Question

矿床形成条件

Answer 1

沸石为Na、Ca等金属离子的含水铝硅酸盐，比较常见，而且分布较广泛。

在岩浆作用过程中，因温度较高，岩浆中最早形成由橄榄石、辉石等所构成的矿物。随着温度降低形成角闪石、云母等，当岩浆中出现铝硅酸根时，可与K⁺、Na⁺、Ca²⁺结合形成各种岩石，所以岩浆作用阶段，沸石出现较少，仅在霞石正长岩中形成方沸石与钠沸石。

在热液作用阶段，随着热液的运移及围岩作用，热液由酸性逐渐变为弱碱性，在较低温度压力条件下，铝硅酸盐矿物可被改造形成沸石。这种成因的沸石矿往往呈脉状，规模小，不具有工业意义。

在火山活动的晚期，热水作用于早期成岩的火山碎屑岩和火山玻璃等物质，因而只有在岩石空洞、裂隙较为发育的地段，矿化才较为有利，但这种作用形成的沸石矿床规模也有限。

绝大部分的沸石是在外生作用条件下，由铝硅酸盐矿物与碱性水溶液（孔隙水等）反应形成的。尤其与酸性火山玻璃作用，使其中的铝硅酸盐成分与碱金属或碱土金属作用而形成沸石，即火山玻璃是沸石的主要物质来源。目前，一般认为，沸石形成的过程是：火山玻璃+水介质=沸石+二氧化硅+金属离子（溶液）。

据统计，世界上重要的沸石矿床几乎全部是由含火山玻璃的火山岩、火山碎屑岩的岩石蚀变而来，这可能是由于原岩性质良好，成矿物化条件较稳定，在成矿作用中沸石的生成速度减慢，故可能形成重要的工业矿床。以黑龙江沸石为实例，矿床的形成条件如下。

1.地质构造背景

黑龙江矿床（点）主要分布在张广才岭及大兴安岭隆起带和松辽盆地沉降带以及隆起带内的次级坳陷、断陷盆地之中，特别是NNE向与NW向断裂构造交汇处，既控制成矿盆地的分布，也是与成矿有关火山岩浆的主要通道。

矿体赋存的部位多集中在坳陷或断陷盆地的边缘古火山口附近。控制矿体形成和产出的次级构造主要有火山岩系下部的不整合接触面和喷发旋回的岩层界面。此外，古火山口的酸性熔岩、碎屑岩相等也都是有利于矿体赋存的部位。

2.成矿时代

沸石矿床成矿期集中在中生代侏罗纪和白垩纪，主要含矿层位有侏罗系上统龙江组上段和白垩系上统伊林组下段以及下统海浪组、敖头组、猴石沟组等。

3.含矿建造及成矿母岩

具工业意义的沸石矿床均为中-酸性火山碎屑岩建造，成矿母岩主要为凝灰熔岩、熔结凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩、角砾凝灰岩、沉凝灰岩及凝灰质泥岩等。其中玻屑凝灰岩是沸石重要的成矿母岩，最有利于成矿。在我国，流纹质凝灰岩、英安质凝灰岩，主要形成高硅沸石-斜方沸石、丝光沸石等；锰铁质凝灰岩，主要形成低硅沸石-辉沸石、方沸石等；超镁铁质凝灰岩则与方沸石、钠沸石、纤沸石等有关。

4.物理化学条件

温度和压力：从人工合成沸石的条件看，一般100～180℃的温度和9.8×10⁵Pa的压力较为有利。如果CO₂的分压太高，可降低水的活动性，妨碍沸石形成，充足的CO₂又使方解石形成而不利于沸石。

孔隙水的pH值：水溶液的pH值变化，对沸石的形成起着决定影响，pH值过小可能生成高岭石，pH值过大则生成层状硅酸盐，只有pH适当（9～11）才有利于沸石形成。

基本阳离子和硅的活动性：高的pH值将促进阳离子含量高的沸石的生成。如果溶液中有氢离子，则氢离子与可供交换的阳离子竞争，按照竞争离子量的多少或形成格架构造硅酸盐（沸石），或形成层状构造硅酸盐（粘土矿物）。阳离子活动比值高低，对形成沸石种类有影响，Ca²⁺与Na⁺活动性比值高，对形成斜钙沸石的可能性比方沸石大。K⁺与Ca²⁺活动比值高，形成钙十字沸石的可能性比菱沸石大。

5.埋藏深度

沸石的分布有明显垂直分带性，比较小的水化物往往靠地表，随深度增大，沸石逐渐相变为无水的架状硅酸盐矿物（长石）。日本九州北部的沸石矿床，自地表向下分为4个带：①深度0.9～2km为斜发沸石、丝光沸石和方英石带；②深度2.0～2.8km为片沸石、方沸石、石英、长石带；③深度2.8～3.0km为浊沸石、石英、钠长石、绿泥石带；④深度3.0～5.0km为石英、钠长石、白云母、绿泥石带。这种分带与地热梯度、围岩压力、裂隙溶液的化学梯度、岩石的矿物成分和生成年代等因素有关。