磷灰石是碱性岩中重要的稀土矿物,其产状、成分、同位素等信息,与形成环境和物质来源等密切相关,可作为示踪矿物有效地反映碱性岩浆-热液体系稀土成矿作用。广义上,磷灰石超族矿物通式为
IXM1
2VIIM2
3(
IVTO
4)
3X,其中金属阳离子M1和M2位置常发生Ca-Sr置换,形成Ca
2Ca
3(PO
4)
3F-Sr
2Sr
3(PO
4)
3F矿物固溶体系列(Pasero et al., 2010)。
辽宁赛马碱性岩体发育磷灰石Ca-Sr固溶体矿物(表1)。氟磷灰石呈自形-半自形粒状(100~500 μm)分布于响岩、霞石正长岩和异霞正长岩,主要与霞石、微斜长石和黑云母等共生;部分氟磷灰石经后期流体作用,局部被氟钙磷灰石交代,形成不规则明暗区域。氟锶钙磷灰石是发现于赛马异霞正长岩的新矿物(Wu et al., 2022),区别于该族已知矿物,它的M1和M2位置分别由Ca和Sr占据;六方晶体,
P6
3/m空间群,晶胞参数
a = 9.6101 (2) Å,
c = 7.1311(1) Å,
V = 570.35(3) Å
3,
Z = 2,多呈柱状或它形粒状集合体(< 100 μm)分布于霓石晶间,或穿插微斜长石和霞石,与钠沸石、铈硅磷灰石等热液矿物共生;氟锶磷灰石和锶磷灰石也仅分布于异霞正长岩,与氟锶钙磷灰石紧密共生。除主量元素外,氟磷灰石仅含有少量REE
2O
3(< 1wt.%),而随着碱性岩浆-热液演化,后续磷灰石Ca-Sr固溶体矿物SrO和REE
2O
3含量不断升高,晚期锶磷灰石中REE
2O
3最高可达10 wt.%。除发生Ca
2+↔Sr
2+置换外,REE主要通过2Ca
2+↔Na
++REE
3+和Ca
2++P
5+↔REE
3++Si
4+同步进入磷灰石Ca-Sr固溶体矿物。整体成分变化反映了碱性岩浆-热液演化不断富集Sr和REE的特征。
表1 磷灰石超族Ca
2Ca
3(PO
4)
3F-Sr
2Sr
3(PO
4)
3F固溶体矿物基本信息及分布情况
中文名 |
英文名 |
理想化学式 |
分布情况 |
氟磷灰石 |
Fluorapatite |
Ca2Ca3(PO4)3F |
响岩、霞石正长岩和异霞正长岩,与霞石、黑云母等共生 |
氟钙磷灰石 |
Fluorcaphite |
SrCaCa3(PO4)3F |
霞石正长岩和异霞正长岩,为氟磷灰石蚀变产物 |
氟锶钙磷灰石 |
Fluorsigaiite |
Ca2Sr3(PO4)3F |
仅异霞正长岩,柱状或它形粒状分布于霓石、霞石晶间 |
氟锶磷灰石 |
Fluorstrophite |
SrCaSr3(PO4)3F |
仅异霞正长岩,柱状它形粒状,与氟锶钙磷灰石紧密共生 |
锶磷灰石 |
Stronadelphite |
Sr2Sr3(PO4)3F |
仅异霞正长岩,柱状它形粒状,与氟锶钙磷灰石紧密共生 |
氟磷灰石产状具典型岩浆成因特征,氟钙磷灰石主要交代前者,而氟锶钙磷灰石、氟锶磷灰石和锶磷灰石填充于造岩矿物晶间,可能与流体作用有关。它们产状的差异可能预示着不同的流体来源,需进一步通过磷灰石原位Sr-Nd-O等同位素信息确定。
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