碱质交代作用

碱质交代作用［摘要］碱交代是地质历史上普遍发生的一种作用，它对成矿过程起着至关重要的作用。碱质交代发生的过程中，原岩和热液会发生一系列的变化。一般情况下碱体是矿质活化、释放和提供的发源地，酸体是矿质沉淀固定的场地。［关键词］碱交代碱体酸体碱交代作用一词已有近一个世纪的历史，但只限于一般名词概念。中外除少数学者对此有过深入阐述外，大多数同行都未给予注重。原因有二：一是埋藏较深，总在矿床之下，工程揭露不到或揭露很小一部分，难知规模；二是除有些矿体叠加利用碱交代岩为前期有利赋矿围岩外，大多数是无矿的，不引人注意。有相当多中外文献均把它们误当做岩浆岩（称之为正长岩之类）。然而碱质交代作用对成矿过程起着至关重要的作用［1］。碱质交代作用的实质是内生含碱质的成矿溶液对围岩所进行的各种交代作用。在这种作用过程中，形成由碱性长石、云母、方柱石、霞石等碱性硅酸盐矿物组成的交代蚀变岩石。根据碱金属的不同，可分为钾质交代和钠质交代两大类。碱交代岩则包括钠交代岩，钾交代岩，钾钠交代岩三个大类。近几十年的中外大量研究表明，碱质交代作用在自然界发育的范围和其对成岩成矿的贡献程度远比现在认识到的大。因此，了解碱质交代作用的作用过程及其对成矿的影响很有必要。1碱质交代作用属于周期表第一族的常量强碱金属如Na、K是控制热液中所有酸性矿化剂（如SiO32-，F-，Cl-等）存在的主导因素。碱交代作用绝非只是热液蚀变的一般普通一员，而是所有热液蚀变中最具有决定意义的始祖性蚀变及主控性蚀变。所有的氢交代（即酸蚀变）、二价碱土族元素交代以及三价、四价、五价、六价、七价成矿元素的活化、迁移、富集和成矿都受其控制并由它派生。可以认为碱交代作用过程是整个热液过程的主体过程［3］。碱交代作用的地球化学定义可考虑为在富碱及酸性挥发份的溶液中，使蚀变岩石碱增量，阳离子群原子价结构产生歧化，酸碱分离和再分布的一种热流体作用［2］。因此，在分析碱质交代作用过程时，不仅要重视碱质交代对原岩的影响，同时也不能忽略了后期大量酸性挥发分的变化。1.1碱交代过程中原岩的变化溶液中的Eh和pH之间呈线性负相关，因此在碱交代溶液中变价元素经常受到氧化而呈高价态存在［2］。例如原岩中含Fe2+的矿物如辉石，角闪石等都变得不稳定，被氧化成赤铁矿，针铁矿等，从而造成碱交代岩的红化。无机化学证实，SiO2是不溶于酸性强酸性溶液的（HF例外），它在碱性溶液中溶解迁移。因此，碱质热液交代原岩时，原岩中的硅质会被溶解进入热液中。需要指出的是，对于富石英的原岩，碱交代是使原岩减硅，对于无石英岩石在碱交代中反而增硅，因此，碱交代中的这种现象称为'去石英化”较合适。去石英化在碱交代中的发育程度与系统的开放程度紧密相关，封闭系统下，溶出的石英无法迁移到别处去，在岩体顶盖形成特征的石英壳或伟晶岩壳和富含石英的超酸花岗岩；半封闭-半开放系统下，去石英化发育不彻底，原岩中仍有石英残余；开放系统下，原岩去石英化最彻底，溶出的石英随热液迁移，与围岩反应生成大量硅质蚀变岩和石英脉石矿物。矿物中微量元素含量及存在形式研究表明，由于碱交代岩中新生钾钠矿物形成温度总比原岩为低，类质同象容纳成矿的微量元素能力大降，晶体自纯作用会把此等元素排挤出体外利于迁移而去［2］。另外，K+，Na+是自然界最强的碱金属，它有破坏、改造、交代其它所有矿物的强大能力。在强碱性溶液中含有二价金属离子的矿物和岩石变得不稳定，被强碱金属交代，萃取进入热液中。这是导致后期二价元素的热液蚀变，脉充填或成矿发生的直接原因。至于三价，四价等高价离子，在热液中主要是以络合物（Mn+Axm一）的形式进行迁移，其中M代表碱金属离子，这说明溶液中碱金属浓度越大越有利于这些高场强元素的络合和稳定迁移，这正是一系列微量元素只有在碱交代热液中才大量浸出和迁移的重要原因。可见原岩中的成矿元素经碱交代作用的影响被大量萃取进入热液，因此，碱交代岩是矿床中提供矿源的重要地质体，矿源提供的量与碱交代岩的发育规模和强度紧密成正比。1.2碱交代过程中热液的变化电中性法则表明热液中除了存在碱金属离子外，必然存在大量酸性组分。在碱交代的过程中一旦碱质从热液进入固体相形成各种碱质矿物，则溶液中H+浓度迅速升高，溶液中的酸根也将与H+形成强挥发性气体，这些气体带着被萃取出的成矿元素与酸根结合成的络合离子离开碱交代体而逸出或随热液向外向上运移。以上原碱性热液中酸性组分离开碱性组分的过程就是酸碱分离。酸碱分离作用产生的条件是出现减压区，系统变为开放系统，在地质作用上的表现相当多样，诸如产生断裂构造、岩体接触面、矽卡岩等［2］。携带大量成矿元素和硅质的酸性热液沿着这些裂隙运移，与围岩交代反应形各种酸性蚀变岩和硅质脉体，统称酸体。矿质固定和沉淀的先决条件是络阴离子分解，通过碱消耗、水解、还原或氧化、中和等条件能达到破坏络阴离子的目的，从而使矿质由液相转为固相，富集成矿。碱交代作用可总结为两大阶段：前期碱带入，后期酸迁移，硅和矿质均在酸迁移之中［4］。1.3碱质来源关于碱质交代过程中碱质的来源问题至今还存在不小的争论。杜乐天［3］认为，成矿热液的热、挥发分及碱金属都非地壳本身所能全部供应，地幔流体的加入可能是导致碱质交代发生的主要原因。他的观点似乎忽略的岩浆自身分异出来的岩浆热液以及岩浆同化膏盐层或岩浆热溶解膏盐层所形成的碱质流体的作用，这与典型的斑岩型矿床和矽卡岩型矿床的成矿模式中关于热液的来源问题是不相符的。国内外大多数学者主张与侵入体密切相关的如斑岩型、矽卡岩型等类型矿床成矿热液直接来自于成矿岩体自身分异的热液。杜乐天［3］将热液作用成矿过程和其基本规律概括为：酸碱分离一先碱后酸一下碱上酸一下碱上硅一下碱上矿一矿酸同步迁移一同步定位一同场共聚。这一规律的总结使得碱质交代具有很大的找矿意义，碱质交代现象本身甚至可以作为找矿标志来看待。参考文献［1］ 杜乐天.1983，