化学平衡计算对白钨矿与黑钨矿转化机制的启示
编号:1971
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更新:2023-04-10 23:06:56 浏览:433次
特邀报告
摘要
钨矿是我国优势和关键矿产资源。石英脉型和矽卡岩型是最主要的两类钨矿床,前者的主要矿石矿物是黑钨矿([Fe,Mn]WO4),而后者的主要是白钨矿(CaWO4)。通常将两类钨矿矿石矿物的差异性归结为围岩性质不同的结果:当围岩贫Ca时,形成黑钨矿;当围岩富含钙质(如碳酸盐岩),形成白钨矿(徐克勤,1957)。然而,赋存于花岗岩类的石英脉型钨矿的白钨矿与黑钨矿比值变化极大,且常发育白钨矿与黑钨矿相互交代或沉淀顺序不同等转化现象。仅用围岩性质决定钨矿石矿物解释这些现象变得有些牵强,而白钨矿与黑钨矿在热液的相对溶解度是解释这些现象的基础。作者使用SUPCRT数据库和部分更新的热力学参数(H2WO4, CaWO4等)分别构建了钨铁矿-白钨矿和钨锰矿-白钨矿在NaCl-H2O体系的平衡反应热力学模型,定量约束了黑钨矿与白钨矿在热液中的相对溶解度。该模型可再现白钨矿在NaCl–H2O和KCl–H2O两种体系、钨铁矿在NaCl–H2O体系、白钨矿-钨铁矿在NaCl–H2O体系、白钨矿-钨锰矿在NaCl–H2O体系的溶解度实验数据(Liu et al., 2021)。
模型计算结果表明:(1)在大部分钨成矿条件下(300–400 °C, 500–1500 bars, 1–3 mol/kg NaCl),白钨矿的溶解度高于钨铁矿和钨锰矿的溶解度;(2)白钨矿可在非常宽的温压条件下交代钨铁矿或钨锰矿,因而白钨矿交代钨铁矿或钨锰矿并不一定代表成矿的晚阶段;(3)识别出两种白钨矿交代钨铁矿或钨锰矿的机制:第一种机制是降温且热液中Ca/Fe比值升高,第二种机制是热液中Ca/Fe比值不变的情况下降压;(4)第一种机制需要围岩向热液提供额外的钙(如长石分解)或者减少热液中的铁(如含铁矿物沉淀),而对于第二种机制这些是非必须的;(5)第二种机制可能是在比较贫Ca围岩(相对于碳酸盐)中依然沉淀出白钨矿的一个重要原因。综合上述两种机制,由于钨矿体的边部温度和压力较低,容易出现黑钨矿向白钨矿的转化现象,因而这种转化现象可用于指示矿体的中心。
稿件作者
刘向冲
中国地质科学院地质力学研究所
肖昌浩
中国地质科学院地质力学研究所
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