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岩浆岩成矿的地质条件

2018-03-26 18:11阅读:

岩浆岩成矿的地质条件

(岩浆岩成矿系列之四)
刘先生的地质新浪博客
(原创,转载必须注明出处)

一、大地构造背景

大地构造背景不仅控制岩体的种类及其分布范围,而且影响到岩体的规模和分异程度。从大地构造来看,大型而且质量好的铬铁矿矿床多产于地槽发育的初期,而硫化铜镍矿床和钒钛磁铁矿以及一部分铂族元素矿床则产于地台区。一般认为地槽区的岩体形成深度比地台区的大些。岩浆熔融体还在呈液态时就已在深部条件下分异,铬、镁和一部分铁富集在 岩浆房的下部,而钙及一部分镁、铝、铁、镍、铜、硅、钛则集中在上部。至于大部分有色金属和稀有金属则多集中于地洼区。
深大断裂是超基性岩侵入地壳的良好通道。规模大、分异较好的侵人体与长期活动的断裂有关,而成分比较单一的岩浆岩则侵入到短期活动的断裂中。
金刚石矿床的成矿母岩金伯利岩,是大陆裂谷破裂早期阶段的典型产物,大多数的金伯利岩的年代为中—新生代,并限于产在稳定的克拉通内或者边缘。克拉通上升期间沿着深断裂或穹隆体上发生侵入,有的发生在地堑或转换线性构造带内。在安哥拉1200km长的碱性杂岩带内有94个金伯利岩岩筒;我国山东一带金刚石也都与炎庐裂谷有关;格陵兰西南部的金伯利岩墙是在该大陆与加拿大大陆破裂和分离的早期侵入的。
桂林冶金地质研究所研究我国东部地区与铁、铜、钼、钨矿床有关的岩浆岩时,发现岩浆岩的成分常与地壳局部地段的成分有一定的联系。也就是说,大地构造的位置控制着沉积岩的物质成分,因而在一定的程度上也控制着不同的岩浆岩(经过重熔)和与之相关的矿床的分布。
例如:华北地台的南北缘分布着具有世界意义的钼矿床;在这里,铜仅占次要地位。这里的岩浆产物比基底偏酸性,也就是“选择重熔”所形成。岩石中的铜主要赋存在暗色矿物及磁铁矿中,钨则在暗色矿物及黑钨、白钨矿中。这些都是较难熔的矿物。相反,钼常存在于硫化物及斜长石中。在“选择重熔时”,钼可能与浅色组分一起先熔出来,在一定的地球化学条件下富集成矿。铜的来源可能不多(还留在较难熔的矿物中),故只形成小矿。

二、影响侵入体形态和产状的主要因素

侵入体的形态和产状主要取决于:(1)岩浆上升侵位机制和侵位时构造活动特征;(2)岩浆的机械活动性和化学活动性,而这两种特性又是由其成分包括挥发分的含量决定的;(3)岩浆侵位深度及侵位时围岩构造特征等。
1、深成岩体
整合深成岩体为主动侵位,对围岩有强烈的改造,通过围岩变形,接触面的产状与区域构造线协调一致,并平行于岩体的长轴,岩体常呈卵形。而不整合侵入体是被动侵位的,围岩在侵位期间不发生变形,岩体的形态产状没有一定的形式,受围岩先存构造的控制比较明显。此外,还有介于二者之间的过渡类型。
2、浅成岩体
在地壳浅部,岩浆侵入围岩,经常是沿着一定的构造薄弱带乘虚而入。这些构造薄弱带包括背斜轴部、断层、裂隙、破碎带、不整合面、层理等。当岩浆侵位于褶皱的厚层脆性岩石(如砂岩、凝灰岩)时,往往在断裂及其交叉部位产生岩墙状、岩筒状和岩株状岩体。岩浆沿层状岩系构造薄弱带(层间破碎带、不整合面等)侵位时,常形成岩床、岩盘状岩体。
岩浆岩成矿的地质条件

1 云南个旧花岗岩体剖面图
此外,岩体形成之后,若与围岩一起遭受区域构造作用。可产生构造侵位(冷侵位)的侵入体,即将已固结的岩体又推移到一定的构造部位,使其与另一些围岩,主要是时代较新的岩石呈“假侵入”关系。

三、侵入接触构造及其控矿作用

侵入岩体的接触带构造(简称侵入接触构造)是一种重要的控矿构造类型。在多数内生矿床中,侵入接触构造是地温梯度异常高的地段,有利于含矿流体的运动和矿质的转移,直到形成矿石的堆积。
侵入接触构造通常分为内、中、外三个带。内接触带指岩体的边缘相带;中接触带也叫正接触带,即相当于侵入接触面;外接触带指围岩受侵入接触变质而成的局部性变质带,如大理岩带、角岩带和石英岩带等。
实际资料表明,与接触带构造有关的矿床,矿化常集中在接触带的偏斜和转折部位,因此,研究接触带构造时,首先要注意观测接触面的产状及共变化。

四、多期次侵入对成矿的控制

多期次侵入的复合岩体或侵入杂岩体对矿床具有重要的意义。
由不同成分的几期侵入岩石组成的侵入体,称为多期侵入体。经常见到的情况是:头几期的岩石一般偏基性,后几期的岩石一般偏酸性和碱性。当不同期的侵入岩矿物成分和化学成分没有大的差别时(如第一期为粗粒花岗岩,第二期为中粒花岗岩,第三期为细粒斑状花岗岩),这种侵入体通常被称为多次侵入体,以此强调成分相同或相似的岩浆熔融体曾发生过多次侵入。
岩浆岩成矿的地质条件
2 多期次侵入对矿体空间的控制(据以翟裕生,1984
Ⅰ-Ⅲ代表花岗岩体侵入期(次);细黑线代表脉状矿体
在国内外的一些金属矿田中,经常发现含矿侵入体是多期次脉动式侵入造成的,而成矿物质多数在晚期次侵入体中富集或矿体紧紧伴随在这些晚期侵入体之后。造成这种现象的原因值得进—步研究。

五、岩浆分异的程度

成矿元素既是岩体中的微量元素,那么如果岩体冷凝迅速,成矿元素就必然来不及集中而处于分散状态。反之,如果岩体缓慢冷却或者反复局部重熔以致岩体分异良好,各种相带明显,则成矿元素便能集中在某一相带范围内。例如超基性岩如果岩体为一种单一的岩石,则铬矿便处于分散状态;反之,如果岩体由内至外或者由下而上为由较基性向较酸性的岩石过渡并呈带状分布,则铬矿多集中在较基性的相带中。中酸性岩也有类似的情况。如果岩体的边缘相、过渡相和内部相分带明显,则TRNbTa 等矿石矿物在同一个地区总集中在同一个相带之内。
含矿的伟晶岩也总是分带明显的。例如新疆可可托海三号花岗伟晶岩矿床,从外向内依次分为下列几个相带:
(1)文象及准文象结构带;
(2)细粒钠长石结构带;
(3)块体微斜长石带;
(4)石英-白云母结构带;
(5)石英-锂辉石结构带;
(6)白云母薄片状钠长石结构带;
(7)薄片状钠长石-锂云母结构带;
(8)石英-微斜长石块体带。
岩浆岩成矿的地质条件

3 新疆可可托海三号花岗伟晶岩矿脉地质图(左—平面,右—剖面)
(据新疆有色金属公司,转引自卢焕章等,1996
1—文象、变文象带;2—糖晶状钠长石带;3—块状微斜长石带;4—白云母石英带;5—叶钠长石-锂辉石带;6—石英-锂辉石带;7—白云母-钠长石带;8—钠长石-锂云母带;9—石英铯榴石带;10—核部块体石英长石带;11—蚀变辉长石;12—花岗岩脉;13—辉长岩


各带的稀有元素含量是不相同的,铍的矿化以第二、四带最强,形成大量具有工业意义的绿柱石。锂的矿化以第五、六带最强,形成大量具有工业意义的锂辉石。铌和钽的矿化以第七、八带较好,形成钽锰矿、钽铁矿、细晶石等矿物。铷和艳的矿物以第七、八、九带好,铷主要分散在钾长石和锂云母中,铯形成铯榴石。根据上述矿化特征,该伟晶岩的早期为铍的矿化阶段,中期为锂的矿化阶段,晚期为NbTaRbCs 的矿化阶段。

六、岩体的规模及形成深度

从成矿元素来自岩浆这一概念出发,岩体越大,则能富集的成矿元素也愈多。例如古巴北部的超基性岩体堪称世界最大的一个(出露面积25.000km2),其铬铁矿矿床也是世界最大的铬矿之一。我国西藏日喀则超基性岩体分布面积在1000 km2以上,也是我国铬矿最有远景地区之一。与酸性岩有关的矿床似乎都与小岩体关系密切,其实这些含矿的小岩体只不过是从大岩基伸展出来的小岩株;没有巨大的岩基作后盾是很难想象这些小岩株能集中这样多的成矿元素的。
岩体形成的深度与岩体的规模和分异程度都是有连带关系的。在地下深处形成的岩体(不论是地壳物质的重熔抑或是地幔物质的上侵)都是比较大的,而且由于冷凝较慢,分异也较彻底。
基性、超基性岩中的各种成矿物质常来源于不同的深度,因此,了解岩体形成的深度对于评价岩体的含矿性是有实际意义的。
花岗岩形成的深度,对成矿物质的富集也有很大影响。塔乌松等根据稀有元素的分配特征,将各种岩基的深度分为三种、四个类型,即:深成的;中深成的;低挥发分浅成的;高挥发分浅成的。

七、岩石的组分

前面已提到造岩元素对成矿元素能起控制作用。如果岩体富含挥发性组分则对成矿是有利的。但不同的挥发分对不同的成矿元素作用不同,氯对铁是重要的,但氟则与钨、锡、锂、铍、铌、钽、稀土等关系较密切,硼对铁和锡等也有富集作用。近来的研究证明,挥发性组分的作用不仅对于酸性岩中成矿元素的迁移是重要的,对于基性、超基性岩的作用也很显著。

八、同化混染作用

岩浆侵入成分不同的岩石中,常将围岩同化并改变其本身的成分,岩浆正常的分异过程被破坏,成矿元素的存在形式也会发生变化。例如基性岩浆侵入含盐地层,同化了钠和氯,这两种离子对岩浆中的铁都能富集,因而往往形成矿床。

九、蚀变作用

岩体在冷凝结晶时虽然分异不好(浅成的岩体往往如此),但如果岩浆期后发生蚀变作用,包括自变质作用和各种热液蚀变,则岩体中的成矿元素也能富集起来。例如花岗岩的自变质作用钠长石化使铍、铌、钽富集,云英岩化使钨、锡富集,闪长岩类的自变质作用和热液蚀变钾长石化、石英绢云母化使铜富集等等。
富含挥发组分的岩浆就位后或地下热水在接触带附近环流时,孔洞和裂隙发育的接触带就成为热液活动的有利空间,因而经常发生种种热液蚀变,形成热液蚀变接触带。包括矽卡岩化及其它蚀变。在蚀变过程中,常能导致某些金属矿物的富集。岩石经蚀变后物理、化学性质的剧烈变化,也是后来矿质沉淀堆积的重要条件。

参考文献:

1、张全,高洪生,胡醒民.新疆西天山霍尔果斯岩浆岩带成矿地质条件分析[J].地质找矿论丛, 2014, 29(3): 336-343
2、翟裕生、林多新,矿田构造学,地质出版社,1993.
3戴塔根,龚铃兰等.应用地球化学 .中南大学出版社,2005年。

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