霓长岩化岩、碱性辉石化岩、碱性角闪石化岩及其找矿意义

如题所述

一、概述

霓长岩(fenite)是1921年由勃洛盖尔(Brögger)最早提出的,他认为是浅色正长岩,其中含70%~90%碱性长石和5%~25%的霓石,伴生矿物为碱性角闪石、钛铁矿和磷灰石等。随后 1928 年哈克曼发现这类岩石主要由长霓岩化(fenitization)形成;施密特(1956)认为是一种碱交代作用的产物。这种岩石主要发育在超基性-碱性-碳酸岩的周围,围岩可以是花岗岩、片麻岩以及砂岩等。这些围岩的暗色矿物易为碱性辉石和碱性角闪石所交代,而浅色矿物易为钾长石和钠长石所交代,从而形成长霓岩化岩。

鲍罗廷(Бородин,1957,1958)等在研究俄罗斯环带状构造的超基性-碱性-碳酸岩杂岩体所得出的结论是:杂岩体中的鳞霞岩(urtite)、霓霞岩(iolite)和霞霓钠辉岩(multeigite)系列的碱性岩并不与碱性岩浆有成因联系,也不是花岗岩浆或玄武岩浆分异的产物,而是与霓石化和霞石化有直接成因关系的一套岩石。Eckermann(1950)认为含霞石碱性岩的形成,霞石化起了主导作用。也就是说,这些岩石的形成与碱交代有着密切关系。

事实上,霓长岩化岩与交变等色岩在特征上也有许多相似之处,在成因上也有联系性,都是钾和钠联合交代的产物;同时经常伴生或单独发育霓辉石化岩或霓石化岩以及碱性角闪石化(包括钠闪石化、钠铁闪石和红钠闪石等)的交代蚀变岩石。因此这些交代蚀变作用形成的岩石虽多种多样,但由于成因上的联系性,因此有必要作为成因系列或相同岩套一起来讨论。

由于这些交代岩及其有关的矿床有许多特殊性,因此只能以典型的有代表性矿区为例说明之。

二、各种交代蚀变岩石类型及其特征

我国霓长岩发育最典型者出现于内蒙古白云鄂博矿区,它是世界上惟一的超大型稀土(铌)、铁矿床。到目前为止,世界上尚未发现可直接对比和相类似的矿床,加上矿床产生在过渡性(指槽台过渡带)的构造环境中,与产在克拉通区内部的超基性-碱性-碳酸岩环状杂岩体也存在差别。白云鄂博矿床矿体产状的复杂性、矿石类型和组成矿物的多样性、蚀变类型的多样性、成矿作用的多期和多阶段性以及成矿物质的多来源性,导致直到现今还没有一个为多数地质学家所接受的成因观点,而存在很大的分歧和多种成因观点并存的情况,如“特种高温热液成因说”(内蒙古214队,李毓英)、“岩浆热液成因说”(中俄合作队)、“沉积变质说”(索科洛夫)、“沉积-热液交代说”(中国科学院地质研究所)、“碳酸岩岩浆的火山沉积说”(中国地质科学院)。我们没有实地进行研究,主要是在前人研究基础上,根据50余个标本和切片进行观察研究及参考国内外有关文献,特别是交代蚀变岩的研究,提出自己对矿床成因的看法,供大家参考。

首先应了解该矿床以下的一些基本特征:

(1)∑LREE高度富集,∑LREE>>∑HREE;只出现轻稀土矿物,如氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、独居石等,而无独立的重稀土矿物。

(2)Nb>Ta,矿石中只出现铌的独立矿物,如黄河矿、烧绿石等,而无钽的独立矿物。

(3)大离子半径亲石元素如Sr、Ba和K等以及碱金属钠有明显富集。

(4)Th>U等。

以上这些明显表现出成矿作用与槽台过渡区下面的富集地幔有一定成因联系。

(5)交代蚀变作用,除了还未发现霞石化外,其他如霓长岩化、钠质辉石化、钠质角闪石化、钠长石化、碳酸盐化和黑云母化等与世界上许多稀土、铌等超基性-碱性-碳酸岩矿矿床有很多相似之处和可对比性。

(6)交代蚀变岩及矿石中,经常出现萤石,这是一般碳酸岩中很少见到的,这可能与产在过渡地带及成熟度较高的沉积岩系有关。

在各种成因观点中,我们认为孟庆云的资料有一定重要意义。他认为含矿的白云岩是火成碳酸岩,其根据是:①含矿白云岩只出现在EW向宽沟断裂的南部;②白云岩可分南北两部分:南部结晶度好,多为半自形-自形晶,是矿化的中心,与其他地层斜交,更像侵入接触;③其中发育基性岩和各种脉岩,特别是碱性岩,同时发育各种强烈又复杂的蚀变岩和强烈的矿化。这些描述,使人认为这与超基性-碱性-碳酸岩有关的矿床较相似;至于典型的超基性岩可能未出露于地表,或许霓石岩就是其代表。只是他对交代蚀变现象未做深入研究。

下面我们以白云鄂博矿区为例,并列出少数国外资料作对比,来说明上述交代蚀变特征。

1.霓石岩及其特征

矿区中出现由霓石组成的霓石岩,呈暗绿色-黑色,中-粗粒变晶结构。有的呈柱粒状(照片437,438),有的霓石呈放射状,其间分布有碱性长石或石英(照片439;彩照121)。有的可见钾长石和钠长石联合交代霓石岩(照片440)。

2.霓长岩化及其岩石的特征

首先应当指出:据徐克勤的观察,矿区外围有广泛的花岗岩化现象,这主要也是钾、钠联合交代的产物。据切片观察,可确定其中一部分是由片麻岩和花岗岩交代蚀变而成的霓长岩,其中一部分钾长石和钠长石是继承性矿物,大部分是交代改造而成的,而霓石是典型的蚀变矿物。它们组成中-粗粒花岗变晶结构的长霓岩。岩石呈浅绿、暗绿-黑色;颜色的深浅,主要由霓石的含量所决定;伴生矿物有钠质角闪石、榍石及少量石英和磷灰石等(照片440,441,442);有时钾长石呈变斑晶,使上述矿物呈包体(照片443);有时糖粒状钠长石交代霓石(照片444,445)。

借鉴国外资料,霓长岩的化学成分如下:

交代蚀变岩岩石学及其找矿意义

从上表可以清楚看出:围岩遭受霓长岩化过程中,SiO2常被带出;CaO和MgO有不同程度带入,这显然与岩体有关;最明显的是钾、钠的带入;但钠交代比钾交代更为强烈和普遍,它们在霓长岩化过程中起着重要作用。

3.钠闪石岩和钠闪石-钠长石岩(简称钠闪-钠长岩)

随着温度的降低,霓石岩和霓长岩中的霓石易为钠闪石或钠铁闪石所交代,常见钠闪石从霓石边缘开始交代,形成中心残留结构(照片446,447,448,449;彩照122)。当钠闪石或钠铁闪石的含量在90%以上时,便可称钠闪石岩(照片448,449,450)。

钠闪-钠长岩的特征很像霓长岩,它们常是在霓石岩或霓长岩基础上经钠闪-钠长石化而成的;有时其中可有少量霓石残留体。在白云鄂博矿区中,这类蚀变岩石是比较常见的,因此独立命名为钠闪-钠长岩(照片451,452,453;彩照123)。有时可以见到第二期钠闪石沿其裂隙进行交代(照片454)。

在矿区中,后期叠加交代的现象十分普遍,如在霓石岩中叠加萤石(照片455,456);此外,在碳质板岩中,钠长石化很典型,多沿页理进行交代(照片457)。

4.交代矿化岩

白云鄂博铁矿石常具条带状和层纹状构造,但主要属磁铁-石英岩:其上分布有厚度达数十厘米至1~2m,延长十几公里的铁碧岩,因此多数人认为铁矿是沉积-变质成因的;可能一部分是喷流沉积成因的。应当指出:碳酸岩浆既可以是交代成因的,也可以是岩浆成因的。但矿石中经常有交代成因的萤石,形成萤石-赤铁矿、萤石-磁铁矿(彩照91),有时形成重晶石-赤铁矿。有时形成重晶石-磁铁矿-钠铁闪石-霓石岩(彩照124)。

稀土和铌矿物很复杂,主要有独居石、氟碳铈矿、易解石、黄绿石和铌铁矿等。萤石呈紫色,与稀土矿化有关。该矿床中有较多氟,其来源值得探讨,因为富集地幔中氟的高度富集可能性较小,它主要可能来源于成熟度高的沉积岩。

白云鄂博稀土矿与典型的含稀土超基性-碱性-碳酸岩的矿床相比较,十分相似,只是缺乏磷霞岩、霓霞岩等特殊碱性岩及橄榄岩等,或许这些岩石未暴露的缘故,或许霓石岩是它们的代表之一。

顺便提出,在云南个旧花岗杂岩体中的霞石正长岩中也见有霓辉石化现象(照片458)。

我们以江苏赣榆柘枉稀土铁矿床的碱性角闪石化和辉石化的特征补充说明之。

江苏赣榆柘枉稀土铁矿床产在著名的苏鲁榴辉岩带中。矿体产在变质的基性和超基性岩及榴辉岩与片麻岩的接触带中,发育碱性辉石(霓辉石)和碱性角闪石(钠铁闪石-钠铁闪石和红钠闪石)化的岩石中。早期形成霓辉石化岩和霓长岩(彩照125);后期钠铁闪石等碱性角闪石交代霓辉石的现象很常见,同时有石英共生;含有钍和稀土的褐帘石等的矿化作用也在此阶段发生(照片459,460)。

5.霞石化

前面已指出:Бородин和Eckermann等对于产生在超基性-碱性-碳酸岩中的碱性岩如霓霞岩-霞霓钠辉岩、磷霞岩等的形成,认为与霓石化和霞石化有直接成因关系。可惜的是在我国并未找到典型的这类杂岩体。白云鄂博矿区中虽然碱交代的霓长岩化、霓石化和碱性角闪石化十分典型,却还未发现霞石化,或许进一步详细工作能够发现。

王尔康在辽宁凤城的霞石正长岩中见到霞石化现象,即霞石交代异性石(照片461;彩照126)。

三、找矿意义

(1)霓长岩化、碱性辉石化、碱性角闪石化以及霞石化都属于钾和钠的联合交代作用,其中以钠交代的交代蚀变岩为主。其有关岩石包括霓长岩、霓石岩、霓辉石岩、钠闪石-钠铁闪石岩、钠闪-钠长岩、霞石化岩、交变霞石正长岩和特殊的碱性岩(如磷霞岩、霓霞岩、霞霓钠辉岩等)。

(2)其有关的侵入体是超铁镁-碱性-碳酸岩的杂岩体,其中相当一部分碱性岩和碳酸岩是交代蚀变成因的。它是找寻铌、轻稀土和磷等的重要对象。

(3)它们形成的构造环境是克拉通内部或其边缘的过渡带的深断裂中。它们常与富集地幔或异常地幔有一定联系。

(4)成矿流体与富集地幔有一定联系,富含碱质,因此具有强烈的碱交代特征。矿体和岩体外围常发育霓长岩化岩和花岗岩化岩石。

(5)从地球化学角度来看,与上述交代蚀变岩有关的矿床与地壳成熟度高的改造型花岗岩有关的矿床相对比,其有关的矿床具有许多相反的特征:前者具有寻找轻稀土、贫钽而富铌矿化、贫铪而富锆和贫铀而富钍矿等的重要特征,而后者却相反。

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