榍石形态与化学成分对钨、铁、金成矿作用的标识

发布时间：2020-11-19 22:35

　　榍石(CaTiSiO_5)作为重要富稀土矿物在多种地质体中广泛发育,记录了丰富的成岩成矿信息,但目前还缺乏对其形态和化学成分标识不同成矿作用的系统研究。本文通过搜集整理不同类型W、Fe、Au矿床中榍石的产状、形态及化学成分数据,研究了榍石标型特征对成矿作用的标识。通过对比小秦岭金矿集区与金矿同期但在空间上与金亲疏明显不同的文峪和华山两岩体中榍石的主微量元素和成分环带等特征的差异,探讨了成金与花岗岩成岩的关系。结合实测648个电子探针数据、60个LA-ICP-MS数据及所搜集的资料,归纳总结了榍石对不同类型W、Fe、Au矿床和不同矿体位置的榍石成分标识。统计研究表明:榍石F-(Al_2O_3+FeO_T)图解可以标识与矿体的距离。远离矿体的蚀变岩、角岩中的榍石相对低F、低(Al_2O_3+FeO_T),在矿体处榍石相对高F、高(Al_2O_3+FeO_T)。不同矿化类型中的榍石LREE-MREE-HREE图解上成分空间差异明显,具有一定的区分作用。榍石中V~(5+)、Ga~(3+)、Fe~(3+)含量与氧逸度(fO_2)呈正相关关系,对榍石形成环境的fO_2有较好标识作用。δCe、δEu受多因素扰动,作为比较矿床相对fO_2的指标,其规律性可能被破坏,需慎重使用。Ti位置Al含量与榍石形成压力呈正相关。榍石Fe/Al对矿种、矿床类型有较好的标志作用,一定程度上可以区分同矿种不同成因的矿床,以及区分、预测矿种。对比发现:小秦岭地区,相较于华山岩体的榍石,文峪岩体的榍石∑REE、Fe/Al更高、Al_2O_3更低,LREE/HREE几乎是华山岩体榍石的两倍,轻重稀土分异更明显,且振荡环带结构更发育。文峪岩体形成时的环境动荡比较明显,形成压力较低。两岩体不同性质可能是导致小秦岭区域内金矿床空间分布差异性的原因之一,文峪岩体的特点可能更有利于金的成矿作用,成矿潜力优于华山岩体。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：P618.2
【部分图文】：

榍石,晶体

中国地质大学（北京）硕士学位论文51.3.2物理性质及形态特征颜色常见蜜黄色，也有褐，绿，黑，灰色等，含MnO者呈红色或玫瑰色。薄片下呈黄色或典型的棕色。条痕无色或白色；金刚，树脂或油脂光泽；透明到半透明；莫氏硬度5-6；比重3.29-3.60；{110}中等解理；可据{221}裂开；沿{100}面可形成简单接触双晶；常见楔形横截面的扁平信封状晶体（图1-1）(Klein,2008;李胜荣,2008;Gribble,2012;Deeretal.,2013)。图1-1榍石晶体1.3.3晶体结构单斜晶系；自然界榍石C62h-A2/a，人造榍石C52h-P21/a；a0=0.655nm，b0=0.870nm，c0=0.743nm，β=119°43′；Z=4；岛状硅酸盐（或正硅酸盐）(HigginsandRibbe,1976)。榍石晶体结构如图1-2所示：TiO68-八面体通过角顶桥氧（O1）连成锯齿状的链，平行于晶胞的a轴方向。通过共用TiO68-八面体余下的四个氧（O），这些链被孤立的SiO44-四面体所联接，形成较大的[TiOSi4]2-腔体，容纳七次配位的Ca2+，七次配位多面体平行b+c方向展布。每个七配位多面体与其他结构单元存在公用的边和角顶，无共用面：它与四个TiO68-八面体共用4条边（包含两个相邻的TiO68-八面体，即存在一个O1位置），与不相邻的三个SiO44-四面体共用三条边。O1位置不受SiO44-四面体约束，常被OH-，F-，Cl-取代(秦善,2011;Deeretal.,2013;Brooks,2019)。

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绪论6图1-2榍石晶体结构（a）（b）（d）由CrystalMaker制做；（c）引自Brooks(2019)；1.3.4晶体化学榍石中丰富的类质同象替换现象可以携带许多的地质环境信息，因此广受研究者关注(Mcleod,2007)。20世纪30年代以来，榍石被发现多种矿物变种(Klein,2008;Deeretal.,2013)，在天然榍石中也发现有多种或单一元素异常高值的报道(Deeretal.,1982)，说明榍石晶体结构对多种原子有很强的耐受性(Mcleod,2007)。榍石晶体结构（图1-2）类质同象替换作用的位置如下：Ca位置:Ca2+所在的七次配位多面体位置Ti位置:Ti所在的八面体位置O1位置:Ti-O八面体链共角顶桥氧位置对于O1位置可能被HO-，F-，Cl-取代。对于Ca位置，常见的有REE3+，Y3+，U3+，Th3+，Pb2+，Fe2+，Sr2+，Mn2+，Mg2+，Na+，K+等。对于Ti位置，常见的有Al3+，Fe3+，Ga3+，Cr3+，V5+，Ta5+，Nb5+，Sb5+，Zr4+，Sn4+等。由于天

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