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(2018-04-14 14:30:14)
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岩浆矿床围岩蚀变 |
分类： 地质技术 |
岩浆矿床围岩蚀变的特征
(岩浆岩成矿系列七)
（原创，转载必须注明出处）
【按】关于岩浆岩成矿的专属性，《岩浆熔融体中元素的存在形式（之一）》、《岩浆演化过程中的元素活动规律（之二）》、《岩浆岩成矿的控制作用（之三）》、《岩浆岩成矿的地质条件（之四）》、《岩浆岩矿床的分带（之五）》、《岩浆流体在热液矿床形成中的作用（之六）》是同一系列文章，并可以参考《鲍文反应原理与正岩浆矿床》，及稀有、稀土金属矿床《稀有、稀土金属矿床工业类型》、《稀有、稀土金属元素地球化学》、《稀有、稀土金属矿床地球化学》等。
本组文章共历经一年多的时间，暂告一个段落，供地质找矿工作者参考与讨论。
岩浆矿床分为正岩浆矿床与岩浆－热液矿矿（又称气化热液矿床，或岩浆期后热液矿床）。正岩浆矿床又分为结晶分异矿床、岩浆熔离矿床、残余岩浆矿床；岩浆－热液矿床又分为伟晶岩(花岗伟晶岩、碱性伟晶岩)型矿床、钠长石云英化花岗岩型矿床、斑岩型矿床、矽卡岩矿床、石英脉型矿床。
一、岩浆矿床蚀变特征
1、早期岩浆矿床
绝大多数早期岩浆矿床不具有明显的围岩蚀变现象，根本的原因是没有流体出溶与围岩进行物质交换。早期岩浆矿床的有用矿物结晶早于硅酸岩矿物，而与围岩反应的岩浆流体是主要硅酸盐矿物结晶过程晚期形成的。
岩浆流体形成过程为：随着岩浆上升减压，流体开始从岩浆中出溶。常以较小气泡产出， 由于岩浆粘度较大且有结晶相，气泡很难逃逸，形成一种富流体的岩浆。这种富流体相的岩浆由于密度低，对流上升至岩浆房顶部。在持续的上升过程中，压力相应降低，流体相气泡不断的增大，最终连在一起形成流体的“外壳”。而去气后的岩浆密度增大将会下沉，新鲜的、富流体相岩浆再次注入，向流体流体“外壳”继续释放新的流体。随着上升减压过程的继续，流体相达到饱和后克服结晶相的约束，形成了初始的岩浆流体。
2、晚期岩浆矿床
在岩浆冷凝过程的晚期阶段，在矿化剂的影响下，有用矿物比硅酸盐矿物从熔浆中较晚晶出所形成的矿床。矿体与围岩界线明显，围岩常常出现一些蚀变现象；
3、岩浆－热液矿床（气化热液矿床）
气化热液矿床由含矿气水溶液形成的矿床。由于气水溶液形成于岩浆期（阶段）之后，因而又称岩浆期后矿床。气化热液矿床另一分类方案：
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类型 |
矿床形成温度 |
形成深度 |
矿床特征 |
主要矿产 |
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喷气 矿床 |
100～600 |
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由火山活动喷出的气体形成。矿石矿物大多通过升华作用在火山岩的裂隙中或火山口的四壁上形成。这类矿床目前为数不多，价值还不大。 |
自然硫矿床 |
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接触 交代 矿床 |
200～800 |
500～2000m |
由岩浆喷射物在火成岩体四周接触带中形成的矿床。经常出现在长英质岩浆与碳酸盐岩石的接触带中。由于这类矿床有典型的蚀变围岩夕卡岩，矿床形成过程长，阶段多，通常可以根据特征矿物划分为石榴子石-透辉石、金属氧化物和金属硫化物3个阶段。 |
夕卡岩矿床。主要矿产有铁、铜、钨、铅、锌、钼、锡等，经济价值大。 |
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高温 热液 矿床 |
300～500 |
一般大于 3km |
矿床通常与花岗岩、花岗闪长岩有关，产在酸性侵入体内或其附近。交代和裂隙充填两类矿体均有，矿体的深部持续性较好。围岩蚀变多见云英岩化、钠长石化、电气石化等。矿石粒度粗，常呈条带状。 |
主要矿产有钨、金、锡、钼、铜、铅、锌、砷等。 |
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中温 热液 矿床 |
200～300 |
1～4km |
矿床多与长英质侵入岩体有关。矿床有的产在火成岩体内部，然而大多数情况下是产在岩体顶部的沉积岩和变质岩中。常见围岩蚀变是硅化、绿泥石化、碳酸盐化或绢云母化。 |
由此类矿床可以获得大量的铅、锌、铜、钼、锡、金、银、石棉、滑石、菱镁矿和水晶。 |
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低温 热液 矿床 |
50～200 |
从近地表到1500m |
矿床大多产在沉积岩或火山岩中。围岩蚀变不明显，可以发现硅化、高岭石化、黄铁矿化、白云石化、明矾石化和绿泥石化。在矿石结构和构造方面，皮壳构造、条带构造、晶洞都比较常见。 |
低温热液矿床是金和银的重要来源，相当多的铜、铅、锌、萤石和重晶石。 |
气化热液矿床有如下一些特点：
①矿床与构造关系密切，矿体常常沿裂隙、断层、破碎带或层面生成；
②一般是后生矿床，矿体形成晚于围岩；
③矿石以充填和交代的方式沉淀；
④矿体形态多成脉状和网脉状，矿石多见梳状、带状、皮壳状、角砾状、晶簇状、浸染状、块状构造；
⑤矿脉有分带现象，矿脉中的矿物分带排列；
⑥矿石中的矿石矿物和脉石矿物，大多有气液包裹体；
⑦矿脉四周的岩石明显遭受热液作用，围岩发生了矿物的和化学的变化，出现了很多新矿物。
二、岩浆矿床主要蚀变类型
本节来源于网络，特别感谢原作者。
气成-热液蚀变类型一览表
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蚀变类型 |
原岩性质及 蚀变围岩 |
常见新生矿物组合 |
与矿化的关系 |
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蛇纹石化 |
超基性岩及部分白云岩、基性岩 |
各种索纹石，其次滑石、碳酸盐矿物、水镁石、磁铁矿、斜绿泥石，阳起石等 |
石棉、滑石、镍矿（？）、菱镁矿 |
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滑石碳酸盐化 |
超基性岩、蛇纹岩 |
滑石、菱镁矿、白云母、石英，其次铁菱镁矿、铬云母、黄铁矿、叶腊石 |
滑石、菱镁矿、金、钴 |
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次闪石化 |
中基性岩、部分超基性岩 |
纤闪石、透闪石、阳起石、其次钠长石、绿帘石类、方解石、绿泥石 |
磷灰石、磁铁矿 |
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钠黝帘石化 |
中基性岩、部分中酸性岩 |
钠长石、绿帘石类，其次葡萄石绢云母、次闪石、绿泥石、方解石 |
铜矿、铁矿 |
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绿帘石化黝帘石化 |
基性、中性及弱酸性岩浆，片麻岩，其次酸性岩、泥质岩、矽卡岩、钙硅酸盐 |
绿帘石或黝帘石，其次碳酸盐矿物、绿泥石 |
铁矿、铜矿、铅锌矿、黄铁矿 |
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方柱石化 |
中基性岩、石灰岩、钙硅酸盐岩 |
方柱石，其次是次闪石、磷灰石、磁铁矿、方解石、石英、硅灰石 |
磷灰石、铁矿、铜矿 |
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青盘岩化（变安山岩化） |
中基性火山岩（有时可能是中酸性火山岩） |
钠长石、冰长石、绿帘石、透闪石、阳起石、碳酸岩、绢云母、黄铁矿，其次葡萄石、沸石、绿泥石 |
金矿、铜矿、铜铁矿、锌矿、黄铁矿、金银矿 |
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细碧岩化 |
基性喷出岩 |
钠长石，其次绿泥石、方解石、次闪石、绿帘石 |
黄铜矿、黄铁矿、铅锌矿 |
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绿泥石化 |
中基性岩最为发育，酸性岩少见，个别见超基性岩中 |
绿泥石、石英、绢云母，其次方解石、电气石、钠长石、阳起石，有时还含有黑云母 |
铅锌、锡、金、银、含铜黄铁矿、铜矿 |
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黑云母化 |
各种基性、中性、弱酸性岩浆岩，相同化学性质的变质岩及含铁镁质较高的砂页岩 |
黑云母，其次绿帘石、黄铁矿、白云母、绢云母、碳酸岩、绿泥石、石英、黄玉、电气石、次闪石 |
钨、锡、钼、铜、含金石英脉 |
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云英岩化 |
酸性成分的侵入岩、沉积岩、变质岩及部分喷出岩 |
石英、白云母，其次是绢云母、铁云母、黄玉、电气石、萤石、绿柱石 |
钨、锡、钼、铋、铍等 |
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电气石化 |
中酸性岩，特别是伟晶岩、云英岩，相同化学性质的沉积岩、变质岩 |
电气石，其次黄玉、萤石、白云石、石英 |
钨、锡、钼、黄铁矿、钴、金 |
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黄玉化 |
酸性侵入岩，特别是云英岩、伟晶岩、部分酸性火山岩，以及同化学性质的沉积岩、变质岩中 |
黄玉，其次白云母、石英、电气石，有时与黑云母伴生 |
钨、锡、钼、砷 |
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萤石化 |
酸性岩、碱性岩、火山岩、碳酸盐岩 |
萤石，其次是石英、白云母、黄玉、钾长石 |
钨、锡、钼、铋、砷、铁、稀土等（与气成高温萤石化有关） |
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钠长石化 |
酸性岩、碱性岩，特别是云英岩、伟晶岩 |
钠长石，其次石英、绿柱石、细晶石、铌铁矿、褐钇铌矿、天河石、白云母、电气石、锂云母 |
铍、锂、铌、钽等稀有金属矿床及铁矿 |
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绢云母化 |
酸性及中性岩浆岩、片麻岩、火山岩 |
绢云母、石英，其次绿泥石、硫化物、绿帘石 |
铜、钼、铅、锌、金、黄铁矿 |
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黄铁绢英岩化 |
酸性、弱酸性浅成侵入岩 |
绢云母、石英、黄铁矿，其次碳酸盐、金红石、绿泥石 |
铜、钼、金、硫化多金属矿 |
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天河石化（微斜长石化） |
花岗岩伟晶岩 |
天河石、钠长石，其次黑鳞云母、铌铁矿绿柱石 |
稀有元素矿床 |
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钾长石化 |
中酸性岩浆岩、片麻岩 |
钾长石（正长石），其次钠长石、萤石（高温）、绿帘石、阳起石（中-高温）、石英、绢云母、绿泥石、黑云母（中温） |
高温：钨、锡、钼、铍；中温：铜、钼 |
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铁白云石正长石化 |
酸性、弱酸性浅成侵入岩 |
正长石、铁白云石，其次金云母、滑石 |
白钨矿 |
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冰长石化 |
中性、弱酸性火山岩，亦可在基性和酸性火山岩中发生 |
冰长石为主，其次为绢云母、石英 |
铅、锌、金、银、黄铁矿 |
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石英岩化 |
中酸性岩浆岩、片麻岩以及各种碳酸盐岩、钙质页岩 |
石英、石髓，其次白云母、绢云母； |
铜、钼、铅、锌、金、锑、萤石、黄铁矿、重晶石、压电石英 |
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次生石英岩化 |
中酸性火山岩及其侵入体中 |
石英为主，其次刚玉、红柱石、一水铝石、明矾石、高岭石、叶腊石、绢云母 |
酸性岩：红柱石、刚玉、一水铝石；中性岩：铜、铅、锌、钼、金、银 |
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钙质矽卡岩 |
中酸性侵入岩与灰岩、凝灰岩的接触带 |
石榴石、透辉石、符山石、硅灰石、绿帘石、阳起石、透闪石 |
铁、铜、铅、锌、钨、锡、钼 |
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镁质矽卡岩 |
中酸性侵入岩与白云岩接触带 |
镁橄榄石、透辉石、硅镁石、蛇纹石、金云母 |
铁、硼、铜 |
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霞石化 |
含霞石的碱性岩 |
钙霞石为主 |
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方解石化 |
中基性岩 |
方解石，其次绿泥石、钠长石、绿帘石类 |
铜、铅、锌、铁 |
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白云石化 |
石灰岩和含少量泥质、砂质的灰岩 |
白云石，其次铁白云石 |
铅、锌、铜、铁 |
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重晶石化 |
碳酸盐岩、铝硅酸盐岩 |
重晶石，其次萤石、方解石、石英、白云石、石膏、天青石 |
中温：多金属矿；低温：铅、锌、锑、汞 |
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明矾石化 |
多孔的酸性、中酸性火山岩、粗面岩及其凝灰岩中 |
明矾石，其次石膏、硬石膏、萤石、一水铝石、石髓、蛋白石 |
明矾石、金、铜、黄铁矿、铅、锌 |
三、围岩蚀变过程中的化学反应类型
蚀变的类型很多，但从化学的角度来看，蚀变过程的化学反应主要是，氢化或去氢化作用；阳离子交代和阴离子交代。交代变化可以包括一些离子加入岩石或离子从岩石转移到溶液中去。
1、氢交代作用
在许多类型的围岩蚀变中最主要的交代作用是矿物的水解(或者氢交代作用)，氢离子加入围岩的矿物中去而相应地碱金属阳离子被释放到溶液中，溶液中OH-/H+的比例增加。
热液作用中正长石的绢云母化是水解的一个例子。
3KAlSi3O8十2H+——→ KA12AlSi3O10(OH)2+2K++6SiO2
黑云母的绿泥石化是H+离子与其他阳离子交换的另一个例子。
2K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2+4H+——→Al(Mg,Fe)5AlSi3O10(OH)8+2K++3SiO2+(Mg,Fe)2+
相反，氢离子可在反应中释放到溶液中去，即去氢化作用，如钠长石的绿泥石化。
2. 阳离子交代作用
蚀变反应中主要金属阳离子包括Na、K、Ca、Mg、Mn、Fe、Al。任何一个或所有这些阳离子可以各种变量迁出(或加入)。这些阳离子可以在某一反应中彼此替代而不需要水解，如一种碱性长石被另一碱性长石置换。
3. 阴离子交代作用
在许多类型的矿床中，硅化和碳酸盐化都是非常重要的作用。绢云母的硅化，在固相容积大约相等的条件下aH+ (氢的活度)高最为有利。正如下列关系所示，液相Si(OH)4 的活度高也同样重要。
绢云母的碳酸盐化，其反应如下：
绢云母碳酸盐化有利的条件是H+活度低(pH高)。
明矾石化是一个包括H+和SO42-二者固定作用的过程，如白云母蚀变为明矾石的反应：
四、围岩蚀变对成矿环境的指示意义
1、指示成矿溶液的酸碱性
钠长石化、绢云母化、碳酸盐化反映碱性，明矾石化、高岭土化、次生石英岩化一般反映酸性。当然，一种类型的蚀变岩石可在一定的pH变化区间内形成，如次生石英岩-蛋白石岩形成时的溶液pH 值平均为3～7，粘土化平均为7～8，云英岩化为7～8，青盘岩化为7～9，矽卡岩化为9～10，蛇纹岩化、碳酸盐化为9～10。
2、指示成矿的氧化还原条件
赤铁矿化、重晶石化、明矾石化反映成矿是在氧化条件下进行，而黄铁矿化则说明还原条件。
3、指示溶液中含有的矿化剂类型
碳酸盐化说明溶液中富CO2，正长石的白云母化反映H2O的作用，萤石化、黄玉化、含氟的云母化、磷灰石化等反映热液中含F 或HF，在花岗岩、页岩、片岩中的电气石化以及在镁铁质岩石中形成硼镁石、氟硼镁石指示溶液中含HBF3(OH)；在富钙的岩石中形成硅钙硼石化、在富铝和铝硅酸盐岩石中发生斧石化等说明成矿溶液中有HBO2，此外，斜长石的钠长石化指示溶液富钠而斜长石的微斜长石化说明溶液富钾。
4、指示成矿溶液同围岩成分的差异
根据围岩蚀变的强度，可以推测成矿溶液同围岩在化学成分上的差别。两者差别愈大，蚀变作用表现愈强；反之则愈弱。如弱碱性富含硅酸的溶液在花岗岩类岩石中只引起弱的硅化、部分绢云母化和黑云母的绿泥石化；然而同种成分和性质的溶液在霞石正长岩中则引起强烈的钠长石化、沸石化。碱性溶液对霞石正长岩的影响较小，但作用于粘土质、铁质片岩和页岩则引起强烈的碱质交代。含碳酸的溶液作用于石灰岩时，一般只引起部分溶解和大理岩化，但当其作用于基性岩和蛇纹岩化的超基性岩时，则引起强烈的滑石-菱镁片岩化。
参考文献：
1、翟裕生、姚振书等，《矿床学（第三版）》，地质出版社，2011.
2、戴塔根、龚铃兰等《应用地球化学》中南大学出版社，2005.
3、范永香、阳正熙，《成矿规律与成矿预测》中国矿业大学出版社，2003-12
4、赖绍聪，岩浆岩岩石学（第二版），高等教育出版社，2016年09月
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