湖北金山店大型矽卡岩型铁矿石榴子石原位微区分析及其地质意义

本文利用电子探针(EMPA)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)对湖北金山店大型矽卡岩型铁矿中的石榴子石开展了原位微区分析研究,并探讨其成分变化所蕴含的地质意义。金山店铁矿中的石榴子石可以分为早晚两期:早期石榴子石为钙铝榴石和钙铝榴石-钙铁榴石系列,而晚期石榴子石则主要为钙铁榴石,不同阶段石榴子石成分的变化暗示从早到晚流体氧化性增强。晚期石榴子石相比早期石榴子石富含大离子亲石元素、高场强元素和稀土元素。早期石榴子石中钙铝榴石强烈富集HREE,稀土配分模式为左倾型;而钙铝榴石-钙铁榴石系列则轻重稀土元素分异相对较小。不同的晚期石榴子石样品之间REE含量、δEu和轻重稀土分异程度差异较大,甚至个别石榴子石颗粒不同部位的差异也较大,暗示其形成过程中流体性质发生了剧烈的变化,可能与含膏盐地层的加入有关。石榴子石原位微区分析研究暗示含膏盐地层加入金山店铁矿成矿体系可能具有不均一性和阶段性。     

丹凤及西峡的蓝晶石族矿床中石榴子石的标型特征

本文对丹凤西峡地区不同蓝晶石族矿床石榴子石进行了较系统的矿物学研究。从石榴子石的化学成分，晶体结构，红外吸收光谱特征及氧同位素组成与矿床成因类型，主变质相的相关关系，总结出了石榴子石的标型特征。     

Chemical composition of garnet from the Xintianling skarn W deposit in southern Hunan and its geological significanceSCIEI北大核心CSCD

新田岭矿床是南岭钨锡成矿带中的一个大型矽卡岩型钨矿床,产于骑田岭岩体东北部与石炭系碳酸盐地层的接触带位置。本文运用LA-ICP-MS技术对该矿床矽卡岩中的石榴子石进行了系统的成分分析,获得了其主量、微量和稀土元素含量。结果显示,新田岭矿床中的石榴子石属于钙铁榴石-钙铝榴石固溶体系列(And₂₄Gro₆₆ -And₇₁Gro₂₂),石榴子石的端元成分在富钙铝榴石和富钙铁榴石之间变化。稀土元素的配分模式也同时出现了左倾、Eu负异常和右倾、Eu正异常两种类型,暗示新田岭矿床石榴子石结晶过程中热液流体存在不同的氧化还原环境和水/岩比条件,这也与其晶体中是否出现振荡环带相对应。将不同矽卡岩型矿床中石榴子石的W、Sn含量进行对比显示,含W矿化的矽卡岩型矿床中石榴子石的W、Sn含量整体上显著高于不含W矿化的矿床,指示石榴子石中的W、Sn含量在一定程度上具有预测矽卡岩型矿床成W矿潜力的作用。此外,石榴子石中Fe、Eu、U等元素的含量还可以进一步区分矽卡岩W矿床中的伴生金属元素类型(包括W-Mo、W-Sn、W-Cu-...     

太行山北段浮图峪矿田石榴子石环带特征研究

位于华北克拉通中部太行山北段的浮图峪矿田由七个中小型矽卡岩型铜铁矿床和木吉村大型斑岩铜(钼)矿组成。石榴子石是浮图峪矿田矽卡岩型矿床的主要矿物,与矿化关系密切,是展开浮图峪矿田成因研究的一个重要切入点。本文对其中四个典型矽卡岩型矿床中与矿化密切相关的石榴子石进行野外地质调研、岩相学特征研究,运用电子探针分析石榴子石环带的化学成分。研究结果表明,石榴子石成分属钙铁-钙铝榴石系列;从晶体核部到边缘,钙铁榴石与钙铝榴石呈韵律式变化,总体上钙铁榴石组分的质量分数(78.1%~86.2%)大于钙铝榴石(12.91%~16.61%)。根据石榴子石的环带结构及其成分特征,认为石榴子石是在弱酸、较低温度和相对氧化的环境中生成的,指示成岩成矿流体温度、pH、氧逸度和盐度均在不断地发生变化,说明石榴子石不是在一个完全封闭的平衡条件形成的,暗示流体的多期多阶段性,这是矽卡岩型矿床富集金属的前提条件和重要因素。     

夕卡岩矿床成矿热液演化:来自石榴子石韵律环带LA-ICPMs的证据

石榴子石是夕卡岩矿床中颇为常见的硅酸盐矿物。天然形成的石榴子石经常具有显著的韵律环带特征,关于这种韵律环带的成因及形成条件国内外学者已经做了大量研究,取得了丰硕的研究成果。然而一些关键科学问题仍存有很大争议,如控制环带组分异同的主要因素(矿物     

新疆喇嘛苏铜矿床成因：来自石榴子石元素地球化学的证据

喇嘛苏矿床是中国西天山地区首例大型铜矿床,矿体主要产于花岗闪长斑岩与碳酸盐岩的接触带矽卡岩中。石榴子石在矽卡岩中大量发育,是矽卡岩的主要造岩矿物,分为外矽卡岩带红棕色粗粒石榴子石(Grt-Ⅰ)、外矽卡岩带浅棕色细粒石榴子石(Grt-Ⅱ)、外矽卡岩带黄绿色不等粒石榴子石(Grt-Ⅲ)3类。文章对不同产状石榴子石开展了电子探针分析和LA-ICP-MS原位微区分析,探讨了石榴子石成因及其对成矿过程的指示。喇嘛苏矿床内3类石榴子石均以钙铁榴石为主,其次为钙铝榴石,具有相似的微量元素组成,亏损Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,富集Th、U、Nb、Ce高场强元素。3类石榴子石的稀土元素特征差别较大,其中,Grt-Ⅰ类石榴子石的∑REE为101.47×10^-6～262.87×10^-6,具有较陡峭的REE配分模式,LREE/HREE为3.81～68.50,具有正Eu异常;Grt-Ⅱ类石榴子石核部的∑REE为163.49×10^-6～249.52×10^-6,显示负Eu异常,LREE/HREE为2.00～4.71,而外环...     

新疆北部喇嘛苏铜矿床成矿时代与构造背景：来自石榴子石原位LA-ICP-MS U-Pb测年的证据

石榴子石是矽卡岩型矿床中最常见的蚀变矿物,石榴子石U-Pb定年技术的发展应用为准确限定矽卡岩成矿作用时代提供了新手段。我国西天山地区发育大量矽卡岩型铜矿床,由于缺乏精确的成矿年代学数据,制约了矿床成因和成矿动力学背景认识的深入。为了精确厘定西天山地区矽卡岩型铜矿化时代,本文选取代表性的喇嘛苏大型铜矿床矽卡岩带中石榴子石为研究对象,利用电子探针和LA-ICP-MS原位U-Pb定年技术开展了矿物成分和年代学分析。根据喇嘛苏矿床石榴子石的岩相学特征,将其分为红棕色石榴子石、浅棕色石榴子石和黄绿色石榴子石三类。电子探针分析显示,三类石榴子石的端元组分均主要为钙铁榴石(56.96%～85.09%),其次为钙铝榴石(14.33%～43.85%),属于钙铁榴石-钙铝榴石系列。U-Pb定年获得3件石榴子石的加权平均年龄介于(389.1±2.0)～(387.0±2.3)Ma之间,表明成矿时间为中泥盆世。结合区域构造演化史,喇嘛苏矽卡岩型铜矿床形成于北天山洋壳的俯冲环境。     

西藏知不拉铜多金属矿床地质、石榴子石分带特征及其地质意义

西藏知不拉铜多金属床是冈底斯成矿带东段典型的矽卡岩矿床,石榴子石是矿区最主要的矽卡岩矿物,其颗粒间的空隙是金属矿物的主要赋存部位。本文通过详细的钻孔编录,结合岩矿鉴定及电子探针分析,划分出两种不同类型的石榴子环带,并在垂向上具有明显的分带:产于顶板凝灰岩中的石榴子石以钙铁榴石为主,环带中心颜色深,向外逐渐变浅,由纯钙铁榴石过渡到钙铝榴石;而位于底板大理岩附近石榴子石多以钙铝榴石为主,从环带核部向外颜色变深,化学组成由钙铝榴石向钙铁榴石变化,其它化学成分变化不大。反映该区上下两套不同性质围岩在石榴子石形成过程中所起的作用不同,其中上部凝灰岩主要提供了Fe,底部大理岩则是Ca的来源,热液流体贡献Si、Al及部分Fe,并随着环境和物质成分改变导致环带外侧具有不同于核部的变化趋势。这很好地解释了石榴子石矽卡岩在空间上具有上部为钙铁榴石、向下逐渐过渡到钙铝榴石的空间分带。石榴子石特征及分带显示了其属热液接触交代成因,这为矿床类型的确定提供了依据,也为在该区域内寻找类似矿床指明了方向。     

矽卡岩中石榴子石在示踪热液流体演化和矿化分带中的研究现状及其展望

热液型矿床形成过程中流体的组成、运移、演化及其矿质沉淀机制是矿床学研究的重点内容和难点。矽卡岩矿床中具有震荡环带结构的石榴子石完整记录了热液流体的性质、组成及演化过程,这种震荡环带的出现暗示了不同成分系列的石榴子石对不同阶段热液流体成矿物化环境的特定选择性。石榴子石晶体元素化学分带现象是流体运移和矿物再沉淀过程周期性循环再现的结果,对指示早期矽卡岩阶段热液流体中主、微量元素化学分带机制具有重要意义。不同成分系列、不同期次石榴子石的Fe_2O_3和Al_2O_3含量差异显著,其对热液流体演化过程中氧化还原环境的变化具有较好的示踪作用;相对主量元素而言,微量元素在流体演化过程中具有更好的探针作用,钙铝榴石常富集Al、Ti、Zr、HREE元素,而钙铁榴石常富集As、W、Mo、Fe、LREE元素。借助EMPA和LA_ICP_MS技术对具震荡环带结构的石榴子石进行主、微量元素(包括稀土元素)的微区和原位分析是探讨成矿过程中流体组成和性质演化的重要手段,其有可能揭示矿物生长机制、成矿环境以及成矿流体组成与性质的演化,而这一地质信息对于全面理解矽卡岩型矿床的矿化分带及成矿作用非常重要。     

矽卡岩矿床中共生单斜辉石一石榴子石特征及其地质意义

通过对我国与Fe,Cu,Mo,W,Sn等主要矿化类型有关的矽卡岩的研究,揭示出不同矿化类型的矽卡岩有其特定的共生单斜辉石-石榴子石矿物对的成分特征、含铁率比值及其变化规律。依据Fe、Al等组分在共生单斜辉石-石榴子石间的分配,估算各种矿化类型矽卡岩形成的氧逸度和酸度条件,从而划分出我国含矿矽卡岩的氧逸度—酸度相。不同矿化类型的矽卡岩共生单斜辉石-石榴子石的成分特征、形成环境及其变化规律密切联系于其成矿母岩特征、成因类型和成岩条件。     

Geochemistry of major and rare earth elements in garnet of the Kal-e Kafi skarn,Anarak Area,Central Iran: Constraints on processes in a hydrothermal system

Grossular-andradite (grandite) garnets, precipitated from hydrothermal solutions is associated with contact metamorphism in the Kal-e Kafi skarn show complex oscillatory chemical zonation. These skarn garnets preserve the records of the temporal evolution of contact metasomatism. According to microscopic studies and microprobe analysis profiles, the studied garnet has two distinct parts: the intermediate (granditic) composition birefringent core that its andradite content based on microprobe analysis varies between 0.68–0.7. This part is superimposed with more andraditic composition, and the isotropic rim which its andradite content regarding microprobe analysis ranges between 0.83–0.99. Garnets in the studied sample are small (0.5–2 mm in diameter) and show complex oscillatory zoning. Electron microprobe analyses of the oscillatory zoning in grandite garnet of the Kal-e Kafi area showed a fluctuation in chemical composition. The grandite garnets normally display core with intermediate composition with oscillatory Fe-rich zones at the rim. Detailed study of oscillatory zoning in grandite garnet from Kal-e Kafi area suggests that the garnet has developed during early metasomatism involving monzonite to monzodiorite granitoid body intrusion into the Anarak schist- marble interlayers. During this metasomatic event, Al, Fe, and Si in the fluid have reacted with Ca in carbonate rocks to form grandite garnet. The first step of garnet growth has been coeval with intrusion of the Kal-e Kafi granitoid into the Anarak schist- marble interlayers. In this period of garnet growth, change in fluid composition may cause the garnet to stop growing temporarily or keep growing but in a much slower rate allowing Al to precipitate rather than Fe. The next step consists of pervasive infiltration of Fe rich fluids and Fe rich grandite garnets formation as the rim of previously formed more Al rich garnets. Oscillatory zoning in the garnet probably reflects an oscillatory change in the fluid composition which may be internally and/or externally controlled. The rare earth elements study of these garnets revealed enrichment in light REEs (LREE) with a maximum at Pr and Nd and a negative to no Eu anomaly. This pattern is resulted from the uptake of REE out of hydrothermal fluids by growing crystals of calcsilicate minerals principally andradite with amounts of LREE controlled by the difference in ionic radius between Ca⁺⁺ and REE³⁺ in garnet x site.     

Investigation of the Ablation Behaviour of Andradite-Grossular Garnets and Rutile with Implications for U-Pb Geochronology

U-Pb dating of andradite-grossular garnet (grandite) and rutile by LA-ICP-MS can be used to constrain various metamorphic, metasomatic and igneous geological processes. In this study, we examine and compare the impact of different analytical conditions (fluence, pulse width, laser beam size and ablation frequency) on the ablation crater morphology, ablation rates, down-hole fractionation and U-Pb ages of grandite and rutile samples of different compositions. The shapes of grandite ablation craters suggest the mineral ablates by classical evaporation with significant melting that cannot be eliminated even at fluences just above the ablation threshold. Grandite garnets with higher andradite proportions have faster ablation rates. The overall low U contents of grandite require using large laser beam sizes to obtain acceptable precision of U-Pb ages. At such conditions and crater depths < 10 μm, fluences of 2.1 and 3.5 J cm^-2, laser pulse width of 5 ns and 20 ns, and ablation frequencies between 3.5 and 6.5 Hz, obtain similar and reproducible ages when the proportion of grossular is < 35%. Rutile ablation crater morphology shows evidence of melt splashing and thermal stress cracking. They have significant crater bottom features, which increase in relief with lower fluences and a higher number of laser shots, indicating the features are probably energy-related and making higher fluences, such as 5 J cm^-2, necessary for uniform ablation when using 193 nm excimer lasers. The slow ablation rate at low fluences and then steep increase at around 2.0 J cm^-2 suggests a transition in the ablation mechanism from exfoliation to classical vaporisation. Crater bottom features and other ablation behaviour vary between samples, which could be related to their difference in colour. Although the down-hole fractionation patterns of the samples are similar at 5 J cm^-2, the U-Pb ages of some samples vary significantly with different analytical conditions and/or measurement sessions, particularly when using laser beam sizes of 30 μm, suggesting differences in mass bias and more variable ablation behaviour. A laser beam size of at least 60 μm is recommended for reproducible U-Pb dating of rutile.     

安徽贵池铜山矽卡岩铜矿石榴石及其环带研究

研究区为矽卡岩铜矿床,岩体与围岩接触带石榴石矽卡岩十分发育。通过类质同像端员分子百分比计算,石榴石划分为钙铁榴石、钙铝榴石及钙铝—钙铁榴石三种类型,其中钙铝—钙铁榴石是本区常见的石榴石类型。发育于矽卡岩晶洞或空隙中的半自形—自形石榴石具明显的非均质性及发育良好的环带。环带状石榴石CaFe及CaAl端员组分具有三种变异方式。研究表明,石榴石环带及其非均质性不仅与石榴石类质同像端员分子百分比组成有关,而且与石榴石的生成条件有关。     

湖南黄沙坪矽卡岩矿物学特征及地质意义

湘南黄沙坪多金属矿床位于南岭构造带中段北缘,属于矽卡岩型矿床。根据矽卡岩产出状态、矿物共生组合及岩相学特征,从早期到晚期可划分为矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、早期硫化物阶段和晚期硫化物阶段。矽卡岩矿物主要为石榴石、辉石、符山石等;金属矿物主要为白钨矿、辉钼矿、磁铁矿、方铅矿、闪锌矿等。电子探针分析结果表明,石榴石为钙铝-钙铁榴石系列,从早期到晚期,石榴石具有由钙铝榴石逐渐向钙铁榴石演化的规律。且钙铁榴石普遍发育震荡环带,而环带结构可持续记录钙铁榴石物理化学条件演化的过程。同时两种石榴石中均含Sn的成分,但钙铁榴石中Sn的含量明显高于钙铝榴石。辉石为透辉石-钙铁辉石系列,而且由内接触带向外接触带,辉石中Fe和Mn的含量有逐渐升高的趋势。矽卡岩矿物学特征及矿物成分的变化表明,成矿流体至少经历了两次氧化还原性质的转变。矽卡岩矿物学特征,对W(Sn) Mo Bi等多金属的矿化具有重要的地质指示意义。     

夕卡岩中石榴石的双折射性之研究

本文研究了河北省涉县符山铁矿夕卡岩中石榴石的双折射性。该石榴石属钙铝-钙铁榴石系列,有较强的双折射性,重折率最大值约为0.009。加热可使双折射性减弱甚至消失。依形成温度,可将石榴石分为两群,重折射率相差一、两个数量级,形成温度较低者其双折射性强。在每一群中,重折率与分子式中八面体位置 Al 含量成上弯曲线关系,最强双折射大致在 And₆₅ Gro₃₅成分处。X 光单晶衍射照相出现异常,衍射点变成由数个点组成的拉长的线,这些点沿一定方向排列,强度和数目有变化,可能是因为结构中八面体位置上 Fe³⁺/Al 有序引起的。有序引起石榴石对称性降低,变为二轴晶,可以较好地解释石榴石双折射性的成因及其变化规律。本文还讨论了环带与双折射性的关系。     

山东济南石榴石的宝石矿物学特征及颜色环带研究

山东济南宝石级石榴石赋存于市区中基性岩体北缘,产地破坏严重,缺乏系统的宝石学资料。本文利用常规宝石学仪器、傅立叶变换红外光谱、电子探针和紫外-可见光光谱对济南石榴石进行了测试。济南石榴石的围岩是矽卡岩(较早)与伟晶岩(较晚),矽卡岩中石榴石晶体呈半自形-他形,颜色以黑色-棕红色-棕黄色为主,绿色者少,主要成分是钙铁榴石,其次为钙铝榴石;伟晶岩中石榴石晶体多为菱形十二面体,颜色以绿色、黄色为主,主要成分是钙铝榴石,其次是钙铁榴石,包裹体为针状阳起石和长石。石榴石晶体颜色环带自早到晚依次呈现黑-棕红-棕黄-黄绿-绿色。绿色环带具有异常消光,Cr含量不均匀;深绿环带Fe、Ti、Cr含量高,Y含量低,其中Cr、Fe、Ti为致色元素;黑色石榴石具有高Ti含量,并含有黑色尖晶石包裹体。济南石榴石以其中含有阳起石和尖晶石包裹体等特征区别于世界其他产地的宝石级石榴石。     

西藏甲玛铜多金属矿石榴子石矿物学特征及成因意义

甲玛铜多金属矿主要的工业矿体赋存于矽卡岩中,石榴石矽卡岩是主要的矽卡岩类型,因此,研究石榴子石的矿物学特征及其成因具有重要的意义。本文综合前人研究成果,重点对采于甲玛矿区不同钻孔的、不同空间位置的石榴子石进行了矿石学及电子探针分析研究,并系统对比其矿物学特征。对18个石榴子石测点和项目组其它电子探针分析成果表明,甲玛铜多金属矿的石榴子石均为钙质系列,由贫Ti的钙铁榴石和富Ti、Mg、Mn的钙铝榴石组成。受流体氧逸度的制约,矿区中心以钙铁榴石为主,边缘以钙铝榴石为主,从深部至浅部钙铁榴石含量减少,钙铝榴石含量增加。此外,石榴子石"锯齿状"环带成分暗示了其流体过程的多期多阶段性。     

鄂东南矿集区程潮大型矽卡岩铁矿的矿物学特征及其地质意义

程潮铁矿是鄂东南地区典型的矽卡岩铁矿,迄今为止对其矽卡岩矿物学特征研究较少。本文以程潮铁矿主要矽卡岩矿物为研究对象,利用电子探针技术对该矿矽卡岩矿物学特征进行了研究。电子探针分析结果表明:程潮铁矿石榴石和辉石分别以钙铁榴石和透辉石为主;角闪石主要是韭闪石,其次为铁韭闪石、透闪石、阳起石。其中,早期矽卡岩阶段的石榴石和辉石分别以钙铁榴石和透辉石为主;晚期脉状矽卡岩阶段的石榴石端员组分介于钙铁榴石和钙铝榴石之间,而辉石则相对于早期矽卡岩阶段的辉石更趋近于钙铁辉石端员。通过矽卡岩矿物学特征研究表明,花岗岩对矽卡岩和矿体的形成起到了重要作用。     

Molecular simulations of interfacial and thermodynamic mixing properties of grossular–andradite garnets

Experimental observations using transmission electron microscopy (TEM) indicate that Fe³⁺-rich grossular–andradite solid solutions with oscillatory zoning tend to occur as separate lamellae of andradite and intermediate compositions (Hirai and Nakazawa 1986; Pollok et?al. 2001). From one lamella to the next, the Fe³⁺ concentration can change significantly within a few nm. In order to understand the Fe³⁺ and Al content of each phase and the thermodynamics, chemistry, structure, and stability at the interfaces, Monte Carlo simulations were performed. According to our calculations, there is an ordered structure with a 1:1 ratio of Al and Fe³⁺ with alternating Al and Fe octahedra along the main cubic crystallographic axes. Even though this ordered grandite is more energetically favorable than a 1:1 mixture of the end members grossular and andradite [by ≈1.6?kJ (mol exchangeable cations)^?1], this structure is stable only at temperatures below ≈500?K. Enthalpies, free energies, configurational and vibrational entropies of mixing, and the long-range order parameter are influenced by the formation of ordered grandite below 500?K. These data also explain why interfaces are stable only between grossular and grandite or between andradite and grandite but not between the end members. The interface energies between the end members and ordered grandite are comparably low [0.16?meV?Å^?2∥(1?0?0), 0.55?meV?Å^?2∥(1?1?0), 0.63?meV?Å^?2∥(1?1?1)] and, therefore, do not hinder the formation of lamellae. Our calculations on the free energies of mixing indicate that there are miscibility gaps between grossular and grandite and between grandite and andradite only below ≈430?K. Since most of these solid solutions are formed at higher temperatures for which we did not find evidence of a miscibility gap, the formation of compositional oscillations is probably due to kinetic hindering of thermodynamically stable complete solid solutions. ?A new methodological aspect is the incorporation of zero-point energies of vibrations and the vibrational entropies into the calculation of the free energy of mixing. In case of the grossular–andradite solid solution, these vibrational effects change the free energy of mixing by only a few percent.     

黑龙江省三矿沟夕卡岩型铁铜矿床矿物学特征及成矿物理化学条件

黑龙江三矿沟铁铜矿床位于大兴安岭北段多宝山矿集区,矿体产于燕山期侵入岩与奥陶系多宝山组大理岩接触带的夕卡岩内。根据矿物共生组合及交代关系,确定热液成矿过程包括夕卡岩阶段、退夕卡岩阶段和石英硫化物阶段。铁矿化主要发生在退夕卡岩阶段,形成磁铁矿、镜铁矿等铁氧化物,呈浸染状、条带状、块状产于钙铁榴石夕卡岩中。铜矿化主要发生在石英硫化物阶段,形成黄铜矿、斑铜矿等硫化物,交代早期矿物。电子探针分析等研究表明,三矿沟铁铜矿床发育钙质夕卡岩矿物组合,其石榴子石主要为钙铝榴石和钙铁榴石,辉石为透辉石钙铁辉石系列,角闪石属于钙角闪石系列,绿泥石属于I型三八面体富铁绿泥石。石榴子石有3种类型：早期自形粗粒的钙铝榴石(Grt-Ia)和钙铁榴石(Grt-Ib),以及晚期呈脉状产出的钙铁榴石(Grt-Ⅱ)。夕卡岩阶段成矿流体具有高温、弱酸性、高氧逸度的特征;退夕卡岩阶段流体温度降低,pH升高,形成大量铁氧化物;石英硫化物阶段流体温度和氧逸度降低,金属硫化物沉淀。