fe_lepidoli te ribbon rock, plainlight, Xianghualing; b. Chrysoberyl (Chr) ribbons and Fe_le pidolite (Fe_Lep) assemblage in the Fe_lepidolite ribbon rock, crossed nicols Xi anghualing; c. Chrysoberyl (Chr) ribbon rock, plainlight, Xianghualing;d. Taafi ete (Taf) and eucryptite (Euc) in ribbon rock, plainlight, Xianghualing; e. Fluo borite (Flb) and fluorite (Flu) in ribbon rock, crossed nicols, Xianghualing; f. Chondrodite (Chon)_magnetite (Mt)ribbon rock, crossed nicols, Xianghuapu; g. Chlorite (Chl) ribbon rock, plain_ light, Xianghuapu; h. Eucryptite (Euc) in the ribbon rock, crossed nicols, Xianghualing |
4.1香花石交代岩
主要呈不规则脉状交代白色条纹岩,脉的宽度从几厘米到20余厘米不等。香花石是中国1958 年发现的第一个新矿物,数量不多,十分珍贵,被视为 国家珍宝。长期以来,由于地表出露的香花石脉体, 被当地老百姓乱采乱挖,目前已很难找到,非常可惜。在香花石交代岩中, 香花石常呈白色糖粒状团块,与金云母、萤石、金绿宝石、塔菲石、硅铍石、锂霞石、锂铍 石、磷灰石等矿物共生;香花石呈等粒状产出(图4g,图6a ),粒径一般较细,大多为0. 01~0.05 mm,少数标本中粒度较大,可达1~5 mm。
表 2香花岭地区与条纹岩有关的交代岩矿物共生组合 Table 2Mineral paragenesis of ribbon rocks related metasomatites in the Xiangh ualing district |
图 6与条纹岩有关的脉状交代岩的显微照片 a. 香花石交代岩,香花石(Xian)与金云母(Phl)共生,单偏光,香花岭; b. 香花石交 代岩中的硅铍石(Phe),单偏光,香花岭; c. 金云母交代岩,共生矿物为萤石(Flu),正交偏光,香花岭; d. 金云母(Phl)交代岩;正交偏光,香花岭 ; e. 粒硅镁石交代岩中的块硅镁石(Nor),正交偏光,香花 岭; f. 符山石(V es)_磁 铁矿(Mt)交代岩,正交偏光,香花岭; g. 绿泥石(Chl)交代岩,单偏光,香花铺; h. 韭闪石(Par)交代岩,正交偏光,香花岭 Fig. 6Photomicrigrap HS of ribbon rock related metasomatites a. Xianghualite (Xian)_phlogopite (Phl) metasomatite, plainlight, Xianghualing; b. Phenakite (Phe) in the xianghualite metasomatite, crossed nicols, Xia nghualin g; c. Phlogopite (Phl) metasomatite, crossed nicols, Xianghualing; d. Phlogopite (Phl) metasomatite, crossed nicols, Xianghualing; e. Norbergite (No r) in the ch ondrodite metasomatite, crossed nicols, Xianghualing; f. Vesuvianite (Ves)_magne tite (Mt) metasom atite, crossed nicols, Xianghualing; g. Chlorite (Chl) metasomatite, pl ainlig ht, Xianghuapu; h. Parargasite (Par) metasomatite, crossed nicols, Xiang hualing |
4.2金云母交代岩
是白色条纹岩中较常见的交代脉,脉宽一般数十厘米,主要由绿黑色鳞片状金云母组成(图 6c、d),含有一定量萤石,少量钠长石、磁铁矿和微量白钨矿。金云母鳞片的大小大多为 几毫米至一厘米。
4.3粒硅镁石交代岩
外表鲜绿色,等粒状集合体(图4h);共生矿物有白云石、萤石、金云母、块硅镁石等;块 硅镁石在正交片光下具有鲜艳的蓝绿黄色干涉色,不具聚片双晶(图6e);
4.4符山石_磁铁矿交代岩
主要由符山石(5%~40%)和磁铁矿(15%~80%)组成(图6f),含大量萤石(8%~35%)和 少量透辉石、方解石等。
4.5萤石_绿泥石交代岩
仅见于香花铺矿区,组成主要矿物有萤石(40%~90%),绿泥石(5%~40%)和石英(5%~1 5%)(图6g)。
4.6韭闪石交代岩
主要由韭闪石(40%~94%)组成,韭闪石呈放射状集合体(照片6h),共生矿物有萤石、符 山石、透辉石和塔菲石等。
5岩石地球化学特征
为了了解条纹岩和有关交代岩的岩石地球化学特征,笔者对香花岭地区的主要条纹岩和有关 脉状交代岩以及花岗岩做了主量、微量和稀土元素含量分析,其结果见表3。从表3可以看出:
(1) 无论是条纹岩或有关交代岩大多含F很高,其w(F)高达11.88%~36.67%, 个别(粒硅镁石交代岩)样品稍低,为5.29%。这和两类岩石中富含萤石和含F矿物(块硅 镁石、粒硅镁石和符山石等相对应(表1、2 )。
(2) 条纹岩和有关交代岩的SiO2含量均不高,其中条纹岩的w(SiO2)为4.12 %~12.83%,而有关交代岩的w(SiO2)则为3.99%~22.55%;一般矽 卡 岩的w(SiO2)为29.40%~45%(赵一鸣等,1990;王立华等,1988)。
(3) 条纹岩一般含Li、Be较高,w(Be)多为1108×10-6~1996×10-6 ;w(Li)则为288×10-6~1572×10-6,其中只有绿泥石交代岩稍低 (79.6×10-6);这和条纹岩中含多量富Li、Be矿物塔菲石、金绿宝石、锂霞石等 有关(表2);交代岩的w(Be)也较高,多为260×10-6~2071×10-6 , 少数稍低(78.3×10-6~305.6×10-6);氟硼镁石交代岩w(B)竟 高达10 490×10-6。
(4) 条纹岩和有关交代岩中Zn、Pb、Sn矿化均较高,其中w(Zn)多为838×10 -6~4555×10-6,少数样品w(Zn)为160×10-6~545×10-6 ;w(Pb)多为524×10-6~7600×10-6,少数样品w(Pb)为42 .6×10-6~250×10-6;w(Sn)多为362×10-6~3495×10 -6,少数稍低(51.8×10-6~84.9×10-6)。
从花岗岩、条纹岩和有关交代岩三类岩石的稀土元素配分曲线(图7)看,花岗岩的稀土元 素配分模式基本呈海鸥状,Eu异常十分明显,和云南个旧锡多金属矿床的成矿花岗岩(赵一 鸣等,1987)非常相似;而条纹岩和有关交代岩的稀土元素配分模式也呈海鸥状,但Eu负异 常相对较小。
6讨论
富萤石的条纹岩(条纹状矽卡岩)在世界不少矽卡岩矿床中有所发现,如美国亚利桑那州的 Dragoen Mountains(Perry, 1964)、新墨西哥州Iron Mountains(Jahns, 1944)、阿拉 斯加州Central York Moun_tains(Samsbury, 1969)、湖南香花岭(黄蕴慧等,1988;赵一 鸣等,1990)、福建马坑铁矿(赵一鸣等,1983)、云南个旧打磨山锡矿床(赵一鸣等,19 87)、澳大利亚Tasmania Moina F_Sn_W(Be_Zn)矽卡岩矿床(Kwak et al., 1981)、俄 罗斯西伯利亚一个多金属矿床(Getmanskaya, 1972)、加拿大北不列颠哥伦比亚州Atlin锡 矿床(Ray et al., 2000)和日本的Chugako(Miyake, 1965)。
表 3香花岭地区花岗岩、条纹岩和有关交代岩的主量元素(wB/%)、微量和稀土元 素(wB/10-6)化学分析结果 Table 3Chemical analyses of major(wB/%), trace and rare earth element (wB/10-6) content of granite, ribbon rocks and related metasomat ites in the Xianghualing district |
图 7香花岭矿区花岗岩、条纹岩和有关交代岩的微量元素原始地幔标准化蛛网图和稀土元 素球粒陨石标准化图解 a. 花岗岩和条纹岩的微量元素原始地幔标准化蛛网图; b. 花岗岩和有关交代岩的微量元 素原始地幔标准化蛛网图; c. 花岗岩和条纹岩的 稀土元素球粒陨石标准化图解; d. 花岗岩和有关交代岩的稀土元素球粒陨石标准化图解 XHL_25—花岗岩; XHL_6和XHL_22—铁锂云母条纹岩; XHL_8—金绿宝石条纹岩; XHL_1— 氟 硼镁石条纹岩; XHP_4—金云母_绿泥石条纹岩; XHL_34—香花石交代岩; XHL_10—金云 母交代岩; XHL_14—符山石_磁铁矿交代岩; XHL_33—粒(块)硅镁石交代岩; XHP_1— 绿 泥石交代岩 Fig. 7Primitive mantle_normalized trace element spider diagrams and chondrite_ normalized REE patterns of granite, ribbon rocks and related metasomatites a. Primitive mantle_norma lized trace element spider diagrams of granite and rib bon rocks; b. Primitive mantle_normalized trace element spider diagrams of grani te and metasomatites; c. Chondrite_normalized REE patterns of granite and ribbon rocks; d. Chondrite_normalized REE patterns of granite and metasomatite s XHL_25—Granite; XHL_6 and XHL_22—Fe_lepidolite ribbon rocks; XHL_8—Chrysobery l ribbon rock; XHL_1—Fluoborite ribbon rock; XHP_4—Phlogopite_chlorite_ribbon rock; XHL_34—Xianghualite metasomatite; XHL_10—Phlogopite metasomatite; XH L_14—Vesuvianite_magnetite metasomatite; XHL_33—Chondrodite (norbergit e) metasomatite; XHP_1—Chlorite metasomatite |
世界主要国家条纹岩的产出地质环境和矿物共生组合见表4,从表4可以看出:
(1) 与条纹岩有成因关系的侵入岩岩性多为酸性花岗岩类,包括花岗岩和花岗斑岩。花 岗岩类含挥发组分氟相对较高,有利于条纹岩的形成;但其形成时代可以不同,包括泥盆纪 、三叠纪、侏罗纪、白垩纪和第三纪。
(2) 有条纹岩产出的矿床围岩多为灰岩、白云质 灰岩、白云岩或大理岩;这是形成矽卡岩和条纹岩的必要条件。
(3) 条纹岩均产于花岗岩类岩体和碳酸盐岩的接触带或花岗岩体中的围岩捕掳体;
(4) 在所有条纹岩产出的矽卡岩矿床中均富含F。
(5) 在众多矿床的条纹岩中,含磁铁矿条纹岩较普遍,而含铍条纹岩只见于少数矿床, 仅见于中国湖南香花岭、美国新墨西哥州的Iron Mountains、阿拉斯加州Central York Mou ntains 和 俄罗斯西伯利亚的一个多金属矿床(Getmanskaya, 1972)。
从表4还可以看出,含铍条纹岩的矿物成分主要有萤石、铁锂云母、金绿宝石、塔菲石、 氟硼镁石、符山石、日光榴石、白云母、硅铍石、羟硅铍石、白云石、蓝柱石、绿柱石、氟 镁石、电气石、尖晶石、磁铁矿等。它们有可能分别组成以下矿物共生组合:萤石_氟硼镁 石_金绿宝石;萤石_铁锂云母_金绿宝石_塔菲石;萤石_硬水铝石_金绿宝石_云母_电气石_ 赤铁矿;萤石_蓝柱石_云母_羟硅铍石;萤石_绿柱石_石英_白云母;萤石_硅铍石_石英_白 云母;电气石_萤石_氟镁石_金绿宝石_硅铍石;钠长石_绿帘石_萤石_硅铍石;萤石_磁铁矿 _日光榴石_冰长石_石榴子石等。
目前,世界上含铍矿物最多的矿区是中国湖南的香花岭。那里含铍矿物多达12种以上,包 括香花石、塔菲石、金绿宝石、硅铍石、锂铍石、羟硅铍石、蓝柱石、绿柱石、日光榴石、 铍珍珠云母、含铍符山石、尼日利亚石等(黄蕴慧等,1988;王立华等;1998;赵一鸣等, 1990)。
除了湖南香花岭矿区外,含铍条纹岩和有关交代岩中含铍矿物较多的矿区是美国阿拉斯加 州的Central York Mountains铁铍矿床(Samsbury, 1969),那里已确认有金绿宝石、日光 榴石、蓝柱石、硅铍石、羟硅铍石和绿柱石6个含铍矿物。
关于条纹岩条纹构造的形成机理,大多数学者认为条纹岩是在F过饱和条件下热液流体渗 入碳酸盐围岩裂隙中韵律性地交代和沉淀的产物(Jahns, 1944; Georgierskaya, 1955; Sh abynin, 1977; Kwak et al., 1981)。根据香花岭含铍条纹岩生成的地质背景、矿物共生 组合和岩石地球化学特征,作者认为上述解释是比较合理的。
香花岭地区的矽卡岩、条纹岩和有关交代岩的形成是多期多阶段的产物:块状矽卡岩生成 相对较早,主要由石榴子石、透辉石、硅灰石、符山石等组成,条纹岩次之,叠加在条纹岩 之上的交代岩脉生成较晚。交代矿物的生成次序大致是:石榴子石—透辉石—硅灰石—符山 石—磁铁矿—金绿宝石—尼日利亚石—塔菲石—铁锂云母—氟硼镁石—金云母—萤石—粒硅 镁石—韭闪石—钠长石—锂霞石—香花石—硅铍石—石英—绿泥石—沸石类。其中,透辉石 、符山石、磁铁矿等矿物可能是多期的。
王立华等(1988)曾测定了早期矽卡岩中钙铝榴石、符山石的均一温度为500~610℃ ,盐度w(NaCleq)为37%~48%;条纹岩和有关交代岩中的铁锂云母、萤石、 香花石的均一温度 为348~510℃,盐度w(NaCleq)为25%~38%。说明条纹岩和叠加在条纹岩之 上的交代岩的形成温度和盐度比早期矽卡岩要低。
由于矿区内的矽卡岩、条纹岩和有关交代岩均产于外接触带和花岗岩中的白云质灰岩捕掳体 ,是含矿流体从花岗岩体单向地向碳酸盐围岩的层间构造和构造裂隙渗滤交代的结果,因此 ,这些交代岩的形成是接触渗滤交代作用的产物。
7结论
(1) 湖南香花岭锡铍多金属矿床的条纹岩和有关交代岩产于燕山期花岗岩体和碳酸盐围岩 捕掳体或外接触带,主要沿灰岩和白云质灰岩的层间破碎带和构造裂隙交代产出。(2) 按矿物共生组合特征,条纹岩可大致分为铁锂云母条纹岩、氟硼镁石条纹岩、金绿宝 石条纹岩、粒硅镁石_磁铁矿条纹岩和金云母_绿泥石条纹岩5类;条纹岩中含有许多富Li、B e的交代矿物,如金绿宝石、塔菲石、锂霞石、铁锂云母、硅铍石和富氟矿物(萤石、氟硼 镁石、符山石和粒(块)硅镁石等)。与条纹岩有关的交代岩,按矿物共生组合特征,可大 致分为香花石交代岩、金云母交代岩、粒硅镁石交代岩、符山石_磁铁矿交代岩、萤石_绿泥 石交代岩和韭闪石交代岩6类。
(3) 条纹岩是岩浆期后热液流体中氟过饱和的条件下韵律性地交代白云质灰岩的产物。流 体中富含F、B、CO2等挥发组分和Li、Be、Pb、Zn、Sn、W等元素。矽卡岩、条纹岩和有关 交代岩的形成是多期多阶段的。
(4) 多量含Li、Be交代矿物(铁锂云母、金绿宝石、塔菲石、锂霞石、香花石、硅铍石、 锂铍石、日光榴石、羟硅铍石、蓝柱石等)在条纹岩和有关交代岩中的产出,是香花岭矿区 的特色,在世界上独一无二。作者推断,只要进一步加强对香花岭矿区条纹岩和有关交代岩 的野外和室内研究,定能发现更多的含Li、Be新矿物。
志谢在野外工作期间,吴石光同志提供了部分香花石标本,非常宝贵;样品光 簿片的磨制由于长富同志完成。在此深表感谢。
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