礦石中礦物生成順序的確定

侯青亞

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，山西 太原030002）

同一礦化階段內(nèi)，能形成一組礦物，這些礦物不是都在同一時(shí)間內(nèi)形成的，各種礦物形成的時(shí)間關(guān)系稱(chēng)為礦物的生成順序，如先后生成、同時(shí)生成和超覆生成關(guān)系，反映了礦物的生成順序。礦物生成順序決定于礦物形成時(shí)的物理化學(xué)條件等特點(diǎn)，因此通過(guò)礦物生成順序的研究，可以了解礦物形成時(shí)的溫度、壓力、含礦介質(zhì)變化、氧化還原情況、主要造礦礦物的富集規(guī)律和形成方式等，從而給礦化演變提供一定的實(shí)際資料，便于對(duì)礦化特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 礦物生成順序的確定

搞清礦石中各礦物的沉淀時(shí)間順序，是了解礦物之間相互關(guān)系和礦石形成方式的基礎(chǔ)，最終利用對(duì)于成礦過(guò)程的了解，分析礦體內(nèi)礦石富集的趨勢(shì)和變化規(guī)律。

同一個(gè)成礦階段或成礦期內(nèi)，沉淀一系列的礦物，由于各種原因，礦物沉淀時(shí)間表現(xiàn)為相對(duì)的先后順序，這可以從礦石結(jié)構(gòu)的研究確定。礦物生成順序的確定必須是在成礦階段或成礦期已經(jīng)劃分的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。同一個(gè)成礦階段內(nèi)各礦物的生成順序有先后，主要原因是某種礦物未沉淀之前在礦液內(nèi)所呈的溶解化合物當(dāng)時(shí)的穩(wěn)定性順序決定的，最不穩(wěn)定的最先沉淀。通常沉淀的礦物與當(dāng)時(shí)礦液中它所呈的化合物，成分上是不一致的，例如黃銅礦當(dāng)時(shí)并不是呈可溶的液相的CuFeS2。礦液中化合物不穩(wěn)定的原因不外乎是：熔點(diǎn)高，溫度下降時(shí)先沉淀，化合物溶解度小，復(fù)雜化合物的分解，與固相反應(yīng)，氣體逸失或壓力降低使某些化合物溶解度降低，某些成份過(guò)飽和，成分不同的溶液的中和與反應(yīng)，氧化-還原電位的急劇變化，溶液pH值的改變、溫度下降等等，必須指出，同樣幾種礦物，在不同的礦床形成環(huán)境中，生成順序并不是一樣的，這與礦液中元素的相對(duì)濃度、其他物理化學(xué)因素有關(guān)，不是一成不變到處適用的，一定要根據(jù)實(shí)際觀(guān)察確定。根據(jù)若干礦床的實(shí)際觀(guān)察得出的可靠經(jīng)驗(yàn)，某些礦物之間的生成順序確是相對(duì)固定的，但是也只能供參考，不能作為根據(jù)。不同成礦期或成礦階段的礦物伴生，當(dāng)然生成順序照例應(yīng)該是明顯的，但是如果期和階段的劃分不清楚，單憑小范圍內(nèi)礦物晶粒之間的伴生關(guān)系也不一定能正確判別。

2 礦物生成順序的判別

礦物的生成順序如何判別，下面著重說(shuō)明礦物生成順序的幾種表現(xiàn)形式：先后沉淀、同時(shí)沉淀、超覆沉淀。

1）先后相繼沉淀。甲礦物領(lǐng)先沉淀表現(xiàn)出比乙礦物早，例如甲被乙溶蝕、交代，而從未見(jiàn)到相反的情況。甲礦物沉淀早，結(jié)束也早，乙礦物沉淀發(fā)生在甲全部沉淀之后。

2）同時(shí)沉淀。包括兩種情況：兩種礦物幾乎同時(shí)從礦液中沉淀，分別結(jié)晶；既成固相的礦物，在沉淀后不久或很久，分解成兩種或更多的礦物相，從甲中分解出乙，或甲分解為乙和丙，是同時(shí)發(fā)生的。分別結(jié)晶的礦物往往形成共生邊界，兩種礦物以平整的界面或晶面毗鄰。共結(jié)（或共熔）是溶液中兩種化合物在一定溫度時(shí)按一定的量比共溶，冷卻到一定溫度時(shí)也開(kāi)始按一定的量比同時(shí)沉淀，按共結(jié)比同時(shí)結(jié)晶出兩種礦物，直到完全結(jié)晶完畢或其中的一個(gè)組份共結(jié)比結(jié)晶完畢為止。礦石結(jié)構(gòu)往往成緊密的交生，如蠕蟲(chóng)狀、文象狀。但是應(yīng)注意與交代、固溶體分解等結(jié)構(gòu)區(qū)別。固溶體分解，凝膠混合物的分別凝結(jié)析出、變質(zhì)時(shí)的重結(jié)晶、復(fù)雜成分的礦物分解，都是礦物連晶同時(shí)生成的證據(jù)。膠體沉積的顆粒環(huán)帶結(jié)構(gòu)、鮞粒內(nèi)赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、鮞綠泥石的環(huán)帶，雖然化學(xué)條件和礦物組成明顯改變，也不妨說(shuō)是“同時(shí)”生成的特殊表現(xiàn)。

3）超覆沉淀。兩種礦物的關(guān)系，既有明顯的先后，也有同時(shí)沉淀的證據(jù)。具體情況可能有：甲乙同時(shí)開(kāi)始沉淀，但結(jié)束有先后；甲先沉淀，乙后沉淀，但甲乙沉淀幾乎同時(shí)結(jié)束；甲先沉淀先結(jié)束，在甲沉淀的過(guò)程中乙隨后沉淀，但乙結(jié)束晚；也有甲沉淀早于乙，但結(jié)束晚于乙。證據(jù)都可靠，說(shuō)明兩者的沉淀時(shí)間有一段重合，也有一段超前或落后。另一類(lèi)情況是由于礦物多世代，甲的第一個(gè)世代沉淀完畢，乙沉淀，乙沉淀完畢，甲的第二個(gè)世代開(kāi)始沉淀，中間并沒(méi)有時(shí)間重合。例如晶粒內(nèi)部的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，不同組份的環(huán)帶反復(fù)交替。同一個(gè)成礦階段沉淀的累層帶狀構(gòu)造中礦物先后重復(fù)出現(xiàn)也是如此。超覆沉淀在熱液礦床和化學(xué)沉積礦床中很常見(jiàn)。

3 礦物生成順序在顯微鏡下的判別

判斷礦物的生成順序應(yīng)結(jié)合手標(biāo)本和礦石磨光片的觀(guān)察，主要在反光顯微鏡下觀(guān)察礦石光片，查明礦物之間的相互接觸關(guān)系。

礦物形成時(shí)間的早晚不同，某些礦物形成以后另一種礦物才開(kāi)始形成。其確定標(biāo)志有：

3.1 穿插關(guān)系及有關(guān)的礦石結(jié)構(gòu)

一種礦物呈細(xì)脈穿插另一種礦物的顆粒，被穿插的礦物生成的早。交叉結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以確定礦物的先后順序，以及充填礦脈中礦物由脈壁向中心依次沉淀也反映了由早到晚的生成順序，這種標(biāo)志可信且便于掌握。

3.2 交代關(guān)系及其典型結(jié)構(gòu)

礦石中交代關(guān)系一般比較普遍，眾所周知，被交代的礦物是早形成的。確定交代關(guān)系需注意以下交代現(xiàn)象：

1）交代礦物常以尖角狀插入被交代礦物中。如交代礦物呈各種不規(guī)則的多角形、星形或十字形，系沿著各種微細(xì)裂隙交代早形成的礦物。

2）被交代礦物常呈港灣-孤島狀。由于交代作用的結(jié)果，被交代礦物視為大陸呈港灣狀，使受交代而分割出的部分呈比較渾圓的孤島狀分布在交代礦物中。

3）被交代礦物晶粒或集合體內(nèi)部或邊緣具明顯的溶蝕邊。

此外，由交代作用形成的格狀結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)、鑲邊結(jié)構(gòu)和假象結(jié)構(gòu)以及各種代晶結(jié)構(gòu)等，其中顯然被交代的礦物形成較早，因此均能確定礦物生成的先后順序。交代現(xiàn)象比較復(fù)雜，不易確定，必須仔細(xì)和廣泛地觀(guān)察，綜合多種現(xiàn)象才能取得符合實(shí)際的結(jié)論。

3.3 填隙關(guān)系及某些結(jié)晶結(jié)構(gòu)

晚形成的礦物沿早期礦物的顆粒間隙或其他空隙充填交代，以及結(jié)晶作用形成的自形粒狀結(jié)構(gòu)（早形成的礦物顆粒一般呈自形晶）、他形粒狀結(jié)構(gòu)（晚形成的礦物顆粒多呈他形晶）、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)（金屬礦物形成晚于硅酸鹽礦物）、斑狀結(jié)構(gòu)（斑晶形成早于基質(zhì)礦物）以及包含結(jié)構(gòu)（被包含的礦物顆粒形成早）等等，均能作為礦物先后順序的標(biāo)志。

4 礦物同時(shí)生成的標(biāo)志

1）固溶體分解結(jié)構(gòu)。固溶體分解而成的主客晶兩種礦物屬同時(shí)形成的，其接觸邊緣平滑。如乳濁狀、葉片狀、格狀及結(jié)狀等結(jié)構(gòu)能作為礦物同時(shí)形成的可靠標(biāo)志。

2）礦物顆粒呈共結(jié)邊接觸。礦物的接觸邊界較平整，或呈舒緩波狀，無(wú)相互插入或溶蝕現(xiàn)象，二者為同時(shí)形成。常見(jiàn)于由結(jié)晶或重結(jié)晶作用形成的某些礦物顆粒。

3）重結(jié)晶作用形成的各種變晶。變晶代表同時(shí)形成的，如花崗狀變晶及放射狀變晶等。

5 礦物超覆生成的標(biāo)志

兩種礦物顆粒形成時(shí)間有重疊的稱(chēng)為超覆。如某些礦物形成尚未結(jié)束，另一種礦物已開(kāi)始形成，或兩種礦物同時(shí)形成不同時(shí)結(jié)束，或先后形成而同時(shí)結(jié)束均為超覆關(guān)系。自然界的礦物其形成呈超覆關(guān)系的是比較常見(jiàn)的。其識(shí)別依據(jù)是，既有兩種礦物先后形成的標(biāo)志也有同時(shí)形成的標(biāo)志。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)礦物組合、礦物空間分布、礦石結(jié)構(gòu)、成礦階段和礦物生成順序，可以了解成礦主要過(guò)程的發(fā)展歷史，例如礦石沉淀的物理化學(xué)環(huán)境、主要金屬?gòu)牡V液析出的順序，礦石形成的方式。對(duì)照礦床中礦物組合空間分布的編錄材料，初步知道沿走向、傾向、深度的變化，研究礦石貧富、礦石類(lèi)型與構(gòu)造、巖性及蝕變，成礦過(guò)程本身存在什么聯(lián)系。這樣，就有了事實(shí)根據(jù)和理論指導(dǎo)去分析和理解礦體中已揭露的情況，進(jìn)而推斷礦床內(nèi)礦石富集的變化趨勢(shì)。