偉晶巖礦床的形成條件及成礦作用

1、偉晶巖礦床的形成條件及成礦作用、偉晶巖礦床的形成條件（一）形成溫度和壓力（深度）溫度近年來(lái)，通過(guò)對(duì)偉晶巖中斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石、黑云母、石榴子石、白云母及氣液包裹體進(jìn) 行的測(cè)試，取得了不少數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，邊緣帶細(xì)晶巖的形成溫度為1000C左右；中 間帶的細(xì)粒、中粗粒及塊體的形成溫度為800500C；晶洞礦物的形成溫度可降至160C或 更低；各種交代礦物（鈉長(zhǎng)石化、白云母化、云英巖化、鋰云母化、石榴石化等）的形成溫 度為500200C。由此可見(jiàn)，偉晶巖形成溫度的范圍較大，約為1000160C之間，其主體 部分則約形成于700200C之間，稀有金屬礦化主要發(fā)生于500300C之間。在偉晶巖形成 過(guò)程

2、中，從邊緣到中心，礦物的形成溫度是逐漸降低的。壓力偉晶巖形成時(shí)的壓力，根據(jù)B.施馬京的實(shí)驗(yàn)資料，開(kāi)始時(shí)可能達(dá)到800500Mpa，結(jié)束 時(shí)降至200100Mpa。絕大部分偉晶巖形成深度均較大，特別是花崗偉晶巖，即它們?cè)谙喈?dāng)大的壓力條件下形 成的。理論和實(shí)踐都證實(shí)，花崗偉晶巖產(chǎn)于39km，有的可能更深些。在小于3km深度范 圍內(nèi)，除形成極少數(shù)含稀有金屬礦化的似偉晶巖（塊狀長(zhǎng)石-石英脈）外，一般沒(méi)有典型的 偉晶巖形成。這是因?yàn)橹挥性谙喈?dāng)大的壓力下，揮發(fā)性組分才能保留在巖漿中，形成偉晶巖， 否則，這些揮發(fā)性組分在超臨界溫度下發(fā)生沸騰、氣化和外逸，不利于偉晶巖形成。另外， 較大的深度可使熱量散失緩慢，

3、從而有利于體系長(zhǎng)時(shí)間結(jié)晶作用進(jìn)行。證明偉晶巖形成深度很大的地質(zhì)資料很多：偉晶巖均出露于那些在地質(zhì)歷史上經(jīng)受過(guò) 長(zhǎng)期強(qiáng)烈上升或剝蝕的地區(qū)；與偉晶巖伴生的往往是角閃巖相，甚至是麻粒巖相變質(zhì)巖； 與偉晶巖有關(guān)的花崗巖均屬深成巖相；偉晶巖形成時(shí)代大多較老，多屬古生代或前古生 代，中生代偉晶巖多不典型；偉晶巖地區(qū)一般不伴生同時(shí)代的角礫巖。這些現(xiàn)象均可說(shuō)明 偉晶巖形成深度很大的特征。按偉晶巖礦床的形成深度可以分出4個(gè)偉晶巖相：（1）較小深度的水晶偉晶巖相，深度為1.53km；（2）中等深度的稀有金屬偉晶巖相，深度為3.57km；（3）較大深度的云母?jìng)ゾr相，深度從78km到1011km；（4）極深的陶瓷原

4、料偉晶巖相，形成深度超過(guò)1011km。（二）揮發(fā)性組分的作用水、氟、氯、硼、二氧化碳、磷等揮發(fā)性組份的存在和數(shù)量的多寡，對(duì)形成偉晶巖礦床 有十分重要的意義。首先，揮發(fā)性組分能降低巖漿的粘度和礦物的結(jié)晶溫度（含水1%能降 低熔點(diǎn)3050C），延緩結(jié)晶時(shí)間，有利于形成巨大的礦物晶體和良好的帶狀構(gòu)造。其次， 揮發(fā)性組分可與稀有元素等結(jié)合形成易溶化合物，隨著溫度的下降和揮發(fā)性組分的增加，稀 有元素在偉晶巖形成作用的后期得到高度富集，并逐漸轉(zhuǎn)入氣水熱液并發(fā)生交代作用，從而 形成豐富的稀有元素礦物。另外，揮發(fā)性組分具有高的熱容，所攜帶的熱量也大，因此有利 于長(zhǎng)期、緩慢的結(jié)晶。（三）巖漿巖條件與花崗偉晶巖礦

5、床有成因聯(lián)系的花崗巖多呈巖基狀產(chǎn)出，出露面積可達(dá)數(shù)百平方公里。 通常情況下，花崗巖體愈大，偉晶巖脈數(shù)量越多，構(gòu)成的偉晶巖區(qū)規(guī)模愈大。一般孤立的“小 侵入體”基本上不形成偉晶巖，因?yàn)檫@種“小侵入體”不可能產(chǎn)生形成偉晶巖的大量揮發(fā)性 物質(zhì)，而且它們產(chǎn)出的地質(zhì)環(huán)境也不利于偉晶巖的形成。不同類(lèi)型的偉晶巖礦床，總是與一定深度相的花崗巖類(lèi)有關(guān)。例如，水晶偉晶巖礦床在 成因上是與淺成的花崗巖類(lèi)侵入體有關(guān)；而稀有金屬偉晶巖礦床則是與中深成的花崗巖類(lèi)侵 入體有關(guān)，它們是有關(guān)巖漿分異的最后產(chǎn)物?？臻g上，偉晶巖可產(chǎn)于母巖侵入體的頂部和邊部，也可分布在母巖附近的沉積-變質(zhì)巖 中（圖4-4）。在巨大的花崗巖基中，偉晶巖

6、多集中在外接觸帶，或分布在巖體頂蓋的圍巖 殘余體中。在一些地區(qū)的偉晶巖礦田中，經(jīng)?？梢?jiàn)不同類(lèi)型的偉晶巖圍繞花崗巖體呈帶狀分 布，這種帶狀分布從花崗巖到圍巖方向表現(xiàn)為（圖4-5）：（1）偉晶巖的類(lèi)型愈來(lái)愈復(fù)雜， 依次出現(xiàn)微斜長(zhǎng)石型偉晶巖一微斜長(zhǎng) 石鈉長(zhǎng)石型偉晶巖一鈉長(zhǎng)石型偉晶巖 一鈉長(zhǎng)石鋰輝石型偉晶巖一鈉長(zhǎng)石鋰 云母型偉晶巖；（2）偉晶巖脈中的交代作用愈來(lái) 愈強(qiáng)烈，交代作用的類(lèi)型依次為白云母 化一鈉長(zhǎng)石化一鋰云母化；圖4-4花崗偉晶巖產(chǎn)狀示意圖1-花崗巖；2-偉晶巖；3-片巖（3）偉晶巖中稀有金屬愈來(lái)愈富 集，富集的元素依次為稀土一鈮（鉭） 一鍍一鋰一鈮、鋰、銣和銫。含稀土偉 晶巖通常產(chǎn)于母巖體

7、內(nèi)，含鉭、鋰、銣 和銫的偉晶巖通常都產(chǎn)于母巖體邊緣 或圍巖中。偉晶巖礦床往往產(chǎn)于區(qū)域變質(zhì)作用較發(fā)育地區(qū)，所以偉晶巖礦床的圍巖往往是各類(lèi)片巖、片麻巖等，此外還有粗?；◢弾r， 層以及火山巖中，偉晶巖比較少 見(jiàn)。圍巖條件對(duì)偉晶巖礦床的影 響主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：一是由 于圍巖的物理性質(zhì)影響裂隙的性 質(zhì)及其發(fā)育程度，因而也影響到 偉晶巖的形態(tài)，如在片巖化的圍 巖中易形成板狀偉晶巖，在片麻 巖和花崗巖質(zhì)巖石中常形成透鏡 狀和柱狀偉晶巖。另一是圍巖的 成分對(duì)偉晶巖中某些元素的分散 和富集也有一定影響，如圍巖為 灰?guī)r時(shí)，可使偉晶巖中的鋰富集， 形成大量鋰輝石；圍巖是角閃巖、 黑云母片巖、鎂鐵質(zhì)巖等含鎂巖 石時(shí)

8、，由于鎂和鋰的地球化學(xué)性 質(zhì)相似，易于發(fā)生類(lèi)質(zhì)同象置換， 使部分鋰分散到圍巖中，而引起 偉晶巖中鋰的貧化。少量產(chǎn)在鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖石中。在未經(jīng)變質(zhì)的沉積蓋vit互3 rvij互$fez 7 rn（五）地質(zhì)構(gòu)造條件1-二云母花崗巖；2-微斜長(zhǎng)石型偉晶巖；3-微斜長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石型偉晶巖；4-鈉長(zhǎng)石型偉晶巖；5-鈉長(zhǎng)石鋰輝石 鋰云母型偉晶巖；7-類(lèi)型分帶線；8-類(lèi)型分帶編號(hào)圖4-5四川某地不同類(lèi)型偉晶巖空間分布示意圖（據(jù)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)所稀有組，1975）地質(zhì)構(gòu)造對(duì)偉晶巖的分布具有明顯的控制作用。大量資料表明，花崗偉晶巖主要分布在褶皺帶內(nèi)、地臺(tái)邊緣的區(qū)域斷裂 帶附近或不同構(gòu)造單元結(jié)合部位。沿著區(qū)域性斷裂

9、帶，偉晶巖帶延伸常達(dá)數(shù)十、數(shù)百甚至數(shù) 千公里以上，寬度往往只有數(shù)公里到十幾公里。偉晶巖帶內(nèi)的偉晶巖分布也是不均勻的，一些地段偉晶巖稀少，一些地段偉晶巖密集， 密集的地段有人稱(chēng)為偉晶巖區(qū)或偉晶巖田。偉晶巖區(qū)（田）內(nèi)的偉晶巖和其相鄰的花崗巖體 大都來(lái)源于同一巖漿源，是巖漿演化不同階段的產(chǎn)物。偉晶巖區(qū)（田）常受背斜軸部、地層接觸帶、斷裂帶等構(gòu)造控制。偉晶巖區(qū)（田）內(nèi)的 偉晶巖脈的分布常受各種斷裂、裂隙等次一級(jí)構(gòu)造的控制。此外，地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境對(duì)偉晶巖的形態(tài)、分帶特征及礦化富集影響較大，如相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu) 造環(huán)境，形成的偉晶巖形態(tài)簡(jiǎn)單，分帶性好，礦化富集；而產(chǎn)于不穩(wěn)定構(gòu)造環(huán)境中的偉晶巖， 一般形態(tài)復(fù)雜，分異分

10、帶性差，很少富集稀有元素。應(yīng)該指出，偉晶巖礦床的形成，是各種條件綜合作用的結(jié)果，因此在研究偉晶巖礦床的 成因時(shí)，應(yīng)該分析各種條件在成礦中的作用，從而獲得比較全面和深入的認(rèn)識(shí)。二、偉晶巖礦床的成因偉晶巖的成因問(wèn)題，特別是偉晶巖形成的物理化學(xué)條件演化問(wèn)題是現(xiàn)代礦床學(xué)中最有爭(zhēng) 議的問(wèn)題之一。（一）巖漿偉晶巖礦床成因由巖漿作用形成偉晶巖的假說(shuō)較多，歸納起來(lái)主要有如下3種不同觀點(diǎn)：巖漿結(jié)晶觀點(diǎn)以費(fèi)爾斯曼、尼格里、弗拉索夫等為代表。他們認(rèn)為，在高溫、高壓下，揮發(fā)性組分能 無(wú)限溶解于巖漿中，因此在巖漿結(jié)晶末期，形成富含揮發(fā)組分的巖漿，緩慢冷卻而結(jié)晶形成 偉晶巖。根據(jù)這一假說(shuō)推斷，如果沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的、富含揮發(fā)分的

11、高溫偉晶巖漿，便不可能有偉 晶巖。關(guān)于偉晶巖漿的形成，費(fèi)爾斯曼等認(rèn)為，它是由母巖漿經(jīng)結(jié)晶分異作用而分離出來(lái)的 富含水等揮發(fā)分的殘余巖漿，在這種巖漿中水的溶解度是無(wú)限的；而弗拉索夫考慮到硅酸 鹽熔漿中水溶解度的有限性，提出它是由大量揮發(fā)分和稀有元素化合物等在花崗巖漿上部局 部聚集形成的。熱液交代觀點(diǎn)贊成這一觀點(diǎn)的以查瓦里斯基和尼基京為代表。他們注意到水在花崗巖漿中的有限溶解 性，所以否認(rèn)有專(zhuān)門(mén)的偉晶巖漿的存在，并認(rèn)為偉晶巖是氣化熱液對(duì)原巖交代改造形成的。 花崗偉晶巖礦床的具體形成過(guò)程分為2個(gè)階段：第一階段為母巖再結(jié)晶階段。氣水熱液在封閉系統(tǒng)內(nèi)對(duì)母巖發(fā)生作用，使其中的造巖礦 物發(fā)生再結(jié)晶形成偉晶巖

12、的主體，與此同時(shí)，發(fā)生長(zhǎng)石和石英的帶狀分異，隨分異程度的不 同，形成各種不同的帶狀構(gòu)造。第二階段為交代作用階段。交代作用是在開(kāi)放系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的。當(dāng)氣水熱液引起母巖再結(jié) 晶之后，隨著分餾作用的進(jìn)行，熱液成分逐漸得到改變，和母巖礦物之間的平衡狀態(tài)也隨之 被打破，于是發(fā)生了一系列的交代作用，最后導(dǎo)致偉晶巖中稀有元素的富集。巖漿結(jié)晶與熱液交代兼容的觀點(diǎn)。這一觀點(diǎn)以美國(guó)地質(zhì)學(xué)家瓊斯、赫斯、舍列爾等為代表。他們認(rèn)為偉晶巖是按照一種復(fù) 雜的方式通過(guò)綜合途徑形成的，其形成的過(guò)程可以分為2個(gè)獨(dú)立的階段：首先是巖漿階段， 在這一階段，殘余熔體充填了空隙，按照巖漿結(jié)晶的方式形成簡(jiǎn)單成分的帶狀偉晶巖，這時(shí)， 體系是半封

13、閉的，即對(duì)帶出是開(kāi)放的。第二階段是交代階段，在這一階段，系統(tǒng)是完全開(kāi)放 的，通過(guò)深部巖漿房來(lái)的汽化熱液對(duì)簡(jiǎn)單偉晶巖的交代改造，形成成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的偉晶巖 體。上述關(guān)于巖漿偉晶巖礦床的3個(gè)成因觀點(diǎn)在5個(gè)主要方面存在明顯的分歧，具體歸納于 表4-1中。表4-1關(guān)于巖漿偉晶巖礦床成因觀點(diǎn)的對(duì)比成因觀點(diǎn)殘余巖漿 的作用交代作用 的意義溶液的來(lái)源系統(tǒng)的封 閉程度揮發(fā)分在巖漿中的溶解度殘余巖漿結(jié)晶決定性的 作用輔助性作 用偉晶巖體系內(nèi)部封閉的無(wú)限的溶解殘余巖漿結(jié)晶與 熱液交代考慮其作 用起重要作 用深處開(kāi)始半開(kāi)放，后來(lái) 全開(kāi)放未研究熱液交代否定其作 用起決定性 作用偉晶巖內(nèi)或 深處從封閉到半開(kāi)放到 開(kāi)放有限的溶解（二）變質(zhì)偉晶巖的成因變質(zhì)成因的偉晶巖大多與前寒武紀(jì)變質(zhì)雜巖有關(guān)。它是由超變質(zhì)的深熔作用或選擇重熔 作用形成的一種深熔流體，隨著揮發(fā)組分的聚集，對(duì)固態(tài)巖石發(fā)生重結(jié)晶作用及交代作用， 或沿構(gòu)造裂隙貫入而形成偉晶巖脈。具有不同成礦特征的偉晶巖，可產(chǎn)在不同變質(zhì)帶中，它 們與變質(zhì)帶的演化具有相同的熱力學(xué)環(huán)境。眾所周知，稀土偉晶巖是產(chǎn)在水分壓較小的麻粒巖相或角閃巖相下部