江西广丰超大型滑石矿矿床地球化学特征及成因

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滑石是一种层状硅酸盐矿物,其化学式为Mg3(Si4O10)(OH)2,具有化学性质稳定、熔点高、耐火性能好、绝缘性能优良等特性,是一种非常重要的工业矿物原料,在造纸、橡胶、塑料、油漆、陶瓷、日用化妆品等方面具有广泛的用途。滑石矿主要产于前苏联、中国、美国、朝鲜、奥地利等国,其中中国滑石矿主要储藏在江西、辽宁、山东等省。滑石矿的成因类型主要有三种:(1)富硅热液交代富镁碳酸盐、粘土岩等形成的滑石矿,如德国Gopfersgriin滑石矿;(2)基性-超基性岩经富硅热液蚀变交代形成的滑石矿,如非洲西部喀麦隆Boumnyebel滑石矿;(3)沉积型滑石矿。广丰杨村超大型滑石矿位于江西省上饶市,地理位置处于江西、福建、浙江三省交汇处,大地构造位置属下扬子板块与残留华南盆地的结合带,其储量达上千万吨,是世界上超大型滑石矿之一。矿体主要赋存于新元古代灯影组硅质白云岩、(假)鲕状硅质页(灰)岩中,呈层状、似层状,与底部沉积型磷块岩同褶皱。矿区岩石类型单一,主要以沉积岩为主,变质岩和岩浆岩不发育,出露有燕山期煌斑岩脉。本文主要通过对广丰杨村滑石矿区出露的煌斑岩脉、滑石矿石和赋矿围岩白云岩进行主、微量元素,稀土元素(REE),稳定碳、氧同位素和Sr-Nd同位素等分析工作,以及对煌斑岩中发育的锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年工作,以此系统地研究其地球化学特征;结合野外地质工作和岩相学的观察、分析,确定滑石矿镁质与硅质的来源,并探讨其矿床成因。煌斑岩成岩年龄为131.6±4.7Ma,明显切割早期滑石矿,属成矿后期发育的岩浆岩。微量元素以富集大离子亲石元素(Ba, Th、K)和轻稀土元素,明显亏损高场强元素(Nb-Ta-Ti),弱亏损Zr-Hf为特征;具有高Is,值(0.70688~0.70892),低εNd(t)值(-0.11~-1.24),这些地球化学特征与我国东南沿海中生代玄武岩地球化学特征相类似,且与岛弧玄武岩具有相似的地球化学特征。滑石矿石主要由鲕粒状滑石、石英、碳酸盐矿物和浸染状有机质组成,具典型的沉积鲕粒状结构;赋矿围岩白云岩硅化较强烈。研究结果表明,白云岩与滑石矿页岩标准化稀土元素分配模式基本一致,重稀土相对轻稀土弱富集,低稀土含量,弱负铈异常,并且具有相同的87Sr/.6Sr(0.7092~0.7101)比值,白云岩的δ13Cv-PDB变化范围在-4.9-+1.7%o之间,与同期海水大体一致。这些地球化学特征表明滑石矿和白云岩具有相同的物质来源,其中滑石成矿所需的镁可能来源于海水,但是由于部分样品显示正铕异常,且白云岩中δ18OV-SMOW(+14.5~+19.7‰)较同期海水偏低,87Sr/86Sr比同期海水稍高,表明成矿物质并不是单一的海水提供,可能还有一种具高87Sr/86Sr、富硅的热液提供了成矿所需的硅。综合分析滑石和白云岩岩相学、地球化学特征,我们认为江西广丰杨村滑石矿为同生热水沉积成因,滑石中镁来源于富镁海水,硅来源于海水下渗淋滤古老硅铝质地层形成的富硅高87Sr/86Sr热液,海水中镁与热液中硅结合形成滑石。滑石矿在经历了同生沉积-热液期之后,又受到了后期强烈的变质变形作用的叠加,形成了具片理构造的滑石片岩。
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