Question

蚀变与矿化

Answer 1

青磐岩是一种由钠长石和从属的阳起石、绿帘石、绿泥石、碳酸盐矿物及少量石英、绢云母等组成的岩石。新生成的钠长石交代了原岩成分中的斜长石和钾长石。区内的钠长石化出现在泥盆纪的所有长石岩类上，而且没有发现其与花岗岩类岩体的关系。但是，在断裂带和裂隙带钠 长石化程度增强。据将区内钠 长石化与透岩浆溶液（трансМагМатИческийраствор）相联系的ЧерHоB B·И·（1974）的计算，在1m³的酸性和基性火山岩或长石砂岩和粉砂岩中，带入了50 kg的Na₂O。

本区青磐岩化的另一个特点是带出 Ca和带入 Mg。据 EMелъяненко和Яковлева（1985）资料，世界流纹岩的Ca/Mg平均值是2.5～3.0，而在矿山阿尔泰这一参数值为0.26～1.09。这样低比值的出现不仅是由于Ca的带出，而且与带入相当量的Mg有关。世界未蚀变流纹岩的MgO平均含量为0.43%，而在本区青磐岩化火山岩中的MgO含量达1.35%～2.09%（表8-3），高出平均含量3～4倍。

表8-3 矿山阿尔泰流纹岩与世界流纹岩的平均化学成分对比

（据戈尔热夫斯基Д·И等，1995）

岩石中的Pb和Ba主要集中在钾长石中。这是因为在岩石结晶过程中一定数量的K（离子半径为1.33Å）可以被与其离子半径相近的阳离子所置换，而排在首位的是Pb^2＋和Ba^2＋（其离子半径分别为Pb²⁺1.32Å,Ba²⁺1.43Å）。Zn^2＋的离子半径与Ca^2＋和Fe^2＋相近（Zn^2＋为0.83Å,Ca^2＋为1.06Å，Fe^2＋为0.83Å），并进入火山岩的Fe、Mg质矿物内和喷发玻璃中。（以上离子半径均采用戈尔德施密特V·M·的数据）。

在青磐岩化过程中，由于钠长石交代斜长石及钾长石和绿泥石、绿帘石、方解石、绢云母等交代原生铁镁质矿物，在带出K和Ca的同时，大量的Pb、Ba、Zn、Cu及许多其它组分转移到孔隙水中。例如，据戈尔热夫斯基等人（1973）资料，从产于Aлей复背斜北东翼断裂带上的青磐岩化花岗岩类岩石中带出了88%的K和80%的Ba。虽然由于当时完成的化学分析对于低含量金属的灵敏度不够，无法直接得出从青磐岩化岩石中带出的Pb和Zn的量，但根据许多研究者的著作中所列举的矿山阿尔泰青磐岩化岩石的Pb、Zn和Ba的背景含量低于相应岩石的克拉克值这一事实，可以推测，这很可能是由于岩石与进入的溶液相互作用时带出了这些元素所造成的（表8.4）。

表8-4 矿山阿尔泰岩石中金属的克拉克值和背景含量

对于引起青磐岩化的原因，有多种解释。许多研究者将其与火山期后内生的，有可能是透岩浆溶液相联系。但是，戈尔热夫斯基Д·И·等人提出了较为可信的另一种解释，即青磐岩化作用与古海水相关。古海水沿断裂带和裂隙带渗透到泥盆纪沉积－火山地层中，然后顺着储集层流动，从而流散到广阔的区域，并在适当条件下发生青磐岩化作用，进而形成黄铁矿－多金属矿床。

戈尔热夫斯基Д·И·等在阐述这一观点时提出了以下解释。

在青磐岩化过程中，Na和Mg是主要的带入组分，也就是大量存在于海水中并在现代大洋中脊渗透到岩石中的组分。海水通过岩石时，在泥盆纪时期广泛存在于矿山阿尔泰地区的岩浆源作用下，强烈加热并与周围岩石进行反应，Na和Mg进入岩石，从岩石中吸取K、Ca和其它元素，其中也包括成矿金属元素，将海水转化成Na-Ca型和Na-K型卤水。这一过程与现代大洋海盆中正在进行的反应过程基本相似。不同之处仅在于现代海洋中海水与玄武岩反应，而在矿山阿尔泰古海水主要与富含SiO₂、K及Ca的流纹岩和陆源岩石反应。因此，也使孔隙水的成分和与之相关生成的黄铁矿矿石的成分与现代海洋中硫化物矿层的堆积有本质上的差异。矿山阿尔泰的矿石中的Pb含量明显增高。

矿山阿尔泰的青磐岩化强度与地质构造有着明显的关系。最强烈的青磐岩化作用一般是在泥盆纪地层坳陷作用最深地带。在这些地带，钠长石不仅交代斜长石，也交代钾长石，致使流纹岩的K₂0/Na₂O比值通常小于1（约为0.5）（Козлов，1981；ФилатоВ，ШШирай，1988），而与坳陷带相邻的背斜隆起内，遭受钠长石化的主要是斜长石，这里流纹岩的K₂O/Na₂0比值一般大于1。向斜坳陷带的泥盆纪地层的青磐岩化作用较为强烈的原因，不仅是因为火山－沉积岩石向深部沉降而使岩石改造的温度升高，而且也是由于增强的压力（2～2.5 kbar）。

与岩石相互作用时被改造的海水和孔隙水以及当蒙脱石转变为水云母时生成的水，组成了当时的沉积间断盆地所特有的水文地质系统。这种水借助于储水层向压力降低方向运动，也就是从向斜坳陷带向背斜隆起带运动，并在迁移自身矿物载荷的同时，造成岩石的青磐岩化，溶滤出Ca、K、Pb、Zn并使其转入水中。在地背斜隆起环境中，断裂最为发育，在断裂交切处和结合处，已矿化的水穿透到上部层位，在那里形成石英－绢云母交代岩和石英－绿泥石交代岩时，造成大部分带出K的沉淀。与这些过程密切相关联，导致铅锌矿石的沉积，并常常含有大量的重晶石。

关于Pb、Zn等成矿元素主要来自泥盆纪火山－沉积岩石的认识，除上述论据外，还可以从K、Na、Pb、Zn等元素的相互关系以及矿石中金属元素平均含量比值与矿体围岩的中基性火山岩所占比例的关系等方面得以证实。

很早以前，许多研究者就发现了Pb和Ba的浓集与 K含量的密切关系。最近，Гладких（1992）对矿山阿尔泰Aлей复背斜西南部的一些黄铁矿－多金属矿床的K与Pb的比进行了计算，K/Pb变化在500～1500之间。根据这一比例，可以粗略计算出在青磐岩化过程中从区内中－上沉盆统的火山－沉积岩石内带出的Pb量。

例如：矿山阿尔泰的Прииртыщъе带的中泥盆世强烈钠长石化流级岩中K₂O的平均含量为1.6%,NaO为3.7%，而Aлей复背斜的同期未蚀变流纹岩中的K、Na含量分别为K₂O3.4%,Na₂O1.5%。依据这些构造带的流纹岩原始成分相同的推论，可以认为，从 Прииртышъе构造带的岩石中带出了约2%的K。以岩石密度为2.7 t/m³计算，从1m³的流纹岩中带出了54 kg K，而从1km³中则带出了5400万t K。如果采用K/Pb的中间比值1000计算，则可从1km³的流纹岩中带出约5.4万t的Pb。在青磐岩化过程中K的带出是已被证实的，带出量的依据也是充分的，因此，Pb的带出量也是可信的。

前面已经提及，青磐岩化的过程与现代大洋海盆中正在进行的过程基本相似。现代大洋中对流单元的线性规模为6～8km（Гричук等，1985）。这一参数与阿尔泰的黄铁矿－多金属矿田的平均规模大致相符。在阿尔泰，矿田的面积大约是25kkm²，以推测青磐岩化的深度为5km计算，则可得出青磐岩化体积125km³，从中可带出675万t Pb。而阿尔泰最大矿床的铅储量不到250万t。所以，Pb的来源是相当充足的。

Zn最初赋存于基性火山岩和喷发玻璃中，并且主要含于其暗色组分内。这可从基性火山岩与酸性岩石相比具有增高的克拉克值和随矿床周围火山岩中玄武岩所占比例的增大矿石中Zn量的升高得到证实。

根据矿石中Zn与Pb及Ba的密切联系，可以认为，它们有共同的来源。岩石化学资料表明（表8-3），在青磐岩化过程中，因为Mg和Fe是带入的，由此推测，Zn从岩石中的带出与Ca的带出密切相关，并可根据Ca的带出量判断Zn的带出规模。

成矿金属元素是从矿床周围岩石中带出的再一个证据是矿石中方铅矿的Pb与矿床围岩的Pb具有完全相同的同位素组成（ТугариноB,1976；ⅢилоBЛ·И·，1987）。也就是说，矿体的Pb是岩石的Pb，并与泥盆纪的火山活动相关。

从围岩中带出的金属数量的计算，除利用K/Pb比外，还可以通过这些金属元素在未蚀变岩石中和相应的青磐岩化岩石中的含量对比来实现。在矿山阿尔泰曾对产于流纹岩中的尤比列伊矿床和产于沉积岩中的扎哈罗夫矿床进行了这样的计算。