挥发组分在矽卡岩矿床的矿石、交代岩、矿物和其他岩石中的分布

矽卡岩矿床的形成大多经历了一个漫长而又复杂的过程。在此过程中，成岩成矿的物理化学条件有较大变化，从而引起交代矿物的不断演化和更替。归纳起来，矽卡岩矿床的生成大致可分为以下三大阶段:
1)岩浆期矽卡岩阶段:在岩浆侵位的同时，一方面，由于岩浆熔融体释放出的热能，使接触带附近的围岩发生广泛的接触热变质作用，形成各类角岩和大理岩等;另一方面，当围岩为白云岩时，在透岩浆流体的作用下，有可能以渗滤交代碳酸盐岩石的方式，形成岩浆期镁矽卡岩或岩浆期钙矽卡岩。
2)岩浆期后矽卡岩阶段(包括早期碱性阶段):形成各类碱质交代岩和矽卡岩，包括岩浆期后镁矽卡岩、钙矽卡岩、碱质矽卡岩和锰质矽卡岩等，与此同时，还有部分金属矿石的堆积。
3)矽卡岩期后的酸性淋滤和沉淀阶段:形成大量含水和富含挥发分的退化交代矿物，并伴有许多金属矿物的沉淀。该阶段为主要成矿阶段。它实际上包含了从高温热液、中温热液到中低温热液阶段所形成的一系列交代矿物组合。
此外，在某些矿床中还可以划分出晚期碱性阶段，但在大多数矽卡岩矿床内，这一阶段不发育。
矽卡岩矿床形成的长期性和多阶段性，以及含矿流体、围岩成分的差异，导致矿物组合的多样性、重叠性和复杂性。到目前为止，据不完全统计，在我国的矽卡岩矿床中已发现有200多种交代矿物:
1)岩浆期镁矽卡岩矿物:铝透辉石(深绿辉石)、尖晶石、透辉石、镁橄榄石、钙镁橄榄石、基性斜长石、方镁石、紫苏辉石、石墨、刚玉、钾长石、方解石、白云石、菱镁矿、锆石。
2)岩浆期后镁矽卡岩矿物、蚀变镁矽卡岩矿物和伴生的金属矿物:镁橄榄石、透辉石、硅镁石、斜硅镁石、粒硅镁石、块硅镁石、镁黄长石、金云母、透闪石、韭闪石、直闪石、异剥石、镁绿泥石、滑石、水镁石、硬水铝石、海泡石、绢石、叶蛇纹石、纤维蛇纹石;胶蛇纹石、石棉、铁电气石、镁电气石，文石、磁铁矿、硼镁铁矿、黑硼锡铁矿、柱状硼镁石、块状硼镁石、遂安石、纤维硼镁石、氟硼镁石、菱镁矿、方解石、白云石等。
3)钙矽卡岩矿物:钙铝榴石－钙铁榴石系列、透辉石、钙铁辉石、透辉石－普通辉石、霓辉石、方柱石、符山石、硼符山石、阳起石、绿帘石、钾长石、条纹长石、钠长石、中—基性斜长石、榍石、含铁金云母、含氯角闪石、含氟角闪石、褐帘石、磷灰石、枪晶石、灰枪晶石、磁铁矿、白钨矿、锡石、硅硼钙石等。
4)碱质矽卡岩和碱质交代岩矿物:霓石、霓辉石、霞石、钠透闪石、钠铁闪石、氟镁钠闪石、微斜长石、钠长石、含铁金云母、针钠钙石、异性石、闪叶石、星叶石、钠锆石等。
5)锰质矽卡岩矿物:锰钙铁辉石、锰透辉石、钙锰辉石、蔷薇辉石、钙蔷薇辉石、锰三斜辉石、西湖村石、锰铝榴石、锰黑柱石、锰阳起石等。
6)酸性淋滤和沉淀阶段的矿物和晚期碱性阶段的矿物:石英、白云母、绢云母、水白云母、锂白云母、伊利石、硬石膏、石膏、葡萄石、叶绿泥石、斜绿泥石、蠕绿泥石、铁绿泥石、透绿泥石、钠云母、黑鳞云母、铁锂云母、鱼眼石、绿帘石、黝帘石、斜黝帘石、红帘石、萤石、氟镁石、高岭石、明矾石、重晶石、硬硅钙石、黄玉、斧石、电气石、赛黄晶、方解石、白云石、铁白云石、菱锰矿、菱镁矿、珍珠云母、磷镁石、菱沸石、片沸石、辉沸石、杆沸石、钠沸石、十字沸石等;金属矿物和其他有用矿物大都是在酸性淋滤和沉淀阶段形成的，主要有:磁铁矿、镁磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿、假像赤铁矿，假像磁铁矿、钛铁矿、白钨矿、黑钨矿、锡石、马来亚石、尼日利亚石、富钛尼日利亚石、铌铁矿、铌钽铁矿、钛钽铌矿、钽铌锰矿、细晶石、硼钙锡矿、硫银锡矿、黑硫银锡矿、绿柱石、金绿宝石、塔菲石、香花石、孟宪民石、日光榴石、硅铍石、铍珍珠云母、顾家石、似晶石、双晶石、锂铍石、蓝柱石、硅铍钇矿、羟硅铍石、硬羟钙铍石、铍石、球羟硅铍石、羟铍石、α锂霞石、纤钡锂石、氟铈锎矿、磷钇矿、独居石、黄铁矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、辉铜矿，墨铜矿、砷黝铜矿、锌黝铜矿、硫砷铜矿，硫砷铜银矿、辉锑铅银矿、车轮矿、毒砂、辉钼矿、钼钙矿、辉铋矿、碲铋矿、辉钴矿，辉银矿、深红银矿、硫锰矿、黄锡矿、闪锌矿、硫铜铟锌矿、方铅矿、硫锡铅矿、斜方辉铅铋矿、针硫铋铅矿、辉锑矿、辉铅铋矿、斜方砷铁矿、脆硫锑铅矿、异极矿、菱铁矿、菱锰矿、菱镁矿、水菱镁矿、镁菱铁矿、自然金、银金矿、自然银、自然铜、自然锑、自然砷和自然铋等。在碱质矽卡岩中还可能出现绿层钙铈钛矿、铀烧绿石、铌钛铀矿、沥青铀矿、铀钍矿、铀方钍石、水硅钛铈矿、褐稀土矿等。

1.矽卡岩的矿物
矽卡岩矿物十分复杂，有矽卡岩化早期不含水的矿物；晚期含有水和挥发分的矿物；及与矽卡岩矿床有关的金属矿物；还有原岩残余的矿物等。
早期矽卡岩矿物：钙铁-钙铝榴石、透辉石-钙铁辉石、硅灰石、符山石、镁橄榄石、硅镁石、尖晶石、方柱石、斜长石和钾长石。
晚期矽卡岩矿物：阳起石、绿帘石、绿泥石、黝帘石、葡萄石、蛇纹石、水镁石、云母类和碳酸盐矿物等。
含有挥发分的矿物：萤石、磷灰石、黄玉、电气石、斧石和赛黄晶等。
含有金属的矿物主要有：磁铁矿、锡石、白钨矿、辉钼矿、毒砂、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿，有时含有自然金等。
我国湖南的含铍矽卡岩中，含有日光榴石、香花石、铍榴石、硅铍石和铍镁晶石等含铍的矿物。
原岩残余的矿物：主要是碳酸盐矿物，如方解石、白云石、也有石英和长石等。
2.矽卡岩的结构构造矽卡岩中矿物粒径相差很大，多数呈中粗粒变晶结构，也有呈细粒及显微晶质的变晶结构，个别矿物呈巨晶产出（＞5 mm），有的岩石中的矿物粒径呈连续变化，形成不等粒变晶结构。以石榴子石、辉石、橄榄石等粒状矿物组成的矽卡岩，呈粒状变晶结构；以硅灰石、符山石、方柱石及闪石类等柱状矿物组成的矽卡岩，呈柱状变晶结构，但大多是粒状柱状（或柱状粒状）变晶结构。此外，也常有自形和半自形变晶结构，斑状变晶结构和包含变晶结构等。岩石中各种交代结构发育，既有气水热液交代原岩、也有晚期矽卡岩矿物交代早期矽卡岩矿物形成的交代残余、交代假象、交代脉状、交代网状等交代结构。
矽卡岩的构造也很复杂。主要有块状构造、也常有矿物和结构不均匀的斑杂状、斑块状、条带状、条纹状、浸染状、角砾状、脉状和网脉状构造，有时也能观察到原岩的层理构造，条带状构造经常与原岩的层理构造一致，显示矽卡岩化的交代作用沿原岩层理发育的特征。

人们早已注意到，在许多内生矿床的矿石和交代岩中常含有多量挥发组分，诸如Cl，F，S，B，CO₂，H₂O等。

我国许多矽卡岩矿床中挥发组分甚为富集，往往可作为找矿标志之一。例如我们对陕南和豫西地区15个有矿和无矿小侵入体进行调查后，发现有镁矽卡岩型铁矿床产出的小侵入体接触带，广泛发育金云母化、透闪石化、粒(斜)硅镁石化、蛇纹石化、绢云母化和沸石化等热液蚀变现象。因此，矿石和交代岩中含F和H₂O均较高:F0.07%～0.35%，H₂O1.55%～5.63%，Cl局部可达0.29%，这类岩体属于“湿”的岩体;而无矿岩体接触带，虽局部也有镁矽卡岩，但热液蚀变很弱，岩石含挥发组分都很低，F一般为0.03%～0.07%，Cl为0.02%～0.1%，H₂O为0.6%～1.3%，属于较“干”的岩体(赵一鸣等，1983)。

湖北大冶铁山和福建马坑等矿床的情况也是如此，无矿地段的岩石(灰岩、砂岩、粉砂岩等)挥发组分含量很低:F为0.02%～0.13%，Cl0.002%～0.01%;而矿区的矽卡岩、热液交代岩和矽卡岩铁矿石中挥发组分却相当高;F0.16%～3%，Cl0.02%～0.84%，即比无矿地段的围岩中高出一到两个数量级(表13－1)。

在我国主要矽卡岩矿床的矿石和近矿交代岩中，现已发现的含挥发组分较高的矿物有:方柱石、金云母、绿色云母(含铁金云母)、含氯角闪石、含氟角闪石、符山石、萤石、氟镁石、硅镁石族、蛇纹石和含氟透闪石等。在有的矿区还有多量含硼矿物出现，云南个旧锡多金属矿床就是一个很好的例子。在该矿床中，不但有许多含F，Cl的交代矿物，而且还存在不少含硼的矿物。表13－2列出了个旧矿区各类岩石和矿物的上述元素含量，从表中可以看出。

1)氟在各类矽卡岩和钾质交代岩中都较高，但分布不均匀。含锡钙矽卡岩的含氟最高，因为矽卡岩中有大量萤石和其他氟硼质交代矿物产出;蚀变花岗岩和透辉石矽卡岩含氟相对较低。在岩浆结晶阶段，氟在花岗岩的黑云母中已趋富集(2.05%～2.48%);在岩浆期后镁矽卡岩的金云母中含氟则更高(3.46%～4.86%)，粒硅镁石、灰枪晶石和硼符山石等含水矽卡岩矿物含氟也很高(1.99%～8.63%)。

2)硼在黑云母花岗岩中的含量和世界花岗岩的平均含硼量(维诺格拉多夫，1962)大致相当，说明在岩浆阶段，硼尚未见有明显的富集现象。但在个旧打磨山地区含锡钙矽卡岩中，硼的含量普遍较高，研究结果表明，那里有较多的含硼矿物产出，除了前人已确定的含硼矿物斧石、硼钙锡矿等外，新发现了硼符山石(含B₂O₃2.02%～2.75%)、硼角闪石(含B₂O₃3.62%)、赛黄晶、硅硼钙石、氟硼镁石等含硼矿物，形成一套氟硼质交代岩。

表13－1 马坑、大冶等矿区岩石、矿石和矿物中F，Cl含量

注:分析单位为中国地质科学院岩矿测试技术研究所:临汾、孤堰山和矿山村的矿物成分是据原地质部华北地质研究所1976年的资料。

表13－2 个旧锡矿岩石、矿物中B，F，Cl的含量单位:%

续表

3)氯主要赋存于方柱石中(1.24%)，硼符山石和金云母的含Cl量也偏高。

载贞(1980)对个旧矿区含锡花岗岩中Sn，F含量统计结果表明:花岗岩类含Sn>10×10^－6，F>1000×10^－6时，可以作为含锡花岗岩。含锡花岗岩中锡氟比值0.5～0.8时，为成矿岩体。因此，花岗岩中锡氟含量和百分比值可以作为锡矿成矿预测中对成矿岩体的一个判别指标。

方柱石主要见于华北地台和鄂东南等地区与中性、中基性或中偏酸性侵入体有关的某些铁矿床内接触带，常和透辉石或石榴子石共生，呈交代网脉产出，在其脉侧往往伴有钠长石化或条纹长石化现象。它的出现，说明成岩成矿温度是较高的。萤石在东南沿海、南岭和东北等地的花岗岩类接触带的矽卡岩矿床中有较广泛的分布，在与白云岩接触处还可能有氟镁石产出。金云母和硅镁石族矿物的出现也与镁质碳酸盐岩围岩有关。含氯角闪石在闽西南马坑、阳山、挂山和新疆磁海等钙矽卡岩铁矿床中有较多的分布，一般产于近矿辉绿闪长岩或花岗岩内接触带，常交代内带的钙矽卡岩。上述矿物中，除了方柱石是早期碱性交代阶段的产物外，其他多相当于晚期矽卡岩阶段或高中温气液阶段(酸性淋滤阶段)的交代产物，形成时间和金属矿化较接近，说明F，Cl等挥发组分在成矿期活动甚为强烈。

氟和氯不仅参与了上述交代矿物的晶格，而且还可以组成盐类矿物，赋存于矿物的多相包裹体中。据李荫清等(1980)的研究，在福建马坑、洛阳矿区的铁矿石和矽卡岩中，发现矿物的流体包裹体内常含有石盐(NaCl)和钾盐(KCl)的子晶，这和原地质部物探研究所(1977)报道的“在马坑铁矿体中含有多量可溶性氯(40～200)×10^－6”的资料是相符的。在云南个旧锡多金属矿区的方柱石、透辉石和硅灰石等矽卡岩矿物的流体包裹体中，我们也发现了不少石盐子晶。这说明成岩成矿流体的含盐度相当高。

与成矿有关的挥发组分富集的程度，不仅反映在岩浆期后气液交代作用的产物上，而且还能在岩浆结晶阶段所形成的某些含水硅酸盐矿物中表现出来。如个旧锡矿花岗岩黑云母中F含量很高和福建马坑、阳山、潘田等矿区近矿花岗岩中黑云母的F，Cl含量比远矿花岗岩体中黑云母要高很多，辉绿闪长岩中的角闪石含Cl也偏高等情况(赵一鸣等，1983)都是一些有力的证据。成矿岩体黑云母的F/Cl值似可作为判别金属矿化的类型。对我国几个重要矽卡岩矿床(田)与成矿有关侵入体中黑云母的F，Cl含量对比表明(图13－1):与矽卡岩铜矿、铁矿和铁铜矿床有关的侵入体中黑云母F/Cl值较低，小于5，而与矽卡岩钼矿、铁钼矿、锡钨多金属矿床有关的侵入体中黑云母F/Cl值相对较高，达8.6～183.3。

图13－1 与成矿有关侵入体中黑云母F，Cl含量相关关系