围岩对矽卡岩矿床的控制

如题所述

矽卡岩矿床的形成,需要一定的对成矿有利的围岩。通过对我国384个已知矽卡岩矿床产出地质条件和成矿特征的分析和统计(表5-1),使我们对矽卡岩矿床的控矿围岩岩性、地层时代和金属矿化组合等特征有了一个较全面的了解。

我国矽卡岩矿床的围岩主要是灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩,其次是泥灰岩、火山凝灰岩、凝灰质砂岩或粉砂岩、片岩和片麻岩等。碳酸盐岩围岩和一些钙质岩石的存在是矽卡岩矿床形成的必要条件之一。当碳酸盐岩和火山凝灰岩、砂页岩、粉砂岩互层时,对形成矽卡岩矿床是有利的。

碳酸盐岩围岩的化学成分差别在很大程度上影响着矽卡岩的类型。经验统计表明,当碳酸盐岩的MgO含量小于2%的灰岩时,一般只形成钙矽卡岩矿物组合(钙铝-钙铁石榴子石、透辉石-钙铁辉石、硅灰石等),如闽南、青海都兰及长江中下游的大多数矿床;当碳酸盐岩围岩中的MgO含量高于10%~15%时,就有可能出现较典型的镁矽卡岩矿物组合(包括镁橄榄石、透辉石、尖晶石、硅镁石族、金云母等),如东秦岭和粤东地区的许多矿床;MgO含量为2%~10%的含白云质灰岩,通常只能形成透辉石、金云母等矿物,很少出现镁橄榄石、硅镁石族等富镁矿物,如邯邢地区的许多矽卡岩铁矿床。

伴有Pb,Zn(Ag)矿化的锰质矽卡岩的出现,一般是由于矽卡岩化作用晚期溶液中锰的化学势增高的结果。但在有些地区的一定地层本身含锰较高(如震旦系和石炭系—二叠系等),可能也是一个重要原因之一,为锰质得以“就地取材”创造了条件。

围岩岩性不仅在很大程度上决定矽卡岩的类型,而且也影响到某些矿化种属,例如:镁矽卡岩金云母和石棉矿床的围岩大多是前寒武纪变质老地层中的白云质大理岩;矽卡岩硼矿床(化)的围岩也主要是镁质大理岩,特别是古元古代含硼火山变质岩系中的镁质大理岩;而矽卡岩白钨矿矿床的控矿围岩则主要是灰岩,围岩是镁质大理岩的虽也有,但为数极少。

在有些地区,可能存在原生沉积的金属硫化物层被后期矽卡岩矿化作用强烈叠加改造的情况。例如,据黄华盛等(1985)报道,在安徽铜陵地区黄龙组灰岩、白云质灰岩与底部五通组砂岩的接触面上,分布有厚数米的层状胶黄铁矿层。在黄铁矿层中能见到层纹状、草莓状和残余鲕状等原始沉积构造。因此一些人认为它属于原始沉积成因,但遭到后期接触交代热液作用的叠加改造。作者认为,在有多种成矿因素存在的情况下,必须抓住主要矛盾,即起主导因素的成矿作用。在铜陵地区,似乎起主导作用的仍是接触交代作用,因为原生沉积的胶黄铁矿层含铜甚低(0.01%~0.1%),如果没有起决定作用的接触交代作用这一因素,原生的胶黄铁矿层也就不可能变为具有工业意义的铜矿体。

一些地区碳酸盐地层中膏盐层的存在,对于矽卡岩铁矿床的形成起了很大的促进作用。据蔡本俊(1980)的报道,长江中下游地区在中三叠统下部的白云质灰岩中,发现有层状石膏及硬石膏矿床(点)20余处,矿层厚度由数十米到数百米不等,并普遍见有含盐地层地表溶蚀的次生标志---盐溶角砾岩,部分地区出现石盐假晶。他认为该区岩浆岩之所以特别富钠,可能是由于侵入体同化了含盐地层,吸收了大量Na,K,Cl,F,SO3等组分,使闪长岩类发生钠化和去铁作用的结果。另据丁俊德(1979)报道,在邯邢式铁矿分布区的中奥陶统上马家沟组碳酸盐岩层中,也发现有厚度较大的膏盐层。该区的一些主要大中型铁矿床,如西石门、中关、王窑和北洛河等均产于这一层位中。

表5-1 中国矽卡岩矿床的控矿地层时代、岩性及其与矿化关系

控矿围岩的地层时代,从前寒武纪到白垩纪各时代均有,但其中最重要的控矿层位是元古宇(包括震旦系)、中奥陶统、泥盆系、石炭-二叠系和三叠系(表5-1)。值得注意的是,在一个成矿带(区)往往有一两个碳酸盐岩层为主要控矿层位,控制着区域内矽卡岩矿床的分布。例如,分布在华北地区中朝准地台上的矽卡岩铁矿床的矿化层位主要是中奥陶统马家沟组灰岩;东秦岭和燕山褶皱带主要为震旦系的白云岩;长江中下游地区的矽卡岩铁铜矿床集中在三叠系和石炭系两个层位;而闽南—粤东地区主要是石炭-二叠系,次为三叠系;南岭地区则为石炭系和泥盆系。

地层围岩控矿实质上反映了围岩的物理性质和化学性质对成矿作用的控制。围岩的物理性质包括孔隙率、渗透率和机械性质等。①围岩的孔隙率和渗透率决定了成矿流体在围岩中扩散、渗滤的速度及流量。孔隙率越高,其渗透率也愈高,对成矿愈有利。另外,孔隙率还控制着围岩与热液间反应的表面积。孔隙率越高,围岩与热液间反应的表面积越大,反应速度也越快,有利于矿质的沉淀。②围岩机械性质决定了围岩在外力作用下发生形变的方式及规模。通过形变产生的断裂或裂隙既是成矿流体运移的通道,也是矿质沉淀场所。对个旧矿区的研究(於崇文等,1986)明,围岩的抗压强度顺序为杂质灰岩>白云质灰岩>灰质白云岩>灰岩>白云岩。因此白云岩地层中容易形成细微裂隙或断裂。大理岩或白云质大理岩比灰岩或白云岩抗剪及抗压强度要低,易于形成裂隙或断裂。地层中两种岩性的接触部是力学性质和化学性质的陡变带,它不仅易于形成层间破碎带,同时也易于形成化学势梯度,因此它是有利的容矿空间。

围岩的化学性质控矿,一方面表现为通过围岩的离解进入热液而影响了热液的物理化学参数,从而形成了不同的含矿交代建造。如热液与白云岩反应形成镁矽卡岩,而热液与灰岩反应则形成钙矽卡岩。另一方面,围岩的化学性质还决定了围岩与成矿流体间反应的速度。碳酸盐矿物的离解动力学研究(石平方等,1986)表明:溶液的温度及酸度越高,离解速度也越高,且方解石的离解速度比白云石快一倍左右。按Helgeson(1970)质量迁移理论计算,在碳酸盐岩地层中热液不可能较长时间地保持反应活性,它会迅速地与所接触的围岩达到平衡(使围岩大量溶解)。由于白云石离解速度慢于方解石,因此白云岩地层比灰岩地层保持热液反应活性的时间要长一些,所以热液在白云岩地层中能运移到离接触带较远的距离,而在灰岩地层中则不能运移很远。这就不难解释为什么镁矽卡岩能呈条状、管状远离接触带产出,而大多数钙矽卡岩则主要产于接触带上。但温度降低,碳酸盐矿物离解速度也降低,热液就能运移较长距离,因此中低温热液矿床能产于远离接触带的碳酸盐地层中。

围岩控矿不仅有物理力学因素在起作用,而且还蕴含着深刻的热力学和动力学机制。这方面的研究还刚刚开始,相信随着研究的深入一定能解决围岩控矿的许多本质性问题。

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