The Characteristics and Classification of Spinel Group Minerals in Kimberlite in Wafangdian, Liaoning Province
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摘要: 晶体矿物学理论认为不同成岩环境金伯利岩中尖晶石族矿物由于形成物理化学条件不同，其晶体结构和化学成分会发生明显的变化，通过对无矿、贫矿、富矿金伯利岩岩管中的尖晶石族矿物晶胞参数和化学成分的测定，研究尖晶石族矿物化学成分和晶胞参数变化与无矿、贫矿、富矿金伯利岩的内在关系，可以提高金伯利岩型金刚石矿床找矿效率。为了确定辽宁瓦房店金伯利岩中的尖晶石族矿物种属，探讨辽宁瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物化学成分和晶胞参数与金伯利岩含矿性关系，本文运用电子探针波谱仪对50件尖晶石族矿物中的MgO、FeO、TiO2、Al2O3、MnO及Cr2O3进行微区化学成分分析，运用单晶X射线衍射仪对136个尖晶石族矿物晶胞参数进行测定。数据统计显示：瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物为铬铁矿和镁铬铁矿，以化学分子式中A、B组主要阳离子占位特征为基础，可把矿区的尖晶石族矿物划分为10个亚种；如果用尖晶石族矿物化学成分中Cr2O3与（Cr2O3+Al2O3）含量的比值Cr’来表示尖晶石族矿物与金伯利岩含矿性的关系，金伯利岩岩体含矿性由富矿→中等含矿→贫矿，相应岩体中尖晶石族矿物Cr’值分别为89.5%、83.4%~87.1%和70.2%，逐渐变低；从无矿金伯利岩岩体→贫矿和中等含矿金伯利岩岩体→富矿金伯利岩岩体，金伯利岩体中第一世代尖晶石族矿物晶胞参数分别为0.831~0.832 nm、0.834~0.836 nm、>0.837 nm，有逐渐变大的趋势。本文认为，辽宁瓦房店金伯利岩中第一世代尖晶石族矿物晶胞参数大小和Cr’参数可以作为判断辽宁瓦房店金伯利岩含矿性的指示标型。
Abstract: According to crystal mineralogy theory, under the diagenetic environments with different physical and chemical conditions, crystal structure and chemical composition of spinel group minerals in kimberlite will be obviously different. Through the determination of the lattice parameters and chemical compositions of spinel group minerals from non-lean ore mines and Bonanza kimberlite pipe, the study of internal relations of chemical composition and lattice parameter changes in spinel group minerals among no ore, lean ore and bonanza kimberlite plays an important role for kimberlite diamond deposits prospecting. In order to determine the species of spinel group minerals, MgO, FeO, TiO2, Al2O3, MnO and Cr2O3 of 50 spinel group minerals were analyzed by using micro area chemical analysis with Electron Microprobe. The lattice parameters of 136 spinel group minerals were determined by single-crystal X-ray Diffraction. The results show that spinel group minerals in kimberlite Wafangdian of Liaoning province are magnesium-rich chromite. Based on the main cations occupying chemical formulae groups A and B, the spinel group minerals in mining can be divided into 10 subspecies. If the ratio of Cr2O3/(Cr2O3+Al2O3) content (Cr' values) in spinel group minerals represent the degree of mineralization of kimberlite ore-bearing deposit, the Cr' values in high-grade ore, medium-grade ore and lean ore of kimberlite rock in Wafangdian Liaoning are 89.5%, 83.4%-87.1% and 70.2%, respectively. Lattice parameters of the spinel group minerals were 0.831-0.832 nm, 0.834-0.836 nm and larger than 0.837 nm from non-rock, lean ore rock, medium-grade ore and high-grade ore. A case that the spinel mineral lattice parameter of the first generation and Cr' value are the indicators of the ore bearing in Wafangdian kimberlite, Liaoning province is described. -
2013年7月22日至8月3日，《岩矿测试》副主编、加拿大McMaster大学Lesley. M. Egden博士应邀来华为我刊作者进行“英文科技论文写作系列培训”。其间，我们在北京、青岛、成都三地举办了两期学习班和一次全国性学术报告会。
一位以英语为母语的外籍副主编，为一个中文期刊修改英文摘要，这听来也许并不难。但她作为一位在职的研究人员，已经坚持为我刊修改英文摘要三年了。三年来，她不仅对每一篇摘要作了英文行文中的修改，还给出了学术上更专业的表达建议，她不但没有因为我们耽误了她宝贵的时间而推辞，而且每次都能按时按点、按质按量地提交修改稿。这种节奏和压力，绝非一个没有亲历过期刊出版倒计时轮回的人能轻易体验到，这样繁杂细琐却需要绝对耐性和责任感的工作，也非每一个人可以数年如一日的坚持下来。
英文写作表达的对与错，常常差之毫厘，谬以千里，但这还不算最难的，最难的在于一种语言表达的习惯，几个均可的说法，只有一个最佳表达，你能说为什么做这样的选择，但很难解释清楚为什么。遇到这些情况，Lesley从未表现出一丝不屑和不耐烦，她总是以绝对真诚、耐心和友善的方式尝试从各种不同角度解答并确保每个学员都能理解。举手投足，一颦一笑，无不透出她发自心底的率真、善良、乐观和真诚，让人深深羡慕之余也不禁思忖，究竟是生活在怎样透明无邪的环境中，才能让她一直如此纯粹和真实？！
善良和真诚是一种品质。这样善良、真诚而真实的朋友，遇上一个是人生幸事，多有两个便是贪恋了。Lesley就是这样一位朋友。
Lesley是我见过的最痴迷于 Chinese Tea的老外，没有之一。学术交流之余，品茶和论茶，便成了我们谈论最多的话题。一日，她为了找到一种自己喜欢的地方特色茶，顶着烈日拉着我这个茶友兼“砍价工具”寻觅了一整个下午，踏遍了半个城市，走得口干舌燥，忽然在一僻静深巷，觅得一茶店，泡得一杯清茶，杯中嫩尖轻竖，鹅黄浅绿，香远益清，顿觉沁人心脾，意兴盎然。在这个炎夏看一壶嫩绿慢吐春日旧事，竟也别有一番美意。她每每喝到心仪的茶，总是一副目似暝，意暇甚的样子，飙出一句 I like it!这颇具穿越色彩的形象，直到现在还让人不禁掩卷长乐。
Lesley十分爱茶，从苦荞，胎菊，到普洱，龙井，她都能视若珍宝。这倒让我们这些惯以价格衡量茶品的人俗耐了不少，真是打天上掉下来一位不染凡尘的仙女，和我国传统仙女不同的是会爽朗大笑加满口洋文。快要离开中国的时候，她颇为得意的指着行李箱说，好庆幸这次来中国是夏天，因为这样可以少带一点衣服，多背一点茶叶回去，否则她即使整个坐在行李箱上也不能把行李箱盖上啊，哈哈哈……。这一席话说完，在场的人笑倒了一地。请问这位可爱的副主编大人，您每次都是这样将您视若珍宝的茶叶带回去的么？
这便是我们的副主编，在这个炎夏带给我们迭起的笑声和清新小插曲的Lesley。
这份夏日里她带给我们每个人的快乐，愿与您分享！
主编：罗立强
2013年8月10日
于北京
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图 1 辽宁瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物
紫色四面体为[AO4]，蓝绿色八面体为[BO6]
Figure 1. The crystal structure of spinel group minerals in kimberlite from Wafangdian, Liaoning
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图 2 辽宁瓦房店金佰利岩中尖晶石族矿物晶胞参数统计
Figure 2. The statistics of crystal cell parameters for spinel group minerals from Wafangdian, Liaoning
表 1 尖晶石族矿物电子探针波谱微区化学成分分析数据
Table 1 Analytical results of the spinel minerals by electron probe
样品采集地点 样品
件数尖晶石族矿物微区化学成分平均值(%) MgO FeO TiO2 Al2O3 MnO Cr2O3 总和 瓦房店50号岩管 13 11.262 21.949 1.287 8.820 0.184 56.379 99.84 瓦房店42号岩管深部 9 10.245 21.249 0.359 5.731 0.205 61.971 99.80 瓦房店42号岩管浅部 2 12.591 26.581 1.492 11.838 0.165 47.964 100.63 瓦房店1号岩管 7 12.815 20.938 0.209 8.520 0.192 57.581 100.25 瓦房店51号岩管浅部 6 11.886 20.329 0.294 8.329 0.193 58.725 99.83 瓦房店51号岩管深部 13 12.858 18.710 0.284 8.174 0.198 60.053 100.44 
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表 2 尖晶石族矿物分子式计算
Table 2 The formula calculation of spinel group minerals
项目 石榴石化学成分 MgO FeO TiO2 Al2O3 MnO Cr2O3 氧化物(%) 12.41 23.92 0.54 10.61 0.17 52.35 氧化物分子质量 40.30 71.85 79.87 101.96 70.94 151.99 氧化物摩尔数 0.31 0.33 0.01 0.10 0.00 0.34 氧化物中氧原子数 0.31 0.33 0.01 0.31 0.00 1.03 氧化物中阳离子数 0.31 0.33 0.01 0.21 0.00 0.69 分子式中阳离子数 0.62 0.67 0.01 0.42 0.00 1.38
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表 3 辽宁瓦房店金佰利岩中尖晶石族矿物分子式和类型
Table 3 The formula and types of spinel group minerals from Wafangdian, Liaoning
类型 样品件数 采样地点 含矿 不同亚种尖晶石族矿物分子式特征 Ⅰ 2 瓦房店42号岩管 中等 (Fe0.61Mg0.39)1.00(Cr1.62Fe0.23Al0.22Mn0.01)2.07O4 Ⅶ 1 瓦房店42号岩管 中等 (Mg0.51Fe0.44)0.95(Cr1.80Al0.23Mn0.01)2.04O4 Ⅱ 1 瓦房店42号岩管 中等 (Fe0.57Mg0.43)1.00(Cr1.66Fe0.20 Al0.12Ti0.05Mn0.01)2.04O4 Ⅷ 5 瓦房店42号岩管 中等 (Mg0.63Fe0.37)1.00(Cr1.62Al0.29Fe0.13Mn0.01)2.05O4 Ⅲ 1 瓦房店42号岩管 中等 (Fe0.58Mg0.42)1.00(Cr1.72Al0.23Fe0.07Mn0.01)2.03O4 Ⅸ 1 瓦房店42号岩管 中等 (Mg0.58Fe0.42)1.00(Cr1.39Fe0.41 Al0.24Ti0.07Mn0.01)2.12O4 Ⅷ 7 瓦房店50号岩管 富矿 (Mg0.62Fe0.38)1.00(Cr1.48Al0.37Fe0.20Ti0.01Mn0.01)2.07O4 Ⅸ 1 瓦房店50号岩管 富矿 (Mg0.63Fe0.37)1.00(Cr1.32Al0.34Fe0.32Ti0.09)2.07O4 Ⅳ 1 瓦房店50号岩管 富矿 (Fe0.66Mg0.34)1.00(Cr1.73 Al0.18Ti0.05Fe0.03Mn0.01)2.00O4 Ⅴ 1 瓦房店50号岩管 富矿 (Fe0.50Mg0.50)1.00(Cr1.26Al0.72Ti0.01Mn0.01)1.99O4 Ⅲ 1 瓦房店50号岩管 富矿 (Fe0.56Mg0.44)1.00(Cr1.65 Al0.20Fe0.16Ti0.03Mn0.01)2.05O4 Ⅹ 1 瓦房店50号岩管 富矿 (Mg0.60Fe0.40)1.00(Cr1.62Fe0.21Al0.20 Ti0.02Mn0.01)2.06O4 Ⅰ 1 瓦房店50号岩管 富矿 (Fe0.57Mg0.43)1.00(Cr1.52Fe0.29Al0.15 Ti0.10Mn0.01)2.07O4 Ⅱ 1 瓦房店50号岩管 富矿 (Fe0.57Mg0.43)1.00(Cr1.52Fe0.29Al0.15 Ti0.10Mn0.01)2.07O4 Ⅵ 1 瓦房店50号岩管 富矿 (Fe0.51Mg0.49)1.00(Cr1.58Al0.19Fe0.18Ti0.08Mn0.01)2.04O4 Ⅹ 2 瓦房店1号岩管 无矿 (Mg0.58Fe0.42)1.00(Cr1.30Fe0.46 Al0.38Ti0.01)2.15O4 Ⅷ 5 瓦房店1号岩管 无矿 (Mg0.63Fe0.37)1.00(Cr1.62 Al0.27Fe0.14Ti0.01Mn0.01)2.05O4 Ⅷ 16 瓦房店51号岩管 贫矿 (Mg0.67Fe0.33)1.00(Cr1.73 Al0.18Fe0.12Ti0.01Mn0.01)2.05O4 Ⅰ 1 瓦房店51号岩管 贫矿 (Fe0.54Mg0.46)1.00(Cr1.55Fe0.34 Al0.21Ti0.01Mn0.01)2.12O4 Ⅲ 1 瓦房店51号岩管 贫矿 (Fe0.53Mg0.47)1.00(Cr1.55 Al0.31Fe0.16Ti0.02Mn0.01)2.05O4 Ⅹ 1 瓦房店51号岩管 贫矿 (Mg0.58Fe0.42)1.00(Cr1.65Fe0.19 Al0.19Ti0.02Mn0.01)2.06O4
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表 4 辽宁瓦房店金佰利岩中尖晶石族矿物的10个亚种类型
Table 4 The ten subspecies of spinel group minerals from Wafangdian, Liaoning
类型 矿物亚种类型 样品件数 Ⅰ 铁镁-铬铁铝亚种 3 Ⅱ 镁铁-铬铁铝钛亚种 2 Ⅲ 铁镁-铬铝铁亚种 3 Ⅳ 铁镁-铬铝钛亚种 1 Ⅴ 铁镁-铬铝亚种 1 Ⅵ 铁镁-铬铝铁钛亚种 1 Ⅶ 镁铁-铬铝亚种 1 Ⅷ 镁铁-铬铝铁亚种 32 Ⅸ 镁铁-铬铁铝钛亚种 2 Ⅹ 镁铁-铬铁铝亚种 4
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辽宁省地质局第六地质大队. 辽宁省复县金刚石原生矿床地质研究报告. 沈阳: 辽宁地质矿产局, 1982: 5-168. 辽宁省地质局第六地质大队. 辽宁省复县地区隐伏金伯利岩体赋存规律及找矿方向研究报告. 1990: 7-188. 辽宁省地质矿产局中英合作地质队. 辽宁省东部地区中英合作金刚石原生矿勘查地质报告. 1992: 1-12. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCDZ199103007.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZKT199903005.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XJDI200002009.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GUAN201309017.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YKCS201403012.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCDZ199301008.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB199403018.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DXQY604.002.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZDQ200002000.htm http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXE199902006.htm
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