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  地质通报  2019, Vol. 38 Issue (1): 143-151  
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李永刚, 杨光忠, 石睿, 林泽渊, 张与伦, 周宗赞, 康丛轩. 贵州施秉下翁哨地区镁铝榴石及铬尖晶石重砂异常地球化学指示源岩[J]. 地质通报, 2019, 38(1): 143-151.
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Li Y G, Yang G Z, Shi R, Lin Z Y, Zhang Y L, Zhou Z Z, Kang C X. Geochemical analyses of the placer anomaly with high content of pyrope and chrome-spinel in Xiawengshao area, Shibing County, Guizhou Province[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(1): 143-151.
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基金项目

贵州省地矿局基金项目《施秉下翁哨地区镁铝榴石重砂异常及其矿物学研究》(编号:黔地矿科合(2016)02号)

作者简介

李永刚(1987-), 男, 在读硕士生, 工程师, 从事地质矿产勘查研究工作。E-mail:gzdk101lyg@foxmail.com

文章历史

收稿日期: 2018-06-05
修订日期: 2018-07-25
贵州施秉下翁哨地区镁铝榴石及铬尖晶石重砂异常地球化学指示源岩
李永刚1,2 , 杨光忠1 , 石睿1 , 林泽渊1 , 张与伦1 , 周宗赞1 , 康丛轩3     
1. 贵州省地矿局101地质大队, 贵州 凯里 556000;
2. 中国地质大学(武汉)地球科学学院, 湖北 武汉 430074;
3. 中国地质调查局南京地质调查中心, 江苏 南京 210016
摘要: 以往资料显示,贵州施秉下翁哨地区镁铝榴石和铬尖晶石自然重砂,高度浓集于下翁哨盆地北岸对门坡一带新近系翁哨组含砾粘土岩和盆地南侧2km处斜坡带“不明成因”砂砾石堆积物中,构成罕见的高含量重砂异常,在贵州众多金刚石找矿信息中尤为瞩目,其来源及其金刚石找矿指示意义长期成谜。通过对盆地南侧2km处斜坡带“不明成因”砂砾石堆积物采样分析查证,原样中镁铝榴石为2.7粒/L,铬尖晶石大于5.0粒/L,异常客观存在;电子探针研究表明,镁铝榴石和铬尖晶石分属G9镁铝榴石和S5贫钛高铝富镁铬铁矿,其来源与金伯利岩关系不大。
关键词: 自然重砂异常    镁铝榴石    铬尖晶石    电子探针    含矿性指示意义    
Geochemical analyses of the placer anomaly with high content of pyrope and chrome-spinel in Xiawengshao area, Shibing County, Guizhou Province
LI Yonggang1,2, YANG Guangzhong1, SHI Rui1, LIN Zeyuan1, ZHANG Yulun1, ZHOU Zongzan1, KANG Congxuan3     
1. No.101 Geological Party, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou Province, Kaili 556000, Guizhou, China;
2. School of Earth Sciences, China University of Geosciences, Wuhan 430074, Hubei, China;
3. Nanjing Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, Jiangsu, China
Abstract: Existing data reveal that there exists the placer anomaly with high content of pyrope and chrome-spinel in Xiawengshao area, Shibing County, Guizhou Province. It is distributed in the gravel-clay rock from the Neogene Wengshao Formation in Duimenpo area on the northern side of the Xiawengshao basin, and the "unexplained" deposits of sand-gravel in the slope zone, 2km south side of the Xiawengshao basin. Such a phenomenon constitutes the high content of placer anomalies, which is prominent among lots of information related to diamond prospecting in Guizhou Provence. The source of these minerals and its significance to the exploration of diamonds have remained unsolved for a long time. Based on the analysis of the "unexplained" deposits of sandgravel in the slope zone, 2km south side of the Xiawengshao basin, it is found that the 2.7grains/L and Chrome-spinel>5.0 grains/L of original magnesia-alumina pyrope prove the existence of the anomaly. Results from electron microprobe analysis revealed that the pyrope is classified as G9-pyrope, and the picotite as S5-chromite that is poor in titanium but abundant in aluminum and magnesium. Their source has little relation with kimberlite.
Key words: anomaly of natural heavy concentrate    pyrope    picotite    electronic probe analyses    indication of ore-bearing potential    

贵州省自然重砂测量显示, 金刚石及/或伴生指示矿物主要分布于遵义(虾子)-贵阳(青岩)一线以东地区, 形成十多个显著异常, 除铜仁大兴、锦屏羊艾和贵定平伐以金刚石为主的异常外, 最引人瞩目的当属贵州施秉下翁哨地区自然重砂镁铝榴石铬尖晶石异常, 其中镁铝榴石含量高达25粒/ 3.5L原样和2700粒/80L原样, 铬尖晶石含量达3500粒/3.5L原样和80L原样中多得难于计数, 浓度水平罕见特高, 其来源及其金刚石找矿指示意义不明。通过进一步的调查采样分析, 在佐证异常存在的客观性和以往资料真实可靠性的基础上, 对其载体母岩含金刚石矿的可能性进行简要分析。

1 研究区地质概况

异常区位于(上)扬子地台南东边缘部位[1-3](图 1), 范围包括下翁哨盆地及至麻沙坳以南山地, 出露地层为下寒武统和下奥陶统碳酸盐岩和碎屑岩以及盆地内的新近系翁哨组湖相含砾粘土岩及褐煤建造(最厚220m)。以近东西向的镇远-贵阳区域性深大断裂为显著构造特征。该断层全长400km, 总体走向近70°, 主断层倾向南南东, 倾角60°~70°, 始于震旦纪-寒武纪的水下正滑, 剧烈活动于中奥陶世-中志留世末的都匀运动, 并引发钾镁煌斑岩或金伯利岩的侵入[4]

图 1 下翁哨地区镁铝榴石与铬尖晶石重砂异常及地质图 Fig.1 Geological map showing pyrope and chrome spinel heavy concentrate anomaly in the Xiawengshao area

区内主要为中低山岩溶及侵蚀地貌, 盆地海拔高程760m, 麻沙坳以南斜坡带海拔600~750m, 最大相对高差150~220 m, 斜坡一般20°~40°, 翁哨支流经盆地自西向东流入江凯河后向南汇入舞阳河。

区内未发现岩浆岩产出, 但下翁哨盆地北侧3km处曹马龙一带和西侧18km处柳塘[5], 以及南东侧18km外镇远马坪[6-8]等地有钾镁煌斑岩发现和分布。

施秉曹马龙有15条钾镁煌斑岩脉, 一般长30~ 100m, 厚0.2~1.0m, 最长500m、厚6m左右。岩石风化蚀变严重, 人工重砂矿物组合较简单, 仅Ⅰ79b-5样见镁铝榴石14颗(直径0.2~0.5mm, 橙黄色3颗, 浅紫色5颗, 浅紫红色6颗), 铬尖晶石数十粒, 其他矿物为钛金云母、橄榄石(假象)、磷灰石、锐钛矿、金红石、磁铁矿、钛铁矿和黄铁矿、锆石、刚玉、自然铅、白钛矿、云母等[5]。其东侧大坪钾镁煌斑岩主要矿物为金云母(10%~20%, 最多达75%), 其次为橄榄石、辉石等, 含少量镁铝榴石和铬尖晶石[9]

区内重砂矿物见镁铝榴石、铬尖晶石、锐钛矿、白钛石、钛铁矿、金红石、碳化硅、磷灰石、电气石、辉石、磁铁矿等28种, 分别按镁铝榴石每50L 6~50粒(Ⅱ)和大于200粒(Ⅳ), 铬尖晶石每50L 6~50粒(Ⅱ)和大于500粒(Ⅳ)等含量分级, 圈出北区和南区2个异常(图 1)

北区异常主要相对富集于盆地北岸对门坡一带含砾粘土岩中, 浓集区东西长约150m, 南北宽约100m, 中心区3.5L原样含有250颗镁铝榴石、3500颗铬尖晶石, 向外重砂含量迅速减少。另外, 镇远至贵阳深大断裂的富含重砂矿物(800粒/10kg)的断层泥, 实为翁哨组含砂砾粘土岩; 南区异常位于下翁哨盆地以南2km处斜坡带, 富集于残坡积古砂砾石堆积物中, 砾石成分包括白云岩、灰岩、页岩、砂岩、燧石、石英等, 砾径0.5~3cm。其中石英、砂岩等砾石呈半浑圆-浑圆状, 为古河道冲积残存; 白云岩、灰岩等呈棱角状, 为近源补给。堆积物中每80L样有镁铝榴石2700粒(7281号样), 铬尖晶石(镁铬尖晶石)多得难于作数字计算

鉴于重砂异常资料来源于1973年的工作, 考虑当时历史背景情况, 以及长期未能解释来源问题, 经南区调查采样分析, 1500L的原样经野外粗淘后送湖南省地质矿产局四一三地质队(湖南省常德工程勘察院实验室), 精淘出54.6g重砂, 取2g挑选矿物, 按比例估算原样中镁铝榴石2.7粒/L, 铬尖晶石大于5.0粒/L, 异常客观存在, 资料真实可靠。

2 样品来源及测试方法

样品来源于上述异常查证采获的镁铝榴石和铬尖晶石重砂矿物。矿物测试均在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室JEOL-JXA-8100型电子探针上完成。分析条件为:加速电压15kV, 标准电流20nA, 电子束直径10μm, 选取美国SPI#02753-AB的53种矿物做标样。分析结果见表 1, 各矿物成分均匀, 数据是2~4个点的平均值。

表 1 镁铝榴石电子探针分析结果 Table 1 Results from electron microprobe analyses of the pyrope
3 测试结果 3.1 镁铝榴石

随机挑选30粒(-4+1级)和40粒(-1+0.5级)镁铝榴石进行电子探针分析(图 2), 共打203点, 主量元素结果见表 1

图 2 镁铝榴石重砂及其扫描电镜图像 Fig.2 Pyrope heavy concentrate and scanning electron microscope images a-镁铝榴石(粒度2~3mm); b-镁铝榴石(粒度1~2mm); c、d-扫描电镜下照片; Gt-镁铝榴石

据Cr2O3含量主要集中于2.0%~2.98%, Fe2O3为6.28%~9.34%, MgO为20.2%~20.98%和CaO为4.06%~4.96%, 可判断主要属于G9铬镁榴石[10]。在Cr2O3-CaO Gurney图解(图 3)上, 投点主要落于85%贫钙线右侧, 其中有52点Cr2O3含量小于2%, 139点Cr2O3含量为2%~4%, 大于4%的有12点(最大值为6.82%)。因此, 主要属于Cr2O3>2%二辉橄榄岩型G9石榴子石范围[10], 或者少量属于榴辉岩型石榴子石。

图 3 镁铝榴石Gurney图解[10] Fig.3 Gurney diagram of the pyrope

由于异常重砂矿物主要为石榴子石和铬尖晶石, 包括少量白钛石、金红石、刚玉、重晶石、黄铁矿等, 未进行榴辉岩型石榴子石组类分析。

3.2 铬尖晶石

随机挑选30粒(-4+1级)和40粒(-1+0.5级)铬尖晶石进行电子探针分析(图 4), 共109点, 主要元素成分结果见表 2

图 4 铬尖晶石重砂及其扫描电镜图像 Fig.4 Picotite heavy concentrate and SEM images a-铬尖晶石(粒度2~4mm); b-铬尖晶石(粒度1~2mm); c、d-扫描电镜下照片; Sp-铬尖晶石
表 2 铬尖晶石电子探针分析结果 Table 2 Results from electron microprobe analyses of the picotite

Al2O3含量主要为18.71%~28.44%, Cr2O3为40.02%~49.57%, MgO为11.08%~16.77%, 可初步判断属于S5组铬尖晶石[10]。Al2O3-Cr2O3图解显示(图 5), 铬尖晶石的Al2O3与Cr2O3具有高度线性相关性, 相关系数达1, 即Al2O3=-Cr2O3+71.5%。

图 5 铬尖晶石Cr2O3-Al2O3[10] Fig.5 Cr2O3-Al2O3 diagram of the picotite

但据Cr2O3/(Cr2O3+Al2O3)值为0.25~0.87, 其中只有3个值大于0.8, 而Al2O3含量只有2个值小于10%, 同时Cr2O3只有6个值大于54%, 最小值为16.5%, 主要为18.71%~28.44%。按钟凤竹[11]的定性结论, 区内铬尖晶石指示岩体不属于可能富含金刚石的情况。

根据张安棣等[10]的论述, 在金伯利岩中, 通常是镁铝榴石多于铬尖晶石, 较确切的统计资料表明, 铬尖晶石的含量最多只有镁铝榴石的20%。本次采集的1500L大样选获的铬尖晶石(大于10000粒)几乎为镁铝榴石(5500粒左右)的2倍, 因此, 该异常重砂矿物应该不是来自金伯利岩。

4 重砂矿物对于源岩金刚石含矿性的指示意义

如前所述, 该异常主要重砂矿物为铬尖晶石和镁铝榴石, 余为极少量的白钛石、金红石、刚玉、重晶石、黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿、"水铝石"等。镁铝榴石主量元素化学成分及其Cr2O3-CaO图解投点主要落于石榴子石二辉橄榄岩型G9范围(少量落于Cr2O3<2%的榴辉岩型石榴子石区); 铬尖晶石的主量元素化学成分划为S5贫钛高铝富镁铬铁矿, 与镇远马坪"东方一号"岩体S7组铬尖晶石不同。近年关于镇远马坪"东方一号"等岩体的研究表明, 其岩石矿物学、地球化学等特征均显示为金伯利岩, 而金伯利岩中镁铝榴石含量通常大于铬尖晶石[10]。因此认为, 施秉下翁哨地区自然重砂异常矿物不是来自金伯利岩。

鉴于G10组石榴子石主要为含金刚石金伯利岩粗晶(捕虏晶)石榴子石, 及其可以指示金伯利岩中金刚石的存在, 即绝大多数含金刚石金伯利岩含G10石榴子石(个别例外)[10]的论述, 以及本次重砂大样分析未发现金刚石的事实, 笔者认为该异常重砂矿物指示其源岩含金刚石的可能性较低。

5 结论

施秉下翁哨地区自然重砂异常主要矿物为镁铝榴石和铬尖晶石, 电子探针分析结果表明, 分属于G9镁铝榴石和S5贫钛高铝富镁铬铁矿, 其来源与金伯利岩关系不大。结合重砂分析未发现金刚石的事实, 显示其源岩含金刚石的可能性较低。

致谢: 重砂矿物电子探针分析承蒙中国地质大学(武汉)郑建平教授的大力支持和指导,在此表示诚挚谢意。

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