交代成矿作用

书籍:现代科技综述大辞典上 更新时间:2018-09-11 02:22:55

出处:按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第629页(3737字)

交代作用在自然界十分普遍,无论在岩浆作用、变质作用或沉积作用过程中.均伴有不同程度和不同形式的交代作用,形成各类交代-蚀变岩。

交代作用和内生成矿作用关系尤为密切,不但许多内生矿床主要是以交代的方式形成的,而且经常伴生有广泛的围岩蚀变现象。这些交代一蚀变岩石,与矿体关系十分密切,且其分布大多远远超出矿化的范围,因此,往往可作为重要的找矿标志。

随着地质工作的深入,地表露头矿大多已被发现,不少矿点也进行过多次反复的评价,今后找矿工作的主要方向将是不同深度的隐伏矿体,找矿难度愈来愈大。因而在地表以下内生矿的预测工作中,作为找矿标志的近矿交代岩的研究,具有重要意义。

深入研究交代岩,还可直接揭示热液系统的物理化学特征和成矿机理。

交代成矿作用的研究主要始于20世纪初期。林格仑(1922、1933)认为,“交代作用实际上是一种同时发生的毛细管的溶解和沉淀作用。其结果,化学成分部分或完全不同的新矿物可以在老矿物或矿物群的位置上生长”。戈尔德施斯特(1922)则认为“交代作用是一种从外界带入新物质的岩石改造作用”。根据岩石中加入物质(元素)的不同,他把交代作用分为:碱质、硅质、钙质、镁质、铁质、氟-氯-硼质、硫质以及水和二氧化碳的交代作用……等。

交代建造及含矿性的研究是交代成矿作用的核心。60年代初前苏联学者就很重视对交代建造的研究。

交代建造是交代相的总和,形成于相似的地质条件和同一个成矿作用。同一个交代建造在矿物组成、分带性、形成温度、深度、溶液性质和原岩成分方面具有共性,但也有某些差别,一定的交代建造伴有一定的矿化,这就是交代岩的含矿性。以往文献中常见的交代建造及其可能伴生的矿化有:镁硅卡岩(Fe、Cu、2n、Sn、Mo、B、Be),钙硅卡岩(Fe、Cu、Zn、Pb、W、Sn、Mo、Bi、Ag),云英岩(W,Sn、Be、Mo、Li),电英岩(W、Sn、Cu),条纹岩(Be、Sn、Fe),次生石英岩(刚玉;Au、Ag;Cu、Pb、Zn;Mo),绢英岩或黄铁绢英岩(Cu、Mo;Au、As;Pb、2n),青盘岩(Ag,AuiHg、Sb、As;Cu、Pb、Zn),泥化岩(Au、Ag;U;Cu;Pb、2n)……等。

胡受奚(1980)曾对各种蚀变岩石的特征,作了较系统的显微镜下岩石薄片研究。

陈毓川等(1982)对玢岩铁矿的矿化蚀变作用作了较深入的研究。扎里科夫等(1978)和赵一鸣(1986)对交代岩进行了较全面的分类,并对其含矿性作了探讨,赵一鸣等(1986、1990、1991)通过对中国福建、辽宁、内蒙等地硅卡岩铅锌矿床的系统研究,还提出了一个新的交代建造,即锰质硅卡岩。它主要由锰钙辉石、锰钙铁辉石、钙蔷薇辉石、蔷薇辉石、锰铝榴石和锰黑硅石等锰(钙)质硅酸盐矿物所组成,常伴生Pb、Zn(Ag)矿化。其形成条件也和钙硅卡岩、镁硅卡岩等有明显的差别。

交代系列是赵一鸣等(1986、1990)提出的一个新的概念。这是考虑到在一个矿床或成矿区内,由于成岩成矿地质背景的差异和热流体演化的不同,常形成两个或更多的含矿交代建造,它们在时空成因上相互之间有密切的内在联系,因而,可以组成一个交代系列。

交代系列的提出,把不同含矿交代建造,有机地结合起来进行综合分析,作为一个统一的成岩成矿过程中的不同交代产物来研究,将有助于全面地进行交代矿床的评价。

交代岩和矿石矿物共生组合分析,是研究交代成矿作用的重要方法之一,主要用相图的形式阐明岩石和矿石的矿物成分与其形成的不同物理化学条件之间的关系。

以往岩石学家们仅把相图应用于变质岩。前苏联柯尔斯基(1936、1957)提出了具有完全活动组分系统的理论,将吉布斯相律和施林纳玛克斯法则成功地引入开放系统交代岩的研究,并在多体系相图的构筑方法上有所创新,使从温度和压力为座标的相图扩大到以完全活动组分学位作为座标的图解。

目前,愈来愈多的岩石学家和矿床学家正在用这种方法来研究开放体系的岩石和矿床的形成物理化学条件。

在美国,以赫尔杰森为代表的一部分学者,用不可逆过程热力学建立各种交代作用过程的定量模型,把相图的构筑从定性转向定量。

交代岩矿物共生组合研究的另一进展.是通过对交代岩共生矿物对之间类质同像组分的分配关系的研究,建立了一些交代矿物的地质温度计、压力计和酸度计等。根据扎里柯夫(1968)的研究,认为“共生的辉石-石榴石含铁率比值的高低,主要决定于溶液的酸度和氧化还原条件”。在此基础上,林文蔚(1990)通过热力学计算,进一步提出了辉石-石榴石矿物对的酸度计和氧逸度计。扎里柯夫(1968)还提出,共生方柱石与斜长石的成分和形成的地质深度差有明显的依从关系,从而有可能建立地质压力计。

阿拉诺维奇(1975)通过实验研究,提出了石榴石-绿帘石地质温度计。

有关交代岩和交代成矿作用的实验研究,多年来进展较大。早在60年代,奥夫契尼柯夫等(1962、1964)对接触交代成矿作用中金属物质的活化、迁移和富集进行了实验研究。他们模拟岩浆岩(辉绿岩、花岗岩等)和灰岩之间的接触反应作用,采用开放体系的流动实验装置,获得了较好的结果,发现铁、铜、硅、铝等元素在高温水蒸汽作用下从岩浆岩中活化向灰岩方向迁移,并在灰岩接触处有较大富集现象。

加里宁(1969)曾对一些重要的硅卡岩矿物如辉石、石榴石等的生成环境进行了广泛的实验。查拉依茨基等(1984,1989)对交代岩的分带进行了系统的实验模拟,包括石英-长石交代岩、云英岩、次生石英岩、黄铁绢英岩、青盘岩、泥化岩、电英岩和双交代硅卡岩,特别是对双交代硅卡岩的实验,在各种T.Xco2、H+浓度和溶液成分以及550~800℃的温度条件下,在花岗闪长岩类与灰岩、白云岩接触带获得了520个双交代硅卡岩分带。

他指出,Al2O3的迁移只是在温度高于800℃时才发生。

70年代以来,交代岩和成矿关系的研究已成为地质学的一个独立分支学科。特别是在前苏联,从1963年开始,曾在列宁格勒先后召开过6次全苏“交代作用和成矿作用”的学术讨论会。研究内容包括各类交代建造及其含矿性、交代岩矿物共生组合分析、交代分带、成岩成矿实验等。

近几年来,国外对交代作用的研究进一步扩展到地幔交代作用(索洛夫也娃等),1984;柯加尔科等,1989)和前寒武纪的交代岩及其含矿性。为了使理论研究和找矿实践相结合,还开展了大中比例尺的交代岩地质填图和成矿预测等方面的工作。

当前交代岩研究的热点主要表现在:(1)对一些特殊含矿交代建造(如前寒武纪交代建造,地幔岩的交代作用等)进行深入研究,填补某些空白;(2)用交代系列的理论,从交代成矿用演化整体来研究各类交代建造;(3)除了常规的矿物、岩石、地球化学方法外,加强对交代岩的稳定同位素、同位素测年和流体包裹体地球化学的研究,来探讨成岩成矿的时代和交代作用过程中矿质的活化、迁移和富集规律,揭示交代矿床的形成机理;(4)加强在大-中比例尺地质填图时交代-蚀变岩的研究,为寻找隐伏矿床(体)提供重要信息;(5)进行在流动开放体系中的水-岩反应实验研究。

【参考文献】:

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2 赵一鸣,等.国际交流地质学术论文集(4).北京:地质出版社,1985,229~239

3 赵一鸣.矿床地质,1986,5(4):1~13

4 林文蔚,等.矿床地质,1990,9(3):195~207

5 胡受奚.交代蚀变岩岩相学.北京:地质出版社,1990

6 赵一鸣,等.中国硅卡岩矿床.北京:地质出版社,1990,354

7 Zhao Yiming.Skarns-their genesis and metallogeny Theoprastus Publications S A,Athens,Greece,1991,165~180

(中国地质科学院矿床地质研究所博士生导师赵一鸣撰)

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