滇西紅牛矽卡巖型銅礦床石榴子石特征*

高雪 鄧軍＊＊ 孟健寅 閆寒 李建新 楊春海 孫諾 魏超

GAO Xue1，DENG Jun1＊＊，MENG JianYin1，YAN Han1，LI JianXin2，YANG ChunHai2，SUN Nuo1 and WEI Chao1

1. 中國地質大學地質過程與礦產資源國家重點實驗室，北京 100083

2. 云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司，昆明 650000

1. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources，China University Of Geosciences，Beijing 100083，China

2. Yunnan Gold Mining Industry Group，Kunming 650000，China

2014-02-01 收稿，2014-05-12 改回.

1 引言

石榴子石具有六種主要的端員組分:鎂鋁榴石、鐵鋁榴石、錳鋁榴石、鈣鉻榴石、鈣鋁榴石和鈣鐵榴石。自然界中大多數(shù)石榴子石是兩個或多個端員組分的固溶體系列，不同種類的石榴子石可以反映形成環(huán)境的重要信息，鈣鐵榴石通常反映相對氧化、堿性的環(huán)境而鈣鋁榴石通常指示形成環(huán)境為相對還原的酸性(趙斌等，1983;艾永富和金玲年，1981;Meinert et al.，2005)。大多數(shù)矽卡巖銅礦與I 型花崗巖、磁鐵礦系列花崗巖、鈣堿性巖、斑巖等深成巖體有關，銅矽卡巖通常形成于相對氧化的環(huán)境，主要組成礦物為富鈣石榴子石，其他礦物有透輝石-輝石，符山石、硅灰石、陽起石和綠簾石等(Einaudi et al.，1981;Einaudi and Burt，1982;Chang and Meinert，2004，2008)，其中石榴子石屬于鈣鐵榴石-鈣鋁榴石固溶體系列，且鈣鐵榴石含量略高于鈣鋁榴石(Meinert，1992;Meinert et al.，2005)。韻律環(huán)帶發(fā)育的石榴子石在矽卡巖型礦床中普遍存在，這些環(huán)帶能有效的記錄成礦熱液的演化歷史，為研究石榴子石環(huán)帶成因及成礦熱液演化提供重要信息(Jamtveit et al.，1993，1995;Jamtveit and Hervig，1994;Somarin，2004;Smith et al.，2004;Gaspar et al.，2008;Zhai et al.，2013)。然而，目前有關韻律環(huán)帶的研究大多針對富鋁石榴子石(鎂鋁榴石、鐵鋁榴石、鈣鋁榴石等)，對矽卡巖體系中常見的鈣鐵榴石研究尚為薄弱，因此加強對矽卡巖礦床中鈣鐵榴石韻律環(huán)帶的基礎研究意義重大(Gaspar et al.，2008;Zhai et al.，2013)。

格咱火山-巖漿弧(簡稱格咱弧)是三江特提斯成礦域最重要的斑巖-矽卡巖型銅多金屬礦產地之一，已發(fā)現(xiàn)普朗、松諾、雪雞坪、紅山、紅牛、浪都、高赤坪等斑巖-矽卡巖型銅多金屬礦床(點)30 余處，成礦潛力巨大(鄧軍等，2010a，b，2011，2012，2013;李文昌等，2011;楊立強等，2010，2011a，b)。紅山銅礦床是格咱弧中已探明規(guī)模最大的矽卡巖型銅礦床，其地表以發(fā)育大范圍的角巖化與矽卡巖型銅多金屬礦化為特征(楊岳清等，2002;侯增謙等，2003)。2002 年，云南省第三地質大隊在紅山銅礦床西側平距300 ～450m 發(fā)現(xiàn)紅牛銅礦床。2004 年，由云南黃金集團股份有限公司投資勘查該礦床，截止到2012 年底，已探明銅儲量50 萬噸，平均品位1.68%。紅牛銅礦床與紅山銅礦床地質特征相似，賦礦層位相同，礦化類型均為矽卡巖化銅多金屬礦化，但兩者矽卡巖礦物組合和特征存在差異。紅山礦區(qū)矽卡巖類型主要為石榴子石矽卡巖，且石榴子石粒徑較大，顏色較深;而紅牛礦區(qū)主要為石榴子石矽卡巖、透輝石矽卡巖和硅灰石矽卡巖，且石榴子石粒徑較小，顏色較淺。

大量實踐表明，正確的成礦規(guī)律認識與新的找礦思路是勘查突破的關鍵(Deng et al.，2008，2014a，b;Yang and Badal，2013;Yang et al.，2007，2008，2009，2014c;楊利亞等，2013;楊立強等，2014a，b)。由于迄今對紅牛銅礦床的研究較少，僅開展了地質構造、元素地球化學、蝕變分帶及礦物學等方面的初步工作(彭惠娟等，2012，2014;孟健寅等，2013;Peng et al.，2014)，制約了對該礦床成礦機制的深入認識。矽卡巖礦物學特征的研究是矽卡巖型礦床研究的基礎，石榴子石是該礦床最重要的矽卡巖礦物，因此亟需開展石榴子石特征的研究。彭惠娟等(2014a)將紅牛、紅山視為同一礦床的兩個礦段，討論了紅牛-紅山矽卡巖型銅礦床的矽卡巖礦物特征及成礦作用，并根據(jù)野外和鏡下特征將石榴子石劃分為三期。然而，野外觀察表明紅牛和紅山兩個礦區(qū)的石榴子石礦物學特征明顯不同，且其劃分早期、中期和晚期石榴子石的依據(jù)并不充分。本文從紅牛矽卡巖型銅礦床中石榴子石的詳細巖相學出發(fā)，結合電子探針(EMPA)分析，討論石榴子石形態(tài)、礦化、成分、環(huán)帶特征，并進一步探討石榴子石形成過程中物理化學條件的變化及其成分與礦化的關系。

2 區(qū)域及礦床地質

2.1 區(qū)域地質背景

格咱弧位于義敦島弧南端，其東部和南部為甘孜-理塘板塊結合帶，西部為鄉(xiāng)城-格咱深大斷裂，該斷裂沿SSE 方向延伸，與甘孜-理塘深大斷裂相接，從而在南部封閉了格咱弧(圖1a)(李文昌等，2010)。區(qū)內地層主要為晚三疊世的一套碎屑巖-碳酸鹽巖-火山巖建造，巖性為砂板巖夾灰?guī)r、安山玄武巖-安山巖、英安巖，劃分為曲嘎寺組(T3q)、圖姆溝組(T3t)、喇嘛亞組(T3lm);區(qū)內構造復雜，主要發(fā)育NW 和NE向兩組斷裂(圖1b)。格咱弧發(fā)育三套構造-巖漿組合:印支晚期大規(guī)模俯沖造山作用及島弧型中-酸性巖漿大規(guī)模入侵，從東往西呈NNW 向大面積出露;燕山晚期碰撞造山過程和花崗質巖漿侵入，從北向南呈NS 向展布;喜馬拉雅期陸內會聚和大規(guī)模剪切平移作用及正長(斑)巖-二長(斑)巖巖漿侵入，僅在亞雜地區(qū)出露(圖1b)(侯增謙等，1995)。

2.2 礦床地質特征

紅牛銅礦床位于格咱弧中部，礦區(qū)內出露地層主要為三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組二段灰?guī)r、板巖、變質砂巖夾大理巖及曲嘎寺組三段灰?guī)r夾變質砂巖、板巖，主要賦礦層位為曲嘎寺組二段第二亞段(T3q2-2)大理巖、角巖(圖2)。紅牛銅礦床位于北西-南東向展布的紅山復背斜西翼，總體上為單斜構造層，斷裂構造簡單，主要呈NNW 向展布(圖2)。巖漿巖出露較少，只在礦區(qū)西側零星出露幾個石英二長斑巖小巖株(孟健寅等，2013)。初步圈定銅礦體11 個，主礦體為KT2、KT6，呈似層狀、脈狀、透鏡狀大致平行排布，集中產出于北西向展布的曲嘎寺組二段矽卡巖化、角巖化蝕變帶內。一般長約170 ～600m，厚1.18 ～13.57m(彭惠娟等，2012)。矽卡巖與地層產狀基本一致，主要沿大理巖接觸帶分布，或直接產于角巖體中(彭惠娟等，2014)。該礦床是隱伏巖體遠程矽卡巖化的產物，未見侵入巖與大理巖直接接觸，矽卡巖、角巖和大理巖通常相間排列，大理巖中可見粗粒石榴子石和硅灰石，矽卡巖中常見大理巖捕擄體。根據(jù)礦物組合及共生關系，可將紅牛礦區(qū)矽卡巖類型劃分為石榴子石矽卡巖、石榴子石透輝石(或透輝石石榴子石)矽卡巖、透輝石矽卡巖、符山石-石榴子石矽卡巖、硅灰石-石榴子石矽卡巖、綠簾石-石榴子石矽卡巖、陽起石-綠簾石矽卡巖、硅灰石矽卡巖、綠簾石矽卡巖等，其中以石榴子石矽卡巖、透輝石矽卡巖、硅灰石矽卡巖和綠簾石矽卡巖為主。垂向上，自淺到深依次為透輝石角巖→石榴子石透輝石矽卡巖→硅灰石透輝石石榴子石矽卡巖→石榴子石硅灰石矽卡巖→硅灰石矽卡巖→大理巖(圖3)。

3 石榴子石巖相學特征

3.1 類型及特征

紅牛銅礦床矽卡巖與角巖通常相間排列，且矽卡巖礦物組合受大理巖分布的控制，由大理巖向上或向下依次出現(xiàn)硅灰石→硅灰石+石榴子石→石榴子石+硅灰石+透輝石→石榴子石+透輝石→石榴子石，該礦床是隱伏巖體遠程矽卡巖化的產物，其石榴子石的變化規(guī)律并非典型矽卡巖型礦床的由淺到深粒度逐漸變大，而是自矽卡巖與角巖或大理巖接觸帶而遠粒度逐漸變小，越靠近接觸帶石榴子石粒度越大。以7 號勘探線鉆孔716 為例具體說明，7ZK16 由上向下依次為角巖化變質砂巖→石榴子石矽卡巖→透輝石角巖→大理巖→角巖化變質砂巖→硅灰石矽卡巖→硅灰石大理巖→石榴子石化大理巖→石榴子石矽卡巖→大理巖→石榴子石矽卡巖→石榴子石化角巖→角巖化變質砂巖→石榴子石-透輝石矽卡巖→硅灰石矽卡巖→大理巖(圖3)。自上而下石榴子石的分布和巖相學特征變化明顯:①發(fā)育在角巖與石榴子石矽卡巖接觸帶(鉆孔深度124 ～127m)中，伴隨明顯的黃銅礦和磁黃鐵礦礦化，石榴子石呈深褐色，自形粒狀，韻律環(huán)帶結構，邊部具有淺褐色的鑲邊，正交偏光下具鈣鋁榴石核部，向外逐漸變化為鈣鐵榴石;②發(fā)育在大理巖與石榴子石矽卡巖接觸帶(334 ～340m)中，石榴子石呈淺褐色五角十二面體粗晶，粒徑10 ～15mm，均質性，具有溶蝕結構，發(fā)育黃銅、黃鐵礦化;③發(fā)育在大理巖頂板的石榴子石矽卡巖(340 ～366m)中，石榴子石呈紅褐色，半自形-自形粒狀結構，粒間發(fā)育稠密浸染狀黃銅礦化;④發(fā)育在大理巖底板的致密塊狀石榴子石矽卡巖(487.5 ～539m)中，石榴子石呈淺紅色，粒徑0.2 ～2mm;⑤發(fā)育在角巖(540 ～560m)中，棕褐色石榴子石呈眼球狀或條帶狀產出。

圖1 格咱弧大地位置(a)和地質簡圖(b)(據(jù)孟健寅等，2013)Fig.1 Simplified geological map of Geza island arc (after Meng et al.，2013)

系統(tǒng)采集該礦床新鮮的石榴子石矽卡巖、矽卡巖化大理巖和角巖磨制成光薄片，開展詳細的顯微鏡下鑒定工作。石榴子石呈粒狀或粒狀集合體產出，有的顏色較深呈深褐色到紅褐色，有的顏色較淺呈淺紅色-淺褐色(圖4a-d)，呈菱形十二面體{110}或四角三八面體{211}半自形-自形粒狀結構，顆粒粒度一般小于4mm，個別可達7mm 以上。該礦床石榴子石晶形以六邊形為主，常常具有光性異常的干涉色、雙晶和環(huán)帶(圖4e-f)。石榴子石環(huán)帶結構發(fā)育，正交偏光下光性異常明顯，由于其環(huán)帶特性多呈黑白相間的干涉色，環(huán)帶一般少則十幾條，多則幾十條，且環(huán)帶寬度不等，一般內帶較寬外帶較窄，反映其形成的物化條件及成分有所變化(Jamtveit et al.，1993，1995;Jamtveit and Hervig，1994;Gaspar et al.，2008)。石榴子石常受到后期退化蝕變作用，致使邊緣或內部常見綠簾石化、硅化、粘土化等(圖4e-h)。

根據(jù)石榴子石野外及鏡下特征可劃分為兩期:(1)早期石榴子石分布廣泛，多呈褐色-紅褐色，極正高突起，正交偏光下有異常干涉色，可達I 級灰，粒徑一般在0.2 ～4mm 之間，多為自形-半自形中細粒結構，韻律環(huán)帶發(fā)育(圖4e，f);(2)晚期石榴子石呈淺紅色-淺褐色，半自形-他形粒狀結構，均質性，正交偏光下全消光(圖4g，h)，多發(fā)育于矽卡巖化角巖和大理巖中，少量發(fā)育于矽卡巖中，常具有溶蝕結構，可見晚期脈狀鈣鐵榴石切穿早期自形粒狀石榴子石的現(xiàn)象(圖4e，f)。

圖2 紅牛銅礦床地質簡圖(據(jù)云南省地質調查院，2004①云南省地質調查院. 2004. 云南中甸地區(qū)礦產資源評價修編)Fig.2 Simplified geological map of the Hongniu copper deposit

3.2 與礦化關系

與石榴子石相關的礦化以黃銅礦化為主，其次為磁黃鐵礦化、黃鐵礦化、輝鉬礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化等，且方鉛礦、閃鋅礦化晚于銅鉬礦化(圖5e，f)。金屬礦物沉淀晚于石榴子石，多呈他形充填于石榴子石顆粒之間，或在石榴子石的裂隙中形成細脈，或充填石榴子石晶體形成假象結構(圖5)。紅牛銅礦床兩期石榴子石均與礦化相關:早期自形粒狀環(huán)帶發(fā)育的石榴子石被含礦熱液交代形成大量黃銅礦和少量磁黃鐵礦(圖5a，b);晚期具溶蝕結構的均質性鈣鐵榴石顆粒之間常發(fā)育輝鉬礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和閃鋅礦化(圖5c-f)。早期環(huán)帶發(fā)育的石榴子石具有鈣鋁榴石核部，邊部逐漸變化為鈣鐵榴石，金屬礦物沉淀晚于邊部鈣鐵榴石的形成(圖4d)，因此礦化與鈣鐵榴石系列密切相關。

圖3 紅牛銅礦床典型鉆孔柱狀圖及采樣位置7ZK16:①124 ～127m:自形棕褐色石榴子石，韻律環(huán)帶結構，發(fā)育黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦化;②334 ～340m:石榴子石矽卡巖與大理巖接觸帶，褐色五角十二面體粗晶，粒徑10 ～15mm，發(fā)育黃銅礦、黃鐵礦化;③340 ～366m:淺紅色半自形-自形粒狀石榴子石，粒間發(fā)育稠密浸染狀黃銅礦化;④487.5 ～539m:致密塊狀石榴子石矽卡巖，石榴子石呈淺紅色，粒徑0.2 ～2mm，無礦化;⑤540 ～560m:棕褐色石榴子石呈眼球狀或條帶狀產于角巖體中;⑥610 ～653m:致密塊狀石榴子石矽卡巖，石榴子石呈淺紅色，粒徑0.2 ～2mm，無礦化.3ZK11:①137 ～142m:矽卡巖化角巖，他形淺紅色石榴子石，發(fā)育黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦化;②212 ～230m:肉紅色石榴子石，韻律環(huán)帶結構，粒徑0.4 ～2mm，發(fā)育黃銅礦、黃鐵礦化;③238 ～246m:自形淺紅色石榴子石，粒間充填石英和方解石，無礦化;④479 ～489m:均質性棕褐色粗晶，具溶蝕結構，發(fā)育磁黃鐵礦化Fig.3 Sketch columns of drill holes in the Hongniu copper deposit，showing sampling locations

圖4 紅牛銅礦床石榴子石巖相學特征(a)-石榴子石矽卡巖中粒狀褐色石榴子石;(b)-角巖中淺紅色團塊狀石榴子石;(c)-硅灰石矽卡巖中斑點狀紅褐色石榴子石;(d)-自形粒狀石榴子石，環(huán)帶發(fā)育，且顏色從內往外由深褐色變?yōu)闇\褐色;(e、f)-兩期石榴子石:早期自形菱形十二面體、非均質性石榴子石和晚期脈狀、全消光石榴子石;(g、h)-晚期均質性石榴子石，發(fā)育溶蝕結構. GrtI-早期石榴子石;GrtII-晚期石榴子石;Wo-硅灰石;Di-透輝石;Chl-綠泥石Fig. 4 The petrology of garnet in the Hongniu copper deposit

4 石榴子石電子探針分析

4.1 樣品和分析測試

本次測試的樣品采自礦區(qū)中部和鉆孔的不同深部(圖3)，分別編號為HNG11、HNG12、HNG13、HNG14、HNG15、HNG21 和HNG22。樣品新鮮，未發(fā)育明顯的退化蝕變。巖性主要為石榴子石矽卡巖和矽卡巖化角巖，其次為矽卡巖化大理巖。采集的手標本及巖芯樣品磨制成光薄片，經(jīng)過詳細的顯微鏡下鑒定，選擇部分石榴子石進行分析測試。其中樣品HNG11、HNG12、HNG13、HNG14 和HNG15 為早期石榴子石(GrtI)，樣品HNG21 和HNG22 為晚期石榴子石(GrtII)。主量元素測試在中國地質科學院礦產資源研究所電子探針實驗室完成，電子探針儀儀器型號為JXA-8230，測試加速電壓為15kV，束電流為20nA，束斑大小為10μm，檢測精度為0.02%。

圖5 紅牛銅礦床石榴子石礦化特征(a、b)-大量黃銅礦和少量磁黃鐵礦充填自形粒狀的石榴子石晶體，形成假象結構;(c、d)-輝鉬礦產出于半自形石榴子石顆粒之間;(e、f)-石榴子石顆粒之間充填閃鋅礦和磁黃鐵礦，且可見石英-黃銅礦-磁黃鐵礦脈穿插石榴子石. Grt-石榴子石;Ccp-黃銅礦;Po-磁黃鐵礦;Mo-輝鉬礦;Sp-閃鋅礦Fig.5 The mineralized characteristics of garnet in Hongniu copper deposit

4.2 測試結果

7 件石榴子石樣品的電子探針分析結果見表1，采用Knowles 算法，求出各自的端元組分，并做成分三角圖(圖6)。由表1 可以看出，7 件樣品的SiO2和CaO 含量變化不大，SiO2含量變化范圍為35.06% ～37.69%，CaO 為33.07%～36.35%。且所有樣品中FeO 和Al2O3含量呈負相關，SiO2和CaO 整體呈正相關。

4.2.1 早期石榴子石

早 期 石 榴 子 石(HNG11、HNG12、HNG13、HNG14、HNG15)SiO2含量變化范圍為35.18% ～37.69%、CaO 為33.34% ～36.35%、MgO 為0.00% ～0.08%，F(xiàn)eO 和Al2O3變化較大，F(xiàn)eO 含量變化范圍為11.90% ～24.18%，Al2O3為3.64% ～13.69%(表1)。端員組分以鈣鐵榴石(36.88% ～82.36%)為主，其次為鈣鋁榴石(16.59% ～60.75%)，還有少量的鎂鋁榴石、鐵鋁榴石和錳鋁榴石，屬于鈣鐵榴石-鈣鋁榴石固溶體系列(And37-82Gro17-61Spe+Pyr+Alm0.33-3.71)。

圖6 紅牛銅礦床石榴子石端員組分三角圖解And-鈣鐵榴石;Gro-鈣鋁榴石;Ura-鈣鉻榴石;Pyr-鎂鋁榴石;Spe-錳鋁榴石;Alm-鐵鋁榴石Fig.6 The end member component diagram of garnet in the Hongniu copper deposit

選取早期環(huán)帶構造發(fā)育的5 顆新鮮的石榴子石沿切面進行主量元素分析測試，分別標記為G1、G2、G3、G4、G5，其中G1 來自樣品HNG11，G2、G3 來自樣品HNG13，G4 來自樣品HNG14，G5 來自樣品HNG15(圖7)。結果表明:5 顆石榴子石由核部到邊緣環(huán)帶成分出現(xiàn)相應變化，SiO2、CaO 含量基本保持不變，F(xiàn)eO 與MgO 含量呈正相關，與Al2O3含量呈負相關(表1)。G1 成分變化較大，出現(xiàn)三個大的波峰和波谷，對應于FeO 和Al2O3含量的變化(圖7a)。G2 核部鈣鐵榴石和鈣鋁榴石含量近于相等，且靠近核部的環(huán)帶成分變化顯示出一定的規(guī)律性，向邊部FeO 含量遞增，Al2O3含量遞減，鈣鋁榴石組分減少，鈣鐵榴石組分增加;切面的中心FeO含量降低，鈣鐵榴石組分也隨之減少，隨后FeO 含量急劇增加，出現(xiàn)一個大的波谷，而邊部變化又趨于平穩(wěn)(圖7b)。G3核部鈣鐵榴石含量高于鈣鋁榴石，靠近核部Al2O3含量出現(xiàn)短暫的增加，鈣鋁榴石組分也隨之增加;向外FeO 含量遞增，Al2O3含量遞減，鈣鋁榴石組分減少，鈣鐵榴石組分增加(圖7c)。G4 成分變化較大，出現(xiàn)三個波峰和波谷，核部鈣鐵榴石與鈣鋁榴石含量近于相等，邊部鈣鐵榴石含量遠大于鈣鋁榴石(圖7d)。G5 由核部到邊緣，靠近核部的環(huán)帶成分變化較大且不規(guī)則，靠近邊部的環(huán)帶成分變化顯示出鈣鋁榴石組分減少，鈣鐵榴石組分增加的規(guī)律性(圖7e)。

4.2.2 晚期石榴子石

晚期石榴子石(HNG21 和HNG22)SiO2含量變化范圍為35.06% ～36.27%、CaO 為33.07% ～33.77%、MgO 為0.00% ～0.04%，F(xiàn)eO 含量較高，變化范圍為27.38% ～28.18%，Al2O3含量較低，變化范圍為0.04% ～1.05%(表1)。端員組分以鈣鐵榴石(94.42% ～98.46%)為主，少量鐵鋁榴石(0.49% ～4.90%)，極少量的鈣鋁榴石、鎂鋁榴石和錳鋁榴石(圖6)。

表1 紅牛銅礦床石榴子石電子探針分析結果（wt%）Table1 TheEPMAresultsofgarnetin theHongniu copperdeposit（wt%）

續(xù)表1Continued Table1

圖7 紅牛銅礦床石榴子石環(huán)帶成分變化示意圖(a)到(e)分別為G1 到G5 環(huán)帶FeO、Al2O3 含量及石榴子石端員組分變化Fig.7 The composition variation diagrams of garnet zonation in the Hongniu copper deposit

5 討論

5.1 石榴子石形成的物理化學條件

實驗研究表明，石榴子石形成于較氧化的條件，且鈣鐵榴石組分高的石榴子石比鈣鋁榴石組分高的石榴子石在更加氧化的條件下形成(趙斌等，1983)。鈣鐵榴石在中-堿性溶液中形成最佳，而鈣鋁榴石在酸性介質中最易形成(高PH時難以形成六配位的Al)，近于等量的鈣鐵榴石和鈣鋁榴石有利于中性條件下銅礦的形成(艾永富等，1981)。

5.1.1 早期石榴子石

紅牛銅礦床早期石榴子石總體以鈣鐵榴石(36.88% ～82.36%)為主，其次為鈣鋁榴石(16.59% ～60.75%)，還有少量的鎂鋁榴石、鐵鋁榴石和錳鋁榴石，屬于鈣鐵榴石-鈣鋁榴石系列(And37-82Gro17-61Spe +Pyr +Alm0.33-3.71)。鈣鐵榴石組分含量略高于鈣鋁榴石組分含量，但相差不多，指示石榴子石形成早期為弱氧化、弱堿性條件。

矽卡巖體系中石榴子石常發(fā)育環(huán)帶結構，這些韻律環(huán)帶能有效的記錄成礦熱液的演化歷史，為研究石榴子石環(huán)帶成因及成礦熱液演化提供重要信息(Jamtveit et al.，1993，

1995;Jamtveit and Hervig，1994;Somarin，2004;Smith et al.，2004;Gaspar et al.，2008;Zhai et al.，2013)。紅牛銅礦床早期石榴子石韻律環(huán)帶發(fā)育，其成分變化能反映石榴子石形成過程中物理化學條件的變化(圖7)。G1 成分變化不規(guī)則，指示其振蕩的生長環(huán)境，可能由于G1 產于接觸帶附近受到大理巖多次交代作用的影響(Jamtveit et al.，1993;Jamtveit and Hervig，1994)。G2 靠近核部鈣鋁榴石與鈣鐵榴石含量近于相等，反映早期弱氧化、弱堿性的形成環(huán)境;中部FeO 含量突然降低，可能是與之共同發(fā)育的連晶G3 生長速度大于G2，使得其鈣鐵榴石含量出現(xiàn)短暫的降低;邊部鈣鐵榴石含量高于鈣鋁榴石反映晚期氧逸度增加，堿性增強。G3核部鈣鐵榴石含量高于鈣鋁榴石，且由核部到邊緣鈣鋁榴石組分減少，鈣鐵榴石組分增加，反映其形成條件為高氧逸度、堿性。G4 成分變化較大，指示振蕩的生長環(huán)境，然而其核部鈣鐵榴石與鈣鋁榴石含量近于相等，邊部鈣鐵榴石含量遠大于鈣鋁榴石，也能反映形成過程中氧逸度和堿性的增加。G5靠近核部的環(huán)帶成分變化較大且不規(guī)則，反映早期振蕩的生長環(huán)境;靠近邊部的環(huán)帶成分變化顯示出鈣鋁榴石組分減少，鈣鐵榴石組分增加的規(guī)律性，指示高氧逸度的堿性環(huán)境。

總體來看，早期韻律環(huán)帶發(fā)育的石榴子石其主量元素含量變化顯示出一定的規(guī)律性:由核部向邊緣，F(xiàn)eO 含量增加，Al2O3含量減少，鈣鐵榴石含量增加，鈣鋁榴石含量減少。反映在石榴子石形成早期，成巖環(huán)境為低氧逸度、酸性還原環(huán)境;形成過程中氧逸度增加，成礦溶液由酸性向弱堿性演化，鐵含量逐漸增加導致邊部形成的石榴子石富含鐵質。

5.1.2 晚期石榴子石

紅牛銅礦床晚期石榴子石以鈣鐵榴石(94.42% ～98.46%)為主，少量鐵鋁榴石(0.49% ～4.90%)，極少量的鈣鋁榴石、鎂鋁榴石和錳鋁榴石。指示晚期矽卡巖質巖漿富含鐵質，石榴子石形成條件為高氧逸度、堿性。

5.2 石榴子石成分與礦化類型的關系

石榴子石在矽卡巖型礦床的形成過程中起到重要作用，尤其是矽卡巖內帶。石榴子石化過程有利于脆性裂隙的發(fā)育和熱液流體的運移，促進熱液與圍巖發(fā)生充分反應，并為高品位礦石硫化物沉淀提供容礦空間。因此，石榴子石化是成礦作用的準備階段，也是矽卡巖較斑巖巖體中更富集金屬硫化物的原因之一(Somarin，2004，2010)。

大量地質研究和單礦物成分測定表明不同礦化類型的矽卡巖礦床具有一定的石榴子石成分特征，反映矽卡巖礦床中石榴子石成分特征與金屬礦化之間存在一定的內在聯(lián)系(林文蔚等，1990;趙一鳴等，1990)。對河北平泉小寺溝矽卡巖型(銅)鉬礦床、興隆莫古峪矽卡巖型(銅)鉬礦床、壽王墳矽卡巖型(鐵)銅礦床、淶源浮圖峪-小立溝矽卡巖型銅礦床和淶源鐵嶺矽卡巖型鐵礦中與礦化有關石榴子石的單位晶胞棱長、折光率和比重計算石榴子石的端員組分百分數(shù)，得出石榴子石與礦化的關系:與鉬和(銅)鉬礦化有關的石榴子石成分以鈣鋁榴石為主，鈣鐵榴石含量為13% ～26%;與鐵礦化有關的石榴子石其鈣鐵榴石組分含量高達77.5% ～92.6%;與銅礦化相關的石榴子石為鈣鐵榴石-鈣鋁榴石的過渡成分，鈣鐵榴石含量介于30.64% ～60.31%之間(艾永富和金玲年，1981)。對世界上大型矽卡巖礦床中石榴子石成分統(tǒng)計分析表明銅矽卡巖中石榴子石屬于鈣鐵榴石-鈣鋁榴石固溶體系列，且鈣鐵榴石含量略高于鈣鋁榴石(Meinert，1992;Meinert et al.，2005)。

紅牛銅礦床兩期石榴子石均發(fā)育礦化:早期自形粒狀環(huán)帶發(fā)育的石榴子石被含礦熱液交代形成大量黃銅礦和少量磁黃鐵礦(圖5a，b);晚期具溶蝕結構的均質性鈣鐵榴石顆粒之間常發(fā)育輝鉬礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和閃鋅礦化(圖5cf)。早期石榴子石(GrtI)成分上屬于鈣鐵榴石-鈣鋁榴石固溶體系列且鈣鐵榴石組分含量略高于鈣鋁榴石，晚期石榴子石(GrtII)成分為鈣鐵榴石。其成分變化范圍與世界上銅矽卡巖中石榴子石一致，與鉬、鐵、鋅矽卡巖中石榴子石有所重疊(圖8)，因此，紅牛鈣鐵榴石系列與銅、鉬、鐵、鋅礦化密切相關，對該礦區(qū)的進一步勘探應綜合考慮銅、鉬、鐵、鋅多金屬礦化。

6 結論

(1)石榴子石是紅牛銅礦床最重要的矽卡巖礦物，具有明顯的兩期:早期石榴子石分布廣泛，多呈褐色-紅褐色，非均質性光性異常，扇形對稱消光，粒徑一般在0.2 ～4mm 之間，自形-半自形中細粒結構，環(huán)帶結構發(fā)育;晚期石榴子石呈淺褐色-淺紅色，多發(fā)育于矽卡巖化角巖和大理巖中，少量發(fā)育于矽卡巖中，半自形-他形粒狀結構，均質性，全消光，常具有溶蝕結構，可見晚期脈狀鈣鐵榴石切穿早期自形粒狀石榴子石的現(xiàn)象。

圖8 紅牛銅礦床與世界不同類型矽卡巖礦床中石榴子石的成分對比(據(jù)Meinert，1992)Fig.8 Comparison of garnet’s composition between the Hongniu copper deposit and different kinds of skarn deposit in the world (after Meinert，1992)

(2)紅牛銅礦床早期石榴子石以鈣鐵榴石(36.88% ～82.36%)為主，其次為鈣鋁榴石(16.59% ～60.75%)，還有少量的鎂鋁榴石、鐵鋁榴石和錳鋁榴石，屬于鈣鐵榴石-鈣鋁榴石系列(And37-82Gro17-61Spe+Pyr+Alm0.33-3.71);晚期石榴子石以鈣鐵榴石(94.42% ～98.46%)為主，少量鐵鋁榴石(0.49% ～4.90%)，極少量的鈣鋁榴石、鎂鋁榴石和錳鋁榴石。

(3)韻律環(huán)帶發(fā)育的石榴子石主量元素含量變化顯示出一定的規(guī)律性。由核部向邊緣，F(xiàn)eO 含量增加，Al2O3含量減少，鈣鐵榴石含量增加，鈣鋁榴石含量減少。反映在石榴子石形成早期，成巖環(huán)境為低氧逸度、酸性還原環(huán)境;形成過程中氧逸度增高，成礦溶液由酸性向弱堿性演化，鐵含量逐漸增加導致邊部形成的石榴子石富含鐵質。

(4)石榴子石形成于矽卡巖早期、早于礦化并為金屬硫化物沉淀提供了容礦空間。紅牛鈣鐵榴石系列與與銅、鉬、鐵、鋅礦化密切相關。

致謝 感謝香格里拉縣云礦紅牛礦業(yè)有限公司何宏敏、任俊生、龍飛工程師及其他工作人員對野外工作的大力支持和幫助;感謝陳振宇副研究員和陳小丹碩士對本文電子探針分析工作的實驗指導;感謝劉江濤博士、趙凱博士、楊鎮(zhèn)碩士、王達碩士和張廣寧碩士對野外和室內工作的幫助。

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