矿物学特征

如题所述

矿物学是地质学研究的基础,许多地质现象的解释都有赖于对矿物学知识的正确理解。例如,火成岩中的锆石矿物组合往往与岩浆过程的速率有关,快速的岩浆过程常导致火成岩中出现复杂的锆石矿物组合(梁涛等,2007);反之,锆石矿物组合将会趋于简单。

图 6 -7 锆石的温度 ( T) - 时间 ( Δt) 历程示意图( 据 Harley et al.,2007)

由图 6-7 可以看出,由于锆石矿物的稳定性,在整个成岩成矿历程中具有非常复杂的演化历史,因而也是包含最丰富成岩成矿信息的矿物之一。假定有一个高温地体形成于热造山带中,其持续经受高温作用的时间用 Δt 表示。图中 表示 ‘近似逼近’ 高温变 质作用 年龄。受热期间岩石将发生部分熔融,引起先存细粒锆石的分解,然后新锆石在残存锆石颗粒基础上沉淀 。高温熔浆的结晶作用及随后锆石的生长通常发生在峰期后的冷却路径上,在不同的区段上都可以发生锆石的结晶作用,具体的位置取决于熔浆中的水含量或与围岩的关系 。新锆石也可能是可以释放 Zr 的反应的结果,例如,石榴子石 ( Grt)或金红石 ( Rt) 的分解 ,与 P – T 路径有关。当岩石冷却到低温窗以下时, ‘残余’熔浆将晶出某种新锆石 ,释放出来的流体可能引起先存锆石的选择性重结晶 。锆石的重结晶原则上可以发生在变质作用的任何阶段,可以超出近峰期温度区间( Harley et al.,2007) 。

当考虑非平衡岩浆热力学时,可以推测,上述过程将不能顺利完成,因而小体积火成岩中常见有复杂的锆石组合。反之,先存的锆石将可能全部消失,所有的锆石都是成分和结构相对均一的同岩浆锆石。可见,矿物及其组合特征是地质过程的有效指示器。

陈光远等长期致力于成因矿物学和找矿矿物学的研究,积累了大量与成矿预测有关的矿物学信息 ( 陈光远等,1988) 。通过多年的努力,已经建立了系统的找矿矿物学理论和方法,在铁矿、金矿等矿种的找矿实践中取得了很好的效果。

图6 -8 冲江斑岩铜矿含矿斑岩与无矿斑岩的热释光特征( 据刘波等,2004,经重绘)

此外,岩浆体中被裹挟的成矿流体在寄主岩浆快速冷却的条件下,将由于寄主岩浆的冷凝外壳的形成而封存在岩浆体内。矿石矿物的结晶温度通常低于硅酸盐矿物,只有火成岩体冷却到一定温度时成矿作用才开始发生。因此,这类矿体的赋存部位与侵入体紧密相关,如斑岩型矿床及某些铜镍硫化物矿床。同时,卸载了成矿物质之后的无矿流体将会引起寄主岩体发生多阶段蚀变,直到流体完全失去活动能力为止。相反,无矿岩体内没有流体的封存,将不会引起岩浆期后热液蚀变。例如,刘波等( 2004) 对比了西藏冈底斯冲江斑岩铜矿含矿岩体与无矿岩体的热释光特征,发现无矿岩体具有双峰特征,而含矿岩体为单峰特征 ( 图 6 - 8) 。这很可能就是热液蚀变的结果,因为高温岩浆的快速结晶更容易引起晶格缺陷,在热液蚀变条件下缺陷则可以逐渐得到修复。这大概就是成岩作用往往早于成矿作用的真实原因,以往所称的岩浆期后热液成矿作用模式可能需要重新考虑。

又如,胶东乳山金矿黄铁矿热电性的研究表明,其标型特征对于进一步找矿具有重要的指导意义 ( 李胜荣等,1994) 。通过详细的矿物标型研究和矿物学填图,有效地预测了21 线 - 700 m 以下的第四富矿段。

总之,矿物学资料是重要的,矿物学家在这方面做了大量的工作。我们在这里仅仅是重新提起注意,特别是一些宏观的、肉眼可见的矿物学特征和矿物组合特征对于加速找矿预测是不可忽略的。例如,尽管绿泥石经常是低温蚀变的矿物,但含铁流体则应当具有高温的特征,这种非平衡现象可能也是快速地质过程的特征之一。

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