红十字湖地区锂云母_透锂长石伟晶岩脉中锡锰钽矿的发现.pdf
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1、收稿日期:!#$%$#!;接受日期:!$&$#基金项目:国家自然科学基金((%&)!)作者简介:王贤觉*#%)&$+,男,研究员,稀有元素矿物及地球化学专业。文章编号:)&%$#&!*!+-$(.#$在稀有元素伟晶岩分类中,复杂伟晶岩类透锂长石/锂云母伟晶岩亚类处于最浅的位置()0!12)。侵位于加拿大前寒武纪地盾苏必利尔省绿岩带中的红十字湖锂云母/透锂长石伟晶岩脉,在结构构造上与侵位较深的伟晶岩有较大的差别,表现在矿物晶体细小,岩脉分带不明显,伟晶岩中最常见的长石块体、小块体构造也很难见到,但在矿物成分与化学成分上则与高度分异演化的稀有金属花岗伟晶岩无异(见表#)。3456727875!#$
2、%9):认为,这种缺乏伟晶岩结构构造的花岗质岩脉,可能与侵入熔体较“干”,即岩脉侵入时未伴有一个不混溶的流体相有关。就本区来说,作者认为,最主要的还是与岩脉侵入时的构造环境有关,即与侵位较浅有关。这种锂云母/透锂长石伟晶岩是富氟铝花岗质岩浆高度分异演化的结晶产物,其中的;、?等稀有元素高度富集,;A B比值高达#-0!-,它们的高演化特征在所有的花岗质岩石,包括花岗岩、花岗伟晶岩及翁岗岩中都是极少见的,如我国著名的阿尔泰)号伟晶岩脉及蒙古翁岗岩,其;A B 比值仅分别为#C).和 C%&。除岩石的结构特征外,透锂长石的存在是这种侵位较浅的伟晶岩的重要指示矿物之一。透锂长石在高温低压条件下是稳定
3、的,其与锂辉石的关系请参阅 D4EF4E9(:的实验及所构筑的相图。本文拟重点讨论在红十字湖锂云母/透锂长石伟晶岩脉中所发现的锡锰钽矿。锡锰钽矿,通式为 GH=!I.,G J KE*L7,D8+,H J ME*;8,;,L7)N+,=J;*B+,&J(。锡锰钽矿是目前世界上最大钽矿床;EO4伟晶岩钽矿床中最主要的矿石矿物9-:,它是高度演化伟晶岩的标志矿物之一,其形成的氧逸度要明显地高于铌钽铁矿,因而,对它的研究无论是在矿物学本身还是在钽资源的寻找及开发利用方面均具有重引言红十字湖地区锂云母/透锂长石伟晶岩脉中锡锰钽矿的发现王贤觉#,熊小林#,PC!(#C 中国科学院 广州地球化学研究所,广东
4、 广州-#(;!C Q7R5627E6 4S T74U4V8O,WE8X7586Y 4S KE864,Z8EE8R7V,KE864?);!B!,=EF+摘要:锡锰钽矿*4FV8E867+理想式为 KEME;!I.,&J(,其结构为锡铁钽矿*884U867+结构的有序化形式。它是钽的主要工业矿物,是高度分异演化伟晶岩的标志矿物之一。在加拿大红十字湖地区锂云母/透锂长石伟晶岩脉中发现了这一钽矿物。矿物为黑褐色,呈半自形,颗粒达 C!22,分布于由锂云母钠长石构成的条带中,与之共生的是一套典型的、高演化的花岗伟晶岩矿物组合。锡锰钽矿具有 KE A L7、ME A;8、;A B 比值高,杂质少的特点。
5、矿物平均分子式为:KE#C*MEC(;C!(;8C(KEC(EC!L7C#+C%*;#C%BC)#+!C I.晶胞参数#J C%-)(E2,J#C#(.!E2,(JC-#!)E2,!J%#_&,)J C-&E2)。依据矿物!a%#_、)a C-E2)、对偶面网!#与!#具强分裂衍射双峰、*!#A*!为 C#%和 KE A*L7 N KE+(#等特征,在锡锰钽矿与锡铁钽矿所构成的同质多像、有序/部分有序/无序这样一个连续系列中,本区所产锡锰钽矿属有序端员矿物,其阳离子在八面体中分布的有序度约为%-b。在钽资源的寻找和开发利用中,应重视含锡锰钽矿的锂云母/透锂长石伟晶岩脉。关键词:锡锰钽矿;锂云母
6、/透锂长石伟晶岩 钽矿物 有序/无序;加拿大中图分类号:P-&.文献标识码:G第)#卷 第-期地球化学c4UC)#,B4C-!年%月TdI=efKf=GM7R6C,!表!红十字湖地区锂云母 透锂长石伟晶岩、阿尔泰#号伟晶岩脉及蒙古翁岗岩化学成分!#$%&(%)*+$+,)-,.*/*,0,1/(%$%-*2,$*/%3-%/$*/%32%4*05-%5)/*/%14,)6%2 4,.78%4%9,1/(%/(*42-%5)/*/*+:%*0 14,);$/*4%5*,0902,1,05,0*/%14,)为高度分异演化的阿尔泰号伟晶岩脉?据文献&9=A B;蒙C为蒙古翁岗岩?据文献A B。图&锡
7、锰钽矿的 D 射线粉末衍射图谱的变化E*5F&(05%.*0 D34G-,H%4 2*114+/*,0-/%40.,1 H,25*0*/%F 有序化的锡锰钽矿(样号&=3=I3&);#F 弱有序化的锡锰钽矿、锡铁钽矿或钽锰矿(样号 J3=3=)。主元素(K)样 号微量元素(!5 L 5)样 号红&红=阿 蒙 C红&红=阿 蒙 CM*N=OPF IP IOF QP OCF PP OPF OQ7*C JIIJ IRP=QC&RIP;$=N&IF OP&IF QJ&CF PJ&IF OQ6#&JCP&JPPRQQ&QOIE%=NPF OJPF JPPF OIPF=O.I QO=&O&PP&ORE%N
8、PF=OPF PQPF IPF=I!IPC&OOJIONPF JPF JJPF CPF CS#=C=QJCIR5NPF JJPF JPPF OJPF=PM4&R&JI=PPF=PF&QTJIR&OR=JS=N=F QOCF IJF CJF=CT%&QQ=J=O&RF=U=N=F&=F&F OOF&M0I&JPO!*N=PF P=PF PPF PJV1CO&PF OV=N&F PJPF RPPF IPPF RCW&CQ&QPIIN=PF=PPF PQ!L S#=J&J&F QPF ROEPF OJPF IQPF C&F RR要意义。就!、S#矿物而言,锡锰钽矿在我国虽有所发现I9 OA,但还未像
9、钽铌铁矿、细晶石等热门矿物一样受到人们的关注,本研究希望能够起到抛砖引玉之作用。在加拿大曼尼托巴州红十字湖地区富钽伟晶岩中所发现的锡锰钽矿为褐黑色,半自形 3 粒状,颗粒大小约 PF=),均匀分布于由锂云母钠长石构成的条带中。与之共生的是一套典型的高演化的花岗伟晶岩矿物组合,除钠长石、钾长石、石英和白云母等造岩矿物外,还有铯榴石、锂云母、透锂长石、钽锰矿、锂磷铝石、细晶石、锂辉石、锂电气石、钽锡石、黄玉和磷灰石等。其中钾长石有序度为 PF RI96#、.分别达 CF OK和 PF OQKQA。矿物 D 射线粉末衍射数据是在菲利浦 XY&O&P型全自动粉末衍射仪上完成的,其晶胞参数由伊藤法求出。
10、锡锰钽矿 J 条衍射最强的线条9 其面网间距分别为 F PP=J?=&B、F IIR R?=PB、=F RI&=?=&B、=F JP&?PC&B和&F OOJ I?=IPB。矿物虽未加热,但衍射图谱清晰。在所出现的数十条衍射线中,其!值和衍射强度均能与;M!PZ左右?!为 F P B 清晰地出现由对偶面网?=&B和(=&)所形成的强衍射分裂双峰,这种情况是 RPZ的锡铁钽矿和钽锰矿所不出现的(见图&),而无序化严重及部分有序化的锡锰钽矿也要在加热灼烧后才可能出现。锡锰钽矿的结构是无序的锡铁钽矿结构的有序化形式。锡锰钽矿阳离子的有序化程度是不一样的,阳离子部分有序化的样品,在结构上处于有序的锡锰
11、钽矿和无序的锡铁钽矿之间。其由对偶面网?=&B、(=&)所形成的衍射双峰的分离强度、角、有序度均可随样品的加热(灼烧)而增加。本区及有关的锡锰钽矿的晶胞参数和 0 L?E%0B比值一并列于表=。从表=中可知,反映其矿物有序度及三斜度的 与反映矿物形成环境的地球化学指标 0 L?E%&D 射线衍射资料CQ=地球化学=PP=年表!各种锡锰钽矿的晶胞参数!#$%&()*+%$,-.%*%-/01 2-)0(/3045)()*%/产 地样 号晶 胞 参 数6(7(8%9 6()资料来源!:(.;:(.;#:(.;!:&?&?AB CDE=B EF AAB D&CB AFAB DA CB AAA本文红十
12、字湖&?&?&AB CD=CB EG AB D&=CB AFAB DA GAB CD本文红十字湖&?&?=AB CD&B EC AB D&ECB&AAB DA DAB CC=本文加拿大坦柯AB CDA B ED=AB D=CB AAAB DD=AB GG=HCI西澳大利亚&FGDAB CE FB E=&AB D ACAB GEAB DD=AB E=GHCI西澳大利亚6JKED=AB CEE FB E=DAB DAC CCAB GAB DDA FAB ECDHCI西澳大利亚L=FFMAB CD=AB EC AAB DAC FCB&AB DDF AB CEGHCI西澳大利亚L=DAB CD&DB
13、EG CAB D DCB&DAB DDC AB CF=HCI西澳大利亚E&C&AB CD=GB EG AB D&CB&EAB DDC AB FFHCI美国弗吉尼亚NO?&AB CE CB E=AB DA FCAB FAAB DD&CAB GDHAI美国弗吉尼亚NO?=AB CEG&B E&GAB D ACAB GDAB DD=AAB G&HAI美国弗吉尼亚NO?EAB CE CB E=AB DA CCAB F&AB DD=AB GGHAI美国弗吉尼亚NO?DAB CEG EB E=AB DA CAB GFAB DD=&AB CDHAI6(;之间呈明显的正相关关系,其相关方程为P!:A E 9
14、AB CGG 6(7(8%9 6()其相关系数%Q AB FFC A。同样,由于 6(&9在八面体中的离子半径为 AB AGD(.R大于相应的 8%&9:AB AC(.;R 因而导致 6(7:8%9 6(;与某些晶胞参数!&及$的正相关关系,如 6(7:8%9 6(;比值大于 AB F 者,其!、$则分别大于 AB CD&A(.RB E A(.及 AB DDG(.=。6(7:8%9 6(;比值与晶胞体积的关系见图&。锡锰钽矿族矿物某些特殊面网衍射强度的比值与!角的关系如图=所示。由于锡锰钽矿的超晶胞!、长度均&倍于亚晶胞,存在于超晶胞中基本格架相当于锡铁钽矿结构的亚晶胞,其体积仅为超晶胞的 7
15、 E,即由 E 个这样的亚晶胞堆聚而成 个超晶胞,所以,在超 晶 胞 中 取 指 数 为:&A;的面网作为其中亚晶胞的代表就是理所 当 然 的 了,显 然:A&;不属于亚晶胞的面网而是超晶胞特有的面网。从图=中可以看出,反映三斜度及有序度变化的!角与 A&7&A呈明显的线性关系,它们均出现连续的变化,这也意味着,某些样品的 S 射线衍射性质位于锡铁钽矿和锡锰钽矿之间的中间位置,它们的超晶胞衍射的相对强度比红十字湖锡锰钽矿低。个别样品 A&7&A比值近于 A,因而!角接近于CAB 红十字湖;&B 加拿大坦柯;=B 西澳大利亚;EB 美国弗吉尼亚。图=锡锰钽矿!角与 A&7&A的关系8)5B=K0
16、-%$*)0(01!(4*U%-*)0 A&7&A01 3045)()*%黑三角为红十字湖样品,其他据文献HI。A&为超晶胞面网衍射强度,&A为亚晶胞面网衍射强度。第 D 期王贤觉等:红十字湖地区锂云母?透锂长石伟晶岩脉中锡锰钽矿的发现EF=!根据文献#!$,有序化指数!%(&()*+,)-.&/0)*+,1 先用多元回归分析法求出相应的&/0,而&(已在表 2 中列出,代入上式,即可求出本区 3 个样品的!,其平均值为+4*51 故有序度约为*67。表!锡锰钽矿、钽锰矿和锡石的化学成分#$89:;3?9:&A&(?B?&C.7&D E&0F?C?B;1 9CF9C&B9CB9:?B;9C0
17、9(?B;/?B;一个完整的、连续的、可变的有序度系列。红十字湖锡锰钽矿为有序端员成员,其有序度约为*67!。本区锡锰钽矿及其有关矿物的化学成分等资料一并列出于表 3。由于样品的化学成分均来自电子探针分析,所得出的G;2H3$为全 G;,如何确 定 锡 锰 钽 矿 中G;2 I-G;3 I的比例?一般来说,G;和 JC存在着明显的负相关关系,且其斜率近于负!,因而 G;应放于 K 组,属 2 价态。但由于本区所有含 G;样品的 JC 含量远大于 G;,单位晶胞中的 JC2 I数目均已超过 L,在 K 组中已没有 G;的位置了,而 M 组和 组之和小于!2,根据文献#!$提出的原则,G;应放于
18、M 组,属 3 价态。本文在分子式计算及用多元回归分析求锡锰钽矿的&/0时,G;均取3 价态。从表 3 的数据可知,在以 H 原子为32 所计算的锡锰钽矿 KLMLNH32的构成中,其 组 成 接 近JCLOCL89NH32。在 K 组中,以JC2 I为主的 P2 IQ L1 即 P2 I有一定的盈余。在 M 组中,以 OCL I为主的 PL IR L,一般在 2 S 3之间,即 PL I有较多的亏损,但在 M 组,OCL I还是大于 6+7。在 组中,.896 II T6 I Q N1 即 P6 I有一定的矿 物样 号892H6T2H68?H2OCH2G;2H3$JCHUCH总 和锡锰钽矿!
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