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从矿物反应过程认识围岩蚀变

2021-02-08 21:04阅读：

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从矿物反应过程认识围岩蚀变


刘先生的地质 新浪博客
（资料整理）

一、概述
围岩蚀变是在热液成矿过程中，近矿围岩与热液发生化学反应而产生的一系列物质成分和构造、结构的变化。围岩蚀变可产生在沉淀之前、同时或之后，其结果使得围岩的化学成分、矿物成分以及结构、构造等均遭受到不同程度的改变。围岩蚀变的范围变化很大，有的在矿脉的两侧只有几厘米宽，有的围绕着矿体形成数十米宽的晕圈，许多蚀变晕圈呈现出矿物集合体的分带现象。
二、各论
1、夕卡岩化
主要是由（钙铝石榴子石-铁铝石榴子石）、（透辉石-钙铁辉石）及其他一些钙、铁、镁的铝硅酸盐矿物所组成的岩石。它主要产生在中酸性侵入体与碳酸盐类岩石的接触带或其附近，在中等深度条件下，经气水热液的高温交代作用形成的。在夕卡岩中常有一些含挥发份的矿物，如、、斧石、等，以及如、及钙、铁、镁的碳酸盐等热液矿物，金属矿物则以、、、及铜、铅、锌的硫化物等为主。与夕卡岩有关的矿产主要有：钨、锡、钼、铁、铜、铅-锌等。
接触交代矿床的形成
矽卡岩期：主要形成硅灰石，透辉石、钙铁辉石、钙铝榴石、钙铁榴石、方柱石等，其特征是以岛状和链状无水硅酸盐矿物为主
 早期矽卡岩阶段（无矿矽卡岩阶段）
晚期矽卡岩阶段（湿矽卡岩阶段）
氧化物阶段
石英—硫化物期：矿物对早期矽卡岩阶段的矿物具有明显的交代作用,主要矿物为：阳起石、透闪石、角闪石、绿帘石等，
 早期硫化物阶段
晚期硫化物阶段
1)早期矽卡岩阶段
· CaCO3+SiO2→CaSiO3(硅灰石)+CO2↑;
· CaCO3+MgCO3+2SiO2→CaMgSi2O6(透辉石)+2CO2↑
· 3CaCO3+Al2O3+3SiO2→Ca3Al2Si3O12(钙铝榴石)+3CO2↑
· CaCO3+Fe2O3+3SiO2→Ca3Fe2Si3O12(钙铁榴石)+3CO2 ↑
2)晚期矽卡岩阶段
· 2CaCO3+5MgCO3+8SiO2+H2O→CaMg5Si8O22(OH)2 (透闪石)+ 7CO2↑
· 2CaMgSi2O6 + 3MgCO3 + 4SiO2 + H2O→CaMg5Si8O22(OH)2 (透闪石)+ 3CO2↑

2、钾长石化
钾质交代的产物在与花岗岩有关的钨、锡、铍、铌、钽以及斑岩铜、钼矿床等的下部，经常发生有大规模的钾长石化带。低温热液的钾长石化，以冰长石化为主，多发生在中性、弱酸性火山岩中，也可在基性或酸性岩中发生，有时与青盘岩化有关。钾化发生在钠化之前，先析出钾长石，主要表现为斜长石被钾长石交代和角闪石被黑云母交代，其反应过程如下:
[NaAlSi3O8](钠长石)+KCl→[KAlSi3O8](钾长石)+NaCl
3[CaAl2SiO8](钙长石)+2KCl→2[KAlSi3O8](钾长石)+2Al2O3+2CaO+CaCl2
2Ca2Na(Mg,Fe2+)4(Fe3+)[(Al,Si)4O11]2(OH)2(角闪石)+5(Mg,Fe)2++4K++4OH-→4K[Mg,Fe2+]3(AlSi3O10)(OH)2(黑云母)+Fe3O4+4Ca2++2Na++Mg2+

3、钠长石化
一种钠质交代作用。在与矿化有关的花岗岩中，钠长石化常发生在钾长石化之后，在钠长石化之后往往发育云英岩化。在这类交代蚀变花岗岩中，常发生铌、钽、铍、稀土等矿化。在一些铁、铜夕卡岩矿床中，在内接触带往往发育钠长石化。
由于钠长石化常发生在钾长石化之后，钾析出之后，钠饱和，形成钠长石化，反应过程如下：
[KAlSi3O8](钾长石)+ Na+→[NaAlSi3O8](钠长石)+K+

4、绢云母化
一种广泛的中-低温热液蚀变,在中性和酸性火成岩及板岩等富铝岩石中最常见。单矿物的绢云母岩，一般少见。绢云母化常伴随有石英和黄铁矿的产生，因而可称为绢英岩化，若黄铁矿含量超过5%时,则称为黄铁绢英岩化。绢英岩化与云英岩化过程在本质上相同，只是后者形成温度较低，它们之间可存在着过渡关系,即云英-绢英岩化。在金、铜、铅、锌、钼和铋等以及萤石、红柱石、刚玉等矿床中都能见绢云母化现象。特别是斑岩型铜、钼矿床、黄铁矿型铜矿床和多金属矿床。其发生流体-岩石反应如下:
Na(AlSi3O8)·Ca(Al2Si2O8)(斜长石)+HCl+KCl→KAl2(AlSi3O10)(OH)2(绢云母)+2SiO2+NaCl+CaCl2

3K(AlSi3O8)(钾长石)+2HCl→KAl2(AlSi3O10)(OH)2(绢云母)+6SiO2+K2O

3NaAlSi3O8(钠长石)+2H++K+→KAl3Si3O10(OH)2 (绢云母)+6SiO2(石英)+3Na+


5、绿泥石化
一种重要的中、低温蚀变作用。与绿泥石化有关的原岩主要是中性-基性的火成岩,部分酸性火成岩和泥质岩石也可产生绿泥石化。在围岩蚀变过程中，绿泥石主要由富含铁、镁的硅酸盐矿物经热液交代蚀变而成，也可由热液带来铁、镁组分与一般的铝硅酸盐矿物交代反应而形成。与成矿作用有关的绿泥石化，多与其他热液蚀变作用（如电气石化、绢云母化、硅化、碳酸盐化等）共生，很少单独出现，与其有关的矿产主要是铜、铅、锌、金、银、锡和黄铁矿等。其发生流体-岩石反应如下:

6Ca(Mg,Fe)Si2O6(辉石)+6CO2+4H2O→(Mg,Fe)6(Si,Al)4O10(OH)8(绿泥石)+6CaCO3(方解石)+8SiO2(石英)

2K[Mg,Fe2+]3(AlSi3O10)(OH)2(黑云母) +4H2O→(Mg,Fe)6(Si,Al)4O10(OH)8(绿泥石)+K2O +3SiO2(石英)

4KAl3Si3O10(OH)2(绢云母)+8H2O+18Fe+→3(Mg,Fe)6(Si,Al)4O10(OH)8(绿泥石)+4K+


6、碳酸盐化
岩石遭受热液(中、低温热液为主)蚀变后，产生相当数量的碳酸盐矿物，如方解石、菱铁矿、铁白云石、白云石及菱镁矿等的作用。大多数岩石都能发生碳酸盐化，主要可分为3类
中-基性岩石遭受热液蚀变时，常发生碳酸盐化，共生的有绿泥石化等。有关的矿产，主要是铜、铅、锌、铁及黄铁矿等。
碳酸岩沉积岩（石灰岩和白云岩）遭受碳酸化作用时，可以生成各种碳酸盐矿物。主要生成白云石的，称为白云石化，与此有关的矿产，主要是铅、锌矿。白云岩遭受碳酸盐化时，可形成菱镁矿矿床，这种蚀变作用称为菱镁矿化(magnesitization)。
在超基性-碱性岩中，常发育碳酸盐化，它主要形成于霓石化、霞石化以后的碳酸盐化阶段，与其有关的矿产是铌、锆、稀土、钍及铁矿等。
另外，超基性岩遭受碳酸盐化时，能形成滑石菱镁岩或菱镁岩。花岗岩类岩石遭受碳酸盐化时，形成重稀土矿床。如果形成的碳酸盐矿物主要为方解石，则这种蚀变可称为方解石化(calcitization)。
碳酸盐化其发生流体-岩石反应如下:
(Mg,Fe)2SiO4（橄榄石）+2CO2→2(Fe,Mg)CO3(菱铁矿、菱镁矿)+SiO2

2Ca(Mg,Fe)Si2O6(辉石)+2CO2→Ca( Fe,Mg)CO3 (菱铁矿、方解石、白云石)+4SiO2(石英)


7、泥化
可进一步划分为深度泥化和中度泥化两类。深度泥化蚀变的特点是含有特征矿物地开石、高岭石、叶蜡石和石英，常伴有绢云母、明矾石、黄铁矿、电气石、黄玉、氟黄晶和非晶质的粘土矿物，是一种蚀变比较深的类型。当岩石中的铝被大量淋出，蚀变就过渡为硅化；随着绢云母含量的增加，则过渡为绢云母化。中度泥化岩石中，以高岭石和蒙脱石类矿物占优势。它们主要是斜长石的蚀变产物，通常呈带状，向外可过渡为青盘岩化，向内（矿脉方向）过渡为绢云母化。易受泥化的岩石主要为基性、中性、酸性火成岩，尤以火山岩最为发育。深度泥化常构成某些铜、铅、锌矿蚀变的内带。中度泥化分布较广泛，与金、银、铜、铅、锌矿化有关。
高岭土化蚀变如下：

2KAl3Si3O10(OH)2(白云母)+2H++3H2O→3Al2Si2O5(OH)4(高岭土)+2K+


8、硅化

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