Question

蚀变过程中Fe含量的变化

Answer 1

在蚀变过程中，岩石的化学成分亦发生变化。带入岩石的组分主要是Na或K，带出的组分主要是Fe和Mg（表2-7）；所以，蚀变主要为失Fe、失 Mg（Ca）的碱交代作用。岩石中Na或K的含量随蚀变程度增强而增高，如尖山矿段K₂O从1.88%增至9.38%，狮子山和铁门坎矿段Na₂O分别从5.43%增至8.11%和从5.43%增至7.74%。而Fe、Mg等含量随蚀变程度增强而减少，如TFe含量：在尖山矿段减少了3.53%（从5.88%变至2.35%）、在狮子山矿段减少了1.37%（从3.76%变至2.39%）、在铁门坎矿段减少了2.05%，（从3.76%变至1.71%）。由此可知，钠化和钾化蚀变都是Fe等的活化过程，其活化量随蚀变强度增加而增多。由于钠化和钾化蚀变岩规模很大，由其释放出的Fe量是相当可观的。粗略估算，依蚀变岩的长度应大于矿体的长度考虑，取长为5km，宽度按图2-14取0.3km，深度取1km，蚀变岩的密度采用2.5（t/m³），析出的Fe量按2%，全铁品位为50%，则：TFe=（5000×300×1000）×2.5×2%÷50%=1.5×10⁸（t）。即，可形成矿石1.5亿吨。

表2-7 大冶铁山铁矿床蚀变过程中岩石主要化学成分（w_B/%）的变化

赵一鸣等（1990）在20世纪60年代初期，不仅发现了铁山矿床近矿的闪长岩类遭到了强烈的钠长石化，而且指出：“在钠长石化过程中，铁质从闪长岩中被活化析出，成为铁矿成矿的重要来源之一。”这是在矽卡岩型铁矿床成因和矿质来源研究方面，取得的可靠和可信的新资料和突破性的新成果。遗憾的是，在传统岩浆热液成矿旧观念的束缚下，这方面的研究没有得到应有的重视和深入及广泛而全面发展。

铁山交代蚀变体系分布在闪长岩与碳酸盐岩的接触带上，主要由4个带组成，从岩体内向外依次为，透辉石化钠长石化带、透辉石化石榴子石化钠长石化方柱石化带、石榴子石透辉石方柱石矽卡岩带、绿色云母透辉石磁铁矿化带。这些带本身和相互之间的交代矿物种类和数量大多具有渐变的过渡性，表明它们形成的同时性。但在相邻带间常见外带的交代内带或叠加在内带之上，说明内带的初始形成早于外带，外带的最后结束晚于内带，即局部地段交代作用显示时间上的先后性。这种交代蚀变体系的特征是：形成温度内带高，外带低，且温度差异大，在数百米的范围内可达300℃。各带在形成时间上总体具同时性，局部有先后性。早中期的超高温蚀变以碱交代为主，伴随Fe的显著活化（约占原岩Fe含量的一半），中晚期高温蚀变以 Fe、Mg、Ca交代为主，溶液中早先活化的Fe发生沉淀富集，并伴随去碱作用。具有上述特征的交代蚀变体系只能形成在已开始冷却的侵入体接触带上。它的形成时间晚于侵入岩。交代热液为受热的粒间溶液，它的温度受岩石所处的异常地热温度带控制，也就是说，热液的温度决定于岩石温度，而不是相反。热液的迁移总是从高温高压区流向较低温度和压力区，即从内带向外带流动。根据上述交代蚀变体系的特征和形成条件，可以得出有关铁矿成因的以下重要结论：

1）交代蚀变过程中的带入带出率是判断交代前热液成分的主要依据，蚀变岩中的带入组分是交代前热液富含的，带入的量愈大，富含的程度愈高，而带出组分是热液贫含或不含的组分，它们在交代蚀变过程中不仅不发生沉淀富集，而且还从岩石中活化转入热液中。碱交代是铁山交代蚀变体系中形成最早、温度最高的蚀变，碱的带入带出率（＝蚀变岩的含量/原岩的含量）最大，K₂O为4.99,Na₂O为1.43～1.49,TFe的带入带出率最小，为0.40～0.64。因此，铁矿床的初始热液是高碱贫铁的。在交代过程中，从热液中析出大量的Na、K等，而岩石和含 Fe矿物中的Fe大多被活化、溶解，从岩石中转入热液。由此可知，铁山铁矿的初始热液是贫铁的，不仅不会沉淀出铁，而且还从岩石中大量萃取铁，所以，不是铁的成矿热液；

2）碱交代过程是碱质从热液中析出，转入岩石中，同时伴随Fe、Mg等活化，从岩石中转入热液中，这样，热液从碱质转变为铁质等，即从非铁的成矿热液变成铁的成矿热液，其为碱交代作用的结果。这是在交代过程中形成的，故可称为交代成因热液；

3）铁矿或磁铁矿化是交代蚀变体系的组成部分，其形成温度较低（低于碱交代和矽卡岩化等）、形成时间偏晚、多赋存在交代蚀变分带的靠外部位，范围较小，并被大范围的褪色去铁碱交代带包围；这充分说明，铁矿和矽卡岩的Fe都来自褪色蚀变带，来自交代蚀变体系本身。