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        某稀土礦礦物組合特征及生成順序討論

        2019-04-02 06:55:50王靜
        世界核地質(zhì)科學(xué) 2019年1期

        王靜

        (湖南省核工業(yè)中心實(shí)驗(yàn)室,長沙 410100)

        稀土是具多種特性的新型功能材料,是當(dāng)今信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)中不可或缺的重要基礎(chǔ)材料,不僅在軍事、工業(yè)方面具有重要作用,也對(duì)農(nóng)業(yè)、化工、建材等傳統(tǒng)行業(yè)的改造、創(chuàng)新起著重要作用[1]。我國擁有豐富的稀土礦產(chǎn)資源,探明的儲(chǔ)量居于世界之首,為我國稀土工業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。氟碳鈰礦(CeCO3F)是一種常見的、有工業(yè)價(jià)值的稀土礦物,多分布于堿性-超基性巖、正長巖及堿性花崗巖有關(guān)的偉晶巖、接觸交代及熱液礦脈中,在表生條件下,常交代早期形成的稀土礦物[2]。氟碳鈰礦屬三方晶系,通常呈柱狀,沿(001)解理清楚,斷口參差狀,性脆,相對(duì)密度4.3~4.7,顏色有紅褐色、淺褐色、棕色、黃色、淺綠色等,條痕無色,油脂光澤或玻璃光澤[3]。氟碳鈰礦型稀土礦石一般具有礦物結(jié)晶粒度粗、有價(jià)元素含量高、伴生有用組分多的特點(diǎn),主要產(chǎn)于碳酸巖-堿性巖雜巖體及相關(guān)的熱液礦床中[4]。

        氟碳鈰礦是稀土礦床最主要的礦石礦物。在此礦區(qū)氟碳鈰礦的出現(xiàn)對(duì)該礦帶內(nèi)稀土礦找礦預(yù)測及勘查具有一定的指示作用,可以作為預(yù)測因子參與該區(qū)稀土找礦預(yù)測。

        1 氟碳鈰礦礦物組合及含礦主巖特征

        1.1 氟碳鈰礦

        含礦主巖中氟碳鈰礦的礦物特征:標(biāo)本上見自形柱狀晶體,大小3~20 mm,顆粒顏色呈黃色、褐色。

        圖1 氟碳鈰礦微觀特征Fig.1 Microcosmic characteristics of bastnaesite

        氟碳鈰礦鏡下特征透射光下多呈自形晶長條狀、板狀的縱切面(圖1A),橫斷面偶見呈自形六邊形(圖1B),還有他形粒狀顆粒。無色或淡黃色,有見弱多色性。干涉色高,略低于方解石的干涉色,多為Ⅲ~Ⅳ級(jí)鮮艷干涉色[5-6]。高突起, 未見明顯解理,一組裂理發(fā)育,裂理方向垂直柱體長軸方向(圖1C),近平行消光,一軸晶??梢娍ㄊ想p晶(圖1D)和聚片雙晶(圖1E)。反射光下氟碳鈰礦呈現(xiàn)灰白反射色,反射率稍高于造巖礦物,無多色性,內(nèi)反射呈云霧狀,灰白、褐色、蠟色,不均勻分布,強(qiáng)非均性,多呈板狀自形晶[7]。鏡下可見氟碳鈰礦顆粒大小范圍在0.04~5 mm,多為0.10~3 mm。氟碳鈰礦呈斑晶狀態(tài)(圖1F),較周圍礦物顆粒粗大,見有棱角鈍化,多以孤立狀態(tài)星散分布在碳酸鹽及石英中,偶見細(xì)微石英碳酸鹽脈穿插氟碳鈰礦現(xiàn)象。少量小顆粒沿一定方向較密集地呈似脈狀分布,有時(shí)見少量的云母礦物繞生在氟碳鈰礦周圍。

        表1 氟碳鈰礦掃描電鏡數(shù)據(jù)Table 1 SEM data of bastnaesite

        氟碳鈰礦兩個(gè)點(diǎn)的掃描電鏡數(shù)據(jù)如表1,該數(shù)據(jù)說明了氟碳鈰礦的組分及La2O3、Ce2O3、Pr2O3、Nd3O3在氟碳鈰礦中的含量。

        1.2 共生礦物組合

        與稀土礦物氟碳鈰礦共生礦物主要有石英、長石、碳酸鹽、螢石及金屬礦物黃鐵礦、赤鐵礦和磁鐵礦等,少見角閃石、簾石及云母、綠泥石等礦物,偶見榍石。

        石英多呈他形粒狀,表面干凈,有的見波狀消光,顆粒相對(duì)較小,約為0.06~0.20 mm;長石呈他形粒狀,包含結(jié)構(gòu),大小約0.20~1 mm;碳酸鹽呈他形粒狀,多為方解石,大理石化強(qiáng)烈,與石英混生,顆粒大小懸殊大,多在0.10~2 mm,大的可達(dá)4 mm,標(biāo)本上呈白色不規(guī)則團(tuán)狀分布;螢石呈他形粒狀,無色-紫色,全消光,大小在0.10~0.50 mm,標(biāo)本上可見大于1 mm晶體聚集,呈團(tuán)狀;其他見絹云母、綠泥石往往聚集,呈團(tuán)狀,亦可散布于石英粒間,鱗片狀晶體,無一定方向;偶見白云母,電氣石。

        金屬礦物主要有黃鐵礦、赤鐵礦及磁鐵礦。黃鐵礦居多,呈淡亮黃色,自行四邊形晶體,還見他形粒狀顆粒;赤鐵礦少見單獨(dú)存在或繞生黃鐵礦周圍,呈灰白反射色,弱非均性,多與黃鐵礦伴生或由蝕變產(chǎn)生;磁鐵礦呈灰白反射色,無多色性,均質(zhì)性,大小懸殊,最大可達(dá)5 mm,小的小于0.01 mm(圖2)。

        圖2 金屬礦物特征Fig.2 Feature of metallic mineral

        1.3 含礦主巖及圍巖

        含礦主巖主要組成礦物為長石、石英和碳酸鹽,次要礦物有螢石和氟碳鈰礦,見少量云母礦物及金屬礦物黃鐵礦、赤鐵礦和磁鐵礦等(圖3)。

        圖3 氟碳鈰礦-石英-方解石-螢石巖Fig.3 rock composed of quartz,calcite,fluorite,bastnaesite

        含礦主巖種類有:氟碳鈰礦石英方解石螢石巖[8]、含長石氟碳鈰礦(斑晶)不等粒石英巖、含石英氟碳鈰礦方解石大理巖、含石英氟碳鈰礦大理巖,氟碳鈰礦石英大理巖、含石英方解石大理巖、斑點(diǎn)狀氟碳鈰礦云母綠泥石石英巖、氟碳鈰礦長英巖、含氟碳鈰礦方解石大理巖、方解石大理巖、含氟碳鈰礦螢石石英巖、氟碳鈰礦片理化石英巖。

        圍巖主要礦物為石英、長石,次要礦物為角閃石、簾石,云母及綠泥石,偶見榍石。

        石英呈他形粒狀,表面干凈,有的見波狀消光,顆粒大小約3~6 mm;斜長石多見聚片雙晶;正長石多土化強(qiáng),一般正長石多于斜長石,約占長石的三分之二;角閃石呈他形粒狀或片狀,由綠色多色性,見有閃石解理;簾石呈他形粒狀,突起高,干涉色鮮艷,多為蝕變產(chǎn)物;黑云母呈片狀,褐色綠色多色性,解理清晰,干涉色鮮艷,可見沿解理發(fā)育的綠泥石化,同時(shí)有黑色鐵質(zhì)物析出;綠泥石多為蝕變產(chǎn)物,少見(圖4)。圍巖為花崗巖、二長花崗巖、正長花崗巖、云母片巖,為花崗巖體的外接觸帶,總體來說偏堿性。

        圖4 簾石長英質(zhì)角閃石片巖Fig.4 hornblende schist composed of zoisite,quartz and feldspar

        圍巖種類有:角閃石黑云母花崗閃長巖、簾石花崗細(xì)晶巖、簾石長英質(zhì)角閃石片巖、堿性花崗巖、中粗粒黑云母正長花崗巖、長英質(zhì)片巖、簾石長石角閃石巖。

        圍巖為花崗巖、二長花崗巖、正長花崗巖和云母片巖,為花崗巖體的外接觸帶,總體來說偏堿性。

        2 礦物生成順序探討

        研究僅限于顯微鏡下礦物組合和礦物之間的穿插交錯(cuò)關(guān)系微觀特征對(duì)該稀土礦的礦物生成順序進(jìn)行簡單的探討。含礦主巖中氟碳鈰礦與金屬礦物黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦沒有明顯的直接接觸(圖5),其主要以斑晶狀態(tài)星散分布在巖石中,見有石英碳酸鹽小顆粒充填在氟碳鈰礦的縫隙中,說明小粒石英和碳酸鹽是后期穿插氟碳鈰礦的,所以氟碳鈰礦要比小粒石英碳酸鹽生成早(圖6);螢石多與石英混雜分布,應(yīng)與石英同期生成,比氟碳鈰礦生成晚;石英小顆粒為后生石英,馬牙狀石英要比碳酸鹽生成晚;長石呈包含結(jié)構(gòu)大顆粒包裹石英,可能與石英不同期生成,為后期生成,比氟碳鈰礦生成晚;氟碳鈰礦多孤立分布在碳酸鹽中,棱角有鈍化,應(yīng)該比碳酸鹽生成早,所以稀土礦物生成順序?yàn)榉尖嫷V和金屬礦物-長石和石英-碳酸鹽和螢石。

        圖5 氟碳鈰礦與金屬礦物Fig.5 Bastnaesite and metallic minerals

        3 結(jié)論

        綜上所述,該稀土礦床含礦層礦物組合有金屬礦物,石英、長石、碳酸鹽、螢石及氟碳鈰礦。氟碳鈰礦是稀土礦物中分布最廣的礦物之一,氟碳鈰礦在此的出現(xiàn),對(duì)該稀土礦找礦預(yù)測及勘查方向具有一定的指示作用。

        根據(jù)該稀土礦礦物的組合及礦物微觀特征表明其生成順序,為金屬礦物和氟碳鈰礦最早,長石和石英稍晚,碳酸鹽和螢石最晚。

        圖6 細(xì)微石英碳酸鹽脈穿插氟碳鈰礦Fig.6 The bastnaesite intruded by the quartz and carbonate veins

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