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礦物學特征

礦物學是地質研究的基礎,許多地質現象的解釋取決於對礦物學知識的正確理解。例如,火成巖中的鋯石礦物組合往往與巖漿過程的速率有關,快速的巖漿過程往往導致火成巖中復雜的鋯石礦物組合(梁濤等人,2007);相反,鋯石礦物組合將趨於簡單。

圖6 -7鋯石的溫度(T)-時間(δ t)歷史示意圖(根據Harley et al .,2007)

從圖6-7可以看出,鋯石礦物由於其穩定性在整個成巖成礦過程中具有非常復雜的演化歷史,因此也是成巖成礦信息最豐富的礦物之壹。假設在熱造山帶中有壹個高溫地體形成,其持續高溫作用的時間用δ T表示。圖中顯示高溫變質作用的年齡‘近似接近’。在加熱過程中,巖石將部分熔化,導致預先存在的細鋯石分解,然後新的鋯石將在剩余鋯石顆粒的基礎上沈澱。高溫熔融漿體的結晶和隨後鋯石的生長通常發生在高峰期後的冷卻路徑上,鋯石的結晶可以發生在不同的區段,這取決於熔融漿體中的含水量或與圍巖的關系。新鋯石也可能是釋放鋯的反應的結果,例如石榴石(Grt)或金紅石(rt)的分解,這與P-T路徑有關。當巖石冷卻到低溫窗口以下時,壹些新的鋯石將從“殘余”熔融漿料中結晶出來,釋放的流體可能會導致預先存在的鋯石發生選擇性重結晶。原則上,鋯石的再結晶可以發生在變質作用的任何階段,並且可以超過近峰值溫度範圍(Harley等人,2007年)。

當考慮非平衡巖漿熱力學時,可以推測上述過程不會順利完成,因此在小體積火成巖中往往存在復雜的鋯石組合。相反,所有預先存在的鋯石都可能消失,所有鋯石都是成分和結構相對均勻的同巖漿鋯石。可見,礦物及其組合的特征是地質作用的有效指標。

陳光遠等人長期致力於成因礦物學和找礦礦物學研究,積累了大量與成礦預測有關的礦物學資料(陳光遠等,1988)。經過多年的努力,建立了系統的找礦礦物學理論和方法,在鐵礦、金礦等礦產的找礦實踐中取得了良好的效果。

圖6 -8崇江斑巖銅礦含礦斑巖和無礦斑巖的熱釋光特征(根據劉波等2004年重繪)。

此外,在寄主巖漿快速冷卻的條件下,由於寄主巖漿冷凝殼的形成,被捕獲在巖漿中的成礦流體將被封存在巖漿中。礦石礦物的結晶溫度通常低於矽酸鹽礦物的結晶溫度,火成巖冷卻到壹定溫度後才開始成礦。因此,這類礦體的產出位置與侵入體密切相關,如斑巖礦床和壹些銅鎳硫化物礦床。同時,卸下成礦物質後的無礦流體將引起主巖體的多階段蝕變,直至流體完全失去流動性。相反,無礦巖石中沒有流體封閉,不會在巖漿期後引起熱液蝕變。例如,劉波等(2004)對比了西藏岡底斯沖江斑巖銅礦含礦巖體和不含礦巖體的熱釋光特征,發現不含礦巖體具有雙峰特征,而含礦巖體具有單峰特征(圖6-8)。這很可能是熱液蝕變的結果,因為高溫巖漿的快速結晶更容易造成晶格缺陷,而晶格缺陷可以在熱液蝕變條件下逐漸修復。這可能是成巖作用往往先於成礦作用的真正原因,巖漿期之後的熱液成礦模式可能需要重新考慮。

另壹個例子是對膠東乳山金礦黃鐵礦熱電性的研究,表明其標型特征對進壹步找礦具有重要的指導意義(李勝榮等,1994)。通過詳細的標型研究和礦物學填圖,有效預測了21線-700 m以下的第四富礦段。

總之,礦物學數據很重要,礦物學家在這壹領域做了大量工作。在此僅再次予以關註,特別是壹些宏觀可見的礦物學特征和礦物組合特征對於加快找礦預測是不可忽視的。例如,雖然綠泥石往往是低溫蝕變礦物,但含鐵流體應具有高溫特征,這種非平衡現象也可能是快速地質過程的特征之壹。