伟晶岩矿床的形成条件及成矿作用

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1、伟晶岩矿床的形成条件及成矿作用、伟晶岩矿床的形成条件（一）形成温度和压力（深度）1. 温度近年来，通过对伟晶岩中斜长石、正长石、黑云母、石榴子石、白云母及气液包裹体进 行的测试，取得了不少数据。根据这些数据，边缘带细晶岩的形成温度为ioooc左右；中 间带的细粒、中粗粒及块体的形成温度为800500C；晶洞矿物的形成温度可降至160C或 更低；各种交代矿物（钠长石化、白云母化、云英岩化、锂云母化、石榴石化等）的形成温 度为500200C。由此可见，伟晶岩形成温度的范围较大，约为1000160C之间，其主体 部分则约形成于700200C之间，稀有金属矿化主要发生于500300C之间。在伟晶岩形成

2、 过程中，从边缘到中心，矿物的形成温度是逐渐降低的。2. 压力伟晶岩形成时的压力，根据E.施马京的实验资料，开始时可能达到800500Mpa,结束 时降至 200100Mpa。绝大部分伟晶岩形成深度均较大，特别是花岗伟晶岩，即它们在相当大的压力条件下形 成的。理论和实践都证实，花岗伟晶岩产于39km，有的可能更深些。在小于3km深度范 围内，除形成极少数含稀有金属矿化的似伟晶岩（块状长石-石英脉）外，一般没有典型的 伟晶岩形成。这是因为只有在相当大的压力下，挥发性组分才能保留在岩浆中，形成伟晶岩， 否则，这些挥发性组分在超临界温度下发生沸腾、气化和外逸，不利于伟晶岩形成。另外， 较大的深度可使

3、热量散失缓慢，从而有利于体系长时间结晶作用进行。证明伟晶岩形成深度很大的地质资料很多：伟晶岩均出露于那些在地质历史上经受过 长期强烈上升或剥蚀的地区；与伟晶岩伴生的往往是角闪岩相，甚至是麻粒岩相变质岩； 与伟晶岩有关的花岗岩均属深成岩相；伟晶岩形成时代大多较老，多属古生代或前古生 代，中生代伟晶岩多不典型；伟晶岩地区一般不伴生同时代的角砾岩。这些现象均可说明 伟晶岩形成深度很大的特征。按伟晶岩矿床的形成深度可以分出 4 个伟晶岩相：（1）较小深度的水晶伟晶岩相，深度为 1.53km；（2）中等深度的稀有金属伟晶岩相，深度为 3.57km；（3）较大深度的云母伟晶岩相，深度从 78km 到 10

4、11km；（4）极深的陶瓷原料伟晶岩相，形成深度超过 1011km。（二）挥发性组分的作用水、氟、氯、硼、二氧化碳、磷等挥发性组份的存在和数量的多寡，对形成伟晶岩矿床 有十分重要的意义。首先，挥发性组分能降低岩浆的粘度和矿物的结晶温度（含水 1%能降 低熔点3050C）,延缓结晶时间，有利于形成巨大的矿物晶体和良好的带状构造。其次， 挥发性组分可与稀有元素等结合形成易溶化合物，随着温度的下降和挥发性组分的增加，稀 有元素在伟晶岩形成作用的后期得到高度富集，并逐渐转入气水热液并发生交代作用，从而 形成丰富的稀有元素矿物。另外，挥发性组分具有高的热容，所携带的热量也大，因此有利 于长期、缓慢的结晶

5、。三）岩浆岩条件与花岗伟晶岩矿床有成因联系的花岗岩多呈岩基状产出，出露面积可达数百平方公里。 通常情况下，花岗岩体愈大，伟晶岩脉数量越多，构成的伟晶岩区规模愈大。一般孤立的“小 侵入体”基本上不形成伟晶岩，因为这种“小侵入体”不可能产生形成伟晶岩的大量挥发性 物质，而且它们产出的地质环境也不利于伟晶岩的形成。不同类型的伟晶岩矿床，总是与一定深度相的花岗岩类有关。例如，水晶伟晶岩矿床在 成因上是与浅成的花岗岩类侵入体有关；而稀有金属伟晶岩矿床则是与中深成的花岗岩类侵 入体有关，它们是有关岩浆分异的最后产物。空间上，伟晶岩可产于母岩侵入体的顶部和边部，也可分布在母岩附近的沉积-变质岩 中（图 4-

6、4）。在巨大的花岗岩基中，伟晶岩多集中在外接触带，或分布在岩体顶盖的围岩残余体中。在一些地区的伟晶岩矿田中，经常可见不同类型的伟晶岩围绕花岗岩体呈带状分布，这种带状分布从花岗岩到围岩方向表现为（图 4-5）：（1）伟晶岩的类型愈来愈复杂，依次出现微斜长石型伟晶岩f微斜长 石钠长石型伟晶岩f钠长石型伟晶岩 f钠长石锂辉石型伟晶岩f钠长石锂 云母型伟晶岩；（2）伟晶岩脉中的交代作用愈来 愈强烈，交代作用的类型依次为白云母 化f钠长石化f锂云母化；图 4-4 花岗伟晶岩产状示意图1-花岗岩；2-伟晶岩；3-片岩（3）伟晶岩中稀有金属愈来愈富 集，富集的元素依次为稀土f铌（钽） f铍f锂f铌、锂、铷和

7、铯。含稀土伟 晶岩通常产于母岩体内，含钽、锂、铷 和铯的伟晶岩通常都产于母岩体边缘 或围岩中。在未经变质的沉积盖甸i (xij3 rvijii srn图 4-5 四川某地不同类型伟晶岩空间分布示意图（据地质科学院矿产所稀有组，1975）1-二云母花岗岩；2-微斜长石型伟晶岩；3-微斜长石钠长石型伟晶岩；4-钠长石型伟晶岩；5-钠长石锂辉石型 锂云母型伟晶岩；7-类型分带线；8-类型分带编号，花岗伟晶岩主要分布在褶皱带内、地台边缘的区域断裂四）围岩条件伟晶岩矿床往往产于区域变质作用较发育地区，所以伟晶岩矿床的围岩往往是各类片岩、 片麻岩等，此外还有粗粒花岗岩， 层以及火山岩中，伟晶岩比较少 见。

8、围岩条件对伟晶岩矿床的影 响主要表现在 2 个方面： 是由 于围岩的物理性质影响裂隙的性 质及其发育程度，因而也影响到 伟晶岩的形态，如在片岩化的围 岩中易形成板状伟晶岩，在片麻 岩和花岗岩质岩石中常形成透镜 状和柱状伟晶岩。另一是围岩的 成分对伟晶岩中某些元素的分散 和富集也有一定影响，如围岩为 灰岩时，可使伟晶岩中的锂富集， 形成大量锂辉石；围岩是角闪岩、 黑云母片岩、镁铁质岩等含镁岩 石时，由于镁和锂的地球化学性 质相似，易于发生类质同象置换， 使部分锂分散到围岩中，而引起 伟晶岩中锂的贫化。（五）地质构造条件地质构造对伟晶岩的分布具 有明显的控制作用。大量资料表明 带附近或不同构造单元

9、结合部位。沿着区域性断裂带，伟晶岩带延伸常达数十、数百甚至数 千公里以上，宽度往往只有数公里到十几公里。伟晶岩带内的伟晶岩分布也是不均匀的，一些地段伟晶岩稀少，一些地段伟晶岩密集， 密集的地段有人称为伟晶岩区或伟晶岩田。伟晶岩区（田）内的伟晶岩和其相邻的花岗岩体 大都来源于同一岩浆源，是岩浆演化不同阶段的产物。伟晶岩区（田）常受背斜轴部、地层接触带、断裂带等构造控制。伟晶岩区（田）内的 伟晶岩脉的分布常受各种断裂、裂隙等次一级构造的控制。此外，地质构造环境对伟晶岩的形态、分带特征及矿化富集影响较大，如相对稳定的构 造环境，形成的伟晶岩形态简单，分带性好，矿化富集；而产于不稳定构造环境中的伟晶岩

10、， 一般形态复杂，分异分带性差，很少富集稀有元素。应该指出，伟晶岩矿床的形成，是各种条件综合作用的结果，因此在研究伟晶岩矿床的 成因时，应该分析各种条件在成矿中的作用，从而获得比较全面和深入的认识。二、伟晶岩矿床的成因伟晶岩的成因问题，特别是伟晶岩形成的物理化学条件演化问题是现代矿床学中最有争 议的问题之一。（一）岩浆伟晶岩矿床成因 由岩浆作用形成伟晶岩的假说较多，归纳起来主要有如下 3 种不同观点：1. 岩浆结晶观点 以费尔斯曼、尼格里、弗拉索夫等为代表。他们认为，在高温、高压下，挥发性组分能 无限溶解于岩浆中，因此在岩浆结晶末期，形成富含挥发组分的岩浆，缓慢冷却而结晶形成 伟晶岩。根据这一

11、假说推断，如果没有专门的、富含挥发分的高温伟晶岩浆，便不可能有伟 晶岩。关于伟晶岩浆的形成，费尔斯曼等认为，它是由母岩浆经结晶分异作用而分离出来的 富含水等挥发分的残余岩浆，在这种岩浆中水的溶解度是无限的；而 弗拉索夫考虑到硅酸 盐熔浆中水溶解度的有限性，提出它是由大量挥发分和稀有元素化合物等在花岗岩浆上部局 部聚集形成的。2. 热液交代观点 赞成这一观点的以查瓦里斯基和尼基京为代表。他们注意到水在花岗岩浆中的有限溶解 性，所以否认有专门的伟晶岩浆的存在，并认为伟晶岩是气化热液对原岩交代改造形成的。 花岗伟晶岩矿床的具体形成过程分为 2个阶段：第一阶段为母岩再结晶阶段。气水热液在封闭系统内对母

12、岩发生作用，使其中的造岩矿 物发生再结晶形成伟晶岩的主体，与此同时，发生长石和石英的带状分异，随分异程度的不 同，形成各种不同的带状构造。第二阶段为交代作用阶段。交代作用是在开放系统内进行的。当气水热液引起母岩再结 晶之后，随着分馏作用的进行，热液成分逐渐得到改变，和母岩矿物之间的平衡状态也随之 被打破，于是发生了一系列的交代作用，最后导致伟晶岩中稀有元素的富集。3. 岩浆结晶与热液交代兼容的观点。 这一观点以美国地质学家琼斯、赫斯、舍列尔等为代表。他们认为伟晶岩是按照一种复 杂的方式通过综合途径形成的，其形成的过程可以分为 2 个独立的阶段：首先是岩浆阶段， 在这一阶段，残余熔体充填了空隙，

13、按照岩浆结晶的方式形成简单成分的带状伟晶岩，这时， 体系是半封闭的，即对带出是开放的。第二阶段是交代阶段，在这一阶段，系统是完全开放 的，通过深部岩浆房来的汽化热液对简单伟晶岩的交代改造，形成成分和结构复杂的伟晶岩 体。上述关于岩浆伟晶岩矿床的 3个成因观点在5个主要方面存在明显的分歧，具体归纳于 表 4-1 中。表 4-1 关于岩浆伟晶岩矿床成因观点的对比成因观点残余岩浆 的作用交代作用 的意义溶液的来源系统的封 闭程度挥发分在岩浆中 的溶解度残余岩浆结晶决定性的 作用辅助性作 用伟晶岩体系 内部封闭的无限的溶解残余岩浆结晶与 热液交代考虑其作 用起重要作 用深处开始半开放，后来 全开放未研

14、究热液交代否定其作 用起决定性 作用伟晶岩内或 深处从封闭到半开放到 开放有限的溶解（二）变质伟晶岩的成因变质成因的伟晶岩大多与前寒武纪变质杂岩有关。它是由超变质的深熔作用或选择重熔 作用形成的一种深熔流体，随着挥发组分的聚集，对固态岩石发生重结晶作用及交代作用， 或沿构造裂隙贯入而形成伟晶岩脉。具有不同成矿特征的伟晶岩，可产在不同变质带中，它 们与变质带的演化具有相同的热力学环境。众所周知，稀土伟晶岩是产在水分压较小的麻粒岩相或角闪岩相下部；白云母伟晶岩产 于水分压较大的角闪岩相的十字石-蓝晶石亚相中；而稀有金属伟晶岩则产于角闪岩相的低 级岩相或绿片岩相中；压电石英伟晶岩则产于绿片岩相中。伟晶岩的成分与变质相的相应关 系，是变质伟晶岩的主要特征之一。目前，有研究者（任启江等，1993）认为，伟晶岩是在复杂的岩浆-流体体系中形成的， 早期从岩浆中结晶，中晚期主要形成于热液体系中，发生了复杂的交代作用，矿化作用则主 要发生于中晚期。因此，将伟晶岩矿床归为热液矿床。