在1996期間,核工業北京地質研究院在“下莊礦田蝕變場研究”項目中,對桂東巖體中巖漿巖的交代蝕變場、交代發育的空間分布及交代地球化學進行了總結。指出桂東巖漿巖中的熱交代作用具有北強南弱、東強西弱的空間變化規律。討論了巖漿交代作用的序列及其地球化學過程,為桂東巖體巖漿巖熱交代作用的研究奠定了基礎。
如果按巖石類型考慮桂東巖體中巖漿巖的交代作用,則交代作用不僅在交代能力、強度和交代方式上有差異,而且在交代類型和新礦物組成上也有差異。由於不同巖漿巖礦物成分的差異,在同壹種熱流體的交代下,它們所生成的新礦物群的成分也會發生變化。如酸性巖石中的斜長石常呈單壹鈉長石交代,而綠簾石、方解石、鈉長石礦物群或由綠簾石、綠泥石、鈉長石、方解石組成的礦物群通常出現在暗色脈巖的中長石或拉布拉多石中。此外,巖漿巖侵位變化的空間條件和應力、變形場的條件和強度不同,也會出現不同的動態熱轉化或新的重結晶礦物群。下面將分別描述桂東巖體中各種巖漿巖的熱交代作用。
(1)粗粒斑狀黑雲母花崗巖中的熱交代作用
粗粒斑狀黑雲母花崗巖在構造上分為粗粒巨型斑狀黑雲母花崗巖和粗粒斑狀黑雲母華鋼巖,兩種構造的強度、能力和交代作用略有不同。
1.粗粒斑狀黑雲母花崗巖的熱交代作用
粗粒斑狀黑雲母花崗巖中的熱交代作用具有不同的成分、發育強度和新礦物形成過程。下面將分別闡述:
1)黑雲母交代作用的過程是由鱗片狀黑雲母經綠泥石、綠簾石變為片狀伊利石,巖石中黑雲母可完全被綠泥石替代,有時伴有針狀金紅石的沈澱;有時還出現綠泥石、綠簾石和黝簾石,其解理中可出現片狀伊利石;綠泥石和片狀伊利石也會出現。交代作用有三種方式:假交代、吃邊交代和沿解理裂隙交代。
2)不同條件下斜長石交代作用產生的交代產物不同。當斜長石被細粒伊利石取代時,可以形成單壹的伊利石。也可以形成細粒伊利石和片狀伊利石的組合;也可形成伊利石-綠簾石組合;也可能出現細粒伊利石-綠簾石和方解石組合。除了上述不同世代的新礦物群外,我們還可以看到綠簾石和綠泥石沿斜長石邊緣的交代作用和鱗片狀黑雲母沿斜長石邊緣的交代作用。顯然,伊利石、綠泥石、綠簾石交代(表7-1)、鱗片狀黑雲母交代的各種交代組合,都是外來物質帶入的非繼承性交代。斜長石由鈉長石交代,有帶再生磨邊的鈉長石化,常再生於斜長石邊緣,少量粒狀或自生鈉長石沿顆粒交代。這種交代是鈉帶入的遺傳交代。
3)堿性長石的交代過程復雜。對條紋長石施加應力後,常發生微斜長石的不均勻交代,沿堿性長石的邊緣或裂隙可形成微斜長石。這壹現象實質上是單斜堿性長石向三斜微斜長石的轉化過程。條紋長石中也可發生選擇性綠簾石交代,主要是鈉長石條紋的選擇性交代。堿性長石也可被粒狀或自生鈉長石所代替,多在邊緣或粒間,這是壹種陽離子交換現象。斑狀黑雲母花崗巖(板塊7-2)中堿長石蠕動石化很弱,規模較小。
4)粗粒斑狀黑雲母花崗巖也可視為電化石化,沿裂隙進行,這種交代作用對巖石中的造巖礦物沒有選擇性。
總之,粗粒斑狀黑雲母花崗巖的交代作用可概括為:巖石的特征交代作用為鱗片狀黑雲母、綠泥石、綠簾石、弱鈉長石和弱片狀伊利石;在這種巖石中,交代作用在發展強度和新礦物組的組成方面變化很大。鈉長石化在莊妍、墩頭和三坊較強,在魯西地區較弱。而連石化和綠泥石化在魯西更為突出;在這種巖石中,蠕變石化和帶再循環邊緣的鈉長石化非常弱。
2.粗粒斑狀黑雲母花崗巖中的熱交代作用。
粗粒斑狀黑雲母花崗巖中的交代作用與粗粒斑狀黑雲母花崗巖略有不同,主要表現為粗粒斑狀黑雲母花崗巖交代強度和交代新礦物群變化較大。可以根據礦物成分引入。
(1)黑雲母中熱交代的發育強度和新礦物成分的空間變化。
1)黑雲母基本完整,有弱片狀伊利石-石化巖,常見於鮮水龍壹帶巖石中;
2)黑雲母由綠泥石、綠簾石、片狀伊利石等新礦物群交代而成,可在魯西壹帶巖石中發現。
(2)由於斜長石頻繁的熱交代作用,不同空間生成的新礦物群的成分和交代強度會發生變化。
1)當斜長石被以片狀伊利石為主的新礦物交代時,細粒伊利石(層間陽離子減少)與方解石交代常疊加,可見於板樹坑、長排、西坑、尚維壹帶的巖石中。
2)斜長石保存完好,僅有弱細粒伊利石交代,常見於黃竹斜周圍巖石中。
(3)在粗粒斑狀黑雲母花崗巖中,堿性長石中的交代作用在空間上也有很大變化。
1)堿性長石中發育粒狀鈉長石化和蛭石,在魯西周邊巖石中可見;
2)鮮水龍壹帶巖石中可見脈狀蛭石沿礦物顆粒發育的現象,屬堿性長石;
3)巖體東部堿性長石被微斜長石交代的現象十分發育,可見片狀伊利石。
除上述礦物中的交代作用外,粗粒斑狀黑雲母花崗巖中的交代作用還包括斜長石周圍產生的鈉長石化邊緣、黑雲母的鱗片狀黑雲母化和堿性長石中的電石化作用。
總之,粗粒斑狀黑雲母花崗巖的交代特征是:有蛭石發育的巖石成分壹般比沒有蛭石發育的巖石成分偏鈣堿性。因此,粗粒斑狀黑雲母花崗巖存在壹定的空間變化;斜長石的鈉長石交代作用包括再生邊角料形式的鈉長石和顆粒及顆粒集合體形式的鈉長石。前者可見鈉長孿晶,但含有微小的滴狀應時,後者呈半自形或自形粒狀,無石英插入;根據交代特征,粗粒斑狀黑雲母花崗巖的交代作用經歷了從蛭石、鈉長石、綠泥石、綠簾石、微斜長石到伊利石的發展過程。在壹個過程中,隨著蛭石交代作用的減弱,鈉長石、斜長石和片狀伊利石交代作用有加強的趨勢,並伴有簾石化和方解石化。
(2)中粒斑巖花崗巖中的熱交代作用
就交代能力而言,中粒斑狀黑雲母花崗巖中的熱交代作用應以微斜長石化和鈉長石化為特征。微片麻巖廣泛發育於中粒斑狀黑雲母花崗巖中(板塊7-3 ~板塊7- 5),但交代強度略有差異。鈉長石則具有很強的交代能力,表現為微斜長石、斜長石、黑雲母等主要造巖礦物的交代作用(圖版7-6、7-7)。
從交代過程的完整性來看,中粒斑狀黑雲母花崗巖的熱交代作用始於微斜長石的交代作用,經歷了蛭石、鈉長石、鱗片狀黑雲母(圖7-8)、綠泥石和綠簾石的交代作用,最後以白雲母和伊利石、綠簾石和方解石的交代作用結束。值得壹提的是,片狀黑雲母可以完全或部分替代片狀黑雲母,也可以占沿裂隙的長石。
(3)細粒白雲母花崗巖中的熱交代作用
細粒白雲母花崗巖的熱交代作用很強,主要體現在交代過程的重疊性、交代演化的完善性和交代能力強。在這種細粒花崗巖中可以看到鱗片狀黑雲母、綠泥石化、簾石化、鈉黝簾石、微斜長石、白雲母、方解石和電石化的重疊現象。從交代作用過程來看,細粒白雲母花崗巖的交代作用經歷了堿長石、鈉長石、綠泥石、白雲母、電氣石、伊利石、方解石的演化發展。從新礦物對各種礦物的交代來看,許多交代不是單壹的選擇性交代,而是巖石中堿長石、斜長石和應時的無差別交代。這意味著交代作用不僅僅是改造鋁矽酸鹽礦物的結構,還伴隨著化學成分的交換。這種巖石的交替發展特征與中粒斑狀黑雲母花崗巖非常相似。
(4)粗粒角閃石黑雲母二長花崗巖的熱交代作用。
粗粒角閃石黑雲母二長花崗巖中幾種巖石的熱交代作用有許多相同點和不同點,可以說是相似的。
不同空間發育的巖石的熱交代作用是相同的:
1)熱交代的發展過程基本壹致,即經歷了蛭石、鈉長石、綠泥石-綠簾石、細粒伊利石-方解石(或綠簾石)幾種熱交代過程。
2)同壹礦物在不同空間的巖石中表現出相同的交代新礦物,如角閃石經歷黑雲母化、黑雲母綠泥石化和斜長石細粒伊利石石化(表7-9)。
3)在應力和變形作用下,巖石中條紋長石的晶相經常發生變化,出現微斜長石。
該巖石中發育的熱交代差異如下:
1)巖石中熱交代作用的發育強度在空間上是不同的。比如巖石中的蛭石,在某些巖石中特別發育,但在某些巖石中卻很弱。
2)熱交代作用產生的新生礦物群的成分將發生變化。例如,在黑雲母的綠泥石化中,可出現以下三種新生礦物群:單壹綠泥石礦物;綠泥石、綠簾石、方解石礦物群和綠泥石綠簾石礦物群,它們的交代強度也不同。
3)微角閃石不僅是應力和變形作用的產物,也可見於吳恙和司前洞的角閃石黑雲母二長花崗巖中,沿黑雲母解理交代。
總之,角閃石黑雲母二長花崗巖以最普遍發育的交代蛭石、綠簾石和綠泥石化為特征。
最值得註意的是蛭石,因為從角閃石黑雲母二長花崗巖中可以看到不同賦存狀態的蛭石。壹般認為蛭石結構的成因有兩種,即* * *結和交代產物。有研究者認為是斜長石失去鈣長石分子形成的,也強調蛭石沿斜長石邊緣向堿性長石方向生長(板塊7-10),但實際情況是:
1)蛭石不僅生長在斜長石邊緣,還生長在應時和黑雲母邊緣;
2)蛭石的生長方向可以是堿性長石、應時和黑雲母,或者兩種礦物都有,如堿性長石和黑雲母(板塊7-11);
3)蛭石可以以聚集體的形式產生;
4)蛭石也可沿礦物顆粒生長,產生似礦脈;
5)蛭石可以再生邊的形式沿斜長石發育(圖版7-12),但這種邊可以看出與新生方鈉石的再生邊呈過渡關系;
6)對於蛭石發育的巖石,新生鈉長石發育相對較差;
7)蛭石可以以層狀形式生長。
這些現象表明,蛭石不壹定是斜長石脫鈣和長石化的產物;蛭石也可沿裂隙、孔洞生長,也可由構造動力作用產生;蛭石可以替代巖石中的各種造巖礦物;蛭石可能是堿性流體中鈉長石和應時沈澱的現象。
(5)中細粒白雲母花崗巖中的熱交代作用。
石頭頭巖體中細粒黑雲母花崗巖的熱交代特征是巖石中很難見到蛭石,但蠕蟲狀綠泥石化和片狀伊利石廣泛發育。蠕蟲狀綠泥石以應時的強交代作用為特征(圖版7-13)。伊利石不僅交代黑雲母,還交代花崗巖中的堿長石、斜長石和應時。
鈉長石的交代作用在該巖石中發育,並能以各種交代方式發生。如中心交代、裂隙交代、孔隙交代或粒間發育中的錯交代。鈉長石大多交給堿性長石,也可以交給應時。
(6)細粒黑雲母花崗巖的熱交代作用。
1)細粒黑雲母花崗巖的熱交代作用首先應表現為黑雲母的轉化。壹般來說,黑雲母的熱蝕變往往經歷綠泥石或綠簾石蝕變,然後出現白雲母。在這種巖石中,黑雲母常被白雲母和綠泥石取代;
2)蝕變後新生的白雲母具有很強的交代能力,不僅能交代黑雲母,還能交代堿性長石、斜長石和應時。白雲母交代斜長石時,可形成應時、白雲母(片狀伊利石)、螢石組合(板塊7-14);
3)強烈的鈉長石交代作用應是該巖石中發育的另壹種特征交代現象。巖石中鈉長石交代作用有多種形式,包括邊緣侵蝕交代作用、裂隙交代作用、粒間交代作用、環邊交代作用和蛭石交代作用。方鈉石還具有很強的交代作用,可以交代堿性長石、斜長石和應時。
4)堿性長石的交代作用主要表現為其他粒狀微斜長石交代作用,可交代斜長石、條帶狀長石、應時等礦物。微斜長石和鈉長石交代在空間上表現出明顯的制約,在強鈉長石巖中,微斜長石交代不明顯,這是鈉長石交代掩蓋了微斜長石現象所致。
(七)細石榴石白雲母花崗巖中的熱交代作用。
該巖石的交代作用以強白雲母成為巖石中的主要交代現象為特征。白雲母具有很強的交代能力(圖版7-15),交代堿性長石、斜長石和應時,並伴有電石化。除了以上解釋,還可以看到斜長石和鈉長石。
(八)巖脈巖石中的熱交代作用
巖脈的熱交代作用在淺色巖脈和鎂鐵質巖脈之間有很大的差異,因此分別對花崗質巖脈和輝綠巖的熱交代作用進行總結:
1.花崗巖脈的熱交代作用
花崗質巖脈的熱交代作用具有交代過程簡單、交代能力和強度弱的特點。交代型中,鈉長石和白雲母多為交代斜長石和堿性長石,斜長石很少。
2.輝綠巖(煌斑巖)中的熱交代
輝綠巖和煌斑巖的熱交代作用是指輝綠巖鈾礦化前巖石中的熱交代事件。由於巖體外帶和內帶輝綠巖條件的差異,壹般產於變質巖中的輝綠巖在熱交代強度和發育過程上比巖體內帶輝綠巖簡單。產於巖體內部帶的輝綠巖也因產狀位置不同而具有不同的熱交代強度和交代發育過程。巖體東部中南部輝綠巖結構和礦物成分保存完好,交代蝕變較巖體東部其他輝綠巖帶弱。
輝綠巖的熱交代蝕變可分為兩個系列,即輝石交代蝕變系列和斜長石交代蝕變系列。
輝石交代蝕變,首先轉化為角閃石。角閃石有兩次交代轉化過程,壹次是角閃石向黑雲母-綠泥石的轉化,另壹次是角閃石向陽起石和透閃石的轉化。這兩種交代蝕變過程在本區均可見到,但從交代蝕變的地球化學角度來看,它們應反映熱液流體成分和性質的變化。從輝石到角閃石再到黑雲母到綠泥石,可以體現在以下礦物的化學式中:
南嶺桂東巖漿巖與鈾礦化
從上面列出的化學式可以看出,普通輝石轉化為角閃石的過程是加入Mg2++、Fe2++、Al3 ++和OH-,此時單鍵結構的普通輝石轉化為雙鍵的角閃石。角閃石轉化為陽起石是壹個Fe2 ++主要增加,Al3 ++減少的過程。普通輝石、角閃石、陽起石和鐵陽起石的電子探針光譜分析數據確認如下(表7-1)。
表7-1黃鐵礦和角閃石的化學成分(%)
如果交代蝕變在輝石轉化為角閃石後向黑雲母和綠泥石化方向發展,那麽交代蝕變應該有壹個相應的結構變化過程,即礦物結構由輝石不含水不含羥基的單鍵結構變為黑雲母含羥基和層間陽離子的層狀結構,然後黑雲母的層間陽離子被浸出轉化為綠泥石。相應的化學成分變化應該是si4+和Ca2+被帶出,K+和Al3+增加,然後K+被浸出。
輝綠巖中淺色礦物的交代蝕變過程主要為綠簾石、綠泥石、方解石和拉布拉多中的鈉長石化。這種交代作用由框架結構的拉布拉多巖轉化為結構完全不同的新礦物群。新礦物群中的鈉長石可能是部分成分和結構遺傳的化學反應過程。另壹方面,綠簾石、綠泥石和方解石是新的礦物群,它們的結構與拉布拉多石完全不同。除了Si4++、Al3 ++和Ca2++的少數元素外,大部分組成元素都帶入了。