Question

元素聚-散与体积变化规律

Answer 1

基于于原始数据（表5-9），以Al₂O₃为惰性组分进行质量平衡计算，求得上述不同蚀变作用过程中的质量平衡方程、等比线图、元素得失柱状图和体积变异趋势。

表5-9 上志留统陀烈组岩石化学全分析样结果　w（B）/%

（一）元素聚-散

蚀变-矿化不同过程的质量平衡方程分别如下所述。

（1）千枚岩→含金蚀变岩

100g千枚岩-1.63Fe₂O₃-0.01P₂O₅-1.48CO₂→28.28SiO₂+0.37TiO₂+3.73FeO+0.04MnO+0.44MgO+0.18CaO+0.71Na₂O+3.19K₂O+0.03F+135g含金蚀变岩

（2）尖峰岭花岗岩→含金蚀变岩

100g尖峰岭花岗岩-0.42CaO-1.78Na₂O-0.12K₂O→27.3SiO₂+0.84TiO₂+2.22Fe₂O₃+2.88FeO+0.03MnO+0.73MgO+0.47CO₂+133.8含金蚀变岩

（3）含金蚀变岩→石英脉金矿石

100g含金蚀变岩-0.28TiO₂-0.05Fe₂O₃-0.74FeO-0.06MgO-0.33Na₂O-2.22K₂O →32.05SiO₂+0.02MnO+1.67CaO+0.01P₂O₅+1.68CO₂+0.02F+127g石英脉

计算结果表明，蚀变和矿化过程中岩石发生明显的质量迁移（图5-9和图5-10）。千枚岩→含金蚀变岩的蚀变过程中，SiO₂、TiO₂、FeO、MnO、MgO、CaO、Na₂O、K₂O和F呈现不同程度的带入，Fe₂O₃、P₂O₅、CO₂则表现为一定程度的带出。尖峰岭花岗岩→含金蚀变岩蚀变过程中SiO₂、TiO₂、Fe₂O₃、FeO、MnO、MgO和CO₂呈现带入特征。碱金属CaO、Na₂O和K₂O表现为不同程度的亏损。这同岩体蚀变过程中钾长石、斜长石的大量绢英岩化，来自深部的富Si、Fe和CO₂在蚀变过程中呈现明显富集。相应地形成石英-绢云母-黄铁矿的蚀变矿物组合。而成矿阶段，也即从含金蚀变岩到含金石英脉的变化过程中，SiO₂、MnO、CaO、P₂O₅、CO₂和F呈现不同程度的带入，TiO₂、Fe₂O₃、FeO、MgO、Na₂O和K₂O表现为一定程度的带出。总的来看，矿化早期（含金蚀变阶段）富集SiO₂、FeO和亏损Fe₂O₃、CO₂，显示了早期成矿流体应为以富Si-K-Fe²⁺为特征的酸性还原流体。这种富K-F流体可能来源于岩浆热液分异作用，当与区域浅变质岩（千枚岩）发生交代蚀变作用时，岩石中的Fe³⁺被还原，显示“带出”特征；而酸性条件下，岩石中的碳酸盐矿物发生溶解，迁移，从体系中“带出”。相应的蚀变矿物组合为石英-黄铁矿（粗粒）-钾长石等。主成矿期（含金石英脉的形成），成矿流体从酸性还原逐渐过渡到碱性氧化性质，矿石整体以富集SiO₂、CaO、CO₂和亏损FeO、K₂O为特征。这同矿床普遍发育的硅化、绢英岩化和碳酸盐化具有一致性，其中硅化同金矿化最为密切。

图5-9 围岩蚀变过程中组分含量等比线

a—为千枚岩→含金蚀变岩；b—尖峰岭花岗岩→含金蚀变岩；c—含金蚀变岩→石英脉矿石

5-10 围岩蚀变过程中蚀变岩石组分得失柱状图

a—千枚岩→含金蚀变岩；b—尖峰岭花岗岩→含金蚀变岩；c—含金蚀变岩→石英脉矿石

图5-11 流体-岩石相互作用过程中的体变趋势线图

（二）体积变异

与此同时，岩石体积在蚀变和矿化过程中亦发生明显变化。由图5-11可以看出，蚀变和矿化过程也是岩石不断扩容的过程。然而，岩石的体积变化除与流体-岩石化学反应有关，还同岩石受压破裂的物理过程有关。岩石变形的早阶段，微破裂作用形成扩容空间，流体发生充分的充填和化学反应，钾长石化多沿微裂隙发育，变形岩石呈明显的增大。岩石变形的晚阶段，亦伴随着一定的扩容，但此阶段岩石化学反应以钾长石化向绢英岩化转化，该反应会造成岩石体积的明显亏损（多大于10%）。此消彼长，从蚀变到矿化，岩石体积略呈亏损特征。