钠化花岗岩岩石学特征

第一章 前言...........................................................................................................11.1选题的及意义...............................................................................................11.2娘娘顶铍矿研究现状及问题...........................................................................11.3研究容及研究方案.......................................................................................21.3.1 研究内容....................................................................................................21.3.2 研究方案及技术路线................................................................................21.4论文作量.......................................................................................................3第二章 区域地质背景........................................................................................42.1成矿地质背景......................................................................................................42.2区域地质背景......................................................................................................52.2.1区域层...........................................................................................................52.2.2区域造...........................................................................................................72.2.3区域浆岩.......................................................................................................82.2.4区域.............................................................................................9第三章 矿区地质特征......................................................................................103.1矿区层.........................................................................................................3.2矿区造.........................................................................................................123.3矿区.........................................................................................................133.4矿体征.........................................................................................................14第四章 样品及实验分析方法.........................................................................154.1样品集.........................................................................................................154.2测试法.........................................................................................................154.2.1电子探针.....................................................................................................154.2.2主微量元素分析.............................................................................................16第五章 钠化花岗岩岩石学特征....................................................................175.1野外布特征.................................................................................................175.2镜下特征.....................................................................185.3岩石球化学特征.........................................................................................20第六章 含铍条纹岩矿物学特征....................................................................226.1锌日光榴石.........................................................................................................226.1.1 矿相学特征..............................................................................................226.1.2 电子探针分析结果..................................................................................226.2独居石............................................................................................................246.2.1 矿相学特征..............................................................................................246.2.2 电子探针分析结果..................................................................................256.3长石.........................................................................................................256.3.1 矿相学特征..............................................................................................256.3.2 电子探针分析结果..................................................................................256.4小结.................................................................................................................33第七章 讨论.........................................................................377.1岩浆源区...........................................................................................................387.2岩石类型成因...................................................................................387.3成矿因素.......................................................................................38第八章 结论.........................................................................................................408.1主要识.........................................................................................................408.2存在不足及下一步研究计划.....................................................................40致 谢.......................................................................................................................41参考文献.....................................................................................................................42附 录.........................................................................................................................45第一章绪论1.1研究目的及意义稀有金属矿产资源在现代工业中用途广泛，尤其是在宇航、原子能、电子、国防工业等高科技技术方面,是原子能、火箭、导弹、航空以及冶金工业不可缺少的材料，有“超级金属"、“尖端金属"、“空间金属"、“核子堆保护神"之称，也较广泛地应用于电子、汽车、机械等工业部门。而稀有金属往往在自然中含量很少、分布稀散、难于从原料中提取，作为现代高科技工业中重要的原料，其需求量必将不断增长。而花岗岩作为铍等稀有金属矿物的主要载体之一，对其研究具有十分重要的意义。根据前人对铍矿的研究，我国是个铍矿大国，国内多地都发现了铍矿储量，其中新疆、内蒙古、四川和云南等地区的储量最大，约占全国总储量的90%左右。而且在已经探明的储量中，单独形成铍矿的矿床规模较小，而大多数都是以伴生矿床为主，以铌、钽、稀土元素、钨等矿床为主。目前已知的铍矿种类主要有以下三种，花岗伟晶岩型,热液脉型和花岗岩型（包括酸性花岗岩以及碱性花岗岩），其它还有含铍条纹岩型、云英岩型、火山热液型、浅粒岩型等几种类型。我们研究区的娘娘顶铍矿A/CNK>1，按照分类属于过铝质成矿系统中的岩浆热液型铍矿床，主要是长英质火山岩形成的脉状、云英岩型矿床。主要的铍矿化类型为钠长石化花岗岩，即早期近岩体产出深部钾长石带，向外为钠长石带，再到晚期远距离发生云英岩化。副矿物为锌日光榴石。钠长石化花岗岩可以进一步蚀变形成以云母为主的云英(化)岩型铍矿体，其主要特征为:一般在侵入体上部出现钠长石+白云母±萤石±绿泥石交代长石和云母，石英的含量降低，形成岩筒、岩脉和岩脉镶边状云英岩(带)，Be主要会在岩体的远端或者晚期富集，其次是在围绕岩体的岩脉中富集，而钠长石化在花岗岩岩体的接触带中广泛发育。其后，又伴有各种后期热液蚀变作用，除形成萤石白(绢)云母岩、黄铁矿绿泥石岩、次生石英岩及碳酸盐岩外，还导致早期云英岩化阶段形成的铍矿物———绿柱石被改造为羟硅铍石，日光榴石被改造为羟硅铍石和蓝柱石（李建康，2017）。本文对湖北省大悟县娘娘顶地区发现的钠化花岗岩在野外基础上开展岩石学、电子探针分析、岩石地球化学等测试。结合前人已公开发表或尚未公开发表的资料，分析钠化花岗岩的形成时代、岩浆源区及演化、形成的构造环境及与钠化与成矿之间的关系。总结岩浆热液岩型铍矿矿床的成矿规律，分析岩浆热液型铍矿的成矿潜力，探讨岩浆热液型铍矿的找矿方向。1.2国内外研究现状在大约1970年之前，Be的主要来源是的伟晶岩绿柱石.高科技应用的新用途推动了从20世纪40年代到60年代初期对于其他稀有金属的广泛勘探活动。20世纪70-80年代，全球范围内开始大量的研究铍矿资源，发表了大量跟铍矿有关的文章，但是热度在之后慢慢减弱，主要是由于受到了美国与前苏联的铍矿勘探的推动,这些努力导致苏联，美国和加拿大发现了许多重要的非伟晶岩Be矿化现象。西方学者主要做了一些基础性的研究工作(Warneretal．，1959;Mulligan，1968;Sinkankas，1981)，而前苏联学者却做了大量研究，对铍矿床进行了细致的分类，成果颇多,但是大部分以俄文发表，不好查阅。近年来，随着科学技术的发展，对铍资源需求的增加，开始重新重视铍矿床的研究工作，，集中于内生型铍矿床形成的地球化学过程，铍矿化及矿化分带与花岗岩类岩石的成因联系（Bulnaev，2006）。由于铍矿既可以产在酸性花岗岩中，也可以在碱性花岗岩中，情况比较特殊，因此在成矿规律上也较为不同，因此需要重点研究。世界范围内铍资源相当丰富，储量很大，主要集中在巴西，印度，俄罗斯，美国，阿根廷，澳大利亚等国家。虽然矿床种类很多，但是总体上分为以下三类（1）含绿柱石花岗伟晶岩矿床，这类矿床在世界上分布最广，主要产在巴西、印度、俄罗斯和美国。（2）凝灰岩中羟硅铍石层状矿床,属近地表浅成低温热液矿床。美国犹他州斯波山(SporMountain)矿床是该类矿床的典型代表，储量大，产出量高，美国铍资源几乎全部来自该矿。(3)正长岩杂岩体中含硅铍石稀有金属矿床,目前有仅在加拿大西北地区发现的索尔湖矿床。我国的铍储量主要集中在新疆，四川，云南以及内蒙古等地区，已探明的储量主要以伴生矿产为主，大部分与锂，铌钽矿伴生，其次与稀土矿产或者是钨矿伴生，少量与钼，锡，铅锌以及非金属伴生，单一矿产由于规模太小，所以总储量不大。我国铍矿主要的类型有花岗伟晶岩型，热液脉型，以及花岗岩型。花岗伟晶岩型最主要的铍矿类型，在全国范围内占有很高的比例，主要产地有新疆，四川，云南等，多形成于华力西-印支期,成矿年龄主要集中在180～391Ma之间，并且主要分布在地槽褶皱带中。矿床的表现形式为伟晶岩脉集中分布，由于矿物的颗粒较大，易于开采，而且在大范围内均有分布，因此是我国主要的铍矿工业开采类型。热液脉型也是目前开发利用的主要矿床类型之一，主要分布在中南以及华东地区。成矿期主要在燕山期，是由于裂隙发育，被黑云母花岗岩与二云母花岗岩填充。矿物成分丰富，主要的金属矿物有黑钨矿、锡石、白钨矿、辉钼矿，含铍的矿物主要为绿柱石，少数情况为羟硅铍石和日光榴石。通常情况下会形成绿柱石—黑钨矿、绿柱石—锡石和绿柱石—多金属脉型等综合性矿床。花岗岩型铍矿也多形成于地槽褶皱带，也主要在燕山期成矿。花岗岩分为酸性花岗岩和碱性花岗岩两种，但是总体规模较小，岩体多以岩株等形式存在，而矿体主要形成于岩体的边缘。酸性花岗岩中主要有两种存在形式，一种是铌钽等矿产伴生铍矿，一种是铍等金属伴生铌钽矿。但是两种存在形式，主要的矿物均为绿柱石，虽然矿化明显，但是工业品位不高，开发利用低。碱性花岗岩中也有两种存在形式，一种是铍矿伴生稀土，一种是铍矿伴生锡矿，含铍矿物主要为羟硅铍钇铈矿和日光榴石，但是工业品位低，难于开采。还有很多种其它类型，如还有含铍条纹岩型(湖南香花岭)、云英岩型(广东万峰山)、火山热液型(福建福里石)、浅粒岩型(湖北广水)等，到那时由于开采上有难度，暂时都没有进行开采。根据Barton等(2002)的分类方案，根据成矿岩浆系统的铝饱和指数对内生铍矿床进行分类，铍矿床主要分为过铝性(ACNK＞1.0，A＞CNK)、偏铝性(ACNK＜1.0，A＞CNK)和碱性系统(ACNK＜1.0，A＜CNK)。其中过铝性成矿系统的矿物组合主要为BeO－Al2O3－SiO2－H2O，蚀变类型主要为白云母化；偏铝性成矿系统主要的矿物组合为硅铍石、羟硅铍石和日光榴石，蚀变类型主要为铁锂云母热液蚀变；碱性成矿系统主要分为两种，一种为成矿岩浆岩为过碱性到偏铝性，往往产出硅铍石、羟硅铍石和Ca－Na－Be硅酸盐矿物，主要的热液蚀变类型是长石化;②成矿岩浆岩的硅不饱和，一般为过碱性，产出Ca－Nb－Be硅酸盐矿物和日光榴石组矿物，主要的热液蚀变类型为长石化。综上所述，我国铍矿主要有以下几个特点（1）铍矿资源的相对集中，开发利用更加方便（2）铍矿中富矿较少，而且大部分矿床的工业品位较低，无形中提高了铍矿的开发成本，不利于铍矿的开发利用。（3）铍的工业储量占保有储量比例很小，有待于提高储量(张玲，2004；袁忠信，2001)。1.3研究内容及研究方案1.3.1研究内容本文选取娘娘顶铍矿床的钠长石化花岗岩为主要研究对象针对研究区内存在的主要问题，本次研究所确定的主要内容有：（1）娘娘顶铍矿矿体的地质特征和岩相特征：通过详细的野外调查，确定娘娘顶铍矿矿体的空间分布、规模、形态等特征；薄片显微镜下观察，确定岩石样品的矿物组成和含量、结构、蚀等变情况。（2）钠化花岗岩的地球化学特征：通过测试主量-微量-稀土元素，分析其岩石地球化学特征，讨论岩石成因及所处的大地构造背景。（3）钠化花岗岩的特征含铍矿物：应用电子探针（EMPA）测定含铍矿物的化学成分，了解钠化花岗岩中铍等元素的赋存形式。（4）钠化花岗岩中含铍矿物与钠化的联系：结合研究区的成矿地质条件、矿体的岩石地球化学、矿物晶体化学特征，对比已有的岩浆热液型铍矿等矿产成矿模型和典型矿床，分析娘娘顶地区钠化花岗岩铍矿的成矿潜力，总结岩浆热液型铍矿等矿成矿规律，指出该类型矿产找矿方向。1.3.2研究方案及技术路线（1）资料搜集及野外考察通过查阅文献，以及收集野外地质资料，分析前人在该研究区域内已经取得的研究成果以及存在的问题，在在此基础上进行详细的野外考察，查明该区域娘娘顶矿体的野外分布特征，区分矿体与岩体的界限，进行系统采样。（2）岩相学研究通过对矿体以及围岩中系统采集的样品及薄片进行详细观察，应用显微镜，扫描电镜等辅助手段对样品进行结构、构造、矿物组成、含量以及蚀变、岩石类型等进行描述，为后期实验和研究岩相学资料。（3）电子探针（EMPA）通过电子探针和背散射电子成像图分析，对钠化花岗岩中长石、独居石和锌日光榴石矿物进行原位微量元素成分分析。（4）岩石地球化学矿体以及岩体中系统采集的样品进行测定主微量元素含量的测定。对样品主量、稀土、微量元素的含量进行分析计算，应用对应的各类图解进行分析判断，探讨矿体岩石地球化学特征，分析矿体的岩石成因及形成的动力学背景。（5）综合研究在上述分析研究方法基础上，结合文献认识，进行综合研究，总结钠化花岗岩等稀有金属矿床的成矿规律，分析娘娘顶地区岩浆热液岩型铍等稀有金属矿产的成矿潜力。1.4 论文工作量本次论文所研究样品为导师所采，本人经行对样品及地质资料等的后期处理，共完成以下工作量：表1-1论文完成工作量一览表序号工作项目单位完成工作量完成人1娘娘顶铍矿野外采样天导师2岩矿标本采集个18导师3岩矿薄片及探针片个344岩矿照片张本人5阅读中文+英文文献篇（++（+）本人6矿物电子探针主量元素含量测试点本人7主微量元素含量测试点成矿地质背景秦岭－桐柏－红安－大别－苏鲁造山带是由华北板块与扬子板块碰撞所形成的典型碰撞造山带，经过多期构造活动、壳—幔物质交换、地质流体和成矿物质聚集，已经成为我国重要的多金属成矿带之一（王平安等，1997；刘晓春等，2015）。该造山带经历了早中古生代陆壳俯冲碰撞、志留纪伸展和裂谷作用及同时代边缘洋盆的形成以及随后大规模的三叠纪陆壳岩石的高压－超高压变质和随后的折返作用过程（吴元保，2009）。期间不同演化阶段、不同动力学机制下多期次的构造活动、变质变形事件和多期次的岩浆活动，为含矿热液的运移提供了热动力、物质来源、运移通道和富集位置。研究区位于桐柏－红安造山带的结合部位，区域性北西向新（城）－黄（陂）断裂带与北东向澴水断裂带交汇的北西部。区域内前寒武纪变质地层出露广泛，岩浆活动频繁、分布广泛，岩石类型多样，以燕山晚期酸性岩浆活动最为频繁（彭三国等，2012a）。其中新元古代和燕山晚期两次岩浆活动成矿意义大，与钨、铍、钼、铋矿等关系极为密切（钟增球等，2001；彭三国等，2012b）。区域内构造发展与地质演化相致，经历多期次构造活动，深大断裂发育。与区域内矿床空间上“北西西成带、北东东成行”分布规律相呼应（邹宗濂，2000；杨清富等，2014；阴江宁等，2016）。桐柏-大别成矿带位于华北板块和扬子板块之间，是秦岭复合造山带向东延伸的部分和根带（是中央造山带的重要组成部分），在大地构造位置上属于秦岭褶皱系南秦岭-淮阳褶皱带。桐柏-大别成矿带的南边界限为青峰-襄樊-广济断裂，北边界限为为确山-合肥断裂，东边界限郯庐断裂，西边界限为湖北与陕西的省界（见图）。东、南、北面的界限没有争议，都为纯粹的地质界限，但是西边界限是一条人为划分的界限，主要因为（1）成矿带本身已经横跨湖北、安徽、河南三省，如果再加入别的省份，不利于整体的协调（2）西边已经有了秦岭成矿带，两大成矿带之间需要一定的间隔（彭三国，2012）。。区域地质背景桐柏-大别成矿带位于华北板块和扬子板块之间，是秦岭复合造山带向东延伸的部分和根带（是中央造山带的重要组成部分），在大地构造位置上属于秦岭褶皱系南秦岭-淮阳褶皱带。区内发育有深大断裂，主要的构造方向为北西(西)-(南)南东向。区域内岩浆活动频繁，主要有兴凯期、加里东期和燕山期岩浆岩，其中以燕山期中酸性岩浆活动为主（朱裕生，2007）。矿区处于桐柏-红安造山带结合部位，中生代鸡公山花岗岩体南缘，北北东向大悟断裂带西侧。矿区内广泛地分布着前寒武纪变质地层，主要的岩层为新元古代红安岩群黄麦（Pt3h)π和天台山岩组(Pt3t)，红安岩群为一套低角闪岩相-高绿片岩相区域变质岩系，是桐柏-大别造山带高压变质折返带的组成部分。区域内岩浆活动分两期，其一是新元古代基性岩浆活动,区内王家屋脊(变质)辉长岩体(vpt3)是该期岩浆活动的产物;其二是早白垩世大规模酸性岩浆活动,形成了灵山、鸡公山、夏店等花岗岩基以及一系列小的花岗岩岩株(如娘娘顶岩体),形成吋代介于130-120Ma之间(除江峰等,1995;MaChallgqianctal.,1998;周红升等,2009;魏国庆等,2010;杨梅珍等,2011;陈伟等,2013),形成于造山期后伸展构造环境。3.1地层前寒武纪变质岩系区内大面积出露。最老构造地层出露在中秦岭、桐柏山和大别山地区，分别为新太古界-古元古界秦岭（陡岭）岩群、桐柏岩群、大别山岩群深变质岩系。中元古界地层主要出露在中秦岭（龟山岩组为中浅变质的碎屑岩夹碳酸盐岩及火山岩系）和大别山地区（中深变质岩片麻岩系，以二云（黑云、白云）斜长片麻岩、二云钠长片麻岩、变粒岩、斜长角闪岩、二云石英片岩等为主）。新元古界地层广布全区，中秦岭地区龟山（界碑）岩组中浅变质的碎屑岩夹碳酸盐岩及火山岩系，其他大部地区下为武当群浅变质沉积-火山碎屑岩系，向上南华系耀岭河群为浅变质基性火山岩，震旦系为浅变质碎屑泥质岩-碳酸盐岩系。古生界－新生界盖层大别地区基本缺失，其他地区较为发育，下古生界寒武-奥陶-志留系为硅质碳质碎屑岩-碳酸盐岩系夹基性、碱性火山岩系，上古生界泥盆-石炭-二叠系为碎屑岩-含生物化石碳酸盐岩系。在中-新生代盆地堆积了红色碎屑岩-泥质岩（夹石灰岩）系。3.2构造该区夹持于华北和扬子两地块之间，多期复杂的构造改造及大量同构造增生岩浆物质的添加，使本区地质构造变得极其复杂。主要构造单元归属于南秦岭-大别造山带和北秦岭造山带（分布于桐柏-北淮阳地区）。南阳盆地西为南秦岭造山带（包括主体武当火山-沉积岩系构造带和部分南秦岭南部、北部逆冲推覆构造带），东为桐柏-大别造山带（从西向东包括桐柏-随州、光山-红安、岳西-英山-浠水构造系）和北淮阳构造带(包括金寨-独山和霍山构造亚系)以及商城-沙坪沟、草店-山店构造岩浆杂岩区。其形成与演化长期存在争议，张国伟等(2001)综合前人资料提出三阶段演化模式[1-3]：(1)基底形成阶段(Ar-Pt3晚期）：太古代-中新元古代在前寒武纪非均一拼合结晶基底上，以广泛强烈的扩张裂谷与小洋盆并存，垂向加积增生为基本特点，晋宁期逐渐从垂向增生而转向侧向运动与增生为主。(2)板块构造演化阶段(Pt3晚期-T2）：新元古代晚期到早古生代南、北秦岭分别演化成为扬子、华北地块北部的被动陆缘，中间为特提斯秦岭洋；中奥陶世，特提斯秦岭洋向北俯冲，北秦岭演化成为活动边缘；南、北秦岭在中古生代时期沿着商丹带发生碰撞；与此同时，南秦岭南部边缘发生裂陷并继之在晚古生代时期扩张打开形成古特提斯秦岭洋，导致南秦岭从扬子地块中分离出来成为独立的地块；大致在晚三叠世，南秦岭与扬子地块间沿勉略带发生碰撞，碰撞造山作用导致广泛的褶皱冲断变形和花岗岩质岩浆侵入，并导致扬子和华北地块的拼合。（3）中新生代陆内构造演化阶段（T3-Q）。印支晚期转入以陆内俯冲、陆壳推覆叠置、断块走滑、岩浆贯入、变质变形等为特点的陆内造山作用，经历伸展塌陷（T3-J1）、逆冲推覆和花岗岩浆活动（JK1）、挤压与伸展共存的急剧隆升成山及裂解（K2-Q）等陆内过程，终成现今构造面貌和山脉。3.3岩浆岩区内岩浆活动频繁、分布广泛、岩石类型多样，时空上具较明显的规律性。离散环境主要为基性-超基性侵入岩及相应的火山岩，而在汇聚条件则发育中-酸性侵入岩及相应的火山岩；空间上，基性-超基性组合多沿裂陷槽产出，中-酸性侵入岩及相应的火山岩则主要发育于汇聚时的仰冲盘。侵入岩主要有吕梁-扬子-晋宁-加里东-燕山早-燕山晚等6期,以襄樊以东地区燕山期中酸性岩浆活动最频繁。火山岩大致分为阜平-吕梁-扬子-晋宁期-加里东-燕山等6期。岩石成因类型主要为大片出露的中酸性侵入岩，其次为基性-超基性岩类。3.4火山岩火山岩以海相火山岩为主，一般组成火山—沉积岩系，多次经历了不同程度的变质作用，元古宙火山岩有酸性—基性岩类组合和基性—中性—酸性组合两种组合，前者具有双峰性质，形成于裂陷环境，是武当山贵金属和有色金属的矿源岩。陆相火山岩零星分布于北淮阳等地区，形成于晚三叠至第三纪，以碱性岩类为主，与该地区中小规模的银、铜矿床和金、银多金属矿化有一定成因联系。3.5变质作用变质岩出露面积大，分武当、桐柏山、大别山三区，各区内部构造极其复杂。武当地块变质岩呈穹隆状产出，穹隆中心为武当群，外围为耀岭河群。桐柏山高压变质岩被一系列近北西-南东方向的韧性剪切带分割[4]，按照主要矿物组合和岩石构造从北到南可划分为[5]：南湾复理石单元、肖家庙构造混杂岩带、北部高压榴辉岩带、中部桐柏山高级变质杂岩系、南部高压榴辉岩带、蓝片岩-绿片岩带。大别地区变质岩根据变质温度-压力条件，从北到南划分为[6]:北淮阳低温低压绿片岩相变质带、北大别高温超高压榴辉岩相带、中大别中温超高压榴辉岩相带、南大别低温超高压榴辉岩相带、宿松低温高压蓝片岩相带__矿区地质背景矿区出露变质地层主要为新元古代红安岩群黄麦岭岩组和天台山岩组。根据其岩性组合特征,黄麦岭岩组分力上下三段、天合山岩组分力中下两段。黄麦岭岩组岩性以白云钠长片麻岩、浅粒岩、磷矿层、大理岩、含石墨白云石英片岩为主,其中上段是区内重要的重稀土矿层,下段则是区内主要的含磷层位。天台山岩组中下两段主要岩性为白云钠长片麻岩、石榴钠长角闪片岩、白云石英片岩等。区内断层构造发育,以北西向韧性剪切带和北东向脆性断裂力主,娘娘顶地区则位于北西向新黄断裂均北东向澴水断裂所交汇的北西部。区内有多期岩浆活动侵入，主要发育在娘娘顶的北东方向，主要有王大山岩体,鸡公山岩体和娘娘顶岩体，同时还侵入了大量的花岗斑岩脉、花岗岩脉及石英脉等脉岩。区内与铍、钨等矿产关系密切的是早白垩世的岩浆成矿作用,也是矿区地质调查及科研工作的重点。其中娘娘顶铍矿点赋存于娘娘顶花岗岩体内接触带矿区地质特征２．１地层矿区出露地层主要为新元古界红安岩群黄麦岭岩组、天台山岩组低角闪岩相－高绿片岩相区域变质岩系，岩石类型以白云钠长片麻岩、白云浅粒岩、石榴钠长角闪片岩、钠长角闪片岩及白云石英片岩等为主，呈近南北向展布，倾向从北东、东转向南东,倾角30°-50°。２．２构造矿区内最主要构造为NE向、NW向、NNE向断裂破碎带以及发生在破碎带内的次级构造裂隙。北东向与北西向构造带的复合部位是岩体侵位的有利空间，同时这些断裂的次级裂隙中矿化现象明显，与成矿关系密切。２．３岩浆岩矿区岩浆岩为多次侵入，主要为新元古代基性侵入岩和中生代酸性侵入岩，侵入的岩体主要有王大山岩体、鸡公山岩体和娘娘顶岩体，同时还侵入了大量的花岗斑岩脉、花岗岩脉及石英脉等脉岩，根据侵入的岩体与围岩之间的接触关系，以及结合前人在此地区做的大量测试数据，可以将侵入的岩体大致上划分为早晚两期不同的侵入活动，一期侵入岩体为王家屋脊辉长岩体，另一期的侵入岩体为鸡公山岩体以及娘娘顶岩体，而燕山晚期花岗岩与钨、钼、铍成矿关系密切（陈玲等，2012）。王大山岩体岩性为变辉长岩，岩石呈深灰绿色，花岗变晶结构，块状构造。矿物的主要成分为辉石、角闪石、斜长石和黑云母，其次副矿物主要为磁铁矿、褐帘石、钛铁矿等。王大山岩体主要以东西向的长条状分布，形态不规则，与新元古代红安岩群地层明显地接触，被鸡公山岩体后来侵入，岩体中产出有娘娘顶钨矿（化）体。娘娘顶岩体呈岩株状，岩性为中细粒二长花岩，由于受到区域内较强的动力变质作用，岩体具有了糜棱岩的某些特征。岩石呈浅肉红色，花岗结构，块状构造。矿物主要成分为钾长石、石英、斜长石，黑云母次之。娘娘顶铍矿（化）体产出于鸡公山岩体中，具有明显的分带现象。从岩体中心向外依次为细－中粒斑状黑云母二长花岗岩、细粒二长花岗岩、片麻状花岗岩及花岗质混杂岩。各相带之间呈过渡接触，矿物的成分彼此相近，都为斜长石、钾长石和石英等，并且含有的副矿物都为磁铁矿、锆石、榍石、磷灰石等。岩体内含有大量围岩捕掳体，没有固定的大小，多为长条状，平行分布于岩体的边界，大体上岩体中心到边缘有逐渐增多，该岩体形成的时代为早白垩世，以岩基的形式与新元古代红安岩群、王大山岩体呈侵入接触关系。矿床特征娘娘顶矿区钨铍矿由两个矿段矿点组成，分别为王家屋脊白钨矿点和大悟县杨新岩铍矿点。王家屋脊白钨矿体可见三条矿脉，矿体长70-270米，宽几米到四十米，走向220-240度，倾向310-330度，倾角50-70度，主要是在辉长岩体中的大理岩捕虏体中发生矿化，主要的矿化形式为含钨矽卡岩和白钨矿石英脉，含钨矽卡岩发育于大理岩捕虏体中，局部可见透闪石矽卡岩，白钨矿呈侵染状分布于矽卡岩化大理岩中。另外，靠近大理岩花岗岩脉的地方可以看见石英脉发育，其中可见星点状白钨矿分布。主要的金属矿物为白钨矿，辉钼矿，磁铁矿，磁黄铁矿和黄铁矿，脉石矿物主要有石英，斜长石，绿帘石，透闪石，绿泥石。矿石的主要结构有自形，半自形粒状结构，交代结构等。矿石构造以侵染状构造为主。杨新岩铍矿体出露有两个矿体。主矿体产于钠长石化黑云母二长花岗岩与新元古界红安群黄麦岭组地层接触带中。其中Ⅰ号矿体长约190m，宽3-8.6m，多以透镜状、扁球状等产出，产状较为复杂。目前已采样分析的矿体走向约307°，呈透镜状产出。Ⅱ号矿体规模较小，长约10-20m，宽2m，也产出于钠化花岗岩与黄麦岭组地层接触带中，整体呈透镜状向南产出。主要的矿石矿物为锌日光榴石，脉石矿物为钠长石，方解石，石英，绿泥石，白云母，副矿物有锆石，黄铁矿等。矿石多具块状和条带状构造。矿石类型铍矿石主要产在与岩体接触的钠化带内，矿石的主要类型主要为钠长石化花岗岩，富铍的矿石往往钠化明显，受到了严重的钠长石化蚀变，而新鲜的花岗岩则含铍较少。大部分铍矿石可见皮壳状构造，明显分为内外两个部分。铍矿石的内部为灰白色钠化花岗岩，花岗变晶结构，块状构造，钠化十分明显，手标本上可见大颗粒的斜长石及石英，粒径普遍大于0.5cm，还含有少量的方解石，其为白色，不规则粒状，硬度小于小刀，应为后期热液作用的产物。样品及实验方法主微量元素分析电子探针电子探针成分分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室利用配备有4道波谱仪的JEOLJXA-8100电子探针完成。样品在上机测试之前先按照ZhangandYang(2016)提供的办法进行了镀碳，将样品镀上尽量均匀的厚度约20nm的碳膜。工作条件为：加速电压15Kv，加速电流20nA，束斑直径10μm。所有测试数据均进行了ZAF校正处理。Na,Mg,Al,Si,K,Ca,Fe元素特征峰的测量时间为10s，Ti和Mn元素特征峰的测量时间为20s，上下背景的测量时间分别是峰测量时间的一半。所使用的标样如下：透长石（K，Al），铁铝榴石（Fe），透辉石（Ca,Mg），硬玉（Na），蔷薇辉石（Mn），橄榄石（Si），金红石（Ti）。岩石学特征在野外观察中，我们发现岩石主要为中细粒黑云母二长花岗岩，其中岩石普遍受到了较强的区域内的动力地质作用，岩石整体较为破碎，而且钠化现象明显。由于铍矿石主要产于钠化带中，钠化的程度与接触带的位置有着直接的联系，其中离接触带远的地方，钠化程度低，含铍量低，而离接触带近的地方，钠化程度强烈，含铍量高。在离接触带远的地方，花岗岩受到的钠化作用较弱，我们可以观察到呈灰白色，风化面浅红色，似斑状结构，块状构造。斑晶成分主要有石英、钾长石等，粒径大小普遍在5mm以上，含量约为50%;基质粒径普遍1mm左右，主要矿物组成为黑云母、斜长石、石英及少量钾长石，含量约为40%。其中斜长石主要可见钠长石，无色透明，长柱状，半自形-它形，正低突起，粒径在0.1mm-0.2mm之间，斜消光，干涉色为一级黄白，发育有聚片双晶;钾长石无色透明，长条状或板状，斜消光，干涉色为一级灰白，具有格子双晶，伴随有蚀变现象；黑云母，呈长条形，正中-正高突起，平行消光，多色性明显，暗褐色-褐黄色，可见二级蓝绿的干涉色，少量发生蚀变为绿泥石，绿泥石，浅绿，它形，单偏光下具有弱的多色性，正低-正中突起，正交光下干涉色为一级灰白。偶尔在长石的间隙中可以看到白云母，颗粒较大，成长条状分布。还有少量的不透明矿物，多为磁铁矿，褐铁矿等在离接触带近的地方，花岗岩受到的钠化现象严重，经我们观察，原岩矿物已经受到风化，蚀变作用强烈，我们可以看到的是大面积的钠长石化，如图xx，其中依稀可见少量的石英，暗色矿物等，并且我们发现了锌日光榴石，浅黄色，半自形-它形粒状，正高突起，偶尔可见三角形断面，正交镜下全消光，显均质性。岩石地球化学主量元素斑状黑云母二长花岗岩SiO2含量为72.7%～76.72%，平均74.99%;23含量为11.92%～13.68%，均值为12.62%;CaO含量为0.23%～1.13%，TiO2的含量为0.12%～0.17%，MgO含量为0.08%～0.14%,P2O5含量为0.01%～0.02%，K2O含量为1.45%～4.98%，aO含量为3.92%～5.71%;K2O/aO=0.29～1.25，均值为0.84，多数样品＞1.0，里特曼指数大部分<3;aO+K2O值为6.23%～9.19%，均值为8.11%。（其中样品17YYN-4的样品SiO2=60.07%，23=17.94%，CaO=0.48%，TiO2=0.13，MgO=0.31，P2O5=0.03，K2O=0.22，aO=9.16，aO+K2O=9.39,K2O/aO=0.02,里特曼指数为5.16）数据整体显示娘娘顶花岗岩具有高硅、富铝、富碱、低镁、低钙的特征。在SiO2-K2O图解上，娘娘顶花岗岩基本均落入高钾钙碱性系列区域;在A/NK-A/CNK图解上，铝饱和指数(A/CNK)变化范围为1.01～1.11，样品落在准铝质和过铝质分界线附近，属于弱过铝质。在花岗岩类型判别图中，投点主要落在A型造山花岗岩区，总之，娘娘顶花岗岩经历了较高的分异演化，属于过铝质高钾钙碱性岩石系列。稀土元素和微量元素稀土总量(ΣREE)为144～245μg/g，均值为204μg/g，显示稀土总量较高;轻稀土总量(ΣLREE)为115～416μg/g，均值为178μg/g，重稀土总量(ΣHREE)为23～35μg/g，均值为27μg/g，LREE/HREE为5.13～9.41，LaN/YbN为4.33～12.19，显示轻重稀土分馏作用较明显，较富集轻稀土元素;LaN/SmN为2.53～3.58，GdN/YbN为1～2.19，表明轻稀土分馏相对明显，而重稀土分馏不显著。（其中17NND-4样品稀土总量(ΣREE)480μg/g，轻稀土总量(ΣLREE)为416μg/g，重稀土总量(ΣHREE)为63μg/g，LREE/HREE为6.56，LaN/YbN为4.45，LaN/SmN为3.21，GdN/YbN为0.81）在稀土元素球粒陨石标准化图解中，曲线整体略微右倾型，呈“V”型谷状，显示较强烈的铕负异常(δEu为0.18～1.2，多数处于0.9附近)，强烈的负铕异常反映了形成它的熔体发生高度分离结晶作用，属于高演化岩浆体系，而高演化岩浆体系中岩浆分离结晶与富挥发分流体相相互作用可能是导致形成稀土四分组效应的关键因素（赵振华，1992）。不同的矿物具有不同的REE分配系数，斜长石对铕的分配系数远远大于其它REE，因此会选择性富集二价的Eu，不富集三价的Eu，因此铕异常的产生多与结晶过程中斜长石的大量晶出有关。δCe=0.5～1.2，样品整体比较均一，微弱的负Ce异常，显示可能有部分副矿物的分离。 矿物学特征钠化花岗岩的特征矿物有锌日光榴石等。参考前人对有关矿物研究分析，为了了解清楚钠化花岗岩的矿物学特征，本文对这些特征矿物以及其他矿物进行了显微镜下的观察，部分矿物进行了电子探针的微量元素的分析。6.1 锌日光榴石6.1.1矿相学特征锌日光榴石在单偏光镜下为浅黄色，半自形-它形粒状，粒径在200μm左右，正高突起，偶尔可见三角形断面，正交镜下全消光，显均质性。镜下产状主要为以下几种：（1）产在钠长石与钠长石的结合部位，呈半自形粒状（2）与其他矿物呈现交代关系。如交代在金红石中，呈现出尖角状6.1.2电子探针分析结果锌日光榴石在背散射下呈灰色它形粒状，电子探针分析的数据见表。锌日光榴石主要组成为：ZnO约为45%，SiO2含量为32.14%~32.79%，BeO的含量在13%左右，S的含量约为5.5%，MnO的含量约为3.44%-5.08%.,并计算得到化学式为(Zn3.27Mn0.34Fe0.26Mg0.02)3.89Be2.74Si3.19O12S1.01结合电子探针数据和锌日光榴石的化学式(Zn4［BeSiO4］3S)我们可以看出，锌日光榴石中，Mn、Fe和Zn之间可以形成不完全的类质同像替代，根据不同的替代元素，会产生不同的矿物，如铍榴石(Fe4［BeSiO4］3S)与日光榴石(Mn4［BeSiO4］3S)，这三种矿物都属于日光榴石族，分属于三个不同的端员（鲁麟，2018）。从表中的数据可以看出，Zn的含量很高，而Mn、Fe的含量很低，结合得到的化学式(Zn3.27Mn0.34Fe0.26Mg0.02)3.89Be2.74Si3.19O12S1.01，因此判断该矿物为锌日光榴石，可能存在少量的Zn被Mn、Fe所替代，还有少量的Mg等其它元素，因此，结合矿物特征以及上述数据的分析结果，确认该矿床中存在锌日光榴石。6.2 独居石6.2.1矿相学特征独居石在单偏光镜下无色透明,多为它形的板状，边界多不规则，部分破碎成小颗粒，粒径在50-150μm，多色性较弱，正高突起,糙面显著,正交镜下双折射率很高,干涉色从三级中至四级。6.2.2电子探针分析结果电子探针成分分析结果如表显示,矿物的主要化学成分是La2O3(12.86%～16.41%)、Ce2O3(35.14%～37.73%)、P2O5(29.20%～31.77%)、Nd2O3(11.53%～12.91%)、Pr2O3(2.79%～3.22%),另外还含有Gd、Th等微量成分。经计算，独居石的化学式为(La0.21,Ce0.51,Pr0.04,Nd0.17)0.93PO4与独居石的标准化学式(Ce,La)PO4对比，其中出现少量的Nd，Pr替代，按照元素的种类划分，应该属于镧-独居石。Element17NND-4-617NND-4-717NND-4-817NND-4-917NND-4-10SiO20.460.500.240.580.51P2O530.8629.2031.7730.0630.37La2O314.6212.8613.8215.6916.41CaO0.100.070.200.060.04Ce2O335.1437.7336.2335.5335.89ThO22.041.891.071.831.53Pr2O32.913.033.222.952.79Nd2O312.2912.9112.5311.6511.53Gd2O31.170.670.850.510.42Total99.6198.8699.9298.8599.496.3 长石6.3.1矿相学特征钠长石，无色透明，长柱状，半自形-它形，正低突起，粒径在0.1mm-0.2mm之间，斜消光，干涉色为一级黄白，发育有聚片双晶;钾长石无色透明，长条状或板状，斜消光，干涉色为一级灰白，具有格子双晶，伴随有蚀变现象。6.3.2电子探针分析结果钠长石在背散射下呈黑色它形在背散射下为灰色它形，电子探针分析的数据见表主要组成为：SiO2约为65.56%-68.82%，23含量为19.16%21.96%，K2O的含量约为0.08%-0.20%aO的含量约为9.91%-11.66%CaO的含量在0.68%-3.20%左右。主要组成为：SiO2约为64.76%-65.90，23含量为17.88%18.87%，K2O的含量约为15.88%-16.64%aO的含量约为0.3%-0.69%。并计算得到的以下各离子含量以及参照前人对长石的相关的研究，对长石进行An-Ab-Or三角投图，得到下图;如图所示，我们可以看出，主要分为三部分（1）Or=93.83%-97.32%，Ab=3.68%-6.17%，An=0，据图中所示为正长石；（2）Ab=84.25%-84.91%，An=14.05%-14.98%，Or=0.61%-1.15%，如图所示为更长石；（3）Ab=95.95%-99.58%,An=0-3.2%,Or=0.42%-0.85%,如图所示为钠长石。第七章 讨论7.1岩石成因与岩浆源区Loiselle（1979）开始时给出的A型花岗岩的定义为具有3A特征的花岗岩，即即碱性（Alkaline）、无水（Anhydrous）、非造山（Anorogenic）的花岗岩。King等(1997)通过澳大利亚Lachlan褶皱带中岩体研究，提出铝质A型花岗岩的概念，直接导致了原始定义中对贫铝的不要求，也逐渐用贫水代替无水。而铝质花岗岩的首要特征就是要富含铝质，即要求23的含量超过12%。，A/CNK值大于1。我们在娘娘顶采到的花岗岩，23的含量普遍大于12%,而A/CNK的大于1，与铝质花岗岩的特征一致。长期以来，大多数学者普遍认为A型花岗岩的主要特征为含有较高的SiO2,K2O+Na2O，Th、Zr、Hf、Nb、Y、Rb、U，而含有较少的Ca，Mg,Ba、Sr等，且含有较高的FeO*/MgO、K2O+Na2O/CaO等元素比值特征。而我们在娘娘顶花岗岩测试的结果显示，娘娘顶花岗岩具有A型花岗岩的主要地球化学特征。其稀土元素的配分模式为右倾的海鸥型分布，并且具有明显的负Eu异常。（Whalenetal.，1987）娘娘顶花岗岩具有的主要地球化学特征为富SiO2,具有雁式分布的REE分布，贫Ba、Sr、Ti、P和Eu，其中10000Ga/Al值范围为2.97-4.39，明显高于Whalenetal．(1987)提出的划分A型花岗岩的标准值2.6，并且在Whalen等(1987)的地球化学判别图解上，所有样品全都投影在A型花岗岩区，结合地球化学特征，因此我们推断娘娘顶花岗岩为铝质A型花岗岩研究表明，中酸性岩浆岩(包括SiO2＞56%的中酸性火山岩和侵入岩)的Sr和Yb是两个非常有意义的地球化学指标。张旗(2006)根据Sr，Yb的值将花岗岩划分成五类，娘娘顶花岗岩Sr为20-288μg/g，Yb为3-14μg/g，属于非常低Sr高Yb型（Sr＜100μg/g，Yb＞2μg/g），其中个别点属于低Sr高Yb型（Sr＜400μg/g，Yb＞2μg/g），非常低Sr高Yb型花岗岩形成的压力非常低，形成的深度也非常低，低Sr高Yb型花岗岩形成的压力较低，形成于正常的地壳厚度下。之前有人得出娘娘顶花岗岩为高温低压环境下形成的，因此应该为镁铁质原岩的部分熔融（尤静静，2019）岩石类型我们测试的长石的电子探针数据中，经过处理后投图，可以发现大体上可以分为三种长石类型，正长石、更长石、钠长石。有一部分投在了更长石的范围内，斜长石的牌号An变化范围小，采集的样品为钠化花岗岩，受到了一定程度的钠长石化作用，有一部分点投在了正长石的部分，从计算结果中我们可以看出，纯度比较高，为较纯的正长石。由于所采样品为钠化花岗岩，结合测试得到的主微量数据，我们可以看出，这几个样品的aO的含量较高，而K2O的含量较低，同时Be的含量也较为发生钠长石化的样品高。其中为钠长石的两个点，都为较纯的钠长石，均为我们在矿体中采的矿石样品，其中样品中aO的含量较其它样品偏高，同时K2O的含量也比较其它样品偏低，结合样品的野外鉴定特征和镜下鉴定特征，可以看出该矿石发生了明显的钠长石化，蚀变现象严重，而且其中一块样品的Be含量达到几百个ppm，远远高于剩下未受到钠长石化的样品，因此我们推断铍矿化与岩体发生钠长石化存在一定的联系，而强烈的钠长石化也可