绿泥石的化学成分分析在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完成。测试仪器日本产EPMA-1600型电子探针;测试条件:加速电压15 kV,电子束流1.0× 10^{- 8}A,采用美国国家标准局的矿物标样,Si、Fe、Mn的标样分别为石英、赤铁矿、铁橄榄石,其他元素采用角闪石作标样。

电子探针分析结果见表2,以14个氧原子为标准计算的结构式和特征值见表3。由于绿泥石颗粒细小、结构复杂,特别是绿泥石中其他矿物的微细包裹体、混层结构以及矿物之间的复杂共生关系等,利用电子探针分析绿泥石成分时容易产生误差。绿泥石的w(Na₂O K₂O CaO)可以作为判别其成分是否存在混染的指标(Foster,1962 ; Zang et al.,1995 ;Hiller et al.,1991 )。因此,本文采用w(Na₂O K₂O CaO)< 0.5%作为绿泥石成分是否存在混染的判别标准(G2-3-2的C11测点、2-1-3的A5测点、DLG-118的C3和C4测点不符合标准)。尽管Fe² 含量不能直接通过电子探针分析获得,但根据绿泥石中Fe³ 含量一般小于铁总量的5%,本文近似地用表2中的全铁来代表。

剔除成分存在混染的测点数据后,都龙矿区绿泥石的化学成分具有如下特点:w(SiO₂)为21.17%～ 29.76%,平均值为24.46%;w(Al₂O₃)为12.77%～ 23.40%,平均值为18.89%;w(FeO)为29.27%～ 41.46%,平均值为36.12%;w(MgO)为1.10%～ 9.85%,平均值为6.57%。其中,铁、镁含量变化较大,且此消彼长,反映了它们在绿泥石中的相互置换比较普遍;另外,钾、钠、钙的含量变化可能指示了绿泥石化的程度。在绿泥石的Fe-Si(原子数)图解中(图3,Fe、Si原子数以28个氧原子为标准换算),所测绿泥石主要为富铁种属的假鳞绿泥石、鲕绿泥石、蠕绿泥石(铁绿泥石)及铁镁绿泥石。

鳞绿泥石绿泥石的Mg/(Fe Mg)和Al/(Al Mg Fe)比值

Laird(1988)提出的Al/(Al Mg Fe)-Mg/(Fe Mg)图解,被广泛地用于识别绿泥石与其母岩的关系。一般认为,由泥质岩蚀变形成的绿泥石,比由镁铁质岩石转化而成的绿泥石具有较高的Al/(Al Mg Fe)比值(> 0.35)。由表3可知,2-1-3、TJ-19、LZ1-4、6-1-2等4个样品的Al/(Al Mg Fe)比值为0.35～ 0.41,反映绿泥石的化学成分主要来源于泥质岩;而样品5-1、DLG-118的Al/(Al Mg Fe)比值为0.31～ 0.34,平均值为0.33,反映绿泥石的化学成分主要来源于镁铁质岩。总体来说,该矿床绿泥石的Al/(Al Mg Fe)值为0.31～0.41,平均值为0.36(接近0.35),反映绿泥石化学成分主要受泥质与铁镁质2类原岩控制,且两者的比例接近。

高Mg/(Fe Mg)比值的绿泥石一般产于基性岩中,而低Mg/(Fe Mg)比值的绿泥石产于含铁建造中。该矿床绿泥石的Mg/(Fe Mg)比值为0.05～ 0.37,平均值为0.25,相对偏低,指示绿泥石的形成环境应为含铁建造。

在Al/(Al Mg Fe)-Mg/(Fe Mg)图解中(图4a),绿泥石样品的投影点比较分散,总体上显示一定的负相关关系,这与绿泥石部分来自于泥质岩,部分来自于铁镁质岩或富镁铁质流体有关,负相关性可能反映了混合比例的变化。

鳞绿泥石绿泥石的AlⅣ、AlⅥ值及Fe/(Fe Mg)比值

该矿床绿泥石的Al^Ⅳ值为1.07～ 1.60,Al^Ⅵ值为1.06～1.50,Al^Ⅳ值大多数大于Al^Ⅵ值(仅一个分析点除外),这可能与八面体位置上少量Fe对Al的置换有关。Al^Ⅳ-Al^Ⅵ关系图(图4b)显示,Al^Ⅳ与Al^Ⅵ存在一定的正相关性,说明在Al^Ⅳ对Si的替换过程中,伴随着Al^Ⅵ在八面体位置上对Fe或Mg的置换。该矿床绿泥石Al^Ⅳ与Al^Ⅵ之间的相关关系为Al^Ⅳ =0.6835 Al^Ⅳ 0.336(R2= 0.7442)。因此,本区绿泥石的Al与Si置换不属于Al^Ⅳ与Al^Ⅵ间接近于1∶1的钙镁闪石型替代(Xie,1997),Al^Ⅳ对Fe或Mg的置换比例高于Al^Ⅳ对Si的置换。当Al^Ⅳ在四面体上置换Si时,产生的负电荷完全能够被更多的AlⅣ在八面体上置换Fe或Mg来补偿,这也在一定程度上反映了绿泥石中Fe3 含量很少。Al^Ⅳ-Fe/(Fe Mg)图解显示(图4c),随着Fe/(Fe Mg)值的增加,AlⅣ值也增加,这表明在Fe置换Mg的过程中,由于绿泥石结构的调整,允许更多的Al^Ⅳ置换Si(Xie,1997 ;Kranidiotis et al.,1987 )。在铁镁质岩石的低级变质作用和活动地热体系中,粘土矿物、云母等向绿泥石的转换,常伴随着Al对Si的置换(Hillier,1993) 。所以,该矿床绿泥石中Fe对Mg的置换有助于绿泥石的成熟化。

鳞绿泥石绿泥石的Fe AlⅣ-Mg、Fe-Mg、AlⅣ-Mg关系

该矿床绿泥石Fe Al^Ⅳ与Mg的相关关系为:Fe Al^Ⅳ=- 1.0334 Mg 5.9552(r²= 0.9894)(图4d),呈近1∶ 1的负相关关系,表明绿泥石的八面体位置主要被Fe、Al、Mg等3种元素占据,主要发生Fe Al^Ⅳ对Mg的置换。结合Fe与Mg的关系(图4e):Fe= - 0.8307 Mg 4.4399(r²=0.9389),以及AlⅣ与Mg的关系(图4f):Al^Ⅳ= - 0.2027Mg 1.5153(r²= 0.5487),表明Fe对Mg的置换反应是绿泥石八面体位置上最重要的反应,即绿泥石八面体位置上以Fe置换Mg为主,Al^Ⅳ置换Mg为辅,反映了绿泥石可能产于含铁高的背景中,即前文提到的含铁建造。