云南馬關(guān)縣超基性火山角礫巖筒中寶石級(jí)鎂鋁榴石的形成機(jī)理

云南馬關(guān)縣超基性火山角礫巖筒中寶石級(jí)鎂鋁榴石的形成機(jī)理

馬關(guān)地區(qū)位于云南省文山市和青藏高原東緣。自晚生代以來(lái),由于受青藏高原整體快速抬升和亞洲———印度板塊碰撞的影響,新生代后碰撞高鉀巖漿活動(dòng)在該區(qū)十分發(fā)育1南溫河變質(zhì)核雜巖地區(qū)馬關(guān)縣八寨至木廠地區(qū)位于滇東南文山州南部麻栗坡縣270°方向,平距28km處,地處八寨鎮(zhèn)與木廠鎮(zhèn)境內(nèi)。其大地構(gòu)造背景處于揚(yáng)子地臺(tái)的西南緣,哀牢山褶皺帶與華南褶皺系間過(guò)渡地帶(圖1),屬于南溫河變質(zhì)核雜巖構(gòu)造西端蓋層邊緣。該區(qū)出露地層從下至上依次為寒武系中統(tǒng)田蓬組(∈2上巖腳、黑神經(jīng)區(qū)域區(qū)內(nèi)超火山巖筒以超基性———基性為主,分布于下巖腳、黑神廟、老房廠一帶,其產(chǎn)出位置受上巖腳向斜、倮暮街背斜傾伏端及北東向斷裂與北西向斷裂交切部位所控制(圖2見(jiàn)上頁(yè))。2.1角礫類型和巖石學(xué)特征區(qū)內(nèi)出露含寶石級(jí)鎂鋁榴石玄武質(zhì)火山角礫巖體12個(gè),呈巖筒狀產(chǎn)出,巖筒直徑在50~240m之間。地貌上多為正地形,呈單峰狀或馬鞍狀等,未見(jiàn)火山錐,僅殘留充填大量火山角礫和基性噴出熔巖的火山通道。其中,火山角礫占巖筒充填物80%以上,余者為基性噴出熔巖,這些基性噴出熔巖多呈“巖脈”或“巖被”形式切割并捕虜包括前期爆發(fā)角礫,可見(jiàn),該區(qū)熔巖噴溢時(shí)期略晚于角礫爆發(fā)時(shí)期。與火山角礫巖筒接觸的圍巖為寒武系與奧陶系砂巖、片巖、灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r等。在巖體與圍巖接觸處,常有1~2m厚的粘土破碎帶,局部可見(jiàn)圍巖有烘烤擠壓現(xiàn)象。巖體向中心部位傾斜,傾角較陡,在80°以上,如老房子Vb2)基性火山角礫:一般為灰黑色,外形次棱角狀,大小不均,巖性包括微晶玄武巖、?；鋷r、堿性玄武巖、含鎂鋁榴石?；鋷r、鈉黝簾石化輝長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)輝綠巖等。3)中酸性火山角礫:灰白色,次棱角-次圓狀,大小不等,巖性包括有閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二云母花崗巖等4種。4)圍巖角礫:常為灰白、灰黑色,大小不等,外形呈他形、次棱角狀或次圓狀,一般巖筒邊部的角礫較大,部分具棱角狀外形,其巖性復(fù)雜,包括砂巖、變質(zhì)砂巖、板巖、千板巖、片巖、榴英麻粒巖、變粒巖、灰?guī)r、白云巖和大理巖等,共計(jì)30余種。2.1.2設(shè)置晶交織結(jié)構(gòu)呈巖脈、巖墻或巖被狀切割、捕虜各類火山角礫及俘虜體,巖性以下述兩類玄武巖為主:1)橄欖玄武巖:深灰、灰黑色,致密塊狀,具?；浜筒＞Ы豢椊Y(jié)構(gòu),含氣孔構(gòu)造,其中多被綠泥石和方解石杏仁體充填。該類巖石中常分布有含鎂鋁榴石、橄欖石和單斜輝石晶屑,及二輝橄欖巖俘虜體。其主要礦物組分為斜長(zhǎng)石和輝石,含量在90~95%之間,副礦物為磁鐵礦和鈦鐵礦等,次生蝕變礦物包括綠泥石和方解石等。2)中長(zhǎng)玄武巖:灰、深灰色,致密塊狀,具微晶或斑狀結(jié)構(gòu),部分為間隱結(jié)構(gòu),該類巖石主要礦物為輝石和斜長(zhǎng)石,其中,長(zhǎng)石晶體較粗大,其間常包裹輝石、黑云母微晶。2.2巖石的化學(xué)特征巖筒中巖漿巖主要巖石類型的化學(xué)成分2.2.1超基性二輝橄欖巖角礫囚犯與世界39類火成巖中二輝橄欖巖平均化學(xué)成分相比較,本區(qū)火山巖筒中二輝橄欖巖角礫(俘虜體)具低SiO2.2.2中性閃長(zhǎng)巖角礫巖巖筒中閃長(zhǎng)巖角礫與中國(guó)火成巖平均值中石英閃長(zhǎng)巖巖石化學(xué)成分相近,僅TiO2.2.3粗安巖中mgo含量巖筒內(nèi)基性火山熔巖多為隱晶質(zhì)甚至玻璃質(zhì),巖石中化學(xué)成分中MgO含量偏高,且粗安巖中長(zhǎng)石An為43.3%,屬于中長(zhǎng)玄武巖。與同類火成巖平均值相比,橄欖玄武巖與中長(zhǎng)玄武巖具有較高M(jìn)gO和高Na2.3含鉻鎂鋁榴石特征火山巖筒中與寶石級(jí)鎂鋁榴石有關(guān)主要礦物有含鉻鎂鋁榴石、鎂鋁榴石、橄欖石、鉻尖晶石和鋯石等,各礦物特征如下:2.3.1含鉻鎂鋁榴石:賦存于二輝橄欖巖、玄武質(zhì)熔巖及火山角礫中。其中,產(chǎn)于二輝橄欖巖中的含鉻鎂鋁榴石多呈晶粒狀,其表面干凈且無(wú)熔蝕現(xiàn)象,而產(chǎn)于玄武質(zhì)熔巖及火山角礫中的含鉻鎂鋁榴石多呈不規(guī)則狀,棱角分明,表面偶被熔蝕。2.3.2鎂鋁榴石:其賦存狀態(tài)與含鉻鎂鋁榴石相似,多以晶屑或角礫產(chǎn)出,未見(jiàn)完整晶形,一般呈不規(guī)則狀或熔蝕扁豆?fàn)?表面常見(jiàn)網(wǎng)狀裂紋。粒度在數(shù)毫米~數(shù)厘米之間,普遍比含鉻鎂鋁榴石粒徑大,在巖石中的含量約是含鉻鎂鋁榴石的10倍,該類鎂鋁榴石晶體粒度大且顏色深,可作為為中檔寶石。2.3.3橄欖石:主要產(chǎn)于二輝橄欖巖角礫巖中,部分呈晶屑狀分布于玄武質(zhì)熔巖基質(zhì)中,呈橄欖綠色,不規(guī)則粒狀、柱狀產(chǎn)出,該類礦物多具壓扁拉長(zhǎng)及波狀消光和扭折帶等變形特征2.3.4鉻尖晶石:主要產(chǎn)于二輝橄欖巖角礫巖中,為暗黑色或鐵黑色,不規(guī)則粒狀,偶見(jiàn)八面體聚晶及連晶。2.3.5鋯石:無(wú)色、灰白、淡黃、淡棕色等,呈渾圓狀、粒狀或豆?fàn)町a(chǎn)出,表面常熔蝕及毛玻璃化。2.4鎂鋁榴石化學(xué)成分鎂鋁榴石是石榴石簇中的一種,化學(xué)分子式為Mg表4八寨至木廠鎂鋁榴石的主要物理、化學(xué)特征已有的研究表明,本區(qū)鎂鋁榴石的化學(xué)成分和物理性質(zhì)可出現(xiàn)種屬之間的連續(xù)變化,由于石榴石中Cr3鎂鋁榴石成因分析及地球化學(xué)意義已有的研究表明,石榴石族礦物成因類型包括接觸交代、區(qū)域變質(zhì)、偉晶作用和巖漿等諸多成因。云南馬關(guān)八寨至木廠的寶石級(jí)鎂鋁石榴石產(chǎn)于基性-超基性火山巖筒中,礦化較好的火山角礫巖體在地表第四系殘坡積層中均能見(jiàn)到鎂鋁榴石,礦點(diǎn)從北西至南東包括:下巖腳鎂、老房子、下河頭、耗子壩、老廠、石關(guān)門、梁子上和上新寨共8個(gè)(圖3),被開(kāi)采的巖體(巖筒)有11個(gè),其中10個(gè)為玄武質(zhì)火山角礫巖筒,另1個(gè)屬于?；鋷r脈,這些基性-超基性巖筒源區(qū)應(yīng)以幔源為主。從上述寶石級(jí)鎂鋁石榴石地質(zhì)產(chǎn)出特征來(lái)看,該類礦物應(yīng)在地幔深部巖漿結(jié)晶形成,這也得到以下地質(zhì)地球化學(xué)研究成果的支持:3.1已有的資料表明,該區(qū)鎂鋁石榴石結(jié)晶溫度在1045.96℃~1251.74℃之間,壓力在1.5Gpa~2.5Gpa之間,可見(jiàn),本區(qū)鎂鋁石榴石形成于深部高溫高壓環(huán)境,計(jì)算結(jié)果表明其形成深度在49.45km~79.75km3.2單顆寶石級(jí)鎂鋁榴石礦物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成分均一,無(wú)環(huán)帶結(jié)構(gòu)等特征表明其結(jié)晶時(shí)速度非常緩慢,同時(shí)在生長(zhǎng)期內(nèi),溫度、壓力和氧逸度等物理化學(xué)條件相對(duì)穩(wěn)定,暗示該類礦物應(yīng)是在一個(gè)物理化學(xué)環(huán)境穩(wěn)定的巖漿中形成,而只有幔源區(qū)才能提供上述物理化學(xué)條件。3.3鋁系石榴石包括鐵鋁榴石、鎂鋁榴石和錳鋁榴石三種類型,相應(yīng)成分中二價(jià)陽(yáng)離子分別為Fe3.4鎂鋁榴石要達(dá)到寶石級(jí),其顏色鮮艷尤為重要,如前所述,本區(qū)寶石級(jí)鎂鋁石榴石呈鮮紅-紫紅色,其中Cr是重要的致色元素,其含量越高,顏色越鮮艷,而Cr在石榴石中富集需要很高的溫度壓力條件。3.5本區(qū)寶石級(jí)鎂鋁石榴石與地幔包體(俘虜體)中的石榴石化學(xué)組成有所不同,其形成的溫壓條件也較馬關(guān)地區(qū)由地幔巖包體(俘虜體)稍高4鎂鋁榴石的地球化學(xué)特征綜上所述,云南馬關(guān)寶石級(jí)鎂鋁石榴石具有以下地質(zhì)地球化學(xué)特征:4.1本區(qū)鎂鋁石榴石以顏色濃度高、透明度好、粒度大、分布廣泛為特征,多數(shù)已達(dá)到中等寶石級(jí),該類礦物中Cr含量較高,而FeO+Fe4.2寶石級(jí)鎂鋁石榴石主要分布在八寨至木廠區(qū)域,產(chǎn)于基性-超基性火山巖筒中,特別是玄武質(zhì)火山角礫巖筒,其中超基性火山角礫(俘虜體)中的二輝橄欖巖為寶石級(jí)鎂鋁榴石的主要賦礦巖石。八寨至木廠地區(qū)自1992年起就陸續(xù)開(kāi)采鎂鋁榴石,我們的調(diào)查結(jié)果2.1.1礫體及礦物學(xué)特征巖筒內(nèi)火山角礫成分復(fù)雜多樣,按成因來(lái)源,可劃分為圍巖角礫、幔源及殼源角礫(包體),以后兩者為主。各類角礫大小混雜,被灰綠色、灰白色巖石粉末、火山灰、玄武質(zhì)熔巖等呈松散-緊密膠結(jié)。角礫包括:1)超基性火山角礫(俘虜體):多為黃綠色,外形為次圓-圓狀,大小不等,呈俘虜體或獨(dú)立火山角礫形式產(chǎn)于玄武質(zhì)熔巖中,巖性以含紫紅色鎂鋁榴石的二輝橄欖巖為主,含少量云母二輝橄欖巖和細(xì)(粗)晶二輝橄欖巖等,其