長江中下游中生代矽卡巖成礦作用

李國文

摘要：通過調查發現，長江中下游矽卡巖大部分是巖漿結晶形成，矽卡巖巖漿可以通過與硅酸鹽巖漿混合或熔離、結晶分異等作用形成含礦礦漿。長江中下游地區的矽卡巖巖漿熱液成礦作用形成了大量矽卡巖熱液型礦床，疊加復合成礦作用在長江中下游地區普遍存在。

關鍵詞：矽卡巖 巖漿 結晶 成礦作用

在長江中下游地區，廣泛分布著中生代矽卡巖和相關礦床。調查研究發現這些矽卡巖和相關礦床是區域矽卡巖巖漿作用和矽卡巖巖漿熱液成礦作用的產物。矽卡巖巖漿作用包括矽卡巖巖漿形成和就位作用以及矽卡巖巖漿混合、熔離和結晶分異作用。由于作用過程不同，所形成的產物特征也明顯不同。

1.矽卡巖巖漿形成和就位作用

實驗巖石學資料（趙斌等，1995）表明，矽卡巖巖漿可由高溫的硅酸鹽（主要是中酸性—中基性）巖漿與碳酸鹽巖圍巖發生同化混染作用形成。矽卡巖巖漿是客觀存在的，大部分矽卡巖是由矽卡巖巖漿結晶作用形成的，而不是由交代作用形成的。對長江中下游地區安徽桃沖鐵礦和安徽安慶銅礦矽卡巖以及濱江矽卡巖的綜合地質調查結果表明，它們是由矽卡巖巖漿侵入結晶形成的。

安徽桃沖鐵礦，矽卡巖沿五通組之上的層間斷層呈似層狀分布于五通組與棲霞組之間，并與次級向斜同步褶曲，未見與侵入巖接觸。矽卡巖與圍巖的接觸邊界清楚截然，在矽卡巖與大理巖接觸帶上可見冷凝邊。安徽安慶銅礦，矽卡巖發育于月山閃長巖體與三疊系月山組和南陵湖組接觸帶。矽卡巖與大理巖地層接觸界線清晰且截然，但與閃長巖間多為漸變過渡關系。濱江地區，矽卡巖出露于濱江復向斜南部的濱江花崗巖體與泥盆系上統五通組（D3w）石英砂巖的接觸帶上，與接觸帶產狀基本一致，與巖體和地層接觸界線截然。

安徽桃沖鐵礦矽卡巖中石榴石環帶很發育，部分可見熔融包裹體，提供了桃沖鐵礦由矽卡巖巖漿結晶形成的巖相學證據。李秉倫和謝奕漢（1989）測定的安徽銅陵銅官山和獅子山礦區矽卡巖石榴石和透輝石中熔融包裹體的均一溫度為850—980℃，李院生（1991）測定的小銅官山石榴石矽卡巖鈣鐵輝石中熔融包裹體的均一溫度為1050—1150℃，如此高的均一溫度表明相關寄主礦物肯定是巖漿結晶形成的。

根據矽卡巖的就位位置不同，可將矽卡巖分為原地矽卡巖和異地矽卡巖兩類。原地矽卡巖的典型特征包括：A.與侵入巖體緊密伴生而分布在侵入巖體與碳酸鹽圍巖的接觸帶上；B.在靠近圍巖的矽卡巖中常能見到因同化混染作用不徹底而留下的圍巖捕虜體（多已變質成角巖和大理巖）；C.矽卡巖體周邊一般沒有冷凝邊和烘烤邊。安徽安慶銅礦和銅山銅礦的矽卡巖以及湖北大冶鐵礦的部分矽卡巖就屬于原地矽卡巖。異地矽卡巖的典型特征包括：A.常分布在斷裂帶和地層虛脫帶中，附近一般沒有侵入巖體與其緊密伴生；B.在矽卡巖中一般見不到圍巖捕虜體；C.矽卡巖體周邊一般有冷凝邊和烘烤邊。安徽桃沖鐵礦和濱江地區的矽卡巖以及湖北大冶鐵礦的部分矽卡巖就屬于異地矽卡巖。

2.矽卡巖巖漿混合、熔離和結晶分異作用

在高溫硅酸鹽巖漿與碳酸鹽圍巖發生同化混染作用形成矽卡巖巖漿以后，受構造擾動的影響，矽卡巖巖漿可以與硅酸鹽巖漿發生混合作用。在矽卡巖巖漿冷卻結晶過程中，后期補充的矽卡巖巖漿或硅酸鹽巖漿也可以與早期尚未完全固結的早期矽卡巖巖漿發生混合作用。這種混合作用可以使矽卡巖具有十分復雜的結構構造和礦物組合。

同時，在巖漿結晶過程中，矽卡巖巖漿可以在特定條件下發生巖漿熔離作用，形成具特殊成分的礦漿，礦漿冷卻結晶后就形成矽卡巖礦漿型礦床。矽卡巖原地礦漿型礦床見于安徽桃沖鐵礦和湖北大冶鐵礦。在安徽桃沖鐵礦，既可以見到由磁鐵礦和石榴石或鈣鐵輝石相間分布而構成的條帶狀礦石（圖1-1a），也可以見到鏡鐵礦在矽卡巖中呈港灣狀（圖1-1b）或沿鈣鐵輝石解理分布。在湖北大冶鐵礦，不僅可以見到致密塊狀（圖1-1c）和蜂窩狀（圖1-1d）磁鐵礦礦石，而且在矽卡巖型礦體中或在塊狀礦體與接觸帶附近的矽卡巖中可以見到脈狀或網脈狀磁鐵礦。這些礦石特征都表明，它們可能是矽卡巖巖漿發生熔離作用，熔離的鐵礦漿在原地冷卻結晶形成的矽卡巖原地礦漿型礦床。

此外，隨著溫度的降低，矽卡巖巖漿發生冷卻結晶作用，先結晶的粗粒高溫礦物會因重力作用而下沉形成矽卡巖堆積晶，引發結晶分異作用，使矽卡巖的成分發生改變。隨著結晶分異作用的不斷進行，可以形成矽卡巖巖漿熱液，導致相應的圍巖蝕變和礦化作用。對安徽濱江矽卡巖進行的區域地質調研提供了矽卡巖巖漿結晶分異作用的證據。在安徽濱江地區，可以見到完全由粗粒自形石榴石組成的致密塊狀矽卡巖，也可以見到由少量細粒石榴石膠結粗粒石榴石而成，它們可能是由結晶分異作用形成的石榴石堆積晶。

由上可見，長江中下游地區的矽卡巖主要是由高溫硅酸鹽巖漿與碳酸鹽圍巖發生同化混染作用形成矽卡巖巖漿，矽卡巖巖漿在原地就位或在異地侵入就位后冷卻結晶形成的。

3.矽卡巖巖漿熱液成礦作用

矽卡巖巖漿熱液在形成后沒有發生遠距離遷移而是在原地直接交代早期無水硅酸鹽高溫礦物組合和碳酸鹽圍巖就形成矽卡巖原地熱液礦床，而矽卡巖巖漿熱液在形成后發生遠距離遷移，在異地交代碳酸鹽圍巖就形成矽卡巖異地熱液型礦床。與此類似，矽卡巖巖漿熱液在形成后沒有發生遠距離遷移而在原地直接交代早期無水硅酸鹽高溫礦物組合和更早時期礦源層就形成矽卡巖原地層控熱液型礦床，而矽卡巖巖漿熱液在形成后發生遠距離遷移，在異地交代更早時期礦源層就形成異地層控熱液型礦床。

安徽桃沖鐵礦主要礦床類型為矽卡巖熱液脈型、矽卡巖熱液層型。長江中下游地區的矽卡巖巖漿熱液成礦作用形成了大量原地矽卡巖熱液型礦床和異地矽卡巖熱液型礦床，它們都包括矽卡巖熱液脈型、矽卡巖熱液層型和層控矽卡巖熱液等亞型礦床。

4．疊加復合成礦作用

長江中下游地區在中生代發生了強烈的殼幔混源巖漿—矽卡巖巖漿熱液成礦作用。這類成礦作用在很多地區疊加在古生代海相噴流－沉積熱液成礦作用之上，形成了大量疊加改造成因的層控矽卡巖礦床。與此同時，在有些地區，由于具備多種條件的成礦環境，這類成礦作用可以同時形成殼幔混源巖漿熱液礦床、矽卡巖熱液礦床或層控矽卡巖熱液型礦床，構成所謂復合礦床。

陸建軍等（2003）對安徽冬瓜山銅礦進行了礦石結構構造、礦物相變和礦物組合、圍巖蝕變和礦石同位素地球化學研究，提供了復合疊加成礦作用的典型實例。

從礦石結構構造來看，燕山期巖漿熱液作用不僅形成了典型熱液成因的矽卡巖型和斑巖型礦體，而且對層狀硫化物礦體進行了改造和疊加，形成了脈狀、環斑狀和浸染狀等具典型熱液成因特征的結構構造。從礦物相轉變和礦物組合特征來看，在塊狀硫化物礦石中存在由膠黃鐵礦—黃鐵礦—磁黃鐵礦—磁鐵礦的礦物相變。這種相變可能是由巖漿侵入帶來的熱量使礦石發生變質形成的。同樣由于受到熱的作用，石膏可脫水轉變成硬石膏。層狀礦體中的石英和碳酸鹽等脈石礦物與巖漿流體相互作用，可形成蛇紋石、綠泥石、高嶺石和滑石等礦物。礦石組構及其礦物組合研究表明，流體的疊加－改造作用不僅改變了礦體的物質組成，而且使其富集銅等成礦物質。

礦石硫同位素來看，冬瓜山層狀礦體含銅硬石膏—黃鐵礦礦石中硬石膏和黃鐵礦的硫同位素組成隨著遠離巖體而呈現出規律性變化。隨著遠離巖體，硬石膏的δ34S值依次為14.8‰，17.1‰，16.5‰和20.5‰，表現出逐漸升高的趨勢，并最終與黃龍組中沉積硬石膏的δ34S值20.5‰—21.6‰接近，而黃鐵礦的δ34S值則表現出相反的演化趨勢，其δ34S值依次為7.7‰，6.2‰，6.5‰和4.0‰，并最終接近膠黃鐵礦的δ34S值4.07‰（唐永成等，1998）硬石膏和黃鐵礦的這種同位素變化與巖漿熱液對層狀礦體的改造有關。

總之，疊加復合成礦作用在長江中下游地區普遍存在，形成了大量層控矽卡巖熱液礦床以及矽卡巖熱液礦床與斑巖礦床復合產出的復合礦床。由于疊加復合作用使成礦物質在局部更加富集，使很多礦床成為大礦和富礦。

5.結論

實驗證明矽卡巖巖漿是客觀存在的。長江中下游地區安徽桃沖鐵礦和安徽安慶銅礦矽卡巖以及濱江矽卡巖的綜合地質調查結果表明，它們是由矽卡巖巖漿侵入結晶形成的。根據巖漿侵位位置可分為原地矽卡巖巖漿和異地矽卡巖巖漿，各具特征。長江中下游地區的矽卡巖主要是由高溫硅酸鹽巖漿與碳酸鹽圍巖發生同化混染作用形成矽卡巖巖漿，矽卡巖巖漿在原地就位或在異地侵入就位后冷卻結晶形成的。長江中下游地區的矽卡巖巖漿熱液成礦作用形成了大量原地矽卡巖熱液型礦床和異地矽卡巖熱液型礦床，它們都包括矽卡巖熱液脈型、矽卡巖熱液層型和層控矽卡巖熱液等亞型礦床。疊加復合成礦作用在長江中下游地區普遍存在，形成了大量層控矽卡巖熱液礦床以及矽卡巖熱液礦床與斑巖礦床復合產出的復合礦床。