湖北夷陵彭家河石榴子石礦地質(zhì)特征及礦物組成

斯小華（中南冶金地質(zhì)研究所　宜昌443003）

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湖北夷陵彭家河石榴子石礦地質(zhì)特征及礦物組成

斯小華
（中南冶金地質(zhì)研究所宜昌443003）

摘要彭家河石榴子石礦床位于揚子準(zhǔn)地臺鄂中褶皺區(qū)北部。礦區(qū)出露水月寺群黃良河組（上段）和周家河組及第四系地層。含礦層位于周家河下段（Ⅰ含礦層）及上段中下部（Ⅱ含礦層）。對應(yīng)的礦石自然類型有兩種：一是石英巖型斑點（塊）狀石榴石礦石；二是片麻巖型條帶狀石榴石礦石。礦石礦物有石榴石、矽線石；脈石礦物簡單以石英為主，含少量斜長石、黑云母及微量黃鐵礦?；瘜W(xué)成分分析結(jié)果表明石榴石屬于鐵鋁榴石類。

關(guān)鍵詞石榴石礦床地質(zhì)特征礦物特征彭家河夷陵

項目資助：宜昌春華礦業(yè)有限公司地勘基金資助。

1　引言

彭家河礦床位于湖北省宜昌市夷陵區(qū)境內(nèi)，近些年來在鄂西地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一系列沉積型錳礦[1, 2]、磷礦[3-5]、鹽礦[6, 7]，但是未有石榴子石礦床的報道。對于其礦區(qū)地質(zhì)，礦化特征還未有過系統(tǒng)總結(jié)，本文在野外第一手資料的基礎(chǔ)上，詳細(xì)總結(jié)了礦床地質(zhì)特征，重點對石榴子石的產(chǎn)出狀態(tài)、種屬及礦物學(xué)特征進行了整理，以期對后續(xù)研究提供基礎(chǔ)的地質(zhì)資料。

2　區(qū)域地質(zhì)背景

礦床位于揚子準(zhǔn)地臺鄂中褶皺區(qū)北部，北接神農(nóng)架斷穹，西連秭歸臺褶束，東鄰遠(yuǎn)安臺褶束。水月寺群中深變質(zhì)巖系組成結(jié)晶基底，震旦系沉積層環(huán)繞結(jié)晶基底向四周傾斜。主要地層分布有上太古界-下元古界水月寺群變質(zhì)巖系和震旦系，總厚度6 900余米。其中水月寺群為一套中深變質(zhì)巖系與上覆震旦系呈角度不整合接觸該地層由下至上分為野馬洞組、黃良河組和周家河組[8]。各組間為連續(xù)沉積、整合接觸。區(qū)內(nèi)巖漿巖廣泛分布于基底變質(zhì)巖中，以侵入巖為主，從超基性巖到酸性至偏堿性巖及其伴生的脈巖均有發(fā)育，種類繁多，巖性復(fù)雜，以中深成相侵入巖為主，淺成相侵入巖次之。巖體產(chǎn)出以巖株、巖基為主，次為巖脈、巖墻。侵入旋迴劃分為五臺旋迴和揚子旋迴。巖漿的性質(zhì)從超基性、基性向中酸性、酸性至偏堿性方向演化，具有時間上空間上連續(xù)性和階段性。巖漿活動與區(qū)域變質(zhì)作用、構(gòu)造活動強度有關(guān)。五臺旋回，本區(qū)牌地槽發(fā)展階段，伴隨區(qū)域熱流動力變質(zhì)作用和構(gòu)造變形高潮期，發(fā)生強烈超基性-中酸性巖漿活動；至揚子旋迴，結(jié)晶基底已經(jīng)形成，伴隨斷裂構(gòu)造發(fā)生小規(guī)模酸性-偏酸性巖漿活動。巖漿活動具有由中深成相轉(zhuǎn)變?yōu)闇\成相侵入，由強到弱的活動特點，這與區(qū)域變質(zhì)構(gòu)造演化階段相吻合[9-12]。

3　礦床地質(zhì)

3.1礦區(qū)地質(zhì)

地層：礦區(qū)出露水月寺群黃良河組（上段）和周家河組及第四系地層。含礦層位于周家河下段（Ⅰ含礦層）及上段中下部（Ⅱ含礦層）。黃良河組上段[（Ar2-Pt1）h3]：該段地層分布于礦區(qū)西部，礦區(qū)僅出露上部層位，厚度＞270 m（未見底）。主要巖石類型為混合巖化黑云斜長片麻巖、黑云二長片麻巖。原巖建造屬基性火山沉凝灰?guī)r→碎屑巖建造。變質(zhì)相為高角閃巖相，局部為低麻粒巖相。

周家河組[（Ar2-Pt1）z]地層分上、下兩段。下段地層厚度小，含礦性好，稱為Ⅰ含礦層（即下含礦層）。與下伏黃良河組上段整合接觸?？傮w走向北東30°，傾向南東，傾角45°～85°。巖石組合主要為條帶狀黑云斜長片麻巖、含矽線石榴黑云斜長片麻巖、含石墨黑云母石英片巖。原巖系一套富含鐵鋁質(zhì)泥質(zhì)巖、泥砂巖、砂巖組成的淺水沉積巖系。變質(zhì)相為高角閃巖相。上段是Ⅱ含礦層的賦存層位巖石類型主要為黑云斜長（二長）片麻巖、石榴黑云斜長片麻巖夾斜長角閃巖、角閃紫蘇斜長片麻巖薄層。原巖為基性-中酸性火山噴發(fā)建造。變質(zhì)相一般為高角閃巖相，局部為低麻粒巖相。

構(gòu)造：礦區(qū)構(gòu)造簡單，為白竹坪背斜南東翼的單斜構(gòu)造。除局部有輕度撓曲構(gòu)造外，未見褶皺和斷裂構(gòu)造，含礦層和礦體分布連續(xù)，產(chǎn)狀穩(wěn)定，沒有錯動斷失現(xiàn)象。該區(qū)曾經(jīng)歷多次區(qū)域構(gòu)造變動，裂隙發(fā)育，以北東向和北西向兩組為主。

巖漿巖：礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，巖石類型單一。僅發(fā)現(xiàn)五臺旋迴侵入的規(guī)模不大輝綠巖脈和揚子旋迴花崗斑巖脈。其它均為零星分布規(guī)模小的基性巖脈、煌斑巖脈，出露長度僅在幾十米至百米。

變質(zhì)巖：礦區(qū)經(jīng)歷了長期區(qū)域動熱變質(zhì)作用、混合巖化作用和不同期次構(gòu)造活動疊加，形成了復(fù)雜的變質(zhì)巖類型。按照巖石類型分為了片巖類、片麻巖類、變粒巖類、石英巖類和斜長角閃巖類，分別從主要巖石、礦物、結(jié)構(gòu)構(gòu)造蝕變、巖石化學(xué)特征和產(chǎn)出層位進行了總結(jié)見表1。

表1　主要變質(zhì)巖特征表

3.2礦體特征

彭家河石榴石礦床共有6個礦體，其中I1、I2、I3、I4、I5礦體賦存于I含礦層內(nèi)，Ⅱ礦體賦存于Ⅱ含礦層內(nèi)。其中I2礦體：是最重要的工業(yè)礦體，分布于I1-1～I1-15勘探線間，賦存于I含礦層中，由8個槽探、4個鉆孔和PD5探礦坑道工程控制。礦體距I1礦體垂距約50 m，總體呈北北東向-南南西向展布，全長1 250 m，傾向115°～120°，傾角61°～80°，向兩端延伸自然尖滅。Ⅱ礦體是二主礦體，賦存于Ⅱ含礦層中，6個探槽和兩個鉆孔控制。礦體呈北北東-南南西向展布于礦區(qū)北部，全長約900 m，平均厚度8.45 m，傾向110°～120°，傾角57°～85°。

3.3礦石類型

礦石自然類型有兩種：一是石英巖型斑點（塊）狀石榴石礦石；二是片麻巖型條帶狀石榴石礦石。這兩種礦石類型在各礦體中均有分布，但有主次之分，其中Ⅰ含礦層礦體以前者為主，Ⅱ含礦層礦體以后者為主。

石英巖型斑點（塊）狀石榴石礦石：礦石礦物有石榴石、矽線石；脈石礦物簡單以石英為主，含少量斜長石、黑云母及微量黃鐵礦、鈦鐵礦、鋯石等，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，斑點（塊）狀構(gòu)造。石榴石多呈斑點狀分布，局部聚集呈斑塊狀，且有稀疏、稠密之分，這類礦石石榴石含量高，多數(shù)在25%~30%之間，最高可達50%以上。

片麻巖型-條帶狀石榴石礦石：礦石礦物有石榴石、矽線石；脈石礦物相對復(fù)雜，以斜長石為主，次石英、黑云母、鉀長石，含白云母、絹云母、綠泥石及微量鈦鐵礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、磷灰石、金紅石、十字石、藍晶石、鋯石等，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條帶-片麻狀構(gòu)造。石榴石多呈粒狀沿片麻理分布，局部聚集呈條帶狀，亦見斑點狀石榴石，稀疏分布，這類礦石石榴石含量相對較低，多數(shù)在15%~30%區(qū)間。

礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀變晶結(jié)構(gòu)、變斑晶結(jié)構(gòu)、片狀變晶結(jié)構(gòu)、纖維變晶結(jié)構(gòu)。石榴石多呈變斑晶，其間為柱狀變晶或纖維變晶的矽線石、片狀變晶的云母、長柱狀或板狀變晶的長石和粒狀變晶的云母。

礦石構(gòu)造有兩種：一是斑點（塊）狀構(gòu)造，多見石英巖型礦石中，石榴石多呈斑點狀，局部聚集成板塊狀，大小不一，形態(tài)各異，分布不均，并有稀疏之分；二是片麻-條帶狀構(gòu)造，多見于片麻巖型礦石中，石榴石呈中細(xì)粒較密集星點狀沿片麻理分布，局部呈細(xì)條帶狀。

4　礦物組成

4.1礦物共生組合

石榴子石為最主要的有用組分，伴生矽線石含量普遍很低，平均品位1.83%，60%樣品在1%以下，其它伴生有益組分含量微。筆者根據(jù)礦石光薄片鑒定結(jié)果統(tǒng)計，礦石中礦物種類有19種，其中有用礦物為石榴石、矽線石；伴生礦物有斜長石、石英、黑云母、白云母、絹云母、少量礦物有透輝石、綠泥石、藍晶石、黃鐵礦、磁鐵礦、石墨；微量礦物有鈦鐵礦、金紅石、磷灰石、鋯英石、十字石、磁黃鐵礦。礦物含量見表2。

表2　石榴石礦石中礦物成分及含量　%

該礦床石榴石是由富鐵、鎂、鋁的沉積巖經(jīng)區(qū)域動熱變質(zhì)作用形成，主要礦物共生組合有：石榴石+十字石+黑云母+斜長石+石英；石榴石+矽線石+斜長石+黑云母+石英；白云母+矽線石+石榴石+石英；石榴石+藍晶石+白云母+石英等。（照片）根據(jù)礦物共生組合推斷，形成于高角閃巖相，石榴石形成后又經(jīng)歷了退化變質(zhì)作用和風(fēng)化作用。在退化變質(zhì)過程中，黑云母、綠泥石和絹云母交代石榴石，出現(xiàn)透鏡狀或條帶狀絹云母集合體。在風(fēng)化作用過程中，石榴石逐步分解成粘土礦物和褐鐵礦。

4.2石榴石特征

產(chǎn)出形式：石榴石在礦石中產(chǎn)出形式有兩種：一種是斑點（塊）狀：以斑點為主，局部聚集呈斑塊狀，斑點（塊）大小不一，形態(tài)不規(guī)則，有稀疏稠密之分，反應(yīng)了礦石的貧富差別，風(fēng)化面上石榴石呈凸起狀態(tài)，多見于石英巖型礦石中；二是片麻-條帶狀：細(xì)粒石榴石沿片麻理分布，局部聚集呈條帶狀，多見于片麻巖型礦石中，礦石中亦見少量斑點狀。

種屬：X衍射分析和電子探針定量分析結(jié)果表明，石榴石屬于鐵鋁榴石類。若按MgO含量細(xì)分，可劃分為鐵鋁榴石（MgO＜4%，MgO/MgO+FeO分子數(shù)＜16%）和富鎂鐵鋁榴石（MgO＞8%，MgO/（MgO+ FeO）＞30%）。

石榴石粒度、晶粒形態(tài)、嵌布方式：石榴石粒度較粗，一般粒度為d=2.0～10.0 mm，以3.0～5.0 mm最為常見，最大者達35 mm。少數(shù)樣品中石榴石粒度較細(xì)，d=0.4～0.6 mm，野外觀察時若不注意容易遺漏。石榴石晶粒形態(tài)多為渾圓狀，邊緣不甚規(guī)則，在礦石中以變斑晶的形式單顆粒密集分布。少量聚集呈斑塊狀，大小不一，形狀各異，分布不均。石榴石結(jié)晶比較粗大，晶粒中多包裹有卵園狀石英和少量星點狀金屬礦物，部分樣品包裹體較多，形成篩狀變晶結(jié)構(gòu)。其中包含的石英顆粒較粗，d= 0.1～0.2 mm居多，可以在選礦過程中解離出來；金屬礦物的包裹體粒度d=0.01～0.05 mm，部分也可實現(xiàn)分離。但多數(shù)不易分離。

石榴石中裂紋發(fā)育，并在后期次生變化中沿裂紋被黑云母、綠泥石、絹云母等輕度交代。這些裂紋有利于加工破碎，并形成尖棱狀的碎屑。石榴石與石英、長石、云母、矽線石等礦物嵌生，石榴石與其它礦物邊界清楚，相互穿插交代的現(xiàn)象不多。在加工過程中易沿邊界剝離，形成單體。

圖1　彭家河礦區(qū)石榴子石形態(tài)

石榴石顏色、光澤、透明度：石榴石常見顏色有深褐色、褐紅色，部分為褐黑色的玻璃光澤至金剛光澤，不透明，風(fēng)化后則呈褐色，光澤暗淡；含鎂較高石榴石，呈褐紅色-玫瑰色，玻璃光澤至金剛光澤，不透明-半透明。目前尚未發(fā)現(xiàn)色澤和純度達到寶石級要求的樣品。

4.3其他礦物特征

矽線石是礦石中伴生的有用礦物，通過巖礦鑒定其含量為0～12%。線石產(chǎn)出狀態(tài)有兩種：一是大部分具有柱狀、長柱狀和針柱狀晶形，結(jié)晶完好，邊界清楚，粒度d=0.05 mm×0.4 mm~0.2 mm×0.15 mm；二是少部分為毛發(fā)狀、針狀，產(chǎn)于石英之間，垂直石英邊界生長，由于顆粒過于微細(xì)。

礦石中的脈石礦物主要為石英、長石和云母，偶見藍晶石和十字石。

石英：是最主要的脈石礦物，一般含量30%～50%，石英巖型礦石石英含量高達60%以上，片麻巖型礦石含量較低。粒度大小不等：細(xì)粒者d=0.05～0.2 mm，呈卵圓狀、港灣狀，被石榴石包裹，這部分石英約占石英總量的5%；中粗粒者呈弧形粒狀，相互鑲嵌或與長石鑲嵌產(chǎn)出，常集合成聚晶，形成團塊或條帶狀。石英顆粒潔凈透明，邊界清楚。

長石：礦石中長石含量5%～30%，斜長石和鉀長石都有出現(xiàn)，以斜長石為主，具片麻巖型礦石中主要脈礦物石英巖型礦石含量少。斜長石粒度d=0.4～2.00 mm，板狀、不規(guī)則粒狀，多與石英交生產(chǎn)于石榴石間。斜長石常發(fā)生輕微絹云母化。鉀長石屬微斜長石和條紋長石，含量少，與斜長石、石英交生。地表長石常發(fā)生高嶺土化。

云母：以黑云母為主，次為絹云母，局部出現(xiàn)白云母。黑云母d=0.2～0.8 mm，片狀、板狀，沿片麻理分布，產(chǎn)于石榴石間。部分黑云母圍繞石榴石生長，或沿裂隙交代石榴石。黑云母次生變化為綠泥石和水黑云母。絹云母一般以交代斜長石形式出現(xiàn)，局部呈細(xì)鱗片狀，交錯叢生，集合成透鏡狀、條帶狀與石英相間生長，并交代矽線石。

藍晶石和十字石：偶然見到。藍晶石呈細(xì)針柱狀，與纖維狀矽線石共生。十字石呈不規(guī)則柱狀，常被包裹在石榴石中。

金屬礦物：含量1%～2%，粒度0.01～0.4 mm。據(jù)光薄片鑒定，金屬礦物主要是磁鐵礦、黃鐵礦，偶見磁黃鐵礦。金屬礦物常呈液滴狀、星點狀被石榴石包裹，但就數(shù)量而言，主要還是以骸晶狀、不規(guī)則粒狀散布于石榴石以外的礦物之間，特別是充填于矽線石之間。

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收稿：2014-12-08

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2015.02.016