西藏雄巴地區鈣華沉積機制及其地質意義

梁恒 姚永康

摘要：熱液活動是地球內部維持物理能量平衡的一種形式，這種促進能量平衡的過程，實際上也是富集成礦元素的過程，熱液具有較高的礦化度和鹽度，通常能夠形成大型或者超大型礦床，熱液在移動過程中，外界條件的改變，自身穩定狀態被打破，沉淀出大量的鈣華，因此鈣華是反應熱液活動的一種標志，本文通過以雄巴地區勘察到的鈣華丘為例，闡述其形成機制以及對青藏高原地質研究尤其是硼礦找礦的重要意義。

關鍵詞：成礦熱液、鈣華、硼礦

緒論

在西藏阿里地區雄巴盆地色卡執的周圍，發育有風化較為破碎的、散落分布的鈣華丘，這些鈣華丘覆蓋在以鈣堿性為主的白堊紀杰嘎組、古始新世林子宗群火山巖之上，這些火山巖中富含豐富的硼，為硼礦的形成提供了充足的物質來源，研究成礦作用，必須研究礦物元素的起源、搬運方式、沉積過程三個方面，而熱液活動是成礦元素遷移最重要的方式，一方面可以直接帶來豐富的成礦元素，另一方面可以通過淋濾成礦原巖石，從而形成成礦流體。本次勘察發現的泉華以鈣華為主，可見少量的硅華，這是熱液活動遺留下來的痕跡，具有十分重要的地質意義。

地質背景

雄巴地區位于阿里地區革吉縣北部約70公里處，特提斯造山系東部，班公湖怒江結合帶西段，該地區由于南北地塊壓力，整體構造向東西應力延伸，南部的岡底斯巖漿巖帶是青藏高原最大的島弧巖漿巖帶，火山活動非常強烈，斷層發育，圍繞色卡執形成了封閉的山間盆地；從地理位置看，雄巴地區是土耳其安納托里高原硼礦床向東部的延伸，發育富硼的火山

沉積二元結構，即上部為巖漿巖，下部為凝灰巖、灰巖、碳酸鹽巖互層的沉積地層；這種巖石組合與同一成礦帶的安納托利亞硼礦區沉積單元相比較，具有很大的相似性；通過礦物的定年實驗，可以確定該地區地層時代與安納托利亞火山

沉積硼礦床相吻合，均為中新世；因此該地區具有形成大型超大型硼礦的巨大潛力。

鈣華的沉積機制與沉積類型

鈣華的礦物成分主要包括方解石、文石，化學成分均為CaC03，形成碳酸鈣沉淀的碳酸鹽溶液的平衡狀態遵從化學反應：Ca2++2HC0CaC03 l+C02 f+H20，該反應是可逆的，碳酸鈣沉淀的正反應是吸熱的過程，從公式可以看出決定CaC03沉淀的因素是水體二氧化碳的含量和溫度，根據亨利定律，當外界壓強降低時，水體中二氧化碳相對分壓升高，二氧化碳的溶解度降低，大量的二氧化碳逸出，水體的PH值升高，碳酸鈣沉淀出來；由于正反應為放熱反應，因此炎熱的氣溫更有利于鈣華的形成；生物活動對鈣華的沉淀也有一定的作用，具體表現在生物活動的光合作用吸收水體中的C02，降低了水體中碳酸氫根的濃度，從而促進了CaC03的沉淀。

根據水體中C02的來源，Pedley將鈣華的沉積類型分為兩種類型，大氣成因鈣華和熱成因鈣華，前者多發生在溫暖多雨的南方地區，熱成因鈣華多發生在構造活動強烈的地區，雄巴地區地處喜馬拉雅大型地熱帶，熱成因鈣華較為發育，由于下覆洋殼的潛沒作用，在地幔形成熔融的巖漿和巖石變質作用產生的二氧化碳，在高溫高壓的條件下，大量融入到地下水體中，形成了高溫高分壓的酸性溶蝕液，這些液體強烈溶蝕圍巖捕獲了大量的Ca2+離子，這些含有大量的Ca2+和HC03離子的液體沿著裂隙或底層薄弱帶冒出地表，在出露地表時，由于水中的C02的分壓與大氣壓強非常大的壓強差，致使C02迅速地從水體中脫逃，水中高度過飽和的Caz+離子和碳酸根離子沉淀形成鈣華，由于懸殊的壓力差，二氧化碳的逃逸速度非常之快，碳酸鈣的沉淀速率極較快，所形成的鈣華往往發育層狀結構（如圖1），平面上以泉眼或者裂隙為中心呈拱狀。

鈣華的地質意義

青藏高原鈣華的形成和演化，不僅受到強烈的地質構造活動的影響，而且受到古氣候、古環境的影響，因此鈣華的研究是對揭示青藏高原構造運動、環境變遷具有十分重要的意義：

（1）對古氣候、古環境具有的特殊意義：鈣華具有較快的沉積速率，從而形成連續的層狀結構，是很好的氣候環境信息的載體，記錄了氣候環境的周期性變化，鈣華的沉積離不開水體，西藏地區的降水主要受印度季風的影響，因此鈣華的生長過程也是印度季風環境變化的過程。

（2）對新構造活動的意義：熱液鈣華的形成與斷裂有很大的關系，熱液沿著斷裂帶或薄弱帶活動，間接反映出構造活動的特點和活動歷史，一些熱成因鈣華可以反映出深部地熱流體的溫度和規模。

（3）對熱水成礦礦床的指示作用：熱液活動是一種極為活躍的成礦地質作用，而表生的噴流成礦是成礦模式的重要組成部分，鈣華往往是是熱液噴出地表的標志性物質，在噴流口沉積物的下部經常發生熱液滲透交代變質或熱液充填作用，形成脈狀充填型礦化帶，在空間范圍內，熱液成礦往往分布在熱水噴流口附近的物理化學梯度帶內，在橫向上按沉積順序分為硅質、碳酸鹽、硫酸鹽等沉積帶對應相應的礦化分帶。

結語

雄巴地區具有形成大型硼礦床的潛質，熱液活動形成的富硼流體在盆地沉積是該地區最主要的成礦方式，通過鈣華定年技術的絕對年齡可以揭示成礦熱液活動的時代，礦物組合可以反映出熱液的溫度，鈣華的規模也可以反映成礦流體活動的強烈程度，對礦產規模的評估有很大的參考價值，因此，鈣華對尋找火山沉積硼礦具有很大的指導意義。