矽卡岩矿床

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　　矽卡岩矿床是指凡产于中酸性侵入体与碳酸盐类岩石、或其它含Ca、Mg质岩石接触带或附近，由含矿气水溶液的交代作用形成，并与矽卡岩在成因上和空间上有关的矿床。

　　(一)矿体形态、产状与规模

　　矽卡岩型矿床大多产于中酸性岩浆岩与碳酸盐类岩石的接触带上，并多产于外接触带，一般距接触面100~200m范围内。

　　矿体的产状、形状均比较复杂，矿体连续性也差。常呈似层状、透镜状、巢状、柱状、脉状等。

　　规模大小不一，有直径数米的小矿体，也有长数公里、延深达千米以上的巨大矿体。一般为中等规模，厚10~30m，沿走向长200~500m。、除有的钨、钼、锡、铁、铜等类矿床可达大型外，多数矿床为中小型。

　　(二)矿石特征

　　非金属矿物：石榴石、辉石及其它钙、镁，铁，铝的硅酸盐矿物(如镁橄榄石、硅镁石、符山石，方柱石、蛇纹石、透闪石、阳起石、绿泥石、绿帘石、金云母)等。此外，还有石英、萤石、黄玉及含镁、铁的碳酸盐矿物

　　金属矿物：以氧化物和硫化物为主，如磁铁矿、赤铁矿、锡石、白钨矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、毒砂等；硼及铍矿物次之，如硼镁铁矿、硼镁石.硅钙硼石、日光榴石、香花石、硅铍石等

　　矿石的结构构造：块状构造、浸染状构造、条带状构造、晶洞构造等；由于成矿温度较高，有挥发性组份的参与，因而矿石一般多为粗粒结构。

　　(三)矿床的分带性

　　按出露位置，矽卡岩可分内带和外带二个带：

　　内带是指交代岩浆岩形成的矽卡岩带，内带主要由较高温矿物组成，如石榴石、辉石等，次要矿物有符山石、方柱石等。

　　外带是指交代碳酸盐岩等围岩形成的矽卡岩带，外带主要由高-中温矿物组成，如石榴石、辉石，角闪石、绿泥石、绿帘石、阳起石等，次要矿物有硅钙硼石和斧石等。

　　金属矿化的分带性：

　　金属氧化物(磁铁矿、赤铁矿等)主要分布在靠近岩体一侧的接触带上，和内矽卡岩带共生，很少产于远离接触带处。

　　金属硫化物(黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等)主要分布在靠近围岩一侧的外接触带上，和外矽卡岩带共生，少数可直接产于碳酸盐类围岩中。

　　金属矿化往往还和某些特定的矽卡岩带密切共生，如铁矿化常富集于透辉石、石榴子石矽卡岩带内，铜矿化经常和绿帘石、透闪石等矽卡岩伴生，铅锌矿化则在矽卡岩体之外，靠近灰岩的地段沉淀。

　　(四)成矿阶段

　　两个矿化期，五个矿化阶段：

• 矽卡岩期

　　①早期矽卡岩化阶段；

　　②晚期矽卡岩化阶段；

　　③氧化物阶段；

• 石英-硫化物期

　　①早期硫化物阶段；

　　②晚期硫化物阶段；

　　1. 矽卡岩期——主要形成各种钙、铁、镁、铝的硅酸盐矿物，无石英形成。该成矿期又可分为以下3个成矿阶段。

　　(1)早期矽卡岩阶段：形成硅灰石、钙铝-钙铁石榴石、透辉石-钙铁辉石和方柱石等无水硅酸盐和少量符山石等含水硅酸盐，组成矽卡岩的主体，一般又称干矽卡岩阶段，是在高温的超临界条件下形成的。这一阶段除少量磁铁矿外，一般不形成有用矿物，通常是不具工业意义的，故这一阶段也可称之为无矿矽卡岩阶段。

　　(2)晚期矽卡岩阶段：形成阳起石、透闪石、绿帘石等含水硅酸盐，故又称湿矽卡岩阶段，是在接近超临界状态条件下形成的。这一阶段形成的矿物明显地交代早期矽卡岩矿物，且磁铁矿大量出现，有时构成富集的磁铁矿矿体，故又称为磁铁矿阶段。

　　(3)氧化物阶段：这一阶段中硅酸盐类矿物已很少见，开始出现石英、萤石等矿物。它介于矽卡岩期和石英硫化物期之间，具有过渡性质，是由温度较高的热液作用形成的。金属矿物除赤铁矿、白钨矿、锡石外，还有少量磁铁矿。后期同时开始出现少量硫化物，如辉钼矿、磁黄铁矿等。

　　2. 石英-硫化物期——在这一成矿期中，SiO₂一般不再和Ca、Mg、Fe、Al组成矽卡岩矿物，而是独立形成大量石英，并有典型的热液矿物如绿泥石、方解石等和大量金属硫化物形成。该成矿期又可分为2个阶段：

　　(1)早期硫化物阶段：

　　矽卡岩矿物被大量交代，开始形成绿泥石、绢云母等，这一阶段中出现大量石英和萤石，成为矿石的主要脉石矿物。

　　金属矿物主要有磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、毒砂和部分辉钼矿等，金属氧化物已很少见，所以也可称为铁铜硫化物阶段。它们是在高-中温热液条件下形成的。

　　(2)晚期硫化物阶段：

　　这一阶段中，除交代早期形成的硅酸盐矿物如绿泥石和绢云母等外，石英和萤石的数量继续增加，开始出现大量方解石。

　　金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿和黄铁矿，所以也可称之为铅锌硫化物阶段，是中温热液条件下形成的。矽卡岩型矿床中的矽卡岩和金属氧化物是汽化热液交代的产物，硫化物则是纯粹的热液作用产物。

　　上述成矿阶段的期次和顺序只是接触交代矿床的一般规律，不同矽卡岩型矿床的成矿发展可以是不完全相同的。有的矿床只见有早期几个成矿阶段，后期矿化作用不甚发育，有的甚至只形成早期矽卡岩，而无后期热液矿化活动。但当矽卡岩型矿床发育有若干个成矿阶段时，其形成顺序通常符合上述规律。在一个成矿阶段中，所形成的金属矿物常常只是以某种类型为主，同一阶段形成几种矿化类型的现象是不多见的。

　　(五)成矿作用

　　1. 渗滤交代作用(infiltration metasomatism)

　　–热液和岩石间的组分交换是通过流经岩石裂隙的流动热液实现的。当上升热液沿着几乎垂直于灰岩和硅铝质岩石的接触面流动时，溶液和围岩发生反应、溶解和吸取围岩中的组分，并将其带至上覆围岩，与之交代反应形成矽卡岩。

　　–渗滤交代作用中，温度梯度和压力梯度是引起热液流动的动力，因而热液能作较长距离的运移，故有可能形成厚大的矽卡岩带。

　　2. 扩散交代作用(diffusion metasomatism)

　　溶液和岩石间的组分交换，是以停滞的岩石粒间溶液为介质，通过组分的浓度差所引起的扩散作用实现的。上升溶液沿石灰岩和硅铝质岩石接触面流动时，灰岩中的CaO通过粒间溶液，以上升溶液为媒介向硅铝质岩石方向扩散，相反，硅铝质岩中的Al₂O₃和SiO₂以同样方式向灰岩方向扩散。由于这种组份的交代是由双方相互的扩散作用进行的，所以又称为双交代。双交代作用的结果，使接触带两侧的岩石发生成分置换，形成矽卡岩。其反应如下：3CaCO₃ + A1₂O₃ + 3SiO₂→Ca₃Al₂Si₃O₁2(钙铝石榴子石)+3CO₂↑

　　在扩散交代作用中，浓度梯度是扩散组分运移的动力，随反应带厚度的增加和交代过程的停止而减小，因而扩散作用不可能形成厚大的交代带。

　　渗滤交代作用和扩散交代作用常常相互伴随。

　　(六)矿床成因

　　前人一般都把矽卡岩型矿床作为内生矿床中独立的一个矿床类型加以研究，但也有人将它归为热液矿床，作为一个亚类。本书赞同矽卡岩型矿床属于热液矿床的思路，主要是因为矽卡岩型矿床与热液交代作用的密切成因联系。

　　携带成矿物质的岩浆热液，在矽卡岩化作用早期的高温条件下以超临界流体的交代作用为主；而晚期温度较低的条件下，则以水为主的热液交代作用为主。

　　矽卡岩型矿床的成矿物质来源也不是单一的，随着成矿作用的发展是有变化的。早期大部分物质来自彼此接触的两类岩石，主要形成硅酸盐矿物。晚期则有热液带来的不同来源的物质加入，这对形成金属矿床具有重要意义。

　　矽卡岩型矿床还常和其他类型热液矿床相伴产出这也进一步佐证了矽卡岩型矿床属热液矿床。

　　矽卡岩型矿床与斑岩型矿床伴生的情况更为多见，在接触带上为矽卡岩型矿床，在斑岩体内部为斑岩型矿床，这在铜钼矿床中尤为明显。

　　美国西南部的斑岩型铜矿带中的许多矿床和我国湖北铜山口、江西城门山及西藏玉龙等矿床都是典型的斑岩-矽卡岩复合型矿床。

• 按矿化与矽卡岩的关系进行分类

　　①同时矿化型

　　②伴随矿化型

　　③叠加矿化型

• 按形成矽卡岩的原岩成分进行分类

　　①钙矽卡岩型

　　②镁矽卡岩型

• 按矿床的多成因及矿化叠加情况进行分类

　　①层控-矽卡岩型

　　②云英岩-矽卡岩型

　　③斑岩-矽卡岩复合型

• 按矿种进行分类

　　矽卡岩型铁、铜、钨、锡、钼、铅、锌、铍、硼矿床等。

　　矽卡岩型矿床的形成温度范围为900~200℃,为气化至热液阶段的产物。依据实验:典型的矽卡岩矿物组合形成温度为900~500℃,金属氧化物的形成温度一般为600~350℃,而金属硫化物的形成温度大致为450~200℃。

　　接触交代过程中,CaCO₃ 分解生成CaO + CO₂,这对形成矽卡岩具有重要意义。例如,CaCO₃ + MgCO₃ + 2SiO₂→CaMgSi₂O₆ (透辉石)+2CO₂。如果接触交代作用的形成部位过深,所处压力过大,上式中的CO2就难以从CaCO₃中分出,从而不利于矽卡岩的形成。据Einaudi等(1981)对130个研究较好的矽卡岩型矿床的统计,其形成压力为3×10⁷~3×10⁸Pa。因此,矽卡岩型矿床可形成于从浅成到中深成的环境。

　　由于矽卡岩型矿床是岩浆气水热液交代围岩的结果,所以岩浆岩的成分、形成深度、形态和规模等对矽卡岩型矿床的形成有决定性的影响。有关的侵入岩类主要为中酸性岩浆岩,按岩性分为2个系列:①钙碱性系列:花岗岩-花岗闪长岩-石英闪长岩-闪长岩。②碱性系列:碱性正长岩-花岗正长岩-石英二长岩-二长岩。

　　侵入岩的类型对矽卡岩型矿床具明显的成矿专属性,铁矿床往往和石英闪长岩、闪长岩有关;铜矿床、铅锌矿床大多和花岗闪长岩、石英二长岩有关,钨、锡、钼矿床主要和花岗岩类有关。和矽卡岩型矿床有关的侵入体大多属于中深成相到中浅成相,岩石常具细粒结构和斑状结构,斜长石斑晶中有时可见到环带结构,角闪石中有时有辉石残余及反应边结构。部分成矿的浅成相岩体和火山岩关系密切,属次火山岩相,成分以中性岩居多。侵入体的形态对矽卡岩和矿体的形成和分布也有一定影响,凹凸不平的接触面较平整的接触面有利于形成矽卡岩和矿体,岩体的凹入部位要较凸出部位更有利于成矿。侵入体表面的这些奇特形态多数是由于围岩中存在裂隙以及岩浆的多期活动造成的,由于这些裂隙为后期含矿溶液的运移和交代作用创造了条件,所以常常影响和控制着矽卡岩和矿体的分布。围 岩岩性对矽卡岩型矿床的形成有重要影响,最有利的围岩是碳酸盐类岩石。石灰岩、白云质灰岩,白云岩等碳酸盐类岩石以其化学性质活泼、脆性较大,渗透性强和富含CaO 或MgO 而易被交代,形成各种类型的矽卡岩。凝灰岩、安山岩等火山岩在一定条件下也可形成矽卡岩型矿。

　　矽卡岩型矿床是由岩浆冷凝结晶之后所释放出来的含矿气水热液于岩体与碳酸盐岩接触带部位发生复杂的接触渗滤交代和接触扩散交代作用所形成的。侵入体附近的碳酸盐岩被岩浆热烘烤(接触变质)时,来自岩浆的物质组分。例如,SiO₂ 加入到碳酸盐岩中(交代)；碳酸盐岩中的部分组分(CO₂)迁出。在高温环境下,SiO₂ 和Ca、Mg、Mn结合形成各类硅酸盐矿物；CO₂ 和Ca、Mg、Mn加入至岩浆成分中,结合成硅酸盐矿物,在矽卡岩化作用早期的高温条件下,以超临界流体的交代作用为主；而晚期温度较低的条件下,则以水为主的热液交代作用为主。

　　矽卡岩型矿床的成矿物质来源不是单一的,随着成矿作用的发展是有变化的。早期大部分物质来自彼此接触的2类岩石,主要形成硅酸盐矿物；晚期则有热液带来的不同来源的物质加入,这对形成金属矿床具有重要意义。姚凤良等(2006)认为S的来源主要来自上地幔,也有的来自地壳,这和观察到的矿化与岩浆岩有一定的专属性,矿体明显晚于与之有成因联系的岩浆岩和矽卡岩的现象是一致的,说明岩浆岩、矽卡岩、矿体三者系同一岩浆-围岩系统演化过程的不同阶段的产物。矽卡岩型矿床一般都是经历多次气水热液交代作用形成的。矽卡岩型矿床一般都是经历多次气水热液交代作用形成的。根据大量资料总结,矽卡岩型矿床的成矿过程可分为2个成矿期(矽卡岩期、石英-硫化物期)和5个成矿阶段(干矽卡岩阶段—无矿阶段,湿矽卡岩阶段—磁铁矿阶段,氧化物阶段,早期硫化物阶段,晚期硫化物阶段)。

　　矽卡岩矿床的形成都经历了一个复杂的过程。矽卡岩矿床的系统演化与其亲缘侵入体的就位和冷却历史是同步发展的;不同大地构造背景、不同岩浆组合、不同含矿性和不同矿物特征的矿床都有以下共同的发育阶段:岩浆就位期间的等化学接触变质作用；岩浆结晶作用期间的侵入体初始冷却,交代矽卡岩的形成,矿液演化和最初的矿石沉淀作用；与岩浆-热液系统相关联的退化蚀变作用和与该系统最初冷凝有关的矿石沉淀作用。