西藏岩——电英质火山岩

如题所述

发现佤山岩时,我们设想自然界存在有一类富硼的佤山岩浆。进而预言,自然界还应发育有佤山岩浆于浅成—超浅成条件下迅速结晶,形成佤山斑岩,于地表条件下生成的火山岩(暂称佤山流纹岩)和良好封闭条件下充分结晶的佤山伟晶岩[3]

像世界各地常见的斑岩Cu(Mo)矿床那样,藏东玉龙斑岩铜矿带中,也广泛发育爆发角砾岩筒,有的甚至成群展布。

1992年,我们在莽总斑岩铜矿床中一个最大的爆发角砾岩筒内(图2-5-1),发现被前人称之为电气石化的爆发角砾岩,其实具极典型的火山—次火山岩结构、构造;拥有电英岩的造岩矿物组成;发育Cu、Au矿化;电气石化、硅化等交代作用虽有发育,但于成岩、成矿无足轻重;其矿物和化学成分与其他非蚀变火山岩和次火山岩不同,而其结构、构造又与蚀变岩大相径庭;依产状及其与围岩的接触关系,它同海底喷气沉积成因或者蒸发环境下生成的所谓富电气石岩(tourmalinite)[86]迥然两异;在SSIR推荐的《火成岩分类及术语辞典》[1]及其他岩石辞典中,都不能“对号入座”。按我们的观点,这类并非罕见的岩石,就是佤山斑岩和电英质火山岩。基于SSIR把一般所说的火山岩,进一步分成为火山岩和火山碎屑岩。因此,我们把生成于爆发角砾岩筒内、具有角砾状等构造的电英岩,称为电英质火山碎屑岩。根据它首次被确认的产地是我国西藏自治区而命名为西藏岩(Xizangite)。

1.产状及特征的结构、构造

所研究的爆发角砾岩筒,位于新生代莽总花岗斑岩与二叠纪(?)围岩的接触带上。该爆发角砾岩筒出露最高处海拔4800余米。其形态相当于一个长轴约400m、短轴约200m,

图2-5-1 莽总矿区西藏岩赋存的爆破角砾岩筒地质略图

(据西藏一大队修编)

1—二叠系夹凝灰岩、灰岩的砂岩;2—新生代花岗岩斑岩;3—闪长玢岩;4—含矿斑岩(矿体);5—西藏岩

及其赋存的爆破角砾岩筒;6—实测或推测地质界线;7—推测背斜轴;8—钻孔纵深大于400m(钻孔控制)的筒状。

如果不考虑角砾(岩屑)的特点,那么产于爆破角砾岩筒中、多作胶结物形式产出的西藏岩(其新鲜面色调深黑,风化后显黑灰色)外观酷似基性火山岩(事实上,差不多都把西藏岩手标本视为此),有的与炉渣毕肖(图版Ⅱ—1)。

西藏岩以角砾状构造(图版Ⅰ—1、2)和气孔—气管构造最为醒目。前者尤以岩筒边部为甚。角砾岩性不同,主要为矿化花岗斑岩及其围岩(砂岩);角砾形态各异,但大多棱角分明;角砾大小不一:大者数十厘米对径,小者不足0.1mm,属岩粉级;角砾平面上排列大都无序,但局部呈清晰的涡流状展布(图版Ⅰ—2);角砾剖面上具有某些分选性,一般下部角砾大、数量少,向上有变细、变多的趋势。有时,西藏岩的气孔—气管构造如此发育,几乎占了体积的一半以上,堪称泡沫岩。气孔—气管的排列在总体无序的背景下,似有某种定向性。例如,各贡弄产出的西藏岩,局部沿一定方向拉长的气孔密集成带与隐晶质、少气孔的富电气石的电英岩“层”或富石英的电英岩“层”相间,彼此韵律状平行分布。

西藏岩局部发育“层纹”。有些层纹如此之细密,以致于依靠放大镜无法计数(图版Ⅰ—3,图版Ⅱ—2、3)。有时层纹顺走向发生弯曲(图版Ⅱ—2)而呈涡流乃至紊流状(图版Ⅰ—3)。镜下所见,这些黑白相间的层纹,实际是由定向排列的电气石微晶、石英微晶大体分别聚集成条纹—条带。显然,可以把这些有所弯曲的层纹视为流动构造。流纹构造与前述角砾呈涡流状展布(图版Ⅰ—2)正好互相印证。有些层纹与斜层理仿佛(仔细观察,这是斜交层纹的小裂隙错动后再被胶结所致)(图版Ⅱ—3)。此外,晶洞构造也较常见。不过,它们大多与气孔—气管构造合二为一。只要认真寻找,藉助放大镜会在有些气孔中见到微针状的电气石、石英晶簇。有些晶洞构造甚至要在高倍显微镜下方可辨认,堪称显微晶洞构造(图版Ⅰ—4)。

除少数斑晶(含碎斑)和位于气孔中的矿物肉眼可见外,西藏岩以霏细结构和凝灰(碎屑)结构为其特征,甚至在高倍镜下仍是隐晶,不排除残存有微量玻璃的可能性。晶屑几乎是清一色的石英。大粒晶屑多已碎裂,呈尖棱角状或者遭受熔蚀(图版Ⅰ—5),还常发育有属酸性岩浆快速冷凝结晶过程中出现的“组分过冷”成因的再生珠边结构[87·88],且作为珠点状客晶的矿物却是基质主要成分的电气石和石英(图版Ⅰ—5)。基质电气石多呈微球粒结构(图版Ⅰ—6)、高倍镜下才依稀可见的隐球粒结构(图版Ⅰ—6)、迭加环带构造的球粒结构(图版Ⅰ—7)、轴粒结构(图版Ⅰ—8)、毡状结构(图版Ⅰ—9)、胶体结构(图版Ⅱ—3)和脱玻化(?)刍晶结构(图版Ⅰ—7、8)等产出。应该强调,如此形态的电气石,未见文献作过描述。像碎斑石英一样,基质石英也大都呈尖棱状,不可拼接。石英的球粒结构罕见(图版Ⅰ—7)。

值得着重指出,西藏岩中的角砾乃至岩粉均与电英质胶结物黑白分明、界线截然(图版Ⅰ—1、2)显示,角砾的电英岩化几乎不发育,即或有所发育,其强度和广度也非常有限。甚至,持电英岩化爆破角砾岩观点的同行也承认,角砾的电英岩化极不发育。与之相应,电英质胶结的角砾岩同其围岩(矿化斑岩、砂岩等)之间也是突变接触、黑白分明。对此,电英岩化只强烈蚀变胶结物,而基本不作用角砾和围岩(按说,它们也是极容易发生电英岩化的客体)的成生机理,委实令人费解。

总之,上述保存完好的原生火山结构、构造和产出特征,不但叫单一电英岩化成因难以自圆其说,反而令其破绽百出。

2.岩石化学

我们选取了两个不含岩屑的西藏岩(即具有密集层纹的和具有典型凝灰(即碎屑)结构)样品,进行硅酸盐全分析,其结果如表2-5-1所示,同时列入该表的还有若干相关岩石的化学成分,以资对照。

表2-5-1 西藏岩及其相关岩石的岩石化学成分(wB/%)

①相当(图版Ⅰ—3,图版Ⅱ—2、3)照片所显示的岩石;②相当(图版Ⅰ—4、5、6、7)照片所代表的岩石。

从表2-5-1可知,具流纹构造和具凝灰结构的西藏岩、浅凝相佤山岩、海底喷气成因的层纹状富电气石岩及传统蚀变电英岩的岩石化学成分可相互类比,都以富B、Fe和Mg,贫K和Na为其特征。由于西藏岩气孔—气管构造极发育,不难推测,有一部分硼在生成之初已逸失。另外,依照灼烧量不难推断,西藏岩结晶水含量不低。富B和水于西藏岩的成生至关重要。

3.矿物学特征

前已指出,西藏岩为隐晶质,因而,靠镜下实测其矿物含量颇难。为此,借助X光物相分析测定岩石的矿物组成(表2-5-2)和含量。同时,辅之以岩石化学成分(表2-5-1)和电气石、石英单矿物电子探针分析值(表2-5-3)加以校正。

表2-5-2 西藏岩岩石样品的X光衍射物相分析结果

①电气石衍射线;②石英衍射线;分析者:葛传芝。

表2-5-3 西藏岩电气石、石英电子探针成分(wB/%)

正如表2-5-2所示,相应于(图版Ⅰ—4、5、6、7)所显示的、具有碎屑结构的西藏岩样品,基本上仅由石英和电气石组成,两者合量高达96%以上(估计后者含量约45%,前者近50%)。该估计值与岩石全分析数据(表2-5-1)大致吻合。

对具流纹构造的西藏岩之电气石、石英的电子探针成分测试(表2-5-3)表明,前者属黑电气石—镁电气石固溶体系列稍偏富Mg电气石端元的过渡成员。需要说明的是,虽然电子探针不能作硼的分析,但是其各项分析值可同已知的电气石成分类比,再结合X光物相分析确定岩石基本由电气石和石英组成,而所测矿物的光学性质与电气石相当,岩石B含量与典型的电英岩类似。显然,所测微针状矿物是电气石无疑。关于电气石和石英的产出形态,前已述及,不赘。如果石英晶屑与电气石镶嵌接触时,基本上为前者包或半包后者,表明总的说来石英先于电气石结晶。值得强调,西藏岩中电气石与石英的分布,一般不均匀,甚至局部各自相对富集成条纹一条带(图版Ⅰ—3,图版Ⅱ—2、3)产出。

4.莽总西藏岩的含矿性

我们从野外和零星保存下来的岩心中,选取10件西藏岩样品,作Au、Cu简项分析。测试结果证实,莽总西藏岩普遍发育Cu、Au矿化。其Au的含量为(2~0.n)×10-6,w(Cu)为0.1%~0.2%左右。Cu、Au赋存主要在黄铁矿、黄铜矿和自然金(?)中。

5.西藏岩成因讨论

勿庸讳言,爆破角砾岩筒电英质胶结物的单一电英岩化成因早已深入人心,以致于人们见此便不加思索加以首肯。笔者持包括电英岩化成因在内的电英岩多成因论。我们力主具体问题具体分析,不赞同盲目滥用和过分夸大电英岩化成岩、成矿的极端重要性。为此,假以西藏岩成因讨论,顺便进行反思。

(1)从地质特征看西藏岩的成因:基于下述诸点,笔者以为,西藏岩是一类总体性质偏岩浆的富B硅酸盐熔浆—热液过渡流体(浆液),在近地表和内压远大于外压条件下,发生隐爆—爆破—喷溢,于相对开放环境中,骤然冷凝固结所成。传统认定的电英岩化对其成岩、成矿无足重轻。①电英质胶结物与其胶结的角砾之间截然接触,黑白分明,而且电英质胶结的爆破角砾岩筒与围岩(砂岩、矿化花岗斑岩)接触关系类同。须知,围岩连同其岩屑亦本是极易电英岩化的岩性,可是它们都“洁身自好”;②除总的产状为漏斗状爆破角砾岩筒外,岩筒旁侧发育大量脉状爆破岩石。虽说规模不大,产状不稳定,但与围岩(砂岩、斑岩)呈突变侵入接触,而且顺其走向可以渐变过渡为黑色的电英岩脉,直至尖灭;③倘若胶结物强烈电英岩化,那么原生的火山—次火山结构、构造——诸如气孔—晶洞构造、流动构造、球粒结构、再生珠边结构、熔蚀结构等——居然能完好如初,费解;④据悉,再生珠边结构是碎斑熔岩的指相结构[88],笔者对此稍有保留;⑤西藏岩电气石多呈刍晶、轴粒、球粒等产出,而矿物的类似形态则为火山—次火山岩所常见,蚀变作用极难形成这样的矿物形态;⑥总的说来,从爆破角砾岩筒上向下,外至里,电气石的自形程度和粒度,大体具有由差到好、自小变大的趋势。电气石化难于造成如此趋势;⑦可以肯定,电气石化无法解释胶体电气石的成因。但是,借用Маракушев的观点(即在母岩固结后,挥发分含量高的矿浆,不同于硅酸盐熔体,仍保持液态。在一定条件下,可以转变成低温凝胶,它们固结便形成胶体结构[89])加以解释,尚可。诚然Маракyшев并未具体讲明怎样的一定条件。结合西藏岩的产出环境,设想是强烈、快速的逸气与降温所致;⑧西藏岩局部电气石、石英各自定向、分别相对聚集呈细而密集的层纹状韵律展布,若用电气石化、硅化选择交代不具层纹构造的胶结物(除非原生胶结物是流纹岩且流纹成分利于电气石、石英规律性选择交代,但矿物定向费解)进行解释,恐难让人诚服。可是,藉助富硼硅酸盐岩浆发生熔离分异,不难理解;⑨西藏岩局部电气石、石英分别聚集定向排列,有时显涡流—紊流状,如归因于电气石化爆破角砾岩遭受韧性剪切变形、变质难以服众,因为近地表不存在韧性剪切变质、变形的地质环境。改用富B岩浆发生熔离并在流动中受阻作为肇因,兴许自圆其说;⑩角砾在剖面上有某种分选性、甚至还可见涡流状展布,如靠热液爆破,迭加电英岩化很难形成。改用有相当密度的浆液爆破则较合理;(11)与晶洞构造合二为一的气孔—气管构造,若视为淋滤作用造就的空洞,显然欠缺说服力;(12)国内外业已发现证据确凿的岩浆电英岩[3,90];(13)马库沙尼岩[91]等火山岩中,有电气石斑晶产出的报道,其成因为火山产物;(14)英国康沃尔一些花岗岩内,产出有电气石胶结的角砾岩。致力于研究F、B对岩浆效应的英、美学者曼宁、伦敦认为,胶结物电气石和碎屑石英是熔融体淬火产物[91]。尤其是所附照片同角砾状西藏岩无异;等等。

(2)从成岩、成矿实验资料看西藏岩的成因:近10来年,花岗岩-H2O-RX(R=Li、Na、K、Rb、Cs和H+等,X=B、F和P等)体系的岩石学实验研究,取得长足进展。所获成果对于正确认识某些富F、B和亲石性矿化元素的酸性岩的成岩、成矿机理,有振聋发聩、耳目一新的借鉴功效。

富硼花岗岩体系的岩石学实验资料表明,硼可以扩大花岗岩浆的结晶区间,大大降低固相线温度(甚至小于450℃),增加水和多数高场强元素在熔浆中的溶解度,阻碍含水蒸气相的饱和,促进超临界流体从岩浆状态渐变过渡到热液[24,59·60~62,92]。硼的这些地球化学性状及其对花岗岩浆的效应,堪与氟相当。从富氟花岗岩浆体系的成岩、成矿实验资料可知,氟还影响到酸性岩浆的矿物结晶顺序及其共生组合。例如,随着F含量某种程度的升高,令长石的结晶受到抑制,而有利于石英、黄玉和云母的晶出[23~27,60~62,92]。可否据此推测,B可能也有类似的效应。即相当量的B,也会抑制长石晶出,扩大石英结晶场,增大电气石的稳定域。换言之,仅有石英和电气石析出,俨如西藏岩那样。自不待言,这有待相关实验岩石学证实。

岩浆的过冷结晶实验揭示,其矿物形态多呈纤维状、球粒状、束状和鸡毛掸状等。西藏岩中电气石的形态大抵如此。

综上所述,根据岩石的产状,特征的结构、构造,借鉴有关富硼酸性岩体系的成岩、成矿实验资料,参考国外学者也发现岩浆成因的电英岩和开放系统下生成有岩浆电气石的实例,浅见以为,产于藏东莽总等地爆破角砾岩筒里的霏细电英岩,用含硼酸性岩浆演化后期转变成佤山岩浆,因内压远大于外压,引发在一个有限空间(与爆破产物大多直接进入大气相对)爆破,佤山岩浆急骤冷凝结晶并胶结角砾来解释其成生机制,不但与地质现象相符,也可得到相关成岩、成矿实验资料的有力佐证。

6.西藏岩的岩类学位置及其分类尝试

国际地科联火成岩分类学分委会(SSIR)定义“火山岩指具隐晶结构(即颗粒相对较细的岩石,其绝大部分单个晶体不能用肉眼识别),通常含有玻璃质并与火山活动有关的火成岩。这类岩石可以熔岩流的形式喷出地表、或者侵入到高位以岩脉、岩床和岩颈等形式产出”[1]。西藏岩的总体特征与该定义基本相符。SSIR还定义“火山碎屑是指那些火山活动直接产物的碎裂作用所形成的碎屑”,“当它们多呈固结状态可称火山碎屑岩”[1]。大部分西藏岩的基本特征与此定义完全相符。据此,西藏岩可进一步分为:电英质火山碎屑岩和电英质熔(流纹)岩。

SSIR规定,火成岩分类的原则之一是岩石鉴定主要根据矿物组分[12]。鉴此,参照电气石、石英所占比重(如果借助工具可以实测其矿物含量的话),把西藏岩细分成电气石西蒇岩(电气石:石英≥4)、石英西藏岩(石英:电气石≥4)和狭义西藏岩(石英:电气石≈1),以及过渡类型若干。前三种岩石,在藏东西藏岩中都有程度不等的发育。例如,石英和电气石分别聚集成层纹状时,从某种角度上说,石英条纹可视为石英西藏岩,电气石条纹可视为电气石西藏岩。

7.小结

(1)电英质火山岩的提出,拥有坚实的野外宏观、确凿的室内微观证据,并得到有关岩石学实验资料的有力旁证。

(2)西藏岩的命名及其分类尝试,并非单纯取一学名,而是试图从其分类学地位存取有关信息,深化酸性火成岩成岩、成矿规律的认识。

(3)西藏岩的成因机制不否定电英岩化等蚀变所起的作用,但力主具体问题具体分析,切忌盲目滥用和过分夸大电英岩化等交代蚀变的成岩、成矿极端重要性。

(4)电英质火山岩——西藏岩的发现与初步研究表明,SSIR主席Le Bas教授的下述说法颇有见地:“由于新的岩石类型不断被发现,或岩石的新的特性不断被了解,因此,对现有的分类总会有所修正,或出现新的分类,以适应新的情况”[1]

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