矽卡岩礦床

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　　矽卡岩礦床是指凡產於中酸性侵入體與碳酸鹽類岩石、或其它含Ca、Mg質岩石接觸帶或附近，由含礦氣水溶液的交代作用形成，並與矽卡岩在成因上和空間上有關的礦床。

　　(一)礦體形態、產狀與規模

　　矽卡岩型礦床大多產於中酸性岩漿岩與碳酸鹽類岩石的接觸帶上，並多產於外接觸帶，一般距接觸面100~200m範圍內。

　　礦體的產狀、形狀均比較複雜，礦體連續性也差。常呈似層狀、透鏡狀、巢狀、柱狀、脈狀等。

　　規模大小不一，有直徑數米的小礦體，也有長數公裡、延深達千米以上的巨大礦體。一般為中等規模，厚10~30m，沿走向長200~500m。、除有的鎢、鉬、錫、鐵、銅等類礦床可達大型外，多數礦床為中小型。

　　(二)礦石特征

　　非金屬礦物：石榴石、輝石及其它鈣、鎂，鐵，鋁的硅酸鹽礦物(如鎂橄欖石、硅鎂石、符山石，方柱石、蛇紋石、透閃石、陽起石、綠泥石、綠簾石、金雲母)等。此外，還有石英、螢石、黃玉及含鎂、鐵的碳酸鹽礦物

　　金屬礦物：以氧化物和硫化物為主，如磁鐵礦、赤鐵礦、錫石、白鎢礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、毒砂等；硼及鈹礦物次之，如硼鎂鐵礦、硼鎂石.硅鈣硼石、日光榴石、香花石、硅鈹石等

　　礦石的結構構造：塊狀構造、浸染狀構造、條帶狀構造、晶洞構造等；由於成礦溫度較高，有揮發性組份的參與，因而礦石一般多為粗粒結構。

　　(三)礦床的分帶性

　　按出露位置，矽卡岩可分內帶和外帶二個帶：

　　內帶是指交代岩漿岩形成的矽卡岩帶，內帶主要由較高溫礦物組成，如石榴石、輝石等，次要礦物有符山石、方柱石等。

　　外帶是指交代碳酸鹽岩等圍岩形成的矽卡岩帶，外帶主要由高-中溫礦物組成，如石榴石、輝石，角閃石、綠泥石、綠簾石、陽起石等，次要礦物有硅鈣硼石和斧石等。

　　金屬礦化的分帶性：

　　金屬氧化物(磁鐵礦、赤鐵礦等)主要分佈在靠近岩體一側的接觸帶上，和內矽卡岩帶共生，很少產於遠離接觸帶處。

　　金屬硫化物(黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等)主要分佈在靠近圍岩一側的外接觸帶上，和外矽卡岩帶共生，少數可直接產於碳酸鹽類圍岩中。

　　金屬礦化往往還和某些特定的矽卡岩帶密切共生，如鐵礦化常富集於透輝石、石榴子石矽卡岩帶內，銅礦化經常和綠簾石、透閃石等矽卡岩伴生，鉛鋅礦化則在矽卡岩體之外，靠近灰岩的地段沉澱。

　　(四)成礦階段

　　兩個礦化期，五個礦化階段：

• 矽卡岩期

　　①早期矽卡岩化階段；

　　②晚期矽卡岩化階段；

　　③氧化物階段；

• 石英-硫化物期

　　①早期硫化物階段；

　　②晚期硫化物階段；

　　1. 矽卡岩期——主要形成各種鈣、鐵、鎂、鋁的硅酸鹽礦物，無石英形成。該成礦期又可分為以下3個成礦階段。

　　(1)早期矽卡岩階段：形成硅灰石、鈣鋁-鈣鐵石榴石、透輝石-鈣鐵輝石和方柱石等無水硅酸鹽和少量符山石等含水硅酸鹽，組成矽卡岩的主體，一般又稱乾矽卡岩階段，是在高溫的超臨界條件下形成的。這一階段除少量磁鐵礦外，一般不形成有用礦物，通常是不具工業意義的，故這一階段也可稱之為無礦矽卡岩階段。

　　(2)晚期矽卡岩階段：形成陽起石、透閃石、綠簾石等含水硅酸鹽，故又稱濕矽卡岩階段，是在接近超臨界狀態條件下形成的。這一階段形成的礦物明顯地交代早期矽卡岩礦物，且磁鐵礦大量出現，有時構成富集的磁鐵礦礦體，故又稱為磁鐵礦階段。

　　(3)氧化物階段：這一階段中硅酸鹽類礦物已很少見，開始出現石英、螢石等礦物。它介於矽卡岩期和石英硫化物期之間，具有過渡性質，是由溫度較高的熱液作用形成的。金屬礦物除赤鐵礦、白鎢礦、錫石外，還有少量磁鐵礦。後期同時開始出現少量硫化物，如輝鉬礦、磁黃鐵礦等。

　　2. 石英-硫化物期——在這一成礦期中，SiO₂一般不再和Ca、Mg、Fe、Al組成矽卡岩礦物，而是獨立形成大量石英，並有典型的熱液礦物如綠泥石、方解石等和大量金屬硫化物形成。該成礦期又可分為2個階段：

　　(1)早期硫化物階段：

　　矽卡岩礦物被大量交代，開始形成綠泥石、絹雲母等，這一階段中出現大量石英和螢石，成為礦石的主要脈石礦物。

　　金屬礦物主要有磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、毒砂和部分輝鉬礦等，金屬氧化物已很少見，所以也可稱為鐵銅硫化物階段。它們是在高-中溫熱液條件下形成的。

　　(2)晚期硫化物階段：

　　這一階段中，除交代早期形成的硅酸鹽礦物如綠泥石和絹雲母等外，石英和螢石的數量繼續增加，開始出現大量方解石。

　　金屬礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦，所以也可稱之為鉛鋅硫化物階段，是中溫熱液條件下形成的。矽卡岩型礦床中的矽卡岩和金屬氧化物是汽化熱液交代的產物，硫化物則是純粹的熱液作用產物。

　　上述成礦階段的期次和順序只是接觸交代礦床的一般規律，不同矽卡岩型礦床的成礦發展可以是不完全相同的。有的礦床只見有早期幾個成礦階段，後期礦化作用不甚發育，有的甚至只形成早期矽卡岩，而無後期熱液礦化活動。但當矽卡岩型礦床發育有若幹個成礦階段時，其形成順序通常符合上述規律。在一個成礦階段中，所形成的金屬礦物常常只是以某種類型為主，同一階段形成幾種礦化類型的現象是不多見的。

　　(五)成礦作用

　　1. 滲濾交代作用(infiltration metasomatism)

　　–熱液和岩石間的組分交換是通過流經岩石裂隙的流動熱液實現的。當上升熱液沿著幾乎垂直於灰岩和硅鋁質岩石的接觸面流動時，溶液和圍岩發生反應、溶解和吸取圍岩中的組分，並將其帶至上覆圍岩，與之交代反應形成矽卡岩。

　　–滲濾交代作用中，溫度梯度和壓力梯度是引起熱液流動的動力，因而熱液能作較長距離的運移，故有可能形成厚大的矽卡岩帶。

　　2. 擴散交代作用(diffusion metasomatism)

　　溶液和岩石間的組分交換，是以停滯的岩石粒間溶液為介質，通過組分的濃度差所引起的擴散作用實現的。上升溶液沿石灰岩和硅鋁質岩石接觸面流動時，灰岩中的CaO通過粒間溶液，以上升溶液為媒介向硅鋁質岩石方向擴散，相反，硅鋁質岩中的Al₂O₃和SiO₂以同樣方式向灰岩方向擴散。由於這種組份的交代是由雙方相互的擴散作用進行的，所以又稱為雙交代。雙交代作用的結果，使接觸帶兩側的岩石發生成分置換，形成矽卡岩。其反應如下：3CaCO₃ + A1₂O₃ + 3SiO₂→Ca₃Al₂Si₃O₁2(鈣鋁石榴子石)+3CO₂↑

　　在擴散交代作用中，濃度梯度是擴散組分運移的動力，隨反應帶厚度的增加和交代過程的停止而減小，因而擴散作用不可能形成厚大的交代帶。

　　滲濾交代作用和擴散交代作用常常相互伴隨。

　　(六)礦床成因

　　前人一般都把矽卡岩型礦床作為內生礦床中獨立的一個礦床類型加以研究，但也有人將它歸為熱液礦床，作為一個亞類。本書贊同矽卡岩型礦床屬於熱液礦床的思路，主要是因為矽卡岩型礦床與熱液交代作用的密切成因聯繫。

　　攜帶成礦物質的岩漿熱液，在矽卡岩化作用早期的高溫條件下以超臨界流體的交代作用為主；而晚期溫度較低的條件下，則以水為主的熱液交代作用為主。

　　矽卡岩型礦床的成礦物質來源也不是單一的，隨著成礦作用的發展是有變化的。早期大部分物質來自彼此接觸的兩類岩石，主要形成硅酸鹽礦物。晚期則有熱液帶來的不同來源的物質加入，這對形成金屬礦床具有重要意義。

　　矽卡岩型礦床還常和其他類型熱液礦床相伴產出這也進一步佐證了矽卡岩型礦床屬熱液礦床。

　　矽卡岩型礦床與斑岩型礦床伴生的情況更為多見，在接觸帶上為矽卡岩型礦床，在斑岩體內部為斑岩型礦床，這在銅鉬礦床中尤為明顯。

　　美國西南部的斑岩型銅礦帶中的許多礦床和我國湖北銅山口、江西城門山及西藏玉龍等礦床都是典型的斑岩-矽卡岩複合型礦床。

• 按礦化與矽卡岩的關係進行分類

　　①同時礦化型

　　②伴隨礦化型

　　③疊加礦化型

• 按形成矽卡岩的原岩成分進行分類

　　①鈣矽卡岩型

　　②鎂矽卡岩型

• 按礦床的多成因及礦化疊加情況進行分類

　　①層控-矽卡岩型

　　②雲英岩-矽卡岩型

　　③斑岩-矽卡岩複合型

• 按礦種進行分類

　　矽卡岩型鐵、銅、鎢、錫、鉬、鉛、鋅、鈹、硼礦床等。

　　矽卡岩型礦床的形成溫度範圍為900~200℃,為氣化至熱液階段的產物。依據實驗:典型的矽卡岩礦物組合形成溫度為900~500℃,金屬氧化物的形成溫度一般為600~350℃,而金屬硫化物的形成溫度大致為450~200℃。

　　接觸交代過程中,CaCO₃ 分解生成CaO + CO₂,這對形成矽卡岩具有重要意義。例如,CaCO₃ + MgCO₃ + 2SiO₂→CaMgSi₂O₆ (透輝石)+2CO₂。如果接觸交代作用的形成部位過深,所處壓力過大,上式中的CO2就難以從CaCO₃中分出,從而不利於矽卡岩的形成。據Einaudi等(1981)對130個研究較好的矽卡岩型礦床的統計,其形成壓力為3×10⁷~3×10⁸Pa。因此,矽卡岩型礦床可形成於從淺成到中深成的環境。

　　由於矽卡岩型礦床是岩漿氣水熱液交代圍岩的結果,所以岩漿岩的成分、形成深度、形態和規模等對矽卡岩型礦床的形成有決定性的影響。有關的侵入岩類主要為中酸性岩漿岩,按岩性分為2個系列:①鈣鹼性系列:花崗岩-花崗閃長岩-石英閃長岩-閃長岩。②鹼性系列:鹼性正長岩-花崗正長岩-石英二長岩-二長岩。

　　侵入岩的類型對矽卡岩型礦床具明顯的成礦專屬性,鐵礦床往往和石英閃長岩、閃長岩有關;銅礦床、鉛鋅礦床大多和花崗閃長岩、石英二長岩有關,鎢、錫、鉬礦床主要和花崗岩類有關。和矽卡岩型礦床有關的侵入體大多屬於中深成相到中淺成相,岩石常具細粒結構和斑狀結構,斜長石斑晶中有時可見到環帶結構,角閃石中有時有輝石殘餘及反應邊結構。部分成礦的淺成相岩體和火山岩關係密切,屬次火山岩相,成分以中性岩居多。侵入體的形態對矽卡岩和礦體的形成和分佈也有一定影響,凹凸不平的接觸面較平整的接觸面有利於形成矽卡岩和礦體,岩體的凹入部位要較凸出部位更有利於成礦。侵入體錶面的這些奇特形態多數是由於圍岩中存在裂隙以及岩漿的多期活動造成的,由於這些裂隙為後期含礦溶液的運移和交代作用創造了條件,所以常常影響和控制著矽卡岩和礦體的分佈。圍 岩岩性對矽卡岩型礦床的形成有重要影響,最有利的圍岩是碳酸鹽類岩石。石灰岩、白雲質灰岩,白雲岩等碳酸鹽類岩石以其化學性質活潑、脆性較大,滲透性強和富含CaO 或MgO 而易被交代,形成各種類型的矽卡岩。凝灰岩、安山岩等火山岩在一定條件下也可形成矽卡岩型礦。

　　矽卡岩型礦床是由岩漿冷凝結晶之後所釋放出來的含礦氣水熱液於岩體與碳酸鹽岩接觸帶部位發生複雜的接觸滲濾交代和接觸擴散交代作用所形成的。侵入體附近的碳酸鹽岩被岩漿熱烘烤(接觸變質)時,來自岩漿的物質組分。例如,SiO₂ 加入到碳酸鹽岩中(交代)；碳酸鹽岩中的部分組分(CO₂)遷出。在高溫環境下,SiO₂ 和Ca、Mg、Mn結合形成各類硅酸鹽礦物；CO₂ 和Ca、Mg、Mn加入至岩漿成分中,結合成硅酸鹽礦物,在矽卡岩化作用早期的高溫條件下,以超臨界流體的交代作用為主；而晚期溫度較低的條件下,則以水為主的熱液交代作用為主。

　　矽卡岩型礦床的成礦物質來源不是單一的,隨著成礦作用的發展是有變化的。早期大部分物質來自彼此接觸的2類岩石,主要形成硅酸鹽礦物；晚期則有熱液帶來的不同來源的物質加入,這對形成金屬礦床具有重要意義。姚鳳良等(2006)認為S的來源主要來自上地幔,也有的來自地殼,這和觀察到的礦化與岩漿岩有一定的專屬性,礦體明顯晚於與之有成因聯繫的岩漿岩和矽卡岩的現象是一致的,說明岩漿岩、矽卡岩、礦體三者系同一岩漿-圍岩系統演化過程的不同階段的產物。矽卡岩型礦床一般都是經歷多次氣水熱液交代作用形成的。矽卡岩型礦床一般都是經歷多次氣水熱液交代作用形成的。根據大量資料總結,矽卡岩型礦床的成礦過程可分為2個成礦期(矽卡岩期、石英-硫化物期)和5個成礦階段(乾矽卡岩階段—無礦階段,濕矽卡岩階段—磁鐵礦階段,氧化物階段,早期硫化物階段,晚期硫化物階段)。

　　矽卡岩礦床的形成都經歷了一個複雜的過程。矽卡岩礦床的系統演化與其親緣侵入體的就位和冷卻歷史是同步發展的;不同大地構造背景、不同岩漿組合、不同含礦性和不同礦物特征的礦床都有以下共同的發育階段:岩漿就位期間的等化學接觸變質作用；岩漿結晶作用期間的侵入體初始冷卻,交代矽卡岩的形成,礦液演化和最初的礦石沉澱作用；與岩漿-熱液系統相關聯的退化蝕變作用和與該系統最初冷凝有關的礦石沉澱作用。