陳利貞

（河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，河北 廊坊 065000）

自然界中的綠泥石到處分布，是沉積巖、低變質(zhì)巖等的主要造巖礦物之一。影響綠泥石化學(xué)成分的物理化學(xué)參數(shù)主要是由溫度、水溶液PH值、氧逸度、全巖鐵鎂比值等，前人總結(jié)了綠泥石的成份以及結(jié)構(gòu)的變化特征，用來估算綠泥石形成時的物理、化學(xué)條件的經(jīng)驗(yàn)公式，如綠泥石成份溫度計(jì)（Cathelineau etal，1988）、綠泥石面網(wǎng)溫度計(jì)（Stefano etal，1999），綠泥石結(jié)構(gòu)變化的多型溫度計(jì)（Hayes，1970），基于綠泥石與水溶液平衡的六組分綠泥石固溶體模型（Walshe，1986），綠泥石與碳酸鹽、綠泥石與白云母平衡地質(zhì)溫度計(jì)（Hutcheon，1990)。其中綠泥石成份溫度計(jì)得到廣泛的使用，但其適用性存在一些爭議，如Zane等（1996）對比了數(shù)百個數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)綠泥石的成分與原巖的化學(xué)成份密切相關(guān)，認(rèn)為不能作為地質(zhì)溫度計(jì)適用，這樣存在的爭議性迫使我們從原理和實(shí)際應(yīng)用效果兩個方面在認(rèn)識綠泥石成份溫度計(jì)。本文對四個綠泥石成份溫度計(jì)進(jìn)行了討論及應(yīng)用，比較其適用性。

1 綠泥石的晶體化學(xué)特征

1.1 綠泥石的晶體化學(xué)特征

綠泥石族礦物的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于三層型（TOT）結(jié)構(gòu)單元層與氫氧鎂石八面體層的交替排列。綠泥石的結(jié)晶化學(xué)成分可以用下式表示：

其中其中u+y+z=6，z=（y-w-x）/2，w的值一般很小或?yàn)?，R2+代表2價陽離子，為Mg2+或Fe2+，R3+代表3價陽離子為Al3+或Fe3+，□表示結(jié)構(gòu)空穴，上標(biāo)Ⅳ和Ⅵ分別表示四次配位與六次配位。由晶體化學(xué)可以看出，陽離子在八面體和四面體中的占位空間變化很大，成為潛在的地質(zhì)溫度計(jì)。

1.2 綠泥石中離子的置換規(guī)律

綠泥石中可以發(fā)生離子的置換有多種。Walshe（1986）提出了五種離子置換反應(yīng)：

Cathelineau（1998）研究Los AZufres地?zé)嵯到y(tǒng)的綠泥石，根據(jù)實(shí)際的綠泥石成份提出了另外的兩種可能的離子置換反應(yīng)：

如此多的置換作用決定了綠泥石成份變化的特點(diǎn)，而了解綠泥石成份變化與溫度的關(guān)系就有可能建立成份溫度計(jì)。

2 綠泥石溫度計(jì)

為了檢驗(yàn)C（1988）綠泥石溫度計(jì)的可靠性，對青海省什多龍脈狀鉛鋅多金屬礦床的綠泥石進(jìn)行了分析。

什多龍鉛鋅礦床容礦圍巖以花崗閃長巖為主，金屬礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦，非金屬礦物主要為綠泥石，絹云母、石英，方解石。在空間上礦化和蝕變在空間上關(guān)系密切，常呈脈狀產(chǎn)出，綠泥石是礦化熱液蝕變的產(chǎn)物（王必任，2009）；礦物共生組合為石英+綠泥石+絹云母±方鉛礦±閃鋅礦±方解石±黃鐵礦。根據(jù)綠泥石的產(chǎn)狀特征可以劃分出四種綠泥石：①熱液中心形成的綠泥石，呈鱗片狀或脈狀產(chǎn)出；②遠(yuǎn)離熱液作用形成的綠泥石呈系脈狀產(chǎn)出；③遠(yuǎn)離熱液脈中心的綠泥石，由角閃石蝕變形成，保留了角閃石的假相特征；④遠(yuǎn)離熱液脈中心的綠泥石，由黑云母蝕變形成，保留了黑云母的假象。以上分析表明，在壓力變化不大時，從熱液的中心向兩測，其溫度變低。

2.1 不同產(chǎn)狀綠泥石的形成溫度

根據(jù)綠泥石的產(chǎn)狀特征，對不同類型的綠泥石進(jìn)行了電子探針成份分析，不同的溫度計(jì)算表明，礦化中心的3個綠泥石結(jié)晶溫度為343℃，340℃和330℃，角閃石蝕變形成的兩個綠泥石的形成溫度為288℃，301℃，黑云母蝕變形成的兩個綠泥石的形成溫度為302℃，295℃；遠(yuǎn)離熱液中心脈狀綠泥石形成溫度為225℃。這說明C（1988）綠泥石溫度計(jì)的計(jì)算結(jié)果與地質(zhì)結(jié)果吻合較好，綠泥石的空間位置說明從熱液的中心向外熱液溫度是降低的。

圖1 什多龍脈狀鉛鋅多金屬礦床綠泥石的產(chǎn)狀特征

2.2 綠泥石溫度與流體包裹體溫度的對比

過去在對石英中的流體包裹體進(jìn)行了均一溫度的測定中，中心石英脈石英中捕獲的包裹體均一溫度為集中區(qū)間為在330～340左右，說明綠泥石中心溫度結(jié)果計(jì)算的正確性。

3 結(jié)論

（1）盡管前人對綠泥石中的Al溫度受到控制，而且全巖的鐵鎂相對含量（Fe/（Fe+Mg））也受控制，過去并沒有從晶體化學(xué)占位這一角度進(jìn)行認(rèn)識，并加以闡述。綠泥石一般是出現(xiàn)在鐵鎂含量較高的中基性巖石的蝕變中，或者是不純泥質(zhì)巖的成巖和極低級變質(zhì)過程中。如果巖石為鋁飽和體系，即綠泥石與富Al的其它礦物共生（參看前文），則Fe與Mg幾乎完全進(jìn)入到綠泥石晶格之中，溫度對這兩種元素相互之間優(yōu)先占位的影響并不明顯。換言之Fe與Mg在八面體中的占位率并不主要受溫度控制，而主要受全巖組成的控制。以Los Azufres和Salton Sea的綠泥石為例，雖然Cathelineau指出在10℃～350℃的溫度范圍內(nèi)，隨溫度上升，AlⅣ和Fe2+增加，但是我們同時也發(fā)現(xiàn)，Mg2+基本保持不變，故也存在（Fe+Mg）隨溫度上升而增加的趨勢。該趨勢實(shí)質(zhì)上是耦合替代反應(yīng)（Si4+）Ⅳ（Mg，F(xiàn)e2+）Ⅵ—（Al3+）Ⅳ（Al3+）Ⅵ的體現(xiàn)。因此不必要對基于AlⅣ占位的成分溫度計(jì)進(jìn)行Fe/（Fe+Mg）校正。

（2）C（1988）以及基于C（1988）并引入一個很小的校正系數(shù)k=0.1進(jìn)行Fe/（Fe+Mg）校正的溫度計(jì)J（1991）計(jì)算結(jié)果很相近，能最真實(shí)地反映實(shí)際結(jié)晶溫度值。但是J（1991）校正的意義不大。以什多龍礦區(qū)綠泥石蝕變的綠泥石對C（1988）溫度計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明與宏觀地質(zhì)想象吻合較好，并且得到了石英流體包裹體的檢驗(yàn)，因此建議使用C（1988）溫度計(jì)，并認(rèn)為在鋁飽和的中基性蝕變巖石或泥質(zhì)巖中，不必對綠泥石成分溫度計(jì)進(jìn)行 Fe/（Fe+Mg）校正。