白钨矿晶体结构及微量元素替代机理

作者：吴锟言; 刘飚^*

来源：地质学报, 2023, 97(10): 3314-3325.

DOI：10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2023253

• 白钨矿
• 晶体结构
• 稀土元素
• 替代机理
• 南岭成矿带

白钨矿是钨矿床中主要的载钨矿物，其独特的晶体结构使其富含微量元素，被广泛用于示踪钨成矿过程与流体源区。本文对南岭地区氧化型矽卡岩、还原型矽卡岩、黑钨矿-石英脉型、白钨矿-石英脉型、(矽卡岩-)云英岩型、(石英脉-)云英岩型钨矿床中白钨矿开展矿物组合和X-射线单晶衍射分析，实验结果显示：(1)白钨矿晶体结构存在一定差异，矽卡岩型钨矿中白钨矿Ca-O键长变化较大(0.0043 nm),石英脉型钨矿中白钨矿次之(0.0035 nm),云英岩型钨矿中白钨矿最小(0.0034 nm);(2) Ca-O键长的差异对最优替代稀土元素影响较大，氧化型矽卡岩钨矿中白钨矿从成矿早期到晚期，最优替代稀土元素从Pr-Nd(进变质阶段)、Pr-Sm(退变质阶段)转变为Nd-Sm(石英-方解石-萤石阶段),而(石英脉-)云英岩型钨矿中白钨矿呈现以Sm3+为中心(Nd-Gd)的最优替代元素；(3)矽卡岩型和云英岩型钨矿中白钨矿，稀土元素主要通过Nb5+耦合替代和空位替代进入白钨矿晶格，石英脉型钨矿的白钨矿中，稀土元素主要通过空位替代和Na+耦合替代进入白钨矿晶格。此外，岩浆流体中稀土特征、共生矿物沉淀、氧化还原环境、外来流体加入、水岩交代作用等对白钨矿中微量元素替代与稀土元素配分型式也具有较大影响。综合分析认为，矽卡岩型钨矿中白钨矿稀土元素配分型式主要受石榴子石等共生矿物沉淀控制，(矽卡岩-)云英岩型钨矿中白钨矿主要继承了岩浆流体的稀土元素配分型式，(石英脉-)云英岩型钨矿中白钨矿稀土元素配分型式主要受晶体结构影响，石英脉型钨矿中白钨矿经历了多阶段流体演化，稀土元素配分型式显示凸起—平坦—凹陷的变化。

• 单位
  中南大学; 物理学院