浅析石榴子石对矽卡岩型铁矿床的标识作用

2019-04-29

福建质量管理 2019年9期

(成都理工大学四川成都 610000)

Abstract:Garnet is a typical mineral in skarn deposits.It has a wide distribution and its physicochemical characteristics have obvious metrical significance,which can mark the mineralization.In this paper,the skarn type iron deposit is studied.The lithology and composition characteristics of the garnet produced by garnet are analyzed to analyze the tributary effect of garnet on skarn type iron deposit.

Keywords:garnet;skarn type iron deposit;identification function

引言

石榴子石是地质找矿中的一种重要的示踪矿物，其在岩浆岩、沉积岩、矽卡岩等多种类型岩石均有出现，尤其是在含矿矽卡岩中，根据不同的矿物成因以及类型，所产出的石榴子石的物理性质和化学组成会存在一定的差异，从而对相应矿物具有一定的标识作用[1]。本文先对矽卡岩型铁矿床的形成进行简单介绍，再主要针对不同地区的A、B、C三个矽卡岩型铁矿床产出的石榴子石的岩相特征和组分特征进行分析比对，从而探讨总结石榴子石对矽卡岩型铁矿床的找矿标识作用。

一、矽卡岩型铁矿床的形成及产状

(一)成矿过程

矽卡岩型铁矿床跟其他矽卡岩型矿床一样，大都是通过气水热液交代作用形成的[2]，其成矿过程大致可以分为矽卡岩成矿期和石英-硫化物成矿期，在这两个成矿期中还可以细分成五个阶段[3]。

(1)矽卡岩成矿期。在这个成矿期内不产出石英，主要产出Fe、Ca、Al、Mg等硅酸盐矿物，其具体可以分为以下三个阶段：

1)干矽卡岩阶段：在这个成矿阶段中，方柱石、钙铝-钙铁石榴子石和硅灰石等大量无水硅酸盐在高温超临界条件中下形成矽卡岩主体。

2)湿矽卡岩阶段：在处于接近超临界状态下通过H2S、CO2和H2O等矿化剂对无水硅酸盐进行交代作用，从而形成绿帘石、阳起石等含水硅酸盐矿物，在这个阶段中，除了生产铁硅酸盐外，还有大量的磁铁矿产出。

3)氧化物阶段：属于矽卡岩两个成矿期之间的过渡阶段，除了继续生成少量磁铁矿外，还在热液状态下开始产出白钨矿、赤铁矿、萤石、石英、磁黄矿、辉钼矿等矿物。

(2)石英-硫化物成矿期。在这个成矿期内基本不产出硅酸盐矿物，主要开始生成大量石英以及方解石、绿泥石。金属硫化物等热液矿物，其具体可以分为以下两个阶段：

1)Fe-Cu硫化物阶段：大量矽卡岩矿物在高-中温热液条件下被交代，开始形成绿泥石、绢云母等矿物，还有黄铁矿、斑铜矿、黄铜矿等金属矿物产出，并且大量产出的萤石和石英成为主要脉石矿物。

2)Pb-Zn硫化物阶段：在这个阶段中，主要产出黄铁矿、闪锌矿等金属矿物，并且大量产出方解石，萤石和石英产出量也在持续增加。

(二)矽卡岩型铁矿床产状

矽卡岩型铁矿床在国内具有较大的工业价值，其成矿深度大致在1～4.5km内，与酸性岩浆岩关系密切，侵入岩Na化现象普遍，矿体呈透镜状、层状产出，矿石主要以致密块状、条带状和浸染状的磁铁矿为主，且具有较高的矿石品味，含铁量可达40%～50%[4]。

二、不同地区矽卡岩型矿床石榴子石的物理化学特征分析

(一)A矿区矽卡岩型铁矿床。A铁矿床位于鄂东南矿集区，其成矿地层主要是三叠纪的大冶组，主要岩性为白云质灰岩。铁矿以磁铁矿为主，各矿体呈层状、脉状在三叠系与岩体接触带上产出，沿NWW-SEE向断裂分布。矽卡岩矿物中的石榴子石广泛发育，其岩相特征与组分特征如下：

(1)岩相特征。通过对A铁矿床中发育的石榴子石的研究分析得出，其比重为3.79，折光率为1.863。镜下分析发现其中发育着早晚两期石榴子石：早期石榴子石呈自形-半自形产出，中粗粒，平均粒径在10mm左右；晚期则呈半自形-他形产出；单偏光镜下两期石榴子石均呈浅黄色，正极高突起，只是后期发育的石榴子石发育有颗粒环带；正交偏光镜下后期发育的石榴子石全消光，呈各向同性。

(2)组分特征。通过对A铁矿床发育的石榴子石进行化学分析得出，钙铁榴石(And)含量在26.1%～97.5%内，其次为含量在2.0%～70.8%左右的钙铝榴(Gro)。其余如锰铝榴石(Spe)、镁铝榴石(Pry)以及铁铝榴石(Alm)等含量较低。针对石榴石的成分组成分别以And-Gro-(Spe+Pry+Alm)、Spe-Pry-Alm为端元制作三角图解，如图1所示，从中可以看出A铁矿床早期产出的石榴子石组分Gro含量略大于And含量，在Spe-Pry-Alm端元中更偏向于Spe端元；晚期产出的石榴子石组分则以And为主，在Spe-Pry-Alm端元中则更倾向于Alm和Pyr端元。

图1 A铁矿石榴子石组分三角图解

(二)B矿区矽卡岩型铁矿床。B铁矿床位于西天山成矿带，其成矿地层为石炭系大哈拉军山组，主要岩性为安山质火山碎屑岩。铁矿以磁铁矿、黄铁矿为主，各矿体呈层状、透镜状沿NWW、NW向断裂分布。其中产出的石榴子石的岩相和组分特征如下：

(1)岩相特征。B铁矿床的石榴子石较为发育，通过研究分析得到其比重为3.81，折光率为1.875。该矿床出产的石榴子石也有两期：早期石榴子石大多分布在浸染状磁铁矿石、石榴子石化凝灰岩以及角砾状矿石等矿体下部周围，镜下呈黄褐色，细粒纤维状，粒径小于0.2mm；晚期石榴子石大多分布在豹纹状和块状磁铁矿、石榴子石化阳起石等矿体上部，镜下呈红褐色，自形粒状，粒径处于2～20mm之间，而且在单偏光下可见明显的环带。

(2)组分特征。通过化学分析得出，B矿床产出的石榴子石中的And和Gro的含量分别为38.1%～97.9%、0.2%～57.2%；其余Spe+Pry+Alm的含量较低。早晚两期的石榴子石组分三角图解如图2所示，从中可以看出，早期石榴子石组分多以Gro为主，含量较大于And，在Spe+Pry+Alm端元中，大都接近于Spe端元；晚期的石榴子石组分则以And为主，在Spe+Pry+Alm中也只是较为偏向Spe端元。

图2 B铁矿床石榴子石组分三角图解

(三)C矿区矽卡岩型铁矿床。C矿区矽卡岩型铁矿床位于东昆仑地区，是我西部少数的大型矽卡岩矿床之一。其成矿地层属于奥陶系滩间山群下岩组，主要岩性为海陆相中基性后岩浆岩。产出的铁矿石以磁铁矿和磁黄铁矿为主，各矿体呈层状、透镜状沿NWW向断裂带产出。其中出产的石榴子石的岩相及组分特征为：

(1)岩相特征。通过对C矿区矽卡岩型铁矿床中的石榴子石研究发现，其比重为3.78，折光率为1.869。镜下可以观察到被绿帘石交代的绿色钙铝榴石以及黄褐色的钙铁榴石，后者在正交偏光下可见全消光和同心环状构造。

(2)组分特征。通过化学分析得出，C矿床产出的石榴子石中的And含量为0.8%～98.9%，均值为69%，Gro的含量为0.2%～97.8%，均值为29%；其余Spe+Pry+Alm的含量很低。没有发现明显分期现象，其石榴子石组分三角图解如图3所示，从中可以看出，石榴子石组分以And为主，含量远大于Gro；在Spe+Pry+Alm端元中，石榴子石含量主要分布于Spe端元和Alm端元，但是Spe含量略大于Alm含量。

图3 C铁矿床石榴子石组分三角图解

三、对比分析

通过对A、B、C三个矽卡岩型铁矿床产出的石榴子石的岩相特征以及组分特征的分析可知，石榴子石在A、B、C三个不同规模矽卡岩型矿床的比重分别3.79、3.81、3.78；折光率分别为1.863、1.875、1.869；And含量范围分别为26.1%～97.5%、38.1%～97.9%、0.8%～98.9%；Gro含量范围分别为2.0%～70.8%、0.2%～57.2%、0.2%～97.8%。结合各个矿床地质背景进行对比分析，如表1所示。

表1 不同矿区矽卡岩型Fe矿床数据比对表

由表可知，三个矿区的矽卡岩型铁矿床的主要控矿构造、主要含Fe矿物以及矿体产状几乎是一致的，而且其相应出产的石榴子石的比重均在3.80左右，折光率为的范围在1.860～1.880内，And含量均远大于Gro含量。因此，通过分析矽卡岩矿床中石榴子石的比重、折光率以及And含量和Gro含量的关系可以判断该矽卡岩矿床是否产出含Fe矿物。