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74 矿 物 学 报 2012 年 基金项目基金项目国家自然科学基金项目（批准号40572026；41172054） 峨眉山玄武岩晶洞中罕见的球状和管状 铁矿物形貌结构特征 峨眉山玄武岩晶洞中罕见的球状和管状 铁矿物形貌结构特征 张良钜，曾伟来，李东升 （桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林 541004） 1 水晶矿的地质产出与成矿阶段水晶矿的地质产出与成矿阶段 在四川美姑县瓦西乡达拉阿莫水晶矿的水晶 晶体中产出罕见的球粒状、中空管状铁的氧化物 包裹体。水晶矿的成矿围岩经历了基性熔岩与火 山碎屑岩 2 次成岩作用。水晶成矿先后经历了 3 次成矿阶段。第一成矿阶段产出在玄武岩气孔中 的锥状淡紫色水晶；第二成矿阶段产出在玄武岩 的层间滑动的裂隙和晶洞中的浅色、乳白色、纯 净无色水晶与浅草绿色板状绿帘石，从洞壁玄武 岩到晶洞中心呈对称梳状生长；第三成矿阶段主 要产出在火山碎屑岩的气孔或晶洞或裂隙脉中， 以暗红色、鲜红色赤铁矿普遍发育为主，伴有暗 绿色、黄绿色绿帘石与绿纤石，最后晶出的是玉 髓与玛瑙。水晶产出类型有 2 种，即产出在玄武 岩气孔中第一成矿阶段紫色水晶与“三色”层水 晶及玄武岩层间滑（错）动裂隙或晶洞中第二成 矿阶段的浅色水晶。第二成矿阶段是矿区最主要 的成矿阶段，根据水晶的颜色、透明度、晶体中 的铁氧化物包裹体、水晶晶体形貌的对称性与矿 物共生组合、产出部位，从裂隙或晶洞壁往晶洞 中心依次产出有 4 个世代的水晶。其中第一世代 水晶为条带状水晶，第二世代为乳白色雾状水晶 与自形方板状黄绿色绿帘石，第三世代水晶为对 称性较好的浅色柱状水晶与黄色黝帘石，第四世 代为 R 型水晶与暗绿色自形绿帘石等矿物的共生 组合，它们呈对称梳状产出。球粒状铁氧化物产 出在第一成矿阶段的“三色”层水晶的间歇层及 第二成矿阶段第一世代的条带状水晶的条带中或 间歇层面（相邻两条带间的界面）上，管状铁的 氧化物只发育在条带状水晶晶体中。 2 水晶晶体中球粒状与管状包裹体的形貌 结构特征 水晶晶体中球粒状与管状包裹体的形貌 结构特征 水晶晶体中铁的氧化物包裹体为镜铁矿、赤 铁矿、纤铁矿。铁的氧化物形貌结构有 2 种类型 一种具三圈层构造的球粒，球径 0.15～0.8 mm， 由球核、球壳及表层 3 部分组成，球核与表层为 红棕色，球壳为铁黑色，称“红夹黑” 。扫描电镜 （SEM）及能谱分析（EDS）表明，球壳由绕球 核呈放射状排列的片状镜铁矿组成，表层为红色 半透明鳞片状纤铁矿，球核由微晶赤铁矿定向聚 合呈圆球形或向外伸出的圆柱形。产出在条带状 水晶中的球粒晶出具有一定方向性、规律性，这 种规律性表现在从第一间歇层至第三间歇层的 层面上铁的氧化物由半球形向球形转变，球径由 大变小，颜色由铁黑色、钢灰色逐渐演变为棕红 色、红色，第六间歇层面上铁的氧化物为鲜红色， 成分由铁黑色镜铁矿转变为棕红色、红色的赤铁 矿，且由球粒组成的间歇层面与水晶晶体的菱面 体单形晶面方向相一致；第二种类型是具两圈层 构造的中空管，只晶出在条带状水晶晶体中，管 的长轴方向垂直水晶的菱面体单形晶面方向或间 歇层，SEM 及 EDS 表明，管中心为空管，内圈为 铁黑色片状镜铁矿，片的方向垂直管的长轴方向， 外圈为厚度不一的红棕色赤铁矿， 形成所谓的 “外 红内黑”的圈层构造。管的形貌有滴管状、钟乳 状、倒葫芦状，从第二间歇层至第五间歇层，管 增刊 矿 物 学 报 75 的长度由短变长、管径由细变粗，分布密度由稀 变密，沿管的长轴方向收缩膨大现象由不明显变 为非常明显。虽然管的形貌有明显的差异，但每 个管都是由垂直管的长轴方向的宽窄不一的层纹 圈构造堆叠组成，这种层纹圈是由钢灰色鳞片状 镜铁矿的平面垂直管的长轴方向所致，管的层纹 间距有明显的宽窄变化，且每个管的中心都具有 空腔构造。 3 成矿温度与成矿温度与流体包裹体的成分流体包裹体的成分 水晶流体包裹体均一温度及拉曼光谱分析研 究表明， 水晶矿属低温热液 （150～190 ℃） 成矿， 成矿流体的盐度较低，wNaCl5.7～13.2，紫 晶盐度最高 （13.2） ， 条带状水晶盐度较低 （6） 。 流体包裹体主要由 H2O 和 SO2及 CH4组成。 4 几点认识几点认识 （1）三圈层构造的球粒是其环境条件的氧逸度 及温度曾多次反复交替变化所致，红色赤铁矿球 核晶出是氧逸度相对较高而温度相对较低的环境 条件，而铁黑色片状镜铁矿球壳的晶出是氧逸度 相对较低而温度相对较高的环境条件下的产物， 表层鲜红色半透明的鳞片状纤铁矿的晶出其氧逸 度相对更高而温度相对更低并伴有地下热水参与 的环境条件。 （2）条带状水晶晶体中的不同条带间的间歇 层，表明水晶晶体的生长不是连续一次生长成， 而是多次反复时长时停所形成的，并形成厚薄不 一的条带。从第二条带至第五条带，水晶的条带 厚度由薄逐步增厚（160→3300 m） ，管状铁的氧 化物包裹体由少增多，由稀变密，管由短变长， 表明热动力环境由相对稳定转变为相对不稳定， 水晶的生长速度相应由较慢转变为较快，相应水 晶的内部缺陷由少变多，即条带中的管状铁的氧 化物包裹体不断增多、增长、增粗，成矿环境经 历了由弱碱性→强酸性的多次交替演化过程。 （3）根据水晶晶体中的流体包裹体的均一温 度，水晶矿属低温热液型（150～190 ℃） 。成矿 溶液盐度较高时，成矿流体的降温速度减慢，导 致水晶的生长速度相应减慢，内部缺陷减少，反 之，盐度低时，水晶内部缺陷增加，包裹体增多， 因而在较厚的水晶条带状中出现较多的管状铁的 氧化物。 （4）无论三圈层构造的球粒或两圈层构造的中 空管，其红色的赤铁矿或纤铁矿的形成可能与低 温条件下铁氧化物的迁移凝聚作用有关。水晶晶 体中的流体包裹体普遍存在有甲烷（CH4） ，则表 明成矿溶液有含有机质的地下热水参与，这种有 机质可能来自玄武岩下伏的茅口灰岩的生油层。 有机质的参与则有利于成矿溶液中的铁氧化物的 活化、扩散、迁移与凝聚作用。