论花岗伟晶岩的成因和类型的划分

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1、地球化学2975年9月GE OCHIMIC人第3期论花岗伟晶岩的成因和类型的划分邹天人徐建国*花岗伟晶岩常常富集着铿、披、妮、担、铆、艳、铅、错、铀、牡、稀土、杭、花、锡等多种有用元素,而且还是工业白云母的主要来源。解放后我国地质工作者在短短二十多年内,不仅找到了很多稀有金属花岗伟晶岩矿床,而且还积 累了大量 的地质资料。笔者以这些资料为基础,并结合自己在一些伟晶岩区工作的实际资料,试图在本文中讨论花岗伟晶岩的成因,并从花岗伟晶岩的形成过程及稀有金属在伟晶作用过程中的演化规律性出发,对花岗伟晶岩进行较合理的分类。一、花岗伟晶岩的成因国内外对花岗伟晶岩的成因有多种论述,概括起来有以下三类:(l

2、)岩浆成因说。伟晶岩由伟晶岩熔融体 (即伟晶岩浆)侵入围岩裂隙,经过结晶分异作用阶段和交代作用阶段形成。这种看法以A.E.费尔斯曼、K.A.弗拉索夫、A.A.别乌斯等人为代表;(2)交代成因说。否认有专门的伟晶岩熔融体存在,认为伟晶岩的形成是花岗质脉岩在以后的溶液(气态溶液和热液)作用下再结晶和交代的结果。持这种看法的以A.H.查瓦里茨基、B.八.尼基金 (HHoTHH) 等人为代表;(3)岩浆一交代成因说。伟晶岩在伟晶岩熔融体结晶后,由不断来 自深部岩浆源的晚期溶液迭加的结果,使伟晶岩发生交代和稀有元素矿化。持这类看法的以 W.T.沙勒(sehaller)、F.L.赫斯(He ss)、K.K

3、.兰德斯(Landes)等人为代表。以上论点都不能圆满地解释我国产出的花岗伟晶岩的成因。而且有很多地质现象证明上述论点的某些片面性。例 如:岩浆成因论者把结晶分异作用和交代作用两者有内在联系的地质现象,机械地割裂开来,人为地划分为两个作用阶段原生(即循序结晶)阶段和交代作用阶段。而且认为文象结构和花 岗结构伟晶岩带、块体微斜长石带、石英一埋辉石带、核部块体微斜长石和核部块体石英带是原生带。然后残余的伟晶岩浆沿已结晶的结构带间接触处侵入,交代早期形成物而生成由钠长石、云母、晚期石英和石榴石组成的交代带,如搪晶状钠长石带、石英一白云母带、叶钠长石一铿辉石带、薄片状钠长石带、钠长石一铿云母带等。按照

4、他们的论述,伟晶岩中的钠长石和 白云母及与它们有关的稀有元素矿物,都是同一残余溶液在同一时间生成,那么就产生这样一些问题不能解释:1.为什么钠长石仅由于所处空间位置不同,其外表形态、内部组分及与钠长石生成有关的稀有元素矿物有如此大的差异(表1)。参加部分工作的还有于学元、裘愉卓、王贤觉、林传仙、李维显、吴六汀、宁广进、潘厚辉等同志。地球化学1 97 5年表1在具典型环带状构造的某伟晶岩脉中的钠长石及与钠长石生成有关的稀有元素矿物特征矿矿物特征征脉边部钠长 石石脉中间部位钠长石石钠钠长石石形态态糖晶状状叶片状状薄片状状斜斜斜长石号数(No ) ) )10一8 8 86 6 64 4 4绿绿柱石石

5、颜色色浅绿、蓝绿绿白白白、浅玫瑰瑰形形形态态长柱状状短柱状、板状状短 柱状、板状状B B B B BeO%12。9一12.5 5 512.2一11.8 8 81 1.4一11。0 0 0L L L L Li20 0 00。4 4 40。7一0。9 9 90。9一l。0 0 0R R R R R b:() ) )0.00 4一0.006 6 60.0 3一0.0 4 4 40。0 3一0。06 6 6C C C C Cs:() ) )0.0,一0。08 8 80。3一0。5 5 51.6一2.6 6 6K K K K K之() ) )0。0 6一0。2 2 20。06一0.3 3 30。2一O。

6、, ,N N N N NaZO O O1。l一1.3 3 31.5一1.8 8 81。6一1。7 7 7妮妮担锰矿矿颜色色红黑色色黑色色黑红一暗红色色形形形态态板状状薄板状状厚板状、粒状状N N N N NbZOS/TazO, ,0。8一1 1 11.5一3 3 30.05一0.4 4 4错错英石石主要形态态(1 10)+(1 11) ) )(1 11) ) )粒状集合休休晶晶晶体大小小0.0 5一0.1毫米米0.3毫米米0.3毫米米短短短轴/长轴轴1:3一l:1.5 5 51:1。5一1:1 1 11:1 1 1Z Z Z Z ZO!/H02 【 8一9 9 98一5 5 54一3 3 3从

7、表1可明显看出:糖晶状钠长石一叶片状钠长石一薄片状钠长石是伟晶作用过程中由低级向高级发展演化的不同阶段 的产物,绝非由同一种溶液挤向不同部位同时生成。2.为什么白云母仅由于在伟晶岩脉中所处空间位置不同,外表特征及其内部的枷、艳含量有如此大的差异(图1)。从图1可明显看 出,白云母和微斜一条纹长石的铆、艳含量相似,从脉边缘到脉中心含量递增。微斜一条纹长石是伟晶岩形成过程中结晶分异作用的产物,而白云母是交代微斜一条纹长石而形成。说明白云 母的形成与钠长石的形成极其相似,随着伟 晶岩残余熔融体一溶液中铆、艳的相对富集,进入到白云母晶格内的铆、艳含量也增高。3.自然界中白云母一钠长石型伟 晶岩脉的独立

8、存在,其矿物成分列于表2。表2白云母一钠长石型伟晶岩的矿物成分脉号矿物含量(%)白云,j斗Q nO八Ul。4l。00。l其 它矿物,乙 :曰、J只69勺IR一,jfJ,j,13 2一石一含一!一量量微微微量0。8U.6钾一石一了n,J64. . ,/曰,1且n己n OC一了、口、J 11夕门了J tl钠一母一 川这种 白云母一钠长石型伟晶岩从地表到深部矿物成份十分稳定,钾长石类矿物很难见到,如果说这样的伟晶岩是强烈钠长石化作用(大量钠取代钾)形成,那么被取代出来的大第3期邹天人、徐建国:论花岗伟晶岩的成因和类型 的划 分量钾又跑到何处去了?在伟晶岩脉内或脉的外接触带 围岩内未发现钾矿物的富集。

9、而且在有的伟晶岩区全是这种类型 的伟晶岩脉。因此很明显,这不是钠取代钾形成的伟晶岩,而是伟晶岩熔融体一溶液离开母岩浆后,在围岩构造裂隙内运移过程中逐渐发展演化,直到较晚期阶段(即伟晶作用的较高级阶段)富钠的熔融体一溶液填充裂隙结晶所致。交代成因说也有不少难于解释的现象,例 如:1.伟晶岩脉与花岗岩有明显的界线,伟晶岩脉内存在带棱角的界线清晰的捕虏体。2.产于不同围岩(花岗岩、辉长岩、片岩)的同一伟晶岩脉,其矿物成份无显著的差异。3.在被认为是典型 的交代成因的伟晶岩脉 (由花岗岩或花岗质脉岩再结晶和交代)区中,发现这种伟晶岩脉在深部穿过数条花岗岩脉,花岗岩脉本身未发生任何的再结晶和交代。4.一

10、个伟晶岩区中常可见到明显是伟晶岩浆缓慢冷却、循序结晶R bz(玛C5201.00O0匕4_刁C,20OLe e脉边部图110脉中心从脉边部到脉中心白云 母和微斜一条纹长石内R b:o、Cs:o含量变化而形成的具典型带状构造的 伟晶岩。稀有元素只富集于伟晶岩脉的一定部位。5.围岩蚀变特性。围岩往往具有伟晶 岩 内矿化元素的蚀变晕。岩浆一交代成因说难于解答的问题是晚期溶液以怎样的方式从岩浆源不断分离出来,分离出来后又沿什么通道运送到伟晶岩中去?在已发现的伟晶岩区中至今还未找到这 种不断来自深部岩浆源的晚期溶液的通道。为什么所谓的交代作用强的富钠长石的伟晶岩不是最靠近母岩浆源,而是最远离母岩浆源?应

11、该是愈近母岩浆源的伟晶岩最易受到晚期溶液的作用,因而交代作用应最强,为什么交代作用反而最弱呢?总之,对于花岗伟晶岩的成因问题,目前认识尚不统一。但对于我国产 出的 大量伟晶岩,通过一些野外观察和室内研究,我们认为有两种成因:即岩浆分异自交代成因和变质分异成因。164地球化学1 9 75年(一)岩浆分异自交代成因我国已发现的大量稀有金属花岗伟晶岩皆属于这一类成因。在我国许多伟晶岩区,几乎都能看到能反映该地区伟晶岩形成过程的具典型环带状构造的伟晶岩,现将构成伟晶岩的各结构带和各矿物组合的形成顺序综合于表3。表3花岗伟晶岩结构带和各种矿物组合的形成顺序结结构带带矿物组合名称称伟晶作用的元素素地地地地

12、地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地球化学阶段段霭霭霭名称称(l) ) )(2) ) )(3) ) ) ) ) 结结结结晶分异 组合合自 交 代 组合合(1)+(2)混合组合合合l l l l l文象变文象伟晶岩岩细晶岩岩白云母一石英边缘体体变文象伟晶岩岩Ca一一带带带或中一粗粒伟 晶晶花岗状伟晶岩岩、云英岩岩钠化伟晶岩岩) ) )岩岩岩带带文象伟晶岩岩白云母一钠长石- - -钠化小块体伟晶岩岩l l l准准准准文象 伟晶岩岩毛石英英英: 中中中中一粗粒伟晶岩岩糖晶状钠长石石石: 小小小小块体伟晶岩岩白云母一石英英英早期N阶段段 K阶段段2 2 2

13、2 2搪晶状钠长石带带中一粗粒伟晶岩岩糖晶状钠长石石石I I I小小小小块体伟晶岩岩白云母一石英英英 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l3 3 3 3 3块体微斜长石带带块体微斜长石石塘晶状钠长石石钠化块体微斜长石石 白白白白白云母一石英英英1 1 1 斗斗斗白云母一石英带带块体

14、微斜长石石白云母一石英英英l l l薄薄薄薄薄片钠长石石石1 1 1 5 5 5 5 5叶钠长石一锉辉石带带州钠长 石一磷锰铿铿!叶钠长石一白云母- - - - -Na一一矿矿矿矿一锉辉石石L石英英英! ! !叶叶叶叶钠长、石一磷铿铝铝l钠长石一玫瑰色锉锉锉l l l石石石石一铿辉石石!白云母母母 叶叶叶叶钠长石一铿霞石- - - - - - - 透透透透铿长石石石石! ! !叶叶叶叶钠长石一锉辉石石石石晚期N阶段段) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )6 6 6 6 6石英一铿 辉石带带石英一微斜长石一铿铿钠长石一玫瑰色锉锉锉一一辉辉辉辉石石白云母母母. C:阶 段段石石石石英一铿辉石石石石51阶段段7 7 7 7 7白云母一钠长石带带糖晶钠长石石白云母一石英英英英薄薄薄薄片钠长石石钠长