利用X射线衍射和岩矿鉴定等技术研究河南汤家坪钼矿区主要矿物标型特征_周姣花.pdf

2015 年 1 月 January 2015 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 34，No． 1 82 ～90 收稿日期 2014 －08 －12; 修回时期 2014 －12 －16; 接受时期 2015 －01 －15 基金项目 河南省科技厅河南省重点实验室专项经费项目 “大别山成矿带钼矿区矿物组合及标型矿物空间分布特征与成矿 规律关系研究” 122300413221 作者简介 周姣花， 高级工程师， 主要从事岩矿鉴定、 工艺矿物学、 成因矿物学研究工作。E- mail 1071732967 qq． com。 文章编号 02545357 2015 01008209 DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 2015． 01． 011 利用 X 射线衍射和岩矿鉴定等技术研究河南汤家坪钼矿区 主要矿物标型特征 周姣花1，汪建宇2，顾茗心1，王真1 1． 河南省岩石矿物测试中心，河南 郑州 450012;2． 西部矿业集团有限公司，青海 西宁 810001 摘要 汤家坪钼矿床是 2006 年探明的一处大型斑岩型钼矿床， 前人用常 规地质方法对该矿区基础地质工作和成矿规律研究已比较系统和完整， 认为汤家坪钼矿床属于深源浅成斑岩型钼矿床， 汤家坪花岗斑岩体为矿 区钼矿的成矿母岩; 但是没有从矿物学角度来应证这些成矿规律。本文 从矿物学角度， 采用分离单矿物进行化学分析、 X 射线衍射 XRD 及岩矿 鉴定等技术， 对汤家坪钼矿区的辉钼矿、 黄铁矿、 石英、 长石 4 种矿物标型 特征 化学组成、 微量元素、 晶体结构、 晶胞参数、 结构状态等 进行研究。 结果表明 ①该矿区辉钼矿全部是 2H 型多型变体， 且成分中 Re 含量很 低; 辉钼矿的 δ34S 值为 3． 0‰， 硫同位素变化范围小， 接近于陨石硫， 具深 源硫的特点， 硫来源于花岗斑岩。②黄铁矿微量元素以富含 Mo、 Co、 Cu， 贫 Ni、 Pb、 Zn 为标型特征， 另外 Au、 Ag 含量低， S/Se 大于 250000， 与前人 “S/Se 大于 250000 ～ 500000 的地区不可能找到金矿” 的结论相符。 ③石英富含 Mo; 成矿期石英脉中 δ18O 降低， 表明成矿晚期有少量大气降 水参与热液蚀变成矿。④长石富含 Mo; 轻稀土 La ～ Nd 含量大于中稀 土 Sm ～ Ho 含量， 也大于重稀土 Er ～ Y 含量; 钾长石的有序度、 三斜度 以及结构参数的值均较高， 钾长石结构温度较低， 表明该矿区钾长石为低温状态下的三斜对称的微斜长石， 是热液作用的产物， 岩体钾长石化对钼矿化最为有利。本研究应证了汤家坪钼矿床属于深源浅成斑岩型钼 矿床， 对于总结斑岩型钼矿成矿规律、 找矿标志有重要意义。 关键词 汤家坪钼矿; 标型特征; 晶胞参数; 结构状态; 化学分析; X 射线衍射法; 岩矿鉴定 中图分类号 P618． 65; P575． 5文献标识码 A 钼矿是我国的优势矿种之一， 在全国范围内均 有分布。随着科技进步， 钼应用领域逐渐扩大， 带动 了全国钼矿的勘探和开采工作， 取得了一系列找矿 新突破 ［1 －3 ］。汤家坪钼矿床是河南省地矿局第三地 质调查队 2006 年探明的一处大型斑岩型钼矿床， 资 源储量为 主矿产钼工业矿石 111b 122b 333 储量 1. 77 108吨， 金属量 157691 吨， 平均品位 0. 068［4 －5 ］。前人用常规地质方法对这一矿区基 础地质工作和成矿规律研究都比较系统和完整， 且 对成矿规律认识都比较一致， 认为汤家坪钼矿床属 于深源浅成斑岩型钼矿床， 汤家坪花岗斑岩体为矿 区钼矿的成矿母岩。证据是 汤家坪钼矿赋存于早 白垩世香子岗序列汤家坪单元花岗斑岩体内部， 花 岗斑岩岩石类型属高硅富碱钙碱性 偏碱性 系列， 花岗斑岩轻稀土含量为 261. 05 10 －6 ～ 190. 16 10 －6， 明显富集， 重稀土亏损， 铕异常系数 δEu 为 0. 46 ～ 0. 52， 铕负异常中等， Sr/Ba 0. 33， δ18O 7. 79‰ ～11. 1‰， 说明岩浆来源于下地壳及上地幔， 28 ChaoXing 由下地壳重熔而形成。矿石中硫同位素特征表明， 矿石的硫具深源性， 主要来自于斑岩体。从矿区岩 石地球化学特征来看， 钼元素高含量异常区与汤家 坪岩体及蚀变带的分布基本一致， 反映了矿化与岩 体的 成 生 联 系。岩 体 内 钼 元 素 的 含 量 平 均 达 354. 59 10 －6， 是世界花岗岩类的 177 倍， 而围岩中 钼元素的含量平均为 0. 70 10 －6 豫西南地区为 0. 76 10 －6 ， 与区域背景值相差不大， 由此说明钼 是花岗岩体自身携带而来的 ［4 ］。但是缺乏对该矿 区从矿物学角度开展专题研究， 来应证这些成矿 规律。 任何一个地质体， 不论是岩体或矿体都是矿物 的集合体， 矿物是物质基础， 岩石成因和矿床成因， 基本上就是矿物成因。矿物的形成、 破坏、 改造和再 形成过程， 往往就是矿床的形成过程。在此过程中， 矿物是载体， 它记录了自身的形成、 变化的全过程， 可为判断岩体与矿体的形成条件及成岩、 成矿作用 提供可靠信息。标型矿物和标型组合分别是指在特 定条件下形成的矿物和组合， 这种矿物和组合分别 可作为这些形成条件的标志。本文从矿物学角度， 采用分离单矿物进行化学分析、 X 射线衍射 XRD 及岩矿鉴定等技术方法， 对汤家坪钼矿区的辉钼矿、 黄铁矿、 石英、 长石 4 种主要矿物的标型特征 化学 组成、 微量元素、 晶体结构、 晶胞参数、 硫同位素特 征、 氢氧同位素特征、 包裹体特征、 结构状态等 进 行研究， 利用这些矿物标型特征， 应证汤家坪钼矿床 属于深源浅成斑岩型钼矿床， 并且总结钼矿成矿规 律， 拟为指导盲矿的找寻提供科学依据。 1矿床地质特征 汤家坪钼矿床 ［ 6 －7 ］位于晓天磨子潭断裂南侧 的大别变质核杂岩带内， 矿区内出露地层简单， 仅见 大别群黑云斜长片麻岩、 角闪斜长片麻岩。区内岩石 主要为区域变质的深成片麻岩系， 另见少量气成热液 蚀变岩及沿断层破碎带产出的极少量动力变质岩。 区域变质岩类型有黑云斜长片麻岩和斜长角闪片麻 岩; 气成热液变质岩为硅化黑云斜长片麻岩; 动力变 质岩主要为构造角砾岩和碎裂岩化岩石。矿区构造 较不发育， 主要包括近 EW 向 压扭性 和 NNE 向 张 扭性 两组， 受区域构造和斑岩体侵位影响， 岩石节理 裂隙发育， 为钼矿化提供了很好的容矿空间。 汤家坪钼矿床的成矿母岩为汤家坪花岗斑岩 体， 平面上， 岩体呈东南大北西小的弯月形， 南北方 向长 1200 m， 东南部宽 600 m， 北西部宽约 300 m， 出露面积约 0. 40 km2; 剖面上呈向南西方向倾伏的 不规则小岩株， 与围岩大别片麻杂岩呈侵入接触关 系。岩体局部可见次棱角状角闪安山岩捕掳体。地 球化 学 分 析 表 明， 汤 家 坪 花 岗 斑 岩 具 有 高 硅 ＞72 、 富碱 K2O Na2O ＞7. 4 的特征， 铝饱 和指数 A/CNK为 0. 99 ～ 1. 18。获得岩体的 LA － ICP － MS锆 石 U － Pb 年 龄 为 121. 6 4. 6 Ma［8 －10 ］。受热液作用影响， 斑岩体发生强烈的硅 化、 钾长石化、 绢云母化、 黄铁矿化、 绿泥石化， 且表 现出明显的水平分带， 由中心到两侧依次为 钾化 － 硅化带 强蚀变带 、 硅化 － 绢云母化带 弱蚀变 带 、 硅化 － 绿泥石化带 ［11 ］。 钼矿体赋存于花岗斑岩体及其内外接触带中， 呈透镜状似层状产出， 总体向南西方向倾伏， 东北翘 起尖灭， 倾伏角 20左右。主矿体南北长 1760 m， 东 西宽 960 m， 最大垂深达 349. 75 m， 地表出露面积 0. 33 km2。主要矿石矿物包括辉钼矿、 黄铁矿、 磁铁 矿、 赤铁矿、 闪锌矿、 黄铜矿、 方铅矿等。脉石矿物有 石英、 钾长石、 斜长石、 绢云母、 白云母、 黑云母、 绿泥 石、 绿帘石等。矿石结构复杂， 包括斑状结构、 鳞片 粒状变晶结构、 交代残留结构、 放射状结构、 自形 － 半自形粒状结构、 碎裂岩化结构等。常见构造包括 浸染状构造、 脉状网脉状构造、 角砾状构造、 块状构 造、 蜂窝状构造等。 2样品来源及其特征 Ⅰ号钼矿体是汤家坪钼矿床主矿体， 也是本次 研究对象。该矿体地表出露面积 0. 33 km2， 平面形 态与斑岩体出露基本一致， 呈向北东突出的弯月形， 钼工业矿体 90 以上赋存于斑岩体内。由于斑岩 体剥蚀程度较浅， 其顶部大别片麻杂岩呈盖层零星 分布于岩体表面， 致使钼矿体边缘呈锯齿状。本次 研究在不同部位和不同标高采集了 10 个地质大样 图略 ， 编号 ZP －01 ～ ZP －08、 O －1 和 D － 01， 其 中 D －01 样品在山体顶峰 高程367 m ， O －1 样品 在半山腰 高程 240 m ， 这 2 个样品同在 0 号勘探 线上; ZP － 01 ～ ZP － 08 样品在同一标高 高程 220 m 一条纵剖面线上， 每个样品的质量为20 kg 左右。 该矿体矿石按结构、 构造特征和氧化程度， 主要 分为浸染状矿石、 细脉 － 网脉状矿石和氧化矿石， 其 中前两者属于原生矿石 氧化率小于 30 。特征 如下。 38 第1 期周姣花， 等 利用 X 射线衍射和岩矿鉴定等技术研究河南汤家坪钼矿区主要矿物标型特征第34 卷 ChaoXing 1 浸染状矿石 图 1a、 b 形成于岩浆期后热液成矿早期， 辉钼矿均匀分 布于花岗斑岩体中， 矿石主要由辉钼矿、 黄铁矿和花 岗斑岩造岩矿物组成， 金属硫化物粒度较细， 以自形 － 半自形镶嵌分布于石英、 钾长石、 斜长石粒间， 呈 现浸 染 状 构 造。该 类 矿 石 钼 品 位 为 0. 01 ～ 0. 03， 多分布于Ⅰ号矿体底部及边部弱蚀变区域。 ZP －07 样品属于此类型。 图 1矿石类型 Fig. 1Types of the ores 2 细脉 － 网脉状矿石 图 1c、 d 为矿区主要矿石类型， 常见的细脉有石英 － 辉 钼矿脉、 石英 － 辉钼矿 － 黄铁矿脉、 辉钼矿脉、 石英 － 钾长石 － 辉钼矿脉、 石英 － 萤石 － 黄铁矿 － 辉钼 矿脉、 石英 － 黄铁矿脉及纯石英脉。它们充填节理 和片麻理裂隙形成网脉状矿石， 该类矿石形成较晚， 多叠加在浸染状矿石之上， 其钼品位大多在 0. 1 左右。ZP － 01 ～ 06、 ZP － 08、 D － 01 样品属于此 类型。 3 氧化矿石 分布在地表氧化带， 其氧化率≥30， 由钼华、 褐铁矿、 黄铁矿、 辉钼矿等金属矿物和石英、 钾长石、 斜长石等脉石矿物组成， 脉石矿物含量 98 左右。 金属矿物呈星散状或团块状分布在脉石矿物之间， 或呈薄膜状、 胶质条带状充填裂隙。O －1 样品属于 此类型。 3矿物标型特征 辉钼矿、 黄铁矿、 石英、 长石 4 种矿物样品的化 学组成、 微量元素、 晶体结构、 晶胞参数、 结构状态等 各种特征和参数采用以下技术手段进行。 1 块状样品的岩矿鉴定 将样品磨制成光薄 片， 采用德国 ZEISS Scope. A1 偏反两用显微镜， 偏 光显微镜下鉴定薄片， 反光显微镜下鉴定光片， 确定 矿石的矿物成分、 结构构造、 蚀变情况等。 2 破碎样品， 在国产 SMZ 连续变倍体视镜下 48 第 1 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2015 年 ChaoXing 分离辉钼矿、 黄铁矿、 石英、 长石 4 种单矿物， 用玛瑙 碾钵分别碾成粉末备用。 3 单矿物的化学分析 分析其主量元素和微 量元素含量。 4 单矿物的 X 射线衍射分析， 研究其晶体结 构、 晶胞参数和长石结构状态。X 射线衍射测试条 件为 Cu Kɑ 辐射， 管压 40 kV， 管流 200 mA; 狭缝 DS SS 1， RS 0. 1 mm; 采样间隔 0. 02， 扫描速 度2/min， 扫面方式 步进扫描。所得 XRD 数据通 过软件 MDI Jade6 进行全谱拟合分析。 3. 1辉钼矿 3. 1． 1化学组成 辉钼矿 MoS2 化学组成理论值 Mo 59. 94， S 40. 06。自然界的辉钼矿成分几乎都近于理论 值。一个重要类质同象混入物是 Re， 可作为提取稀 有分散元素 Re 的来源。通过单矿物微量元素化学 分析 表 1 ， Re 非常微量。此外， 辉钼矿中尚可含 有铂族元素， 实测了 Pt、 Pd 两元素含量均很微量。 辉钼矿中 S 可被 Se、 Te 代替， 实测含量均很低。 表 1辉钼矿单矿物微量元素分析结果 Table 1Analytical results of trace elements in molybdenite single minerals 化学成分含量 10 －6 化学成分含量 10 －6 Re9. 53W40. 4 Se0．55Pt0． 00211 Te1．19Pd0． 05693 3． 1． 2硫同位素特征 本区辉钼矿的 δ34S 值为 3． 0‰ 河南省区调队 测量值 ， 硫同位素变化范围小， 组成稳定， 接近于 陨石硫， 具深源硫的特点， 故认为硫来源于花岗 斑岩。 3． 1． 3晶胞参数 本研究选择了 5 个样品， 每个样品分离富集了 0． 5 g 左右辉钼矿， 用玛瑙碾钵碾成粒度均匀、 粒径 在 45 μm 左右的粉末。因为辉钼矿呈鳞片状， 传统 的正压法和背压法不能完全解决辉钼矿择优取向性 强的问题， 不能得到比较准确的测试数据， 因此本研 究采取由美国国家标准局 NBS 的侧装法， 辉钼矿 的数据有明显改善， 精确度更高 ［12 －13 ］。利用 Jade 全谱拟合功能， 对测量数据进行全谱拟合及对晶体 结构进行 Rietveld 精修， 测量结果见表 2。 本矿区的 5 个辉钼矿样品全部是 2H 型， 单矿 物微量元素化学分析得知 Re 非常微量， 理论与实 际相互应证。2H 型辉钼矿虽属于高 － 中温矿床， 但 在其成矿的各个阶段， 辉钼矿的多型及 Re 含量均 是稳定的， 这种稳定性标志着这种矿床大而富。 因此， 2H 型辉钼矿可作为大型斑岩型钼矿床的标型 矿物。从矿物学意义上讲， 它再次证明 2H 型辉钼 矿具有形成温度高， 贫 Re 的特点。 3． 2黄铁矿 黄铁矿 FeS2 是地壳中分布最广的硫化物。 形成于各种不同的地质条件下， 见于各种岩石和矿 石中。黄铁矿各种特征都可以反映它的形成环境和 要素， 所以黄铁矿作为成因矿物学的研究对象， 得到 普遍重视。 3． 2． 1化学组成 黄 铁 矿 化 学 组 成 理 论 值 Fe 46． 55， S 53． 45。实测值 Fe 46． 25， S 52． 59 表 3 ， S 属于亏损状态。常有 Co、 Ni 类质同象代替 Fe。As 和 Se 可代替 S， 还常有 Cu、 Ag、 Au、 Sb、 In、 Ge 等呈细 分散机械混入物。黄铁矿中的微量元素有明显特 征， 这些特征可作为大型钼矿床指示元素， 表现在 Mo 含量超过克拉克值 1． 1 10 －6 数百倍; Co 含量 明显高于克拉克值 0． 18 10 －6 ; Cu 含量较高; Ni、 Pb、 Zn 含量较低。因此， 矿床中黄铁矿的微量元素 以富含 Mo、 Co、 Cu， 贫 Ni、 Pb、 Zn 为标型特征; S/Se 大于 250000， 与 “S/Se 大于 250000 ～500000 的地区 不可能找到金矿” 的结论相符。 表 2辉钼矿晶胞参数测量结果 Table 2Measurement results of molybdenite lattice parameters 样品编号晶胞参数 a0 晶胞参数 c0 z ZP －033．15312．3012 ZP －043．15012．2952 ZP －063．15212．2822 ZP －083．15512．3092 D －013．15412．3062 2H 型理论值3．15 12．302 3R 型理论值3．16 18．332 表 3黄铁矿单矿物元素分析结果 Table 3Analytical results of single minerals pyrite 化学成分含量 10 －6 化学成分含量 10 －6 Fe 10 －2 46．25Cu3405 S 10 －2 52．59Ag6． 64 Co503Au3． 66 Ni59．7Pb97． 2 As36．1Zn28． 9 Se0．27Mo326 Sb0．30 58 第1 期周姣花， 等 利用 X 射线衍射和岩矿鉴定等技术研究河南汤家坪钼矿区主要矿物标型特征第34 卷 ChaoXing 3． 2． 2硫同位素特征 测得本区钼矿石中黄铁矿 δ34S 值为 3． 9‰， 表 明与辉钼矿相似， 具深源硫的特点。 3． 2． 3晶胞参数 本研究选择了 7 个样品， 每个样品分离富集了 1． 0 g 左右黄铁矿， 用玛瑙碾钵碾成粒度均匀、 粒径 在 45 μm 左右的粉末。因为黄铁矿呈粒状， 用正压 法装样就得到了比较准确的测试数据。利用 Jade 全谱拟合功能， 对测量数据进行全谱拟合及对晶体 结构进行 Rietveld 精修， 测量结果见表 4。 表 4黄铁矿晶胞参数测量结果 Table 4Measurement results of pyrite lattice parameters 序号 晶胞参数 a0  z 0 －15．4174 D －015．4184 ZP －015．4214 ZP －025．4134 ZP －035．3994 ZP －045．4264 ZP －055．4164 理论值5．4174 黄铁矿属于等轴晶系。含 Co、 Ni、 As 的黄铁矿晶 胞参数与正常黄铁矿不同， 它的晶胞参数随含 Co、 Ni、 As 含量增加而规律地增大， 如含 Co 1． 21， a0 5．442 ; 含 As 30， a05．437 。晶胞参数还与 S/ Fe 比值有关， 比值低， 硫空位， 导致 FeS 共价键增 加， 键长减小 a0减小 。7 个样品的实测值和理论值 非常接近， 且性质相同， 说明 Co、 Ni、 As 含量较低， 没 有使晶胞参数变大， 与黄铁矿单矿物化学分析结果一 致; S/Fe 值较正常， 也没有使晶胞参数变小。 3． 3石英 石英 SiO2 在自然界分布广泛， 仅次于长石， 在 矿区里与成矿关系密切。 3． 3． 1化学组成 接近于纯石英， 变化范围极小， 常含液、 固、 气态 的包裹体。石英单矿物元素分析结果见表 5。石英 中 Mo 含量较高， 反映了该矿区极富钼。 表 5石英单矿物元素分析结果 Table 5Analytical results of quartz single minerals 化学成分含量 10 －2 化学成分含量 10 －2 SiO299．80TiO20．032 Mo68． 80 10 －4 Al2O30．025 W4．88 10 －4 TFe0．084 3． 3． 2包裹体特征 按照矿物共生组合及脉体穿插关系， 前人将流 体成矿过程划分为 3 个阶段 早阶段发育石英、 钾长 石、 磁铁矿、 黄铁矿、 辉钼矿组合， 并伴随钾长石化、 硅化及弱绢云母化; 中阶段为主成矿阶段， 形成石 英、 绢云母及大量辉钼矿、 黄铁矿及少量方铅矿和黄 铜矿; 晚阶段以发育石英 － 方解石 － 黄铁矿或方解 石细脉为特征， 矿化微弱。前人对各阶段脉石矿物 中的流体包裹体进行了详细研究 ［14 －15 ］， 发现早、 中 阶段石英中发育水溶液包裹体、 含 CO2包裹体、 纯 CO2包裹体及含子矿物多相包裹体， 但晚阶段石英 中仅 见 水 溶 液 包 裹 体。早 阶 段 流 体 均 一 温 度 ＞375℃ 、 盐度 可达 62NaCleqv 均较高， 且发育 赤铁矿等指示氧化条件的子矿物; 中阶段流体温度 集中于 235 ～ 335℃， 盐度变化于 1. 1 ～ 45. 9 NaCleqv， 包裹体中含黄铜矿、 脆硫锑铅矿子矿物; 晚 阶段流体温度变化于 115 ～ 195℃， 盐度介于 1. 9 ～10. 0NaCleqv。总体上， 初始成矿流体以高温、 高 盐度、 高氧逸度、 高金属元素含量、 富 CO2为特征， 经 中阶段流体沸腾、 CO2逃逸、 成矿物质快速沉淀， 演 化为晚阶段低温、 低盐度、 贫 CO2的大气降水热液。 3． 3． 3氢氧同位素特征 一般认为斑岩钼矿早期与钾长石化伴生的辉钼 矿 － 石英脉的 δ18O 值与母岩中石英的 δ18O 值 10‰ ～ 12‰ 基本相同。矿区石英氢氧同位 素样品测试结果见表 6， 可知成矿期的石英 δ18O 值 在 8. 6‰ ～ 11． 1‰之间， 由于汤家坪单元值略低于 一般岩浆热液斑岩型钼矿床。石英的 δD 值随成矿 作用的进行， 由 － 58‰降至 － 84‰， 花岗斑岩全岩 δ18O 值为 7. 79‰， 导致成矿期石英脉中 δ18O 降低， 说明成矿晚期有少量大气降水参与热液蚀变成矿。 由此可见主成矿期的水源主要为岩浆热液， 中后期 有大气降水加入 ［1 ］。 表 6汤家坪矿区钼矿石氢氧同位素分析结果 Table 6Analytical results of hydrogen and oxygen isotope of Tangjiaping molybdenum ore mines 成矿阶段岩石组合 δD V － SMOW ‰ δ18OV － SMOW ‰ 测试对象 Ⅱ －2辉钼矿 － 石英脉 －769．2石英 Ⅱ －2辉钼矿 － 石英脉 －799．3石英 Ⅱ －2辉钼矿 － 石英脉 －799．6石英 Ⅱ －2辉钼矿 － 石英脉 －809．0石英 Ⅱ －3石英 － 萤石脉 －8411．1石英 Ⅱ －1石英 － 钾长石脉 －588．6石英 68 第 1 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2015 年 ChaoXing 3． 3． 4晶胞参数 本研究选择了 7 个样品， 每个样品分离富集了 1. 0 g 左右石英， 用玛瑙碾钵碾成粒度均匀、 粒径在 45 μm 左右的粉末。因为石英呈粒状， 用正压法装 样就得到了比较准确的测试数据。利用 Jade 全谱 拟合功能， 对测量数据进行全谱拟合及对晶体结构 进行 Rietveld 精修， 测量结果见表7。天然 SiO2的主 要同质多象变体属于 3 种构型 石英 α 三方晶系， 磷石英 α 斜方晶系， 方石英 α 四方晶系。7 个样 品石英晶胞参数全部与 α － 石英相符， 故石英成分 全部是 α － 石英。 表 7石英晶胞参数测量结果 Table 7Measurement results of quartz lattice parameters 序号 晶胞参数 a0  晶胞参数 b0  晶胞参数 c0  z 0 －14．914－5．4053 D －014．915－5．4063 ZP －014．912－5．4063 ZP －024．903－5．3933 ZP －034．913－5．4033 ZP －044．911－5．4033 ZP －054．906－5．3973 α － 石英理论值4．91－5．413 α － 磷石英理论值8．745． 048．248 α － 方石英理论值4．97－6．934 3． 4长石 3． 4． 1化学组成 长石族矿物主要为 Na、 Ca、 K 和 Ba 的铝硅酸盐。 一般化学式可以 M［ T4O8］ 表示， 其中 M Na、 Ca、 K 和 Ba， 以及少量的 Li、 Rb、 Cs、 Sr 和 NH4等; T Si 和 Al， 以及少量 B、 Fe3 、 Ge 等。大多数长石都包括在 K ［ AlSi3O8］－Na［ AlSi3O8］－ Ca［ AlSi3O8］ 的三成分系 中， 即相当于钾长石、 钠长石和钙长石 3 个简单长石 端员分子组合而成。钾长石和钠长石在高温条件下 形成完全类质同象， 称碱性长石系列; 钠长石和钙长 石一般能形成完全类质同象， 称斜长石系列。该矿区 碱性长石和斜长石均很发育。通过岩矿鉴定分析， 斜 长石主要为更长石 极低正突起， 聚片双晶纹细而密 等特征 。碱性长石主要是微斜长石。 成矿母岩造岩矿物中成矿元素的富集具有直接 预示作用。对长石单矿物进行微量元素和稀土元素 化学分析 表8 ， 长石中 Mo、 W 含量均较高， 反映了 该矿区极富钼; Cu、 Pb、 Zn 也可作为成矿标志。轻稀 土 La ～ Nd 含量大于中稀土 Sm ～ Ho 和重稀土 Er ～ Y 含量， 这也是成矿标志。 3． 4． 2晶胞参数 本研究选择了 6 个样品， 每个样品分离富集了 1． 0 g 左右长石， 用玛瑙碾钵碾成粒度均匀、 粒径约 45 μm 的粉末。因为长石呈粒状， 用正压法装样得 到了比较准确的测量数据。利用 Jade 全谱拟合功 能， 对测量数据进行全谱拟合及对晶体结构进行 Rietveld 精修， 测量结果见表 9、 表 10。 碱性长石系列晶系有单斜晶系 透长石、 正长 石 和三斜晶系 微斜长石 。斜长石属于三斜晶 系。实测 6 个样品碱性长石晶胞参数全部与微斜长 石晶胞参数理论值非常接近， 故为微斜长石。斜长 石晶胞参数与酸性钠长石接近， 属于较酸性斜长石。 表 8长石单矿物微量元素和稀土元素分析结果 Table 8Analytical results of trace elements and rare earth elements in feldspar single minerals 化学成分含量 10 －6 化学成分含量 10 －6 Mo66．1Eu0． 55 W11．2Gd2． 07 Cu9．71Tb0． 25 Pb19．5Dy1． 12 Zn23．4Ho0． 21 La24．7Er0． 62 Ce41．4Tm0． 10 Pr4．54Yb0． 70 Nd15．2Lu0． 13 Sm2．20Y5． 42 表 9碱性长石晶胞参数测量结果 Table 9Measurement results of alkali feldspar lattice parameters 样品编号 晶胞参数 a0  晶胞参数 b0  晶胞参数 c0  αβγz 0 －18．56712．9707．22190．43 116．00 88．484 D －018．55312．9797．22690．66 116．18 87．804 ZP －018．60413．0067．22390．54 116．15 88．634 ZP －028．60413．0007．22189．97 115．98 89．824 ZP －038．54612．9837．23190．60 116．21 87．904 ZP －048．61712．9917．22690．59 116．04 88．164 透长石理论值8．6013．037．1890116．00904 正长石理论值8．56212．9967．19390116．09904 微斜长石理论值8．5412．977．2290．65 115．93 87．654 表 10斜长石晶胞参数测量结果 Table 10Measurement results of plagioclase lattice parameters 样品编号 晶胞参数 a0  晶胞参数 b0  晶胞参数 c0  αβγz 0 －18．14212．7857．15994．19 116．61 87．684 D －018．14512．8027．16494．27 116．60 87．814 ZP －018．14612．8187．21794．08 117．37 87．814 ZP －028．15712．9017．20793．82 117．31 88．594 ZP －038．15112．8157．13194．26 116．22 87．884 ZP －048．15513．0177．10994．21 116．54 87．934 钠长石理论值8．13512．7887．15494．22 116．52 87．704 钙长石理论值8．17712．87714．16993．17 115．85 91．228 78 第1 期周姣花， 等 利用 X 射线衍射和岩矿鉴定等技术研究河南汤家坪钼矿区主要矿物标型特征第34 卷 ChaoXing 3． 4． 3碱性长石结构状态 长石族矿物的结构状态 ［16 －17 ］反映了岩浆结晶 过程中物理化学条件的变化过程， 是指示成因条件 的重要矿物学参数。长石有序度主要与温度、 岩石 年代、 形成深度以及剪切应力等因素有关。一般高 温长石表现为无序， 低温长石表现为有序; 较老时代 的长石的有序度比时代较新的长石高。在钾长石有 序化过程中， 应变有时也起一定的作用， 受力作用强 者， 有序度、 三斜度增高。本研究运用 XRD 法分析 汤家坪矿区花岗岩体中钾长石的 Al － Si 有序度、 Al 在不同四面体位置上的占位率以及钾长石保持最终 结构状态的平衡温度。 利用 X 射线粉晶衍射数据可以计算的钾长石 相关参数较多， 这些参数之间都是可以相互换算。 本文计算了有序度 Sm、 三斜度 ΔP、 Al 占位率、 结构 参数及结构温度等 表 11 。 长石有序度的计算公式 Sm ［ 14. 267 2θ060－1. 098 2θ－204 ］/0. 57 三斜度计算公式 ΔP 12. 5 ［ d131－ d－131］ 长石结构中 Al 在 4 个非等效位置的占位率通 过以下公式计算 T1 T1 0 T1 m 13. 015 0. 695 2θ060－ 0. 813 2θ－204 T1 0 －T1 m －1.264 Δ2θ［ 131 － －131 ］ T2 0 T2 m 1 － T1 /2 结构参数 η 6.68 2θ060－7.44 2θ－20499.182 表 11钾长石 X 射线粉晶衍射数据及相关参数 Table 11The X- ray powder diffraction data and related parameters of potassium feldspar 项目D －010 －1ZP －01ZP －03ZP －04ZP －05 2θ 060 41. 63941. 68341．66441．64441．65141．646 2θ －204 50．47150．44050．52950．46250．44150．443 2θ －201 20．87220．92720．86120．87320．89820．904 2θ 131 29．46329．44229．50329．40129．45429．469 2θ －131 30．02530．01830．08129．99930．01830．019 d1313．0303．0313．0253．0353．02803．028 d－1312．9742．9742．9652．9762．9762．974 Sm0．8580．9950．7900．8840．9360．924 ΔP 0．6910．7140．7510．7410．6410．665 η1．8262．3501．5621．9272．1302．081 T1 0 T1 m0．7130．7690．6830．7240．7460．741 T1 0 －T1 m0．7100．7280．7310．7600．7130．695 由表 11 数据可以看出， 所测 6 个钾长石样品的 有序度 Sm在0. 79 ～0. 99 之间; 三斜度 ΔP 在0. 64 ～ 0. 75 之间。不同性质的钾长石， 其结构参数 η 差 别较大， 最大微斜长石 － 低铝钠长石的 η 2. 5 ～ 2. 6， 高温透长石 － 高温钠长石系列的 η 1. 3 ～ 1. 6， 正长石的 η 0. 1 ～0. 2， 其他过渡的钾长石的 η 介于三者之间。汤家坪矿区的 6 件钾长石样品结构 参数的计算结果 η 1. 6 ～2. 4。将汤家坪钼矿区的 6 件样品投点到结构参数与保留结构状态的温度的 关系图上 图 2 ， 可以看出钾长石的生成温度为 230 ～330℃。前人从热力学原理人工合成钾长石等 方面进行了研究， 提出三斜微斜长石与单斜正长石 之间的转变是不可逆的， 因此本区测定的结构温度 应为钾长石形成的最高温度。在 200 ～ 600 MPa 水 压下， 花岗岩的固相线温度为 620 ～ 670℃， 故该钾 长石不是由岩浆成因的高温单斜钾长石冷却或经后 期热流体改造转变而来， 也不是在岩浆中正常结晶 的钾长石， 而应该是热液作用的产物。 图 2钾长石结构参数与保留结构状态的温度之间的关系 Fig. 2The relationship between potassium feldspar structure parameters and temperature of structure retention state 4结语 本文从矿物学角度， 采用分离单矿物进行化学 分析、 X 射线衍射及岩矿鉴定等技术方法， 详细研究 了辉钼矿、 黄铁矿、 石英和长石 4 种矿物各种标型特 征和成矿标志。这些特征相互支持， 相互应证。 辉钼矿的 δ34S 值为 3. 0‰， 黄铁矿 δ34S 值为 3. 9‰， 硫同位素变化范围小， 组成稳定， 接近于陨石 硫， 具深源硫的特点， 故认为硫来源于花岗斑岩。花 岗斑岩成岩矿物是石英和长石， 而它们单矿物分析 均富含钼， 说明钼来源于花岗斑岩， 花岗斑岩就是成 矿母岩。这些研究成果补充了汤家坪钼矿床矿物学 资料， 对总结成矿规律、 找矿标志、 矿床评价、 选矿试 验等方面具有重要意义。 88 第 1 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2015 年 ChaoXing 5参考文献 ［ 1］黄凡， 王登红， 陆三明， 等． 安徽省金寨县沙坪沟钼矿 辉钼矿 Re － Os 年龄 兼论东秦岭大别山中生 代钼成矿作用期次划分［J］ ． 矿床地质， 2011， 30 6 1039 －1057． Huang F， Wang D H， Lu S M， et al． Molybdenite Re- Os Isotopic AgeofShapinggouMoDepositinAuhui Province and Mesozoic Mo Ore- ing Stages in East Qinling- Dabie Mountain Region［J］ ． Mineral Deposits， 2011， 30 6 1039 －1057． ［ 2］李诺， 陈衍景， 张辉， 等． 东秦岭斑岩钼矿带的地质特征和 成