新疆首次发现三斜锰辉石

孟庆鹏，刘晓亮

(新疆维吾尔自治区矿产实验研究所，新疆 乌鲁木齐 830000)

0 引言

在西昆仑造山带北段玛尔坎苏地区探明的大型优质碳酸锰矿带，具有层位稳定，厚度较大，矿石品位较富等特征，远景资源量预计可达亿吨级别，是我国重要的锰矿资源战略接续区[1]，近年来目前已探明奥尔托喀纳什—穆呼富锰成矿带矿床锰平均品位在25%以上，奥尔托喀纳什锰矿床锰平均品位更是超过35%[2]，为我国最富的碳酸锰矿床，该锰矿带的发现大大改善了优质锰矿石在我国锰矿资源中占比很低的现状。

自玛尔坎苏锰矿带探明以来，许多专家、学者对该矿床进行了详细的研究，在该成矿带内发现大量具有工业价值的矿产有菱锰矿、软锰矿、硼锰矿、菱铁矿等[3-4]，但对矿床具有一定指示意义的三斜锰辉石还未见报导。三斜锰辉石是在国内外文献中报导较少的一种稀少矿物，我国仅在20世纪90年代在辽宁八家子矿区有所发现[5]。本文对玛尔坎苏锰矿带内发现的三斜锰辉石进行了较为系统的研究，这在新疆尚属首次，该矿物的发现对玛尔坎苏锰矿带成因研究及地质找矿都具有相当重要的意义。

1 区域地质背景

玛尔坎苏锰矿带位于新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县木吉乡，大地构造位置处于西昆仑造山带、塔里木地块及西天山构造带结合部位(图1)，含锰岩系主要分布在秦祁昆造山系之西昆仑弧盆系的昆盖山晚古生代岛弧(河南省地质调查院.新疆1∶25万塔什库尔干幅、克克吐鲁克幅区调报告，2004)，主要为晚古生代活动大陆边缘裂谷环境下的火山-沉积岩系中，近年来已发现奥尔托喀讷什大型锰矿、穆呼大型锰矿、玛尔坎苏中型锰矿等碳酸锰矿床。

图1 西昆仑玛尔坎苏锰矿带地质略图(张连昌、张帮禄据1∶5万地质图，修改)

地质调查发现，玛尔坎苏锰矿带出露地层主要为石炭纪沉积岩，地层呈NWW向展布，主要岩性为浅灰及深灰色中厚层薄层灰岩、炭质灰岩、泥灰岩、生物灰岩、白云岩、含锰灰岩、钙质页岩及少量安山岩、砂岩和页岩[6-7]，部分观点认为赋矿地层为下石炭统阿克沙克组上部，层位与北疆地区加曼台锰矿层位相当[8]，大部分观点认为赋矿地层应为上石炭统灰岩段[1，6]。

2 矿物特征分析

2.1 岩相学特征

图2 岩石学镜下特征

2.2 X射线衍射分析

为进一步确定未知矿物为三斜锰辉石，笔者尝试通过X射线衍射的方法予以确认。测试选用的仪器为布鲁克D8 ADVANCE X射线衍射仪，Cu靶，电压为40 kV，电流为40 mA，波长0.1518 nm，步长0.010°，测试角度为2.5°～52°，检测参考数据库为Crystallography Open Database(简称COD，该数据库集成了IUCR期刊发布的晶体结构数据；http：//iucr.org/indexbdy.html)、美国矿物学家晶体结构数据库(AMCSD，http：//rruff.geo.arizona.edu/AMS/amcsd.php)等世界权威晶体数据库，检索数据科学有效。检测结果见图3和表1。

表1 X射线粉晶衍射数据和标准卡片对比Table 1 Comparison of X-ray powder diffractiondata with standard CARDS

图3 X射线粉晶衍射图谱Fig.3 X-ray powder crystal diffraction pattern

X衍射图谱特征峰与COD数据库中三斜锰辉石(COD号9001145)特征峰吻合度很高，实测d值2.96892、2.18857、4.73916、2.68367、3.47761、3.04409、2.61303、2.21284与卡片中石英理论值2.9670、2.1880、4.7300、2.6800、3.4700、3.0400、2.6130、2.2130基本一致。

2.3 单矿物挑选及观察

为进一步确定矿物是否是三斜锰辉石，对矿物进行单矿物挑选。将含三斜锰辉石的样品放入颚式破碎机碎至13 mm，过1 mm筛，收集<1 mm样品。筛上样品继续放入双辊破碎机，采用逐级调小排矿口的方法，逐级筛分收集≤1 mm的样品，直至完全破碎过1 mm筛。将样品按人工重砂流程淘洗后，放至实体显微镜LEICA DFC550下镜下观察，三斜锰辉石呈黑褐色，表面多发生碳酸盐化蚀变，部分单矿物可观察到较好晶型的三斜锰辉石(图4a、4b)，将单矿物粘贴在玻璃板上放在偏光显微镜LECIA DM2500P下观察，则可以很明显的观察到三斜锰辉石单矿物的晶型及表面碳酸盐化蚀变(图4c)，将所挑单矿物送至进行电子探针测试，观察到背散射图像(图4d)。

图4 单矿物图谱Fig.4 Single mineral pattern

2.4 电子探针成分分析

对三斜锰辉石进行电子探针成分分析，分析仪器型号：JXA8230；加速电压：15 kV；束流：1×10-8A；束斑：10 μm，修正方法ZAF，分析数据9组。结合偏光显微镜下。实体显微镜下及电子探针数据可以看出，本区的三斜锰辉石成分较单一，w(SiO2)介于38.81%～50.83%之间，w(MnO)介于46.11%～55.06%之间，w(CaO)介于0.73%～4.73%之间，部分三斜锰辉石中存在Mn和Fe的类质同象替代现象。根据氧原子计算法，已知三斜锰辉石氧原子数为21，计算得出三斜锰辉石晶体化学式为(Ca0.287Mg0.030)0.77(Mn6.807Fe0.071)6.31[Si6.866O21]。

3 地质意义

通过对玛尔坎苏锰矿带的地质特征研究表面，该成矿带分布的软锰矿、硼锰矿、红锰矿、锰矿石普遍具有Fe/Mn比值较低的特征[2]，本区的三斜锰辉石含Fe较低，Fe/Mn比值为0.03～0.06，远小于顶底板围岩的Fe/Mn比值(0.52～8.57)，反映了热液运输和成矿作用期间Mn和Fe分离较为彻底。三斜锰辉石被认为是高压低温变质作用的特征矿物，因此该矿物的发现也从另一方面说明这说明该地区应该普遍存在高压低温的变质带[2-4，9]。

表2 电子探针成分及分析结果Table 2 EPMA analysis data wB/%

从矿物的共生组合关系看，三斜锰辉石除多与软锰矿、褐铁矿及自形黄铁矿相共生外，还包裹有微晶粒黄铁矿。根据矿物间的相互关系可以推测该地区的成矿过程至少有两期：早期的矿化阶段可能形成了微晶粒状的黄铁矿，该期黄铁矿最大粒径达0.03 mm，多分布在透明矿物间，与呈裂隙脉状的锰矿相伴生，该期成矿关系主要与沉积作用有关；后期热液阶段形成的黄铁矿多具强褐铁矿化，有的已完全蚀变为褐铁矿仅仅保留黄铁矿的外形，与之相伴生的软锰矿及三斜锰辉石也较发育，该期的成矿作用为热液成矿作用，是该矿区的主要矿化期。综上，结合三斜锰辉石的形成条件，可以大致推断玛尔坎苏锰矿带中的三斜锰辉石很可能是该地区普遍分布的沉积型锰矿受后期热液作用接触交代而形成。

4 结语

1)新疆首次发现罕见矿物三斜锰辉石，该矿物的发现对玛尔坎苏锰矿带的成因研究及指导找矿都具有相当重要的意义。

2)三斜锰辉石的发现说明该锰矿带的成因有可能为沉积型锰矿受后期热液作用接触交代而成。