江西華云脈石英礦石英雜質元素含量特征及質量評價

周 渝, 潘家永, 錢正江, 唐春花, 戴浩橦, 袁 晶, 孫 超

(1.東華理工大學 核資源與環境國家重點實驗室,江西 南昌 330013;2.江西省地質調查勘查院,江西 南昌 330030)

高純石英廣泛運用于光伏、電子信息、光通信等行業,并隨著信息技術、新能源等戰略性新興產業的不斷精進與拓展(申士富,2006;Müller et al.,2015;Platias et al.,2013;郭文達等,2019;Zhang et al.,2022),展現出較高的市場需求與應用前景。高純石英是以天然石英為原料經提純加工獲得的具有極高SiO2純度且具有一定粒度組成的石英晶體原材料(汪靈,2022)。美國、挪威、日本等國家已制備出5N級別的高純石英產品,但高純石英制備技術和出口受到嚴格保護和限制。我國高純石英原料短缺,主要依賴進口來彌補市場需求(汪靈,2019;王云月等,2021)。

目前制備高純石英砂主要有化學合成法、天然水晶磨粉和石英礦物深度提純法。國內一般選用天然水晶精選提純加工制備高純石英砂。我國天然水晶分布廣泛,但富礦少,貧礦多,且絕大多數礦床規模小,開采技術條件較復雜(汪靈等,2013;詹建華等,2020)。因此,研究并尋找其他石英礦物資源替代天然水晶具有非常重要的意義。德國、俄羅斯及我國均實現了脈石英替代水晶原料加工高純石英砂(汪靈等,2011;詹建華等,2020)。

江西脈石英資源儲量位居全國第一,具規模小、分布廣、產地多等特點(袁晶等,2022)。受脈石英產出特征及工業需求等因素影響,省內對脈石英的研究程度偏低。筆者以江西遂川華云脈石英礦為研究對象,通過對其地質特征、礦石性質及不同期次石英的原位微區(LA-ICP-MS)微量元素研究,揭示脈石英的雜質元素賦存狀態及其品質特征,以期為具有相似成礦地質特征的脈石英礦在高純石英方面的勘查應用提供參考。

1 區域地質背景

遂川華云脈石英礦位于遂川縣城西約40 km處(圖1),區域上發育于羅霄-諸廣隆起西部的黃坳大斷裂。出露地層有寒武系上統水石組、奧陶系下統茅坪組及中下統對耳石組。在礦區北西和南西部出露大面積燕山期黑云(二云)母花崗巖。呈北東-北東東向的黃坳斷裂縱貫奧陶系硅質巖中部,斷裂帶寬為100～200 m,最寬處達385 m,脈石英主要發育于斷裂帶的強硅化構造角礫巖內(中國礦產志·江西卷編委會,2015;張練修等,2015;況二龍,2017)。

區域斷裂構造主要有黃坳斷裂和遂川-德興斷裂。北北東向的黃坳斷裂傾向南東,傾角為60°～75°,控制了加里東期混合巖和花崗巖的分布;遂川-德興斷裂走向50°～60°,傾向北西,傾角為50°～75°,控制了加里東期和燕山期花崗巖體侵入和白堊系紅盆的形成。兩個斷裂帶均發育硅化破碎,且沿斷裂帶有多處熱泉分布。此外,遂川北西向復式褶皺帶中發育一組北西向斷裂帶,另有南北向和東西向斷裂斷續分布(張練修等,2015)。

區域內主要發育加里東期及燕山期巖漿活動。加里東期發育混合花崗巖、花崗閃長巖、斜長花崗巖,燕山期內發育黑云母花崗巖、二云母花崗巖、花崗斑巖等(張練修等,2015)。該區域內還發育有一處特大型硅石礦——遂川華云硅石礦(中國礦產地質志·江西卷編委會,2015),脈石英即產出于該硅石礦及其奧陶系硅質巖圍巖之中。

2 礦體地質特征

遂川華云硅石礦是一處低鐵高硅超大型礦床。原江西省地礦局贛西地質隊于2009年查明其資源儲量為20 306.63×104t,其中一級品資源儲量為5 024.89×104t。目前該礦石正在開采,其用途為玻璃硅質原料。脈石英為產出于華云硅石礦中的脈狀石英,主要發育于羅霄-諸廣隆起西部黃坳斷裂的硅化破碎帶中(圖2),該斷裂是其導礦構造,斷裂附近的次級斷裂及裂隙群是其儲礦構造,物源主要來自燕山期巖漿熱液。圍巖為奧陶系硅質巖,主體由隱晶質、微晶和細晶石英組成,含微量絹云母。圍巖角礫、碎塊及碎粒等呈破碎棱角狀被脈石英硅化膠結形成硅化破碎帶。原巖角礫、碎塊等大部分已重結晶成中細粒石英,粒徑0.1～2.0 mm。礦體走向北東20°,傾向南東,傾角35°～57°,呈層狀和透鏡狀,走向長10 km,出露寬度130～385 m,傾向延伸控制176 m(而地表出露礦體高差達799 m),礦體厚71～110 m,平均達90 m(中國礦產地質志·江西卷編委會,2015;張練修等,2015;況二龍,2017)。

礦石由石英組成,呈白色,脈狀、角礫狀或網脈狀構造。脈石英常呈梳狀或犬齒狀沿脈壁及圍巖接觸處發育,局部見晶洞,發育較大無色透明水晶晶簇。礦石平均化學成分(質量分數):SiO2為98.36%,Fe2O3為0.086%;其中一級品SiO2為99.02%～99.86%,平均為99.25%,Fe3O2為0.040%～0.006 2%,平均為0.039%;二級品SiO2為98.07%,FeO為0.102%(中國礦產地質志·江西卷編委會,2015)。

3 樣品采集及測試方法

3.1 樣品采集

樣品采自華云硅石礦北部采坑(圖3a),分別選取典型巖礦石樣品,裝進全新樣品袋防止污染。本次研究樣品編號為SHT-2、SHT-4、SHT-5、SHT-8(表1)。采樣位置見圖1。礦區質量較好的礦石樣品見圖3。

表1 采樣單

圖3 華云脈石英野外地質特征及手標本照片

3.2 測試方法

主要通過偏光顯微鏡研究脈石英巖相學特征,并使用激光原位分析方法測試脈石英中的微量元素含量。在江西省地質調查勘查院基礎地質調查所進行偏光顯微鏡下巖相學特征觀察和靶區選取。石英流體包裹體在偏光顯微鏡下進行觀察,顯微鏡型號為ZEISS-AXIOSOPE5。流體包裹體面積統計方法為:用偏光顯微鏡的中高倍鏡拍攝包裹體顯微照片,使用軟件測算包裹體面積與總面積的比值,即包裹體的面積占比。每種類型的流體包裹體面積占比共測算了五組,取平均值。

石英微量雜質元素含量在東華理工大學核資源與環境國家重點實驗室LA-ICP-MS儀器上完成,所采用的激光剝蝕系統為Coherent公司生產的GeoLasHD 193 nm準分子激光器,電感耦合等離子體質譜儀為安捷倫公司生產的7900 ICP-MS。測試過程中采用氦氣為載氣,氬氣為補償氣,兩者通過一個T形玻璃接口混合進入質譜儀,T形玻璃接口與激光剝蝕系統之間配置有信號平滑裝置(Hu et al.,2015),以達到平滑的分析信號(王海洋等,2022;余泉等,2023;惠爭卜等,2021)。激光剝蝕頻率和束斑分布為5 Hz和44 μm,激光能量密度為9 J/cm2,采用NISTRAM610作為分析外標,每10個測點分析1組標樣。元素含量計算采用多外標、無內標法(總量歸一化法),選擇Si作為歸一化元素消除激光剝蝕量變化對靈敏度漂移的影響(羅開等,2023)。測試元素包括Li、Na、Mg、Al、Si、P、K、Ti等。每個分析數據點包括大約20 s背景信號和40 s樣品剝蝕信號,對分析數據的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量計算)采用ICPMSDataCal 11.0軟件(Liu et al.,2008,2010)完成。

4 石英礦石巖相學特征

4.1 石英礦物學特征

華云脈石英的形成與構造斷裂和巖漿活動密切相關,根據野外現象及鏡下特征觀察發現,其經歷了多期次的構造運動和熱液活動。系統巖相學和顯微結構分析顯示(圖4),礦石類型主要有梳狀脈石英(含水晶)、石英化巖、含角礫強硅化石英脈三類,分別對應樣品編號SHT-5、SHT-8、SHT-4,此外SHT-2為角礫巖,輕微破碎及發育硅化,可作為原巖對照樣品。

圖4 華云脈石英巖相學特征

4.1.1 梳狀脈石英(SHT-5)

此類型脈石英常產出于次級斷裂或斷裂交叉處,部分脈體近平行原巖層理發育,由沿層間破碎帶貫入的富硅熱液沉淀形成(圖4a)。儲礦裂隙有一定寬度,一般大于0.5 mm。大部分脈石英呈梳狀、犬齒狀沿裂隙壁生長,粒徑大小與裂隙寬度正相關,即裂隙越寬石英粒徑越大,粒徑常見為0.3～1.5 mm。石英脈壁一般為強硅化原巖角礫或碎塊,因其強烈硅化僅剩少量殘留。部分梳狀脈石英處發育水晶。此類脈石英中雜質總體含量較少,石英較純凈,屬于第二期脈石英(Ⅱ,圖4b)。固體包裹體含量較少,主要為少量鐵質、黏土礦物等細小包裹體。流體包裹體呈線狀稀疏分布,局部分布較密集(圖4c)。包裹體大小為5 ～10 μm,形態以橢圓狀、長條狀為主,少量不規則狀,主要為氣液兩相包裹體。

4.1.2 石英化巖(SHT-8)

此類型中脈石英常呈長條狀或板條狀分布(圖4d),粒徑為0.3～0.8 mm,屬于第二期脈石英(Ⅱ,圖4e)。原巖角礫已強硅化重結晶,呈它形粒狀或板條狀石英,粒徑為0.05～0.20 mm,僅見少量原巖殘留。脈石英常沿原巖與裂隙的脈壁生長或充填在孔洞處,從原巖沿脈石英生長方向,越遠離原巖,脈石英中雜質含量越少,石英越純凈(圖4e)。固體包裹體為少量殘留圍巖碎粒、鐵質、黏土礦物等。流體包裹體以氣液兩相包裹體為主,大小分兩群,主要為 10～20 μm和2～5 μm,形態以橢圓狀、長條狀或不規則狀為主,呈群帶狀、線狀,較密集分布。

4.1.3 含角礫強硅化石英脈(SHT-4)

脈石英呈它形粒狀或長條狀膠結原巖角礫充填在裂隙中(圖4g),裂隙一般寬 0.1～0.5 mm,脈石英粒徑為0.2～0.5 mm。此類型中包含第一、二期脈石英(Ⅰ、Ⅱ,圖4h)。原巖角礫大部分重結晶成微晶石英,粒徑為0.05～0.20 mm。此類脈石英中雜質較多,分布密集,主要為鐵質、黏土礦物等原巖殘留雜質。固體包裹體主要為圍巖角礫、碎粒及鐵質、泥質等。流體包裹體呈群或群帶狀密集分布,粒徑總體較小,以1～3 μm為主。發育部分長條狀、不規則狀的氣液兩相包裹體,大小為5～15 μm。

4.1.4 硅化角礫巖(SHT-2)

硅化角礫巖中的角礫為礦石的圍巖——泥質硅質巖。角礫呈棱角狀,大小為2～5 cm或更大。角礫內部發育細小的網脈狀石英,從顯微構造觀察,角礫巖至少經過了兩期構造熱液充填。第一期:拉張構造應力使巖石破碎成尖棱角狀角礫,鋸齒狀裂縫中充填它形粒狀石英(Ⅰ,圖5a);剪切應力使角礫內部碎裂,邊界平直的裂縫中充填了微細粒石英。第二期:拉張應力使多個被硅化的角礫再一次被切斷,第一期的石英脈被第二期石英脈切穿。第二期石英脈中充填犬齒狀石英(圖5a,b)。在一、二期石英脈之后還有一期更晚的熱液活動,以產出微細石英脈為主要特征,該晚期熱液活動影響較小,主要表現為對前二期脈石英的硅化和再調整。

圖5 圍巖中的兩期脈石英

4.1.5 石英期次的劃分

通過顯微鏡觀察,總結各期次脈石英的顯微特征,將所研究樣品劃分為三個期次:早期脈石英(Ⅰ)主要發育在SHT-4中,以不規則張性脈和發育于角礫中的微細網脈為主要特征;中期脈石英(Ⅱ)在SHT-5、SHT-4及SHT-8中均有發育,以梳狀、犬齒狀石英沿脈壁生長為主要特征;晚期脈石英(Ⅲ)主要發育于SHT-8中,以晚期微細石英脈穿切中期脈石英為主。

4.2 石英包裹體特征

包裹體分為固體包裹體和流體包裹體。華云脈石英中的固體包裹體主要是鐵質等,粒度細小,因此將其與流體包裹體統一分析。根據石英期次劃分,對各階段脈石英作包裹體面積統計(圖6a—f)。

圖6 各期次脈石英中流體包裹體分布圖

經測算和統計,早期熱液石英的包裹體面積占比平均為4.07%;中期熱液石英的包裹體面積占比平均為1.67%;晚期熱液石英的包裹體面積占比平均為4.12%。

5 石英礦物雜質分析測試結果

根據巖相學特征研究及脈石英期次劃分,分別對不同期次的石英進行微量元素含量特征描述。早期石英雜質元素總量703.11×10-6～2 857.40×10-6,平均為2 050.80×10-6,其中,Al含量最高,平均為1 601.20×10-6,Li含量次之,平均為230.95×10-6,再次是P,平均含量130.09×10-6,之后是B和Ca,二者含量接近,約31.75×10-6,Na、Mg、K、Ti等元素中Na含量稍高,為14.16×10-6,K、Mg、Ti等的含量為1.12×10-6～2.01×10-6,此外,其他的雜質元素平均含量一般低于1×10-6。中期石英雜質元素總量為245.56～1 100.34×10-6,平均為726.25×10-6,其中,Al含量最高,平均為451.35×10-6,其次為P,平均含量為130.28×10-6,再次為Li,平均含量為68.51×10-6,之后是Ca,平均含量為27.76×10-6,Na、Mg、K等元素含量較少,平均含量為2.21×10-6～4.57×10-6,其他的雜質元素平均含量均小于1×10-6。晚期石英雜質元素總量為453.19×10-6～1 210.59×10-6,平均為784.78×10-6,其中,Al含量最高,平均為491.18×10-6,其次為P,平均含量為130.43×10-6,再次為Li,平均含量為59.53×10-6,之后為B和Ca,二者含量接近,約為36.90×10-6,Na、Mg、K中K含量稍高,為13.49×10-6,Na、Mg平均含量相近,約為5.47×10-6,此外,其他雜質元素含量均小于1×10-6。

6 討論

6.1 石英礦物Ti元素溫度計對華云脈石英礦床成礦演化溫度變化限定

石英中的微量Ti4+可以類質同象形式置換Si4+,利用這一關系而建立的溫度計被廣泛應用于計算巖漿成因石英的形成溫度(Larsen et al.,2004;Wark et al.,2007;Wiebe et al.,2007),其地質溫度計表達式(Wark et al.,2007)為:t/℃=-3 765/[lg(CTi/aTiO2)-5.69]-273.15。其中CTi為石英中Ti的含量,aTiO2為石英中TiO2相對金紅石的活度(金紅石的活度為1)(陳劍鋒等,2011)。有學者稱對于變質成因和熱液成因的石英,因其Ti含量很低,不能利用地質溫度計進行石英形成溫度的計算(Suttner et al.,1972;Müller et al.,2015)。筆者嘗試用該關系式計算了脈石英礦中各期次石英及圍巖的石英形成溫度,發現其與巖相學特征相吻合,所以認為該溫度計表達式可以在熱液型石英中審慎使用。

華云脈石英礦床典型石英礦物Ti元素溫度計計算獲得形成溫度為311～430 ℃(表2)。三期脈石英對應的形成溫度:第一期391～430 ℃,平均為407 ℃;第二期355～385 ℃,平均為370 ℃;第三期311～350 ℃,平均為330 ℃。圍巖硅質重結晶的溫度為393～410 ℃,平均為401 ℃(圖7)。圍巖重結晶(CQ)的溫度與早期石英(EQ)的結晶溫度接近,表明第一期脈石英發育時,圍巖重結晶就已經開始,且重結晶的最高溫度比早期石英的最高溫度略低,說明圍巖重結晶的時間比第一期脈石英的發育稍晚。

表2 石英微量元素組成及脈石英期次劃分

圖7 華云脈石英礦中各期石英形成溫度

6.2 石英礦物雜質元素分配特征

依據華云脈石英礦床早中晚三期石英礦物及重結晶石英礦物的微量元素數據(表2),筆者進行了石英微量元素分類投圖(圖8,9,10)。圖8為各期次石英、重結晶石英及原巖中石英雜質元素總量的對比圖。

圖8 各期次石英雜質元素總量對比圖

由圖8可知,從早期熱液石英(EQ)到中期熱液石英(MQ)及晚期熱液石英(LQ),雜質含量呈降低趨勢。從早期至晚期熱液石英呈現出結晶溫度逐漸降低的特點,表明隨著溫度的不斷降低,熱液石英結晶過程中雜質含量逐漸降低。且MQ與LQ相比,雜質含量基本一致,說明第二期與第三期石英的溫度區間是雜質趨于穩定的區間,也表明此區間溫度是熱液石英最佳的結晶溫度。結合各期次脈石英的形成溫度可知,其最佳結晶溫度為311～385 ℃。

此外,重結晶石英(CQ)的雜質含量比原巖石英(PQ)雜質含量大幅降低,表明石英的硅化重結晶有利于石英內部雜質的凈化。楊軍(2004)認為,石英的動態重結晶作用能使雜質從重新結晶的石英顆粒中移出。圍巖中的硅質因熱液作用導致重結晶,該過程中石英內部雜質向晶界及其邊緣遷移,使石英得到純化(楊曉勇等,2022)。

由圖9可知,早期熱液石英中Al含量最高,中期和晚期熱液石英較低。其次是Li、B、Ca三種雜質元素含量較高。三期熱液石英中,中期熱液石英的Na、Mg、Ca、Ni等含量較低;晚期熱液石英中Ti、Rb、U等含量較低;中晚期熱液石英中Be、Cr、Sc等含量接近且均較低。雜質元素Be、Sc、Ti、Cr、Mn、Fe、Cu、Ge、Rb、Zr、Sn、Ba、W等含量在三期熱液石英中含量都不高,大部分小于1×10-6。

圖9 早中晚三個期次熱液石英中各雜質元素含量誤差棒點線圖

由圖10可看出,各期次石英及重結晶石英中,從早期至晚期石英中雜質元素Al、Be、Ge、Li、Na、均呈降低趨勢,Fe、K的變化趨勢不明顯。

圖10 脈石英中雜質元素Al與Be、Fe、Ge、K、Li、Na、Ti等相關性圖解

據研究,石英中微量元素的變化主要是由于某些離子摻入晶格結構或者其中存在微小的包裹體而引起的(張德賢等,2011)。石英中的微量元素是溫度的敏感劑,尤其是Al、Ti、Ge、P、Be等。熱液體系中Al、Ti、Na等對溫度靈敏,在熱液演化過程中從早階段到晚階段具有明顯降低的趨勢(卞玉冰等,2023;陳小丹等,2011;Larsen et al.,2004; Jacamon et al.,2009)。

華云脈石英中雜質元素Li與Al的含量變化呈較好的相關性,而同為堿金屬的Na、K與Al的含量變化相關性較差,尤其K元素含量較低,部分樣品中K含量趨近于零。研究發現,雜質元素進入到石英中有不同的形式,可分為單個原子形式、原子團形式、電荷補償形式(Jacamon et al.,2009)。當Al3+、Fe3+等離子替代Si4+要達到電荷平衡,需要堿金屬離子(M+)如Li+、Na+、K+等作為電荷補償離子進入石英的晶格間隙中 (卞玉冰等,2023;G?tze et al.,2004; Jacamon et al.,2009)。

石英中雜質元素Li含量比Na含量多一個數量級,比K含量多兩個數量級,表明Li在成礦熱液中的濃度遠遠高于Na和K。Li+在沒有Na+、K+作為“競爭對手”時會與Al3+表現出良好的線性相關,說明大量Al3+和Li+形成原子團替代了Si4+,這通常歸因于[AlO4/Li+]0缺陷結構的存在(卞玉冰等,2022;Weil,1984;Jourdan et al.,2009;Rusk, 2012;Monnier et al.,2018;Hong et al.,2020)。鑒于石英中Al和Li是最主要的微量元素,因此可確定Al3+和Li+形成的原子團替代Si4+是微量元素進入石英晶格的主要替代機制。

此外,開展石英激光原位測試時,雖已特意避開石英中的微小包裹體,但仍不能將所測得的石英雜質元素完全等同于石英晶格雜質。研究表明,原子團替代的置換離子和間隙離子常成對出現(楊曉勇等,2022),即理論上石英晶格中置換離子數之和與間隙離子之和的比值為1∶1。如果石英中的(Al3++Fe3++B3+)/(Li++Na++K++P5+)>1,則表明礦石的雜質元素除晶格雜質外,還含有脈石礦物和包裹體等雜質元素賦存類型(謝澤豐等,2022)。華云早、中、晚期石英及重結晶石英中,石英礦物雜質元素(Al3++Fe3++B3+)/(Li++Na++K++P5+)平均值分別為4.24、2.25、2.32、2.84。因此,華云脈石英中,石英雜質元素除了晶格雜質以外,還有脈石英礦物和包裹體等雜質元素。石英中雜質元素Al的含量最高,印證了顯微鏡下觀察的脈石礦物主要為以黏土礦物為主的鋁硅酸鹽類礦物,此類黏土礦物主要來自含泥質硅質巖的圍巖。

6.3 石英雜質元素含量對石英品級的制約

石英原料能否加工成高純石英是由雜質元素含量的高低直接決定的(汪靈,2019)。馬超等(2019)研究發現,關于高純石英原料的研究應至少包括三個方面:①石英與脈石礦物嵌布特征,包括石英礦物中礦物包裹體含量;②流體包裹體的含量,即使雜質元素含量很低的石英也未必是高純石英,當石英礦物中含有大量流體包裹體時,其SiO2含量也很難達到高純石英技術要求;③晶格雜質含量極低且極難除去,是制約高純石英質量最關鍵性因素。通過觀察石英巖相學特征,分析礦物包裹體及流體包裹體的數量、大小、化學成分、存在形式和分布狀態,以及SiO2和微量雜質元素的含量和賦存狀態,可以研究高純石英原料的礦物學特征(王云月等,2021)。

華云脈石英的脈石礦物主要為原巖角礫,主要以少量鐵質等細小固體顆粒出現。原巖角礫主要與早期熱液脈石英嵌連伴生,另外晚期脈石英化的含原巖角礫中還有少量原巖殘留。中期脈石英以梳狀、齒狀石英為主,含角礫或原巖殘留較少。高純石英加工要求幾乎不含Al、Fe、B、Ca、Mg、K、Na等雜質元素,總雜質含量不超過50×10-6(郭文達等,2019;汪靈,2019)。Al和Fe是石英中危害最大的雜質元素,這兩種元素含量是判別高純石英品質非常重要的指標(王云月等,2021)。

華云中期和晚期脈石其中雜質元素為Al和Li?？煽赏泻?號脈中Ⅷ帶熱液石英的主要雜質元素也為Al、Li,其中Al含量為49×10-6～252×10-6,Li含量為17×10-6～54×10-6(唐宏等,2018)。華云脈石英中雜質元素除了晶格雜質,還有脈石英礦物和包裹體等雜質。若僅觀察石英晶格中的雜質元素,華云中期脈石英中(Al3++Fe3++B3+)/(Li++Na++K++P5+)≤1的樣品,Al含量為46×10-6～153×10-6,Li含量為5×10-6～33×10-6。通過與可可托海3號脈對比可知,華云中期脈石英晶格中的主要雜質元素Al、Li含量略低。

華云脈石英中,Al是最主要的雜質元素。除早期脈石英外,中晚期脈石英雜質Al含量較小。中期脈石英Al雜質含量平均為451.35×10-6,晚期脈石英Al雜質含量平均為491.18×10-6。由于Al的高含量主要受圍巖中黏土礦物影響,因此二者均可通過手選、色選及冶煉提純等方式達到高純石英加工要求。流體包裹體對高純石英的熔融行為存在嚴重不利影響。相比于雜質元素,流體包裹體除去難度更大,因此選擇流體包裹體含量極少或無流體包裹體的石英作為高純石英原料是加工高純石英的關鍵(馬超等,2019)。華云脈石英中期流體包裹體面積占比最小為1.67%,其品質最優。綜上所述,中期呈齒狀、梳狀產出的脈石英是加工高純石英相對優質的原料。

7 結論

(1)江西遂川華云脈石英分三期:早期平均成礦溫度為407 ℃;中期脈石英品質較好,成礦溫度平均為370 ℃;晚期平均成礦溫度為330 ℃。圍巖重結晶開始時間比第一期脈石英開始時間稍晚。

(2)從早期到晚期,脈石英中雜質元素總量逐漸減小,多期次富硅熱液的硅化調整,使石英逐漸純凈;脈石英最佳結晶溫度為311～385 ℃。Al3+和Li+形成原子團替代Si4+,是微量元素進入石英晶格的主要替代機制。

(3)各期次石英中,Al是最主要的雜質元素,Fe含量較低。綜合而言,中期脈石英品質相對更好,其主要雜質元素Al含量低,雜質元素總量低,流體包裹體面積占比小,最符合高純石英物料特征。