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论不同侵位空间中侵人岩体的成矿和赋矿特征2010-09-10 | 作者： 纪燕祥 纪广俭 | 来源： 国土资源情报摘要：岩浆从深部岩浆房沿构造带向上侵位时，随着温度的降低，一方面可在该构造带内形成与其形态和产状相适应的岩体；另一方面，岩浆也可以沿一些裂隙向构造带旁侧的低压、低洼空间流动，并在那里形成岩体。本文将前者称为主侵体，将后者则根据与前者的关系分别称为溢流体和溢离体。溢流体是指直接从主侵体流出且其间还保持紧密联系的部分，溢离体则指与主侵体相距较远且彼此已经中断联系的那些孤立岩体。本文分别对上述各类岩体的成矿和赋矿特征进行了探讨和论述，并且指出只有主侵体才具有最好的成矿和赋矿条件，因而是找矿的重点和主要目标。关键词：岩桨岩 侵位空间 主侵体 溢流体 溢离体 成矿与赋矿在国民经济建设中占有重要地位的多种矿产与岩浆岩关系密切，岩浆是成矿物质的携带者，岩浆岩是岩浆矿床的成矿母岩，研究和查明有用矿产与岩浆岩的具体伴生关系也即是二者在配置和分布上的规律性，对找矿工作有着重要的指导意义，这就是为什么在找矿中特别重视对各类岩浆岩的各种特征进行研究的主要原因。如果说在以露头矿为主的找矿时代，许多矿是靠群众采矿、报矿和拼工程（大量的探槽、钻孔、坑道及采样）找到和勘查的，对上述规律性的研究尚可适当忽略，那么在找矿难度越来越大且将以寻找隐伏矿为主的今天，对这种规律性的研究和运用则是十分必要和不可缺少的了。关于与岩浆岩伴生的矿床、矿体的分布规律，已有大量学说、理论及实例论述和说明，本文不拟讨论，这里仅就赋存在不同的侵位空间中的各类侵入岩体所具有的成矿和赋矿特征做初步探讨，供从事找矿工作的同事、同志们参考，并敬请批评指正。一、岩浆岩侵入体的侵位空间概念和分类根据已有的地质理论，所有岩浆岩侵入体都是处于地壳深部的岩浆在地壳运动作用力的作用下，沿某些构造带（主要是断裂裂隙带）、软弱带上侵并在浅部适当部位停留所形成的。当这些岩浆沿那些构造带、软弱带向上侵位和运移时，随着温度和压力的降低，岩浆会在一些空间停积下来，并逐渐冷却和结晶、凝固形成侵入岩体。那些被侵入岩体占据的空问即称为侵入岩体的侵位空间。岩浆在侵位过程中，一方面，可在那些做为侵入通道的构造带、软弱带中形成与其形态和产状相适应的岩体；另一方面，又可在上侵的途中及到达顶点时，若周围有裂隙及低凹、低压的空间存在，也可以沿裂隙向这些空间流动，并在这些空间中形成与其产状和形态相适应的岩体。这就形成了储存在上述两种空间中的两种形态和产状的岩体，即一种是充填在作为岩浆侵入通道的构造带空间中的岩体，另一种是充填在构造带旁侧一些低压低洼空间中的岩体。为了区别这两种空间中的岩体，作者将直接在构造带中形成的岩体称为侵入主体，简称“主侵体”，其主要特点是形态大多呈柱状或板状（脉状）体，延深很大，可与岩浆房（也有可能是处于地壳深部的大型岩体）相连，俗称有“根”，与火山岩的火山颈相当；而将那些在构造带周围低压低洼空间中形成的岩体又按其与主侵体的联系情况不同分别称为“溢流体”和“溢离体”，前者是指那些与主侵体紧密相连（直接从主侵体流出），但底部“无根”的部分；后者则指那些距离主侵体较远，并已与其中断了联系的孤立岩体（当然更是无根的）。同时将作为岩浆侵人通道的构造带和软弱带称为主侵通道构造，主侵通道构造与主侵体二者在产状上应大体一致（图1)。众所周知，岩浆中的SiO2含量决定着它的粘度和流动性。基性、超基性岩浆因SiO2含量低，粘度小，流动性强，加之受构造挤压力和本身较高的热力作用，在向上侵位过程中，即使旁侧有微小裂隙存在，也可沿其向各方向（包括向上）的低凹、低压空间运移和充填，故不仅可以形成主侵体，也极易形成溢流体及大量的溢离体；而中酸性岩浆因其SiO2含量较高，粘稠度大，较不易流动，往往形成齐进式的蠕动，故多以形成主侵体和溢流体为主，溢离体则较少。由于岩浆的热膨胀性和对围岩较强的熔蚀、吞蚀性，在所有空间形成的侵入岩体，在规模和形态上不会完全与这些空间的形态、规模一致，而是往往较那些空间要大和复杂。这是值得注意的。由于上述3种类型侵入岩体侵位空问的性质、产状及相互关系不同，导致了它们具有不同的成矿和赋矿特征。总的来说，因为主侵体位于主侵通道构造内，直接与深处的岩浆房相通，不仅岩浆可以直接侵入，而且成矿的矿浆和挥发组分不仅可以由深部直接贯入，还可以有多次补充，因而具有最好的成矿和赋矿条件；而溢流体和溢离体则因距主侵通道较远以及有围岩阻隔（溢离体），造矿的矿浆和挥发分难以抵达和多次补给，因而成矿条件很差或根本不具备，大多不会形成有价值的矿床和矿体。以下分别对处于不同侵位空间中的基性、超基性岩和中酸性岩这两大岩类岩体的成矿和赋矿特征做一探讨。二、基性、超基性岩体的成矿和赋矿特征众所周知，与基性、超基性岩相伴生的矿，多为产于岩体内部的岩浆型矿床，包括铬、铁、镍、钛、钒及铂、钯、钻等。在寻找这些矿时，首先是要找到基性、超基性岩体，然后对这些岩体的含矿性及价值进行勘查与研究。但大量的事实证明，即使在同一成矿区成矿带及岩性、岩相完全相同的基性、超基性岩体中，也并非个个都有矿。这其中的原因为何？可能的因素很多，其中岩体的侵位空间类型应是主要原因之一。冀东超基性岩体中的铬矿的成矿和赋矿特征就是一个例子。在冀东马兰峪背斜构造核部的太古宇分布区内，西起遵化的毛家厂，东到迁西的铁门关，东西长约4万米，南北宽1万米的范围内，据河北省、北京市、天津市区域地质志（1989）统计，发育着一千多个超基性岩体，总体上呈东西向带状分布，被称为河北北部超基性岩带的南带（图2）。岩体规模均为小型，一般长几米、几十米，最大的几百米，宽由不足1米到数十米，最大一二百米。其形态各异，多为脉状、透镜状、串珠状、椭球状，常成群成带分布，岩体与围岩界线清楚，且围岩无明显的蚀变现象。组成各岩体的岩石不一，但大多数为蛇纹石化的纯橄岩和辉橄岩，仅少数为辉石岩。在纯橄岩和辉橄岩中均见程度不等的铬铁矿化（大多呈副矿物存在），但历经十几年勘查和研究，只在毛家厂岩体中求得几十万吨的工业储量（表内表外）。其余均因品位低和规模小不具工业意义或价值很小。含矿的毛家厂岩体位于遵化县毛家厂村东，呈狭长的脉状，走向南北，向西倾斜，倾角700-500南北长800余米，东西宽5060米。铬铁矿体赋存于岩体近下盘，组成一个东西宽5-6米的含矿带，单个矿体厚2-3米，长10-15米，矿石多为稠密浸染状，少数为致密块状。矿带底界界线清楚，矿石破碎，尤以下部最严重，致使开采困难（极易坍塌）。虽然该岩体规模较小，但其中的矿体、矿带规模却相对较大，它们很难由形成岩体本身的岩浆结晶分异而成，因而认为铬铁矿体及整个矿带可能是在岩体形成后期经二次侵入（贯人）而成。对于本区内的众多的超基性岩体为什么只有毛家厂赋存有较大价值和规模的铬矿体，而其他许多岩体即使有的规模较大，却没有或只有很少的铬铁矿化和微小矿体？究竟在冀东超基性岩带还能否找到较大规模和价值的铬铁矿床？这些是在这一地区从事铬矿勘查和研究的人士所关心和思考的大问题。应用岩体侵位空间概念分析，作者认为，在该区仍有找到工业铬矿的可能性，其依据如下。与超基性岩体相伴生的铬矿，大多为岩浆型的结晶和重力分异矿床，这种结晶和分异作用，有的在岩浆侵入到浅部后进行（大型岩体），有的则在深部的岩浆房中进行。如在大型侵入体内进行，则矿床应集中在侵入体的底部和下部，如分异作用在岩浆房中进行，则上侵的岩浆绝大多数是经过分异的不含矿或含矿很少的上部岩浆，因而由这些岩浆所形成的岩体内往往不含矿，但在较强的构造挤压力的作用下，也可以把岩浆房底部、下部的含造矿矿物（铬铁矿、磁铁矿等）较多的“矿浆”挤压上来，形成贯入式矿体。由于这些集中在岩浆房底部和下部的矿浆在许多情况下已经成凝固或半凝固状态，即使受到较强的构造运动力而上侵时，也只能贯入到主侵通道构造（或主侵体中的裂隙构造）中或其附近，而很难像流动性大的岩浆那样，可以流溢到距主侵体较远的地方形成溢离体。毛家厂岩体之所以含矿，主要原因就是该岩体属产于延深很深的构造带中的主侵体，该岩体虽厚度只有50-60米，延深却达400多米，且尚无尖灭迹象（图3）。表明控制这个主侵体的主侵通道构造，可能曾与深部超基性岩岩浆房相通，不仅超基性岩浆能沿其从岩浆房中上侵，而且岩浆房下部由早期结晶和重力分异形成的富含铬尖晶石的“矿浆”，也可以在较强构造运动力的作用下上侵到岩体中。前述在该岩体中的含矿带内裂隙构造十分发育和矿石异常破碎，即是该主侵通道构造带存在和多次活动的证明（成矿后仍有活动）。除毛家厂岩体外，冀东超基性岩带内的众多岩体，既使地表的规模较大，但延深普遍较浅，均属“溢离体”类型。因它们都是一次性从主侵体流溢出的含铬尖晶石很低的岩浆，当然就不会有较大、较富铬矿体的形成，最多就是这股岩浆中所携带的少量铬尖晶石在冷却结晶时集聚而成的小规模矿体（以侵染状矿石为主）。基于以上的分析和认识，作者认为欲想在本区找到有价值的铬铁矿床，关键是寻找可能与深部岩浆房相通相连的主侵体或主侵通道构造带。按道理而言在任何一个岩体集聚区（岩群），均应该有一个或几个这样的主侵体或主侵通道构造带存在，否则这些岩体就没有来源和不会形成了。但因这些主侵体和主侵通道构造带在岩体形成的后期或因收缩（如坍塌的火山口）或被以后的构造运动挤压封闭，致使其在现在的地表处于隐伏或封闭状态而难以发现和识别了。这就需要做深入的调查和分析研究工作。根据实际分析，认为在珠岭一绿石沟、大河局一苏家洼及喜峰口等3个超基性岩群中，均可能发育有隐伏的超基性岩主侵体和主侵通道构造存在，并在其中有望找到工业铬矿床（体）。现以珠岭-绿石沟岩群为例阐述如下：珠岭-绿石沟岩群，位于毛家厂岩群以东2000米处，主要由珠岭南山、珠岭、阎王台和绿石沟等几个较大岩体和200多个小岩体组成。上述几个较大岩体虽然在规模上（地表出露面积）较毛家厂为大，地表呈近等轴状或薯状，长宽比差不大，但钻探证实延深均较浅，一般仅几十到100多米即被穿透（图4)，呈漂浮在太古宇片麻岩之中的溢离体（游鱼状）。岩性以蛇纹石化纯橄岩为主，岩体内铬铁矿化微弱。但奇怪的是在珠岭南山岩体东端之外的围岩片麻岩中，却有一长宽各数米的近等轴状铬铁矿富矿体，矿体为蚕豆状及小球状铬铁矿集聚体，含铬铁矿大于80%，少量的脉石矿物为白色滑石，分布于铬铁矿球之间。在此矿体南侧所打的一南北向平铜中，也断续见有若干个直径10-20厘米的铬铁富矿团，亦由蚕豆状、小球状铬铁矿和滑石组成，均赋存于片麻岩中。根据这些富铬矿团不产于超基性岩体中，而产在片麻岩中，推测这里很可能是一个岩浆通道（主侵通道构造）的标志。因为形成这些富矿团的矿浆，是在岩浆房中结晶和重力分异形成，已成凝固或半凝固体状态，虽然可以在构造运动作用下沿构造带上侵到地壳浅部，但已不具较大的流动性，所以它们所在的位置或附近即可能就是主侵通道构造带的位置。遗憾的是，因当时勘查者没有主侵体、溢离体的概念，也就未能在此基础上持续进行深入的勘查和研究，错过了找到有价值矿体的机会，应是个教训。作者认为，运用主侵体、溢离体的概念，重新对该区进行深入的研究和勘查，是有望找到主侵通道构造带及其中含铬矿的超基性岩主侵体的。大河局岩群和喜峰口岩群情况与珠岭-绿石沟岩群相近，亦均可能存在着主侵通道构造，详情从略。另在本区西部的密云、怀柔、昌平、延庆一带，也有200多个大小不一、形态各异的超基性岩体分布，应属冀东岩带的西延，各方面特征（包括含矿性）也与冀东相近，也完全可以用前述的思想和认识为指导，进行研究和找矿。三、中酸性岩体的成矿和赋矿特征由中酸性岩浆侵入作用形成的矿床，包括各种接触交代（矽卡岩）型矿床、斑岩型矿床及高中温气液型矿床等，主要是由岩浆中所带来的以挥发分为主的造矿成分经聚集、冷却、结晶、交代和蚀变而成。因此，寻找这些类型矿关键是寻找中酸性岩体中挥发分容易聚集的场所和部位。由于挥发组分的挥发性和比重轻，在岩浆侵位后，随着温度和压力的降低，就会从岩浆中分离出来，对于这些挥发分聚集的场所和部位，可能受许多因素包括地层、岩石、构造等的控制，但最主要的则是多在岩体（主要是主侵体）的顶部和上部集中，因为只有主侵体的上方才有挥发分的大量供应，随着温度的降低，就在那里液化并对周围岩石进行一系列交代、蚀变、结晶等作用，形成各种蚀变岩石和矿化、矿体。这几乎是绝大多数与中酸性岩浆岩体伴生的矿床的总体成矿过程。由于液态的岩浆在从主侵体向外围的低压低洼空间流动时，位于其顶部、上部的气态挥发组分不会或不易随着一起流动和运移，这就造成了只有在主侵体的顶部和上部才会有大而富矿床、矿体的形成，而那些溢流体的上部只在与主侵体接触处或其间的过渡带才可能形成一些矿体，而在距主侵体较远处，则很难有规模和价值较大的矿床、矿体的形成。这可能就是为什么在许多中酸性岩体及其周围的接触带中，并不是到处都有矿床、矿体的赋存，较大规模和价值的矿床、矿体只分布和集中在岩体的某些部位或某段的接触带中的一个最主要的原因。需要说明的是，以上所述的矿床、矿体的分布、集中的部位与岩体空间类型的关系，只是限于一次性岩浆侵入活动及伴随的成矿作用而言，如果岩浆的侵入活动有两次或多次，那就另当别论了。但即使是有多次侵入活动和成矿作用的岩体，单就每次侵入活动而言，其主要成矿部位仍然集中在与其同期次岩体的上方。寿王坟铜矿位于河北省北部承德市西南部，为一中型铜矿，产于燕山期花岗闪长岩与长城系蓟县系自云岩层的接触带中，属接触交代型矽卡岩型矿床。燕山期花岗闪长岩体地表成一南宽北窄的似二角形（葫芦状），分布面积170多平方千米，寿王坟铜矿床即产于该岩体西南角的接触带中（图5）。几乎从该矿发现时起，地质工作者们即开始在该岩体其他部分的接触带进行找矿工作，以求找到新的同类矿床，但一直未能如愿。原因为何？在该岩体近200千米长的接触带中到底还有没有寿王坟型矿的赋存？至今尚无确切结论。作者依据该岩体的相关特征运用前述岩体侵位空间类型的概念进行分析后认为，欲想在该岩体周围找到有价位的寿王坟式铜矿可能性已很小。其主要原因是根据寿王坟花岗闪长岩体的地表形态成南宽北窄的葫芦状，显示由岩浆从南向北流动所成，矽卡岩和铜矿仅产于岩体的西南角，说明这里是挥发分集中之处，也应是该花岗闪长岩体的主侵体的顶部或上部（深部系一柱状体，有人认为是沿破火山口侵入的），而岩体的其他部分则均属溢流体部分，它们与主侵体共同组成一个总体成多半个蘑菇或伞状（勾手状）的岩体。曾被许多地质工作者认为有很大找矿希望的该岩体北端潘家店附近的西接触带处，作者却看到只有纯热力蚀变产物大理岩化而没有矽卡岩，更没有与成矿关系密切的所谓“湿矽长岩”类矿物发育，说明这里只有由岩浆带来的热力变质作用发生而无含矿化剂的挥发组分的作用，因而也就不会有矽卡岩型矿的形成，当然也就不会有接触交代型矿床和矿体的形成。欲想在该岩体中寻找新的寿王坟型的铜矿，就只能在真正主侵体周围的接触带去找，但这些部分已大部被剥蚀掉，而最大可能尚赋存着有价值的矿床或矿体的地方是在被伞状或蘑菇状溢流体掩盖着的下面的主侵体周围，特别是主侵体与溢流体相连接部位的“胳肢窝”处（图6）。但因岩体的厚度可能很大，现阶段很难开展这方面的勘查工作。另外值得说明的是，应在该岩体的外围开展寻找同类型岩体的工作，特别是应下大力气寻找尚未剥蚀出来的隐伏岩体，如能找到隐伏岩体，因其上部的矿保存完整，规模和价值会更大。寿王坟岩体主要受近东西向与北北东向两个断层带及燕山期破火山口的控制，若在该岩体的外围，在相同或近似的地质构造条件地区寻找同类的隐伏岩体，就有很大可能找到隐伏的同类型铜或多金属矿了。四、寻找和鉴别主侵体的方法总结上述，可以看出，寻找、判别和查明岩浆岩侵入体的侵位空间类型是找矿中一项非常重要的工作，应当引起所有从事岩浆岩型矿产工作者的注意和重视。由于现实中岩体的整体形态和产状大多被掩盖着或处于隐伏状态，特别是主侵体与溢流体二者紧密相连，共同组成雨伞状、蘑菇状、勾手状、宝塔状等形态，从地表和浅部来看，完全