岩浆岩区的野外主要观察内容

2025-03-21 05:09:36
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(一)侵入岩体的野外观察描述要点

1.矿物的鉴定

深成侵入岩的矿物颗粒一般在2m m 以上,用肉眼可以辨认。应注意在岩石新鲜断口面上仔细观察矿物的颜色、晶形、解理、断口、光泽等特征;同时注意与相似矿物的区别。肉眼只能鉴定到矿物大类。尽量估计各种矿物的含量,如不能估计出其体积百分含量,也要分出主要矿物和次要矿物(附录I表Ⅰ-3-2)。

2.矿物共生组合的辨识

在辨识矿物共生组合时,首先应注意石英、霞石、橄榄石等指示矿物的存在与否及其含量。石英的出现,表示岩石的SiO2过饱和(富硅);而富含镁的橄榄石(侵入岩中的橄榄石均为富镁种属)的出现,表示岩石的SiO2不饱和且富含M gO(贫硅富镁);霞石的出现表示岩石的SiO2不饱和且富含碱(贫硅富碱)。所以,石英不与富镁橄榄石、霞石共生。岩石中出现霞石,则所含暗色矿物为碱性暗色矿物,说明该岩石为过碱性岩。橄榄石的出现说明岩石是基性或超基性岩,以它作为主要矿物的岩石属超基性岩。石英的含量随岩石的酸度增加而增加。

3.色率的辨别

色率即岩石中暗色矿物的总含量,是岩石最直观的特征。一般先根据色率初步判断岩石的基性程度,因色率通常随基性程度增高而增高。当辉石和角闪石难以区别或难以分别估计含量时,色率就成了鉴定岩石的重要依据之一。一般暗色矿物在花岗岩中很少达到10%,在正长岩中少于20%,在二长岩中约占25%,在闪长岩中常为30%~35%,在辉长岩中常为40%~50%。当然,也有例外,如基性的斜长岩中,暗色矿物一般少于15%(附录I表Ⅰ-15、Ⅰ-16)。

4.岩石结构构造的观察与描述

认清岩石结构构造对于圈定侵入体、建立岩石谱系单位的等级体制、研究深成岩体的就位机制等均具有特殊的意义(附录Ⅰ表Ⅰ-14)。

(1)岩石结构的观察与描述

岩石结构:是指矿物的结晶程度、大小、形态、自形程度以及晶粒之间或晶粒与玻璃之间的相互关系的特征。

一般说,花岗岩类主要为全晶质结构,浅成花岗岩类为半晶质结构,玻璃质结构主要见于喷出(火山)岩(附录Ⅰ表Ⅰ-14、Ⅰ-17)。

按矿物颗粒大小可以分为:①粗粒结构[矿物颗粒直径(下同)]> 5mm;②中粒结构(5~2 mm);③细粒结构(2~0.2mm)。

根据矿物相对大小可分为等粒结构、不等粒结构、斑状结构、似斑状结构:

等粒结构(亦称粒状结构)岩石中同一种主要造岩矿物的粒径,在同一粒级范围内近似或大致相等的结构。

不等粒结构 岩石中同一种主要矿物大小不等,但其本身是连续变化的,形成一个连续的系列,所以也称为连续不等粒结构。

斑状结构 岩石中的矿物成分由两类明显不同的颗粒构成。粗大的颗粒称为斑晶,它分散在细小颗粒或玻璃质之中;相对细小的颗粒称为基质,基质是由细晶、微晶、隐晶质或玻璃质组成。一般认为,形成斑状结构的原因,是与岩石结晶过程中的物理化学条件的显著变化有关。具体来说,就是深部已经开始从岩浆中析出的晶体构成斑晶,岩浆在上升至地表或近地表迅速冷凝形成细晶、微晶、隐晶,甚至来不及结晶等形式出现,这些细小的晶粒与玻璃质合称为基质。

斑状结构根据斑晶大小分为:①粗斑结构[斑晶粒径(下同)]>5m m;②中斑结构2~5mm;③细斑结构<2 mm。

斑状结构根据斑晶含量分为:①多斑状[斑晶含量(下同)]>50%;②斑状50%~10%;③少斑状10%~5%;④含斑<5%。

岩石中同种矿物几个斑晶聚集在一起称为聚斑结构;若两种或两种以上的不同矿物联合而成的斑状结构称为连斑结构。

似斑状结构 基质通常为显晶质(细粒、中粒、粗粒),斑晶与基质的成分基本上相同,表明斑晶与基质是在相同或相近的物理化学条件下结晶的。

形成似斑状结构的原因是熔浆中形成斑晶的那种组分的数量大于熔体共结成分的数量,所以它先结晶,随着斑晶的析出,熔体成分随着温度下降到达共结点时,就形成共结成分的基质。有时会出现文象连生现象,它们往往过渡为连续不等颗粒结构。

最新研究成果表明,在“S”型花岗岩区,由于岩性单调,结构复杂,相类似的岩石类可以划分三种不同的结构。

原生结构称为一期结构(主体期)具以下特点:半自形至他形粒状结构:颗粒边界相互连接,矿物的结晶是连续的。一般中粗粒或中粗粒似斑状花岗岩属于此类,这类结构相当于等粒结构;

次生结构称为二期结构(补充期)具以下特点:它相当于斑状结构,斑晶为大小不同的钾长石、斜长石、黑云母和石英,基质则由糖粒状结构组成,斑晶和基质间的矿物颗粒经及结晶程度差异较大,代表结晶作用发生过明显间断。典型岩石有:花岗斑岩、石英斑岩等;

微花岗岩结构(末期)具以下特点:细粒、等粒镶嵌的半自形、他形粒状结构。典型岩石有:花岗细晶岩、细粒白岗岩等。

一般地,一个花岗杂岩体常具备上述三种结构,且彼此间有较清楚的斜切式接触关系。上述现象同时揭示了“S”型花岗岩岩浆发展演化过程中顺序出现的三种不同结晶条件。

(2)岩石构造的观察与描述

岩石构造:是指组成岩石的矿物集合体的形状、大小、排列和空间分布关系。

一般说,花岗岩类岩石中常见有块状构造、斑杂块状构造、条带状构造、片麻状构造。

块状构造 岩石中矿物排列无一定方向,不具任何特殊形象的均匀块体,是花岗岩类中最常见的一种构造。

斑杂块状构造 岩石中的不同组成部分在结构或矿物成分上有差别,特别是暗色矿物呈杂乱的斑点分布。

条带状构造 岩石中的不同结构和成分大致呈平行排列的一种构造,常见于火山岩和超基性、基性侵入岩中。

片麻状构造 在花岗岩类(深成岩体)岩石中,可见暗色矿物相间断续呈定向排列,或石英、长石定向排列的现象,是区域变质、动力变质作用的产物。

(二)侵入体接触关系的研究

1.侵入体与围岩接触关系研究

研究接触关系的目的是确定岩体的相对时代、产状、成因及寻找某些矿床。接触关系按成因分为侵入(热)接触、沉积(冷)接触、断层(构造)接触三类。

(1)侵入(热)接触

侵入(热)接触是岩浆侵入围岩而形成的接触关系,说明岩体时代较围岩晚。其主要标志:①侵入岩体边部有边缘带和冷凝边,平行接触面,原生流动构造较发育;②侵入岩体内有围岩的捕虏体;③在围岩中有自侵入岩体延伸的岩枝或脉岩;④环绕侵入岩体的围岩有接触变质现象,并呈带状分布,其变质程度离侵入岩体越远越弱。这种关系说明岩体的侵入时代晚于围岩。

就接触面形态而言,有平直的、波状的、港湾状的,锯齿状的、枝杈状的、顺层贯入的等。对于平直的和波状的接触面,可在露头上直接测量其产状。其他形状的接触面往往难以直接测量,需要在一定距离内估计其总产状,或选择代表性地段进行测量(图4-16)。

图4-16 各种侵入接触面形态

a—平直;b—波状;c—港湾状;d—锯齿状;e—岩枝状;f—顺层贯入状。1—侵入体;2—接触带;3—围岩

(2)沉积(冷)接触

沉积(冷)接触是指侵入体形成后遭受风化剥蚀,又为新的沉积层所覆盖,说明侵入体的时代较围岩时代老(图4-17)。其主要标志:①在接触面下,岩体顶部常有不平整的侵蚀面和古风化壳等风化剥蚀现象;② 与围岩接触处一般没有冷凝边;③岩体内的原生流动构造或岩脉往往被接触面切割;④其上覆围岩无热液蚀变现象;⑤其底部常含有下伏岩体的岩屑、砾石或矿物碎屑;⑥当围岩为沉积岩时,则层理与接触面往往平行,且接触面大都较平整。

(3)断层(构造)接触

是指的侵入岩体与围岩间的接触面为一断层或断裂破碎带构成,说明断层较前二者形成晚。其主要标志:①沿岩体和围岩接触带(或者其中之一)有挤压、破碎痕迹,常形成断层角砾岩带、糜棱岩带或片理化带;②破碎同时伴随各种热液蚀变甚至矿化作用,常见有绿帘石化、绿泥石化、绢云母化、硅化等蚀变,有时石英脉发育;③接触线一般平直,切过岩体不同相带,或切过流动构造、脉岩等。

2.侵入体间接触关系的研究

(1)脉动型(突变型)侵入接触关系

源于深部岩浆单独一次的贯入,称为脉动。接触带两侧岩石表现为成分上的突变,通常在1~2mm的范围内就可发现两者之间有一条清楚的接触界线,甚至在一块手标本或一个薄片上亦可再现(图4-18)。

图4-17 江西于都桥头长潭独立侵入岩体(Chηγ)与下石炭统(C1y)的沉积(冷)接触关系素描图

①下石炭统云山组含花岗岩碎屑底砾岩:②风化花岗岩;③加里东期长潭独立侵入岩体粗中粒黑云母花岗岩

图4-18 广西玉林市万田垌南东250m石南超单元周村单元(T1Z)侵入(超动)天井冲单元(P1T)接触关系素描图

(引自:15万石南幅,1989)

1 中粗粒斑状钾长花岗岩;2—冷凝边;3 细—粒斑状二长花岗岩

(2)涌动型(隐蔽型)侵入接触关系

在一个岩体内部,当组分间出现差异性流动时,先贯入的侵入体开始同结,但仍然有部分组分保持液态,这时又被后贯入的侵入体所侵入,此种接触关系称为涌动型(隐蔽型)侵入接触关系。此类接触界线不明显,通常在1~2cm的距离内岩石成分和结构的快速变化而找不到很清楚的接触界面,有时在接触带形成宽度不等的混染带(图4-19)。

(脉动和涌动是相对的含意,应该说,涌动是脉动的一种不明显的表现形式。)

图4-19 广西玉林横冲南东225m 周田单元(T2Z)涌动侵入横冲单元(T1Hc)接触关系素描图

(引自1:5万石南幅,1989)

1—中粗粒紫苏石榴堇青黑云二长花岗岩;2—细中粒黑云堇青钾长花岗岩;3—粗中粒斑状黑云堇青钾长花岗岩;4—粗中粒含石榴黑云堇青二长花岗岩

(3)超动型接触关系

急变式的接触关系称为超动型接触,它是两期构造岩浆旋回的产物。

(三)侵入岩体相带的研究

由于岩浆在冷凝时,边缘与内部在冷却速度、与围岩的相互作川、岩浆动力因素和影响程度等方面条件的不同,常导致岩体横向上不同部位结构和岩性上的差异,据此可划分出岩相带。

1.边缘相

此相常呈细粒或斑状结构,斑杂构造,捕虏体较多,线理和面理(片、柱状矿物、斑晶、捕虏体定向分布)发育,岩石成分可与内部相有很大差别。

2.内部相

此相常呈粗粒或似斑状结构,捕虏体较少,线理、面理不发育,岩性较均一。

3.过渡相

其岩性特征介于二者之间。

鉴于此,当观察-侵入岩体时应从岩体边部到中央,按一定距离详细观察,注意结构构造、斑晶和捕虏体(包括大小、成分、含量)等变化,必要时作详细地统计和测量,并结合室内研究,划分岩相带。

划分岩相带目的是研究岩体的岩性变化规律,以便对岩体的产状、剥蚀深度、形成环境、岩石成因及确定有利的赋矿部位等问题的解决提供线索。

(四)侵入体构造的研究

侵入体构造的研究内容有对原生流动、原生节理、构造节理和断裂等现象的观察及其产状要素的测定,其目的是确定岩浆运动特点,恢复岩体形态、查明后期的构造破坏,从理论上阐明与岩体裂隙构造有关的某些矿产赋存规律,用以指导找矿。

1.原生流动构造

在黏性岩浆上升的过程中,有一部分晶体从岩浆中析出,它们伴随岩浆运动而形成有规律的排列,这种构造称原生流动构造。按其产出形态分为:

(1)流面:片状、柱状矿物、扁平状析离体沿扁平面方向平行排列。

(2)流线:针状、柱状矿物和长形析离体、捕虏体沿长轴方向定向排列而成。

(3)流层:成分不同或结构不同的岩石成层交替出现。

流动构造在不同岩类和不同深度的侵入体中发育情况是不同的。一搬地,基性、超基性及碱性岩中发育较好;花岗岩类由于黏性大,流动构造不发育(石英闪长岩、花岗闪长岩除外)。

值得指出:在地下深处形成的大型岩体,一般流动构造不明显;即使同一岩体边部(包括顶部)流动构造也比中心明显。因此,研究流动构造应多从内接触带附近的露头上着手,并应做下列工作:

(1)区分与描述各类型流动构造的特点。特别是在描述流层时要测量每层厚度,说明沿走向及倾向上的变化、各层(带)之间接触性质与含矿性等;

(2)测量各种流动构造的产状要素;

(3)判别岩浆流动方向;

(4)对观察到的现象进行素描或照相:

(5)成因分析。

当流线与岩浆运动方向平行时,蝌蚪状析离体圆头方向指向岩浆流动方向。在判断岩浆运动方向时,不能只根据个别点的流线资料,要结合岩体形态及各种地质特征进行综合分析。

2.原生节理

在岩浆冷凝固化时,由于体积收缩而产生的裂隙,称为原生节理。它一般在岩体边部较发育,且可为后期脉岩或矿脉充填。

根据原生节理与流动构造的关系,可分为以下几组:

(1)横节理(Q):垂直于流线和流面,属张节理。因为它垂直于张力方向(流线代表岩浆最大张力方向),裂隙面粗糙、延伸较长;

(2)纵节理(S):平行于流线而垂直于流面,也是一种张节理。节理面粗糙,但节理发育程度比横节理差;

(3)层节理(L):平行于流线和流面。节理面平滑,常被后期脉岩充填;

(4)斜节理(D):与流线斜交,其角度约45°,为剪节理性质。两组对称分布于横节理两侧,两组交角近90°,但常见一组较发育。

判别原生节理的主要标志是沿原生节理面,未出现滑面、破碎带等构造变动迹象,再则这些原生节理与流动构造有着固定亲缘关系。

在超基性岩体中发育的脉状铬铁矿、同源脉岩(如辉长岩脉)就是沿原生节理充填的产物。

3.次生断裂构造

此类断裂构造是在岩浆固化以后,由后期构造作用形成的。因而,次生节理具有两方面的特点:一是沿节理面有挤压、破碎或滑动痕迹,附近常伴随热液蚀变;二是它分布上的局限性或区域性,而与流动构造无依从关系。

在岩体中的断裂构造,其断层两盘的岩性差别不能明显表现出来,故侵入体内发育的断裂常易被人们遗漏。所以,充分利用遥感图像来解译岩体内的断裂构造是非常有效的。

侵入体的岩性一般都具硬、脆的特性。因此,观测侵入体中断裂的最主要标志是岩石的破碎,糜棱岩化、片理化以及密集的裂隙带、滑动面、绿化(绿泥石、绿帘石化)。此外,在岩体成生的过程中产生的韧性剪切带,亦是填图中要大力收集的构造形迹。

(五)侵入体期次的划分和时代的确定

1.不同期次侵入体的特点

(1)较晚形成的岩体具有以下特点:①具细粒边缘相带或冷凝带;②有岩枝穿入早期岩体;③包有相邻早期岩体的碎块(捕虏体);④边缘流动构造平行于接触面。在某些花岗岩体边缘有时出现团块状、透镜状伟晶岩和大体上平行于接触面的某些矿物富集带(如云母、长石等)。

(2)较早形成的岩体的特点:①出现烘烤、蚀变或热变质现象。如早期花岗岩体的云英岩化;超基性岩受晚期花岗岩影响出现透闪石化等;②岩体的完整性有时被破坏。早期岩体出露残缺不全(相带分布与岩体形态不协调);③岩体中的脉岩、矿脉、断层到接触面即止(即不通过另一岩体)而又无其他断层标志。

2.侵入体形成时代的确定

(1)地质法:在野外查明侵入岩体与已知时代围岩的空间接触穿插关系。例如侵入岩体与下奥陶统呈侵入接触,而与泥盆系呈沉积接触,则岩体的形成时代为早奥陶世之后(下限)泥盆纪之前(上限)。

(2)同位素测年法:侵入的地层与沉积盖层的时代相隔甚远或岩体的确切时代常不能用地质法来确定时,就需采集同位素样品进行分析,得出其绝对年龄值。

(六)侵入体形成深度的确定与剥蚀深度的判断

1.侵入体形成深度的确定

侵入体形成深度不同,其散热条件、冷却速度是不同的,这就决定了侵入岩体的一系列特征(如岩石结构、矿物特征、原生构造、相带分布、围岩蚀变、伴生脉岩及有关矿产)随深度呈有规律的变化。一般分为浅成相(0.5~3km),中深成相(3~10km),深成相(>10km)。

由于深度标志常受其他因素的影响(岩浆成分、规模、围岩性质等),现以花岗岩类侵入岩体为例,将各深度相的主要特点简述如下,供确定深度时参考。

(1)浅成相

形成深度0.5~3km。岩体多以岩瘤、岩床、小岩株、岩筒、岩盖、岩墙等产状形式产出,出露面积一般小于十几平方千米。常具斑状结构。相带划分不明显。有的岩体可具晶洞构造,一般不出现伟晶岩。围岩热变质较弱,多为低温角岩或为厚度较大的含羟基矿物多的矽卡岩。有时亦可出现高温矿物组合的矽卡岩或角岩,但厚度较小。

岩体内流动构造发育,捕虏体以角状为主,表明岩浆对围岩机械作用较强。岩体边部同化混染亦明显。矿物成分总的特点是:具喷出岩矿物的某些特征,如钾长石,多为正长石或透长石,斜长石环带发育,可出现双锥状高温石英,斑晶有熔蚀,暗色矿物出现暗化和熔蚀现象等。当浅成相岩体出露面积小于10km2时,往往可根据下述特点进一步划分:①斑晶的含量:深度<0.5km 时,其斑晶含量一般小于35%,0.5~1km 时为35%~50%,1~2km 时一般大于60%;②斑晶平均大小:侵入深度小于1km,斑晶一般为数毫米;③基质粒度:深度小于1km,基质可出现隐晶质,若为显微晶质,粒度一般小于0.1mm,1~2km 则为0.1~0.2mm,有的甚至可达0.5m m 或更大;④角砾、碎屑结构:当黏性岩浆侵入到接近地表条件下时(如小于1km),若内压力大于上覆岩层压力,可伴随爆破作用,震碎的物质掉入岩浆中凝固后,形成各种侵入角砾岩或类似于凝灰结构的岩石。它们的存在是形成深度极浅的标志。

(2)中深成相

形成深度3~6km。岩体产状多为大中型岩株、岩瘤、岩盆、岩盖、大型岩墙及岩基等。岩体出露面积一般数十平方公里以上(也有几平方千米)。相带划分明显,边缘相带:不出现微粒-隐晶质冷凝带,而是中细粒或似斑状,基质粒度一般>0.3~0.5mm;内部相带:粒度大于边缘相带。斜长石可具环带结构,但一般不发育,钾长石多为具条纹构造的微斜长石,偏中性的岩体同化混染较强。围岩热变质明显,多为中—高温角岩,且变质带较宽(0.5km 至几千米)。矽卡岩化随深度增加而逐渐不发育,缺乏含羟基的矿物。岩体内脉岩发育。

(3)深成相

形成深度大于10km。围岩多为结晶片岩,分布于褶皱区的岩体其长轴方向与区域构造线一致,多为同构造岩体。经常出现规模不等的边缘混合岩带,故多与围岩呈侵入交代接触。成分多为富含斜长石的花岗岩或富含钾长石的花岗岩。有的岩体含围岩残留组分较多,岩体成分复杂。脉岩种属简单,伴生的伟晶岩以白云母伟晶岩或含稀土元素的伟晶岩为主。

2.剥蚀深度的判断

在区域地质调查中,地表所圈定的侵入岩体,并非是它形成时的全部产物,而是经过剥蚀的结果。推断和确定深成岩体的剥蚀程度,对建立岩石谱系单位和预测与其有关的某些矿产均具重要意义。

根据剥蚀程度的不同可分为4类:

(1)未剥蚀:在工作区内见不到深成岩体,仅见到围岩中有热接触变质晕(带)、热液蚀变、交代和矿化以及小岩枝(岩脉)等现象。这些迹象表明,此处地下有隐伏岩体,仅是未遭受到剥蚀,而未出露而已。

(2)剥蚀浅:有深成岩体出露,在侵入岩体中的顶(边)部有时可见较多的围岩顶垂体或大量捕虏体。在一般情况下,本类深成岩体大面积地出露早期侵入体(图4-20A);在特殊情况下,亦可以出露中、晚期侵入体,这种情况下,它们的接触界线为脉动型。

图4-20 侵入岩体剥蚀程度示意图

(左剖面图,右平面图)

A—剥蚀浅;B—剥蚀中等;C—剥蚀深

(3)剥蚀中等:在一般的情况下,深成岩体中仅出露早、中期侵入体,它们之间的接触界线大多为涌动型(图4-20B);在特殊情况下,亦可出露晚期侵入体,与上者的接触关系为脉动型。

(4)剥蚀深:深成岩体大面积出露,各期侵入体之间大体上均为涌动型接触(图4-20C)。

以上所述均是一般正常情况,各种地质因素是复杂的。所以对于深成岩体剥蚀程度的判断和确定,需要考虑不同的情况和因素进行综合分析,只单纯根据深成岩体的出露来判断是不准确的。一般地,花岗岩类深成岩体出露面积大,从几十平方千米到几百平方千米,甚至更大,而且在结构上又比较粗大则往往是剥蚀程度比较深,这可能是对的;但深成岩体出露面积小时,并不一定都是剥蚀浅的。推断和确定深成岩体的剥蚀程度,必须综合考虑以下条件:①围岩顶垂体或大型捕虏体的分布、数量和大小;②深成岩体内部各期侵入体的出露情况及其特征;③深成岩体中流动构造和变形构造的分布和产状及深成岩体的形态特征;④接触变质晕的分布、宽窄和变质程度;⑤脉岩的种类、分布和数量;⑥蚀变分带和矿化分带的情况。

(七)侵入体侵位机制的研究

侵入岩的侵位通常分两种类型:强力侵位(穹起、底辟和气球膨胀)和被动侵位(顶蚀、破火山口沉陷和断裂扩张)。

1.强力侵位的标志

(1)平面上呈圆形或椭圆形;

(2)与围岩有规则而清楚的接触界线;

(3)具有由矿物和暗色包裹体定向排列所显示的同心环状构造;

(4)早已存在的区域构造被调整到与岩体构造一致,区域构造走向环绕岩体的接触带,并平行岩体的主轴;

(5)在部分情况下,围岩发育新的片理平行接触带;

(6)岩石类型分带呈同心圆状,最晚形成的酸性的岩石一般出现在岩体中心;

(7)与侧向挤压有关,近岩体围岩中出现环状向斜,发育与就位同时产生的断裂,后者既出现在岩体内部,也出现在围岩中,并有同期岩脉填充。

2.被动侵位标志

(1)平面形态不规则;

(2)与围岩构造不一致,锯齿状接触边界;

(3)岩体周围常有岩枝贯入围岩,后者则有从接触带被推开或改变构造走向的迹象;(4)岩体边部常有棱角状捕虏体;

(5)围岩未因岩浆侵位而发生变形,围岩原有的构造即使靠近接触带也未受干扰,所以岩体内部缺乏定向组构。