[科普中國(guó)]-黑柱石

簡(jiǎn)介

黑柱石是一種含鈣鐵的島狀含水硅酸巖礦物，在夕卡巖礦床中較為常見(jiàn)，具有一定的標(biāo)型礦物意義，然而國(guó)內(nèi)有關(guān)黑柱石的研究較少。

作為一種夕卡巖礦物，黑柱石最常見(jiàn)于與中基性巖有關(guān)的鐵礦床中，如福建馬坑鐵礦床在墨西哥半?yún)s肯礦區(qū)，黑柱石產(chǎn)于輝綠巖與灰?guī)r地層的接觸帶中。黑柱石的形成也可與基性一超基性巖在關(guān)，如四川紅格釩欽磁鐵礦礦床中黑柱石呈不規(guī)則粒狀或細(xì)脈狀充填膠結(jié)破碎的鐵欽氧化物中；新疆西準(zhǔn)噶爾地區(qū)唐巴勒超基性巖帶中也有黑柱石的產(chǎn)出，其呈半自形粒狀與磁鐵礦、石榴石等共生；在Skaergaard礦床中，黑柱石呈交代橄欖石的形式出現(xiàn)。黑柱石還可產(chǎn)于中酸性侵入巖與碳酸鹽巖地區(qū)夕卡巖型鐵礦床中，如青海省都蘭雙慶鐵礦床，黑柱石主要與鈣鐵榴石、鈣鐵輝石、磁鐵礦以及鐵銅的硫化物共生1。

礦床概況磁海鐵礦床產(chǎn)于天山褶皺系南緣，北山褶皺帶西段，為一與鎂鐵與瞼鎂鐵巖有關(guān)的復(fù)成因鐵（鉆）礦床。北山褶皺帶地處中國(guó)新疆、內(nèi)蒙、甘肅三省（區(qū)）交匯部位，構(gòu)造上位于塔里木地臺(tái)北側(cè)，己發(fā)現(xiàn)了眾多的Cu、Au、Pb、Zn、Fe等礦床。磁海礦床包括磁海、磁南和磁西三個(gè)礦段，礦區(qū)薊縣系平頭山群和二疊系地層組成了開(kāi)闊的背斜構(gòu)造，背斜核部由大面積的巖漿巖侵占，磁海和磁南兩個(gè)礦段分別賦存于背斜核部的南北兩翼，兩礦段間為侵入相橄欖輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖。磁南礦段中部為與磁鐵礦有關(guān)的輝綠巖、含礦帶及大理巖，南部主要為黑云母斜長(zhǎng)花崗巖和花崗巖巖體。平頭山群在磁海礦區(qū)主要由黑云母長(zhǎng)英質(zhì)片巖組成，磁南礦段主要為大理巖、白云質(zhì)大理巖、長(zhǎng)英質(zhì)片巖、石英巖等。

磁鐵礦體主要賦存在輝綠巖巖體中，單個(gè)礦體的圍巖為輝綠巖和透輝石巧店鐵輝石夕卡巖。礦區(qū)原生礦石以塊狀、浸染狀為主，次為細(xì)脈狀、條帶狀。礦石礦物主要為磁鐵礦，其次為黃鐵礦、磁黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、黃銅礦、輝砷鉆礦、斜方砷鉆礦、鉆硫砷鐵礦、鎳黃鐵礦、黝銅礦等，脈石礦物為透輝石作丐鐵輝石、鈣鋁榴石、陽(yáng)起石、普通角閃石、綠泥石、黑云母、綠簾石、黑柱石、石英、檐石、磷灰石，以及黑柱石等2。

黑柱石的產(chǎn)出特征黑柱石外表呈瀝青黑色，條痕褐黑色，玻璃光澤，不透明，具脆性。在單偏光顯微鏡下，晶形為短柱狀，半透明，深褐色，多色性極明顯，黃褐掂褐掂綠色。反射光下各向異性呈灰藍(lán)色，能見(jiàn)到清楚的雙反射和很強(qiáng)的非均質(zhì)現(xiàn)象。黑柱石產(chǎn)于磁南礦段邊緣部位，主要呈細(xì)脈狀和浸染狀產(chǎn)于透輝石鈣鐵輝石夕卡巖、夕卡巖與塊狀磁鐵礦接觸帶上，與磁鐵礦、黃鐵礦、透輝石及鈣鐵輝石共生。按產(chǎn)出狀態(tài)，磁海礦區(qū)黑柱石有以下3種類型:

1.分布于夕卡巖內(nèi)部，粒徑多小于0.2mm，與透輝石、磁鐵礦共生，黑柱石和磁鐵礦填間于透輝石之間，局部可見(jiàn)黑柱石交代早期輝石現(xiàn)象，輝石和磁鐵礦呈交代殘余結(jié)構(gòu)。可見(jiàn)，黑柱石產(chǎn)于夕卡巖礦物之后，為夕卡巖礦物經(jīng)熱液蝕變（退變質(zhì)）形成。

2.呈細(xì)脈狀充填于塊狀磁鐵礦裂隙間的黑柱石。黑柱石脈寬約0.2mm，多呈柱狀自形、半自形晶粒或集合體，晶體邊界不清。黑柱石與磁鐵礦之間可殘留少量透輝石，脈狀黑柱石的形成晚于塊狀磁鐵礦。

3.呈脈狀分布于磁鐵礦與夕卡巖過(guò)渡帶上的黑柱石。黑柱石脈寬0.1-0.5mm，多呈柱狀、板狀集合體，脈體與磁鐵礦接觸部位較平整，與夕卡巖接觸一側(cè)邊部不規(guī)則。

綜上所述，本區(qū)黑柱石總體上呈浸染狀和細(xì)脈狀，主要產(chǎn)于磁鐵礦與夕卡巖的接觸帶，或近礦夕卡巖中，多沿夕卡巖和磁鐵礦的邊緣部位產(chǎn)出。黑柱石的形成晚于磁鐵礦，亦大多晚于透輝石、鈣鐵輝石。該特征反映出，本區(qū)黑柱石應(yīng)為夕卡巖晚期階段產(chǎn)物：隨著晚期熱液活動(dòng)加強(qiáng)，早期夕卡巖硅酸鹽礦物退化蝕變形成了含水硅酸鹽礦物—黑柱石3。

黑柱石的化學(xué)成分特征顯微鏡下挑選不同產(chǎn)狀的黑柱石，在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所電子探針實(shí)驗(yàn)室用JXA-8100電子探針儀進(jìn)行測(cè)試，分析條件為：加速電壓15 kV、探針電流10nA、束斑直徑5μm。

黑柱石的光學(xué)性質(zhì)和電子探針數(shù)據(jù)均顯示了其不均勻性。磁海礦區(qū)的黑柱石主要有2種產(chǎn)狀，一是在夕卡巖中浸染狀黑柱石，另一種是產(chǎn)在塊狀磁鐵礦及其與夕卡巖接觸帶的細(xì)脈狀黑柱石，產(chǎn)于塊狀磁鐵礦礦石中的黑柱石，全鐵含量高，達(dá)50.54%。MnO和MgO含量略低，MgO的含量低于0.5 %。夕卡巖中浸染狀黑柱石，全鐵含量略低于前者，為46.04%一47.94%。MgO的含量達(dá) 2.37%-2.72%。MnO的含量也高于塊狀磁鐵礦中黑柱石MnO的含量，但總體遠(yuǎn)低于錳黑柱石中MnO的含量。產(chǎn)于磁鐵礦與夕卡巖過(guò)渡帶上的黑柱石各成分處于前兩者之間?？梢?jiàn)，黑柱石成分的不均勻性主要受產(chǎn)出部位圍巖及早期夕卡巖的成分影響2。

黑柱石分析黑柱石作為一種夕卡巖礦物，相比石榴石、符山石、綠簾石等其它夕卡巖礦物，并不常見(jiàn)，盡管在部分礦區(qū)出現(xiàn)，其含量也是很低的，因此，國(guó)內(nèi)外有關(guān)黑柱石的專門研究和討論并不多見(jiàn)。黑柱石具有獨(dú)特的礦物性質(zhì)和形成條件，其礦物學(xué)特征對(duì)研究礦區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)和成礦條件有一定的意義。

黑柱石多產(chǎn)于與接觸交代作用有關(guān)的鐵礦床中，在夕卡巖型鉛鋅、鎢、鉑、金多金屬礦床中也見(jiàn)黑柱石的產(chǎn)出。產(chǎn)出位置一般是在巖體的接觸變質(zhì)帶上，特別是外接觸帶礦體尖滅部位。有關(guān)巖體可以是超基性巖，圍巖多為碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖及大理巖。共生礦物主要有鈣鐵榴石、透輝石、鈣鐵輝石、薔微輝石、角閃石、綠泥石、磁鐵礦及黃鐵礦等。

磁海礦區(qū)處于兩者之間，更接近與基性與瞼基性有關(guān)的夕卡巖礦區(qū)，礦區(qū)的夕卡巖為基性巖體與圍巖地層接觸交代形成，黑柱石主要產(chǎn)于接觸變質(zhì)帶上，交代透輝石、鈣鐵輝石和磁鐵礦。

黑柱石大多形成于與接觸交代有關(guān)的礦床，多產(chǎn)于巖體與含礦圍巖接觸蝕變帶部位，與符山石、斧石、石榴石等同為典型的接觸交代夕卡巖礦物。但黑柱石形成時(shí)間較晚，可由早期形成的夕卡巖礦物經(jīng)熱液作用或氣成作用而生成，是一種退化蝕變夕卡巖礦物，在晚期階段可部分取代磁鐵礦和赤鐵礦。磁海礦區(qū)黑柱石僅產(chǎn)于礦體邊部與夕卡巖接觸部位，主要是因?yàn)檫^(guò)渡帶一般裂隙較發(fā)育，熱液活動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)而緩慢有關(guān)。

磁海礦區(qū)黑柱石的出現(xiàn)意味著接觸交代后期存在退化蝕變階段，早期形成的磁鐵礦受更晚期熱液的影響，礦體邊部鐵礦發(fā)生貧化，降低了磁鐵礦礦石的品位2。

總結(jié)黑柱石為一種與接觸交代作用有關(guān)、經(jīng)過(guò)退化蝕變形成的含水硅酸鹽礦物，存在鎂招梁柱石和錳招梁柱石二變種，黑柱石的成分受巖體和圍巖的影響，并主要取決于早期形成的夕卡巖礦物的成分。磁海礦區(qū)的黑柱石產(chǎn)于透輝石巧店鐵輝石夕卡巖、夕卡巖與磁鐵礦接觸帶和塊狀磁鐵礦邊部，與磁鐵礦、黃鐵礦、透輝石及鈣鐵輝石共生，屬普通黑柱石。黑柱石的發(fā)現(xiàn)不僅為磁海礦床存在接觸交代作用提供了依據(jù)，而且由于黑柱石礦物形成時(shí)間一般較晚，可取代早期形成的輝石、磁鐵礦及赤鐵礦，因此磁海礦區(qū)黑柱石的存在意味著磁鐵礦主礦體形成后，發(fā)生了熱液蝕變改造作用，對(duì)早期形成的礦體起了一定的貧化作用。黑柱石礦物在常用礦物學(xué)教材中較少提及，應(yīng)該引起重視2。