主要造岩矿物:黄铁矿、石英、赤铁矿、褐铁矿、方解石、白云石、石膏,橄榄石、辉石、角闪石、斜长石、正长石、白云母、黑云母、绿泥石、蛇纹石、石榴子石、滑石、高岭石、蒙脱石。
鉴别特征:造岩矿物就其化学成分而言,绝大多数为硅酸盐,其余为氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐等。
矿物质是一种起初存在于岩石和金属类等非生物中的无机物。当岩石与石头经过了数百万年的侵蚀、碎裂后,就会成为土壤的一部分。而这些物质会造成透过土壤传递给植物,而植物在经过草食性动物的啃食后,矿物质也进入动物体内。人们在信用这些植物或动物产品后,矿物质便进入人体内。
在众多矿物名称中,有一部分是以人名和地名来命名的,如高岭石是因江西省高岭而命名,全世界都叫这个名字;有一部分是根据化学成分、形态、物理性质命名的,如方解石是因沿解理极易碎成菱形方块而命名;赤铁矿、黄铁矿是根据其颜色和主要成分而命名;重晶石是根据其比重较大而命名,等等。在中文矿物名称中,有一部分是源于我国传统名称,如石英、石膏、辰砂等,但大部分是由外文翻译成中国名称。具有金属光泽或可提炼金属的矿物多称为某某矿,如方铅矿、黄铜矿、磁铁矿等;具非金属光泽的矿物多称为某某石,如方解石、长石、萤石等。
一、矿石构造的分类
组成矿石构造的单位是矿物的集合体。各种不同类型的构造在于矿物集合体的形态、大小和相互关系上的差异。由于矿石构造主要是在地质成矿作用中形成,故地质成矿作用应作为矿石构造分类的基础,据此可按成矿作用将矿石构造分为五个成因组(大类),见表11-1所列。
二、矿石构造的主要成因类型及其特征
(一)岩浆矿石构造
根据不同的岩浆成矿作用及不同部位所形成的矿床,又可分为侵入岩浆作用和火山岩浆作用的矿石构造。侵入岩浆作用的矿石构造,包括岩浆结晶分异作用、贯入作用及熔离作用所形成的矿石构造。火山岩浆成矿作用的矿石构造,主要包括爆发和喷溢等火山作用所形成的矿石构造。
1侵入岩浆矿石构造
组成这类矿石的金属矿物主要有铬铁矿、磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、铂及铂族元素矿物等,脉石矿物主要是组成岩浆岩的造岩矿物(如橄榄石,辉石,基性斜长石等)及其蚀变矿物(如蛇纹石和绿泥石等)。矿石构造是在岩浆结晶分异作用、熔离作用和贯入作用过程中形成的。矿石与母岩系在同一地质作用下形成,故二者常呈渐变过渡关系。根据矿物共生组合、矿体与母岩同生等特点,可与其他成矿作用形成的相同形态矿石构造相区别。
表11-1 主要矿石构造成因分类
注:具标型意义的构造用黑点表示。
(1)块状构造、稠密浸染状和浸染状构造 这些矿石构造是金属矿物在岩浆结晶分异作用和熔离及贯入作用中聚集而成。
块状构造 指矿石中金属矿物含量在80%以上,组成无空洞的致密状集合体。 矿物颗粒大小较均匀,如河北大庙钒钛磁铁矿矿床中存在一定数量的块状构造矿石。
但是,对于铜镍硫化物矿石,金属矿物含量达80%以上者很少见,故通常以金属矿物在50%左右而且彼此相连时,则可定为块状构造。其脉石矿物主要为橄榄石和辉石,有时还有基性斜长石等。
稠密浸染状及稀疏浸染状构造 矿石中金属矿物集合体的粒径一般小于2 mm(图版1)。前者系指金属矿物含量在40%~80%之间,且无定向排列者,而后者即通常所指的浸染状构造,其中金属矿物含量在30%以下,金属矿物的分布也无方向性。
在矿体中,块状构造与稠密浸染状及稀疏浸染状构造往往呈量变的过渡关系。
(2)斑点状和斑杂状构造 当金属矿物的集合体呈近乎等轴状,粒径一般在5 mm~10 mm左右,呈星散状分布于矿石中,其含量大致在50%以下者,称为斑点状构造。通常金属矿物集合体的斑点要比浸染状构造中的金属矿物集合体大得多。
若金属矿物斑点大小不一,相差悬殊,呈不规则地分布于脉石矿物的基质中,有的部位金属矿物集中成致密状,有的则成星散状,其分布特点是杂乱无章,既无规律又不均匀,这种构造可称斑杂状构造。它是斑点状构造、浸染状构造和块状构造之间的一种过渡类型。在钛磁铁矿和铬铁矿矿石中常可见到这种构造;铜镍硫化物矿石中,也有所见。
(3)球(瘤)状构造和豆状构造 这是铬铁矿矿石所特有的构造类型。 铬铁矿矿物集合体组成致密的球(瘤)状(直径多为1cm~3cm)或豆状(直径05cm~1cm),分布在橄榄岩(基质)中,铬铁矿球(瘤)体有时呈椭圆形。铬铁矿球体表面平滑,与其周围橄榄岩之间的界线清晰,并且没有溶蚀现象(图版2)。球体中的铬铁矿常呈自形晶。目前多数认为这是含矿岩浆在熔融状态下,先分离出团状矿浆(即熔离作用),然后分别结晶形成的。但也有人认为是在岩浆分异作用中,矿石矿物首先晶出而成。
(4)条带状构造 金属矿物集合体和脉石矿物集合体成条带相间出现。 常见的铬铁矿矿石条带状构造是由自形的铬铁矿和橄榄石集合体构成黑绿相间的“互层状”。金属矿物条带经常相互平行,但宽窄不一,常为数毫米至十几毫米(图版3),有时几乎全由铬铁矿组成,有时铬铁矿则呈星散状出现,形成浸染条带状构造(图版4)。后者常和浸染状矿石成过渡关系。在铜镍硫化物矿石和钛磁铁矿矿石中,有时也可见到条带状构造。
(5)滴状构造 含矿熔浆的熔离作用,使分离出的金属硫化物熔体呈下降的滴状,悬浮在先结晶的硅酸盐矿物集合体(辉长岩-橄榄岩)中。当熔浆固结后,即形成滴状构造。
(6)角砾状构造 由两组不同时期形成的矿物集合体所构成,先形成的一组为角砾,后形成的一组为胶结物。它多出现于含矿岩浆岩体的边缘部分,或晚期熔离矿床的贯入矿体中。多系含矿熔浆沿构造裂隙侵入过程中,含矿熔浆胶结围岩角砾而成的。
2火山岩浆矿石构造
本类构造是指含矿熔浆在火山爆发和喷溢成矿过程中形成的矿石构造。
(1)角砾状构造 角砾成分较复杂,它既可以是围岩的碎块,也可以是与胶结物(熔浆或矿浆)为同源岩浆早期凝结的岩屑。角砾由大至小,可分为火山砾状、角砾状和次角砾状等。
(2)气孔状、气管状和杏仁状构造 由于含矿火山岩浆在喷溢时外压力骤降,内压大于外压,引起气体逸散而形成气孔状和气管状等构造。若气孔或气管被石英、方解石、沸石及其他碳酸盐等矿物所充填时,即成杏仁状构造。
此外,由于含矿岩浆喷出地表后,黏滞性的流动作用可形成流纹状和绳状等构造。若喷出地表的含矿熔浆经迅速冷却,则可形成珍珠状构造。
至于块状和浸染状等构造,在火山岩浆作用中也为常见。
(二)气水热液矿石构造
含矿气水热液的来源主要有三种,即与岩浆分异作用有关的含矿气水热液;或地表水下渗至地下深处受热后,在环流过程中汲取围岩的有用组分,形成的含矿地下渗流热液;或由变质作用(包括混合岩化作用)所形成的变质热液。当单一的或混合的气水热液沿着围岩构造裂隙或破碎带流动时,由于温度和压力降低,挥发组分的散失或溶液性质的变化等,使有用组分沉淀成矿床,溶液中的成矿组分还可交代置换先生成的矿物或围岩而形成矿床。前者的成矿方式称充填成矿作用,后者称交代成矿作用,二者在成矿过程中关系密切,往往是以一种成矿方式为主,伴以另一种成矿方式。因此,从形成方式这一基点出发,即使气水热液的来源、性质和成分各有不同,但其成矿作用的机理是相同的。由于含矿气水热液的组分及其所处的地质环境和物理、化学条件的差异和多样性,从气水热液中产生的矿石构造形态就十分繁多并且非常复杂。
从气水热液中产生的矿石成分,就金属矿物而言,主要是金属硫化物、含硫盐、砷化物、氧化物及含氧盐类,而自然金属及硒碲化物较少见。常见的金属矿物有:
硫化物及硫盐:黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、辉钼矿、辉铋矿、辉银矿、辉锑矿、辰砂、雌黄和雄黄等;
氧化物及含氧盐:磁铁矿、赤铁矿、软锰矿、锡石、黑钨矿、白钨矿以及稀土的复杂氧化物及含氧盐等;
自然金属:金、银、铜和铋等;
碲化物:碲金银矿、碲银矿、碲金矿等。
这类矿床的金属矿物种类很多,其围岩也可以是多种多样,但脉石矿物的种类却比较简单,矿石中几乎没有造岩硅酸盐矿物,除矽卡岩矿物外,常见的非金属矿物主要有石英、萤石、方解石、重晶石和绿泥石等。
根据成矿方式的不同,大致可分为充填矿石构造和交代矿石构造两个亚类。
1充填矿石构造
本类构造是那些成矿方式以充填为主所成的矿石构造。它们多发育在化学性质不活泼的围岩中或地壳浅部较宽阔的裂隙中。
常见的矿石构造主要有:
(1)脉状、交错脉状及网脉状构造 含矿气水热液沿围岩或早期形成的矿体裂隙充填,构成各种脉状构造。脉状构造(图版5)通常出现于构造裂隙较简单的地段。交错脉状及网脉状构造常形成于构造裂隙交叉发育地段。若由两组细脉交错穿插,则呈交错脉状构造(图版6);而由很多细脉交织成不规则网状时,就构成网脉状构造(图版7)。
(2)角砾状和环状构造 围岩或早期形成的矿石碎块,被后期的矿物集合体所胶结而形成角砾状构造(图版8、9)。它与岩浆矿床中角砾状构造的区别在于胶结物与角砾的成分不同,岩浆成因者,其角砾与胶结物均为岩浆成分。此外,角砾间常伴随出现岩浆矿石角砾状构造极少见的晶洞或晶簇状构造。
环状构造是一种特殊的角砾状构造。系由后期矿物集合体呈同心环状,围绕早期破碎的角砾,由里向外呈多层环状分布所构成(图版10)。
(3)晶洞及晶簇状构造 含矿热液沿围岩或矿石的较大裂隙、空洞或角砾间的空隙充填,但空间未充满,矿物由洞壁向中间生长出较完好的晶形者,称晶洞构造(图版11);如果晶体由洞壁向中间丛生者,即为晶簇状构造(图版12)。当含矿热液沿较宽的裂隙充填,多组晶体垂直裂隙两壁,分别向中间作对称而有规律生长,其形似梳子,则称梳状构造(图版13)。
晶簇状构造及梳状构造中的矿物生成顺序是:靠裂隙壁一侧者生成得早,越向中间,生成越晚。
(4)胶状及变胶状构造 由非晶质矿物集合体构成复杂曲面的平行条带或同心圆状,即为胶状构造。各条带间的界限为渐变过渡,并常在条带上具有凝胶收缩的裂纹。胶状构造是浅成热液充填沉淀的一个重要标志,系含矿热液骤然快速冷却所造成的强烈过饱和所致(图版14)。
若胶状构造中矿物的胶体经再结晶,形成垂直于弯曲表面的针状、柱状、纤维状晶体等,则为变胶状构造。
(5)块状构造 矿石构造特点与岩浆成因块状构造基本相同,仅矿石矿物和脉石矿物有差异,并常在局部出现。
(6)浸染状、斑点状及斑杂状构造 矿石构造形态特点与岩浆成因者相同。 分为充填成因和交代成因两种类型,其区别在于基质。充填成因的基质多为与之伴生的脉石矿物,金属矿物与脉石矿物为同生关系;而交代成因的基质则常是围岩或早期矿石,即金属矿物为后生的,并具有明显的交代现象。至于岩浆成因的浸染状构造,其金属矿物与基质(脉石矿物)为同源同生关系,矿石与母岩为渐变过渡关系,即其成因和成矿方式与前二者不同。
(7)条带状构造 矿物集合体呈同一方向平行的条带出现,条带宽度不大,但较稳定。系由金属矿物或与脉石矿物的集合体充填一组平行的裂隙,依次沉淀而成(图版15)。
2交代矿石构造
本类构造系指成矿方式以交代作用为主所形成的矿石构造。它们多发育在化学性质较活泼的围岩或早期矿体中。在含矿气水溶液温度较高、化学性质较活泼或者温度下降缓慢的条件下,有利于交代矿石构造的形成。
(1)脉状、细脉状和网脉状构造 是含矿气水热液沿裂隙交代围岩或早期形成的矿石所构成的矿石构造,其形态特点与充填成因者很相似,但脉的形状较复杂,脉与围岩的界线多呈犬牙交错状且较模糊(图版16、17)。一般脉宽在1 mm左右者称细脉状。
(2)条带状构造和透镜状构造 条带状构造是由含矿气水热液沿围岩的微细层理、化学成分有差异的互层带及一些近乎平行的小裂隙交代而成。金属矿物集合体与围岩相间构成条带,这些条带的连续性较好,但其宽度不很稳定,界线较模糊。
当含矿条带的宽度变化很大,呈现中间厚度大,两端逐渐减小甚至尖灭时,称为透镜状构造(指凸透镜状,下同)。
(3)浸染状、斑点状和斑杂状构造 其含意和形态特点与充填方式形成的此类构造相类似,但其基质常是围岩,形态也较复杂,界线不平整且模糊不清(图版18、19、20、21)。
(4)交代残余(留)构造 若含矿热液沿围岩裂隙交代,其中残留有围岩或早期形成的矿石块体,称为交代残余(留)构造。当含矿溶液交代生物,便可形成生物假象构造。
(5)块状构造 其含意和形态特点与充填成因者相似,是在成矿物质丰富的条件下,经强烈交代而成。这种构造在交代成因的矿体中普遍存在(图版22)。
总之,充填成因的矿石构造在形态上,与交代矿石构造有很多相似之处,但也有明显的差别,主要是:①充填矿石构造主要受构造裂隙控制,而交代者,虽也受构造裂隙控制,但多发育在化学性质活泼或孔隙度较大的岩石中,受岩性的控制更为明显;②充填矿石与围岩界线清楚,而且较平直,无交代现象或仅有极轻微的交代现象,角砾的棱角清楚;而交代成因的矿石与围岩界线往往模糊不清,边界曲折,复杂多变,常呈犬牙交错状,交代现象很明显,角砾或残留体的棱角常被交代成浑圆状;③充填矿石构造中,金属矿物和脉石矿物多为同生的,而交代矿石构造中的金属矿物常晚于围岩生成,因此,也常晚于主要来自围岩的脉石矿物。
(三)风化矿石构造
本类矿石构造类型,主要是原生矿石和岩石在地表条件下,经受机械破碎、剧烈氧化、溶解、淋滤和次生富集等作用而形成的各种矿石构造。组成风化矿石构造的金属矿物,常见的有褐铁矿、软锰矿、硬锰矿及铜、铅、锌等的碳酸盐矿物(如孔雀石、菱锌矿等),非金属矿物主要是二氧化硅和碳酸盐等成分的矿物。典型的矿石构造有:
1多孔状和蜂窝状构造
原生矿石中星散分布的较小颗粒的金属矿物,当它受到风化作用后,易溶的矿物被淋失掉,留下许多小孔洞,即构成多孔状构造(图版23)。假如淋滤作用继续进行,甚至连一部分较难溶的矿物也被溶解迁移,只剩下硅酸盐或硅质骨架时,便形成蜂窝状构造(图版24、25)。因在骨架中常有粉末状的褐铁矿等,故蜂窝状构造常呈黄褐色或褐红色。
2胶状及变胶状构造
在化学风化作用中形成的某些金属化合物的胶体溶液,当它沿围岩或原生矿体的裂隙下渗过程中,因某些因素的改变而促使这些胶体不断地凝聚沉淀,形成具有同心圆状或者多层互相平行弯曲外形的非晶质致密状集合体。其形态有肾状、葡萄状、钟乳状、结核状、同心圆状及皮壳状等。当它们重结晶后仍保留有胶体形态特征时,便形成变胶状构造(图版26、27)。
(1)肾状构造及葡萄状构造 胶体溶液在足够大的空间沉淀时,由于其表面张力的影响,使胶凝体形成不规则半球形或半椭球形表面,称肾状构造(图版28);如果成较规则的圆球形集合体,球径小于1cm者,则称葡萄状构造(图版29)。锰矿床或铅锌矿床的氧化带的下部常可见到这类构造。
(2)结核状构造 含矿胶体溶液围绕岩石碎屑或其他质点形成浑圆形的结核,多数呈球状体,少数呈椭球形。
构成结核的矿物成分,常见的有菱锰矿、菱铁矿、锰菱铁矿、白铁矿、黄铁矿、硬锰矿、软锰矿及褐铁矿等。
(3)钟乳状构造 含矿胶体溶液沿较大的空洞顶壁裂隙缓慢下滴,逐渐形成钟乳石状构造。我国湖南上五都、辽宁瓦房子、广西木圭等锰矿床均可见到这种构造(图版30)。
(4)同心圆状、皮壳状及条带状构造 当含矿胶体溶液围绕某一岩石或矿石碎块,逐圈沉淀成颜色或成分上略有变化者即为同心圆状构造(图版31)。若含矿胶体溶液逐层沉淀而形成较宽阔的曲面或不规则的壳层时,即为皮壳状构造。如广西泗顶厂的水锌矿在褐铁矿之上形成的皮壳状构造(图版32),又如某些硫化物矿床的氧化带形成的孔雀石皮壳状构造(图版33)。当含矿胶体溶液凝聚沉淀,形成彼此大致平行的条带时,即构成条带状构造。这三种矿石构造时常相伴出现。
3粉末(土)状及散粒状构造
原生矿石或含矿围岩,经风化作用后,次生矿物形成松散的粉末(土)状者,称粉末(土)状构造。例如有些含铜的硫化物矿床的氧化次生富集带中,常可见到粉末状辉铜矿集合体。此外,铁、锰、镍矿床或含矿岩石经风化后,亦常有粉末状的褐铁矿、软锰矿、绿色含镍高岭土(硅酸镍)等。
如果原生矿石受到风化淋滤作用较轻时,则可呈疏松、胶结不坚固的散粒状构造。如甘肃白银厂黄铁矿型铜矿床氧化淋滤带中的黄铁矿呈散粒状。
4角砾状构造
系原生矿石经风化破碎后,被粘土等表生矿物胶结起来,或破碎的岩块被次生的金属矿物(如硬锰矿、软锰矿、褐铁矿等)集合体胶结而成(图版34)。倘若破碎的角砾,在原地未经胶结物胶结,呈松散堆积,则称碎块状构造。
5脉状和网脉状构造
由地表化学风化作用形成的含矿溶液,沿裂隙下渗,在氧化带的下部(多在淋滤亚带)、潜水面之下,原生矿体上部进行交代而成。其构造形态特点与气水热液矿石中同类型的矿石构造相类似,唯其矿物共生组合不同,例如次生硫化物(辉铜矿等)、氢氧化物(褐铁矿等)或含氧盐(硫酸盐、碳酸盐等)等组成的矿脉穿切原生矿石而构成脉状或网脉状构造。
6晶洞状构造
化学风化作用形成的含矿溶液沿矿石或围岩较大的空洞充填沉淀而成。
(四)沉积矿石构造
沉积矿石构造与沉积岩成因密切相关,主要是由沉积作用——机械沉积、胶体化学和生物化学沉积以及火山沉积等作用形成的,故它同沉积岩的构造相似。组成的矿物主要是铁、锰、铝的氧化物、碳酸盐、磷酸盐和铜、铅、锌、铁等的硫化物、自然金、稀散元素及放射性元素矿物等。根据形成作用把沉积矿石构造划分为以下几类:
1机械沉积矿石构造
本类构造主要是由那些化学性质稳定、不易风化、不易溶解、相对密度大、硬度或韧性均较大的矿物所组成。其主要矿物有磁铁矿、钛铁矿、自然金、自然铂、锡石、金红石和独居石等。
(1)松散状构造 有用矿物的颗粒或碎屑分散于未固结的砂屑中。
(2)星散状构造 主要见于已固结的矿石中,金属矿物呈星散状均匀地分布于沉积岩中。
(3)条带状构造及透镜状构造 矿石构造特点与其他成因的同类构造相似,但其野外产状及矿物成分等却有很大差别。
(4)层状构造 有用矿物与砂质或泥质等物质组分相间呈平行层状产出,各单层厚度及延长都较稳定。
(5)砾状构造 由围岩或早期矿石砾石,被金属矿物或围岩碎屑等所胶结而构成。
2胶体及生物化学沉积矿石构造
本类型包括地表中形成的成矿物质胶体溶液,被地表水搬运至湖泊、浅海盆地中,以凝胶的方式沉淀而形成的矿石构造,也包括由生物化学作用富集而成的矿石构造。
(1)层状及层纹状构造 系由不同颜色、成分和结构的矿物集合体,分别平行于层理方向成层分布,有时可出现斜层理或交错层理,单层有厚有薄,层间有时有围岩或其他成分的夹层,矿石有明显的层理,单层厚度在05 mm以上者,称层状构造(图版35)。若单层厚度在05 mm以下者,则为层纹状构造(图版36、37、38)。
(2)条带状构造 矿石构造特征与前述同类构造相同,条带延长较大,但各条带间的厚度不甚一致,连续性和延长性均较层状者为差,时而尖灭,时而复现,有的过渡为浸染状或透镜状构造。沉积磷矿石等可具这种构造(图版39)。
(3)鲕状构造 以岩屑或晶屑、砂粒、化石碎片或凝胶体质点等为核心,金属矿物质胶凝体围绕它形成同心环状小圆粒,直径为1 mm~2 mm,状如鱼子故称鲕状构造。若粒径在2 mm~5 mm者,则称豆状构造。河北宣龙海相沉积铁矿床即有这类构造(图版40、41)。常呈鲕状的矿物有菱铁矿、赤铁矿、铝土矿、鲕绿泥石、褐铁矿等,少数情况下有黄铁矿、锰菱铁矿、锰方解石、磁铁矿、硬锰矿和软锰矿等。鲕粒间胶结物主要也是上述成分。一般认为鲕粒是由胶体溶液,在动荡的浅水中形成,但也有人认为是生物成因。
(4)肾状构造 以砂粒、鲕粒或化石碎屑为基底,含矿胶体溶液仍以凝胶的方式,以凸曲面朝上的半圆形同心圆状向上逐渐叠生形成肾体,很像倒扣的碗摞(叠层石状)。顶面多呈不规则圆形、椭圆形,直径常为1cm~2cm,“肾体”间的胶结物通常是与肾体成分相同,此外,还可有鲕粒、化石及化学沉积的围岩成分。其形成环境与鲕状构造者相似,但水体相对稳定些;近年来多被认为属藻类生物成因。河北宣龙海相沉积铁矿床、辽宁瓦房子锰矿床中可见到典型的肾状构造(图版42)。
(5)结核状构造 多数形成于较鲕粒、肾体更深的海或湖盆地中,含矿胶体溶液围绕碎屑凝聚成大小不等的球形、椭球形及不规则状的独立结核体。构成结核体壳层的胶体成分有黄铁矿、白铁矿、菱铁矿、硬锰矿及软锰矿等(图版43、44)。
近代发现大洋底部正进行着胶体溶液沉积,其中最有意义的是锰(并含铁、铜、钴、镍等多种金属)结核。
(6)草莓状构造 通常是指由黄铁矿组成的草莓状集合体而言,因其形如草莓而得名。其成因多认为是生物化学作用形成的,但也有人认为胶体和无机化学作用也可造成。总之,它是沉积作用形成的典型矿石构造。即使经受后期的改造作用(如浅变质或热液叠加作用),仍能被保存下来;草莓状构造在我国云南、四川、湖南等地的层状铜矿床和河北高板河多金属硫化物矿床、德国拉姆尔斯堡矿床中均有发现(图版45、46)。
此外,胶体及生物化学沉积作用,除形成上述矿石构造和其他各种生物状构造(如叠层藻状等,图版47)外,还有胶状(图版48)、块状、透镜状等构造。
3火山沉积矿石构造
这类矿石构造是由与火山作用有关的成矿物质经沉积而成,成矿物质系来自火山喷气、火山热液以及火山碎屑。它们既可呈碎屑状,也可呈胶体溶液、真溶液等经再沉积而成。所以矿石构造既有碎屑沉积特点,又有化学沉积特点。
(1)角砾状构造 金属矿物集合体既可以呈角砾状出现,也可成胶结物,矿石多由与火山有关的物质,经搬运、沉积而成。角砾呈棱角状,大小相差悬殊,且常与碎屑混杂。
(2)层状、层纹状、条带状、透镜状、胶状及块状等矿石构造 其形态特点与其他沉积成因的同类型矿石构造相似,但矿石的物质成分和产出条件有所差异。
(五)变质矿石构造
本类矿石构造的成因与变质作用(区域、动力及热力变质作用)密切相关,其特点是因受压力和温度作用改造而成,故通常与区域动力及接触变质岩中的岩石构造特点相似。它多见于变质矿床中。组成矿物主要为金属氧化物和硫化物等。常见的重要类型如下。
(1)条带状构造 金属矿物集合体与脉石矿物集合体呈定向的相间排列,构成条带状构造。条带宽度略有变化,延长不大,条带内矿物颗粒多呈定向排列,常有弯曲现象,某些矿物可具有残余的变胶状或变晶结构,这些矿物在定向压力或热力下同时形成。在辽宁鞍山和甘肃镜铁山等变质铁矿床的矿体中多见这种矿石构造(图版49、50、51、52)。
(2)皱纹状构造 原生条带状或层状及层纹状构造的矿石,在变质作用过程中发生褶皱而形成皱纹状构造(图版53)。
(3)片状构造和片麻状构造 片状、板状和柱状、针状矿物呈定向排列形成片理,而构成片状构造。它是在区域变质作用过程中,受温度及定向压力作用而成。如山东烟台磁铁矿矿石中,石英和磁铁矿呈片状构造,此外,江苏海州变质磷矿矿石也常形成片状构造(图版54)。矿石矿物集合体成定向排列在矿石中,与脉石矿物呈相间断续分布称片麻状构造(图版55)。在北京太古宇密云群中的变质铁矿石中常见。
(4)变余构造 即变质矿石中仍残留有变质前的构造特征者称为变余构造。 研究此构造,对查明矿石的成因,具有极重要的意义。这类构造还可根据保留下来的变质前构造特征,冠以“变余”,而进一步分类,如变余层理构造、变余鲕状构造、变余胶状构造及变余流纹状构造等(图版56、57)。
此外,变质矿石中,常见的矿石构造还有块状、浸染状、角砾状、眼球状及脉状、肠状构造(图版58)。
矿物标型学说的提出是20世纪矿物学发展最重要的成就之一,矿物标型研究也是现代矿物学的重要课题。所谓“矿物标型”是指能够反映一定形成条件的矿物学现象,它包括矿物标型组合、矿物标型种属和矿物标型特征3个方面的内容。
1矿物标型组合
矿物标型组合(typomorphic mineral assemblage)是指在特定的自然环境中形成的专属性矿物组合,它的出现,能够作为判定某一特定形成条件的标志。矿物标型组合与通常描述某一地质作用或某一地质体的矿物共生组合没有本质上的区别,只是强调了这一共生组合必须是特定的成岩成矿作用条件下形成的特征性矿物组合。划分矿物标型组合,对于岩石、矿石建造分析,对于表达各种岩相的岩石特征,确定矿床的建造属性,以及评价矿体的可能规模和空间分布特点等,可起重要作用。
例如,某地质体的非金属矿物主要是钙铁辉石、透辉石,次为透辉石、钙铁榴石、萤石、石英和少量符山石、绿泥石、方解石等;主要金属矿物为磁铁矿、锡石,少量白钨矿、辉钼矿、黄铜矿、铁闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂等。这一套矿物共生组合中出现的各种辉石、石榴子石、符山石和大部分金属矿物都是高温条件下的产物,而萤石、石英、绿泥石、方解石、黄铁矿、黄铜矿等又是在较高温、中温和较低温条件下都能出现的矿物,因此,这一组合标志着某种较高温的形成条件;同时,透辉石、石榴子石、符山石又是接触交代成因的典型矿物,加之许多矿物都以富钙为特征,因此该组合应为矽卡岩建造的组合;此外,该组合中出现的钙铁辉石、钙铁榴石、铁闪锌矿等矿物都是相应的辉石族、石榴子石族、闪锌矿族中富铁的矿物种,因此,该建造应为一含铁建造。这里描述的矿物组合正是接触交代成因矽卡岩型铁矿床的标型组合。
本章关于不同地质作用下的矿物共生组合,就是能够反映其特定形成作用的标型组合。
2矿物标型种属
矿物标型种属(typomorphic mineral species)是指在特定的自然环境中形成的矿物种,它的出现,能够作为判定某一特定形成条件的标志,也称为标型矿物。
标型矿物具有单成因性。例如,白榴石只产于碱性火山岩和次火山岩中,指示碱性岩浆的高温浅成结晶条件;十字石只产于变质岩中,指示中级变质环境;铯沸石只产于花岗伟晶岩中,指示伟晶岩形成过程的后期交代作用;海绿石只产于沉积岩中,指示滨浅海的沉积环境;铬铁矿只生成于超基性岩中,辰砂、辉锑矿只出现在低温热液矿脉中,而蓝闪石只产于低温高压变质带,这些矿物都是在特定的自然环境下形成的,因此都是标型矿物。某些矿物只能在一定的、相当狭窄的温度范围内生成,其出现能较精确地反映生成温度,可作为矿物温度计。
3矿物标型特征
矿物标型特征(typomorphic mineral characteristics)是指在不同地质时期和不同地质作用条件下,形成于不同地质体中的同一种矿物在各种属性上所表现的差异,这些差异能够作为判断其形成条件的标志。显然,矿物的标型特征强调了注意多成因性的矿物。因为在自然界经常可以发现同一种矿物具有多种成因类型和产状,它们往往由于生成时的具体物理化学条件的差异,而导致矿物的许多性质随之发生一系列有规律的变化。例如,锆石在侵入岩、火山岩、沉积岩、变质岩及热液脉中均有分布,随着生成条件的不同,它在晶形、颜色、微量元素含量等方面表现出明显的差异。所以,矿物的标型特征可以包括形态标型、成分标型、结构标型、物性标型、谱学标型等多种标型。
(1)形态标型
矿物形态的基本样式取决于其结构特征,在基本样式制约下的变化却是形成条件的反映,由此决定了矿物形态的标型性。
黄铁矿是绝大多数热液矿床中都出现的矿物,其形态特征能够给出矿床成因和成矿远景方面的重要信息。在金矿床中,粗大自形晶黄铁矿含金性差;细小他形碎裂黄铁矿含金性好。在低过饱和度、低硫逸度和较高温(约高于300℃)或较低温(约低于200℃)条件下,黄铁矿主要呈立方体{100}或八面体{111}习性,含金性差;在高过饱和度、高硫逸度和中温(200~300℃)条件下,黄铁矿呈五角十二面体{hk0}习性,常见各种聚形,含金性好。
锡石在伟晶岩和高温热液矿床中都能出现。产于伟晶岩中的锡石只发育四方双锥{111}和{101},以{111}为主,长宽比为105,含铌、钽较高,呈深褐色或沥青黑色;产于石英-锡石型热液矿床中的锡石呈柱锥状,以四方双锥{111}与四方柱{110}为主,有时出现四方柱{100},长宽比为160,含钨、钛、铁、钒较高,呈浅褐或橙黄等色,颜色分布不均匀;产于锡石-硫化物型热液矿床中的锡石为长柱状或柱状,以四方柱{110}为主,复四方双锥{321}次之,长宽比为218。总的规律是,形成温度高时,锡石趋于呈等轴状或短柱状;温度低则为长柱状乃至针状。
变质岩中磁铁矿的晶体习性对于判别岩石变质程度具有标型意义。从绿片岩相→角闪岩相→麻粒岩相,磁铁矿的晶形由八面体{111}转变为立方八面体{100}+{111}直至八面体与菱形十二面体的聚形{111}+{110}或立方体与菱形十二面体的聚形{100}+{110}。
许多矿物的形态都与形成条件有关,如方解石随形成温度由高至低,从板状经短柱状至长柱状;辰砂随深度的增加,其晶形由板状经菱面体状变为柱状;刚玉在贫Si岩石(如正长岩、斜长岩)中呈长柱状或近三向等长,而产于Si较高的岩石(如花岗片麻岩)中时呈板状。
晶面微形貌也可随矿物形成条件的不同而变化。例如,结晶温度高时,晶面螺纹趋于呈圆形,温度低时螺纹趋于呈多边形。溶液的过饱和度越高,螺纹间距越窄,往往形成圆形螺纹;过饱和度越低,螺纹间距越宽,则常形成多边形螺纹。在天然高温气相中形成的晶体,如产于熔岩晶洞中的云母,产于气化高温热液矿床中的绿柱石、黄玉等,往往表现出单分子螺旋生长特征,生长层厚度为1nm左右。形成于中低温热液中的晶体则常出现复合螺纹,即由聚集在狭小范围内的若干螺旋位错形成的独立螺旋纹向外生长时复合在一起,形成厚的生长层,覆盖着整个晶面。热液成因的赤铁矿、闪锌矿、方铅矿、方解石、重晶石等,常表现出由复合螺纹构成的表面微形貌特征,而从熔体中形成的矿物晶体往往缺乏螺旋纹。
(2)成分标型
矿物的化学成分能够敏感地反映形成条件的微小变化,信息量最大,具有极为重要的标型意义。
例如,黄铜矿CuFeS2的主要元素含量比与形成温度有关。当形成温度高于200℃时,硫的含量就不足,即(Cu+Fe):S>1;形成温度越高,硫的含量越不足;当形成温度低于200℃时,黄铜矿的成分与理想化学式一致,即(Cu+Fe):S=1。
石榴子石族的不同种属在其生成过程中所需要的压力条件大不相同。当配位数都是8时,有效离子半径从Ca2+(0112nm),Mn2+(0096nm),Fe2+(0092nm),Mg2+(0089nm),依次递减。这样,它们进入8配位晶格时需要的压力便依次递增。Ca2+呈8次配位所需压力不大,故钙铝榴石和钙铁榴石形成于接触变质条件;Mn2+呈8次配位所需压力稍大,所以锰铝榴石形成于低级区域变质条件;Fe2+呈8次配位需要较大的压力,故铁铝榴石在中级区域变质条件下才能形成;而Mg2+则必须在极大的压力(1500~2000 MPa)下才能呈稳定的8次配位,于是镁铝榴石就出现在深成的榴辉岩和金伯利岩中。
不同类型岩浆岩中黑云母的Mg和Fe含量变化具有标型特点:产于超基性岩中的黑云母最富Mg而贫Fe,基性岩次之,中性岩中Mg,Fe含量相近,而在酸性岩中却富Fe贫Mg,尤其是在花岗伟晶岩中最富Fe贫Mg。其中橄榄岩中黑云母约含FeO 5%,Fe2O3036%,MgO 30%,TiO通常很少;在辉长岩中含MgO 15%~20%,FeO 10%,Fe2O38%,其(FeO+MnO)/(Fe2O3+TiO2)的比值近于1;在闪长岩中所含FeO及(FeO+TiO2)通常略高,但MgO含量却比在上述诸岩石中为低;花岗岩中含FeO 12%~25%,(Fe2O3+TiO2)<10%,MgO 12%;在花岗伟晶岩中含FeO高达30%,而MgO及(Fe2O3+TiO2)却均小于10%。
对于内生铁矿床,绝大多数岩浆成因磁铁矿比矽卡岩型和热液型磁铁矿的 Ti,V,Ni,Sc含量高;矽卡岩型磁铁矿中Mg,Mn,Zn,Co,Ge的含量高,而其他铁族元素含量则低。超基性-基性岩浆成因磁铁矿以含Ti,Mg,Al,V,Cr,Ni为特征,其中Ti含量高,Mg,Al,V,Cr,Ni含量较高,Ni/Co比值≥1。当V,Cr,Ni的含量相差不大时,基性辉长岩中的磁铁矿与超基性岩中磁铁矿的区别,在于前者的Ti含量极高,而Mg和Al含量偏低。碱性岩浆成因磁铁矿以Ti和V含量高为特征,Mg,Al,Cr含量明显偏低,且MgO/Al2O3和Ni/Co比值也不高。镁矽卡岩型磁铁矿的Mg和Al含量中等,Ti,Cr,Ni含量低,Ni/Co比值也低;钙矽卡岩型磁铁矿的Ti,Mg,Al,V,Cr含量均低,MgO/Al2O3比值近于1,Ni/Co比值小于1。
锡石SnO2中Nb,Ta,Sc,In等含量及Nb/In比是重要的成分标型。伟晶岩中的锡石形成温度约为600℃,Nb/In>10000;高温热液石英脉中的锡石形成温度约为500~350℃,Nb/In≈300;锡石硫化物矿床中的锡石形成温度约在350~125℃之间,Nb/In≈5。
闪锌矿中Fe,Mn,Ga,Ge,In含量及Ge/In,Ga/In值是判断铅锌矿床成因类型的重要标志。沉积改造型铅锌矿床中,闪锌矿Fe>5%,Mn<1000×10-6,Ga/In>1,反之是岩浆热液型。
中酸性火山热液金矿床中的自然金常与银、硒、碲构成类质同象系列,有时形成碲金矿和碲银矿等标型矿物。浅成金矿自然金中铅、锌和锑的含量较高,且常含硒、锰和锡。
黄铁矿中S,Fe,As,Sb,Se,Te,Co,Ni等元素含量及有关比值是矿床成因和深部远景判别的重要标志。岩浆热液型矿床中的黄铁矿Co/Ni>1,岩浆型或沉积型硫化物矿床Co/Ni<1。通常,变质热液型金矿床黄铁矿Au/Ag>05,最高可达57;火山热液型金矿床黄铁矿Au/Ag<05;沉积-变质热卤水成因金矿床黄铁矿的Au/Ag值最低,为01~03。由浅部至深部,黄铁矿中As,Sb,Bi,Se,Te的平均含量呈降低趋势。层控矿床中黄铁矿的S/Se比值变化于176×104~334×104之间;同生沉积型黄铁矿的S/Se>3×104;沉积-改造矿床中黄铁矿的S/Se比值在019×104~08×104之间;火山热液型黄铁矿S/Se比值一般小于1×104;热液成因黄铁矿的S/Se比值一般在1×104~28×104之间。
与矿化有关的石英含大量矿物和流体包裹体,流体包裹体气液比一般为10%~30%,可见石盐、黄铜矿等子晶。沉积的碳酸盐类矿物δ13CPDB接近于0,岩浆成因矿物的δ13C在-53‰~-70‰之间,有机质堆积物的δ13C变化于-24‰~-29‰之间。
(3)结构标型
矿物的结构标型主要反映在晶胞参数、离子配置、多型、有序度和键长等方面。
许多矿物的晶胞参数都能提供重要的成因和找矿信息。金伯利岩中与金刚石共生的镁铝榴石,由于成分中富含Cr,其晶胞参数a0远比产于“非金伯利岩”中的镁铝榴石要大。形成温度高、介质成分复杂时形成的石英因其晶格中铝碱对硅的替代增加,晶胞参数增大。在金矿床中,从蚀变围岩到矿体,黄铁矿的a0会逐渐增大,是有用的找矿标志。在变质岩中,白云母的b0值随压力升高而增大,低压者b0<0900nm,高压的多硅白云母b0>0904nm。
离子的占位或配位数是温压变化十分敏感的参数。在压力近似的条件下,普通角闪石(Ca,Na)2~3(Mg,Fe,AlVI)5[(Si,Al)4O11]2(OH)2中AlVI含量随结晶温度增高而减少;在温度近似的条件下,AlVI随压力的增高而增大。
多型性是层状矿物的重要标型。例如,白云母在花岗岩和喷出岩中为1M型,伟晶岩中为2M型,热液矿床中为1Md,1M和2M1型,沉积岩中为1Md和1M型,变质岩中为1M,3T和2M1型,其中3T型多硅白云母是低温高压变质作用的标型矿物。黑云母以1M,2M1和3T多型最多,产于侵入岩中者为2M1和1M型,喷出岩中以1M型为主,沉积岩中主要为1M和1Md型,接触变质成因者主要为2M1型,区域变质成因者主要为1M和3T型,交代成因者为2M1和1M型,伟晶岩中各种多型几乎全有。更有意义的是,在热液矿床的蚀变围岩中,层状矿物的多型会随距离矿体的远近而规律变化,为找矿方向的确定提供依据。
有序度是温度和冷却速度及时间的函数。高温或迅速结晶和年龄小的矿物有序度低,低温或缓慢结晶和年龄老的矿物有序度高。一般,有序度高的堇青石属区域变质成因,有序度低的属接触变质成因。对钾长石系列而言,透长石完全无序,为高温成因的非稳定相;正长石部分有序,为中温成因的亚稳定相;最大微斜长石完全有序,为低温稳定相。
(4)物理性质标型
矿物物理性质如颜色、硬度、密度、磁性、电性、发光性等均可有一定的标型性,它们本质上都是矿物化学成分和晶体结构标型的不同表现形式,当成分或结构标型不易获得时,可成为有用的代用参数。
颜色是最直观的物理性质标型。在变质岩中,普通角闪石长轴方向的颜色在薄片中随结晶温度增高由蓝绿色、绿色变为褐色;黑云母随变质温度增高也由绿色变为棕褐色。电气石作为伟晶岩型和汽化热液型矿床的标型矿物,其黑色者主要是较高温的产物,而绿色和粉红色者则多为较低温产物。
黄铁矿热电性是判别金矿化贫富和矿体剥蚀程度的重要标志,例如,在金矿床中,一般富矿段和矿体上部黄铁矿热电系数a为高正值,贫矿段及下部多为负值。
矿物的磁性常因其成分和产状的不同而有所变化。例如,与古铜辉石共生的铬铁矿有磁性,而与顽火辉石共生的铬铁矿可无磁性;铬铁矿的磁化率与Fe3+含量呈正相关关系。居里点(Tc)是磁性矿物的一种热磁效应,通常,富Mg的磁铁矿(如超基性、基性岩及碳酸盐岩中的磁铁矿),居里点值偏低;而成分较纯(产于含铁石英岩中)的磁铁矿,居里点值较高。此外,磁铁矿居里点值还与其晶胞参数a0呈负相关关系。
此外,石英的吸光度(红外光谱参数)与石英中铝碱金属量呈负相关。
上述各种矿物标型特征,多数是定性的,有的也可用来半定量或定量估测形成时的温度压力等物理化学条件。所谓的地质温度计和地质压力计,就是利用矿物或矿物组合的标型特征(主要是成分标型)来计算温度或压力条件。
矿物标型,特别是矿物的标型特征的研究,能反映矿物形成条件的细微变化,使人们了解矿物产生和变化的具体物理化学条件,以至有效地进行矿床的找矿和评价,完善回收矿物资源的工艺流程,是一个值得深入研究的领域。
思考题及习题
1)简述地球矿物的空间分布规律。
2)地球矿物的绝大多数分布于地壳,其中以哪类矿物为主?
3)残留风化壳分布有哪些矿物?
4)简述矿物形成的主要地质作用及影响因素。
5)岩浆作用与火山作用有什么关系?火山熔岩中的矿物粒径远比深成岩中的矿物细小,原因何在?
6)解释矿物组合、矿物共生组合和伴生组合的概念。
7)如何判别矿物的共生组合?
8)简述高温、中温和低温热液矿床的温度区间和主要矿物组合。
9)风化作用只破坏矿物而不形成矿物,这种看法对吗?试举例说明。
10)何谓矿物的世代?
11)在一块手标本上有孔雀石和蓝铜矿,还有黄铜矿,它们之间的共生、伴生关系如何?
12)何谓矿物标型?矿物主要有哪些方面的标型特征?这些标型特征间有无内在联系?试以正文中提到的一种矿物为例说明之。
13)举例说明假象和副象及其意义。
1矿石类型
阿希金矿床矿石按自然类型可分为氧化矿石和原生矿石两大类。
(1)原生矿石
原生矿石多见于矿体垂深70 m以下地段,是矿床主体,占总矿石量的95%。根据矿石物质组合、结构构造等可分为石英脉型、蚀变岩型和角砾岩型三类。
石英脉型矿石:石英脉型矿石分布较普遍,约占矿床总矿石量的20%,主要由灰白色石英-玉髓脉和网脉、烟灰色石英-玉髓脉和网脉、网脉以及石英-金属硫化物脉和石英-碳酸盐脉等4个成矿阶段形成之石英脉构成。灰白色石英-玉髓脉,质地细腻,有透明感,含金属硫化物很少,常包裹有已粘土化的围岩岩屑、岩粉白色斑点,普遍可见到玛瑙状的条带或环带状构造,是主要成矿阶段的矿石类型;烟灰色石英-玉髓脉,质地致密细腻,具半透明,脉体边部常有金属硫化物分布,有时穿插灰白色石英脉(Q1)的现象,是主要矿石类型之一;石英-碳酸盐脉,肉眼很少见有金属硫化物分布,也有金矿化作用,该脉穿插灰白色石英脉和烟灰色石英脉;石英-金属硫化物脉,有较多的金属硫化物分布于其中,肉眼可见到石英-黄铁矿脉穿插前期形成的石英脉,是重要成矿阶段的矿石类型。该类矿石中主要金属矿物为黄铁矿、白铁矿、毒砂和金矿物,其次为闪锌矿、黝铜矿、黄铜矿、方铅矿和菱镁矿等;脉石矿物主要为石英,绢云母、方解石和白云石等少量,脉中常含有一些已粘土化的围岩岩屑、石英脉角砾等。
蚀变岩型矿石:此类矿石约占矿石总量的20%。主要分布于主矿体上盘及附近的裂隙系统中,乃由近矿围岩(主要为石英角闪安山玢岩及安山-英安质角砾熔岩)经强烈硅化、绢云母化和粘土化蚀变交代带入矿质而成。矿化强弱与硅化交代作用强度及叠加石英细脉的存在与否有关,有时在该类矿石中有金属硫化物细脉穿插其间。矿石的金属矿物组成与石英脉型矿石基本相似,而脉石矿物则有明显差别,以石英为主,绢云母次之,碳酸盐类矿物和斜长石少量。
角砾岩型矿石:此类矿石分布最广,约占矿石总量的60%,基本上属上述两类矿石的改造类型,即前人的“角砾胶结型”。乃由先期形成之石英脉型或蚀变岩型矿石,经破碎呈角砾状,后为石英网脉或硅质热液胶结而成的矿石。根据原岩角砾成分所占比例的多寡,分别趋向石英脉型或蚀变岩型之构造矿石。严格的说应属石英脉型和蚀变岩型之上的叠加类型矿石。
(2)氧化矿石
氧化矿石主要分布于矿区8~40线之间,约占矿石总量的不足5%。主要指氧化带矿石,氧化带垂深一般为70 m,其上为氧化矿石,主要由氧化石英脉型、氧化角砾岩型和氧化蚀变岩型构成,包括古风化壳和近代风化壳矿石。近代风化作用是在古风化壳基础上发生的,在矿石中很难分辨。古风化壳在矿区阿恰勒河组底部可以见到,不过已属于不整合面型风化沉积矿床。
氧化石英脉型矿石中金属矿物种类和含量很少,主要为褐铁矿和黄铁矿,与原生矿石相比较,硫化物大量减少,毒砂基本消失,金矿物主要为原生金,次生金很少;脉石矿物主要为石英,其他矿物很少。氧化蚀变岩型矿石矿物组分简单,金属矿物种类少,且含量低,主要金属矿物为褐铁矿,脉石矿物主要为石英,碳酸盐矿物很少。
2矿石的化学成分
(1)金矿石化学成分
阿希金矿矿石化学成分分析见表4-4。
表4-4 阿希矿区金矿石化学成分分析结果
从表4-4中可以看出,石英脉型金矿石SiO2含量高,为80%以上,Au(673×10-6)、Ag(1308×10-6)含量也高,其他如Al2O3(185%~500%)、CaO(027%~058%)、K2O(043%~101%)含量相对偏低;而蚀变岩型金矿石SiO2含量少于70%,以富含Al2O3(1222%~1760%)、CaO(255%~331%)、K2O(401%~486%)为特征。
(2)矿石稀土组成
矿石的稀土成分列入表4-5。
从表4-5和图4-13可以看出,蚀变岩型金矿石和赋矿围岩中轻稀土明显富集,属轻稀土富集型,且稀土总量明显高于石英脉型金矿石。蚀变岩型金矿石具Eu负异常,这可能与矿化蚀变作用(钠化)有关。值得提出的是,蚀变岩型金矿石稀土总量高于赋矿围岩,表明成矿作用初期稀土元素的带入。石英脉型金矿石与蚀变岩型金矿石、赋矿围岩相比较,稀土总量明显偏低,特别是轻稀土含量更低,无明显Eu异常。石英脉型金矿石的不同期石英脉稀土配分模式基本相同,表现为矿石的稀土总量发生了急剧亏损,REE分布形式更趋于复杂化,反映了其成矿过程要明显复杂于成岩的过程,成矿物质来源与受控因素更趋于多源化和多因性。
3矿石结构构造
阿希金矿金矿物粒度非常细小,分散且不均匀,肉眼难以识别。所以,矿石的结构构造是根据与金矿化关系密切的黄铁矿等主要金属矿物来确定的。
表4-5 阿希金矿矿石、岩石稀土含量(wB/10-6)、球粒陨石标准化及特征值
图4-13 阿希金矿区矿石、赋矿岩石稀土元素配分模式图
阿希金矿床矿石结构构造,尽管其形成作用不尽一致,但总的看较为简单,以半自形—他形显微-细粒结构和细脉-浸染状构造为主。按其成因以及与黄铁矿等金属矿物的关系,可进一步分为由胶体和重结晶作用、热液充填和交代作用、应力作用以及表生作用形成的4类矿石结构构造(表4-6)。在石英脉中常见隐晶质玉髓,具有低温过饱和溶液结晶特点,交代结构比较常见,绝大多数金属硫化物具有胶状-变胶状结构(指黄铁矿、白铁矿在较低温低压条件下从饱和溶液中凝结沉淀而成,或指褐铁矿不具明显形态特征的结构,或褐铁矿胶体经脱水形成的结构)较为常见。碎裂结构少见,黄铁矿、毒砂有碎裂现象,是成矿后构造应力作用的标志。角砾状构造最普遍,角砾大小相差很大,从几厘米到1 mm及粉尘状,角砾形态各样,大都具棱角状,角砾成分有安山玢岩、安山岩、英安岩(均已蚀变)和含金石英脉等,反映了成矿构造和含矿热液充填交代的多期多阶段性。
表生作用形成的构造类型以红褐色粉末状和角砾状为主,由于原生矿石金属硫化物很少,其表生构造并不常见,普遍具黄钾铁矾化和褐铁矿化,使其呈黄褐色调,成为找矿的直接标志。
4矿石矿物组合
阿希金矿原生矿石的矿物组成基本一致,仅含量上有所差别。现已发现矿物达40余种,其中有些矿物则属原岩残留的副矿物,如锆石、榍石、尖晶石、金红石、磷灰石等。总的看,基本为一金属硫化物型组合。
表4-6 阿希金矿矿石结构构造类型
金属矿物有:黄铁矿、白铁矿、毒砂、磁黄铁矿、低铁闪锌矿、铜闪锌矿、闪锌矿、黄铜矿、黝铜矿、锑黝铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿、锌铜矿、自然金、银金矿、方铅矿、硒铅矿、深红银矿、硫锌银矿、硫锑铜银矿、硫锌矿、硒银矿、磁铁矿、赤铁矿、白铅矿、孔雀石、黄铁钾矾、软锰矿、褐铁矿、角银矿等。
脉石矿物有:石英、玉髓、伊利水云母、绢云母、浊沸石、菱铁矿、方解石、白云石(铁白云石)、绿泥石、叶蜡石、明矾石、蒙脱石、高岭石、冰长石、浊沸石、重晶石等。
兹将主要矿物特征简述如下:
(1)金矿物
包括自然金和银金矿两种,以银金矿为主。自然金多分布在氧化次生富集带内,主要以不规则粒状、浑圆状、薄片状产出,其次为棒状、树枝状、毛发状等,个别呈自形晶(图版Ⅶ-6、8)。自然金粒度主要集中于0001~0064 mm间(表4-7),以显微金为主,部分介于显微金—中粒金之间。金矿物绝大多数呈晶隙金产出(约占95%),也有呈裂隙金与包体金等产出。晶隙金约80%产于石英晶粒间,也分布于黄铁矿集合体晶粒间、白铁矿-黄铁矿集合体晶粒间和毒砂-白铁矿-黄铁矿等集合体晶粒间,以及这些金属矿物集合体与石英集合体之间的晶粒间,是阿希金矿床中较常见的分布形式;包裹金在矿石中少量,仅占5%左右,但较常见,主要见于石英、黄铁矿等矿物中;裂隙金在矿石中极少见到,其分布状况有3种:一是黄铁绢英岩化阶段生成的黄铁矿矿物裂隙被金矿物充填交代;二是硅化阶段生成的毒砂矿物裂隙被金矿物充填;三是在氧化矿石中次生金矿物充填于褐铁矿裂隙中。
表4-7 阿希矿区金矿石中金矿物粒度统计结果(%)
金矿物经电子探针分析结果(表4-8)可以看出,金含量在8426%~5369%之间,银含量变化在1306%~4498%,此外尚有多种微量元素(主要有 Fe、Mn、Cu、Cd、Sb、Te、As、Zn等),实际上属含银自然金和银金矿。金矿物成色较低,是本矿床的又一特点。金的成色在866~544之间,变化区间较大,其中以700~800者较多,约占53%。
(2)银矿物及含银矿物
本区发现银矿物及含银矿物计有硫锑铜银矿、硒银矿、角银矿、硫锑银矿、银黝铜矿、含银黝铜矿等数种。这些矿物都呈微粒,普遍分布在各期石英脉及其角砾岩型矿石中,尤以烟灰色石英脉、石英-碳酸盐脉及其角砾岩型矿石中更为常见,有时在一个光片中可以见到10余粒银矿物。
银及含银矿物的电子探针分析结果列入表4-9,可见,该区银矿物化学成分很复杂,除主要元素银外,尚含有Cu、Sb、S、Fe、As、Zn、Te、Au、Co、Ni等杂质,而且有的含量很高,如Cu可高达722%、S达1693%、Sb达2071%。
从表4-9可以看出,自然银矿物含银8615%,尚含有较多的硫、铜、锑等杂质,其中硫、锑在银矿物中可能以辉锑矿的微细机械包体存在。自然银呈不规则粒状、片状等产于灰白色、烟灰色石英脉中,与银黝铜矿、银金矿、方铅矿、闪锌矿等共生,粒度005~0005 mm;硫锑银矿呈灰白带绿色或蓝绿色,非均质性较为明显,有时可见到暗紫红色内反射色,与金矿物、毒砂、黄铁矿、方铅矿共生,粒度为0001~003 mm,在矿物中Ag、S、Sb含量较高;硫锑铜银矿矿呈灰白微带绿色,主要产于灰白色、烟灰色石英脉和石英-碳酸盐脉中,与微粒黄铁矿、银金矿、银黝铜矿等共生;角银矿呈暗灰微带绿色,呈自形立方体,粒度056~068 mm,镜下为深灰色,具均质性,内反射明显,常见于氧化矿石中;硒银矿呈他形粒状,粒度012 mm×012 mm。矿物铁黑色,金属光泽。X射线能谱分析结果:Se3772%,Ag6628%。
表4-8 阿希矿区不同类型金矿石中金矿物电子探针分析结果
表4-9 阿希金矿区银和含银矿物电子探针分析结果
(3)黄铁矿
与金矿化关系较为密切的黄铁矿晶形主要为五角十二面体,立方体、八面体、八面体与五角十二面体聚形和立方体与五角十二面体聚形很少,自形五角十二面体黄铁矿在光片中表现为六边形截面。黄铁矿常与白铁矿、毒砂等一起呈聚粒状、片状、叶片状、草束状、令箭状和纤维状等集合体产出,有时黄铁矿呈放射球粒状和空心放射球粒状等胶状结构。黄铁矿分布不均匀,粒度较细,常呈星点浸染状和稀疏浸染状分布于石英脉型矿石和蚀变岩型矿石中,部分呈细脉浸染状、脉状和不规则状致密块状集合体。与黄铁矿共生的矿物为白铁矿、毒砂、黄铜矿、闪锌矿、黝铜矿、方铅矿、银金矿、含银自然金、硫锑铜银矿、深红银矿、硒铅矿和硒银矿等。黄铁矿晶粒中环带结构普遍,主要由含不等量的As引起。个别黄铁矿与白铁矿、毒砂有浮生现象。黄铁矿与金的关系较为密切,尤其是五角十二面体黄铁矿,金矿物常分布于黄铁矿晶粒间、晶粒边部和包裹于晶粒中。由于构造应力作用,部分黄铁矿有碎裂现象。
表4-10为不同时代含金石英脉中黄铁矿的化学成分分析结果,从中可以看出,黄铁矿的主要化学成分S、Fe与标准的黄铁矿(S=5345%,Fe=4655%)比较,均为贫S和贫Fe的黄铁矿。贫S是由As以类质同象取代S进入黄铁矿晶格中造成的,由于As在黄铁矿中含量不均匀而常呈环带状。贫Fe现象主要是Co、Ni、Cu、Zn等以类质同象取代Fe的位置造成的,这是低温热液形成的黄铁矿普遍存在的现象。在表生条件下,黄铁矿常变为褐铁矿,少数变为白铁矿。
表4-10 阿希金矿区不同类型含金石英脉中黄铁矿化学成分对比表
(4)白铁矿
呈柱状、柱粒状和纤状,主要为他形晶,自形和半自形少,常与黄铁矿、毒砂一起呈片状、叶片状、草束状、令箭状、纤状和冰花状等集合体产出(图版Ⅵ-4、5、7、8),粒度细小,多在0008~01 mm之间。白铁矿和黄铁矿等金属矿物一起呈星散浸染状分布于石英脉型矿石和蚀变岩型矿石中,与金矿化关系较为密切,少量的金矿物分布于白铁矿边部或集合体中,但无包裹金的现象。白铁矿聚片双晶常见,有时与黄铁矿形成定向连晶。白铁矿常有破碎和被较晚期形成的黄铁矿和闪锌矿等穿切现象,但无明显交代。在表生条件下,存在被褐铁矿交代现象。
(5)毒砂
多为自形 半自形,他形晶少,呈柱状、柱粒状、板状和粒状等,部分与黄铁矿和白铁矿一起,呈片状、叶片状和令箭状集合体(图版Ⅵ 6)。结晶较晚,分布于其他矿物集合体边部。粒度细小,多在0008~005 mm之间。毒砂在矿石中呈星点浸染状分布,分布很不均匀,其化学成分列于表4 11。从表4 11 中可见,毒砂Sb含量高,为102%~108%,且其含量比较稳定,Au含量高于黄铁矿的Au含量。矿区内的毒砂以富硫贫砷为特征,这可能是Sb置换As引起的。
表4 11 阿希金矿区金矿石中毒砂电子探针分析结果
(6)石英
金矿石的主要组成部分,是重要的载金矿物之一。石英呈他形细-微粒状,粒度在001~005 mm之间,常见有玉髓状或玛瑙纹状变胶状结构。与其共生的金属矿物主要有黄铁矿、白铁矿、毒砂和金矿物等。金属矿物粒度细小,分布不均匀,含量为05%~25%。个别石英晶粒稍粗,多在005~050 mm之间,晶粒自形程度也略高,部分呈半自形晶,呈脉状充填交代于前期石英中和蚀变英安岩中,对金矿化具有加富作用。从表4-12、表4-13可见,阿希矿区含金石英脉中石英的晶胞参数较为接近,变化范围不大。阿希金矿床含金石英脉中石英晶胞参数普遍大于团结沟、夹皮沟金矿含金石英脉中石英晶胞参数,反映了阿希金矿床石英中含杂质元素较多(表4-13),同时也反映了低温条件下形成的石英,由于结晶作用快而易于捕获较多的杂质。
表4-12 阿希金矿区石英晶胞参数对比
表4-13 阿希矿区石英脉中石英电子探针分析结果
(7)冰长石
与金矿成矿密切相关的标型矿物,见于阿希金矿北段钻孔中,黄铁绢英岩化晚期阶段,斜长石斑晶被冰长石代替,基质中的冰长石呈粒状或柱粒状与石英在一起(图版Ⅵ-1、2、3)。冰长石无色透明,2V较小,负光性。电子探针分析(%):SiO2 6166,Al2O3 1887,K2O 1920,Na2O 014,FeO 009,Cr2O3 004,TiO2 002。X射线衍射分析:6507(31,020),3780(75,130),3463(49,112),3231(100,002),2991(57,131),2889(66,022),2763(23,132),2567(33,241),2165(31,060),b0=1299(nm)。
5成矿阶段及矿物生成顺序
阿希金矿的成矿作用过程可以大致划分为火山期后热液期和表生期。
前者根据矿石中矿物的共生组合、产出特征及其相互关系,可以进一步划分为4个成矿阶段,分别命名为灰白色石英脉阶段(Q1-Si),烟灰色石英脉阶段(Q2-Si),灰白色石英-硫化物阶段(Q3-Py),石英-碳酸盐阶段(Q4-Cal)。
第一阶段所形成的石英脉(Q1-Si)为灰白色致密块状,穿插和胶结安山玢岩角砾,镜下见有玉髓状条纹或环带,可见金属硫化物呈云雾状存在其中(图版Ⅴ-4);
第二阶段所形成的石英脉(Q2-Si)(图版Ⅴ-5)也是由微粒石英、玉髓组成,呈烟灰色致密块状,穿插胶结第一阶段之灰白色石英角砾,镜下常见玉髓条带、环带,金属硫化物呈自形、半自形分散于其中,与灰白色石英相比,微量元素As、Sb、Sr、Ba含量较高;
第三阶段石英-硫化物(Q3-Py)形成阶段石英呈灰白色,与细粒深色黄铁矿、毡状白铁矿共生,呈细脉状穿插并胶结先期石英脉型矿石角砾(图版Ⅴ-6);
第四阶段石英与碳酸盐矿物一起构成石英-碳酸盐脉(Q4-Cal),多呈胶结物或细脉产出(图版Ⅴ-7)。
上述4个成矿阶段是同一成矿期、同一含矿热液系统的火山期后成矿作用的不同阶段产物。由于整个成矿作用过程的物理化学条件基本相同,所以各阶段形成的矿物组合也是基本相同的或相似。每一成矿阶段中,石英、黄铁矿、白铁矿、毒砂和金矿物等先后晶出,成矿环境为低温,有一系列低温矿物生成,同时,金矿化随之减弱至结束。石英-碳酸盐阶段是火山期后热液活动的结束阶段,生成的矿物除石英和碳酸盐外,尚有少量的黄铁矿等金属硫化物矿物,金矿物已见不到。
表生期成矿作用相对简单且对矿床的主体影响不大。由于氧化淋滤作用,有一系列褐铁矿、赤铁矿和铜的次生矿物生成,同时也促成金的次生富集,出现地表矿体局部金品位增高等现象。
阿希金矿各阶段主要矿物生成顺序列入表4-14中。
表4-14 阿希金矿成矿阶段及矿物生成顺序
1矿物组合及其确定标志
在共生分析中,把一定化学成分岩石达化学平衡时的矿物成分称为矿物组合(mineral assemblage)或矿物共生、矿物共生组合(mineral paragenesis)。矿物组合是岩石化学成分和P、T等条件的反映,是共生分析的对象或出发点。由于温度升高的进变质过程反应速率大,易于达平衡,因此岩石中见到的矿物组合多为热峰矿物组合。
确定矿物共生组合是共生分析的第一步,因为这是应用相律的前提。然而,由于不能排除天然变质岩系统存在不平衡状态,也不能排除变质岩中小范围内的化学成分变化造成在一块变质岩标本中,甚至于一块薄片范围内见到的矿物有可能属几个共生组合。因此,必须根据详细的岩石学观察正确判断矿物共生组合。
确定矿物共生组合的主要标准是:①一个矿物共生组合中的各种矿物都有相互接触的关系;②一个矿物共生组合中的各种矿物,相互间无反应和交代现象;③一个矿物共生组合中,同种矿物的化学成分及光性特征应相近,如有环带,则其边部化学成分及光性特征近似;④一个矿物共生组合中的一对矿物之间,元素的分配符合Nernst分配定律,即各处元素的分配系数近相等;⑤矿物共生组合中矿物共生关系应符合矿物相律,即矿物相数不超过惰性组分数(通常矿物种类不超过5、6种)。
上述判别标志中,②、③、④、⑤主要是平衡的标志。具备了这些标准,可认为岩石达到化学平衡。标准①则是一定的化学成分的标志。由于原岩化学成分不均匀,一个薄片中可出现几个矿物组合。此时可据标准①将它们区分开来。例如在低压高温下变质的硅质灰岩,方解石+石英反应生成硅灰石+CO2。如果硅质灰岩由SiO2含量变化的细微薄层组成,虽然硅灰石、方解石、石英这三个矿物可在同一薄片中出现,但仔细检查可发现,在各层中只有硅灰石+方解石或硅灰石+石英才构成共生(图20-1a)。此外,标准①还可排除被大矿物包裹而不参与反应的“被屏蔽”的相。如图20-1b,矿物D被B包裹不能与A、C接触,而A、B、C三矿物彼此有机会接触,因而有A+B+C和B+D两个矿物组合。
图20-1 一个薄片中出现两个共生组合
2成分-共生图解
如果一个岩石系统由3种组分组成,根据Godlschmidt矿物相律,在普遍观察到的组合中,矿物数应是 3、2 或 1,这意味着当这种岩石的矿物成分用一个三顶点为三组分的三角图解表示时,把该图解分成一系列小三角形就能直观地表示矿物共生关系,这种图解叫成分-共生图解(composition-paragenesis dia-gram)或共生图解。如图 20-2a 的 abc 图解,以 a、b、c 三组分为三角形顶点,7个矿物按化学组成(a、b、c,mol%)分别标在相应位置上:一组分组成的矿物表示在三角形三个顶点,如矿物A:a 100%;两组分组成的矿物表示在三角形的三条边上,如 F:b 62%,c 38%;三组分组成的矿物表示在三角形内部,如G:a 33%,b 33%,c 34%。这个三元系共 7 个矿物,系统的任意组成一般位于连接三矿物的小三角形内,故达平衡时为三矿物共生,即 p=3。如 i 组成,为A+D+E三相共生;若成分点位于共生线上,则平衡时为两矿物共生,p=2。如 j 组成为 F+C 两相共生;若成分点恰位于某矿物投影点,则平衡时仅一相存在,p=1。如 a 组成,平衡时仅一相A。
图20-2 成分-共生图解
大多数变质矿物是具有相当大成分范围的固溶体,它们在成分-共生图解中以线段(两组分固溶体,如图20-2b中A、E)或面积(三组分固溶体,如图20-2b中B、F、G)表示。当岩石成分点位于矿物成分点、线段或面积中时,相数为1;当岩石成分点落在一条共生线上时,两相共生;当三相共生时,共生关系以图解中一个一定的小三角形表示。
3组分分析
绝大多数变质岩具有复杂的化学组成,是一个多相平衡系统,而不是简单的三元系。然而,在一个二维的平面上,我们只能表示最多三四个组分的系统的矿物共生关系。因此,为了对成分复杂的岩石作共生分析,有必要对岩石系统各组分作具体分析,找出对矿物共生组合影响最大的三四个组分,把多组分岩石系统简化为三组分或四组分系统,才有可能作出成分-共生图解,表示岩石化学成分与矿物组合的关系,这一过程叫做组分分析。
Korzhenskii(1973)指出,为了进行共生分析,可将组分进一步分类如下:
1)完全活动组分
该类组分在间隙溶液中的浓度或化学位与T、P一样是岩石系统的外部条件。成分一共生图解表示的是一定外部条件下的矿物组合。所以,外部条件在图解中不表示。当外部条件改变引起矿物组合的变化时,用新的图解表示新条件下的新的一套矿物组合。
2)惰性组分
惰性组分进一步划分为:
(1)杂质组分(impure components),含量甚微,以类质同象混入物形式赋存在造岩矿物之中,如SrO、BaO等。杂质组分不改变矿物共生关系,在共生分析时忽略不计。
(2)类质同象组分(isomorphic components)。如FeO、MgO在造岩矿物中相互替代,在共生分析时常将其合并为一个组分(Fe,Mg)O。但造岩矿物中类质同象替代往往是有限的,如Gt(石榴子石)、Cld(硬绿泥石)和St(十字石)有高的FeO/MgO比值,而Crd(堇青石)的FeO/MgO比值较低。因此,在严格的共生图解中,将FeO和MgO作为两个组分。
(3)孤立组分(indifferent components),如ZrO2、TiO2、P2O5,它们在岩石中含量少,且以纯的形式(如TiO2)或与其他组分组成化合物(如ZrSiO4、Ca5[PO4]3F)形式,以一个独特的副矿物如金红石(TiO2)、锆石(ZrSiO4)、磷灰石(Ca5[PO4]3F)等产出。共生分析一般不考虑副矿物,因而也不考虑孤立组分。
(4)过剩组分(excess components)是系统中大量存在的组分,在参与形成其他共生矿物之后能以过剩状态形成单独的矿物相(过剩矿物),出现于该类岩石的共生组合之中。过剩组分含量多少,只会影响过剩矿物含量多少,而不影响岩石的其他矿物共生。因此,作共生图解时可不考虑过剩组分,而把过剩矿物放在共生图解之外表示。例如,在一般情况下,SiO2在原岩中是大量的组分,变质后经常有石英出现。此时,SiO2是过剩组分可不考虑。石英是过剩矿物放在成分-共生图解之外。
(5)有效惰性组分(virtual inert components)是除上述几类组分之外的其他组分(包括由类质同象组分合并的组分)。它们之间的比例对矿物共生组合起决定性的作用。
从上述组分分析中可看出,矿物共生组合中出现的矿物数目与完全活动组分、微量组分、次要的类质同象组分无关。在不考虑副矿物(不考虑孤立组分)情况下,矿物共生组合中矿物最大数目等于有效惰性组分数加上过剩组分数之和。但过剩组分多少不改变矿物共生,决定矿物共生组合多样性的是有效惰性组分。因此,以有效惰性组分为顶点作出的成分-共生图解可以表示系统的矿物共生关系。由于天然岩石系统成分的差异,有效惰性组分不尽相同,相应的成分-共生图解类型亦不同。因此,成分-共生图解的类型很多。其中最常用的是PEskola(1915,1920)的ACF图、A′KF图和JBThompson(1957)的AFM图。
共生图解是将天然岩石的多元系统简化为三元系或四元系表示。无论哪种图解都不免在某种程度上以从相律角度看来不甚合理的程序为基础。特别是对ACF图这样试图在一个图解中表示天然岩石中大量组分和宽的成分范围的图解尤其如此。因此,严格说来,它们不是真正的成分-共生相图。这可导致图解中的4个或5个矿物共生而造成共生线相交。但是,“为了减少成分变量数目,这是一个必要的弊病”(Miyashiro,1972)。
成分-共生图解中有效惰性组分的单位,一般地说既可采用摩尔数,也可采用质量分数。但与质量分数相比,摩尔数易于标绘矿物化学成分(用矿物化学式标绘矿物),因此均采用摩尔数作单位。为了加以区别,我们用方括号表示摩尔数,如[CaO]表示CaO的摩尔数。
(一)矿石的矿物组成
1矿石矿物
矿石矿物共14种。铁矿物以磁铁矿为主,次为赤铁矿、假象赤铁矿,镜铁矿少见。与之伴生的金属硫化物以黄铁矿最为常见,黄铜矿次之,铜蓝、闪锌矿、硫盐类较罕见。氧化矿物为褐铁矿、孔雀石、蓝铜矿。自然铜仅见于个别地段,铁矾、铜矾数量不多。
磁铁矿约占金属矿物总量的90%以上。宏观上可划分为两种:细粒磁铁矿和粗粒磁铁矿,前者粒度多在01mm以下,形成早并构成磁铁矿的主体,为矿浆成矿期形成;后者粒径在1~2mm以上,呈自形晶粒并穿切早期细粒磁铁矿集合体,常呈晶簇围绕早期矿石或围岩的隐爆角砾生长,同时伴有红褐色石榴子石晶簇,阳起石,绿帘石,碳酸盐,铁、铜硫化物相继生成,为热液期产物(图5-11)。
图5-11 斑杂状及条带状矿石
金属硫化物在矿石中多以少量存在,黄铁矿是最主要的硫化物,约占金属矿物总量5%。黄铁矿可以分为细粒黄铁矿和粗粒黄铁矿,前者属矿浆期产物,多呈微细粒针状、页片状(长2~5mm,宽多为05mm左右)分布,或呈他形粒状与针状透闪石等透明矿物共生呈雾迷状、阴影状或条纹条带状不均匀地分布在微细粒磁铁矿基质中,少量黄铁矿分布在与磁铁矿反应所形成的残留体附近。粗粒黄铁矿是热液交代富含硫化物的火山碎屑岩而形成的热液期金属矿物,粒度较粗,呈集合体或细脉状(脉宽1~2mm),与热液晚期绿帘石、碳酸盐伴生或穿切矿浆期磁铁矿矿石(图5-11,中部)。
黄铜矿含量约占金属矿物总量的1%,呈他形粒状、细脉浸染状、团块状零星分布于磁铁矿之间,粒径003~200mm。在黄铜矿中包有自形和半自形粒状磁铁矿,说明黄铜矿的形成晚于磁铁矿,属热液期局部聚集形成(图5-11,下部)。在晚期热液脉中可见有少量镜铁矿、磁黄铁矿。
2脉石矿物
脉石矿物以石榴子石为主,也可划分为矿浆期和热液期两种,矿浆期石榴子石主要见于包体的反应边,呈深浅不同的蜜**,从主矿体上部到中下部,石榴子石反应边厚度和蜜**的浓度都有增加的趋势。矿体夹石裂隙或角砾上也可见该期的石榴子石晶簇生成(图版27-1)。热液期石榴子石以红褐色或红棕色为特征,广泛见于主矿体和上部贯入角砾岩脉矿石之中,围绕隐爆角砾(围岩和矿浆期矿石)呈环带状、对称条带状生长,总是与热液期磁铁矿伴生(图版27-2,27-3,27-4)。由于热液期红褐色、红棕色石榴子石广泛发育和叠加改造,矿浆期蜜**石榴子石常被掩盖(特别是在叠加改造处)。阳起石、绿帘石以及碳酸盐等矿物和热液期矿化形影相随(图版27-2,27-3,27-7,27-8),它们也是常见的热液期形成的脉石矿物。需要强调的是,围岩包体和角砾在热液期矿石中占有更大的比例,估计在50%左右。
(二)矿石组构特征
矿区中矿石构造种类较多,有浮渣状、斑点状、块状、角砾状、阴影状、对称条带状、脉状及网脉状等。各种构造的矿石都反映了矿床形成过程,以下按成因逐一叙述。
1矿浆成矿期构造特征
矿浆成矿期与隐爆作用形影相随,铁质矿浆隐爆后由于大量的挥发分和热量逸失而急剧过饱合,形成特征的微细粒他形粒状磁铁矿集合体。由于大量隐爆角砾、碎屑粉尘成为铁质矿浆的包体,因而两种组分之间存在着强烈的同化混染,由此形成一系列与同化混染有关的构造特征。由于隐爆产生的负压空间,导致部分铁质矿浆在铁矿体上方形成贯入脉状角砾型磁铁矿矿石。
浮渣状构造矿石中包体含量不少于70%,通常为毫米级或厘米级大小不等的隐爆碎屑或粉尘,偶尔可见厘米级以上的次棱角、次浑圆状角砾悬浮于其中。包体被磁铁矿胶结,并且包体之间接触程度较高,同化程度较弱,主要呈机械悬浮状分布于磁铁矿中。该类矿石多位于主矿体顶部及其附近贯入角砾岩脉中。矿体内部夹石附近也可见少量该类矿石,但包体反应边在矿体顶部更明显(图版11-1,11-2)。
豹纹状或豹斑状构造矿石中包体含量不少于70%,显著缺乏微细粒级以及毫米级碎屑,粒度较均匀(05~15cm),多为次棱角状-次浑圆状,普遍有细粒石榴子石反应边。包体之间局部接触,被黑色微细粒磁铁矿胶结,显示出有规律的斑纹。该类矿石多位于浮渣状矿石下方,也可含砾(直径可达数厘米以上)(图版12-1,12-2)。
斑点状构造包体含量为30%~70%,粒径多在05~15cm之间,多呈次浑圆状。该类矿石中包体普遍有石榴子石反应边,包体分布较均匀并被微细粒磁铁矿胶结。矿石可含砾,多位于豹纹状、豹斑状矿石下方,是主要矿石类型之一。随着深度的增加,石榴子石反应边蜜**程度增加(图版13-1,13-2)
角砾状矿石矿浆成矿期的角砾状构造可分为两类,一类是在主矿体中较大夹石附近,角砾多呈次棱角状、次浑圆状,直径多在数厘米之间,有显著的石榴子石反应边(蜜**),角砾被磁铁矿胶结。该类矿石远离夹石向斑点状矿石过渡,在粒度较大的角砾附近,常出现尘点状或更细粒级的包体,缺乏分选(图版14-1,14-2)。另一类角砾状矿石是位于主矿体上方的贯入角砾岩型矿石,该类矿石是由隐爆产生的大小不同的围岩(偶尔有矿浆或矿石)角砾、碎屑、粉尘以及铁质矿浆(富含热液流体)沿裂隙贯入并被磁铁矿胶结成矿,角砾多呈次棱角状、次浑圆状。矿石中有较均匀的粉尘状磁铁矿化及蚀变晕圈,被微细粒磁铁矿胶结。贯入角砾岩型矿石碎屑含量多在70%以上,呈脉状产出,分布不均,与主矿体常被夹石隔开(图版15-1,15-2)。ZK2401孔中该类矿石分布厚度达100m以上,与主矿体有渐变过渡的趋势(见图5-4)。
阴影状、雾迷状构造该类矿石主要见于主矿体中下部富矿石中(或块状矿石中),由于强烈同化混染,包体成分已被新生的微细粒磁铁矿、黄铁矿以及透闪石等浅色矿物(常呈针状,叶片状)取代,保留了包体的外形—阴影状构造。由于强烈的同化混染和流动,上述新生矿物集合体呈云朵状、纹层状分布,与相邻微细粒磁铁矿的组成明显不同(图版17-1,17-2)。该类构造在富矿石中多局限分布,与其他构造类型(致密块状、斑杂状)伴生。
斑杂状构造这是主矿体中最主要的一类构造,由于包体大小不一以及同化程度不同,包体在矿浆中分布不均,从而矿石构造极不均匀。上述各类构造(也包括致密块状构造)在数厘米至数十厘米的尺度上渐变或突变,形成斑杂状外貌(图版19-1,19-2)
致密块状构造位于主矿体中下部或贯入的薄层矿体中(厚度为数米或小于1m),在主矿体中分布较局限。在矿体底部常构成矿石主体,其特点是微细粒磁铁矿含量在80%以上,均匀分布。可出现少量阴影状、雾迷状构造或残留包体,晶洞构造常见(图版20-1,20-5)。
2热液成矿期矿石构造特征
热液成矿期同样与隐爆作用形影相随,以红褐色石榴子石和粗粒磁铁矿为特征,多呈自形晶簇产出,形成特征的角砾状构造(或帽章构造)和对称条带状构造,具有高温浅成充填成矿作用的特点。由于是二次隐爆,当它叠加到主矿体上时,可使矿浆成矿期形成的矿石角砾岩化;当其叠加在贯入脉状角砾类岩型矿石之上时,则形成复角砾状矿石,复角砾状矿石是二次隐爆的可靠证据。热液成矿期伴随热液充填作用,可有不同程度的交代蚀变现象,如晶洞构造、磁铁矿-阳起石-绿帘石脉等。
图5-12 条带状及帽章状矿石
对称条带状及帽章构造伴随隐爆产生的张性裂隙,粗粒磁铁矿晶簇垂直裂隙壁生长,其上为红褐色粗粒石榴子石晶簇,进而可有少量阳起石生成,内部空隙有少量绿帘石、碳酸盐、黄铁矿、黄铜矿生成,并伴随隐爆角砾岩的形成。上述矿物组合可围绕角砾依次形成,实际上是一种特殊的角砾状构造,即形成于浅成张性角砾岩中,常称为帽章构造(图5-12,图版21)。
角砾状、复角砾状构造围岩或已结晶的主矿体在二次隐爆中形成张性角砾,被红褐色石榴子石和粗粒磁铁矿的自形晶簇充填胶结,其内部空隙常为晚阶段阳起石、绿帘石、方解石、黄铁矿和黄铜矿充填,形成角砾状矿石。
复角砾状构造,特指矿浆成矿期贯入脉状角砾岩型矿石在二次隐爆过程中,形成张性角砾并被热液期红褐色石榴子石和粗粒磁铁矿及其伴生矿物胶结而形成的构造(图版22)。
热液脉状网脉状构造该类矿石由隐爆产生的震裂隙或网格状裂隙被热液阶段矿化充填交代形成。该类矿化规模小,没有重要的经济价值(图版23-1,23-2)。
晶洞构造主要指矿浆成矿期微细粒磁铁矿结晶后,后期热液沿晶洞结晶形成,在致密块状磁铁矿中常见,晶洞直径在1cm左右,热液阶段粗粒磁铁矿垂直洞壁生长,纤维状阳起石、白色碳酸盐、黄铁矿和黄铜矿充填晶洞孔隙。显微镜下此类晶洞常见,是矿浆成矿期微细粒磁铁矿矿石中常见的构造,这表明矿浆成矿期演化晚期阶段的确有热液作用相伴(图版23-3,23-6)。
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