尽管钠长石是石英脉型金矿中较为常见的一种矿物,但在大多数脉型金矿床中钠长石并不是载金矿物。
钠长石作为金矿的载金矿物在广东大沟谷金矿和陕西二台子铜金矿床[7]中出现,但它也不是主要的载金矿物。
国外虽曾报道过前苏联不同地区侵入岩和交代岩中钠长石为金的主要载体矿物,但类似报道并不多见。
同样,国内关于钠长石和石英均为载金矿物的含金钠长石-石英脉鲜见报道,在一些金矿的石英-钠长石脉中偶见含金的钠长石,但很少有人对其进行矿物学和地球化学方面的研究。
柳林汊金矿带是湘西雪峰山地区重要的成矿带之一,在该金矿带中发现许多钠长石-石英脉型金矿,粉红色、肉红色钠长石是此类金矿的主要载金矿物。
笔者选取该金矿带中的合仁坪、柳林汊、鸿福、双美宫等4个金矿为研究对象,首次对含金钠长石-石英脉的钠长石进行矿物学和地球化学研究。
研究钠长石的矿物学和地球化学特征,对于揭示该矿物的基本地质特征,深入认识该类金矿的矿床成因和成矿过程,均具有非常重要的意义。
矿床地质概况
柳林汊金矿带(柳林汊至万善桥北东东向金矿带的简称,下同)位于湘西成矿区内北部,该金矿带长约40 km,金矿(点)众多。
本次研究的4个金矿均为含金石英-钠长石脉型;其中合仁坪金矿开采历史悠久上述矿区含矿地层均为元古界板溪群马底驿组,马底驿组下段未出露,中段以紫红色绢云母板岩为主,夹灰绿色条带绢云母板岩,上段为灰绿色薄层砂质板岩。
近矿围岩有少量硅化、碳酸盐化、高岭石化、黄铁矿化、绿泥石化褪色等现象。
该区断裂与褶皱构造发育,含金的钠长石-石英脉多产于背斜或次一级褶皱的轴部及岩层层间裂隙中。
矿化主要表现为发育顺层、金以显微金为主,主要载金矿物为石英、钠长石、黄铁矿。
钠长石的产状及镜下特征
柳林汊金矿带中的钠长石主要赋存在元古宇板溪群马底驿组板岩的钠长石-石英脉中。
该脉体厚数厘米至数米,一般5 cm左右,以钠长石和石英为主,含极少量方解石、绿泥石、黄铁矿、方铅矿等,偶见围岩角砾。
不同矿区脉体中的钠长石含量有所不同,如合仁坪金矿脉体中钠长石的含量约为40%~80%,柳林汊金矿约为10%~70%,鸿福金矿约为50%~70%,双美宫金矿约为30%~60%。
上述矿区中钠长石是较为少见的粉红色、肉红色,而与常见的白色、灰色明显有别，该区钠长石为不规则粒状,粒径多为0.15~0.40 mm。
镜下钠长石通常呈板条状、粒状,解理不发育,双晶以聚片双晶为主,负低突起,干涉色一级灰白到一级淡黄;石英与钠长石多数为相间分布,少量石英与钠长石之间为镶嵌关系。
钠长石的成分特征
柳林汊金矿带钠长石的成分X荧光光谱(XRF)分析结果见表1,可以看出,合仁坪(HRP)、柳林汊(LLC)、鸿福(HF)、双美宫(SMD)四个矿区钠长石的成分差别很小。
其中Si O2含量变化范围为66.06%~68.49%,Al2O3为18.63%~19.79%,Na2O为9.59%~10.19%,除Si O2、Al2O3、Na2O外,其余成分含量均小于1%(个别样品的全铁含量大于1%)。
四个矿区的钠长石端元组分的平均值分别为:Ab99.08Or0.30An0.62、Ab99.45Or0.20An0.36、Ab98.08Or0.20An1.73、Ab99.36Or0.15An0.50,端元组分变化范围为钠长石Ab=97.32%~99.74%,钙长石An=0.12%~2.50%,钾长石Or=0.13%~0.47%,与纯钠长石的成分很接近。
钠长石总体端元组分变化不大,这说明了该成矿带钠长石在成因上应相同。
与各种不同成因钠长石的对比表明:柳林汊金矿带钠长石的Ab值略高于岩浆成因钠长石,但低于其它成因钠长石。
该带钠长石Or值与其它成因钠长石的Or值差异较大,明显高于岩浆成因钠长石的Or值,但要低于沉积成因、沉积-变质重结晶、区域变质作用及天然成因钠长石的Or值,本次研究的钠长石An值与其它成因钠长石的An值相比,变化范围较大。
由此可见该区钠长石与其它成因钠长石在端元组分上有所区别。
钠长石的有序度
X射线粉晶衍射分析表明,该区钠长石的有序度(δ)平均值均较高,分别为:0.905、0.913、0.984、0.924,鸿福金矿有一个样品中的有序度值大于1,这可能是X射线粉晶衍射分析误差引起的。
已有的研究表明,温度是影响长石有序度的重要因素,一般而言,高温长石无序,低温长石有序[21],本次研究的钠长石有序度均大于0.905,表明柳林汊金矿带钠长石-石英脉体中的钠长石应属于低温高有序度钠长石。
对比研究显示,钠长石的有序度与变质作用成因和沉积-变质重结晶成因钠长石的有序度差异较大,与其它成因钠长石差异不明显。
注:t1=7.50-0.755Δ2θ;δ=2 t1-1;Δ2θ=2θ204-2θ060;Δ131=2θ131-2θ131;分析单位:中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室.
钠长石的平衡温度
长石的有序度常随其结晶时的温度不同而异,在高温情况下,长石中的每个Si被Al置换的几率相等,为无序结构,随着结晶温度的降低,有序度就会不断增高。
因此,根据钠长石的结构参数可以推断其形成温度,将本次分析的钠长石的X粉晶衍射数据Δ131的平均值(表3)投到斜长石X射线衍射法温度计上,可得到不同矿区斜长石的形成温度。
合仁坪钠长石的形成温度介于343℃(低温斜长石线)和395℃(高温斜长石线)之间,柳林汊介于324℃(低温斜长石线)和371℃(高温斜长石线)之间,鸿福介于283℃(低温斜长石线)和313℃(高温斜长石线),双美宫介于226℃(低温斜长石线)和246℃(高温斜长石线)之间。
由此可以看出,这些矿区钠长石的形成温度比较一致,介于226~395℃之间,均在395℃以下,属低温范围。
虽然温度是影响长石有序度的重要因素,但进一步的研究发现,长石的成分和其在转变温度附近持续时间的长短,对于决定长石最终的结构态比原始结晶温度有着更重要的意义[22],此外,水的活动性、剪切应力、褶皱和变质时代的压力程度、围岩介质等因素[21]也不可避免的影响长石的有序度。
该区钠长石有序度也有可能会受到以上因素的影响,这就解释了该区的钠长石计算所得的平衡温度与有序度并不是完全对应这一现象。
钠长石的稀土元素地球化学
柳林汊金矿带钠长石的稀土元素含量和相关特征参数为相应的球粒陨石标准化配分模式,稀土配分模式采用Boynton球粒陨石REE数据标准化。
结果表明:(1)该区钠长石的稀土含量(不包括Y元素,下同)普遍较低,这与前人认为长石中稀土含量一般相对较低这一结论相吻合。
稀土元素总量除合仁坪变化范围较宽之外(∑REE为0.12×10-6~90.85×10-6),其余三个矿区变化范围均很窄:柳林汊金矿为0.88×10-6~1.78×10-6,鸿福金矿为0.11×10-6~0.18×10-6,双美宫金矿为0.18×10-6~0.66×10-6。
合仁坪金矿11号样品中钠长石的稀土元素含量较其它样品异常高,可能是钠长石中混入了其它富稀土的矿物。
(2)不同矿区的钠长石其稀土元素球粒陨石标准化配分模式图有所不同,合仁坪、柳林汊金矿钠长石为典型的LREE富集型,其(La/Yb)N的比值分别为9.63~199.65(平均50.37)、9.26~38.50(平均20.86),轻重稀土分馏十分明显,稀土元素的分配模式为向右倾的曲线。
鸿福金矿钠长石稀土分配模式为相对平坦型,其(La/Yb)N的比值分别为1.49~3.65(平均2.57),轻重稀土分馏不明显。
双美宫金矿钠长石的LREE和MREE相对富集(个别样品除外),其(La/Yb)N的比值分别为0.66~9.08(平均4.45)，总体看来,四个矿区钠长石都不同程度表现为LREE富集。
(3)钠长石的δEu变化范围分别为:0.67~1.02、0.55~0.72、0.80~0.89、0.94~1.14,δCe变化范围分别为:1.01~1.20、0.99~1.09、1.06~1.15、0.88~1.15,钠长石的δEu和δCe变化范围较窄,无明显的Eu、Ce异常。
通常情况下,岩浆成因的长石具有明显的正Eu异常,而本次研究的钠长石不具有明显的正Eu异常,这也是柳林汊金矿带钠长石与岩浆成因长石REE特征的差异之处。
本次分析的钠长石的稀土含量、Eu、Ce异常情况等都相同,这也说明了该区钠长石在成因上应相同。
尽管钠长石的稀土含量、Eu、Ce异常情况都相同,但钠长石REE分配模式却有所差异。
这是由于热液矿物中REE的分配模式,一方面可能与溶液中REE络合物稳定性有关,另一方面可能受到晶体化学因素的制约。
对于究竟是哪种因素起主要作用,目前仍存在较多争议。
很多学者认为,热液矿物中REE模式并非受晶体化学因素的控制,而是与热液体系中REE络合物稳定性密切相关。
但近年来,彭建堂等对湖南锡矿山热液方解石和晴隆锑矿热液萤石的REE分配模式进行研究之后,认为晶体化学因素对热液方解石和热液萤石中REE分配模式起着重要的制约作用。
因此,笔者认为,流体中REE络合物稳定性和钠长石的晶体化学因素都可能是影响柳林汊金矿带钠长石分配模式差异的原因,具体那种因素占主导作用,还需要进一步的研究。
结 论
⑴柳林汊金矿带钠长石-石英脉体中的粉红色-肉红色钠长石Ab含量高,An、Or含量极低,与其它成因钠长石具明显差异;各矿区钠长石的平均有序度皆大于0.90,形成温度均在395℃以下,属于低温有序钠长石。
⑵该区钠长石的稀土含量普遍比较低,在不同程度上均有LREE的富集,无明显Eu、Ce异常,与岩浆成因钠长石显著不同。
综上所述,根据钠长石端元组分、有序度、平衡温度及稀土元素研究,加之该区无岩浆活动迹象这一因素,笔者认为该区钠长石-石英脉体中的钠长石非岩浆成因,而是由热液作用形成。
在热液作用过程中,地层中的金可能进入热液并被活化转移,当物理、化学条件发生改变时,金在有利部位沉淀并赋存于钠长石中。