新疆白杨河U-Be矿床中电气石的矿物学特征及其成矿指示

电气石（Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）是一种硼硅酸盐矿物，其化学通式 为：ＸＹ３Ｚ６（Ｔ６Ｏ１８）（ＢＯ３）３Ｖ３Ｗ（ＨａｗｔｈｏｒｎｅａｎｄＨｅｎｒｙ，１９９９； ＨａｗｔｈｏｒｎｅａｎｄＤｉｒｌａｍ，２０１１；Ｈｅｎｒｙｅｔａｌ，２０１１），其中 Ｘ＝ Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｘ □；Ｙ ＝Ｍｇ２＋、Ｆｅ２＋、Ｍｎ２＋、Ａｌ３＋、Ｆｅ３＋、 Ｍｎ３＋、Ｃｒ３＋、Ｌｉ＋；Ｚ＝Ａｌ３＋、Ｍｇ２＋、Ｆｅ３＋、Ｃｒ３＋、Ｖ３＋；Ｔ＝Ｓｉ４＋、 Ａｌ３＋、Ｂ３＋；Ｖ＝ＯＨ－、Ｏ２－；Ｗ ＝ＯＨ－、Ｏ２－、Ｆ－、Ｃｌ－。由 于 其 特殊的晶体结构，导致在不同的地质环境中电气石形成时会 在晶体结构间发生复杂离子替代，从而形成不同种类、结构 和成分的 电 气 石。因 此，电 气 石 常 被 用 来 作 为 重 要 指 示 矿 物，利用其化学 成 分 变 化 及 同 位 素 特 征 有 效 地 示 踪 岩 浆热 液作用和 金 属 成 矿 过 程 （ＨｅｎｒｙａｎｄＧｕｉｄｏｔｔｉ，１９８５；Ｊｏｌｌｉｆｆｅｔ ａｌ，１９８７；Ｃｌａｒｋｅｅｔａｌ，１９８９；Ｋｏｖａｌｅｔａｌ，１９９１；Ｇｒｉｆｆｉｎｅｔ ａｌ，１９９６；Ｃｌｅｌａｎｄｅｔａｌ，１９９６；ＨｅｎｒｙａｎｄＤｕｔｒｏｗ，１９９６； Ｔａｙｌｏｒｅｔａｌ，１９９９；ＳｌａｃｋａｎｄＴｒｕｍｂｕｌｌ，２０１１；Ｃˇｏｐｊａｋｏｖáｅｔ ａｌ，２０１３，２０１５）。近 年 来，电 气 石 在 示 踪 铀 成 矿 过 程 中 成 矿流体的来源及其组成方面发挥了重要的作用，为揭示铀的 成矿过程和找 矿 勘 查 提 供 了 极 大 的 帮 助 （ＫｏｔｚｅｒａｎｄＫｙｓｅｒ， １９９５；Ｃˇｏｐｊａｋｏｖáｅｔａｌ，２０１３；ＡｄｌａｋｈａａｎｄＨａｔｔｏｒｉ，２０１６）。 如：加拿大 ＭｃＡｒｔｈｕｒＲｉｖｅｒ铀矿电气石最初被认为是镁电气 石（ＨｏｅｖｅａｎｄＳｉｂｂａｌｄ，１９７８；ＫｏｔｚｅｒａｎｄＫｙｓｅｒ，１９９５），但后 来在电气石化学成分研究的基础上证明它是缺碱和富镁的 电气石，类似于镁暗色电气石（ＲｏｓｅｎｂｅｒｇａｎｄＦｏｉｔ，２００６；Ｎｇ ｅｔａｌ，２０１３；ＡｄｌａｋｈａａｎｄＨａｔｔｏｒｉ，２０１６），较 好 地 解 释 了 ＭｃＡｒｔｈｕｒＲｉｖｅｒ铀矿流体 和 成 矿 物 质 的 来 源，不 失 为 电 气 石 示踪铀矿成矿流体和成矿物质来源的典范。
１００００５６９／２０１９／０３５（１１）３４２９４２ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报
ｄｏｉ：１０１８６５４／１００００５６９／２０１９１１１１
新疆白杨河 ＵＢｅ矿床中电气石的矿物学特征及其 成矿指示
朱艺婷１，２，３ 李晓峰１，２，３ 张龙１，２，３ 王果４ 张迪１，２ ＺＨＵＹｉＴｉｎｇ１，２，３，ＬＩＸｉａｏＦｅｎｇ１，２，３ ，ＺＨＡＮＧＬｏｎｇ１，２，３，ＷＡＮＧＧｕｏ４ａｎｄＺＨＡＮＧＤｉ１，２
Ａｂｓｔｒａｃｔ ＴｈｅＢａｉｙａｎｇｈｅＵＢｅｄｅｐｏｓｉｔｉｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅＬａｔｅＰａｌｅｏｚｏｉｃＸｕｅｍｉｓｉｔａｎＫｕｌａｎｋａｚｉｉｓｌａｎｄａｒｃｏｆｔｈｅｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎｍａｒｇｉｎ ｏｆｔｈｅＪｕｎｇｇａｒｐｌａｔｅ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａＩｔｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔＢｅｄｅｐｏｓｉｔ（２２Ｍｔｏｆｏｒｅｗｉｔｈｇｒａｄｅｓｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍ０２％ ｔｏ１４％）ｉｎＡｓｉａ ＯｒｅｂｏｄｉｅｓｉｎｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｏｃｃｕｒａｓｆｒａｃｔｕｒｅｓａｌｏｎｇｃｏｎｔａｃｔｚｏｎｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＹａｎｇｚｈｕａｎｇｇｒａｎｉｔｅｐｏｒｐｈｙｒｙｉｎｔｒｕｓｉｏｎａｎｄＤｅｖｏｎｉａｎ ｐｙｒｏｃｌａｓｔｉｃｃｏｕｎｔｒｙｒｏｃｋｓａｎｄｗｉｔｈｉｎｔｈｅｐｏｒｐｈｙｒｙｉｔｓｅｌｆＨｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌａｌｔｅｒａｔｉｏｎｍｉｎｅｒａｌｓｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｔｈｅｏｒｅｓｉｎｃｌｕｄｅｈｅｍａｔｉｔｅ， ｆｌｕｏｒｉｔｅ，ｑｕａｒｔｚ，ｃｈｌｏｒｉｔｅ，ａｎｄｍｕｓｃｏｖｉｔｅＦｉｅｌｄａｎｄｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｓｈｏｗ ｔｈａｔｔｈｅｆｌｕｏｒｉｔｅ，ｈｅｍａｔｉｔｅ，ａｎｄｍｕｓｃｏｖｉｔｅａｒｅ ｃｌｏｓｅｌｙａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈＵＢｅＭｏｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎＴｈｅｐｒｉｍａｒｙＵｂｅａｒｉｎｇｍｉｎｅｒａｌｉｓｐｉｔｃｈｂｌｅｎｄｅ，ａｎｄｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙＵｂｅａｒｉｎｇｍｉｎｅｒａｌｉｓ ｕｒａｎｏｐｈａｎｅＴｈｅＢｅｂｅａｒｉｎｇｍｉｎｅｒａｌｉｓｂｅｒｔｒａｎｄｉｔｅ，ｗｈｉｃｈｍａｉｎｌｙｏｃｃｕｒｓａｓｆｉｎｅｐｌａｎａｒａｎｄ２０～３００μｍｌｏｎｇｐｒｉｓｍａｔｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅｄａｒｋｐｕｒｐｌｅｆｌｕｏｒｉｔｅｖｅｉｎｓＴｈｅｇａｎｇｕｅｍｉｎｅｒａｌｓａｒｅｑｕａｒｔｚ，ａｌｂｉｔｅ，Ｋｆｅｌｄｓｐａｒ，ｓｅｒｉｃｉｔｅ，ｃｈｌｏｒｉｔｅ，ａｎｄｆｌｕｏｒｉｔｅＴｈｒｅｅｔｙｐｅｓ ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｂｙｔｈｅｉｒｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｓ， ｅｇ ｈｏｓｔｅｄ ｉｎ ｂａｓａｌｔ， ｉｎ ｔｕｆｆａｎｄ ｉｎ ｇｒａｎｉｔｅｉｎ ＢａｉｙａｎｇｈｅＵＢｅＭｏｄｅｐｏｓｉｔ Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｏｃｃｕｒｒｅｄａｓｓｐｈｅｒｉｃａｌａｇｇｒｅｇａｔｅｉｎｂａｓａｌｔａｎｄｔｕｆｆ，ｓｏｍｅｏｆｗｈｉｃｈａｓｆｒａｃｔｕｒｅｓ，ｗｈｅｒｅａｓｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｈｏｓｔｅｄｉｎｇｒａｎｉｔｅｏｃｃｕｒｒｅｄ ａｓｖｅｉｎｓＴｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｎｔｕｆｆｈａｓｏｂｖｉｏｕｓｚｏｎａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎｆｉｅｌｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｐｅｔｒｏｇｒａｐｈｙ，ｔｈｅｍｉｎｅｒａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅａｎａｌｙｓｉｓＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｎＢａｉｙａｎｇｈｅＵＢｅｄｅｐｏｓｉｔｂｅｌｏｎｇｓｔｏｔｈｅａｌｋａｌｉ ｓｃｈｏｒｌ，ｂｕｔｍｕｃｈｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｅｘｉｓｔｂｙｔｈｅｉｒｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅＴｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｎｂａｓａｌｔｒｉｃｈｉｎＴｉ，Ｍｇ，Ｃａ，ａｎｄｐｏｏｒｉｎＡｌ，Ｍｎ，ＦＴｏｕｒｍａｌｉｎｅ ｉｎｔｕｆｆｒｉｃｈｉｎＦｅ，Ｎａ，ａｎｄｐｏｏｒｉｎＭｇ，ＣａＴｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｎｇｒａｎｉｔｅｒｉｃｈｉｎＡｌ，Ｍｎ，Ｆ，ａｎｄｐｏｏｒｉｎＴｉ，ＦｅａｎｄＮａＡｌｌｏｆｔｈｅ ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｓｈｏｗｔｈｅｈｉｇｈＦ（０３４３～１１１７ａｐｆｕ）ａｎｄＡｌ（５６４８～７３５１ａｐｆｕ）ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎＴｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｎＢａｉｙａｎｇｈｅＵＢｅｄｅｐｏｓｉｔｓｕｇｇｅｓｔｓｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｏｆｅｘｃｈａｎｇｅｖｅｃｔｏｒｍｉｇｈｔｅｘｉｓｔ，ｓｕｃｈａｓＡｌＹＸ□ （Ｙ＋Ｎａ）－１，ＡｌＹＸ□ （Ｙ＋ＯＨ）－１，ＦｅＭｇ－１，Ｆｅ３＋Ａｌ－１，ＡｌＯ（ＭｇＯＨ）－１ ａｎｄＡｌＯ（Ｆｅ３＋ＯＨ）－１Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｆｌｕｉｄ ｗｈｉｃｈｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｒｉｃｈｉｎＡｌａｎｄＦＢｅｍａｙｍｉｇｒａｔｅｍａｉｎｌｙａｓｆｌｕｏｒｉｄｅｏｒｆｌｕｏｒｉｎｅｃｏｍｐｌｅｘａｎｄＵｍｉｇｒａｔｅｍａｉｎｌｙａｓｆｌｕｏｒｉｄｅ ｏｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｉｎ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｉｄ Ｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｏｆｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｏｒｆｌｕｏｒｉｔｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎ ｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｌｕｏｒｉｄｅｏｒｆｌｕｏｒｉｎｅ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＵａｎｄＢｅ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｂｅｒｙｌｌｉｕｍ ａｎｄｕｒａｎｉｕｍ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄｆｒｏｍ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｉｄｓ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ；Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；Ｇｒａｎｉｔｉｃｐｏｒｐｈｙｒｙ；ＵＢｅｄｅｐｏｓｉｔ；Ｂａｉｙａｎｇｈｅ
ＺｈｕＹＴ，ＬｉＸＦ，ＺｈａｎｇＬ，ＷａｎｇＧ ａｎｄＺｈａｎｇＤ２０１９ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｎＢａｉｙａｎｇｈｅＵＢｅｄｅｐｏｓｉｔａｎｄｉｔｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ，ＸｉｎｊｉａｎｇＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３５（１１）：３４２９－３４４２，ｄｏｉ：１０１８６５４／１００００５６９／２０１９１１１１
３４３０
ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 近年发现的亚洲最大的铍矿床，它位于新疆西准噶尔地区雪米斯坦（谢米斯台）火山岩带 内。大地构造上处于哈萨克斯坦准噶尔板块西北缘古生代陆缘活动带内晚古生代成熟岛弧之上。铀铍矿体主要赋存于杨庄 花岗斑岩体与上泥盆统塔尔巴哈台组凝灰岩接触带以及花岗斑岩中。野外观察发现白杨河铀铍矿床中电气石以三种不同产 状产出：（１）产于玄武岩中电气石；（２）产于凝灰岩中电气石；（３）产于花岗岩中电气石。电气石在玄武岩和凝灰岩中主要以 球状集合体为主，部分沿裂隙充填；而在花岗岩中则主要呈针状以浸染状产出。本文在野外详细观察和岩相学基础上，利用 电子探针点、面分析技术，对白杨河不同产状的电气石进行了详细的矿物化学研究工作。结果显示，白杨河铀铍矿床中的电 气石均属于碱质黑电气石，但不同产状的电气石其化学成分存在明显差异。玄武岩中的富 Ｔｉ、Ｍｇ和 Ｃａ，贫 Ａｌ、Ｍｎ和 Ｆ；凝灰 岩中的富 Ｆｅ和 Ｎａ，贫 Ｍｇ和 Ｃａ；花岗岩中的富 Ａｌ、Ｍｎ、Ｆ，贫 Ｔｉ、Ｆｅ和 Ｎａ。不同类型的电气石中均具有较高的 Ｆ（０３４３～ １１１７ａｐｆｕ）和 Ａｌ（５６４８～７３５１ａｐｆｕ）。白杨河 ＵＢｅ矿床中电气石化学成分的变化是 ＡｌＹＸ□（Ｙ＋Ｎａ）－１、ＡｌＹＸ□（Ｙ＋ＯＨ）－１和 ＦｅＭｇ－１、Ｆｅ３＋Ａｌ－１、ＡｌＯ（ＭｇＯＨ）－１和 ＡｌＯ（Ｆｅ３＋ＯＨ）－１等替代机制联合作用的结果。白杨河铀铍矿床中电气石化学成分表明 形成电气石的流体是富 Ａｌ、富 Ｆ的流体；Ｂｅ可能主要以氟化物或者氟络合物、Ｕ主要以氟化物或者氟碳酸盐的形式在热液流 体中迁移；电气石或萤石的沉淀导致含 Ｕ和含 Ｂｅ的氟化物或者氟络合物失稳，致使铍、铀富集成矿。 关键词 电气石；化学成分；花岗斑岩；ＵＢｅ矿床；白杨河 中图法分类号 Ｐ５７５１；Ｐ５７８９５３；Ｐ６１８７２
本文受到国家自然科学基金项目（４１４７２０８０、４１９７２０８７）、中核集团“龙腾 ２０２０”项目和中国科学院地质与地球物理研究所重点部署项目 联合资助． 第一作者简介：朱艺婷，女，１９９７年生，硕士生，Ｅｍａｉｌ：ｚｈｕｙｉｔｉｎｇ１８＠ｍａｉｌｓ．ｕｃａｓ．ａｃ．ｃｎ
通讯作者：李晓峰，男，１９７１年生，博士，研究员，主要从事矿床地质地球化学研究，Ｅｍａｉｌ：ｘｉａｏｆｅｎｇｌｉ＠ｍａｉｌ．ｉｇｇｃａｓ．ａｃ．ｃｎ
１中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院矿产资源研究重点实验室，北京 １０００２９ ２中国科学院地球科学研究院，北京 １０００２９ ３中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 １０００４９ ４核工业二一六大队，乌鲁木齐 ８３００１１ １ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ ２ＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ ３ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥａｒｔｈａｎｄＰｌａｎｅｔａｒｙＳｃｉｅｎｃｅ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ ４Ｎｏ２１６ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙ，ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＮｕｃｌｅａｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｕｒｕｍｑｉ８３００１１，Ｃｈｉｎａ ２０１８１１２６收稿，２０１９０４１０改回