淺析石榴子石對矽卡巖型鐵礦床的標識作用

(成都理工大學 四川 成都 610000)

Abstract:Garnet is a typical mineral in skarn deposits.It has a wide distribution and its physicochemical characteristics have obvious metrical significance,which can mark the mineralization.In this paper,the skarn type iron deposit is studied.The lithology and composition characteristics of the garnet produced by garnet are analyzed to analyze the tributary effect of garnet on skarn type iron deposit.

Keywords:garnet;skarn type iron deposit;identification function

引言

石榴子石是地質找礦中的一種重要的示蹤礦物，其在巖漿巖、沉積巖、矽卡巖等多種類型巖石均有出現，尤其是在含礦矽卡巖中，根據不同的礦物成因以及類型，所產出的石榴子石的物理性質和化學組成會存在一定的差異，從而對相應礦物具有一定的標識作用[1]。本文先對矽卡巖型鐵礦床的形成進行簡單介紹，再主要針對不同地區的A、B、C三個矽卡巖型鐵礦床產出的石榴子石的巖相特征和組分特征進行分析比對，從而探討總結石榴子石對矽卡巖型鐵礦床的找礦標識作用。

一、矽卡巖型鐵礦床的形成及產狀

(一)成礦過程

矽卡巖型鐵礦床跟其他矽卡巖型礦床一樣，大都是通過氣水熱液交代作用形成的[2]，其成礦過程大致可以分為矽卡巖成礦期和石英-硫化物成礦期，在這兩個成礦期中還可以細分成五個階段[3]。

(1)矽卡巖成礦期。在這個成礦期內不產出石英，主要產出Fe、Ca、Al、Mg等硅酸鹽礦物，其具體可以分為以下三個階段：

1)干矽卡巖階段：在這個成礦階段中，方柱石、鈣鋁-鈣鐵石榴子石和硅灰石等大量無水硅酸鹽在高溫超臨界條件中下形成矽卡巖主體。

2)濕矽卡巖階段：在處于接近超臨界狀態下通過H2S、CO2和H2O等礦化劑對無水硅酸鹽進行交代作用，從而形成綠簾石、陽起石等含水硅酸鹽礦物，在這個階段中，除了生產鐵硅酸鹽外，還有大量的磁鐵礦產出。

3)氧化物階段：屬于矽卡巖兩個成礦期之間的過渡階段，除了繼續生成少量磁鐵礦外，還在熱液狀態下開始產出白鎢礦、赤鐵礦、螢石、石英、磁黃礦、輝鉬礦等礦物。

(2)石英-硫化物成礦期。在這個成礦期內基本不產出硅酸鹽礦物，主要開始生成大量石英以及方解石、綠泥石。金屬硫化物等熱液礦物，其具體可以分為以下兩個階段：

1)Fe-Cu硫化物階段：大量矽卡巖礦物在高-中溫熱液條件下被交代，開始形成綠泥石、絹云母等礦物，還有黃鐵礦、斑銅礦、黃銅礦等金屬礦物產出，并且大量產出的螢石和石英成為主要脈石礦物。

2)Pb-Zn硫化物階段：在這個階段中，主要產出黃鐵礦、閃鋅礦等金屬礦物，并且大量產出方解石，螢石和石英產出量也在持續增加。

(二)矽卡巖型鐵礦床產狀

矽卡巖型鐵礦床在國內具有較大的工業價值，其成礦深度大致在1～4.5km內，與酸性巖漿巖關系密切，侵入巖Na化現象普遍，礦體呈透鏡狀、層狀產出，礦石主要以致密塊狀、條帶狀和浸染狀的磁鐵礦為主，且具有較高的礦石品味，含鐵量可達40%～50%[4]。

二、不同地區矽卡巖型礦床石榴子石的物理化學特征分析

(一)A礦區矽卡巖型鐵礦床。A鐵礦床位于鄂東南礦集區，其成礦地層主要是三疊紀的大冶組，主要巖性為白云質灰巖。鐵礦以磁鐵礦為主，各礦體呈層狀、脈狀在三疊系與巖體接觸帶上產出，沿NWW-SEE向斷裂分布。矽卡巖礦物中的石榴子石廣泛發育，其巖相特征與組分特征如下：

(1)巖相特征。通過對A鐵礦床中發育的石榴子石的研究分析得出，其比重為3.79，折光率為1.863。鏡下分析發現其中發育著早晚兩期石榴子石：早期石榴子石呈自形-半自形產出，中粗粒，平均粒徑在10mm左右；晚期則呈半自形-他形產出；單偏光鏡下兩期石榴子石均呈淺黃色，正極高突起，只是后期發育的石榴子石發育有顆粒環帶；正交偏光鏡下后期發育的石榴子石全消光，呈各向同性。

(2)組分特征。通過對A鐵礦床發育的石榴子石進行化學分析得出，鈣鐵榴石(And)含量在26.1%～97.5%內，其次為含量在2.0%～70.8%左右的鈣鋁榴(Gro)。其余如錳鋁榴石(Spe)、鎂鋁榴石(Pry)以及鐵鋁榴石(Alm)等含量較低。針對石榴石的成分組成分別以And-Gro-(Spe+Pry+Alm)、Spe-Pry-Alm為端元制作三角圖解，如圖1所示，從中可以看出A鐵礦床早期產出的石榴子石組分Gro含量略大于And含量，在Spe-Pry-Alm端元中更偏向于Spe端元；晚期產出的石榴子石組分則以And為主，在Spe-Pry-Alm端元中則更傾向于Alm和Pyr端元。

圖1 A鐵礦石榴子石組分三角圖解

(二)B礦區矽卡巖型鐵礦床。B鐵礦床位于西天山成礦帶，其成礦地層為石炭系大哈拉軍山組，主要巖性為安山質火山碎屑巖。鐵礦以磁鐵礦、黃鐵礦為主，各礦體呈層狀、透鏡狀沿NWW、NW向斷裂分布。其中產出的石榴子石的巖相和組分特征如下：

(1)巖相特征。B鐵礦床的石榴子石較為發育，通過研究分析得到其比重為3.81，折光率為1.875。該礦床出產的石榴子石也有兩期：早期石榴子石大多分布在浸染狀磁鐵礦石、石榴子石化凝灰巖以及角礫狀礦石等礦體下部周圍，鏡下呈黃褐色，細粒纖維狀，粒徑小于0.2mm；晚期石榴子石大多分布在豹紋狀和塊狀磁鐵礦、石榴子石化陽起石等礦體上部，鏡下呈紅褐色，自形粒狀，粒徑處于2～20mm之間，而且在單偏光下可見明顯的環帶。

(2)組分特征。通過化學分析得出，B礦床產出的石榴子石中的And和Gro的含量分別為38.1%～97.9%、0.2%～57.2%；其余Spe+Pry+Alm的含量較低。早晚兩期的石榴子石組分三角圖解如圖2所示，從中可以看出，早期石榴子石組分多以Gro為主，含量較大于And，在Spe+Pry+Alm端元中，大都接近于Spe端元；晚期的石榴子石組分則以And為主，在Spe+Pry+Alm中也只是較為偏向Spe端元。

圖2 B鐵礦床石榴子石組分三角圖解

(三)C礦區矽卡巖型鐵礦床。C礦區矽卡巖型鐵礦床位于東昆侖地區，是我西部少數的大型矽卡巖礦床之一。其成礦地層屬于奧陶系灘間山群下巖組，主要巖性為海陸相中基性后巖漿巖。產出的鐵礦石以磁鐵礦和磁黃鐵礦為主，各礦體呈層狀、透鏡狀沿NWW向斷裂帶產出。其中出產的石榴子石的巖相及組分特征為：

(1)巖相特征。通過對C礦區矽卡巖型鐵礦床中的石榴子石研究發現，其比重為3.78，折光率為1.869。鏡下可以觀察到被綠簾石交代的綠色鈣鋁榴石以及黃褐色的鈣鐵榴石，后者在正交偏光下可見全消光和同心環狀構造。

(2)組分特征。通過化學分析得出，C礦床產出的石榴子石中的And含量為0.8%～98.9%，均值為69%，Gro的含量為0.2%～97.8%，均值為29%；其余Spe+Pry+Alm的含量很低。沒有發現明顯分期現象，其石榴子石組分三角圖解如圖3所示，從中可以看出，石榴子石組分以And為主，含量遠大于Gro；在Spe+Pry+Alm端元中，石榴子石含量主要分布于Spe端元和Alm端元，但是Spe含量略大于Alm含量。

圖3 C鐵礦床石榴子石組分三角圖解

三、對比分析

通過對A、B、C三個矽卡巖型鐵礦床產出的石榴子石的巖相特征以及組分特征的分析可知，石榴子石在A、B、C三個不同規模矽卡巖型礦床的比重分別3.79、3.81、3.78；折光率分別為1.863、1.875、1.869；And含量范圍分別為26.1%～97.5%、38.1%～97.9%、0.8%～98.9%；Gro含量范圍分別為2.0%～70.8%、0.2%～57.2%、0.2%～97.8%。結合各個礦床地質背景進行對比分析，如表1所示。

表1 不同礦區矽卡巖型Fe礦床數據比對表

由表可知，三個礦區的矽卡巖型鐵礦床的主要控礦構造、主要含Fe礦物以及礦體產狀幾乎是一致的，而且其相應出產的石榴子石的比重均在3.80左右，折光率為的范圍在1.860～1.880內，And含量均遠大于Gro含量。因此，通過分析矽卡巖礦床中石榴子石的比重、折光率以及And含量和Gro含量的關系可以判斷該矽卡巖礦床是否產出含Fe礦物。

四、結束語

本文通過分析不同礦區矽卡巖型鐵礦床的產出的石榴子石的巖性特征以及組分特征，總結出了石榴子石的比重、折光率以及其成分組成在不同礦區的矽卡巖型鐵礦床中的標識性，從而為矽卡巖型鐵礦床的找礦提供了一定的參考價值。