皖东蚌埠—五河地区重晶石石英脉中金红石特征与成因

摘要

皖东蚌埠—五河地区位于华北克拉通东南缘,区内主要出露古老结晶基底五河杂岩。小红山重晶石石英脉呈近顺层状产出于五河杂岩地层内,脉中组成矿物以石英和重晶石为主,另有厘米级长柱状金红石以及少量的金属硫化物和黑云母,重晶石石英脉的上下围岩均发生不同程度的热液蚀变。显微镜下,金红石内部发育环带结构和核边结构,是脉体中早期晶出的矿物,可分为2种类型:黑色金红石和褐色金红石,其中前者为早阶段形成。金红石进行的EMPA和LA-ICP-MS分析测试结果显示,金红石W含量较低,且具有显著高的Nb/Ta、Zr/Hf比值,指示其变质流体成因。其高Nb低Cr、低Mg、Al、Si的特点,表现出壳源长英质(泥质)金红石的特点。金红石Zr温度t=(504.18±79.60)℃,位于角闪岩相变质区间,黑色金红石的形成温度较红褐色金红石更高。(Fe+Cr+V)含量与(Nb+Ta+W)含量的关系说明金红石中的V为V^(4+),元素置换方式在黑色金红石中为Fe^(2+)+2R^(5+)→3Ti^(4+),而在红褐色金红石中为Fe^(3+)+R^(5+)→2Ti^(4+),说明金红石结晶阶段热液沿着温度降低和氧逸度升高的方向在演化。极高的Nb/Ta和Zr/Hf比,Nb/Ta-Ta的强烈负相关和Zr/Hf-Hf的弱负相关,说明金红石重晶石石英脉为变质热液成因。