湖北夷陵彭家河石榴子石矿地质特征及矿物组成

2015-12-25斯小华中南冶金地质研究所宜昌443003

新疆有色金属 2015年2期

斯小华（中南冶金地质研究所　宜昌443003）

斯小华
（中南冶金地质研究所宜昌443003）

摘要彭家河石榴子石矿床位于扬子准地台鄂中褶皱区北部。矿区出露水月寺群黄良河组（上段）和周家河组及第四系地层。含矿层位于周家河下段（Ⅰ含矿层）及上段中下部（Ⅱ含矿层）。对应的矿石自然类型有两种：一是石英岩型斑点（块）状石榴石矿石；二是片麻岩型条带状石榴石矿石。矿石矿物有石榴石、矽线石；脉石矿物简单以石英为主，含少量斜长石、黑云母及微量黄铁矿。化学成分分析结果表明石榴石属于铁铝榴石类。

关键词石榴石矿床地质特征矿物特征彭家河夷陵

项目资助：宜昌春华矿业有限公司地勘基金资助。

1　引言

彭家河矿床位于湖北省宜昌市夷陵区境内，近些年来在鄂西地区发现了一系列沉积型锰矿[1, 2]、磷矿[3-5]、盐矿[6, 7]，但是未有石榴子石矿床的报道。对于其矿区地质，矿化特征还未有过系统总结，本文在野外第一手资料的基础上，详细总结了矿床地质特征，重点对石榴子石的产出状态、种属及矿物学特征进行了整理，以期对后续研究提供基础的地质资料。

2　区域地质背景

矿床位于扬子准地台鄂中褶皱区北部，北接神农架断穹，西连秭归台褶束，东邻远安台褶束。水月寺群中深变质岩系组成结晶基底，震旦系沉积层环绕结晶基底向四周倾斜。主要地层分布有上太古界-下元古界水月寺群变质岩系和震旦系，总厚度6 900余米。其中水月寺群为一套中深变质岩系与上覆震旦系呈角度不整合接触该地层由下至上分为野马洞组、黄良河组和周家河组[8]。各组间为连续沉积、整合接触。区内岩浆岩广泛分布于基底变质岩中，以侵入岩为主，从超基性岩到酸性至偏碱性岩及其伴生的脉岩均有发育，种类繁多，岩性复杂，以中深成相侵入岩为主，浅成相侵入岩次之。岩体产出以岩株、岩基为主，次为岩脉、岩墙。侵入旋迴划分为五台旋迴和扬子旋迴。岩浆的性质从超基性、基性向中酸性、酸性至偏碱性方向演化，具有时间上空间上连续性和阶段性。岩浆活动与区域变质作用、构造活动强度有关。五台旋回，本区牌地槽发展阶段，伴随区域热流动力变质作用和构造变形高潮期，发生强烈超基性-中酸性岩浆活动；至扬子旋迴，结晶基底已经形成，伴随断裂构造发生小规模酸性-偏酸性岩浆活动。岩浆活动具有由中深成相转变为浅成相侵入，由强到弱的活动特点，这与区域变质构造演化阶段相吻合[9-12]。

3　矿床地质

3.1矿区地质

地层：矿区出露水月寺群黄良河组（上段）和周家河组及第四系地层。含矿层位于周家河下段（Ⅰ含矿层）及上段中下部（Ⅱ含矿层）。黄良河组上段[（Ar2-Pt1）h3]：该段地层分布于矿区西部，矿区仅出露上部层位，厚度＞270 m（未见底）。主要岩石类型为混合岩化黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩。原岩建造属基性火山沉凝灰岩→碎屑岩建造。变质相为高角闪岩相，局部为低麻粒岩相。

周家河组[（Ar2-Pt1）z]地层分上、下两段。下段地层厚度小，含矿性好，称为Ⅰ含矿层（即下含矿层）。与下伏黄良河组上段整合接触。总体走向北东30°，倾向南东，倾角45°～85°。岩石组合主要为条带状黑云斜长片麻岩、含矽线石榴黑云斜长片麻岩、含石墨黑云母石英片岩。原岩系一套富含铁铝质泥质岩、泥砂岩、砂岩组成的浅水沉积岩系。变质相为高角闪岩相。上段是Ⅱ含矿层的赋存层位岩石类型主要为黑云斜长（二长）片麻岩、石榴黑云斜长片麻岩夹斜长角闪岩、角闪紫苏斜长片麻岩薄层。原岩为基性-中酸性火山喷发建造。变质相一般为高角闪岩相，局部为低麻粒岩相。

构造：矿区构造简单，为白竹坪背斜南东翼的单斜构造。除局部有轻度挠曲构造外，未见褶皱和断裂构造，含矿层和矿体分布连续，产状稳定，没有错动断失现象。该区曾经历多次区域构造变动，裂隙发育，以北东向和北西向两组为主。

岩浆岩：矿区内岩浆岩不发育，岩石类型单一。仅发现五台旋迴侵入的规模不大辉绿岩脉和扬子旋迴花岗斑岩脉。其它均为零星分布规模小的基性岩脉、煌斑岩脉，出露长度仅在几十米至百米。

变质岩：矿区经历了长期区域动热变质作用、混合岩化作用和不同期次构造活动叠加，形成了复杂的变质岩类型。按照岩石类型分为了片岩类、片麻岩类、变粒岩类、石英岩类和斜长角闪岩类，分别从主要岩石、矿物、结构构造蚀变、岩石化学特征和产出层位进行了总结见表1。

表1　主要变质岩特征表

3.2矿体特征

彭家河石榴石矿床共有6个矿体，其中I1、I2、I3、I4、I5矿体赋存于I含矿层内，Ⅱ矿体赋存于Ⅱ含矿层内。其中I2矿体：是最重要的工业矿体，分布于I1-1～I1-15勘探线间，赋存于I含矿层中，由8个槽探、4个钻孔和PD5探矿坑道工程控制。矿体距I1矿体垂距约50 m，总体呈北北东向-南南西向展布，全长1 250 m，倾向115°～120°，倾角61°～80°，向两端延伸自然尖灭。Ⅱ矿体是二主矿体，赋存于Ⅱ含矿层中，6个探槽和两个钻孔控制。矿体呈北北东-南南西向展布于矿区北部，全长约900 m，平均厚度8.45 m，倾向110°～120°，倾角57°～85°。

3.3矿石类型

矿石自然类型有两种：一是石英岩型斑点（块）状石榴石矿石；二是片麻岩型条带状石榴石矿石。这两种矿石类型在各矿体中均有分布，但有主次之分，其中Ⅰ含矿层矿体以前者为主，Ⅱ含矿层矿体以后者为主。

石英岩型斑点（块）状石榴石矿石：矿石矿物有石榴石、矽线石；脉石矿物简单以石英为主，含少量斜长石、黑云母及微量黄铁矿、钛铁矿、锆石等，粒状变晶结构，斑点（块）状构造。石榴石多呈斑点状分布，局部聚集呈斑块状，且有稀疏、稠密之分，这类矿石石榴石含量高，多数在25%~30%之间，最高可达50%以上。

片麻岩型-条带状石榴石矿石：矿石矿物有石榴石、矽线石；脉石矿物相对复杂，以斜长石为主，次石英、黑云母、钾长石，含白云母、绢云母、绿泥石及微量钛铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿、磷灰石、金红石、十字石、蓝晶石、锆石等，粒状变晶结构，条带-片麻状构造。石榴石多呈粒状沿片麻理分布，局部聚集呈条带状，亦见斑点状石榴石，稀疏分布，这类矿石石榴石含量相对较低，多数在15%~30%区间。

矿石结构主要有粒状变晶结构、变斑晶结构、片状变晶结构、纤维变晶结构。石榴石多呈变斑晶，其间为柱状变晶或纤维变晶的矽线石、片状变晶的云母、长柱状或板状变晶的长石和粒状变晶的云母。

矿石构造有两种：一是斑点（块）状构造，多见石英岩型矿石中，石榴石多呈斑点状，局部聚集成板块状，大小不一，形态各异，分布不均，并有稀疏之分；二是片麻-条带状构造，多见于片麻岩型矿石中，石榴石呈中细粒较密集星点状沿片麻理分布，局部呈细条带状。

4　矿物组成

4.1矿物共生组合

石榴子石为最主要的有用组分，伴生矽线石含量普遍很低，平均品位1.83%，60%样品在1%以下，其它伴生有益组分含量微。笔者根据矿石光薄片鉴定结果统计，矿石中矿物种类有19种，其中有用矿物为石榴石、矽线石；伴生矿物有斜长石、石英、黑云母、白云母、绢云母、少量矿物有透辉石、绿泥石、蓝晶石、黄铁矿、磁铁矿、石墨；微量矿物有钛铁矿、金红石、磷灰石、锆英石、十字石、磁黄铁矿。矿物含量见表2。

表2　石榴石矿石中矿物成分及含量　%

该矿床石榴石是由富铁、镁、铝的沉积岩经区域动热变质作用形成，主要矿物共生组合有：石榴石+十字石+黑云母+斜长石+石英；石榴石+矽线石+斜长石+黑云母+石英；白云母+矽线石+石榴石+石英；石榴石+蓝晶石+白云母+石英等。（照片）根据矿物共生组合推断，形成于高角闪岩相，石榴石形成后又经历了退化变质作用和风化作用。在退化变质过程中，黑云母、绿泥石和绢云母交代石榴石，出现透镜状或条带状绢云母集合体。在风化作用过程中，石榴石逐步分解成粘土矿物和褐铁矿。

4.2石榴石特征

产出形式：石榴石在矿石中产出形式有两种：一种是斑点（块）状：以斑点为主，局部聚集呈斑块状，斑点（块）大小不一，形态不规则，有稀疏稠密之分，反应了矿石的贫富差别，风化面上石榴石呈凸起状态，多见于石英岩型矿石中；二是片麻-条带状：细粒石榴石沿片麻理分布，局部聚集呈条带状，多见于片麻岩型矿石中，矿石中亦见少量斑点状。

种属：X衍射分析和电子探针定量分析结果表明，石榴石属于铁铝榴石类。若按MgO含量细分，可划分为铁铝榴石（MgO＜4%，MgO/MgO+FeO分子数＜16%）和富镁铁铝榴石（MgO＞8%，MgO/（MgO+ FeO）＞30%）。

石榴石粒度、晶粒形态、嵌布方式：石榴石粒度较粗，一般粒度为d=2.0～10.0 mm，以3.0～5.0 mm最为常见，最大者达35 mm。少数样品中石榴石粒度较细，d=0.4～0.6 mm，野外观察时若不注意容易遗漏。石榴石晶粒形态多为浑圆状，边缘不甚规则，在矿石中以变斑晶的形式单颗粒密集分布。少量聚集呈斑块状，大小不一，形状各异，分布不均。石榴石结晶比较粗大，晶粒中多包裹有卵园状石英和少量星点状金属矿物，部分样品包裹体较多，形成筛状变晶结构。其中包含的石英颗粒较粗，d= 0.1～0.2 mm居多，可以在选矿过程中解离出来；金属矿物的包裹体粒度d=0.01～0.05 mm，部分也可实现分离。但多数不易分离。

石榴石中裂纹发育，并在后期次生变化中沿裂纹被黑云母、绿泥石、绢云母等轻度交代。这些裂纹有利于加工破碎，并形成尖棱状的碎屑。石榴石与石英、长石、云母、矽线石等矿物嵌生，石榴石与其它矿物边界清楚，相互穿插交代的现象不多。在加工过程中易沿边界剥离，形成单体。

图1　彭家河矿区石榴子石形态

石榴石颜色、光泽、透明度：石榴石常见颜色有深褐色、褐红色，部分为褐黑色的玻璃光泽至金刚光泽，不透明，风化后则呈褐色，光泽暗淡；含镁较高石榴石，呈褐红色-玫瑰色，玻璃光泽至金刚光泽，不透明-半透明。目前尚未发现色泽和纯度达到宝石级要求的样品。

4.3其他矿物特征

矽线石是矿石中伴生的有用矿物，通过岩矿鉴定其含量为0～12%。线石产出状态有两种：一是大部分具有柱状、长柱状和针柱状晶形，结晶完好，边界清楚，粒度d=0.05 mm×0.4 mm~0.2 mm×0.15 mm；二是少部分为毛发状、针状，产于石英之间，垂直石英边界生长，由于颗粒过于微细。

矿石中的脉石矿物主要为石英、长石和云母，偶见蓝晶石和十字石。

石英：是最主要的脉石矿物，一般含量30%～50%，石英岩型矿石石英含量高达60%以上，片麻岩型矿石含量较低。粒度大小不等：细粒者d=0.05～0.2 mm，呈卵圆状、港湾状，被石榴石包裹，这部分石英约占石英总量的5%；中粗粒者呈弧形粒状，相互镶嵌或与长石镶嵌产出，常集合成聚晶，形成团块或条带状。石英颗粒洁净透明，边界清楚。

长石：矿石中长石含量5%～30%，斜长石和钾长石都有出现，以斜长石为主，具片麻岩型矿石中主要脉矿物石英岩型矿石含量少。斜长石粒度d=0.4～2.00 mm，板状、不规则粒状，多与石英交生产于石榴石间。斜长石常发生轻微绢云母化。钾长石属微斜长石和条纹长石，含量少，与斜长石、石英交生。地表长石常发生高岭土化。

云母：以黑云母为主，次为绢云母，局部出现白云母。黑云母d=0.2～0.8 mm，片状、板状，沿片麻理分布，产于石榴石间。部分黑云母围绕石榴石生长，或沿裂隙交代石榴石。黑云母次生变化为绿泥石和水黑云母。绢云母一般以交代斜长石形式出现，局部呈细鳞片状，交错丛生，集合成透镜状、条带状与石英相间生长，并交代矽线石。

蓝晶石和十字石：偶然见到。蓝晶石呈细针柱状，与纤维状矽线石共生。十字石呈不规则柱状，常被包裹在石榴石中。

金属矿物：含量1%～2%，粒度0.01～0.4 mm。据光薄片鉴定，金属矿物主要是磁铁矿、黄铁矿，偶见磁黄铁矿。金属矿物常呈液滴状、星点状被石榴石包裹，但就数量而言，主要还是以骸晶状、不规则粒状散布于石榴石以外的矿物之间，特别是充填于矽线石之间。

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