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中国科学院矿物学与成矿学重点实验室在白钨矿结构及地球化学成分研究方面取得新进展

撰稿: 发布时间:2020-06-01

  近20年来微区技术的完善,使得地球科学飞速发展。得益于此,矿物的元素地球化学特征被广泛用来反应岩浆作用并取得一批突破性成果。但在热液矿床的成矿作用过程中,热液矿物在形成之后极易收到后期热液改造,在很多时候,都可能会发生矿物外表未发生明显变化但是地球化学特征被显著改造的现象。此类改造在热液矿物比如磁铁矿/磷灰石/或者锆石中都有报道,这种现象的发生提醒我们在利用矿物地球化学特征来反映热液矿床的成因时需谨慎,同时提醒我们此类现象的识别是在做矿物地球化学特征分析之前的一个基本步骤。

  白钨矿(CaWO4)是一种在热液矿床中普遍出现的矿物,且其晶体结构导致其高含量的稀土、Sr、Y、Nd和Pb等元素,却对Rb极其排斥,因此白钨矿测得的87Sr/86Sr值可以直接作为其初始87Sr/86Sr来反映形成白钨矿流体的地球化学性质。白钨矿的这些性质使得白钨矿成为研究热液矿床流体演化性质研究的一个利器。

  长江中下游的鄂东南成矿带,一直被认为是我国一个重要的铁铜成矿带,中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室韩金生助理研究员和陈华勇研究员,在研究鄂东南铜山口斑岩-矽卡岩Cu-Mo系统过程中,发现在钻孔深部仍含有可观的W储量,对白钨矿进行相关的一系列显微研究,取得了以下认识:

  1)通过对比常规显微镜及冷光-CL及SEM-CL图像,发现白钨矿在常规显微镜下显示均一的结构,但是冷光-CL和SEM-CL图像显示出明显不同的世代关系,且不同世代的稀土配分形式显示出明显的不同,指示白钨矿在形成之后发生了溶解-再沉淀过程。

  图 白钨矿的显微图像(透射光和冷光-CL)

  图 白钨矿的SEM-CL及稀土配分形式

  2)通过对白钨矿的各种元素相关关系,判断白钨矿中的稀土进入白钨矿是通过以下替代模式3Ca2+=2REE3++□Ca进入白钨矿,其中□Ca代表白钨矿的晶格空位。此类型的替代模式,白钨矿对于进入其中的稀土没有选择性,因此白钨矿的稀土配分形式可以直接反映形成白钨矿的流体的稀土特征。

  3)矿床致矿岩体花岗闪长斑岩及花岗闪长斑岩中的暗色包体地球化学特征显示,花岗闪长斑岩及其中的黑云母中的W含量极低,而暗色包体及其中的黑云母中的W含量则很高,结合暗色包体在深部的出现更密更频及白钨矿仅出现于钻孔深部,判断白钨矿的源更可能是暗色包体。值得注意的是长江中下游成矿带花岗闪长斑岩中暗色包体的出现极其普遍,而在过去常常被忽视,因此长江中下游成矿带中暗色包体研究需引起重视。长江中下游成矿带可能是一个潜在的W成矿带。

  该研究得到了国土资源部公益项目/国家自然科学基金及院先导计划项目资助。研究成果近期发表在American Mineralogist上刊出,论文信息如下: Han, J.S., Chen, H.Y., Hong, W., Hollings, P., Chu, G.B., Zhang, L., andSun, S.Q. (2020) Texture and geochemistry of multi-stage hydrothermalscheelites: Implications for ore-forming process and fluid metasomatism.American Mineralogist, 105, 945-954.

  论文链接:https://doi.org/10.2138/am-2020-7194

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