广东宝山嶂矽卡岩铁矿中黑柱石的矿物共生组合关系

任戍明，张良钜，徐 钊，张 杰

（1.桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541004；2.云南国土资源职业学院珠宝玉石学院，云南 昆明 650217）

广东宝山嶂矽卡岩铁矿中黑柱石的矿物共生组合关系

任戍明1，张良钜1，徐 钊2，张 杰1

（1.桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541004；2.云南国土资源职业学院珠宝玉石学院，云南 昆明 650217）

广东宝山嶂铁矿属于接触交代热液型铁矿，黑柱石产于该矿区Ⅲ号磁铁矿矿体边部与矽卡岩的接触部位。本文研究了该矿区黑柱石的矿物成分、XRD特征以及矿物共生组合关系，根据黑柱石的产出形态和矿物共生组合关系，把该矿区产出的黑柱石分为2个世代：第1世代黑柱石与透辉石共生，自形程度较差，为致密块状集合体；第2世代黑柱石与石英、方解石共生，自形程度较好，多为柱状或粒状。

黑柱石；矽卡岩铁矿；矿物共生组合；宝山嶂

黑柱石是含钙铁的岛状含水硅酸盐矿物，多产于与接触交代作用有关的铁矿床中以及矽卡岩型铅、锌、钨、钼、金多金属矿床中[1]，一般赋存在岩体与围岩的接触变质带内，特别是外接触带矿体的尖灭部位。相关岩体可以是超基性岩和中基性岩至中酸性岩，围岩多为碳酸盐岩、硅质岩及大理岩。黑柱石是一种不常见的矽卡岩标型矿物，具有独特的形成条件和矿物性质，对其进行深入研究可以丰富黑柱石的成矿理论，对矿区基础地质和成矿条件也有一定的指导意义。黑柱石除了具有科研意义外，同时还具有一定的收藏价值。2010年于内蒙发现了大晶体的黑柱石，旋即在慕尼黑矿物展成了话题矿物，此后一段时间里黑柱石矿物标本颇受消费者所喜爱。有关矽卡岩型铁矿中产出黑柱石的报道较少，笔者从广东宝山嶂铁矿矽卡岩铁矿中黑柱石的矿物共生组合关系方面，分析了黑柱石的形成特征。

1 矿区地质特征

广东宝山嶂铁矿区大地构造环境位于南岭东西向构造—岩浆岩带东段，又位于中国东南沿海北东向火山岩带的西南端，即两个构造-岩浆带的截接复合部位(图1)。区内地层以中生界最为发育，出露有石炭系、上三叠系和第四系。受北东向构造带影响，矿区构造骨架总体是地层呈NE走向的单斜岩层，石英闪长岩体南北边界呈EW向展布，并相伴产出EW向、NE向断裂。矿区岩浆活动频繁，有火山喷发和岩浆侵入，侵入岩发育，分布广泛。

广东宝山嶂铁矿体赋存于燕山早期花岗岩体的外接触带，该花岗岩体侵入于石炭系、上三叠统、侏罗系及石英闪长岩体中，与石炭系碳酸盐岩接触交代形成矽卡岩及矽卡岩型铁矿床。Ⅲ号磁铁矿矿体产于石英闪长岩体南部边缘的矽卡岩残留体中，呈似层状，矿体走向近东西，倾向160～195°，倾角30～50°，矿体沿走向长度约为300m，厚度5.39～61.16m，平均33.09m[2]。

黑柱石产于矿区Ⅲ号磁铁矿矿体边部与矽卡岩的接触部位。

2 化学成分分析

选择有代表性的黑柱石样品，进行化学成分和X-射线粉晶衍射(XRD)测试。化学成分测试采用化学全分析法，在桂林理工大学测试中心进行；X-射线粉晶衍射(XRD)测试在桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室进行，采用X'pert型X-射线粉晶衍射仪，测试条件为CuKα靶辐射(λ=0.154 06nm)，工作电压为40kV，电流为40mA，扫描范围5～25°，步进扫描速度(2θ)为5°/min。

2.1 化学成分

黑柱石矿物的化学成分标准理论值为SiO229.3%，FeO 35.2%，Fe2O319.6%，CaO 13.7%，H2O 2.2%[3]。本矿区黑柱石化学组分测试结果详见下表，测试的三个样品分别为：BS-1与透辉石共生的黑柱石，致密状集合体； BS-2与石英共生的黑柱石，致密状集合体； BS-3与石英和方解石共生的黑柱石，长柱状。由表可见，黑柱石的化学成分为SiO227.73%～30.09%，平均为29.12%，TFe 52.05%～52.87%，平均为52.39%，CaO 15.87%～19.05%，平均为17.42%。从测试结果上看，SiO2含量接近于理论值，TFe含量略低于理论值，被少量的MnO和MgO所替代，CaO含量高于理论值。

宝山嶂黑柱石矿物成分化学(%)

2.2 XRD特征

黑柱石的标准谱线特征值分别为0.285、0.266、0.73、0.217和0.209nm[4]。宝山嶂矿区黑柱石X-射线衍射图谱详见图2，测试结果显示，黑柱石样品的特征值分别为0.284 6、0.268 4、0.736 6、0.217 3和0.209 3nm，与标准黑柱石特征衍射数据及图谱相吻合。

3 矿物共生组合

矿物的共生组合，指的是同一成因、同一成矿期或同一成矿阶段所生成的不同矿物在空间上共同存在的现象。对矿物的共生组合关系进行研究，有利于对各种地质作用中矿物形成系统的了解，掌握矿物的时空分布规律，阐明矿物的成因，指导找矿勘探以及综合利用矿产资源。

宝山嶂黑柱石按晶体形态、产出特征和矿物共生组合关系，主要有与透辉石共生和与石英共生2种基本类型。

3.1 与透辉石共生

该类矿物的共生组合较为常见，透辉石主要形态为致密块状、短柱状、粒状或由长柱状组成的束状和放射状。黑柱石呈致密块状集合体，自形程度较低，弱玻璃光泽。根据黑柱石与透辉石的不同形态和空间分布特征，把该类共生组合分为3种形式，其特征如下：

(1) 短柱状透辉石—致密块状黑柱石—致密块状透辉石。

岩石为块状构造、环带构造。在环带构造中最外层矿物为短柱状透辉石，透辉石灰绿色，条痕白色，玻璃光泽，自形—半自形结构，短柱状。中间矿物为黑柱石，黑柱石黑色，条痕褐黑色，弱玻璃光泽，自形程度低，主要呈集合体形态，偶见短柱状晶体。内层矿物为致密块状透辉石，透辉石褐绿色，相比外层的透辉石颜色更深，呈集合体形态，自形程度低，解理不完全，偶尔能见深褐色石榴子石晶体。

(2) 致密块状黑柱石—致密块状透辉石—长柱状透辉石。

岩石为块状构造、环带构造，此环带呈同心层状。外圈层矿物为黑柱石，黑柱石黑色至黑褐色，弱玻璃光泽，自形程度低，为致密块状集合体。中间的圈层矿物为致密块状透辉石，透辉石为白色至淡绿色，油脂光泽，无解理，自形程度低，主要呈致密块状集合体。内层矿物为长柱状透辉石，透辉石为粒状或长柱状组成的束状和放射状集合体，颜色为灰绿色，玻璃光泽，大多为自形晶，偶尔可见致密块状黑柱石穿插其中。

(3) 长柱状透辉石—致密状黑柱石。

岩石为粒状变晶结构，块状构造。透辉石主要呈粒状，少量为长柱状组成的束状和放射状集合体，颜色为灰绿色，玻璃光泽强，大多为自形晶。黑柱石为黑色至黑褐色，玻璃光泽，不透明，晶体自形程度低，为致密块状集合体。透辉石束状集合体穿插于不规则状的黑柱石中。

3.2 与石英共生

石英—黑柱石—方解石共生组合中黑柱石主要与石英共生，偶尔见萤石、方解石等后期热液产物。其共生组合特点如下：

岩石具块状构造、浸染状构造。外层矿物石英为浅灰白色，油脂光泽，自形程度差，多为致密块状集合体，偶见半自形细小颗粒，少量石英呈脉状穿插于黑柱石之间。内层矿物为黑柱石，黑柱石自形程度较高，也可见到致密块状集合体。黑柱石靠近外侧石英时为沥青黑色，不规则粒状及致密块状集合体；靠近内侧时则为褐黑色，短柱状，自形程度高，强玻璃光泽，短柱状晶体晶面上晶纹明显，具脆性。此外，在内侧黑柱石矿物晶体之间还见方解石矿物颗粒，方解石呈白色，穿插生长于黑柱石晶体之中。

4 成矿世代

广东宝山嶂铁矿区的主要矿体(磁铁矿)形成于晚矽卡岩阶段，黑柱石产于磁铁矿矿体边部与矽卡岩的接触部位。该地带裂隙比较发育，为热液活动提供了理想场所，在长时间持续而缓慢的热液作用过程中形成黑柱石矿物。黑柱石的出现，对磁铁矿矿体的圈定具有一定的指示作用。从黑柱石的矿物共生组合和自形程度，结合该矿区的成矿作用阶段资料，将该矿区所产的黑柱石分为2个世代。第1世代黑柱石与透辉石共生，在晚矽卡岩阶段的中后期，石英闪长岩与碳酸盐接触交代过程中，热流体酸度升高，为成矿热液提供的丰富的钙、铁、硅等元素，也为形成黑柱石提供了元素的适合的比例及成矿的适合温度、压力等。第1世代黑柱石自形程度较差，为致密块状集合体。第2世代与石英、方解石共生，在晚矽卡岩阶段的后期，侵入岩中的酸性组分由气相已逐渐转化为液相，并在热液中富集，使热液酸度进一步升高，在铁化学势很高的条件下形成自形程度较高的黑柱石。第2世代自形程度较好，多为柱状或粒状。在晚矽卡岩阶段之后，岩浆期后热流体向酸性淋滤阶段演化，形成石英、方解石等矿物，穿插于第2世代的黑柱石晶体之间。

5 结论

黑柱石多产于与接触交代作用有关的铁矿床中，其产出位置一般是在岩体与围岩的接触变质带上，特别是外接触带矿体的尖灭部位，关于黑柱石矿物的研究较少，应该引起重视。

(1) 广东宝山嶂铁矿区黑柱石的化学成分主要为SiO229.12%、TFe 52.39%、CaO 17.42%，此外，还含量有少量的MnO、MgO和Al2O3。

(2) 广东宝山嶂铁矿区黑柱石的X-射线粉晶衍射谱线特征值为0.284 6、0.268 4、0.736 6、0.217 3和0.209 3nm，与标准黑柱石特征衍射数据及图谱相吻合。

(3) 广东宝山嶂铁矿区黑柱石的产出有2种类型，一种是与透辉石矽卡岩共生，另一种是与石英和方解石共生。从共生组合上看，黑柱石的形成可分为2个世代，第1世代黑柱石与透辉石矽卡岩共生，第2世代黑柱石与石英、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]陈炳凤,姜天才,金朝阳,等.宝山嶂铁矿区宝山矿段生产探矿设计[R].广东省核工业地质局二九二大队,2007.

[3]王濮,潘兆橹,翁玲宝,等.系统矿物学[M].北京:地质出版社,1984:236.

[4]中国科学院地球化学研究所编著组.矿物X射线粉晶鉴定手册[M].北京:科学出版社,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

广西教育厅研究生创新计划项目(编号:2010105960709M28)。

2012-02-21