新疆首次發(fā)現(xiàn)三斜錳輝石

孟慶鵬，劉曉亮

(新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

在西昆侖造山帶北段瑪爾坎蘇地區(qū)探明的大型優(yōu)質(zhì)碳酸錳礦帶，具有層位穩(wěn)定，厚度較大，礦石品位較富等特征，遠(yuǎn)景資源量預(yù)計(jì)可達(dá)億噸級(jí)別，是我國(guó)重要的錳礦資源戰(zhàn)略接續(xù)區(qū)[1]，近年來(lái)目前已探明奧爾托喀納什—穆呼富錳成礦帶礦床錳平均品位在25%以上，奧爾托喀納什錳礦床錳平均品位更是超過(guò)35%[2]，為我國(guó)最富的碳酸錳礦床，該錳礦帶的發(fā)現(xiàn)大大改善了優(yōu)質(zhì)錳礦石在我國(guó)錳礦資源中占比很低的現(xiàn)狀。

自瑪爾坎蘇錳礦帶探明以來(lái)，許多專(zhuān)家、學(xué)者對(duì)該礦床進(jìn)行了詳細(xì)的研究，在該成礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量具有工業(yè)價(jià)值的礦產(chǎn)有菱錳礦、軟錳礦、硼錳礦、菱鐵礦等[3-4]，但對(duì)礦床具有一定指示意義的三斜錳輝石還未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。三斜錳輝石是在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)較少的一種稀少礦物，我國(guó)僅在20世紀(jì)90年代在遼寧八家子礦區(qū)有所發(fā)現(xiàn)[5]。本文對(duì)瑪爾坎蘇錳礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的三斜錳輝石進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，這在新疆尚屬首次，該礦物的發(fā)現(xiàn)對(duì)瑪爾坎蘇錳礦帶成因研究及地質(zhì)找礦都具有相當(dāng)重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

瑪爾坎蘇錳礦帶位于新疆克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃莅⒖颂湛h木吉鄉(xiāng)，大地構(gòu)造位置處于西昆侖造山帶、塔里木地塊及西天山構(gòu)造帶結(jié)合部位(圖1)，含錳巖系主要分布在秦祁昆造山系之西昆侖弧盆系的昆蓋山晚古生代島弧(河南省地質(zhì)調(diào)查院.新疆1∶25萬(wàn)塔什庫(kù)爾干幅、克克吐魯克幅區(qū)調(diào)報(bào)告，2004)，主要為晚古生代活動(dòng)大陸邊緣裂谷環(huán)境下的火山-沉積巖系中，近年來(lái)已發(fā)現(xiàn)奧爾托喀訥什大型錳礦、穆呼大型錳礦、瑪爾坎蘇中型錳礦等碳酸錳礦床。

圖1 西昆侖瑪爾坎蘇錳礦帶地質(zhì)略圖(張連昌、張幫祿據(jù)1∶5萬(wàn)地質(zhì)圖，修改)

地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，瑪爾坎蘇錳礦帶出露地層主要為石炭紀(jì)沉積巖，地層呈NWW向展布，主要巖性為淺灰及深灰色中厚層薄層灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r、生物灰?guī)r、白云巖、含錳灰?guī)r、鈣質(zhì)頁(yè)巖及少量安山巖、砂巖和頁(yè)巖[6-7]，部分觀點(diǎn)認(rèn)為賦礦地層為下石炭統(tǒng)阿克沙克組上部，層位與北疆地區(qū)加曼臺(tái)錳礦層位相當(dāng)[8]，大部分觀點(diǎn)認(rèn)為賦礦地層應(yīng)為上石炭統(tǒng)灰?guī)r段[1，6]。

2 礦物特征分析

2.1 巖相學(xué)特征

圖2 巖石學(xué)鏡下特征

2.2 X射線(xiàn)衍射分析

為進(jìn)一步確定未知礦物為三斜錳輝石，筆者嘗試通過(guò)X射線(xiàn)衍射的方法予以確認(rèn)。測(cè)試選用的儀器為布魯克D8 ADVANCE X射線(xiàn)衍射儀，Cu靶，電壓為40 kV，電流為40 mA，波長(zhǎng)0.1518 nm，步長(zhǎng)0.010°，測(cè)試角度為2.5°～52°，檢測(cè)參考數(shù)據(jù)庫(kù)為Crystallography Open Database(簡(jiǎn)稱(chēng)COD，該數(shù)據(jù)庫(kù)集成了IUCR期刊發(fā)布的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；http：//iucr.org/indexbdy.html)、美國(guó)礦物學(xué)家晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)(AMCSD，http：//rruff.geo.arizona.edu/AMS/amcsd.php)等世界權(quán)威晶體數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索數(shù)據(jù)科學(xué)有效。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3和表1。

表1 X射線(xiàn)粉晶衍射數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)比Table 1 Comparison of X-ray powder diffractiondata with standard CARDS

圖3 X射線(xiàn)粉晶衍射圖譜Fig.3 X-ray powder crystal diffraction pattern

X衍射圖譜特征峰與COD數(shù)據(jù)庫(kù)中三斜錳輝石(COD號(hào)9001145)特征峰吻合度很高，實(shí)測(cè)d值2.96892、2.18857、4.73916、2.68367、3.47761、3.04409、2.61303、2.21284與卡片中石英理論值2.9670、2.1880、4.7300、2.6800、3.4700、3.0400、2.6130、2.2130基本一致。

2.3 單礦物挑選及觀察

為進(jìn)一步確定礦物是否是三斜錳輝石，對(duì)礦物進(jìn)行單礦物挑選。將含三斜錳輝石的樣品放入顎式破碎機(jī)碎至13 mm，過(guò)1 mm篩，收集<1 mm樣品。篩上樣品繼續(xù)放入雙輥破碎機(jī)，采用逐級(jí)調(diào)小排礦口的方法，逐級(jí)篩分收集≤1 mm的樣品，直至完全破碎過(guò)1 mm篩。將樣品按人工重砂流程淘洗后，放至實(shí)體顯微鏡LEICA DFC550下鏡下觀察，三斜錳輝石呈黑褐色，表面多發(fā)生碳酸鹽化蝕變，部分單礦物可觀察到較好晶型的三斜錳輝石(圖4a、4b)，將單礦物粘貼在玻璃板上放在偏光顯微鏡LECIA DM2500P下觀察，則可以很明顯的觀察到三斜錳輝石單礦物的晶型及表面碳酸鹽化蝕變(圖4c)，將所挑單礦物送至進(jìn)行電子探針測(cè)試，觀察到背散射圖像(圖4d)。

圖4 單礦物圖譜Fig.4 Single mineral pattern

2.4 電子探針成分分析

對(duì)三斜錳輝石進(jìn)行電子探針成分分析，分析儀器型號(hào)：JXA8230；加速電壓：15 kV；束流：1×10-8A；束斑：10 μm，修正方法ZAF，分析數(shù)據(jù)9組。結(jié)合偏光顯微鏡下。實(shí)體顯微鏡下及電子探針數(shù)據(jù)可以看出，本區(qū)的三斜錳輝石成分較單一，w(SiO2)介于38.81%～50.83%之間，w(MnO)介于46.11%～55.06%之間，w(CaO)介于0.73%～4.73%之間，部分三斜錳輝石中存在Mn和Fe的類(lèi)質(zhì)同象替代現(xiàn)象。根據(jù)氧原子計(jì)算法，已知三斜錳輝石氧原子數(shù)為21，計(jì)算得出三斜錳輝石晶體化學(xué)式為(Ca0.287Mg0.030)0.77(Mn6.807Fe0.071)6.31[Si6.866O21]。

3 地質(zhì)意義

通過(guò)對(duì)瑪爾坎蘇錳礦帶的地質(zhì)特征研究表面，該成礦帶分布的軟錳礦、硼錳礦、紅錳礦、錳礦石普遍具有Fe/Mn比值較低的特征[2]，本區(qū)的三斜錳輝石含F(xiàn)e較低，F(xiàn)e/Mn比值為0.03～0.06，遠(yuǎn)小于頂?shù)装鍑鷰r的Fe/Mn比值(0.52～8.57)，反映了熱液運(yùn)輸和成礦作用期間Mn和Fe分離較為徹底。三斜錳輝石被認(rèn)為是高壓低溫變質(zhì)作用的特征礦物，因此該礦物的發(fā)現(xiàn)也從另一方面說(shuō)明這說(shuō)明該地區(qū)應(yīng)該普遍存在高壓低溫的變質(zhì)帶[2-4，9]。

表2 電子探針成分及分析結(jié)果Table 2 EPMA analysis data wB/%

從礦物的共生組合關(guān)系看，三斜錳輝石除多與軟錳礦、褐鐵礦及自形黃鐵礦相共生外，還包裹有微晶粒黃鐵礦。根據(jù)礦物間的相互關(guān)系可以推測(cè)該地區(qū)的成礦過(guò)程至少有兩期：早期的礦化階段可能形成了微晶粒狀的黃鐵礦，該期黃鐵礦最大粒徑達(dá)0.03 mm，多分布在透明礦物間，與呈裂隙脈狀的錳礦相伴生，該期成礦關(guān)系主要與沉積作用有關(guān)；后期熱液階段形成的黃鐵礦多具強(qiáng)褐鐵礦化，有的已完全蝕變?yōu)楹骤F礦僅僅保留黃鐵礦的外形，與之相伴生的軟錳礦及三斜錳輝石也較發(fā)育，該期的成礦作用為熱液成礦作用，是該礦區(qū)的主要礦化期。綜上，結(jié)合三斜錳輝石的形成條件，可以大致推斷瑪爾坎蘇錳礦帶中的三斜錳輝石很可能是該地區(qū)普遍分布的沉積型錳礦受后期熱液作用接觸交代而形成。

4 結(jié)語(yǔ)

1)新疆首次發(fā)現(xiàn)罕見(jiàn)礦物三斜錳輝石，該礦物的發(fā)現(xiàn)對(duì)瑪爾坎蘇錳礦帶的成因研究及指導(dǎo)找礦都具有相當(dāng)重要的意義。

2)三斜錳輝石的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明該錳礦帶的成因有可能為沉積型錳礦受后期熱液作用接觸交代而成。