电子探针和微区X射线衍射研究陕西镇安钨-铍多金属矿床中祖母绿级绿柱石_代鸿章.pdf

2018 年 5 月 May 2018 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 37，No． 3 336－345 收稿日期 2017－12－14; 修回日期 2018－01－25; 接受日期 2018－03－21 基金项目 国家重点研发计划专项 “锂能源金属矿产基地深部探测技术示范” 项目 2017YFC0602700 ; 中国博士后科学基金 资助项目 “四川甲基卡矿区锂辉石、 绿柱石原位微区矿物学研究” 2017M610960 ; 中国地质调查局“矿产地质 志” 项目 DD20160346 ; 中国地质调查局 “华南重点矿集区稀有稀散和稀土矿产调查” 项目 DD20160056 作者简介 代鸿章， 博士， 博士后， 主要从事矿床学研究。E- mail 303829636 qq． com。 通信作者 王登红， 研究员， 博士生导师， 主要从事矿产资源研究。E- mail wangdenghong sina． com。 代鸿章，王登红，刘丽君， 等． 电子探针和微区 X 射线衍射研究陕西镇安钨－铍多金属矿床中祖母绿级绿柱石［ J］ ． 岩矿测试， 2018， 37 3 336－345． DAI Hong- zhang，WANG Deng- hong，LIU Li- jun，et al． Study on Emerald- level Beryl from the Zhen’ an W- Be Polymetallic Deposit in Shaanxi Province by Electron Probe Microanalyzer and Micro X- ray Diffractometer［J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2018， 37 3 336－345．【DOI 10． 15898/j． cnki． 11－2131/td． 201712140193】 电子探针和微区 X 射线衍射研究陕西镇安钨－铍多金属矿床中 祖母绿级绿柱石 代鸿章1，王登红1*，刘丽君1， 2，黄凡1，王成辉1 1． 中国地质科学院矿产资源研究所，自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037; 2． 中国地质大学 北京 地球科学与资源学院，北京 100083 摘要 南秦岭镇安地区发现了以白钨矿－绿柱石为矿石矿物组合的矿床新类型。为查明该矿床中首次发现 的翠绿色祖母绿级绿柱石的致色机理并进一步揭示其成矿机制， 本文在野外地质调查的基础上， 对绿柱石开 展了电子探针与微区 X 射线衍射等矿物学研究。结果表明 矿区中首次发现的祖母绿级绿柱石， 呈自形晶 产于石英 方解石 脉中并与白钨矿共 伴 生。祖母绿级绿柱石从核部至边缘 V2O3含量较高， 分别为 0． 64～0． 98和 1． 04～1． 42， 且有增高趋势。X 射线衍射数据表明区内祖母绿为“正常” 绿柱石， 同时 存在 AlMe 2 和 BeLi 两种类质同象替换机制。V 为本区祖母绿主要致色元素， 来自于区内碳质板岩、 金 云母片岩及白云质大理岩等地层， Be、 Si、 Al 等主要元素则来自于深部酸性岩浆岩。本次发现为该矿床中 钨、 铍矿产资源的综合开发利用提供了基础地质资料， 并为南秦岭在区域及深部继续寻找稀有金属矿指出新 的找矿方向。 关键词 祖母绿; 矿物学; 致色机理; W－Be 多金属; 南秦岭 要点 1 利用电子探针和微区 X 射线衍射技术对陕西镇安地区首次发现的祖母绿级绿柱石开展致色机理和成因 机制研究。 2 钒为镇安地区祖母绿主要致色元素， 来自于区内碳质板岩、 金云母片岩及白云质大理岩等地层。 3 镇安地区祖母绿属 “正常” 绿柱石， 同时存在 AlMe 2 和 BeLi 两种类质同象替换机制。 中图分类号 P619． 281; P575． 5文献标识码 A 绿柱石是炼铍的主要矿物原料之一， 色泽美丽 者亦可作为宝石， 其中最为珍贵的是被誉为“绿柱 石之王” 的祖母绿 ［1－2 ］。国内外众多学者［3－11 ］采用 各种分析测试手段对天然及人工合成祖母绿的折射 率 ［3 ］、 相对密度［3 ］、 特征包裹体［3－5 ］、 晶体结构［5－8 ］、 荧光 ［9 ］、 光谱［10－22 ］等特征进行宝石学评价和矿物学 研究。由于 Be、 Li 属于超轻元素范围， 利用电子探 针直接定量测定尚存在技术难点 ［13 ］， 但仍能准确得 出绿柱石中其他主量、 微量元素含量。同时， 微区 X 射线衍射 XRD 在对矿物单晶体中的特征显微及 环带结构的研究中获得了创新性成果 ［14 ］， 因此， 利 用电子探针和微区 XRD 等测试手段可有效分析祖 633 ChaoXing 母绿中化学成分和结构特征， 有助于进一步揭示其 致色机理和成因机制等。 世界上优质的祖母绿主要分布在南美洲的哥伦 比亚及巴西， 非洲的津巴布韦、 赞比亚、 南非、 坦桑尼 亚等， 亚洲的印度、 巴基斯坦， 俄罗斯的乌拉尔山脉 等地 ［1－2 ］。虽然我国绿柱石矿产资源较丰富且分布 广泛 ［1 ］， 但贵重的祖母绿宝石矿资源却极为匮乏， 目前仅云南省麻栗坡祖母绿矿床及新疆地区具有一 定开发前景， 可见发现新的祖母绿宝石矿产地具有 重要 的 经 济 意 义。绿 柱 石 产 出 多 与 伟 晶 岩 有 关 ［2， 15－18 ］， 而在实际地质过程中， 酸性岩浆岩及其伟 晶岩虽然能够提供绿柱石形成的主量元素 Be、 Al、 Si 等 ， 但无法提供进一步成为宝石级祖母绿的必 要微量元素 Cr、 V 等， 需要区内发育基性－超基性岩 或变质岩 ［19－22 ］， 甚至形成于与岩浆岩毫无关联的单 一沉积岩 ［4， 23 ］。与此同时， 世界范围内大部分祖母 绿矿床均位于主要造山带附近， 并主要产于古老的 变质结晶基底中 ［20 ］。可见， 稀有珍贵的祖母绿生成 条件较为苛刻， 因此除作为宝石学研究外， 亦对揭示 其成矿地质环境具有重要指示意义。 南秦岭地区有着漫长复杂的地史演化历史， 经 历多期次多旋回的沉积作用、 岩浆活动和变质作用， 具备形成优质宝石矿的有利地质条件。近年来， 在 该区取得一系列以钨为代表的稀有金属资源找矿突 破， 特别是在陕西镇安地区发现了首例以白钨矿－ 绿柱石为矿石矿物组合的钨矿床新类型， 并在该矿 床中首次发现石英脉型黑钨矿 ［24 ］及可达祖母绿级 的绿柱石产出， 对进一步揭示秦岭地区稀有金属矿 产资源的成矿地质背景具有重要指示意义， 也对寻 找稀缺的祖母绿资源提供了新方向。本文在野外地 质调查的基础上， 利用电子探针及微区 XRD 等分析 测试技术对该矿床中发现的祖母绿级绿柱石开展相 关矿物学研究， 分析其致色机理与成矿物质来源， 以 期为该矿床中铍资源的综合开发利用及深入研究秦 岭地区稀有金属成矿机制提供基础数据资料。 1成矿地质背景与矿床地质特征 陕西省镇安地区产出的首例 W－Be 多金属矿 床， 大地构造位置处于秦岭褶皱系 Ⅰ 、 南秦岭印 支褶皱系带 Ⅱ 中 图 1a ， 区域构造变形强烈， 总 体构造线以东西向为主， 印支运动对前期构造产生 了叠加和改造， 并伴随有大规模中酸性岩浆侵入。 区域上划分出东江口燕山期中酸性 斑 岩体群， 为细粒石英二长岩、 花岗闪长岩等。其次为加里东 期华力西期， 少量元古代小岩体。脉岩主要有闪 长岩脉、 云斜煌斑岩脉等。区域内矿化点分布广泛， 主要有金、 铁、 铅、 锌、 钼、 钨、 黄铁矿等。金、 铅、 锌、 钼、 钨、 黄铁矿的分布与 EW－NWW 向断裂带和奥陶 系关系密切， 受岩相和北西西向层间断裂蚀变带控 制明显。 矿区内出露地层自南向北依次分布有寒武奥 陶系石瓮子组［ －O s］ 、 奥陶系中统白龙洞组 O2b 、 奥陶系上统两岔口岩组下段［ O－S l1］ ， 其 中的含钒碳质地层为下寒武统水沟口组 1s ， 位 于矿区深部， 地表未出露。区内断裂构造发育， 主构 造线呈近北西西向， 主要断裂有 2 条， 其中月河断裂 F2 为最主要的控矿断裂。目前地表及深部尚未 见岩浆岩发育。钨 铍 矿体与主构造线方向一致， 为近北西西向 图 1b， 陕西金刚五矿资源有限责任 公司提供内部地质图件资料 ， 次级断裂中发育有 近南北向铍 钨 矿体 图 2a ， 均赋存于两岔口组 片岩及南部白龙洞组结晶灰岩、 白云质大理岩中， 并 明显受断裂控制。矿石类型主要有类矽卡岩化型 钨 和石英方解石脉型 铍和钨 。矿石矿物主要 是白钨矿和绿柱石， 另含少量辉钼矿、 黑钨矿及辉铅 铋矿等; 脉石矿物主要为石英、 方解石、 白云石、 金云 母、 铬云母、 白云母、 透辉石、 透闪石、 硬石膏及萤石 等。蚀变类型主要包括类矽卡岩化、 碳酸盐化及硅 化。矿区主要发生海西期区域热变质作用。 2样品采集与分析测试 本次分析测试样品采自矿区 10 号勘探线 ZK1005 深部 481． 15 m 中的岩心， 对指定部位进行 切割抛光减薄等处理制成探针片， 以备电子探针和 微区 X 射线衍射分析测试使用。绿柱石的化学成 分测定和背散射电子图像在中国地质科学院矿产资 源研究所电子探针实验室完成， 所用仪器型号为 JEOLJXA－8100。测试条件为 加速电压 15 kV， 出 射角 40， 电流 110 －8 A， 详细测试方法参见参考文 献［ 25］ 。绿柱石 祖母绿 的晶体化学式以 6 个 Si 原子为基础计算， 由于电子探针不能对 Li 和 Be 进 行定量测定， 本文 Li2O 和 BeO 的含量根据 LiNa KRbCs 和 Be 3－Li 计算所得 ［16 ］， 计算结果及对 应分子式列于表 1。绿柱石的原位微区 XRD 分析 在中南大学 XRD 实验室完成。仪器为理学 D/max RapidⅡR 型旋转阳极微区衍射仪， 工作条件为 电 压 48 kV， 电流 250 mA， X 射线束径 100 μm， 照射时 间 30 min， 2θ 范围 20～100， D 值 晶胞参数 测量 733 第 3 期代鸿章， 等 电子探针和微区 X 射线衍射研究陕西镇安钨－铍多金属矿床中祖母绿级绿柱石第 37 卷 ChaoXing 图 1陕西镇安某 W－Be 矿床所处区域构造单元 a 及矿床地质 b 简图 Fig． 1Regional tectonic unit and sketch map of a W- Be deposit in Zhen’ an，Shaanxi Province 准确度优于 10 －4 nm， 采用 MDI Jade5． 0 软件进行图 谱分析， 分析方法详见参考文献［ 14］ 。 3结果与讨论 3． 1绿柱石岩相学及成分特征 3． 1． 1绿柱石岩相学特征 结合 ZK1005 中岩心样品手标本 图 2b 及电 子显微镜下观察 图 2c ， 绿柱石常呈自形晶、 半自 形晶分布于白钨矿晶间或边缘， 颜色多呈浅绿至深 绿色， 由核部至边部颜色略加深。当绿柱石颗粒较 大时， 白钨矿颗粒往往也较大， 表现出较为密切的成 生关系， 绿柱石的形成与白钨矿近于同时或略晚于 白钨矿。根据其质量和产出特征， 祖母绿开发利用 由优至劣可分为首饰级、 观赏级、 标本级和工业级四 833 第 3 期 岩矿测试 http∥www． ykcs． ac． cn 2018 年 ChaoXing aOb1地层中南北向石英脉型 W－Be 矿体野外露头; bZK1005 岩心 481． 15 m 处采集样品中绿柱石呈自形晶在石英脉中产出， 边缘产出 白钨矿; c， db 图中样品切片局部 BSE 图像， 绿柱石呈自形晶在白钨矿边缘及晶间产出， 对应电子探针分析点和微区 XRD 分析点位置。 Brl绿柱石; Qtz石英; Sch白钨矿; ZK1005－4电子探针测点及点位; XRD－1绿柱石核部; XRD－2绿柱石边部。 图 2陕西省镇安 W－Be 矿床野外地质及显微镜下特征 Fig． 2Geological and microscopic characteristics of a W- Be deposit in Zhen’ an，Shaanxi Province 个等级 ［26 ］。就现有样品而言， 矿区中大多数绿柱石 已远超工业级达到标本级， 同时采集岩心样品中绿 柱石位于深部近 500 m 处， 晶形、 颜色及透明度均已 达到观赏级甚至首饰级 图 2b ， 对应切片的背散射 图像显示绿柱石矿物晶体较为完整且裂纹较少 图 2c， d ， 指示矿区深部极有可能存在着可观资源 量的同级别绿柱石。 3． 1． 2绿柱石成分特征 镇安地区祖母绿级绿柱石核部及边部的电子探 针成分分析结果列于表 1， 通过定量及理论计算， 绿 柱石核部分子式为 Be2． 859～2． 875Al1． 758～1． 80 SiO3 6， BeO 含量为 12． 61 ～13． 08， Li2O 含量为 0． 70 ～ 0． 75; 边 部 为 Be2． 846～2． 865Al1． 697～1． 74 SiO3 6， BeO 含量为 12． 18 ～12． 47， Li2O 含量为 0． 70 ～0． 79。通过对比核部及边部中各元素含量的平 均值 表 1 ， 可见边部的 SiO2、 Al2O3及 BeO 主量元 素成分相对核部表现为显著亏损; Na2O、 MgO、 FeO、 V2O3、 Li2O 等微量元素成分则相对富集， 指示为主 要替代元素; 而 K2O、 CaO、 TiO2、 MnO、 Cs2O、 SnO2、 Cr2O3等成分含量较低且相对变化量甚微。 3． 2绿柱石致色机理探讨与晶体结构分析 3． 2． 1绿柱石致色机理 绿柱石中 Be、 Al 配位数分别为 4 和 6， 其中 Li 主要替代［BeO4］四面体中的 Be， 而 Fe 2 、 Mn 2 、 Mg 2 、 Fe 3 、 Cr 3 、 V 5和 Ti4 等类质同象替代［ AlO6］ 八面体， 同时大半径离子 K、 Na、 Cs和 Rb进入通 道电价补偿 ［27－28 ］。当绿柱石中含有一定量的不同 价态微量元素而呈现不同颜色， 如 Fe 2 使其为天蓝 色，Fe3为 浅 黄 色，二 者 混 合 为 黄 绿 色， Mn 3 及Mn2为紫红色， Cs为淡红色。 而绿柱石族 933 第 3 期代鸿章， 等 电子探针和微区 X 射线衍射研究陕西镇安钨－铍多金属矿床中祖母绿级绿柱石第 37 卷 ChaoXing 表 1陕西镇安某地绿柱石的电子探针分析结果 Table 1EMPA data of beryl in Zhen’ an area，Shaanxi Province 元素 核部边部 ZK1005－4ZK1005－5ZK1005－13 ZK1005－14平均值ZK1005－7ZK1005－8ZK1005－9ZK1005－10平均值 SiO266． 4067． 3466． 4067． 4966． 9166． 5766． 4866． 0166． 5366． 40 Al2O316． 8616． 7216． 4617． 0216． 7716． 3015． 9216． 2016． 1916． 15 Na2O0． 710． 800． 760． 690． 740． 800． 850． 740． 820． 80 K2O0． 030． 010． 030． 030． 030． 040． 030． 020． 040． 03 CaO0． 020． 020． 010． 030． 020． 01/0． 010． 020． 01 TiO20． 080． 01/0． 100． 05/0． 06//0． 02 P2O5/0． 010． 007//0． 01//0． 010． 01 MgO1． 221． 271． 441． 341． 321． 491． 481． 431． 531． 48 MnO0． 010． 04/00． 010． 0200． 0500． 02 FeO0． 240． 260． 30． 140． 240． 320． 350． 310． 410． 35 Rb2O////////// Cs2O0． 060． 040． 050． 050． 050． 100． 050． 060． 050． 07 V2O30． 640． 840． 980． 680． 791． 071． 421． 131． 041． 17 Cr2O30． 130． 100． 090． 060． 100． 080． 070． 090． 070． 08 BeO12． 9312． 8112． 6113． 0812． 8612． 4712． 1812． 4412． 3912． 37 Li2O0． 700． 750． 740． 680． 720． 780． 790． 700． 780． 76 总计100． 01101． 15100． 02101． 48100． 67100． 0699． 7699． 2799． 9699． 76 元素ZK1005－4ZK1005－5ZK1005－13 ZK1005－14平均值ZK1005－7ZK1005－8ZK1005－9ZK1005－10平均值 Si6666666666 Al1． 81． 761． 7581． 7881． 7771． 7361． 6971． 741． 7261． 725 Na0． 1240． 1380． 1340． 120． 1290． 140． 1480． 1310． 1430． 141 K0． 0030． 0010． 0040． 0030． 0030． 0050． 0040． 0020． 0040． 004 Ca0． 0020． 0020． 0010． 0030． 0020． 001/0． 0010． 0010． 001 Ti0． 0050． 001/0． 0070． 004/0． 004//0． 004 P/0． 0010． 001/0． 0010． 001//0． 0010． 001 Mg0． 1650． 1690． 1940． 1780． 1770． 2010． 20． 1950． 2060． 201 Mn0． 0010． 003//0． 0020． 002/0． 004/0． 003 Fe0． 0180． 0190． 0230． 010． 0180． 0240． 0260． 0240． 0310． 026 Rb////////// Cs0． 0020． 0020． 0020． 0020． 0020． 0040． 0020． 0020． 0020． 003 V0． 0470． 060． 0710． 0490． 0570． 0780． 1030． 0830． 0750． 085 Cr0． 0090． 0070． 0070． 0040． 0070． 0060． 0050． 0070． 0050． 006 Li0． 130． 1410． 1390． 1250． 1340． 1490． 1540． 1350． 1490． 147 Be2． 872． 8592． 8612． 8752． 8662． 8512． 8462． 8652． 8512． 853 MgFeMn CrV 0． 240． 2580． 2950． 2410． 2590． 310． 3340． 3120． 3170． 318 MgMnFe0． 1840． 1910． 2170． 1890． 1950． 2270． 2260． 2220． 2370． 228 NaKRbCs0． 130． 1410． 1390． 1250． 1340． 1490． 1540． 1350． 1490． 147 注 ①测试单位为中国地质科学院矿产资源研究所电子探针实验室; ② “/” 表示低于检测限; ③绿柱石的晶体化学式以 6 个硅原子为基础计 算， Li 和 Be 原子数分别根据 LiNaKRbCs 和 Be3－Li。 中最珍贵的祖母绿， 其绿色至翠绿色主要由 Cr 3 或 和 V 3 引起， 同时 Fe 3 、 Fe 2 会对其明度造成一定 影响。镇安地区祖母绿成分特征与成因上独特的哥 伦比亚祖母绿 ［4 ］明显不同， 而表现为与其他地区的 天然祖母绿的成分一致 图 3a 。由 FeO－Cr2O3－ V2O3三元图解 图 3b 显示， 镇安地区祖母绿表现 为 V 含量较高， 而 Cr 含量很低， 表明其翠绿色主要 由 V3引起， 与云南麻栗坡地区祖母绿［29 ］特征类似， 但 V 含量更高， 同时另含一定量的 Fe， 指示其具备 成为优质宝石的基本条件。 镇安地区祖母绿级绿柱石核部单位晶胞 Mg FeMnCrV apfu 相对边部明显变大， 且与 Al apfu 呈负相关关系， 指示了 Mg、 Fe、 Mn、 Cr、 V 等元 素对 Al 的替代， 同时 NaKRbCs apfu 与 MgMn Fe apfu 呈正相关关系， 指示两组离子为替代补偿 关系。 043 第 3 期 岩矿测试 http∥www． ykcs． ac． cn 2018 年 ChaoXing a 新疆地区祖母绿数据引自文献［ 30］ ， 哈萨克斯坦 Delbegetey 祖母绿数据引自文献［3］ ， 云南麻栗坡祖母绿数据引自文献［29］ ， 哥伦比亚 Muzo 祖母绿数据引自文献［ 4］ ; b 除镇安绿柱石为本文数据外， 其他数据点转引自文献［ 29］ ， 图例同 a 。 图 3镇安某地绿柱石与各地区典型祖母绿及合成祖母绿成分特征对比 a 及 FeO－Cr 2O3 －V 2O3三元图解 b Fig． 3 a Summary of octahedral substitution components FeOMgOMnOCr2O3 V 2O3 vs． Al2O3content in Zhen’ an emeralds compared with other natural and synthetic emeralds． b Composition of emerald plotted in terms of FeO- Cr2O3- V2O3in Zhen’ an emeralds and beryls compared with other emeralds and beryls 3． 2． 2绿柱石晶体结构 图 4图 2d 中单颗粒祖母绿级绿柱石核部及边部微区 XRD 分析 Fig． 4Micro XRD analysis of the core and edge in the single particle of emerald- level beryl 对镇安钨－铍矿床中单一晶体的祖母绿的核部 XRD－1 及边缘 XRD－2 分别开展微区 X 射线衍 射分析 图 4 ， 结果显示核部 d 值 主要谱线 为 4． 6022 002 、 3． 2568 112 、 2． 2983 004 ， 对应边部 d 值为 4． 6053 002 、 3． 2612 112 、 2． 2991 004 。 如图 4 所示， 单颗粒祖母绿级绿柱石的核部及边部 的衍 射 峰 位 和 强 度 均 与 标 准 卡 片 PDF 09 － 0430［31 ］ 中的绿柱石相吻合， 表明为绿柱石族矿物。 用 MDI Jade 5． 0 软件对其进行晶胞参数计算， 得出 祖母绿核部 a0 0． 921935 nm， c0 0． 919316 c0/a0 0． 9972 ， 边部 a0 0． 921726 nm， c0 0． 919793 c0/a00． 9979 ， 明显大于绿柱石的理想 晶胞参数 a00． 9188 nm， c0 0． 9189 nm ， 指示与 Li 和 Mg、 Fe、 Mn、 Cr、 V、 Sc 等元素对 Be 和 Al 的替 代有关， 同时由核部至边部表现为 a0值相对减小而 c0值相对增大， 这可能与其替代机制及替代程度有 关。Aurisicchio 等 ［28 ］根据类质同象置换对晶格参 数的影响 c0/a0 将绿柱石分为三个系列 c0/a0 0． 991～ 0． 996 为“八面体” 置换型绿柱石; c0/a0 0． 997～ 0． 998 为“正常” 绿柱石; c0/a0 0． 999 ～ 1． 003 则为 “四面体” 置换型绿柱石。镇安地区祖母 绿的核部和边部均表现为“正常” 绿柱石结构特征， 指示同时存在 AlMe 2 和 BeLi 两种类质同象替 换机制。 143 第 3 期代鸿章， 等 电子探针和微区 X 射线衍射研究陕西镇安钨－铍多金属矿床中祖母绿级绿柱石第 37 卷 ChaoXing 3． 3南秦岭首例钨－铍矿床成因机制初探 有学者根据成矿作用与火成岩有无联系， 大致 将祖母绿矿床分为两种类型 ［32 ］ 第Ⅰ类与花岗岩侵 入体有关， 花岗岩－伟晶岩侵入到富含 Cr V 的岩 石中 主要是基性、 超基性岩 ， 如加拿大 Regal Ridge［22 ］、 哈萨克斯坦 Delbegetey［3 ］、 马达加斯加 Mananjary［33 ］和我国云南麻栗坡［29 ］、 新疆塔什库尔 干县地区祖母绿矿床 ［30， 34 ］; 第Ⅱ类则与花岗岩侵入 体无关， 矿化主要受构造 逆冲断层或剪切带 和地 层控制， 主要包括马达加斯加 Ianapera［19 ］、 阿富汗 Panjsher［21 ］及哥伦比亚 Muzo［4 ］。目前在镇安钨－铍 矿床地表和钻孔中虽尚未发现岩浆岩， 但在矿区南 部及西部的外围均发育有较大规模的花岗岩体， 同 时从已有钻探工程的揭露情况来看， 类矽卡岩化特 征 图 2b 显著， 指示深部极有可能发生了酸性岩浆 的侵入活动。与绿柱石共生的白钨矿原位锶同位素 组成为 0． 708～0． 709 项目组未发表数据 ， 介于地 壳 0． 7180． 020 和地幔 0． 7040． 002 之间， 更靠 近地幔端员， 进一步表明成矿流体为岩浆热液。与 此同时， 镇安祖母绿级绿柱石中的 Mg 含量明显高 于云南麻栗坡和哥伦比亚 Muzo 等矿床中的祖母 绿， 并且 Mg 和 V 从晶体核部至边部均呈增高趋势， 指示成矿热液与地层发生了较为强烈的交代作用。 综合以上分析认为， 本次在镇安地区发现的祖母绿 级绿柱石的形成条件应属第Ⅰ类型， 主要成矿物质 Be 来自于深部酸性岩浆， 致色元素 V 及其中的替代 元素 Mg、 Fe 等则来自于区内的含钒地层及以金云 母片岩、 白云质大理岩为代表的变质沉积岩。 世界范围内大部分祖母绿矿床均位于主要造山 带附近， 并主要产于古老的变质结晶基底中 ［19－20 ］。 镇安地区 W－Be 组合多金属矿床兼具以上特征， 同 时利用 Re－Os 同位素测得与绿柱石伴生的辉钼矿 模式年龄为 196． 33． 3 Ma［35 ］， 与同一区域内的东 阳钨矿床成矿时代基本一致 ［36 ］， 进一步表明南秦岭 地区在印支晚期燕山早期阶段发生了强烈的挤压 推覆， 形成一系列南北向纵弯褶皱和东西向脆性－ 脆韧性断裂带并伴随中酸性岩浆侵入， 为该区大规 模钨 铍 矿化及局部地段形成祖母绿提供了有利 的地质条件。 3． 4钨－铍矿床在镇安地区的发现对南秦岭进一 步寻找稀有金属矿床的指示意义 秦巴地区作为我国中央造山带的核心部位， 也是秦祁昆成矿区域的核心部位， 在镇安地区发现 以 W－Be 组合为特色的矿床， 在南秦岭尚属首例， 且 产出有祖母绿级绿柱石， 目前在同一成矿区带内尚 未发现有类似矿物组合的已知矿床， 为今后在秦岭 寻找类似矿产资源拓展了新的领域。尤其值得重视 的是， 该类型矿床规模均不小， 且资源潜力巨大 ［37 ］， 如云南东南部南温河一带的南秧田钨矿区 也是铍 远景区 ， 其钨的控制资源储量至少在 30 万吨以 上。另外， 还有西南三江金沙江沿线的麻花坪钨－ 铍矿床等规模较大。综上所述， 目前正在镇安地区 开展详查工作的该例含铍钨矿床具备良好的找矿远 景， 资源潜力较大， 具有十分重要的经济和科学价 值。本次新发现也为南秦岭地区在区域及深部指出 了新的找矿方向。 4结论 通过对陕西镇安地区首例钨－铍多金属矿床中 发现的祖母绿级绿柱石开展的相关矿物学研究， 初 步确认该区部分绿柱石的质量和产出特征均已达到 观赏级甚至宝石级。该矿床中祖母绿级绿柱石呈现 翠绿色是由于含有较高含量的 V 及 Mg、 Fe 等替代 元素， 主要来源于区内含钒碳质地层及以金云母片 岩、 白云质大理岩为代表的变质沉积岩， Be 来自于 深部酸性岩浆。碱金属元素 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs 等 和铁镁质元素 Mg、 Fe、 V、 Cr、 Mn、 Ti 对 Al、 Be 的替 代使其晶体结构发生一定变化， 总体表现为“正常” 绿柱石结构特征， 同时存在 AlMe 2 和 BeLi 两种 类质同象替换机制。结合同位素及年代学证据， 初 步总结其成因机制为燕山早期发生酸性岩浆上侵， 岩浆热液在向上运移过程中与地层发生了较为强烈 的交代作用， 并在构造有利部位形成较大规模的钨 铍 矿化。 本次发现在一定程度上丰富了我国的宝石资 源， 并为镇安地区矿床中钨、 铍矿产资源的综合开发 利用提供了基础地质资料。 致谢 中国地质科学院矿产资源研究所陈振宇教授 级高级工程师在电子探针分析中提供了帮助， 中南 大学地球科学与信息物理学院谷湘平副教授和束正 祥博士在微区 X 射线衍射分析和数据解译中提供 了大力支持， 在此一并致以诚挚谢意 5参考文献 ［ 1］胡荣荣， 张世涛． 祖母绿矿床研究现状［J］ ． 化工矿产 地质， 2006， 28 4 234－240． Hu R R， Zhang S T． Current research situation of the 243 第 3 期 岩矿测试 http∥www． ykcs． ac． cn 2018 年 ChaoXing world emerald deposits and the existing problems［J］ ． Geology of Chemical Minerals， 2006， 28 4 234－240． ［ 2］胡荣荣， 张世涛． 世界祖母绿矿床研究现状及存在问 题［ J］ ． 矿产与地质， 2007， 21 1 94－99． Hu R R， Zhang S T． Status of worldwide emerald deposit research and some problems［ J］ ． Mineral Resources and Geology， 2007， 21 1 94－99． ［ 3］Gavrilenko E， Prez B C， Bolibar R C， et al． Emeralds from the Delbegetey deposit Kazakhstan Mineralogical characteristicsandfluid- inclusionstudy［ J ］ ． Mineralogical Magazine， 2006， 70 2 159－173． ［ 4］Ottaway T L， Wicks F J， Bryndzia L T， et al． ation of the Muzo hydrothermal emerald deposit in Colombia［ J］ ． Nature， 1994， 369 552－554． ［ 5］Bragg W L， West J． The structure of beryl， Be3Al2Si6O18 ［ J］ ． Royal Society of London Proceedings， 1926， 111 759 691－714． ［ 6］刘琰， 邓军， 孙岱生， 等． 四川虎牙雪宝顶 W－Sn－Be 矿 床矿物学标型特征及流体对矿物形态的影响［ J］ ． 地 球科学 中国地质大学学报， 2007， 32 1 75－81． Liu Y， Deng J， Sun D S， et al． Morphology and gensis typomorphism of minerals in W- Sn- Be deposit of Huya， Sichuan［ J］ ． Earth ScienceJournal of China University of Geosciences， 2007， 32 1 75－81． ［ 7］阮青锋， 张良钜， 张昌龙， 等． 绿柱石的成因与特征的 研究［ J］ ． 矿产与地质， 2008， 22 3 265－269． Ruan Q F， Zhang L J， Zhang C L， et al． Genesis and characteristics ofberyl ［J］ ． MineralResources＆ Geology， 2008， 22 3 265－269． ［ 8］Garc J M， Lastra A， Barriuso M T， et al． Origin of the different color of ruby and emerald［ J］ ． Physical Review B， 2005， 72 11 3104． ［ 9］钟倩， 廖宗廷， 周征宇， 等． 水热法合成 Paraba 色绿柱 石的宝石学特征［J］ ． 宝石和宝石学杂志， 2016， 18 6 1－7． Zhong Q， Liao Z T， Zhou Z Y， et al． Gemmological characteristics of hydrothermal synthetic paraba- cloour beryl［ J］ ． Journal of Gems ＆ Gemmology， 2016， 18 6 1－7． ［ 10］ 申柯娅． 天然祖母绿与合成祖母绿的成分及红外吸 收光谱研究［ J］ ． 岩矿测试， 2011， 30 2 233－237． Shen K Y． Study on chemical compositions and infrared absorption spectra of natural and synthetic emeralds［ J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2011， 30 2 233－237． ［ 11］ 梁婷． 云南祖母绿的呈色机理初探［ J］ ． 宝石和宝石 学杂志， 2001， 3 4 21－24． Liang T． Study on coluration mechanism of emerald from Yunnan Province［J］ ． Journal of Gems ＆ Gemmology， 2001， 3 4 21－24． ［ 12］ 梁婷． 祖母绿的红外光谱特征研究［ J］ ． 长安大学学 报 地球科学版 ， 2003， 25