变质作用及围岩-流体化学交换

水岩反应泛指地质作用过程当中所发生的流体与岩石的相互作用 ,具体来说,水溶液和岩石在岩石固相线以下的温度、压力范围内进行的各种化学反应和物理化学作用 。它是一种基本的地球化学作用,导致了化学元素、同位素在岩石与水之间重新分配,是元素活化、迁移及整个地球化学质量平衡过程的一种潜在因素。
沈照理认为水岩相互作用无所不在、无时不在,存在于地表到地球深部乃至地幔中。在水岩反应中,基本的地球化学、物理化学方式有:(1)流体对固相的溶解、淋滤和交代 (这不仅涉及各种岩石、矿物等无机组分 ,也涉及到各种有机物质);(2)固液两相间的同位素交换 (其中包括反应交换和扩散交换两种机理);(3)氧化一还原 ;(4)流体、地下水中的元素在固相表面的吸附 (主要发生在水一粘土矿物之间);(5)流体、地下水流经细孔隙岩石时发生的渗滤分异。
热液流体是热和许多组分的有效载体和传输体,往往与所接触的围岩间存在明显的物理一化学梯度,为了使热液与围岩达到平衡状态,热液与围岩组分之间必定要发生化学反应以及其他相应变化,发生水岩反应,使新矿物形成,旧矿物消失,这种变化称为围岩蚀变,因此热液成矿作用过程中常常伴随着围岩蚀变的产生。围岩蚀变根据其形成温度可以分为50--200~C的低温热液蚀变、200--300~C的中温热液蚀变、300--550~C的高温热液蚀变
研究热液矿床中的水岩反应 (围岩蚀变)具有重要的理论和实际找矿意义。
理论意义
首先,温度和其他物理化学条件对热液蚀变的类型有重要影响,因此通过围岩蚀变的研究可以帮助恢复成矿的物理化学条件。花岗岩类岩石在高温条件下,钾长石被蚀变为白云母和石英,颗粒都较粗大,形成云英岩。在中温条件下则蚀变成为绢云母和细粒石英,形成绢英岩,这样围岩蚀变类型就可以帮助确定热液矿床形成的大致温度。其次,根据蚀变围岩和原岩间的成分差异,可推断热液的化学成分和元素的转移特征,并可根据蚀变组合的空间分布及其形成顺序来推断成矿物质的搬运、沉淀和成矿作用过程。
实际找矿意义
第一,蚀变围岩大多数分布在矿体周围,其轮廓和矿体形态基本一致。蚀变围岩的范围一般都较矿体广,且离矿体越近,即蚀变强度越大。所以,蚀变围岩可作为热液矿床的重要找矿标志。
第二,一定的围岩蚀变类型常和一定的矿床类型有关,因此可以通过确定围岩蚀变的类型来判别可能找到的某种类型的矿床,云英岩化经常伴生有脉状钨、锡、钼矿化和金矿化;白云岩化和硅化的蚀变围岩是寻找铅锌矿床的重要标志。李德利和李晓峰  ̈研究了高峰潜心矿床的围岩蚀变,寻找到了普遍的绢云母化和仅局部出现的强烈硅化。
第三,围岩蚀变大多具一定的分带性,在确定矿床类型之后,可根据该矿床的围岩蚀变分布特征指导进一步的找矿工作。斑岩型铜矿床的围岩蚀变自岩体中心向外依次出现4个蚀变带:钾化带、石英一绢云母化带、泥化带、青磐岩化带,不同的蚀变带有不同的特征,易于识别,为找矿工作带来方便。姜勇果等  利用绢英岩化或钾硅化斑岩 (玢岩)为找矿的直接标志以及青磐岩化玢岩为找矿的间接标志寻找中甸岛弧带斑岩铜矿床。第四,通过围岩蚀变的组合分布特征,可以帮助识别成矿过程中热液运移的通道 ,进而指导找矿勘探。

本文内容摘录自:《Metasomatism and the chemical transformation of rock》,作者:Daniel E.Harlow

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