Study on the Geochemical Characteristics and Genesis of Single Minerals in the Alkaline Rocks of Baiyun Mountain, Gejiu, Yunnan
The Gejiu tin polymetallic ore deposits in Yunnan are among the world’s significant megadeposits, encompassing mining fields such as Malage, Songgao, Kafa, Songshujiao, and Lao Chang. The Baiyun Mountain alkaline rock mass is situated in the Baiyun Mountain Forest Farm area, north of the granitic complex, predominantly consisting of alkali feldspar granite and nepheline syenite. This study presents a comprehensive whole-rock geochemical analysis of the nepheline syenite from Baiyun Mountain, complemented by electron microprobe analysis of the feldspars, nepheline, and pyroxenes within the rock samples. The geochemical findings suggest that the nepheline syenite is a peralkaline rock characterized by silica deficiency and ultrapotassic affinity, likely derived from a heterogeneously enriched mantle source. Fractional crystallization of mafic minerals and minor feldspar may have occurred during the petrogenesis of the rock mass. The rocks contain a few of pyroxenes, and the electron microprobe data show these pyroxenes have a uniform composition, belonging to aegirine. Employing the Bart geothermometer, the crystallization temperature of the feldspar is estimated to be approximately 385.53˚C, which is indicative of the minimum temperature during the rock's formation. The electron microprobe analysis confirms that the nepheline meets the mining standards, suggesting its potential for mining and utilization.
Baiyun Mountain
云南个旧矿区处于滨太平洋构造域边缘与特提斯构造域交界部位,欧亚板块、太平洋板块和印度洋板块俯冲三者复合的碰撞挤压带,四周以深大断裂与相邻构造单元相接
本文将通过地球化学方法揭示个旧白云山碱性岩成因机制,及其与个旧白垩世花岗岩的关系,并为该区域的矿产勘查工作提供依据。
云南省个旧市为白云山碱性岩体的出露点,个旧位于云贵高原之南,处于东经102˚54'~103˚25'、北纬23˚01'~23˚36'上,市区位于阴、阳两山当中。面积约1587平方公里。“个旧”是源至彝语“果作”音译的演化,是种荞子、吃荞饭的地方。个旧距离昆明有280公里,和越南相离200公里。全市面积1587平方公里,人口453,300人。城市人口以309,500人为主。城镇化水平达到68.30%。全市建成面积12平方公里,常住人口18万人。境内少数民族为彝族、壮族、回族、苗族、傣族、哈尼族,约12万人。个旧是一个冶金工业城市,主要生产锡和开采铅、锌、铜等有色金属。它有“锡资本”的美誉。这个地区以锡的生产而闻名。锡矿开采已有2000多年的历史。是世界上最早的锡生产基地,也是中国最大的锡生产基地。云南省个旧市气候属亚热带高原季风气候,年平均气温16.4摄氏度,最冷月份(1月):10.1摄氏度,最热月份(7月):20.5摄氏度,被誉为“最适宜人类居住的城市之一”。海拔2740米至150米,城区海拔1688米,由于海拔差异较大,个旧市立体气候清晰,动植物资源丰富。森林覆盖率为32.3%。有树木420种,经济林11种,竹5种,野生药材200多种,野生花卉270种,珍稀植物9种。它们是云南金花茶、刺山银耳、慈姑、东布朗、多裂苏铁、云南雪松等11种珍稀动物,有长臂猿、麝香、云豹、巨蜥、水獭等。其中,为蔓耗热带雨林中所独有的是被誉为“生物活化石”的红河多歧苏铁。
本云南个旧矿区位于华夏板块西缘,为菲律宾板块与华夏板块、印度板块三大板块的接触部位,由于其特殊的大地构造位置,使得其区内构造活动以及岩浆活动强烈,形成了以个旧断裂、龙岔河断裂、轿顶山断裂等几大断裂为主的南北向断裂组以及龙岔河、神仙水、马松、老卡等岩体。其中马松、老卡等岩体为个旧矿区的主要成矿岩体(
个旧地区域出露的地层主要由三叠系及二叠系的碳酸盐岩、砂岩、泥质砂岩。从新到老依次为上三叠统(T3)鸟格组和火把冲组;中三叠统(T2)法郎组和个旧组;下三叠统(T1)永宁镇组和飞仙关组;上二叠统(P3)龙潭镇组和二叠纪(P)火山岩。T3火把冲组与鸟格组岩性主要是细粒的碎屑沉积岩;往后为T2的法郎组,岩性由细粒碎屑沉积岩以及部分碳酸盐岩组成,无论是法郎组地层的上部还是地层的下部都夹有基性的火山岩;T2个旧组岩性为碳酸盐岩,在其地层下部还出露有火山岩。T1永宁镇组和飞仙关组的岩性含有碎屑沉积岩,如泥岩、砂页岩、砂泥岩等。上二叠统龙潭镇岩性主要为细砂岩、泥质砂岩等细粒的碎屑沉积岩,局部可见有含煤层的地层。最后为二叠系的峨眉山玄武岩。在个旧地区出露的地层中,个旧组与法郎组、飞仙关组与龙潭组中间有地层的缺失,其接触关系为假整合接触,除以上四个地层外,余下的地层接触关系都为整合接触关系。
个旧地区的岩浆活动主要发生在二叠纪(P)、三叠纪(T)和白垩纪(K),其中P、T的火山活动主要以基性火山喷发作用为主,白垩纪的岩浆活动主要表现为大规模的岩浆侵入。由于以上多次大规模的火山活动,使得个旧地区出露有规模巨大、种类繁多的岩体。主要有酸性岩、碱性岩、基性岩、玄武岩等主要类型。其中酸性岩类型主要有等粒花岗岩、斑状花岗岩;基性岩主要以辉长岩为主。在个旧地区出露的岩体中,与成矿关系较为密切的岩体类型主要为斑状花岗岩与细粒花岗岩,该两种岩体类型与个旧地区的成矿作用在时间以及空间的分布上都具有密不可分的联系。在个旧矿区中,老厂、卡房两个矿田的成矿作用与等粒花岗岩有关,马拉格、松树脚两个矿田成矿作用与斑状花岗岩有关。
本在个旧矿区里主要出露三叠系地层,其中三叠统个旧组(T2g)地层是矿区的主要含矿层,整个三叠系地层厚度约5000米,地层岩性主要为碳酸盐岩、碎屑岩及基性火山岩。中生代以下的地层多暴露在矿化区外部,只有少量的二叠系火山岩分布在矿区的西北与西南部。
由老到新的个旧地区域地层描述参考文献如下
二叠系(P)
下二叠统茅口组(P1m):为基性火山建造,厚度在2426 m左右。
上二叠统龙潭组(P21):岩性主要为细砂岩、泥质砂岩、泥岩,含有煤建造和细粒碎屑岩建造,厚度 > 332 m。
三叠系(T)
下三叠系飞仙关组(T1):岩性主要为含凝灰质杂色砂页岩,厚度在173~389 m。
下三叠统永宁镇组(T1y):岩性主要为砂岩夹泥岩等细粒碎屑沉积岩,厚度在408~457 m。
中三叠统个旧组T2g):T2g在矿区里分布广泛,是主要容矿层位,岩性主要为碳酸盐岩,其下部含火山岩和泥质灰岩。按岩性组合可分成三个岩性组合段:
卡房段(T2g1):岩性主要与灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩、灰岩、灰岩互层。中,下段泥质、富藻、玄武岩、辉绿岩较多。最大厚度约2054 m,最小厚度约954 m,卡房段是矿区主要的赋矿层位。本段矿体占已探明矿体的82.5%,锡储量的90%,铜储量的96%,铅储量的44%。T2g1是个旧矿区的主要控矿层位。
中三叠统法郎组(T2f):岩性主要为泥岩、页岩、板岩、灰岩、白云岩等,该套地层主要为海陆交互沉积形成,在它的上部及西部都夹有很厚的基性火山岩,局部与T2g地层的接触为平行不整合接触。地层广泛分布在个旧断裂西区和个旧东区东北部地区,根据不同地段沉积地层的不同,可分为三段:T2f1主要岩性为黄页岩、泥岩、板岩,含硅质页岩、泥质灰岩、碳质页岩、部分含锰泥岩,厚度350~700 m;T2f2主要岩性为泥质。层状灰岩,厚度400~800 m;T2f3主要岩性为黄色、灰紫色页岩、板岩等,岩石、凝灰质千枚岩、泥质灰岩,厚度约1000 m。
上三叠统鸟格组(T3n):岩性以砂质页岩、粉砂岩掺杂碳质页岩、泥岩为主,含瓣鳃类与菊石化石,具有纹层的铅锌矿化,厚度为300 m左右。主要分布在个旧西区南部火把冲(T3 h)与西部回原区域。与下伏法郎组的接触为整合接触。
上三叠统火把冲组(T3 h)岩性主要由黄至灰黑色板岩、砂岩、透镜状无烟煤、含炭质页岩及硅质砾岩组成。细碎屑层,厚度500~1200 m,具有层状铅锌矿化。
第三系(R)
岩性主要为灰白色泥质灰岩、泥岩,与上覆地层及下覆地层呈不整合接触。
第四系(Q)
由残坡积物及山间洪积物、冲积物组成,主要为含锡的粘土,在个旧矿区内出露范围较广,是个旧砂锡矿的主要容矿层位。
本个旧矿区自三叠世以来形成了一套以沉积碳酸盐岩为主的地层之后,它经历了多次大型构造运动,分别是晚期印支造山运动、燕山中晚期的岩浆侵入及成矿作用、喜马拉雅早期造山运动以及晚期的构造作用,这多次大的构造运动使得个旧矿区内发育较多的褶皱及断裂。按照其构造的延展方向在个旧矿区内可将其分为以下几组:北东组、东西组、南北组和北西组四组构造,总体而言,个旧矿区的构造景观是一个以个旧西区的岩体为中心的环形,而个旧矿区构造的形成机制以及控矿性却各有不同。参考前人研究如下
北东组构造:
个旧地区北东向组构造主要由海西期、印支期、燕山期等多次大的构造运动共同作用形成,是个旧地区最主要的一组构造。
1) 个旧构造–岩浆盆地:其形成主要是由于海西期、印支期的构造运动导致个旧海湾盆地的拉张、下陷所导致。个旧构造–岩浆盆地为个旧矿区的一级构造,整个个旧矿区刚好包容在其之中,其外围地区主要出露P的火山沉积岩,由内而外依次出露上三叠统、中三叠统及下三叠统地层。盆地被喜马拉雅造山运动所形成的南西向、北西向构造所切割,沿着杨子板块向西南侧扬起、收敛,其北东向较开阔、平缓。
2) 贾沙复式向斜和指山复式背斜:贾沙复式向斜和五指山复式背斜是个旧地区的第二个构造单元,该构造单元主要是由于印支运动晚期及燕山早期的构造作用所形成。五指山复式背斜往北东扬起,向西南倾伏,背斜两翼的倾角为20˚,轴向为北东向20˚,背斜核部较宽阔、平缓。背斜沿西南方向向北东方向暴露的地层依次为上三叠统龙潭组和下三叠统飞仙关组、中三叠统个旧组和统法郎组。含有较大规模的隐伏花岗岩岩体在该地层下部。五指山复式背斜有较大的面积出露在个旧东区,含括了个旧东区的几个大型矿田,为个旧东区最主要的控矿构造。
贾沙复式向斜与五指山复式背斜相邻,轴向与五指山背斜基本平行,为北东向25˚,贾沙复式向斜与五指山复式背斜均为个旧矿区的二级构造单元。贾沙复式向斜南西端向西偏转,主要是由于后期的构造运动所改造,北东端延伸到蒙自盆地的边缘。贾沙复式向斜西翼的岩性主要为个旧西区的大规模火成岩,轴部区域主要为三叠系的碎屑沉积岩及碳酸盐岩。
3) 北东向断裂组:其总体走向为北东向30˚,延伸较长,为个旧地区的三级构造单元。从西向东,有渣腊断裂、龙岔河断裂、轿顶山断裂、普洒河断裂、杨家田断裂、火把冲断裂、五指山复式背斜轴部断裂带,上述断裂均有相同的平面间距。其形成机制与贾沙向斜、五指山背斜一样,均为印支运动与燕山运动所导致。虽然其形成机制一致,但由于其所处空间位置及力学性质的差异,导致该断裂组的控矿性各不相同。在以上几条断裂中,主要的控矿构造为五指山复式背斜轴部断裂,该断裂中发育有较多的次生断裂,是矿区内的重要控矿构造。
东西组构造:
个旧矿区东西组构造的数量与北东向组相比较少,主要类型有褶皱和断裂,在个旧东区构造较为发育,西区次之。东西向构造与北东向构造所构成的格子状构造是个旧东区最主要的控矿构造,这两组方向的断裂使得个旧矿区的主要矿田基本分布在五指山复式背斜的轴部。
1) 近东西向褶皱:其轴部延伸方向与断裂走向基本平行,褶皱延伸距离较短,主要为短轴褶皱,褶皱的北翼平缓,南翼的产状较陡,部分褶皱的南翼有倒转的现象。个旧矿区的东西向褶皱是五指山背斜收挤压而形成的次级构造,属于个旧矿区的三级构造单元。东西向的褶皱在个旧东区较为发育,在个旧西区没有明显的发育。
2) 东西向断裂:东西向断裂包括元老断裂、个松断裂、背阴山断裂、蒙子庙断裂带、老熊洞断裂、仙人洞断裂、白龙断裂、龙树脚断裂等。断层总体走向西北,延伸至4~15公里。倾斜角较陡或接近直立,倾向于北或南。该组断层构造面通常由多条断层组成。断层呈扁平、波浪状延伸,夹透镜状岩石。个旧东区的东西向断裂为五指山背斜的次生断裂,属个旧矿区三级构造单元,是个旧东区重要的控矿构造。
东西向的断裂在个旧西区比较少见,主要有田冲断裂等几条较小的断裂。在克勒一带可见有一东西向的锡矿化带,伴生有一二长岩岩脉,岩脉可见有硅化蚀变,推测在其附近有一隐藏的东西向断裂。个旧西区东西向断裂与东区相比矿化规模小,矿化程度低,但其矿化延伸长度较长。
北西组构造:
个旧矿区内北西向的褶皱、断裂发育较少,主要出露在西南部的陡岩至水塘一带,控制了该地区的成矿作用,但成矿程度不高。白沙冲断裂是一条大型的北西向断裂。断层附近没有矿化,位于个旧东部,是老矿区与蒙自盆地的分界线。马拉格、老厂两个矿段出露的小规模断层控矿性较好。
南北组构造:
甲介山断裂与个旧断裂是个旧矿区最重要的南北向构造,个旧断裂将个旧的矿区分为个旧东区与个旧西区。个旧西区矿化程度低、规模小,偶尔产出小规模的矿床或矿化点;而东区与西区相反,其矿化程度高,矿化规模大。个旧矿区内的主要大型矿床及矿田都分布在个旧断裂的东区。由此可见,个旧东区与西区之间的成矿特点有较大差异。
以上为个旧矿区发育的较典型、较高级的构造,而在以上高级的构造之外,还发育有一些规模较小、较低级的次级构造,如褶皱的层间滑动、层间劈理、层级剥离以及一些次生裂隙等,是控制矿体矿群分布的主要构造。
不个旧矿区内岩浆岩出露面积较小,以个旧断裂为界,东区出露的岩浆岩规模较小,大多以隐伏岩体产出,出露面积仅7平方公里,主要类型为燕山期花岗岩及印支期的碱性玄武岩。主要有马拉格–松树脚岩体、老厂–卡岩体、白沙冲岩体。拉格–松树脚岩体出露面积较小,约0.065 km2,呈零星状分布,主体隐伏于地下深处,为似斑状花岗岩;白沙冲岩体位于白沙冲断裂北东部,出露面积6.5 km2,岩体侵位于个旧组灰岩中,岩体总体岩性变化不大,以黑云母花岗岩为主;老卡岩体岩性为黑云母花岗岩,出露的面积较小,主要以隐伏岩体的形式产出,只在白沙坡出露一小部分,老卡岩体是个旧东区主要成矿岩体。个旧西区出露的岩浆岩面积较大,达200多平方公里,岩体主要类型为基性、酸性、碱性岩,主要由三大岩体组成,分别为龙岔河岩体、神仙水岩体、贾沙岩体等。龙岔河岩体由斑岩–黑云母花岗岩组成。该岩体的北、西、南与三叠系地层接触,东与辉长岩二长岩、等粒花岗岩、碱性岩接触。贾沙岩体是位于神仙水岩体西侧都基性岩体。神仙水岩体由等粒状花岗岩组成,岩体的东部与T2f和T2g相连,神仙水岩体以北与白云山碱性岩体相连、西南与贾沙基性岩体相连、西北与龙岔河花岗岩体相连。
不白云山碱性岩体出露于矿区西部个旧杂岩体北侧(
霞石正长岩:灰绿色,中粗粒结构,造岩矿物主要有霞石、钾长石、钠长石及黑云母,副矿物主要为辉石、磁铁矿等(
霞石含量约40%~55%,呈灰色,板片状条痕无色,玻璃光泽,断口为油脂光泽,硬度大于小刀,无解理,性脆,它形晶,%,正交偏光镜下具有不均一的干涉色,为淡黄–灰白色,多色性明显,解理不发育,负低突起,平行消光,负延展性(
钠长石含量约为含量约15%~20%,呈白色,板状,条痕无色,玻璃光泽,硬度大于小刀,在薄中无色透明,最高干涉色一级灰白–黄白,斜消光,呈半自形,多见聚片双晶(
钾长石含量约15%~20%,呈灰白色,板状,条痕白色,玻璃光泽,莫氏硬度为6,两组完全解理,发育卡式双晶(
黑云母含量约6%~10%,呈黑褐色,片状,条痕白中带绿,透明至半透明,玻璃光泽,硬度小于小刀,解理完全,一组极完全解理(
图2. 云南个旧白云霞石正长岩岩相学特征
对于野外采集的岩石样品,先进行手标本观察记录。选取新鲜的样品切割成片状,再进行粗磨、细磨和抛光,制成光薄片、探针片。然后在显微镜下观察岩石薄片,记录其矿物成分、结构以及产状特征。
选取新鲜的岩石样品300 g,去掉表面风化层后,机械粉碎至颗粒粒径约1 cm左右,再把样品置于无污染的自动玛瑙研磨机中研磨至200目。为防止样品之间发生混染,在每次研磨完样品后,将玛瑙研钵以及玛瑙珠放入清水中清洗,并用喷上酒精的脱脂棉擦洗后烘干。在进行主、微量元素分析实验之前,将制备好的200目粉末放入100℃烘干箱中烘干约3小时,然后放入干燥器中备用,准备做全岩元素含量化学分析。
在Nikon双目镜下挑选碱性岩中新鲜未蚀变的霞石、钾长石、斜长石、辉石单矿物,准备做电子探针化学含量分析。
全岩元素含量分析:
全岩的主量元素、微量元素在广州澳实矿物实验室完成。按要求制备定量的样品(~0.6 g),加入到~4.8克Li2B3O7熔剂中,混合均匀,在1000℃的熔炉中熔化。主量元素采用X-射线荧光融片法进行含量测定,仪器型号为ME-XRF06,分析精度优于1%。微量元素分析采用HF + HNO3密封溶解,加入Rh内标溶液后转化为1%HNO3介质,以ICP-MS测定,分析精度优于5 %。分析测试使用的仪器型号为PE Elan6000型电感耦合等离子质谱计(ICP-MS)。
单矿物样品的电子探针分析:
首先要把磨好的剖光合格的探针片用酒精擦干净,然后在显微镜下用较细的油性笔圈定霞石、斜长石、钾长石晶体,圈定完一个片子以后,用一张纸把刚刚圈定的片子轮廓画在纸上,并对每个圈进行编号。
样品的电子探针分析在桂林理工大学地球科学学院的电子探针室完成。电子探针分析所用的为日本岛津的JXA-8230 (EMP),工作条件是电压15 kV,电流0.02 mA,电子束直径为1 µm。
旧白云山地区霞石正长岩全岩元素含量分析见
样品号 | 81-290 | 81-291 | 81-293 | 81-295 | 81-301 | 81-304 |
岩性 | 霞石正长岩 | |||||
Al2O3 | 20.36 | 20.96 | 20.93 | 21.60 | 19.73 | 21.92 |
CaO | 1.25 | 1.41 | 1.02 | 1.24 | 2.02 | 1.23 |
Fe2O3 | 3.86 | 2.91 | 6.02 | 2.90 | 4.19 | 2.93 |
K2O | 6.57 | 6.71 | 4.47 | 7.67 | 6.56 | 6.69 |
MgO | 0.18 | 0.15 | 0.12 | 0.18 | 0.21 | 0.16 |
MnO | 0.18 | 0.12 | 0.18 | 0.20 | 0.16 | 0.16 |
Na2O | 10.02 | 10.72 | 9.96 | 9.58 | 10.35 | 9.03 |
P2O5 | 0.00 | 0.00 | <0.001 | 0.01 | 0.00 | 0.01 |
SiO2 | 53.71 | 53.99 | 53.18 | 54.13 | 53.66 | 54.21 |
TiO2 | 0.29 | 0.20 | 0.23 | 0.21 | 0.26 | 0.25 |
L.O.I | 4.02 | 3.35 | 4.27 | 2.73 | 3.27 | 3.82 |
Total | 100.45 | 100.53 | 100.37 | 100.44 | 100.41 | 100.41 |
V | 26.21 | <20 | <20 | <20 | 34.03 | 25.23 |
Zn | 263.52 | 204.78 | 221.35 | 185.13 | 240.19 | 169.43 |
Rb | 351.81 | 302.93 | 239.25 | 257.47 | 306.36 | 256.64 |
Sr | 129.91 | 128.80 | 95.00 | 140.89 | 144.06 | 175.13 |
Zr | 840.04 | 640.24 | 998.56 | 533.30 | 705.09 | 328.22 |
Y | 18.48 | 17.59 | 17.17 | 15.62 | 17.90 | 16.63 |
Nb | 207.75 | 173.47 | 191.99 | 126.76 | 117.18 | 53.59 |
均53.81%)、Fe2O3(2.898%~6.016%,平均3.801%)、Al2O3(19.73%~21.62%,平均20.92%)、Na2O (9.03%~10.72%,平均9.94%)、K2O (4.47%~7.67%,平均6.45%)与总碱含量(Na2O + K2O = 13.5%~18.39%,平均16.39%),同时具有较低的MgO (0.12%~0.21%,平均0.17%)、MnO(0.12%~2.02%)、TiO2(0.20%~0.29%)。在TAS图解上(
个旧白云山霞石正长岩中含少量辉石,辉石单矿物电子探针元素含量分析结果见
岩浆的成分可以决定矿物的成分,因此通过对辉石的成分分析可以反映成岩源区的信息。
样品号 | 81-301-3-01 | 81-301-3-02 | 81-301-3-03 | 81-301-3-04 | 81-301-3-05 | 81-301-1-01 | 81-301-1-02 | 81-301-1-03 | 81-301-1-04 | |||||||
SiO2 | 52.94 | 52.88 | 53.02 | 52.74 | 53.33 | 53.15 | 52.81 | 53.14 | 52.46 | |||||||
TiO2 | 0.08 | 0 | 0.16 | 0 | 0.02 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||
Al2O3 | 1.29 | 1.17 | 1.27 | 1.23 | 1.24 | 1.26 | 1.17 | 1.35 | 1.42 | |||||||
Cr2O3 | 0.01 | 0.01 | 0 | 0.01 | 0 | 0 | 0 | 0.01 | 0 | |||||||
FeO | 29.37 | 28.54 | 28.93 | 29.44 | 29.08 | 29.24 | 29.66 | 30 | 29.79 | |||||||
MnO | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 0 | 0 | 0 | 0.03 | 0.03 | 0.05 | |||||||
MgO | 0.09 | 0.07 | 0.06 | 0.08 | 0.03 | 0.07 | 0.07 | 0.15 | 0.06 | |||||||
CaO | 0.48 | 0.43 | 0.28 | 0.38 | 0.36 | 0.5 | 0.26 | 0.59 | 0.41 | |||||||
Na2O | 13.69 | 13.21 | 13.11 | 13.78 | 13.55 | 13.02 | 13.75 | 12.87 | 13.59 | |||||||
K2O | 0.01 | 0.01 | 0 | 0 | 0 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0 | |||||||
Si | 2.16 | 2.19 | 2.18 | 2.17 | 2.18 | 2.18 | 2.17 | 2.17 | 2.16 | |||||||
Al(ⅵ) | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.07 | 0.07 | |||||||
Ti | 0 | 0 | 0.01 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||
Fe3+ | 0.96 | 0.87 | 0.85 | 0.98 | 0.91 | 0.86 | 0.97 | 0.86 | 0.97 | |||||||
Fe2+ | 0 | 0.04 | 0.07 | 0 | 0.02 | 0.08 | 0 | 0.09 | 0 | |||||||
Mg | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0 | 0.1 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | |||||||
Ca | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.03 | 0.02 | |||||||
Na | 1.09 | 1.06 | 1.05 | 1.10 | 1.07 | 1.04 | 1.09 | 1.02 | 1.08 | |||||||
K | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||
Wo | 1.03 | 0.94 | 0.62 | 0.82 | 0.77 | 1.1 | 0.57 | 1.29 | 0.89 | |||||||
En | 0.28 | 0.21 | 0.18 | 0.25 | 0.09 | 0.22 | 0.22 | 0.46 | 0.16 | |||||||
Fs | 45.42 | 45.84 | 46.58 | 45.35 | 45.72 | 46.73 | 45.76 | 47.46 | 46.05 | |||||||
Ac | 53.27 | 53 | 52.62 | 53.58 | 53.41 | 51.95 | 53.45 | 50.79 | 52.89 |
注:以6个氧原子和4个阳离子为基准。
云南个旧白云山霞石正长岩中钠长石和钾长石的电子探针化学成分分析结果见
样品号 | 81-301-2-01 | 81-301-2-02 | 81-301-2-03 | 81-301-2-04 | 81-301-2-05 | 81-301-2-06 | 81-301-2-07 | 81-301-2-08 |
SiO2 | 64.42 | 64.43 | 64.97 | 64.08 | 68.82 | 68.02 | 69.11 | 62.98 |
Al2O3 | 18.56 | 18.41 | 18.37 | 18.43 | 19.38 | 19.65 | 19.70 | 18.21 |
CaO | 0.01 | 0.00 | 0.05 | 0.05 | 0.03 | 0.03 | ||
Na2O | 0.55 | 0.60 | 0.86 | 0.61 | 11.41 | 11.38 | 11.66 | 11.33 |
K2O | 16.19 | 16.67 | 15.62 | 15.41 | 0.11 | 0.32 | 0.16 | 0.12 |
Si | 2.99 | 2.99 | 3.00 | 2.99 | 3.01 | 2.99 | 3.00 | 2.98 |
Al | 1.01 | 1.01 | 1.00 | 1.01 | 1.00 | 1.02 | 1.01 | 1.01 |
Na | 0.05 | 0.05 | 0.08 | 0.06 | 0.97 | 0.97 | 0.98 | 1.04 |
K | 0.96 | 0.99 | 0.92 | 0.92 | 0.01 | 0.02 | 0.01 | 0.01 |
An | 0.07 | 0.02 | 0.27 | 0.24 | 0.12 | 0.14 | ||
Ab | 4.94 | 5.20 | 7.69 | 5.69 | 99.11 | 98.19 | 99.01 | 99.15 |
Or | 95.06 | 94.73 | 92.29 | 94.05 | 0.65 | 1.81 | 0.87 | 0.71 |
云南个旧白云山霞石正长岩中霞石的电子探针化学成分分析结果见
样品号 | 81-301-4-01 | 81-301-4-02 | 81-301-4-03 | 81-301-4-04 | 81-301-4-05 |
Na2O | 16.54 | 17.34 | 16.38 | 16.88 | 16.60 |
SiO2 | 45.17 | 45.75 | 45.30 | 46.09 | 45.00 |
Al2O3 | 33.47 | 32.61 | 33.07 | 32.70 | 32.94 |
MgO | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.00 | 0.01 |
K2O | 0.02 | 0.05 | 0.00 | 0.00 | 0.04 |
CaO | 3.73 | 3.50 | 3.52 | 3.26 | 3.63 |
NiO | 0.00 | 0.00 | 0.03 | 0.00 | 0.02 |
FeO | 0.17 | 0.19 | 0.11 | 0.00 | 0.11 |
TiO2 | 0.06 | 0.10 | 0.04 | 0.06 | 0.00 |
MnO | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.00 | 0.02 |
Cr2O3 | 0.03 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Total | 99.19 | 99.54 | 98.46 | 98.98 | 98.38 |
碱性岩的概念在地质发展的不同阶段有着不同的定义。前人最早用碱性岩组和亚碱性岩组分别描述了两个岩系:玄武岩–粗面岩–响岩与玄武岩–安山岩–流纹岩,并提出含碱性长石、类长石和碱性暗矿物(钠辉石或角闪石)的岩石为碱性岩石
个旧白云山霞石正长岩具有相对较高Fe2O3含量,较低的MgO含量,Mg#值为4~11。同时该区岩石具有较高的K2O含量,根据图3(B)投点落在钾玄岩区域,表明白云山霞石正长岩为硅不饱和超钾质碱性岩,指示岩体起源于地幔
岩浆的成分可以决定矿物的成分,因此通过对辉石的成分分析可以反映成岩源区的信息。前人研究的碱性正长岩中辉石Na2O、K2O、CaO的平均含量分别为8.86%、5.35%、1.98%,正长岩中其含量分别为3.92%、6.53%、4.06%,而云南个旧白云山霞石正长岩中这3种氧化物的平均值为9.94%、6.45%、1.36%
本次研究的云南个旧白云山霞石正长岩,其全岩主量元素哈克图解(
该区霞石正长岩中Zr含量为328~998 ppm,Nb含量为54~207 ppm,含量变化范围大,两个元素均为高场强元素,在岩浆演化及岩石蚀变过程中性质稳定,因此这表明成岩源区地幔具有不均一的性质。在微量元素哈克图解(
前人研究表明,个旧白云山碱性正长岩与霞石正长岩Sr-Nd同位素分布相对集中,且者的形成时代均为80 Ma左右,与个旧地区中基性岩、成矿花岗岩形成时代一致
前人又通过对个旧矿区花岗岩及相关锡矿的研究,认为个旧锡矿田是由于华南白垩纪岩石圈大规模伸展形成的,因此白云山霞石正长岩和碱性正长岩也是同一时期受控于该作用而形成
钠钠长石组分(Ab)在斜长石固溶体系列中及在碱性长石固溶体系列之间的分配系数主要取决于两类长石固溶体系列平衡时的温度及压力条件
本文使用巴尔特二长地质温度计,该温度计的原理是依据于共生的碱性长石和斜长石中的钠长石,而钠长石在这两个相中的分配情况取决于温度。公式如下:
(1)
(2)
(3)
(4)
样品编号 | 81-301-2-01 | 81-301-2-02 | 81-301-2-03 | 81-301-2-04 |
An | 0.00 | 0.07 | 0.02 | 0.27 |
Ab | 4.94 | 5.20 | 7.69 | 5.69 |
Or | 95.06 | 94.73 | 92.29 | 94.05 |
样品编号 | 81-301-2-05 | 81-301-2-06 | 81-301-2-07 | 81-301-2-08 |
An | 0.24 | 0.00 | 0.12 | 0.14 |
Ab | 99.11 | 98.19 | 99.01 | 99.15 |
Or | 0.65 | 1.81 | 0.87 | 0.71 |
通过
样品编号 | 81-301-2-01与81-301-2-05 | 81-301-2-03与81-301-2-06 | 81-301-2-03与81-301-2-07 | 81-301-2-04与81-301-2-08 | 均值 |
K | 0.05 | 0.05 | 0.08 | 0.06 | 0.06 |
lnK | -3.01 | -2.96 | -2.56 | -2.86 | -2.83 |
T | 367.90 | 372.76 | 416.19 | 382.26 | 385.53 |
云南个旧白云山霞石正长岩二长地质温度计的计算结果(
一种矿物原料的潜在价值,和它的加工利用途径与产品方案有着密切相关。霞石正长岩是一种蕴含铝、钾、钠等多种有价组分的综合性矿物原料,使用已在俄罗斯成功运行50余年的霞石烧结法技术处理霞石正长岩,可得到氧化铝、碳酸钾、苏打及水泥,资源综合利用率很高,企业的经济效益非常好,能为地区及社会的发展作出巨大贡献
因此,在霞石烧结法的基础上来进行白云山霞石正长岩矿床矿石的质量评价工作,并在此前提下给出计算矿石储量的工业指标是适宜的。
世界最大的霞石处理企业阿钦斯克氧化铝联合企业(АГК),采用
指标 | Al2O3 | R2O | Fe2O3 | SiO2 |
最低工业品位 | ≥26 | ≥11.5 | ≤6 | ≤42 |
边界品位 | ≥24 | ≥10 | ≤7 | ≤43 |
表外矿品位 | 20~24 | 8.5~10 | 7~8 | 43~45 |
夹石剔除厚度/m | 3 |
近年,俄罗斯科技工作者对有价组分含量的不同、因而综合利用的侧重点也不同的霞石物料,拟定了不同的质量要求(见
指标 | 第一类霞石物料(高含钠) | 第二类霞石物料(高含钾) |
Al2O3/% | ≥26.0 | |
Al2O3+ 0.3Na2O + K2O/% | ≥37.0 | |
Fe2O3/% | ≤5.0 | ≤5.0 |
Al2O3熟料∙计算/% | ≥13.5 | ≥9.5 |
碱比(R2O/Al2O3) mol | ≥0.75 | ≥0.90 |
从霞石电子探针化学组成(
本次研究成果如下:
白云山霞石正长岩为硅不饱和超钾质碱性岩,岩体起源于不均一的富集地幔源区,在成岩过程中可能发生富镁铁质矿物和少量长石的分离结晶作用。
岩石中的辉石类矿物主要为霓辉石,其化学成分表明岩浆源区具有富钠和钾,贫钙的特征。
利用巴尔特二长地质温度计计算长石类的地质温度,得知白云山碱性岩体长石的结晶温度为385.53℃左右,为霞石正长岩成岩的最低结晶温度。
利用阿钦斯克氧化铝联合企业(АГК)采用的霞石矿石工业指标(%)和俄罗斯一些学者对不同类型霞石物料提出的质量要求表格对比,发现云南个旧白云山碱性岩中的霞石符合矿石开采指标,可为今后霞石的开采利用提供依据。