1矽卡巖簡介

產(chǎn)在火成巖體(主要為中性火成巖及酸性火成巖)與碳酸鹽巖系(主要是石灰?guī)r)及火山-沉積巖系接觸帶及其附近的一種接觸交代變質(zhì)巖。其名稱來源于硅(舊名矽，為Si音譯)和鈣(卡為Ca音譯)的綜合。

主要礦物成分有石榴子石、輝石、透輝石、綠簾石，其次為硅灰石、電氣石、陽起石、綠泥石、石英等。這類巖石是尋找尋矽卡巖礦床的重要標(biāo)志，與它有關(guān)的礦產(chǎn)主要有鐵、銅、鉛、鋅、鎢、錫、鈹、硼等。

1.2形成機(jī)理

柯爾仁斯基于1945、1947、1948、1955年提出了矽卡巖化作用的接觸反應(yīng)交代新理論。根據(jù)這一理論，矽卡巖的生成是由于兩種化學(xué)性質(zhì)不平衡的介質(zhì)——碳酸鹽巖石和鋁硅酸鹽巖石在高溫巖漿期后溶液作用下，通過接觸反應(yīng)交代而生成。在這里擴(kuò)散作用(雙交代作用)起主導(dǎo)作用，當(dāng)溶液沿著碳酸鹽巖石和鋁硅酸鹽巖石接觸帶運(yùn)移時(shí)，發(fā)生了鈣向鋁硅酸鹽巖石方向擴(kuò)散，而SiO2和Al2O3向碳酸鹽巖石方向擴(kuò)散，于是這兩種巖石就發(fā)生交代，形成某些反應(yīng)矽卡巖帶。另一種類型是接觸滲濾矽卡巖。它也發(fā)生在碳酸鹽巖石和鋁硅酸鹽巖石的接觸帶，是由于組分被溶液單方向搬運(yùn)(滲濾)的結(jié)果。

2矽卡巖礦床

從巖漿中分泌出來的氣體和熱水溶液與易起化學(xué)反應(yīng)的圍巖發(fā)生接觸交代而形成的礦床，故又稱接觸交代礦床。

2.1基本特征

1、礦床主要產(chǎn)生于酸性侵入體(花崗巖、花崗閃長巖等)與石灰?guī)r或白云巖的接觸地帶(該地帶通常形成矽卡巖)。這是因?yàn)榻淮饔门c圍巖的化學(xué)活潑性有關(guān)，而石灰?guī)r、白云巖等比砂巖、頁巖的性質(zhì)活潑得多。

2、當(dāng)含礦揮發(fā)氣體和熱水溶液在高溫條件下與石灰?guī)r接觸時(shí)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成有用的礦床。

3、圍巖產(chǎn)生顯著的矽卡巖化現(xiàn)象，所以矽卡巖是尋找這類礦床的重要標(biāo)志。

4、與此相關(guān)的礦產(chǎn)多為金屬礦產(chǎn)，如鐵、銅、錫、鋅、鎢、鉬、鈹?shù)?。此外還有水晶、硼礦。

在我國著名的矽卡巖礦床有大冶鐵礦、個(gè)舊銅錫礦。在馬來西亞主要矽卡巖礦床有丁加奴州的武吉伯西鐵礦、柔佛州的佩萊卡南鐵礦。

2.2矽卡巖礦床的分類

按形成矽卡巖的原巖成分可分為兩類：

1、鈣矽卡巖型礦床

鈣矽卡巖型系交代石灰?guī)r而形成，它是矽卡巖礦床中分布最廣的一種類型。與之有關(guān)的礦床有鐵、銅、鉛、鋅、鎢、錫、鉬等金屬礦床。

2、鎂矽卡巖型礦床

鎂矽卡巖型系交代白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r而形成，分布不廣。與之有關(guān)的礦床除鐵、銅金屬礦床外，還有非金屬礦床，如硼、金云母、石棉等。

2.3矽卡巖型鐵礦床

1、地質(zhì)構(gòu)造背景

有利成礦的大地構(gòu)造位置是不同地質(zhì)時(shí)期的大陸邊緣弧及島弧、大陸邊緣隆起中的凹陷帶和與之相鄰的坳陷帶及裂谷。該類礦床形成于中、淺成侵入體與碳酸鹽巖、鈣質(zhì)凝灰?guī)r及鈣質(zhì)頁巖等化學(xué)性質(zhì)活潑的圍巖接觸帶及其附近。與成礦有關(guān)的巖體可為輝長巖及輝綠巖、閃長巖及二長巖、石英閃長巖及石英二長巖、花崗閃長巖及花崗巖，一般富堿質(zhì)(多富Na2O)或偏堿性，規(guī)模多屬中-小型。成礦深度一般在1-4.5km，蝕變及礦化的溫度一般在800-200℃，主要礦化溫度在500-400℃。

2、礦體特征

礦體呈似層狀、凸鏡狀、囊狀、不規(guī)則狀產(chǎn)于接觸帶的矽卡巖中，主要受接觸帶、斷裂及層間破碎帶、捕虜體等構(gòu)造控制，與圍巖多呈漸變關(guān)系。

礦石礦物以磁鐵礦為主，可見赤鐵礦、菱鐵礦、鏡鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、錫石、閃鋅礦、方鉛礦等。脈石礦物為矽卡巖礦物組合，如石榴石、透輝石及鈣鐵輝石、方柱石、鈉長石等，因礦床和矽卡巖類型而異。

礦石具交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、它形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀、條帶狀、斑雜狀、角礫狀、致密塊狀等構(gòu)造。

圍巖矽卡巖化普遍，且常具有一定的分帶性，分帶情況因礦床而異、蝕變最強(qiáng)烈的部位多在正接觸帶。

3、成礦作用模式

矽卡巖型鐵礦雖不排除部分礦床的鐵來自巖體的圍巖，但大多數(shù)礦床的鐵質(zhì)是巖漿熱液帶入的，巖體富鈉及鈉化蝕變作用有利于鐵質(zhì)進(jìn)入熱液。當(dāng)巖體侵位于中、淺部位的碳酸巖鹽等有利圍巖冷凝結(jié)晶時(shí)，巖漿中的揮發(fā)組分開始向巖體的頂部及邊部集中，在早期高溫階段(超臨界狀態(tài))流體通過雙交代或滲濾交代作用形成干矽卡巖;其后因溫度降低沿接觸帶上升的接近臨界狀態(tài)的富鐵流體與圍巖(包括干矽卡巖)交代形成濕矽卡巖礦物組合及磁鐵礦，即鐵礦的主要形成階段;在更晚階段則形成伴生的赤鐵礦、錫石等氧化物及銅、鉛、鋅的硫化物。

4形成條件和賦存規(guī)律

矽卡巖礦床是中酸性——中基性侵入巖類與碳酸巖類巖石的接觸帶上或其附近，由于含礦汽水溶液進(jìn)行交代作用而形成的，在成因上和矽卡巖有一定聯(lián)系的礦床。在該類礦床中一般都有典型的矽卡巖礦物組合(鈣鋁——鈣鐵榴石系列、透輝石——鈣鐵輝石系列)，交代作用明顯，礦床在空間上受接觸帶控制，故又稱接觸交代礦床。

4.1矽卡巖礦床的形成條件

1、巖漿巖條件

巖漿演化過程分出含礦溶液，是形成矽卡巖礦床的先決條件。而有利于形成矽卡巖礦床的巖漿巖，主要是中酸性巖漿。西安里礦區(qū)巖漿巖主要分布為不同期次侵入的角閃輝長巖類，閃長巖——二長閃長巖類，細(xì)粒閃長巖脈等，尤其是第二期侵入的閃長巖——二長閃長巖類巖漿巖，為該區(qū)的成礦作用提供了非常理想的母巖條件，和該區(qū)鐵礦床的賦存有著緊密的聯(lián)系。

2、圍巖條件

圍巖巖性是決定矽卡巖及矽卡巖礦床形成的重要條件，它不僅影響成礦物質(zhì)的沉淀，同時(shí)也影響成礦作用方式、礦體規(guī)模及矽卡巖和礦石的物質(zhì)成分。其中有利圍巖主要是各種碳酸鹽巖石，如石灰?guī)r、大理巖、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、鈣質(zhì)頁巖等。這些碳酸鹽巖石化學(xué)性質(zhì)活潑，容易分解，物理性質(zhì)較脆，特別是硅化后更容易破裂，滲透性更強(qiáng)，有利于含礦溶液流通并被交代形成矽卡巖礦床。且一般情況下厚層的、成分單一的灰?guī)r不利于成礦，而薄層的或成分不純的碳酸鹽巖石，如泥質(zhì)灰?guī)r、含燧石條帶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等對(duì)成礦較為有利。特別是物理性質(zhì)差異較大的圍巖地段，常常是富礦賦存的主要場(chǎng)所，因?yàn)檫@些物理性質(zhì)不同的巖石之間有較為薄弱的界面，受構(gòu)造作用時(shí)易沿層間破碎，便于含礦溶液的流通，因其化學(xué)成分的不同，更有利于發(fā)生交代作用，從而形成富礦。

礦區(qū)礦體圍巖主要為中奧陶紀(jì)石灰?guī)r、大理巖及泥灰?guī)r等，這些圍巖節(jié)理發(fā)育，裂隙較多，孔隙度也很大，這些圍巖無論是化學(xué)成分還是物理性質(zhì)等方面，都為鐵礦溶液的流通和化學(xué)成礦交代作用創(chuàng)造了極為有利的條件，是該礦區(qū)鐵礦床賦存的重要因素。

3、構(gòu)造條件

構(gòu)造控制含礦溶液的通道，也為成礦提供了有利的空間。我們知道，與矽卡巖礦床密切相關(guān)的巖漿巖(母巖)是沿地殼構(gòu)造相對(duì)薄弱的構(gòu)造帶侵入的，而侵入體的形態(tài)、產(chǎn)狀則受褶皺、斷層、層間構(gòu)造和地層巖性的控制。這就決定了矽卡巖礦床也要受到構(gòu)造帶的控制。具體的成礦構(gòu)造主要有如下四個(gè)。

(1)侵入體與圍巖的接觸帶構(gòu)造。巖漿巖侵入體與圍巖的接觸帶構(gòu)造形態(tài)有較為平直的、波狀的、港灣狀的、鋸齒狀的等，按接觸面上圍巖和巖體的接觸關(guān)系有平蓋接觸和超覆接觸等，但歸納起來看，超覆接觸、巖體的凹部等構(gòu)造帶極易形成礦體。

(2)圍巖層理、層間破碎帶及構(gòu)造裂隙。在接觸帶附近的有利圍巖中，層理發(fā)育而顯著，特別是不同巖性之間的層理剝離、層間破碎帶及構(gòu)造裂隙等，對(duì)矽卡巖礦床形成具有特殊的意義。由于這些構(gòu)造帶的存在，不僅在接觸帶上，有時(shí)在遠(yuǎn)離侵入體的圍巖中也能形成較大的礦體。

(3)褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造主要表現(xiàn)為對(duì)巖體及含礦溶液流通的控制。一般在褶皺軸面發(fā)生彎曲處、褶皺傾伏端及褶皺的凡方向和性質(zhì)發(fā)生變化處，非常有利于巖漿巖的侵入和礦床的賦存，因此矽卡巖礦床常產(chǎn)于褶皺軸附近或翼部，在箱狀背斜翼部具有平臥褶皺處、傾伏背斜的傾伏端、復(fù)式向斜的次一級(jí)背斜軸部及大斷裂兩側(cè)所形成的牽引褶曲等部位都是矽卡巖卡礦床形成的有利部位。

(4)捕虜體構(gòu)造。該類構(gòu)造實(shí)質(zhì)上是巖體內(nèi)部石灰?guī)r體等捕虜體的接觸帶構(gòu)造，也是矽卡巖卡礦床成礦的有利部位。

4、溫度、壓力條件

盡管矽卡巖礦體形成的溫度范圍很廣，但近年來通過大量礦物包裹體測(cè)溫資料說明，接觸交代礦床中的金屬氧化物(如磁鐵礦)形成的溫度范圍一般在350℃—600℃之間(主成礦溫度在400—500℃);而矽卡巖礦床形成的壓力與所在的深度有關(guān)，大多數(shù)情況下在中等深度和淺深條件下形成。

4.2矽卡巖礦床的成礦作用

矽卡巖礦床的形成條件和形成環(huán)境是多種多樣的，矽卡巖礦床的形成作用主要有接觸滲濾交代作用和接觸擴(kuò)散交代作用兩種。

接觸滲濾交代作用是含礦汽水溶液沿著被交代巖石的裂隙系統(tǒng)滲濾而引起的。在有裂隙橫切部位，由于深部上升的含礦溶液沿著交切接觸帶的裂隙系統(tǒng)滲濾，將下層中的活性組分帶到上層，并相互發(fā)生交代作用。由于溶液沿主要通道流動(dòng)很快很遠(yuǎn)，所以下部交代作用明顯，愈往上溫度愈低，反應(yīng)愈緩慢，在這種交代作用過程中，溫度梯度和壓力梯度是熱流運(yùn)移的原動(dòng)力，故能夠形成較大較厚的接觸帶。

接觸擴(kuò)散交代作用是含礦溶液在巖漿巖碳酸鹽的接觸面流動(dòng)時(shí)，由于上升溶液的影響，破壞了原來已飽和溶液的平衡，使GaO向巖漿巖中擴(kuò)散，而SiO2、Al2O3等向碳酸鹽中擴(kuò)散，從而在接觸帶上形成矽卡巖或礦床。但由于該種交代作用是由濃度梯度作為組分運(yùn)移動(dòng)力，故在該作用下不能形成較大較厚的接觸帶。

在實(shí)際交代作用過程中，這兩種作用往往是相互伴隨作用的。就整個(gè)礦床形成過程而言，大致可分為兩個(gè)成礦期和五個(gè)成礦階段：

1、矽卡巖期

(1)早期矽卡巖階段(又稱干矽卡巖階段)，該階段主要形成礦物有硅灰石、透輝石、鈣鐵輝石、鈣鋁榴石、鈣鐵榴石等。

(2)晚期矽卡巖階段(又稱濕矽卡巖階段)，該階段主要形成礦物有陽起石、透閃石、角閃石、綠簾石等。這個(gè)階段由于溫度逐漸降低，溶液中的鐵，除部分參加硅酸鹽礦物外，大量以磁鐵礦形式出現(xiàn)，故又稱磁鐵礦階段。

上述反應(yīng)是不穩(wěn)定的可逆反應(yīng)，因?yàn)樵诜磻?yīng)中生成的鹽酸對(duì)生成的鐵有溶解作用，為使該反應(yīng)向生成磁鐵礦的方向進(jìn)行，就必須具有中和鹽酸的條件，而接觸帶上石灰?guī)r正好可以起到中和作用，促進(jìn)磁鐵礦的形成。

(3)氧化物階段

2、石英-硫化物期

(4)早期硫化物階段。

(5)早期硫化物階段。

4.3礦床的賦存地段

由以上分析可以看出，矽卡巖鐵礦的賦存地段主要決定于接觸交代作用和構(gòu)造作用。

1、接觸交代作用決定礦床的賦存地段

當(dāng)巖漿巖侵入到圍巖中時(shí)，接觸變質(zhì)作用產(chǎn)生了熱暈圈，在泥灰?guī)r中形成了鈣-鋁-硅酸鹽礦物，在此階段，除H2O、CO2等揮發(fā)性組分外，沒有非揮發(fā)性組分的帶進(jìn)帶出，也就是說在此階段基本不會(huì)生成礦石。隨著溫度的降低。巖漿巖的結(jié)晶作用開始進(jìn)行，水熱流體逐步析出，并引起侵入體的水裂作用。這些流體與變質(zhì)水或天水混合，沿接觸帶上升，在圍巖中滲濾，溶液沿通路的活動(dòng)梯度導(dǎo)致早期的無水矽卡巖礦物的帶狀分布，并在較強(qiáng)氧化狀態(tài)下形成富高價(jià)的鐵的礦物，在較弱氧化狀態(tài)下形成富低價(jià)的鐵的礦物，但硫化物礦物很少見。在矽卡巖礦物生成的中期階段磁鐵礦和硫化物開始沉淀，但數(shù)量不多。在晚期階段，隨著矽卡巖的破壞分解，磁鐵礦和硫化物開始大量沉淀，從而形成磁鐵礦床。

2、構(gòu)造決定礦床的賦存地段

由于地幔能量的重新分布和地殼的不斷運(yùn)動(dòng)，造就了規(guī)模較大的斷層，褶皺等構(gòu)造帶，而在形成這些構(gòu)造帶的同時(shí)，產(chǎn)生了大量的破碎帶和裂隙，為下部巖漿巖體的上沖侵入具備了必要的條件。而在侵入體侵入的同時(shí)，又產(chǎn)生了大量的次生破碎帶和裂隙，為含礦溶液的運(yùn)移和成礦化學(xué)組分的沉淀創(chuàng)造了必不可少的條件，從而導(dǎo)致含礦溶液的賦存成礦。

另外，巖漿巖在上升接近地表時(shí)，由于溫度急劇下降，導(dǎo)致上部圍巖的溫度變化較大，大面積的破碎，最后形成上闊大口，接觸帶產(chǎn)狀在上下幾乎翻轉(zhuǎn)，而Fe3O4熔點(diǎn)高，比重大，所以磁鐵礦在地表上部一般緊貼接觸帶，在下部一般遠(yuǎn)離接觸帶。

總之，要想在矽卡巖鐵礦床的地質(zhì)找礦上取得一定的成績，就必須了解該類鐵礦的成礦機(jī)理和成礦規(guī)律，弄清矽卡巖鐵礦的賦存地段也就顯得非常必要。(源于：地質(zhì)雜記）