盡管鈉長石是石英脈型金礦中較為常見的一種礦物,但在大多數脈型金礦床中鈉長石并不是載金礦物。
鈉長石作為金礦的載金礦物在廣東大溝谷金礦和陝西二台子銅金礦床[7]中出現,但它也不是主要的載金礦物。
國外雖曾報道過前蘇聯不同地區侵入岩和交代岩中鈉長石為金的主要載體礦物,但類似報道并不多見。
同樣,國内關于鈉長石和石英均為載金礦物的含金鈉長石-石英脈鮮見報道,在一些金礦的石英-鈉長石脈中偶見含金的鈉長石,但很少有人對其進行礦物學和地球化學方面的研究。
柳林汊金礦帶是湘西雪峰山地區重要的成礦帶之一,在該金礦帶中發現許多鈉長石-石英脈型金礦,粉紅色、肉紅色鈉長石是此類金礦的主要載金礦物。
筆者選取該金礦帶中的合仁坪、柳林汊、鴻福、雙美宮等4個金礦為研究對象,首次對含金鈉長石-石英脈的鈉長石進行礦物學和地球化學研究。
研究鈉長石的礦物學和地球化學特征,對于揭示該礦物的基本地質特征,深入認識該類金礦的礦床成因和成礦過程,均具有非常重要的意義。
礦床地質概況
柳林汊金礦帶(柳林汊至萬善橋北東東向金礦帶的簡稱,下同)位于湘西成礦區内北部,該金礦帶長約40 km,金礦(點)衆多。
本次研究的4個金礦均為含金石英-鈉長石脈型;其中合仁坪金礦開采曆史悠久上述礦區含礦地層均為元古界闆溪群馬底驿組,馬底驿組下段未出露,中段以紫紅色絹雲主機闆岩為主,夾灰綠色條帶絹雲主機闆岩,上段為灰綠色薄層砂質闆岩。
近礦圍岩有少量矽化、碳酸鹽化、高嶺石化、黃鐵礦化、綠泥石化褪色等現象。
該區斷裂與褶皺構造發育,含金的鈉長石-石英脈多産于背斜或次一級褶皺的軸部及岩層層間裂隙中。
礦化主要表現為發育順層、金以顯微金為主,主要載金礦物為石英、鈉長石、黃鐵礦。
鈉長石的産狀及鏡下特征
柳林汊金礦帶中的鈉長石主要賦存在元古宇闆溪群馬底驿組闆岩的鈉長石-石英脈中。
該脈體厚數厘米至數米,一般5 cm左右,以鈉長石和石英為主,含極少量方解石、綠泥石、黃鐵礦、方鉛礦等,偶見圍岩角礫。
不同礦區脈體中的鈉長石含量有所不同,如合仁坪金礦脈體中鈉長石的含量約為40%~80%,柳林汊金礦約為10%~70%,鴻福金礦約為50%~70%,雙美宮金礦約為30%~60%。
上述礦區中鈉長石是較為少見的粉紅色、肉紅色,而與常見的白色、灰色明顯有别，該區鈉長石為不規則粒狀,粒徑多為0.15~0.40 mm。
鏡下鈉長石通常呈闆條狀、粒狀,解理不發育,雙晶以聚片雙晶為主,負低突起,幹涉色一級灰白到一級淡黃;石英與鈉長石多數為相間分布,少量石英與鈉長石之間為鑲嵌關系。
鈉長石的成分特征
柳林汊金礦帶鈉長石的成分X熒光光譜(XRF)分析結果見表1,可以看出,合仁坪(HRP)、柳林汊(LLC)、鴻福(HF)、雙美宮(SMD)四個礦區鈉長石的成分差别很小。
其中Si O2含量變化範圍為66.06%~68.49%,Al2O3為18.63%~19.79%,Na2O為9.59%~10.19%,除Si O2、Al2O3、Na2O外,其餘成分含量均小于1%(個别樣品的全鐵含量大于1%)。
四個礦區的鈉長石端元組分的平均值分别為:Ab99.08Or0.30An0.62、Ab99.45Or0.20An0.36、Ab98.08Or0.20An1.73、Ab99.36Or0.15An0.50,端元組分變化範圍為鈉長石Ab=97.32%~99.74%,鈣長石An=0.12%~2.50%,鉀長石Or=0.13%~0.47%,與純鈉長石的成分很接近。
鈉長石總體端元組分變化不大,這說明了該成礦帶鈉長石在成因上應相同。
與各種不同成因鈉長石的對比表明:柳林汊金礦帶鈉長石的Ab值略高于岩漿成因鈉長石,但低于其它成因鈉長石。
該帶鈉長石Or值與其它成因鈉長石的Or值差異較大,明顯高于岩漿成因鈉長石的Or值,但要低于沉積成因、沉積-變質重結晶、區域變質作用及天然成因鈉長石的Or值,本次研究的鈉長石An值與其它成因鈉長石的An值相比,變化範圍較大。
由此可見該區鈉長石與其它成因鈉長石在端元組分上有所差別。
鈉長石的有序度
X射線粉晶衍射分析表明,該區鈉長石的有序度(δ)平均值均較高,分别為:0.905、0.913、0.984、0.924,鴻福金礦有一個樣品中的有序度值大于1,這可能是X射線粉晶衍射分析誤差引起的。
已有的研究表明,溫度是影響長石有序度的重要因素,一般而言,高溫長石無序,低溫長石有序[21],本次研究的鈉長石有序度均大于0.905,表明柳林汊金礦帶鈉長石-石英脈體中的鈉長石應屬于低溫高有序度鈉長石。
對比研究顯示,鈉長石的有序度與變質作用成因和沉積-變質重結晶成因鈉長石的有序度差異較大,與其它成因鈉長石差異不明顯。
注:t1=7.50-0.755Δ2θ;δ=2 t1-1;Δ2θ=2θ204-2θ060;Δ131=2θ131-2θ131;分析機關:中國科學院地球化學研究所礦床地球化學國家重點實驗室.
鈉長石的平衡溫度
長石的有序度常随其結晶時的溫度不同而異,在高溫情況下,長石中的每個Si被Al置換的幾率相等,為無序結構,随着結晶溫度的降低,有序度就會不斷增高。
是以,根據鈉長石的結構參數可以推斷其形成溫度,将本次分析的鈉長石的X粉晶衍射資料Δ131的平均值(表3)投到斜長石X射線衍射法溫度計上,可得到不同礦區斜長石的形成溫度。
合仁坪鈉長石的形成溫度介于343℃(低溫斜長石線)和395℃(高溫斜長石線)之間,柳林汊介于324℃(低溫斜長石線)和371℃(高溫斜長石線)之間,鴻福介于283℃(低溫斜長石線)和313℃(高溫斜長石線),雙美宮介于226℃(低溫斜長石線)和246℃(高溫斜長石線)之間。
由此可以看出,這些礦區鈉長石的形成溫度比較一緻,介于226~395℃之間,均在395℃以下,屬低溫範圍。
雖然溫度是影響長石有序度的重要因素,但進一步的研究發現,長石的成分和其在轉變溫度附近持續時間的長短,對于決定長石最終的結構态比原始結晶溫度有着更重要的意義[22],此外,水的活動性、剪切應力、褶皺和變質時代的壓力程度、圍岩媒體等因素[21]也不可避免的影響長石的有序度。
該區鈉長石有序度也有可能會受到以上因素的影響,這就解釋了該區的鈉長石計算所得的平衡溫度與有序度并不是完全對應這一現象。
鈉長石的稀土元素地球化學
柳林汊金礦帶鈉長石的稀土元素含量和相關特征參數為相應的球粒隕石标準化配分模式,稀土配分模式采用Boynton球粒隕石REE資料标準化。
結果表明:(1)該區鈉長石的稀土含量(不包括Y元素,下同)普遍較低,這與前人認為長石中稀土含量一般相對較低這一結論相吻合。
稀土元素總量除合仁坪變化範圍較寬之外(∑REE為0.12×10-6~90.85×10-6),其餘三個礦區變化範圍均很窄:柳林汊金礦為0.88×10-6~1.78×10-6,鴻福金礦為0.11×10-6~0.18×10-6,雙美宮金礦為0.18×10-6~0.66×10-6。
合仁坪金礦11号樣品中鈉長石的稀土元素含量較其它樣品異常高,可能是鈉長石中混入了其它富稀土的礦物。
(2)不同礦區的鈉長石其稀土元素球粒隕石标準化配分模式圖有所不同,合仁坪、柳林汊金礦鈉長石為典型的LREE富集型,其(La/Yb)N的比值分别為9.63~199.65(平均50.37)、9.26~38.50(平均20.86),輕重稀土分餾十分明顯,稀土元素的配置設定模式為向右傾的曲線。
鴻福金礦鈉長石稀土配置設定模式為相對平坦型,其(La/Yb)N的比值分别為1.49~3.65(平均2.57),輕重稀土分餾不明顯。
雙美宮金礦鈉長石的LREE和MREE相對富集(個别樣品除外),其(La/Yb)N的比值分别為0.66~9.08(平均4.45)，總體看來,四個礦區鈉長石都不同程度表現為LREE富集。
(3)鈉長石的δEu變化範圍分别為:0.67~1.02、0.55~0.72、0.80~0.89、0.94~1.14,δCe變化範圍分别為:1.01~1.20、0.99~1.09、1.06~1.15、0.88~1.15,鈉長石的δEu和δCe變化範圍較窄,無明顯的Eu、Ce異常。
通常情況下,岩漿成因的長石具有明顯的正Eu異常,而本次研究的鈉長石不具有明顯的正Eu異常,這也是柳林汊金礦帶鈉長石與岩漿成因長石REE特征的差異之處。
本次分析的鈉長石的稀土含量、Eu、Ce異常情況等都相同,這也說明了該區鈉長石在成因上應相同。
盡管鈉長石的稀土含量、Eu、Ce異常情況都相同,但鈉長石REE配置設定模式卻有所差異。
這是由于熱液礦物中REE的配置設定模式,一方面可能與溶液中REE絡合物穩定性有關,另一方面可能受到晶體化學因素的制約。
對于究竟是哪種因素起主要作用,目前仍存在較多争議。
很多學者認為,熱液礦物中REE模式并非受晶體化學因素的控制,而是與熱液體系中REE絡合物穩定性密切相關。
但近年來,彭建堂等對湖南錫礦山熱液方解石和晴隆銻礦熱液螢石的REE配置設定模式進行研究之後,認為晶體化學因素對熱液方解石和熱液螢石中REE配置設定模式起着重要的制約作用。
是以,筆者認為,流體中REE絡合物穩定性和鈉長石的晶體化學因素都可能是影響柳林汊金礦帶鈉長石配置設定模式差異的原因,具體那種因素占主導作用,還需要進一步的研究。
結 論
⑴柳林汊金礦帶鈉長石-石英脈體中的粉紅色-肉紅色鈉長石Ab含量高,An、Or含量極低,與其它成因鈉長石具明顯差異;各礦區鈉長石的平均有序度皆大于0.90,形成溫度均在395℃以下,屬于低溫有序鈉長石。
⑵該區鈉長石的稀土含量普遍比較低,在不同程度上均有LREE的富集,無明顯Eu、Ce異常,與岩漿成因鈉長石顯著不同。
綜上所述,根據鈉長石端元組分、有序度、平衡溫度及稀土元素研究,加之該區無岩漿活動迹象這一因素,筆者認為該區鈉長石-石英脈體中的鈉長石非岩漿成因,而是由熱液作用形成。
在熱液作用過程中,地層中的金可能進入熱液并被活化轉移,當實體、化學條件發生改變時,金在有利部位沉澱并賦存于鈉長石中。