偉晶岩礦床

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　　偉晶岩礦床是指在偉晶岩形成過程中有用組分富集達到工業要求而形成的礦床。

　　偉晶岩礦床的基本特點可歸納為以下三方面：

　　① 化學成分：組成偉晶岩的元素，主要是一些與母岩相同親氧的造岩元素：O、Si、Al、Na、K、Ca、Mg、Fe、Mn等。另外還有高度集中的稀有元素：Li、Be、Nb、Ta、Zr、Hf、U、Th、TR、Cs等40餘種元素。之所以說高度集中，大多數集中於稀有偉晶岩礦床中的稀有元素，僅占花崗岩體積的極小部分，其總量不超過成分之一；而偉晶岩礦床中這些衡有元素含量可超過花崗岩母岩中的數十、數百乃至數百倍。如Li在花崗岩等酸性岩中為4×10-3%而在偉晶岩礦床中，它哲學家 度可以富集達到1~2%，即大約增加了250~400倍；又如Be在酸性岩中的含量為5.5×10-4%，但在工業偉晶岩中含量可達1%以上，即濃度富集達2，000倍左右。

　　② 礦物成分：除了母岩中常見的造岩礦物，石英、長石類、雲母類等外，還有許多一般花崗岩中沒有的礦物。這些礦物的形成是由於稀散元素與揮發組分結合後具有足夠大的蒸氣壓，使它們有可能在適當的有利部位極大程度地聚集起來。

　　Li礦物：鋰雲母、鋰輝石、透鋰長石、磷鋰石、鋰電氣石。

　　鈹礦物：綠柱石、硅鈹石、硅鈹釔礦

　　鈮、鉭礦物：錫釔鈮礦、細晶石燒綠石、細晶石、燒綠石

　　銫礦物：銫榴石、銫綠柱石

　　釷礦物：方釷石、釷石

　　金屬礦物：黑鎢礦、錫石、磁鐵礦、鈦鐵礦等

　　揮發份礦物：螢石、電氣石、磷灰石、黃玉

　　1.結構

　　(1）結晶粒狀結構：以礦物自形程度好，晶粒巨大為特點，綠柱石重50T（我國新疆），黃玉重60公斤（烏拉爾）石英重40T，黑雲母7平方米，白雲母30平方米。

　　(2）文象結構：主要由長石、石英共結生成的，但也有部分是石英交代長石（解理、雙晶）而成

　　(3）交代熔蝕結構：是這類礦床的礦石中常見的結構。

　　偉晶岩結構分：

　　①結晶粒狀結構由岩漿結晶而成，按粒度大小以自形程度高，晶粒粗大為特點：

　　細粒結構（粒徑數mm）；中粒結構（1~5cm）；粗粒結構（5~10cm）；巨晶結構（>10cm）見上；文象結構：主要是岩漿共結的產物，由長石、石英共結生成。少部分由石英交代長石（井百、雙晶面而成）。

　　②交代結構：交代形成的礦物由白雲母、鈉長石及稀有元素礦物組成，為後期熱液交代作用的產物。

　　2.構造

　　在偉晶岩礦床中，由於礦物生成的先後關係不同，常形成最典型而常見的帶狀構造。

　　(1）帶狀構造：指一個偉晶岩體（脈）。從脈的邊部到脈體中心，無論礦物成分或岩石的結構構造，均呈有規律的變化。

　　一般情況下，一個發育比較完整的偉晶岩體，從外到內可以劃分出以下四個帶：

　　①邊緣帶：主要由繼粒的長石和石英組成，成分相當於細晶岩，故又稱細晶岩帶，厚度一般僅幾公分，形態不規則並不連續，與圍岩界線清楚，其該帶中最常見的少量共生礦物是電氣石、磷灰石和石榴石。

　　②外側帶：位於邊緣帶內側，礦物顆粒較粗，由文象結構和粗粒結構的長石，石英和雲母組成。成分與花崗岩相似，厚度比邊緣帶大而穩定。帶中常見綠柱石等伴生礦物。由於具有典型的文象結構、成分與花崗岩相似，又稱為文象花崗岩帶。

　　③中間帶：位於外側帶和內核之間，由巨晶結構的長石和石英組成，另外常見礦物除長石、石英外，還常有：綠柱石、鋰輝石等稀有元素礦物。此帶中的交代作用已較發育同時與交代作用有磁的稀有元素礦物也增多，成為礦化發育的地段。是偉晶岩礦床的主要部分。此帶厚度較大，可幾十cm~數十米。

　　此帶內有時長石和石英集中的部位有所不同，又可進一步分成亞帶，靠外側帶處先晶出的一般主要為長石，靠內核部分則常出現鉀長石和石英，前者稱中間外帶，後者稱中間內帶。這主要根據實驗工作的需要。

　　④因位於偉晶岩體的中央，所以稱為內核，礦物組成主要是顆粒精大的石英，其次還有長石、鋰輝石等礦物。在內核的中心部位由於結晶的作用往往有空洞形成（晶洞）。內核的形態常不規則，核的大小常取決於偉晶岩體的大小和岩體膨脹部分的特征，同時也取決於岩體分異程度或構造明顯程度。

　　(2）晶洞構造：在內核的中心常發育有結晶作用形成的空洞即晶洞，其中發育有完整的晶簇，發育有壓電石英和寶石類礦物。

　　在偉晶岩形成的整個過程，結晶首先從邊緣開始，早期形成（邊緣帶），礦物顆粒細小，他形結構；隨後形成（外側帶），礦物顆粒增大，以文象結構、自形-半自形結構為主。隨著溫度降低，礦物不斷的晶出，礦物粒度愈來愈大，殘餘熔漿揮發分不斷增多，到晚期形成則以交代結構最為特征。稀有元素化合物由於具較低濃度，因而不可能在早期階段晶出，往往被擠向偉晶岩體的中部或頂部，在晚期階段富集起來。

　　偉晶岩產出的形態多呈各種類型的脈狀體，故又通稱為偉晶岩脈。在岩石學中將偉晶岩劃分為脈岩漿。另外常見的形態是囊狀、透鏡狀、串珠狀等。

　　1.形態控制因素

　　構造：壓性裂隙中的偉晶岩脈，形態規則延伸較遠，常作雁行狀排列。張裂隙中的偉晶岩體，多呈透鏡狀，規模較小。

　　圍岩：片麻岩、片岩中多呈板狀，牆狀，產於花崗岩類岩石中常呈脈狀、珠狀瘤狀。

　　對成礦最有利的偉晶岩形態是紡綞狀透鏡體，因此形態錶面積最小，與外界接觸面積小，散熱緩慢，有利於形成顆粒粗大的礦物及揮發份的聚集，使稀有元素富集成礦。

　　偉晶岩體的大小差別很大，厚度從幾釐米到幾十米，沿走向長幾米~幾百米甚至上千米，延深可達幾百米。稀有元素礦物往往聚集中在厚大的偉晶岩中。

　　偉晶岩體除了形態、大小很大差別外，另外還有相當不同的產狀。同時表現出不同的內部構造。

　　2.產狀

　　陡立：內部構造表現為對稱的帶狀構造，稀有元素和礦物主要分佈於脈體的上部。

　　平緩：內部的帶狀構造不對稱，稀有元素礦物主要分佈於脈體的上盤。

　　根據研究和實際工作中的經驗，對成礦最有利的產狀，板狀類偉晶岩為45°~90°，因為當岩脈傾角陡立時，有利於揮發分和易熔化合物向移動而集中，使得稀有元素成礦物質分異徹底而充分富集，形成富礦。而產狀過於平緩的偉晶岩脈，由於揮發分和易溶化合物向上移動困難，不能進行徹底的分異作用，使得揮發分和成礦物質分散在岩脈的上盤，不利於礦質集中造成上述偉晶岩礦床特點的差異是和偉晶岩形成時的地質條件，物理化學條件分不開的。

　　1.化學成分

　　偉晶岩礦床中至少集中了40種以上的化學元素，主要是氧和親氧元素Si、Al、Na、K、Ca等，其次為稀有、分散、稀土和放射性元素Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、Hf、La、Ce、U、Th等。此外，W、Sn、Mo等金屬元素和F、B、Cl、P等揮發份含量也較高。

　　稀有、稀土和放射性元素，在偉晶岩中常常高度富集，其含量可以超過克拉克值的幾倍、幾十倍、幾百甚至幾千倍。例如，Li和Be的克拉克值分別是0.0021%和0.00013%，而在偉晶岩礦床中含量可分別達1%~2%和1%，大約富集了476~952倍和7692多倍。

　　2.礦物成分

　　由於偉晶岩中化學成分的多樣性，因而偉晶岩中的礦物成分也是豐富多彩的。據統計，偉晶岩中礦物種類在300種以上，主要包括：

　　（1）硅酸鹽礦物：石英（包括水晶）、長石（斜長石、微斜長石、正長石）、雲母（白雲母、黑雲母）、霞石和輝石等，其中長石、石英和雲母常構成偉晶岩的主體部分。

　　（2）稀有和放射性礦物。

　　（3）稀土元素礦物：獨居石、磷釔礦、褐簾石等。

　　（4）其他金屬礦物：錫石、黑鎢礦、輝鉬礦、磁鐵礦和鈦鐵礦等。

　　（5）含揮發分礦物：螢石、電氣石、黃玉、磷灰石等。

　　花崗偉晶岩的化學成分和礦物成分與有關的花崗岩基本一致。

　　習慣上將單純由長石、石英、雲母組成的偉晶岩稱為簡單偉晶岩；

　　而含有Li、Be、Nb、Ta等稀有元素礦化的偉晶岩不僅礦物成分複雜，而且交代現象也十分明顯和普遍，因此稱為複雜偉晶岩，其往往是在簡單偉晶岩基礎上發展起來的。

　　由岩漿作用形成偉晶岩的假說較多，歸納起來主要有如下3種不同觀點：

　　1. 岩漿結晶觀點——以費爾斯曼、尼格裡、弗拉索夫等為代表。他們認為，在高溫、高壓下，揮發性組分能無限溶解於岩漿中，因此在岩漿結晶末期，形成富含揮發組分的岩漿，緩慢冷卻而結晶形成偉晶岩。

　　2. 熱液交代觀點——贊成這一觀點的以查瓦裡斯基和尼基京為代表。花崗偉晶岩礦床的具體形成過程分為2個階段：

　　第一階段為母岩再結晶階段。第二階段為交代作用階段。

　　3. 岩漿結晶與熱液交代兼容的觀點——這一觀點以美國地質學家瓊斯、赫斯、舍列爾等為代表。他們認為偉晶岩形成的過程可以分為2個獨立的階段：首先是岩漿階段，第二階段是交代階段。

　　變質成因的偉晶岩大多與前寒武紀變質雜岩有關。它是由超變質的深熔作用或選擇重熔作用形成的一種深熔流體，隨著揮發組分的聚集，對固態岩石發生重結晶作用及交代作用，或沿構造裂隙貫入而形成偉晶岩脈。

　　眾所周知，稀土偉晶岩是產在水分壓較小的麻粒岩相或角閃岩相下部；白雲母偉晶岩產於水分壓較大的角閃岩相的十字石-藍晶石亞相中；而稀有金屬偉晶岩則產於角閃岩相的低級岩相或綠片岩相中；壓電石英偉晶岩則產於綠片岩相中。偉晶岩的成分與變質相的相應關係，是變質偉晶岩的主要特征之一。

　　我國的偉晶岩礦床在世界上占有重要地位，尤其是可可托海3號脈早在半個多世紀以前就聞名天下並寫入多個版本的教科書中。世界上的偉晶岩雖然分佈很廣，北美、南美、澳大利亞、西歐等地均有偉晶岩田出現，但主要集中在古老地台區，形成時代較老，而我國的偉晶岩礦床從老到新，從穩定地台到現代造山帶均有出現，因此我國偉晶岩礦床的時空分佈極具特色。

　　我國的偉晶岩礦床在世界上占有重要地位，除了像阿爾泰這樣擁有十幾萬條不同時代偉晶岩脈的巨大偉晶岩省在世界上獨一無二外（即使是同在阿爾泰造山帶的哈薩克地區，偉晶岩型稀有金屬礦床的富集程度遠不如中國境內），青藏高原東緣丹巴熱穹隆構造區和哀牢山構造帶的偉晶岩型礦床主要形成於喜馬拉雅期、且已有的同位素年齡多數集中在25 Ma 左右，在四川冕寧等地的偉晶岩型碳酸岩已經構成我國第二大輕稀土礦床；其它地區如秦嶺造山帶產有含稀有金屬及鈾的偉晶岩礦床、東南沿海產有福建南平的偉晶岩型礦床、內蒙古穩定地台區又產有土貴烏拉式的偉晶岩型白雲母礦床和哈達門溝的偉晶岩型金礦；天山造山帶產有鹼性偉晶岩型稀有金屬及透輝石礦床。可見，我國偉晶岩型礦床的形成時代和動力學環境最為複雜多樣，國外如巴西和北美的偉晶岩型礦床主要產在古老地台區而且成礦時代比較單一（南美最大的巴西東部偉晶岩省也只有兩個主成礦期）。我國偉晶岩時空分佈很廣，時間上從前寒武紀到新生代，空間上西北有阿爾泰、東北有蘿北、東南有福建南平、西南有哀牢山、丹巴等典型礦床。這種廣泛的時空分佈特征是國外其它地區罕見的，而且有許多礦床出現在顯生宙造山帶，如阿爾泰、秦嶺、西南三江地區，這與國外偉晶岩礦床主要分佈在古老地台區的特點有很大的不同。