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1、罗甸软玉矿的元素地球化学论文 本文在前人研究工作基础上选取罗悃剖面玉石和围岩为研究对象并结合玉石矿野外地质特征着重对其地球化学特征进行研究分析矿床成因及控矿因素 1区域地质特征 罗甸玉矿化带位于罗甸县城西南与望谟、广西毗邻大地构造位置位于华南褶皱系右江褶皱带北西缘与扬子准地台上扬子台褶带相毗邻4区内出露地层有泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系和第四系其中二叠系四大寨组是软玉矿的赋矿层位软玉矿体主要产于辉绿岩与四大寨组灰岩接触带上（图1B）二叠系四大寨组主要由碳酸盐岩、碎屑岩组成罗甸一带灰岩逐渐增多但层厚变薄甚至全由深灰色薄层含硅质、粘土质条带粉泥晶灰岩组成16区域构造主要发育北东向、北西向及近东西
2、向断裂断裂与褶皱均较发育褶皱叠加现象明显区内岩浆活动单一仅发育基性辉绿岩辉绿岩岩体呈岩床状侵位于二叠系四大寨组局部呈微角度斜切围岩本区辉绿岩是晚二叠世峨眉山玄武岩同质异相的产物17由于黔南罗甸望谟一带处于峨眉山大火成岩省东部边缘并出现了一定规模的辉绿岩侵入现象形成众多的辉绿岩床（图1）区内变质作用主要为辉绿岩侵位所引发的接触变质作用其变质作用主要发育于辉绿岩与二叠系四大寨组灰岩之间 2矿床地质特征 罗甸地区辉绿岩结晶颗粒多样包括细晶、粗晶、斑晶辉绿岩多呈岩床状顺层侵入延伸较长辉绿岩体上下两侧均发育围岩蚀变上侧接触带以大理岩化及玉化为主为软玉矿体的主要产出部位；下侧以硅化为主未发现透闪石化（图2
3、）罗甸软玉矿(化)点众多主要分布在晚二叠世辉绿岩与二T2b2中三叠统边阳组中段；T1下三叠统；T1yyn下三叠统夜郎组永宁镇组；P12S2二叠系四大寨组二段；C2mp上石炭统马平组；C2hn上石炭统黄龙组；C1db下石炭统大塘组摆佐组；D3sd上泥盆统响水洞组代化组；D2h中泥盆统火烘组；辉绿岩；叠系四大寨组燧石灰岩的接触带或其附近通过野外调查发现灰岩与辉绿岩直接接触部位玉化程度低仅发育厚约1cm的玉化薄膜（图2）而较好的玉石矿层并未与辉绿岩直接接触（图3A）区内玉石矿体呈层状、似层状、透镜状及不规则团块状产于大理岩化带或硅质岩带内其中以层状、似层状居多厚度变化较大介于0.050.4m之间多数
4、为0.150.2m玉石按颜色可分为白玉、青白青色玉和花斑玉几种玉石在矿床剖面上交替出现如同一剖面中出现青玉大理岩白玉大理岩的现象各矿点均以花斑玉居多花斑玉又可分为青色底花斑玉和灰色底花斑玉位于罗甸罗悃镇南4km的罗悃软玉矿处于床井背斜南翼矿体与围岩接触形式表现完整（图3A）辉绿岩呈岩床状顺层侵位于四大寨组第二段中上部并与上、下地层呈平行接触辉绿岩与上覆灰岩接触处形成大理岩化带大理岩化带底部50cm内有不规则玉石脉产出且两条玉化层均产于夹有硅质条带的大理岩化带内（图3B）罗悃剖面辉绿岩结晶较细（图3C）围岩蚀变较弱靠近岩体的玉化层厚约5cm远离辉绿岩的玉化层玉化较好呈浅灰色厚约10cm两层玉化层
5、之间为夹硅质条带大理岩玉化层与大理岩边界模糊玉化层之上的灰岩未见明显蚀变现象灰岩间夹较多燧石条带 3采样及测试分析 测试样品主要采自罗甸县罗悃剖面部分玉石样品采自罗甸其他几个剖面共计16件将样品在65左右低温干燥1224h用无污染鄂式破碎机一次性高效破碎到70%以上的重量能达到2mm（10目）以下尽量缩短流程以避免粉尘积留造成的样品交叉污染使用来复缩分器按“1/2+1/4+1/8”多次手工缩分出300g已破碎的样品用无污染钵在振动研磨机上研磨至85%以上达到75m（200目）微量元素采用MEMS61方法即用美国的等离子体发射光谱与等离子体质谱（ICPAESICPMS）测定准确度按“相对误差（R
6、E）10%”精密度按“相对偏差（RD）10%”来控制；稀土元素用MEMS81方法测定采用美国的电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS)准确度按“相对误差（RE）10%”精密度按“相对偏差（RD）10%”来控制以上测试工作在澳实分析检测（广州）有限公司完成测试结果列于表1和表2 4地球化学特征 4.1微量元素 以原始地幔为标准18将研究样品做微量元素比值蛛网图（图4）并对罗悃岩矿石的部分微量元素质量分数做纵向对比（图5）经分析发现样品微量元素具有以下特征： （1）相对于原始地幔辉绿岩除Sr外其他微量元素质量分数明显高于其它岩矿石样品这主要是因为Sr的离子半径大化学性质活泼可取代Ca或K而进入钙矿物或
7、钾矿物中19所以碳酸盐岩Sr质量分数较岩浆岩普遍偏高为探讨元素在变质过程中的变化情况选取Nb、Ta、Co、Ni、Rb、Ba和Sr及RbN/YbN值做纵向对比分析（图5）从图5可看出除Sr外其他微量元素在辉绿岩（LK1）中的质量分数较其它样品偏高且随着与辉绿岩距离的增加不同样品的微量元素质量分数没有明显变化辉绿岩RbN/YbN=4.156.68表现为强不相容元素富集型20大理岩、硅质岩、灰岩及玉石的微量元素质量分数差异较小总体上灰岩的微量元素质量分数稍高玉石的微量元素质量分数介于其它样品之间除辉绿岩外其他样品的微量元素蛛网图表现形式基本一致说明它们之间具有相似的地球化学行为暗示辉绿岩对玉石成矿的
8、贡献不大21罗悃剖面其他岩石样品RbN/YbN=0.174.44显示了其成因的复杂性20其中灰岩、大理岩的RbN/YbN值明显高于硅质岩及玉石层表现为强不相容元素富集型但与辉绿岩直接接触的硅质岩（LK5）的RbN/YbN值略高于其它硅质岩样品这与辉绿岩侵位引发硅质岩蚀变有关 （2）不同矿点玉石微量元素质量分数差异较小除Sr和Ba外其它微量元素质量分数变化基本一致总体均小于辉绿岩Sr和Ba属大离子亲石元素化学性质活泼地球化学活动性强具有相似的地球化学行为在变质作用过程中Sr和Ba质量分数变化较大甚至在同一类型变质岩石中也会有较大变化22因此各矿点玉石Sr和Ba质量分数变化差异显著各矿点玉石Sr质
9、量分数的差异最为显著但同一矿点玉石Sr质量分数（图4B中同一颜色即为同一矿点玉石）变化一致由于Sr易富集于碳酸盐岩中因此推测各矿点玉石Sr质量分数的差异是由于母岩（灰岩）岩性所控制的玉石与辉绿岩在蛛网图上的差别较明显表明辉绿岩可能不是玉石成矿物质来源的主要贡献者质量好的玉石（Gga、Ggc、Ggd）地球化学特征与其它玉石相似微量元素质量分数介于其它玉石之间玉石RbN/YbN=0.682.04平均1.16说明其大离子亲石元素丰度略高于高场强元素 4.2稀土元素 稀土元素测试数据及部分参数列于表2稀土元素配分曲线如图6从表2和图6可知： （1）辉绿岩稀土元素总量较高REE=149.51?10618
10、2.25?106(La/Yb)N=8.028.61（图6A）轻重稀土元素分异明显LREE/HREE=6.727.00为典型的轻稀土富集型(La/Sm)N=2.362.68、(Gd/Yb)N=2.362.38显示辉绿岩轻稀土较重稀土富集样品Eu=0.901.08Ce=1.021.03表明辉绿岩Eu与Ce无明显异常现象 （2）未蚀变灰岩（LK10）REE=27.09?106其总量低于辉绿岩但较硅质岩和大理岩稍高灰岩LREE/HREE=3.84(La/Yb)N=9.42(La/Sm)N=4.62(Gd/Yb)N=1.80均显示其为轻稀土富集（图6A）表2显示灰岩的Eu=0.59Ce=0.22两者比值
11、均较低显示明显的Eu和Ce负异常大理岩REE=10.85?10611.23?106变化范围小但其质量分数低于灰岩大理岩LREE/HREE=4.515.53(La/Yb)N=8.7714.35(La/Sm)N=4.105.33(Gd/Yb)N=1.472.00显示轻稀土富集（图6A）大理岩Eu=0.490.60Ce=0.370.43表现明显的Eu和Ce负异常 （3）硅质岩分别取自未蚀变的黑色燧石层（LK11）和灰白色蚀变硅质岩（LK5和LK9）测试结果表明两种类型硅质岩稀土元素特征相近稀土总量远低于辉绿岩变化范围较小REE=10.19?10622.39?106所有硅质岩LREE/HREE=3.9
12、06.22(La/Yb)N=9.2213.21(La/Sm)N=4.716.65(Gd/Yb)N=1.401.96轻重稀土分异明显显示轻稀土富集的特点（图6A）硅质岩Eu=0.650.78Ce=0.180.41显示Eu负异常和显著Ce负异常 （4）不同矿点玉石样品中Gga、Ggc和Ggd质量最好LM4和LM5质量次之BY6、BY9及罗悃玉石样品质量稍差此外样品LM3和LK7硅化现象明显玉化较差将所有玉石样品（包括罗悃剖面）的测试结果进行球粒陨石标准化18得到稀土元素配分曲线图（图6B）相对于球粒陨石中各稀土元素的质量分数值玉石样品总体表现为稀土元素的富集其REE=12.97?10653.23?
13、106稀土元素总量变化较大玉石LREE/HREE=3.639.75(La/Yb)N=6.1031.38(La/Sm)N=3.998.61(Gd/Yb)N=1.204.45为典型的轻稀土富集型（图6B）另外玉石Eu=0.470.87Ce=0.120.43显示Eu和Ce的负异常其中Ce负异常更为显著以上分析表明辉绿岩稀土总量高配分模式图差异明显未见明显的Ce和Eu的异常这些特征类似玄武岩玉石与大理岩、硅质岩和灰岩的稀土元素特征相似稀土总量接近配分模式图较一致均具有Ce和Eu的负异常由此推测辉绿岩对成玉的贡献不大而岩浆期后气水热液作用则是促进玉石成矿的关键此外由图6B可知不同矿点玉石稀土元素特征一致
14、表明罗甸不同矿点玉石矿具有相似的成因 5地球化学特征的指示意义 微量元素可以示踪成岩成矿作用过程及机理23；稀土元素由于具有稳定的化学性质也是一种难得的“示踪剂”24微量元素蛛网图及特征参数可以指示岩石的成因信息20岩石的REE分布型式同样具有重要的岩石学意义可以利用REE型式来探讨岩石的成因及演化信息25以往研究表明4,8,10,1314罗甸玉主要矿物为透闪石质量分数在90%以上最高可达99%透闪石理论质量分数为SiO2=58.18%、MgO=24.16%和CaO=13.18%8据韩伟等17对辉绿岩主量元素的分析发现其SiO2质量分数为46.08%46.63%（平均46.36%）MgO为5.
15、65%6.93%（平均6.39%）CaO为9.40%10.31%（平均9.80%）均低于透闪石理论值辉绿岩（LK1）微量及稀土元素分布型式与其它样品存在明显差异元素总量高Ce与Eu均无明显异常；RbN/YbN=4.156.68为强不相容元素富集型大量资料显示25,8,10罗甸软玉矿体主要产于岩体上覆的外接触带中岩体下伏接触带的蚀变与矿化均较微弱表明岩浆与围岩接触交代并不能形成软玉矿石通过野外实地考察发现多数罗甸玉石矿体并未与辉绿岩直接接触而是中间夹有硅质岩或大理岩甚至夹有50余米厚未经明显蚀变的灰岩（如冗里玉矿）综合上述分析推测罗甸玉成矿过程并非岩浆直接作用的结果而与岩浆期后气水热液作用关系更密切玉石与灰岩、硅质岩及大理岩的地球化学特征比较一致元素质量分数接近配分形式类似且它们都具有较明显的Ce与Eu负异常罗甸二叠系四大寨组灰岩中有大量硅质条带及燧石团块灰岩与硅质岩呈互层产出在岩浆期后热液作用影响下可引起二者之间发生硅与钙、镁的迁移进而为成玉提供必要的物质保障根据野外地质现象及前文地球化学分析结果推测罗甸玉可能具有两种不同的成矿方式一种是侵入岩浆的热动力驱动下发生蚀变灰岩中CaO、MgO与硅质条带或燧石中SiO2发生交代混合形成CaO、MgO、SiO2比例合适的透闪石矿物但这种方式形成透闪石较少矿化
