下庄矿田绿泥石矿物学特征与铀成矿关系探讨

[摘要]绿泥石化是下庄铀矿床最重要的蚀变类型之一，并且与矿化关系非常密切。本文在岩矿显微镜鉴定基础上，利用电子探针对绿泥石进行了微区化学成分研究和X射线衍射测试研究，进而探讨绿泥石的成岩成矿意义。研究结果表明：（1）该矿床绿泥石为富铁种属的蠕绿泥石（铁绿泥石），指示其形成于还原环境；（2）绿泥石为铁镁质岩受热液交代蚀变的产物，绿泥石结构的离子置换主要体现为Fe对Mg的置换，反映其形成环境与含铁建造有关；（3）绿泥石的形成温度为166℃-236℃，平均温度为213℃，属于中-低温范围；（4）绿泥石为燕山期岩浆活动对下庄矿田的叠加改造作用形成的。

[关键词]地质学 绿泥石 组成特征 形成环境 成矿意义

[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-28-2

1产出特征

绿泥石化带系由绿色蚀变花岗岩组成， 沿一定断裂构造带分布， 呈不规则地质体， 与围岩呈逐渐过渡关系。

在含铀花岗岩体中， 这种绿泥石化带多分布在离一级断裂硅化带有一定距离的二、三级断裂中， 或在一级断裂硅化带尖灭地段。它产于构造上属压扭性相对闭合的断裂地段， 甚至产在压性糜梭岩带内， 后一种情况所形成的绿泥石化交代体与围岩界线清前者主要是沿压扭性为主的构造面发育， 因此， 绿泥石化带长度相对短， 宽度相对大。一般其长度几百米至几十公里， 宽几十米至数公里不等， 产状多为缓倾斜。随绿泥石化程度的差异， 绿泥石化带化学成分变化较大。

绿泥石化是铀成矿作用前和成矿作用过程中的一种重要的蚀变类型。前人研究表明下庄矿区范围内的花岗质岩石均广泛发育了各种类型的蚀变作用，主要有微斜长石化、钠长石化、白云母化和绿泥石化等，其中绿泥石化既可产在由微斜长石化、钠长石化及白云母化构成的碱交代岩内，同时还在碱交代岩旁侧形成独立且宽广的绿泥石化带，矿体就产在碱交代与绿泥石化岩石的过渡带部位偏绿泥石化带中。

2镜下特征

本次研究所分析的样品主要为花岗岩型矿石。首先，把所采样品磨制成电子探针片，然后，在光学显微镜观察鉴定的基础上，选用了在表地面所取的绿泥石化比较明显的5个样品（No.05-1、No.05-2、No.05-3、No.05-4、No.05-5）进行电子探针分析，红外光谱测试和X射线衍射测试。这5块样品均属于鲁溪岩体，蚀变严重而且典型，手标本上蚀变明显，暗色矿物几乎全部绿泥石化，长石也有绢云母化和高岭土化，镜下特征显示，绿泥石主要呈片状、磷片状，与伊利石、石英、萤石，长石等矿物共生关系密切，广泛交代黑云母、角闪石及各种硫化物，或沿其矿物裂隙分布、充填。

3化学成分特征

以14个氧原子为标准计算的结构式和特征值。绿泥石的w（Na2O+K2O+CaO）可以作为判别其成分是否存在混染的指标。因此，本文采用w （Na2O+K2O+CaO）

尽管Fe2+含量不能直接通过电子探针分析获得，但根据绿泥石中Fe3+含量一般小于铁总量的5%，本文近似地用全铁来代表。

对本次绿泥石样品进行了电子探针化学成分分析，结果显示，w（SiO2）变化于26.02～32.40%之间，平均为28.488%；w（Al2O3）变化于18.97%～22.52%之间，平均为20.67%；w（FeO）变化于20.79%～35.97%之间，平均为27.866%；w（MgO）变化于6.85%～15.39%，平均为11.49%。总体看镁和铁的含量变化较大，且此消彼长，反映了它们在绿泥石中相互置换比较普遍。

一般认为，由泥质岩蚀变形成的绿泥石比由铁镁质岩石转化而来的绿泥石具有较高的nAl/n（Al+Fe+Mg）值（>0.35）。本次测试的绿泥石的nAl/n（Al+Fe+Mg）值变化于0.34～0.36之间，平均值0.348，反映绿泥石化学成分主要受铁镁质原岩控制。

绿泥石的Fe/Si图解常被用来作绿泥石的分类和命名，通过对这5个样品绿泥石Fe/Si图解表明矿区所取样品，为蠕绿泥石（铁绿泥石）。

3.1AlⅣ、AlⅥ值及Fe/（Fe+Mg）比值

本次所取样品绿泥石的AlⅣ值为0.799～1.177，AlⅥ值为1.278～1.818，AlⅣ值均小于AlⅥ值，这表明Al大部分都占据在八面体空隙中。AlⅣ-AlⅥ关系显示，AlⅣ与AlⅥ存在一定的负相关性，说明在AlⅣ对Si的替换过程中，伴随着AlⅥ在八面置上对Fe 或Mg的置换。该地区绿泥石AlⅣ与AlⅥ之间的相关关系为AlⅥ=-0.0794AlⅣ+0.3714。因此，本区绿泥石的Al与Si置换不属于AlⅣ与AlⅥ间接近于1∶1的钙镁闪石型替代，AlⅣ对Fe或Mg的置换比例低于AlⅣ对Si的置换。当AlⅣ在八面体上置换Fe或Mg时，产生的负电荷完全能够被更多的AlⅣ在四面体上置换Si来补偿。

AlⅣ-Fe/（Fe+Mg）图解显示，随着Fe/（Fe+Mg）值的增加，AlⅣ值也增加，这表明在Fe置换Mg的过程中，由于绿泥石结构的调整，允许更多的AlⅣ置换Si。在铁镁质岩石的低级变质作用和活动地热体系中，粘土矿物、云母等向绿泥石的转换，常伴随着Al对Si的置换。所以，该矿床绿泥石中Fe对Mg的置换有助于绿泥石的成熟化。

Inoue（1995）认为在脉状矿床的热液蚀变中，在低氧化、低pH 值的条件下，有利于形成富镁绿泥石；而还原环境则有利于形成富铁绿泥石。铁绿泥石的形成，还可能与流体的沸腾作用有关。下庄矿田的绿泥石，主要为富铁种属的蠕绿泥石（铁绿泥石），指示形成于还原环境。绿泥石中的离子反应主要表现为Fe和Mg的置换反应，指示了绿泥石产于含铁建造背景中。

3.2绿泥石的形成温度与成矿的关系

绿泥石作为中低温、中低压环境中稳定存在的矿物，且由于其在结构上具有可变性，成分上又具有非计量性，所以许多地质学家一直高度关注绿泥石成分和结构的变化与其形成的温度之间的关系。Catherine和Nieva在1985年发现绿泥石中的（AlⅣ）和温度之间存在正相关关系，提出了绿泥石固溶体地质温度计。

本文采用Raused-Colom等提出，后经Nieto修改的关系式（绿泥石的结构式按14个氧原子计算）计算面网间距d001值，公式为：d001（/0.1nm）=14.339-0.115n（AlⅣ）-0.0201n（Fe2+）；然后根据Battaglia提出的d001与温度之间的方程式计算绿泥石的形成温度T/°C = （14.379d001（/0.1nm））/0. 001，计算绿泥石的形成温度。结果表明矿脉中的绿泥石形成温度为166.57～236.14°C，平均温度216°C。

综合前文分析，该矿床绿泥石的广泛分布及其与矿化的密切关系，表明燕山晚期岩浆活动对该矿床的叠加改造作用显著。绿泥石的形成温度（166-236℃）及环境（还原环境、含铁建造），指示岩浆热液成矿温度和环境为中-低温的还原环境。

4晶胞参数特点

在矿区内所取样品一共5个，磨成了200目以下细粉末进行了X粉晶衍射测试，测试结果经过面网间距计算公式：1/dhkl2=h2/a2sin2β+k2/b2+l2/c2sin2β-2hlcosβ/acsin2β，晶胞参数（a0，b0，c0，β）结果显示此次所取样品属于铁绿泥石，与探针测试的结果一致，这种绿泥石分布广泛，于各种岩浆岩中均可出现，系黑云母、辉石、角闪石等暗色矿物蚀变的产物

5结论

（1）下庄矿田的绿泥石经测定归属为蠕绿泥石（铁绿泥石），指示形成于还原环境。

（2）该矿床绿泥石的化学成分主要受铁镁质岩等原岩控制。绿泥石结构的离子置换主要体现为Fe对Mg的置换，反映其形成与含铁建造有关。

（3）该矿床绿泥石的形成温度为166～236 ℃，平均为213℃，属于中、低温热液蚀变范围。

（4）该矿床绿泥石化为燕山晚期岩浆热液作用的产物。绿泥石的形成温度（166～236 ℃） 及环境（还原环境、含铁建造），指示该矿床由岩浆热液叠加改造成矿，即属于中-低温的还原环境。