刘思彤LIU Si-tong；刘星LIU Xing；高慧文GAO Hui-wen

（昆明理工大学，昆明 650093）

（Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）

0 引言

云南兰坪金顶超大型铅锌矿，同时也是大型黄铁矿、大型石膏和天青石矿。它是一个独特的、不可多得的矿床，很多不同领域的专家学者都对其进行了深入的研究。

经广泛的资料检索，天青石出溶现象在国内外文献中均未见报道。国外文献有较多人工合成硫酸盐矿物及其固溶体的研究，比如：Malinin,S.等(1983)发表了从热水溶液（35℃-185℃）中人工合成（Ba,Sr）[SO4]固溶体的实验结果等，但是这些研究都没有涉及到固溶体的出溶现象。国内的主要矿物学教科书普遍认为，在天青石-重晶石族中，Ba 与Sr 为完全类质同像。但是已经发现的出溶体（图5），具有明显不同的物理光学性质和化学组成，显然是从一种固溶体中出溶而成的两种不同晶体相的矿物。

1 区域地质背景

兰坪金顶铅锌矿大地构造位置处于唐古拉-昌都-兰坪-思茅褶皱系兰坪-思茅褶皱带云龙-江城褶皱束向北紧密收敛部位的北端，挟持于弥沙河断裂带与澜沧江断裂带之间。由北厂、跑马坪、架崖山、西坡、南厂、白草坪、峰子山等多个矿段组成。区内断裂、褶皱构造较为发育，并具有多期活动的特点。其中较为典型的断裂构造为沘江大断层（F33）和水平推覆断层（F2），如上构造格局，区域地层可分为两大套：即原地系统和外来系统。原地系由中上侏罗统、白垩系、第三系等组成；外来系主要为上三叠统及中侏罗统等。

2 矿区地质特征

其中北厂-架崖山段矿区位于近南北向的沘江大断裂西侧高坪-老母井复式向斜东翼弧形转折端南部略呈北北东向延长的凤凰山穹窿上，出露地层主要为中生代地（红）层。穹窿上部及翼部主要由已倒转的外来系统的中生代地层组成。自下而上分别为：上三叠统歪古村组（T3w）紫红色厚层状泥质粉砂岩；三合洞组（T3s）深灰色白云质泥岩、泥灰岩，浅灰色灰岩夹少量紫红色泥岩，深灰色泥岩；麦初箐组（T3m）粉砂质泥岩；中侏罗统花开左组（J2h）紫红色泥质粉砂岩、粉砂岩、细粒石英砂岩、粉砂质泥岩、泥岩；上侏罗统坝注路组（J3b）紫红色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层及下白垩统景新组（K1j）浅灰色细粒石英砂岩、含灰岩角砾细粒石英砂岩。穹窿下部及核部由原地系统地层组成。自上而下分别为：下第三系古新统果郎组（Eg）紫红、棕红色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩；云龙组（Ey）泥砾岩、角砾岩、砂砾岩、含角砾细砂岩、细砂岩、粉砂岩；上白垩统虎头寺组（K2h）灰紫色含长石英细砂岩及南新组（K2n）紫红色砾岩、砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩。外来系统与原地系统之间为水平推覆构造的主要断层F2所分隔。（图1）

区内断裂也以南北向，北北东向及北北西向为主。其中东侧的南北向的沘江断裂（F33）为矿区的主要导矿构造，穹窿体及水平推覆断层（F2）的断裂破碎带为主要的容矿构造。F2断层之上的景新组（K1j）及之下的云龙组（Ey）的有利岩性地段是铅锌矿体的主要赋存部位，并由此分别形成上、下两个含矿带。上含矿带为白垩系底部景新组（K1j）砂岩的一部分，矿化强烈，有用组分分布均匀，构成厚大的“砂岩型”层状铅锌矿体；下含矿带为下第三系古新统云龙组（Ey）一套含膏盐的陆屑沉积，岩相变化很大，局部地段见有石膏岩、硬石膏及天青石夹层，其下部以浅灰色钙泥胶结细砂岩、粉砂岩为主，上部为河床冲积和混杂堆积物，岩相变化剧烈，为“灰岩型”铅锌矿体的主要含矿层位。

样品从可以代表主成矿阶段的样品并兼顾到其空间位置分不同的中段选取。磨制探针片50 件，选取其中的26 件于北京核工业地质研究院进行电子探针分析测试。样品磨制成100×100×50mm 尺寸，采用JXA-8600 电子探针，分析范围90×90mm；工作距离11mm，探测灵敏度10ppm，定量准确度1%。

3 天青石出溶体

在对云南省兰坪县金顶铅锌矿区北厂-架崖山矿段开展的构造-岩相-矿物填图和室内矿物-岩相学研究中，发现矿床内的天青石晶体中普偏存在叶片状出溶（或离溶）现象。如图2 为天青石脉体以及大量的叶片状出溶体，且其出溶体具有较强的定向性，特别是图片左下角处，形成较标准的放射状，大多数呈叶片状，局部呈放射束状。

图1 金顶铅锌矿区地质图

图2 叶片状出溶天青石的背散射电子探针图像

放大350 倍（图3），可较清晰的观察到叶片状出溶体光学性质的差异，再经放大后可见疑似双晶（图4：图3 白框位置）。

图3 背散射电子探针图像×350

图4 白框位置

现对叶片状出溶物进行一系列的化学物理性质及光学性质测试，结果见表1、表2、表3 以及表4。

表1 样品RJD109-4 部分物理性质

表2 叶片状出溶天青石的化学成分（wB%）及晶体化学式

表3 叶片状出溶天青石的化学成分（wB%）及晶体化学式

表4 样品RJD109-4 主要光学性质

由表2 与表3 计算可知，出溶物质的晶体化学式为（Sr0.8917Ba0.0872Ca0.0085Na0.0022K0.0006）0.9902S1.0037O4，初步分析天青石晶体基底上的（主晶）成分为(Sr0.61Ba0.39)[SO4]，叶片状出溶体（客晶）成分为(Sr0.89Ba0.09)[SO4]。

4 讨论

对样品RJD109-4 切片后使用光学显微镜进行测试观察，得其光学性质（表4）。观察发现两者皆属正交晶体mmm（2/m2/m2/m)-Dipyramidal，二轴晶正延性，天青石晶形呈(001)发育成板状，解理沿{001}完全、平行{110}中等、平行{010}不完全。钡天青石解理近似沿{001}完全、{210}中等、平行{010}不完全。

叶片状出溶的钡天青石具有较强的定向性，其结晶方位垂直于双晶面（图4，图4 位于图3 白框位置）。结合其单晶体结构（图5），可知其双晶结合面为图中所示面m（210），故而定向方位基本平行于c（001）。

图5 晶体结构图(据王璞等，1987)[5，6]

从折射率与成分的关系上来说，随着Ba 含量增加，会导致双折射率增大。

出溶叶片均匀分布于基底上，多见双晶，定向性强，结晶方位基本平行于(001)面。经统计分析，可得出溶体与基底物质面积比近于1:1。现利用出溶体与基底的面积比代替体积比，结合化学分析数值表中Sr、Ba 质量百分比，可计算该区Sr、Ba 总体含量的质量百分比，进而可计算原子百分比。具体结果如下：

Sr/Ba=2.22:1（质量百分比）

Sr/Ba=3.48:1（原子百分比）

由此可见，以深入研究出溶体新现象为切入点，进而推广到对天青石-重晶石族矿物进行搜索式的化学组成的研究，发现尽可能多的组分区间，查明其化学组成和物理性质，填补该族矿物的空白，丰富该族矿物的资料，完善该族矿物的分类，具有极重要的理论意义。

针对初步研究成果，对样品进行了进一步的测试，选取18 个测试点进行晶体化学计算，位置如5 所示，精简结果如表5 所示。

通过上述数据反应，这类矿物含Sr 为主，含Ba 为辅，Sr 质量百分比区间为[37.6340,50.9680]，Sr 质量百分比区间为[5.5360,19.7190],Sr、Ba 的质量百分比区间为[1.7192,9.1230]，Sr、Ba 的原子百分比区间为[2.5439,13.4997]，存在(Sr0.92Ba0.08)[SO4]至(Sr0.74Ba0.26)[SO4]的一系列重晶石族矿物。

同理，针对其他测试区间测试，整理得到重晶石族矿物：(Sr0.92Ba0.08)[SO4]Sr91Ba9至(Sr0.61Ba0.39)[SO4]系列。因此，就目前研究成果显示，其组分区间为(Sr0.92Ba0.08)[SO4]Sr91Ba9至(Sr0.61Ba0.39)[SO4]。

表5 化学成分（wB%）及晶体化学式

5 结论

在天青石-重晶石族矿物中发现了叶片状出溶体，出溶体组分区间为(Sr0.92Ba0.08)[SO4]至(Sr0.61Ba0.39)[SO4]，这个现象在国内外文献中均未见报道，具有明显的创新意义。对天青石出溶体的深入研究，将大大丰富对兰坪金顶铅锌矿床成矿作用过程的理解。

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