利用X射线衍射和岩矿鉴定等技术研究河南汤家坪钼矿区主要矿物标型特征

利用X射线衍射和岩矿鉴定等技术研究河南汤家坪钼矿区主要矿物标型特征

周姣花1， 汪建宇2， 顾茗心1， 王真1

(1.河南省岩石矿物测试中心， 河南 郑州 450012；2.西部矿业集团有限公司， 青海 西宁 810001)

摘要：汤家坪钼矿床是2006年探明的一处大型斑岩型钼矿床，前人用常规地质方法对该矿区基础地质工作和成矿规律研究已比较系统和完整，认为汤家坪钼矿床属于深源浅成斑岩型钼矿床，汤家坪花岗斑岩体为矿区钼矿的成矿母岩；但是没有从矿物学角度来应证这些成矿规律。本文从矿物学角度，采用分离单矿物进行化学分析、X射线衍射(XRD)及岩矿鉴定等技术，对汤家坪钼矿区的辉钼矿、黄铁矿、石英、长石4种矿物标型特征(化学组成、微量元素、晶体结构、晶胞参数、结构状态等)进行研究。结果表明：①该矿区辉钼矿全部是2H型多型变体，且成分中Re含量很低；辉钼矿的δ`(34)S值为3.0‰，硫同位素变化范围小，接近于陨石硫，具深源硫的特点，硫来源于花岗斑岩。②黄铁矿微量元素以富含Mo、Co、Cu，贫Ni、Pb、Zn为标型特征，另外Au、Ag含量低，S/Se大于250000，与前人“S/Se大于250000～500000的地区不可能找到金矿”的结论相符。③石英富含Mo；成矿期石英脉中δ`(18)O降低，表明成矿晚期有少量大气降水参与热液蚀变成矿。④长石富含Mo；轻稀土(La～Nd)含量大于中稀土(Sm～Ho)含量，也大于重稀土(Er～Y)含量；钾长石的有序度、三斜度以及结构参数的值均较高，钾长石结构温度较低，表明该矿区钾长石为低温状态下的三斜对称的微斜长石，是热液作用的产物，岩体钾长石化对钼矿化最为有利。本研究应证了汤家坪钼矿床属于深源浅成斑岩型钼矿床，对于总结斑岩型钼矿成矿规律、找矿标志有重要意义。

关键词：汤家坪钼矿； 标型特征； 晶胞参数； 结构状态； 化学分析； X射线衍射法； 岩矿鉴定

DOI:10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.01.011

收稿日期：2014-08-12； 修回时期： 2014-12-16； 接受时期： 2015-01-15

基金项目：河南省科技厅河南省重点实验室专项经费项目“大别山成矿带钼矿区矿物组合及标型矿物空间分布特征与成矿规律关系研究”(122300413221)

作者简介：周姣花，高级工程师，主要从事岩矿鉴定、工艺矿物学、成因矿物学研究工作。E-mail: 1071732967@qq.com。

中图分类号：P618.65; P575.5

文献标识码：A

Abstract:The Tangjiaping molybdenum deposit, discovered in 2006，is a large-scale porphyry molybdenum deposit. The studies of its basic geological work and metallogenic regularity have been completed by previous researchers with conventional geological methods. The results showed that the Tangjiaping molybdenum deposit belongs to the plutonic hypabyssal porphyry molybdenum deposit and the Tangjiaping granodiorite porphyry molybdenum mineralization acts as a mother rock mining area. However, there is no proof that the metallogenic regularity is from the perspective of mineralogy. From the mineralogy angle four kinds of typomorphic characteristics (chemical composition, trace elements, crystal structure, lattice parameters, structure etc.) of molybdenite, pyrite, quartz, and feldspar from the Tangjiaping molybdenum mine were studied using the separation of single mineral to chemical analysis, X-ray Diffraction and rock mineral identification technology. The results are: ① the mining area of molybdenite is 2H type, and the content of Re component is very low; the δ`(34)S of molybdenite values is 3.0‰; sulfur isotopic changes in a small range close to the meteorite sulfur with the characteristics of deep source sulfur, indicating that the sulphur is derived from the granite porphyry. ② pyrite is rich in trace elements Mo, Co, Cu, poor Ni, Pb, Zn, in addition, low content of Ag and Au, S/Se is greater than 250000, which is consistent with the ‘S/Se more than 250000-500000 area could not find gold’ conclusion. ③ quartz is rich in Mo. δ`(18)O in mineralization quartz veins are lower, showing a small amount of precipitation appeared in the hydrothermal alteration during the later mineralization. ④ feldspar is rich in Mo. Light rare earth (La-Nd) content is higher than that of rare earth (Sm-Ho) content and heavy rare earth (Er-Y) content. Potassium feldspar degree of ordering, triclinic and structure parameter values were higher. Potassium feldspar structure at low temperature, shows that the potassium feldspar in this area is triclinic symmetry microcline at low temperature conditions, and it is the product of hydrothermal activity; rock potash feldspathization characteristics of molybdenum mineralization is the most favorable. The Tangjiaping molybdenum deposit therefore belongs to the plutonic hypabyssal porphyry molybdenum deposit, and this paper has important significance for the summarization of porphyry type molybdenum ore metallogenic regularity and prospecting marks.

文章编号：0254-5357(2015)01-0091-08

钼矿是我国的优势矿种之一，在全国范围内均有分布。随着科技进步，钼应用领域逐渐扩大，带动了全国钼矿的勘探和开采工作，取得了一系列找矿新突破[1-3]。汤家坪钼矿床是河南省地矿局第三地质调查队2006年探明的一处大型斑岩型钼矿床，资源储量为：主矿产钼工业矿石(111b+122b+333)储量1.77×108吨，金属量157691吨，平均品位0.068%[4-5]。前人用常规地质方法对这一矿区基础地质工作和成矿规律研究都比较系统和完整，且对成矿规律认识都比较一致，认为汤家坪钼矿床属于深源浅成斑岩型钼矿床，汤家坪花岗斑岩体为矿区钼矿的成矿母岩。证据是：汤家坪钼矿赋存于早白垩世香子岗序列汤家坪单元花岗斑岩体内部，花岗斑岩岩石类型属高硅富碱钙碱性(偏碱性)系列，花岗斑岩轻稀土含量为261.05×10-6～190.16×10-6，明显富集，重稀土亏损，铕异常系数(δEu)为0.46～0.52，铕负异常中等，Sr/Ba=0.33，δ18O=7.79‰～11.1‰，说明岩浆来源于下地壳及上地幔，由下地壳重熔而形成。矿石中硫同位素特征表明，矿石的硫具深源性，主要来自于斑岩体。从矿区岩石地球化学特征来看，钼元素高含量异常区与汤家坪岩体及蚀变带的分布基本一致，反映了矿化与岩体的成生联系。岩体内钼元素的含量平均达354.59×10-6，是世界花岗岩类的177倍，而围岩中钼元素的含量平均为0.70×10-6(豫西南地区为0.76×10-6)，与区域背景值相差不大，由此说明钼是花岗岩体自身携带而来的[4]。但是缺乏对该矿区从矿物学角度开展专题研究，来应证这些成矿规律。

任何一个地质体，不论是岩体或矿体都是矿物的集合体，矿物是物质基础，岩石成因和矿床成因，基本上就是矿物成因。矿物的形成、破坏、改造和再形成过程，往往就是矿床的形成过程。在此过程中，矿物是载体，它记录了自身的形成、变化的全过程，可为判断岩体与矿体的形成条件及成岩、成矿作用提供可靠信息。标型矿物和标型组合分别是指在特定条件下形成的矿物和组合，这种矿物和组合分别可作为这些形成条件的标志。本文从矿物学角度，采用分离单矿物进行化学分析、X射线衍射(XRD)及岩矿鉴定等技术方法，对汤家坪钼矿区的辉钼矿、黄铁矿、石英、长石4种主要矿物的标型特征(化学组成、微量元素、晶体结构、晶胞参数、硫同位素特征、氢氧同位素特征、包裹体特征、结构状态等)进行研究，利用这些矿物标型特征，应证汤家坪钼矿床属于深源浅成斑岩型钼矿床，并且总结钼矿成矿规律，拟为指导盲矿的找寻提供科学依据。

1矿床地质特征

汤家坪钼矿床[6-7]位于晓天—磨子潭断裂南侧的大别变质核杂岩带内，矿区内出露地层简单，仅见大别群黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩。区内岩石主要为区域变质的深成片麻岩系，另见少量气成热液蚀变岩及沿断层破碎带产出的极少量动力变质岩。区域变质岩类型有黑云斜长片麻岩和斜长角闪片麻岩；气成热液变质岩为硅化黑云斜长片麻岩；动力变质岩主要为构造角砾岩和碎裂岩化岩石。矿区构造较不发育，主要包括近EW向(压扭性)和NNE向(张扭性)两组，受区域构造和斑岩体侵位影响，岩石节理裂隙发育，为钼矿化提供了很好的容矿空间。

汤家坪钼矿床的成矿母岩为汤家坪花岗斑岩体，平面上，岩体呈东南大北西小的弯月形，南北方向长1200 m，东南部宽600 m，北西部宽约300 m，出露面积约0.40 km2；剖面上呈向南西方向倾伏的不规则小岩株，与围岩大别片麻杂岩呈侵入接触关系。岩体局部可见次棱角状角闪安山岩捕掳体。地球化学分析表明，汤家坪花岗斑岩具有高硅(>72%)、富碱(K2O+Na2O>7.4%)的特征，铝饱和指数(A/CNK) 为0.99～1.18。获得岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为121.6±4.6 Ma[8-10]。受热液作用影响，斑岩体发生强烈的硅化、钾长石化、绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化，且表现出明显的水平分带，由中心到两侧依次为：钾化-硅化带(强蚀变带)、硅化-绢云母化带(弱蚀变带)、硅化-绿泥石化带[11]。

钼矿体赋存于花岗斑岩体及其内外接触带中，呈透镜状似层状产出，总体向南西方向倾伏，东北翘起尖灭，倾伏角20°左右。主矿体南北长1760 m，东西宽960 m，最大垂深达349.75 m，地表出露面积0.33 km2。主要矿石矿物包括辉钼矿、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿等。脉石矿物有石英、钾长石、斜长石、绢云母、白云母、黑云母、绿泥石、绿帘石等。矿石结构复杂，包括斑状结构、鳞片粒状变晶结构、交代残留结构、放射状结构、自形-半自形粒状结构、碎裂岩化结构等。常见构造包括浸染状构造、脉状网脉状构造、角砾状构造、块状构造、蜂窝状构造等。

2样品来源及其特征

Ⅰ号钼矿体是汤家坪钼矿床主矿体，也是本次研究对象。该矿体地表出露面积0.33 km2，平面形态与斑岩体出露基本一致，呈向北东突出的弯月形，钼工业矿体90%以上赋存于斑岩体内。由于斑岩体剥蚀程度较浅，其顶部大别片麻杂岩呈盖层零星分布于岩体表面，致使钼矿体边缘呈锯齿状。本次研究在不同部位和不同标高采集了10个地质大样(图略)，编号ZP-01～ZP-08、O-1和D-01，其中D-01样品在山体顶峰(高程367 m)，O-1样品在半山腰(高程240 m)，这2个样品同在0号勘探线上；ZP-01～ZP-08样品在同一标高(高程220 m)一条纵剖面线上，每个样品的质量为20 kg左右。

该矿体矿石按结构、构造特征和氧化程度，主要分为浸染状矿石、细脉-网脉状矿石和氧化矿石，其中前两者属于原生矿石(氧化率小于30%)。特征如下。

(1)浸染状矿石(图1a、b)

形成于岩浆期后热液成矿早期，辉钼矿均匀分布于花岗斑岩体中，矿石主要由辉钼矿、黄铁矿和花岗斑岩造岩矿物组成，金属硫化物粒度较细，以自形-半自形镶嵌分布于石英、钾长石、斜长石粒间，呈现浸染状构造。该类矿石钼品位为0.01%～0.03%，多分布于Ⅰ号矿体底部及边部弱蚀变区域。ZP-07样品属于此类型。

图 1　矿石类型 Fig.1　Types of the ores

(2)细脉-网脉状矿石(图1c、d)

为矿区主要矿石类型，常见的细脉有石英-辉钼矿脉、石英-辉钼矿-黄铁矿脉、辉钼矿脉、石英-钾长石-辉钼矿脉、石英-萤石-黄铁矿-辉钼矿脉、石英-黄铁矿脉及纯石英脉。它们充填节理和片麻理裂隙形成网脉状矿石，该类矿石形成较晚，多叠加在浸染状矿石之上，其钼品位大多在0.1%左右。ZP-01～06、ZP-08、D-01样品属于此类型。

(3)氧化矿石

分布在地表氧化带，其氧化率≥30%，由钼华、褐铁矿、黄铁矿、辉钼矿等金属矿物和石英、钾长石、斜长石等脉石矿物组成，脉石矿物含量98%左右。金属矿物呈星散状或团块状分布在脉石矿物之间，或呈薄膜状、胶质条带状充填裂隙。O-1样品属于此类型。

3矿物标型特征

辉钼矿、黄铁矿、石英、长石4种矿物样品的化学组成、微量元素、晶体结构、晶胞参数、结构状态等各种特征和参数采用以下技术手段进行。

(1)块状样品的岩矿鉴定：将样品磨制成光薄片，采用德国ZEISS Scope.A1偏反两用显微镜，偏光显微镜下鉴定薄片，反光显微镜下鉴定光片，确定矿石的矿物成分、结构构造、蚀变情况等。

(2)破碎样品，在国产SMZ连续变倍体视镜下分离辉钼矿、黄铁矿、石英、长石4种单矿物，用玛瑙碾钵分别碾成粉末备用。

(3)单矿物的化学分析：分析其主量元素和微量元素含量。

(4)单矿物的X射线衍射分析，研究其晶体结构、晶胞参数和长石结构状态。X射线衍射测试条件为：Cu Kɑ辐射，管压40 kV，管流200 mA；狭缝：DS=SS=1°，RS=0.1 mm；采样间隔0.02°，扫描速度：2°/min，扫面方式：步进扫描。所得XRD数据通过软件MDI Jade6进行全谱拟合分析。

3.1辉钼矿

3.1.1化学组成

辉钼矿(MoS2)化学组成理论值Mo 59.94%，S 40.06%。自然界的辉钼矿成分几乎都近于理论值。一个重要类质同象混入物是Re，可作为提取稀有分散元素Re的来源。通过单矿物微量元素化学分析(表1)，Re非常微量。此外，辉钼矿中尚可含有铂族元素，实测了Pt、Pd两元素含量均很微量。辉钼矿中S可被Se、Te代替，实测含量均很低。

表 1辉钼矿单矿物微量元素分析结果

Table 1Analytical results of trace elements in molybdenite single minerals

化学成分含量(10-6)化学成分含量(10-6)Re9.53W40.4Se0.55Pt0.00211Te1.19Pd0.05693

3.1.2硫同位素特征

本区辉钼矿的δ34S值为3.0‰(河南省区调队测量值)，硫同位素变化范围小，组成稳定，接近于陨石硫，具深源硫的特点，故认为硫来源于花岗斑岩。

3.1.3晶胞参数

本研究选择了5个样品，每个样品分离富集了0.5 g左右辉钼矿，用玛瑙碾钵碾成粒度均匀、粒径在45 μm左右的粉末。因为辉钼矿呈鳞片状，传统的正压法和背压法不能完全解决辉钼矿择优取向性强的问题，不能得到比较准确的测试数据，因此本研究采取由美国国家标准局(NBS)的侧装法，辉钼矿的数据有明显改善，精确度更高[12-13]。利用Jade全谱拟合功能，对测量数据进行全谱拟合及对晶体结构进行Rietveld精修，测量结果见表2。

本矿区的5个辉钼矿样品全部是2H型，单矿物微量元素化学分析得知Re非常微量，理论与实际相互应证。2H型辉钼矿虽属于高-中温矿床，但在其成矿的各个阶段，辉钼矿的多型及Re含量均是稳定的，这种稳定性标志着这种矿床大而富。因此，2H型辉钼矿可作为大型斑岩型钼矿床的标型矿物。从矿物学意义上讲，它再次证明2H型辉钼矿具有形成温度高，贫Re的特点。

3.2黄铁矿

黄铁矿(FeS2)是地壳中分布最广的硫化物。形成于各种不同的地质条件下，见于各种岩石和矿石中。黄铁矿各种特征都可以反映它的形成环境和要素，所以黄铁矿作为成因矿物学的研究对象，得到普遍重视。

3.2.1化学组成

黄铁矿化学组成理论值Fe 46.55%，S 53.45%。实测值Fe 46.25%，S 52.59%(表3)，S属于亏损状态。常有Co、Ni类质同象代替Fe。As和Se可代替S，还常有Cu、Ag、Au、Sb、In、Ge等呈细分散机械混入物。黄铁矿中的微量元素有明显特征，这些特征可作为大型钼矿床指示元素，表现在：Mo含量超过克拉克值(1.1×10-6)数百倍；Co含量明显高于克拉克值(0.18×10-6)；Cu含量较高；Ni、Pb、Zn含量较低。因此，矿床中黄铁矿的微量元素以富含Mo、Co、Cu，贫Ni、Pb、Zn为标型特征； S/Se大于250000，与“S/Se大于250000～500000的地区不可能找到金矿”的结论相符。

表 2辉钼矿晶胞参数测量结果

Table 2Measurement results of molybdenite lattice parameters

样品编号晶胞参数a0(Å)晶胞参数c0(Å)zZP-033.15312.3012ZP-043.15012.2952ZP-063.15212.2822ZP-083.15512.3092D-013.15412.30622H型理论值3.1512.3023R型理论值3.1618.332

表 3黄铁矿单矿物元素分析结果

Table 3Analytical results of single minerals pyrite

化学成分含量(10-6)化学成分含量(10-6)Fe(10-2)46.25Cu3405S(10-2)52.59Ag6.64Co503Au3.66Ni59.7Pb97.2As36.1Zn28.9Se0.27Mo326Sb0.30

3.2.2硫同位素特征

测得本区钼矿石中黄铁矿δ34S值为3.9‰，表明与辉钼矿相似，具深源硫的特点。

3.2.3晶胞参数

本研究选择了7个样品，每个样品分离富集了1.0 g左右黄铁矿，用玛瑙碾钵碾成粒度均匀、粒径在45 μm左右的粉末。因为黄铁矿呈粒状，用正压法装样就得到了比较准确的测试数据。利用Jade全谱拟合功能，对测量数据进行全谱拟合及对晶体结构进行Rietveld精修，测量结果见表4。

表 4黄铁矿晶胞参数测量结果

Table 4Measurement results of pyrite lattice parameters

序号晶胞参数a0(Å)z0-15.4174D-015.4184ZP-015.4214ZP-025.4134ZP-035.3994ZP-045.4264ZP-055.4164理论值5.4174

黄铁矿属于等轴晶系。含Co、Ni、As的黄铁矿晶胞参数与正常黄铁矿不同，它的晶胞参数随含Co、Ni、As含量增加而规律地增大，如含Co 1.21%，a0=5.442 Å；含As 30%，a0=5.437 Å。晶胞参数还与S/Fe比值有关，比值低，硫空位，导致Fe—S共价键增加，键长减小(a0减小)。7个样品的实测值和理论值非常接近，且性质相同，说明Co、Ni、As含量较低，没有使晶胞参数变大，与黄铁矿单矿物化学分析结果一致；S/Fe值较正常，也没有使晶胞参数变小。

3.3石英

石英(SiO2)在自然界分布广泛，仅次于长石，在矿区里与成矿关系密切。

3.3.1化学组成

接近于纯石英，变化范围极小，常含液、固、气态的包裹体。石英单矿物元素分析结果见表5。石英中Mo含量较高，反映了该矿区极富钼。

表 5石英单矿物元素分析结果

Table 5Analytical results of quartz single minerals

化学成分含量(10-2)化学成分含量(10-2)SiO299.80TiO20.032Mo68.80×10-4Al2O30.025W4.88×10-4TFe0.084

3.3.2包裹体特征

按照矿物共生组合及脉体穿插关系，前人将流体成矿过程划分为3个阶段：早阶段发育石英、钾长石、磁铁矿、黄铁矿、辉钼矿组合，并伴随钾长石化、硅化及弱绢云母化；中阶段为主成矿阶段，形成石英、绢云母及大量辉钼矿、黄铁矿及少量方铅矿和黄铜矿；晚阶段以发育石英-方解石-黄铁矿或方解石细脉为特征，矿化微弱。前人对各阶段脉石矿物中的流体包裹体进行了详细研究[14-15]，发现早、中阶段石英中发育水溶液包裹体、含CO2包裹体、纯CO2包裹体及含子矿物多相包裹体，但晚阶段石英中仅见水溶液包裹体。早阶段流体均一温度(>375℃)、盐度(可达62%NaCleqv)均较高，且发育赤铁矿等指示氧化条件的子矿物；中阶段流体温度集中于235～335℃，盐度变化于1.1%～45.9%NaCleqv，包裹体中含黄铜矿、脆硫锑铅矿子矿物；晚阶段流体温度变化于115～195℃，盐度介于1.9%～10.0%NaCleqv。总体上，初始成矿流体以高温、高盐度、高氧逸度、高金属元素含量、富CO2为特征，经中阶段流体沸腾、CO2逃逸、成矿物质快速沉淀，演化为晚阶段低温、低盐度、贫CO2的大气降水热液。

3.3.3氢氧同位素特征

一般认为斑岩钼矿早期与钾长石化伴生的辉钼矿-石英脉的δ18O值与母岩中石英的δ18O值(+10‰～+12‰)基本相同。矿区石英氢氧同位素样品测试结果见表6，可知成矿期的石英δ18O值在8.6‰～11.1‰之间，由于汤家坪单元值略低于一般岩浆热液斑岩型钼矿床。石英的δD值随成矿作用的进行，由-58‰降至-84‰，花岗斑岩全岩δ18O值为7.79‰，导致成矿期石英脉中δ18O降低，说明成矿晚期有少量大气降水参与热液蚀变成矿。由此可见主成矿期的水源主要为岩浆热液，中后期有大气降水加入[1]。

表 6汤家坪矿区钼矿石氢氧同位素分析结果

Table 6Analytical results of hydrogen and oxygen isotope of Tangjiaping molybdenum ore mines

成矿阶段岩石组合δDV-SMOW(‰)δ18OV-SMOW(‰)测试对象Ⅱ-2辉钼矿-石英脉-769.2石英Ⅱ-2辉钼矿-石英脉-799.3石英Ⅱ-2辉钼矿-石英脉-799.6石英Ⅱ-2辉钼矿-石英脉-809.0石英Ⅱ-3石英-萤石脉-8411.1石英Ⅱ-1石英-钾长石脉-588.6石英

3.3.4晶胞参数

本研究选择了7个样品，每个样品分离富集了1.0 g左右石英，用玛瑙碾钵碾成粒度均匀、粒径在45 μm左右的粉末。因为石英呈粒状，用正压法装样就得到了比较准确的测试数据。利用Jade全谱拟合功能，对测量数据进行全谱拟合及对晶体结构进行Rietveld精修，测量结果见表7。天然SiO2的主要同质多象变体属于3种构型：石英(α)三方晶系，磷石英(α)斜方晶系，方石英(α)四方晶系。7个样品石英晶胞参数全部与α-石英相符，故石英成分全部是α-石英。

表 7石英晶胞参数测量结果

Table 7Measurement results of quartz lattice parameters

序号晶胞参数a0(Å)晶胞参数b0(Å)晶胞参数c0(Å)z0-14.914-5.4053D-014.915-5.4063ZP-014.912-5.4063ZP-024.903-5.3933ZP-034.913-5.4033ZP-044.911-5.4033ZP-054.906-5.3973α-石英理论值4.91-5.413α-磷石英理论值8.745.048.248α-方石英理论值4.97-6.934

3.4长石

3.4.1化学组成

长石族矿物主要为Na、Ca、K和Ba的铝硅酸盐。一般化学式可以M[T4O8]表示，其中M=Na、Ca、K和Ba，以及少量的Li、Rb、Cs、Sr和NH4等；T=Si和Al，以及少量B、Fe3+、Ge等。大多数长石都包括在K[AlSi3O8]-Na[AlSi3O8]-Ca[AlSi3O8]的三成分系中，即相当于钾长石、钠长石和钙长石3个简单长石端员分子组合而成。钾长石和钠长石在高温条件下形成完全类质同象，称碱性长石系列；钠长石和钙长石一般能形成完全类质同象，称斜长石系列。该矿区碱性长石和斜长石均很发育。通过岩矿鉴定分析，斜长石主要为更长石(极低正突起，聚片双晶纹细而密等特征)。碱性长石主要是微斜长石。

成矿母岩造岩矿物中成矿元素的富集具有直接预示作用。对长石单矿物进行微量元素和稀土元素化学分析(表8)，长石中Mo、W含量均较高，反映了该矿区极富钼；Cu、Pb、Zn也可作为成矿标志。轻稀土(La～Nd)含量大于中稀土(Sm～Ho)和重稀土(Er～Y)含量，这也是成矿标志。

3.4.2晶胞参数

本研究选择了6个样品，每个样品分离富集了1.0 g左右长石，用玛瑙碾钵碾成粒度均匀、粒径约45 μm的粉末。因为长石呈粒状，用正压法装样得到了比较准确的测量数据。利用Jade全谱拟合功能，对测量数据进行全谱拟合及对晶体结构进行Rietveld精修，测量结果见表9、表10。

碱性长石系列晶系有单斜晶系(透长石、正长石)和三斜晶系(微斜长石)。斜长石属于三斜晶系。实测6个样品碱性长石晶胞参数全部与微斜长石晶胞参数理论值非常接近，故为微斜长石。斜长石晶胞参数与酸性钠长石接近，属于较酸性斜长石。

表 8长石单矿物微量元素和稀土元素分析结果

Table 8Analytical results of trace elements and rare earth elements in feldspar single minerals

化学成分含量(10-6)化学成分含量(10-6)Mo66.1Eu0.55W11.2Gd2.07Cu9.71Tb0.25Pb19.5Dy1.12Zn23.4Ho0.21La24.7Er0.62Ce41.4Tm0.10Pr4.54Yb0.70Nd15.2Lu0.13Sm2.20Y5.42

表 9碱性长石晶胞参数测量结果

Table 9Measurement results of alkali feldspar lattice parameters

样品编号晶胞参数a0(Å)晶胞参数b0(Å)晶胞参数c0(Å)αβγz0-18.56712.9707.22190.43116.0088.484D-018.55312.9797.22690.66116.1887.804ZP-018.60413.0067.22390.54116.1588.634ZP-028.60413.0007.22189.97115.9889.824ZP-038.54612.9837.23190.60116.2187.904ZP-048.61712.9917.22690.59116.0488.164透长石理论值8.6013.037.1890116.00904正长石理论值8.56212.9967.19390116.09904微斜长石理论值8.5412.977.2290.65115.9387.654

表 10斜长石晶胞参数测量结果

Table 10Measurement results of plagioclase lattice parameters

样品编号晶胞参数a0(Å)晶胞参数b0(Å)晶胞参数c0(Å)αβγz0-18.14212.7857.15994.19116.6187.684D-018.14512.8027.16494.27116.6087.814ZP-018.14612.8187.21794.08117.3787.814ZP-028.15712.9017.20793.82117.3188.594ZP-038.15112.8157.13194.26116.2287.884ZP-048.15513.0177.10994.21116.5487.934钠长石理论值8.13512.7887.15494.22116.5287.704钙长石理论值8.17712.87714.16993.17115.8591.228

3.4.3碱性长石结构状态

长石族矿物的结构状态[16-17]反映了岩浆结晶过程中物理化学条件的变化过程，是指示成因条件的重要矿物学参数。长石有序度主要与温度、岩石年代、形成深度以及剪切应力等因素有关。一般高温长石表现为无序，低温长石表现为有序；较老时代的长石的有序度比时代较新的长石高。在钾长石有序化过程中，应变有时也起一定的作用，受力作用强者，有序度、三斜度增高。本研究运用XRD法分析汤家坪矿区花岗岩体中钾长石的Al-Si有序度、Al在不同四面体位置上的占位率以及钾长石保持最终结构状态的平衡温度。

利用X射线粉晶衍射数据可以计算的钾长石相关参数较多，这些参数之间都是可以相互换算。本文计算了有序度Sm、三斜度ΔP、Al占位率、结构参数及结构温度等(表11)。

长石有序度的计算公式：

Sm=[14.267+(2θ060-1.098×2θ-204)]/0.57

三斜度计算公式：ΔP=12.5×[d131-d-131]

长石结构中Al在4个非等效位置的占位率通过以下公式计算：

T1=T1(0)+T1(m)= 13.015+0.695×2θ060-

0.813×2θ-204

T1(0)-T1(m)=-1.264×Δ2θ[131-(-131)]

T2(0)=T2(m)=(1-T1)/2

结构参数：η=6.68×2θ060-7.44×2θ-204+99.182

表 11钾长石X射线粉晶衍射数据及相关参数

Table 11The X-ray powder diffraction data and related parameters of potassium feldspar

项目D-010-1ZP-01ZP-03ZP-04ZP-052θ06041.63941.68341.66441.64441.65141.6462θ-20450.47150.44050.52950.46250.44150.4432θ-20120.87220.92720.86120.87320.89820.9042θ13129.46329.44229.50329.40129.45429.4692θ-13130.02530.01830.08129.99930.01830.019d1313.0303.0313.0253.0353.02803.028d-1312.9742.9742.9652.9762.9762.974Sm0.8580.9950.7900.8840.9360.924ΔP0.6910.7140.7510.7410.6410.665η1.8262.3501.5621.9272.1302.081T1(0)+T1(m)0.7130.7690.6830.7240.7460.741T1(0)-T1(m)0.7100.7280.7310.7600.7130.695

由表11数据可以看出，所测6个钾长石样品的有序度Sm在0.79～0.99之间；三斜度ΔP在0.64～0.75之间。不同性质的钾长石，其结构参数(η)差别较大，最大微斜长石-低铝钠长石的η=2.5～2.6，高温透长石-高温钠长石系列的η=1.3～1.6，正长石的η=0.1～0.2，其他过渡的钾长石的η介于三者之间。汤家坪矿区的6件钾长石样品结构参数的计算结果η=1.6～2.4。将汤家坪钼矿区的6件样品投点到结构参数与保留结构状态的温度的关系图上(图2)，可以看出钾长石的生成温度为230～330℃。前人从热力学原理人工合成钾长石等方面进行了研究，提出三斜微斜长石与单斜正长石之间的转变是不可逆的，因此本区测定的结构温度应为钾长石形成的最高温度。在200～600 MPa水压下，花岗岩的固相线温度为620～670℃，故该钾长石不是由岩浆成因的高温单斜钾长石冷却或经后期热流体改造转变而来，也不是在岩浆中正常结晶的钾长石，而应该是热液作用的产物。

图 2钾长石结构参数与保留结构状态的温度之间的关系

Fig.2The relationship between potassium feldspar structure parameters and temperature of structure retention state

4结语

本文从矿物学角度，采用分离单矿物进行化学分析、X射线衍射及岩矿鉴定等技术方法，详细研究了辉钼矿、黄铁矿、石英和长石4种矿物各种标型特征和成矿标志。这些特征相互支持，相互应证。

辉钼矿的δ34S值为3.0‰，黄铁矿δ34S值为3.9‰，硫同位素变化范围小，组成稳定，接近于陨石硫，具深源硫的特点，故认为硫来源于花岗斑岩。花岗斑岩成岩矿物是石英和长石，而它们单矿物分析均富含钼，说明钼来源于花岗斑岩，花岗斑岩就是成矿母岩。这些研究成果补充了汤家坪钼矿床矿物学资料，对总结成矿规律、找矿标志、矿床评价、选矿试验等方面具有重要意义。

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The Main Mineral Typomorphic Characteristics of the Henan Tangjiaping Molybdenum District Using X-ray Diffraction and Rock Mineral Identification Technology

ZHOUJiao-hua1，WANGJian-yu2，GUMing-xin1，WANGZhen1

(1.Henan Province Rock and Mineral Testing Center, Zhengzhou 450012, China；

2.Western Mining Group Co. Ltd., Xining 810001, China)

Key words: Tangjiaping molybdenum; typomorphic characteristics; lattice parameters; structure state; chemical analysis; X-ray Diffraction; rock mineral identification