蚀变带岩石中主量元素氧化物变化的地球化学规律

2025-04-08 17:30:13
推荐回答(1个)
回答1:

作为矿体产出围岩的研究,一般都是将矿体(脉)旁岩石的主量元素氧化物变化与远离 矿体(脉)的岩石进行比较,从它们之间来找出元素氧化的变化规律。这种研究思路在实际 工作中会遇到许多值得进一步商榷的问题,这些问题是:

(1)任何一种金属矿床,它的矿化部位甚至矿体(脉)的旁侧岩石,往往是由两部分不同 条件下的生成物叠加,即热液流体直接沉淀物和热液流体与固相岩石残留和其反应生成物 所组成。显然,用热液流体直接沉淀物组成与围岩组成相比较,这种分析对比在思维逻辑上 存在不合理性。因为受控形成热液沉淀物和蚀变交代反应的物理化学条件是不同的;

(2)地质学的代换(交代)作用是建立在等体积假设基础上,而不是等重量的基础上,而 样品的主量元素氧化物分析是采用1g样品中元素氧化物所占的质量百分数来表示的,所以 直接用质量百分数比较或者计算出阳离子数也是建立在质量百分数的基础上,它不能直接 反映元素带入或带出,因为岩石蚀变前后1g重量的样品,它们的体积是不可能相等的;

(3)在研究蚀变过程中几乎无一例外地只注意到某一元素氧化物含量减少就是带出,增加就是带入。例如岩石中石英被钠长石交代就是二氧化硅被带出。然而交代作用在许多 情况下有就地取材结合成的新生矿物。钠长石化的花岗岩,如果简单地被视为花岗岩中 的石英全部被用来生成钠长石,这样原来含100%SiO2含量的石英生成新生等体积的钠长 石,这时在钠长岩中SiO2含量为68.4%,也就是说,若花岗岩组成中占25%的石英(SiO2 含量),全部被等体积新生钠长石占用,这时原来占25%的石英(SiO2含量)就只占岩石组成 的17.1%。显然花岗岩中的SiO2并没有带走.只是钠和铝的加入导致SiO2相对含量降低:

(4)研究岩石主量元素氧化物在热液作用下的变化规律,最直接和最可靠的方法应是 岩石在显微镜下鉴定。因为岩石薄片观察可以给研究者提供某一新生矿物生长发育过程、交代对象、交代程度等许多直观的现象。

综上所述,在热液矿床(脉)旁蚀变研究中,笔者认为岩石在蚀变过程中的改造,最好采 用变化来描述,不要采用带出、带入的概念。

下庄矿田矿床蚀变并不存在有统一的蚀变模型,也就是说铀矿沉淀并不是在千篇一律 的同一蚀变矿物群体组成条件下发生,因为控制矿体的空间条件并不完全相同。例如:在辉 绿岩中的蚀变分带,即矿旁围岩蚀变新生矿物群组成有以下几种:

(1)石英、伊利石、伊蒙混层矿物群(662矿床);

(2)铁绿泥石、方解石矿物群(660矿床);

(3)方解石、镁绿泥石、伊利石、高岭石矿物群(676矿床);

(4)镁绿泥石、伊利石矿物群(666矿床);

(5)镁绿泥石、冰长石矿物群(678矿床)。

从上面列举的几种矿(脉)旁蚀变新生矿物群说明,矿(脉)旁的岩石的主量元素氧化物 含量变化是完全不一样的,或者说没有一个固定的代表矿(脉)旁蚀变岩石的元素氧化物含 量变化模型。但从大量的矿(脉)旁蚀变剖面研究结果看,主量元素氧化物在矿化围岩中的 变化可以归纳为辉绿岩和花岗岩蚀变两种变化。

1.交代蚀变较彻底的辉绿岩矿(脉)旁蚀变岩石的主量元素氧化物含量变化

在交代蚀变较彻底的辉绿岩矿(脉)旁蚀变情况下,矿(脉)旁蚀变的元素氧化物含量变 化除了SiO2(有时K2O、Na2O、H2O和Fe2O3)增加外,其余的TiO2、Al2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、P2O5都是减少的。现以678矿床ZK65-9孔为例,以石英充填带至远离矿脉的 绿片岩化辉绿岩共采取了5个样品,这些样品分别与辉绿岩9218样相比较(表9-1)。首 先对充填带和其旁侧蚀变岩石的新生蚀变矿物组成作一简单说明:

(1)充填物为橙红色带状石英,石英中有细分散的高岭石和伊利石,占组成的10%;

(2)充填脉旁向外,镁绿泥石含量逐渐增加,即分别在近脉带、远矿带和外带粘土中占 20%、24%、76%;

(3)伊利石含量逐渐减少,分别在脉旁带、近脉带、远矿带和外带粘土中占38%、20%、15%、14%;

(4)高岭石在充填带中占全岩的5%,脉旁带占10%,近脉带高岭石占全岩的20%,远 矿带高岭石占全岩15%,外带高岭石占全岩10%;

表9-1 ZK65-9孔蚀变辉绿岩与辉绿岩的化学成分对比(%)

(5)矿化是产在脉旁镁绿泥石、高岭石、伊蒙混层蚀变带。

因此,主量元素氧化物含量在脉旁向远矿带变化表现有以下规律:

1)SiO2含量是从充填带往外总体是逐渐降低;

2)TiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、P2O5等元素氧化物和H2O、LOS含量都是在近矿带最 高,并分别向充填中心和外带有规律地降低;

3)K2O是在脉旁带和远矿带含量高于两者之间的岩石,原因是K2O含量来源于蚀变岩 中的伊利石、伊蒙混层粘土和冰长石。脉旁带显然K2O是由伊利石、伊蒙混层粘土、冰长石 提供,远矿带伊利石和伊蒙混层粘土含量少,但有早期的微斜长石化,这些新生的蚀变矿物 是K2O含量略高于近矿带的原因;

4)Na2O在远矿带含量最高,向内侧的充填带和外带降低,显然Na2O反映岩石中早于 冰长石化之前的钠长石化;

5)FeO、CaO、MnO含量都是从脉旁带向远离脉的外带逐渐增高,这些元素反映了暗色 矿物和斜长石向越远离脉体或矿化部位被代换的量越少。

将上述蚀变岩石的主量元素氧化物含量换算成标准岩石中的阳离子数与辉绿岩进行对 比(表9-2),可以发现有如下变化:

(1)充填带到远离脉旁的外带,H2O都是离子数相对增加(正值)。含量最高的是近矿 蚀变带,其两侧的充填带和远离脉旁外带H2O离子数明显降低;

(2)Si4+离子数相对值在充填带最高,向远离的外带Si4+相对值有规律降低;

(3)Fe3+离子数相对值在近矿带最高,往两侧的充填带和外带Fe3+相对值逐渐降低;

(4)Na离子数相对值在远矿带最高,往内侧的充填带和外带Na的相对值逐渐降低;

(5)K离子数相对值是在矿旁和远矿带相对有些增高,即高于近矿蚀变岩石,其原因 是两种不同的蚀变新生矿物伊利石或冰长石引起。

表9-2 ZK65-9蚀变岩石和辉绿岩的标准岩石中的阳离子数

注:*单位为10-6

2.交代蚀变不彻底的花岗岩中矿(脉)旁蚀变岩石的主量元素氧化物含量变化

交代蚀变不彻底的花岗岩矿(脉)旁蚀变岩石的主量元素氧化物含量变化见表9-3。从表9-3中主量元素氧化物含量可以看出:

表9-3 花岗岩铀矿化蚀变岩石的化学成分(%)

(1)在矿带内除了SiO2和Fe2O3略高外,其余各带岩石中的元素氧化物含量都是降低的;

(2)从蚀变外带向矿化带元素氧化物含量呈现有规律降低的是Na2O、K2O、CaO、MnO 和Al2O3

(3)H2O和MgO在矿旁带含量最高,其两侧的矿化带和外带则含量降低;

(4)P2O5 、LOS含量在近矿带稍高,其两侧的矿化带和外带含量稍有降低;

(5)FeO含量在矿旁和近矿带含量稍高,其两侧的矿化带和外带则含量降低;

(6)TiO2在各蚀变带岩石中的含量总体上变化不大。

由于花岗岩岩石中的TiO2、MnO和LOS含量低,故对表9-3中各带岩石的TiO2、MnO 和LOS不作阳离子数计算。下面将其余的元素氧化物分别计算出标准岩石中的阳离子数 列入表9-4。从蚀变各带岩石的标准岩石中阳离子数变化看:

表9-4 蚀变各带岩石的标准岩石中阳离子数

1)蚀变各带岩石的阳离子数除Si4+增加外,Fe3+离子数在矿带和外带略多于近矿和矿 旁带,其余的元素阳离子数都减少。Fe3+离子数在外带主要以针铁矿化或以层状矿物中八 面体层中Al3+的类换离子存在,而在矿带中是以黄铁矿的形式存在;

2)蚀变各带岩石的Al3+、Ca2+、K、Na等阳离子数是有规律地从外带到矿带逐渐减 少,这些元素阳离子数变化主要反映了蚀变带岩石中的斜长石、钾长石分解溶出和次要的矿 物黑云母的水解;

3)在近矿带和矿旁带,Mg2+、Fe2+离子数略高于两侧的矿带和外带这种变化与伊利石、伊蒙混层粘土蚀变有关。

从上面介绍的两种不同的矿化围岩的蚀变带主量元素氧化物含量在空间上的变化,可 以得出一个共同的规律,矿化带及旁侧蚀变岩石,其主要的主量元素氧化物含量是相对减 少,即是岩石中的主要造岩矿物水解都是向矿物结晶内焓减少的方向变化,直至被最稳定的 粘土矿物和石英代替。因此,在成矿热液流体中,碱及碱土金属阳离子浓度很低,或者说热 液流体中的碱及碱土金属阳离子明显低于或略高于辉绿岩的碱及碱土金属含量。因此,成 矿流体在辉绿岩发生矿化蚀变过程中,会出现矿旁和其蚀变岩石中可以伴随Si4+、H2O、Fe3+增加的同时,稍有K、Na增加。不管蚀变各带岩石中是否有K、Na增加,但蚀变岩 石中Al3+都是减少的。这就是辉绿岩中的拉长石水解结果所致。

在花岗岩蚀变带中存在着Na、Al3+减少和Si4+增加相背离现象。这种现象可以用张 荣华的“矿物在热液内化学动力学和物质迁移”实验资料来说明,“如果从Na、Al和Si进入 溶液的反应速度来看,可以得出一般规律性认识:在100℃或低于100℃温度下,Na总是先 大量渗入溶液内,在高温时也比铝多进入溶液”。他还指出:“钠长石水化速度应当主要取 决于钠长石表面活化结点的化学动力学过程和溶液pH值,后者应当是当量H+离子浓度,H+对于水化作用起了至关重要的作用”,并提出了水化离子和水化钠长石是一步反应而形 成活化络合物。即:

南岭贵东岩浆岩与铀成矿作用

张荣华在解释水化机理中提出:“水化开始阶段,Na从表面的最初流失可能用于与H+ 离子交换反应,从静电角度来说,Na离子最容易从钠长石结构上移走。Al比Si优先进入可 能解释为Al—O键比Si—O键弱。”

从张荣华的酸性介质中的长石水解的 络合过程和Na、Al3+、Si4-优先淋失顺序 都很好地说明,下庄矿田铀矿化过程是在酸性条件下进行,即使在冰长石出现的辉绿岩蚀变 带中,矿化过程仍然是从碱性转向酸性热液流体转化的情况下产生,因为矿化带及侧缘岩石 强烈的粘土化和大量石英增加都是很好的例证。