研究亮点

费详惠:矽卡岩矿床石榴子石的结构和成分的控制因素【AM,2019】
发布:科技处 2019-11-13 阅读:

石榴子石是矽卡岩中最为常见的特征矿物之一,并被广泛应用于研究矿床的成矿类型、成矿潜力、流体成分变化和化学反应速率变化。然而,随着研究的深入,发现石榴子石的成分和结构可能受多种因素控制。因此,在利用石榴石结构和成分指示成矿系统的相关参数前,需要了解其控制因素。

针对上述科学问题,我校(www.88必发.com)地球科学与资源学院博士研究生费详惠在“岩浆-热液演化与金属成矿”求真研究群体张招崇教授的指导下,对黑龙江省小兴安岭地区翠宏山斑岩-矽卡岩多金属矿床中石榴子石开展了细致的矿物学、地球化学和物理化学研究工作,取得了如下创新性成果和认识:

1、在翠宏山矿区钙质矽卡岩中识别出三种类型石榴子石:类型I石榴子石(Gro18-80And10-75)正交偏光下可见双晶,各向异性;类型II石榴子石(Gro1-47And30-95)正交偏光下可见环带,各向异性;类型III石榴子石(Gro0.1-12And85-97)各向同性。在镁质矽卡岩中识别出一种类型石榴子石,各向同性,呈脉状集合体产出,其成分特征明显异于钙质矽卡岩中的石榴子石,其含钙铝榴石10~23 mol.%;锰铝榴石48~62 mol.%;含铁铝榴石14~29 mol.%(图1)。

2石榴子石的光性异常可能由两个因素引起,一是当钙铝榴石-钙铁榴石固溶体在钙铝榴石和钙铁榴石含量相近时,晶格中Al/Fe比值发生的微小变化就可以使得石榴子石内部产生明显应变,从而引起光性异常;二是石榴子石在双晶边界产生晶格失配使石榴子石内部产生应变,由此也可导致光性异常。石榴子石细密平直的相邻环带主要是由石榴子石自组织作用造成的,所以相邻环带间的成分微小变化并不能指示热液成分变化。

3、石榴子石中REE主要以钇榴石形式(YAG-type)进入石榴子石晶格中进行配位的,其成分主要受到了钙铝榴石钙铁榴石固溶体的相对成分控制,根据对自由能(G)的计算结果,结合XAnd-REE相互关系和系统的温度变化规律,钙铝榴石-钙铁榴石固溶体是不对称Margules模型,在grossular≈20%andradite≈80%时,G最低,热液系统最稳定,此时有更多的REE参与到钙铝榴石-钙铁榴石固溶体中(图2)。另外,钙铝榴石-钙铁榴石固溶体的相对成分也控制REE进入石榴子石的分配模式(图3)。因此,石榴子石REE成分特征和分配模式并不是成矿流体特征的直接反映。

4、石榴子石中Fe/Al的成分主要受控于流体成分,另外,石榴子石WSn可以作为W-Sn矿床成矿潜力的指示,可以反映矿床的流体成分特征。

该项研究揭示了石榴子石主要成分和结构的控制因素,为石榴子石的应用奠定了重要基础。取得的成果对于解释石榴子石本身的成因,约束成矿类型,阐明成矿机制以及评估成矿潜力具有重要的参考意义。

 

1  翠宏山矿区石榴子石成分三角图

(底图引自Meinert et al., 2005. Grs=钙铝榴石, Adr=钙铁榴石, Alm=铁铝榴石, Spe=锰铝榴石, Uv=钙铬榴石, Prp=镁铝榴石

 

2  翠宏山矿区石榴子石

aXAnd-W图解;(bXAnd-Sn图解;(c-dXAnd-LREEHREEREE图解;(eXAnd-Eu/Eu*图解;(fXAnd-(La/Yb)N图解

 

3  翠宏山矿区(aceg)石榴子石颗粒不同位置稀土元素配分曲线及(bdf)不同类型石榴子石配分曲线

 

上述研究成果发表于矿物学领域国际权威期刊《American Mineralogist》上: Xianghui Fei, Zhaochong Zhang*, Zhiguocheng, Santosh M. Factors controlling the crystal morphology and chemistry of garnet in skarn deposits: a case study from the Cuihongshan polymetallic deposit, Lesser Xing‘an Range, NE China [J]. American Mineralogist, 2019, 104: 1455-1468. [IF2018=2.631]

全文链接:https://doi.org/10.2138/am-2019-6968

附件2019111317470509716.pdf (6.2407007MB)