巖漿——熱液型礦床順向分帶之成因及特征

周 鷺

（江西銅業(yè)集團(tuán)銀山礦業(yè)公司，江西 德興 334200）

1 巖漿-熱液型礦床中的元素分帶現(xiàn)象

1.1 成礦元素及其標(biāo)型礦物

巖漿熱液在流經(jīng)含礦巖體時(shí)，在高溫作用下與巖體產(chǎn)生蝕變交代現(xiàn)象，并將巖體中的礦物成分富集到巖漿熱液中，隨著巖漿熱液流動(dòng)范圍的不斷增加，富含的礦物成分含量也會(huì)相應(yīng)提升。當(dāng)巖漿熱液最終凝固后，形成巖漿-熱液型礦床順向分帶。目前主流的劃分方式，將成熟的巖漿-熱液型礦床順向分帶分成四個(gè)層次，分別是內(nèi)帶、過渡帶、中帶和外帶。不同分帶上富含的礦物成分也有明顯差異。例如內(nèi)帶上主要分布錳、鋅、鈹?shù)仍?，而外帶上則主要集中分別汞、金、銀等元素。明確各個(gè)分帶上的標(biāo)型礦物，有助于判斷礦床開采價(jià)值。

1.2 巖漿熱液場(chǎng)中元素分帶實(shí)例

我國(guó)已經(jīng)探明的巖漿-熱液型礦床順向分帶較多，其中發(fā)育成熟、特征明顯的有湖南省的柿竹園鎢錫鉬鉍多金屬礦床、廣西的大廠鉛鋅多金屬礦床等。以廣西大廠鉛鋅多金屬礦床為例，該礦床的形成是受到堿性巖漿熱液侵入碳酸鹽地層，在發(fā)生蝕變過程中，高溫環(huán)境下產(chǎn)生的熱氣阻擋了侵蝕作用的繼續(xù)進(jìn)行，因此整體來(lái)看，礦床中礦物元素主要集中分布在中帶和外帶。其中外帶上的含量最高的前三種元素類型分別是金、銅、硫；中帶上含量最高的前三種元素類型分別是鐵、鎳、鉛。

2 巖漿-熱液型礦床分帶成因

2.1 礦物溶解度

礦物溶解度會(huì)通過直接影響熱液中絡(luò)合物的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響到礦床分帶。通常情況下，礦物溶解度越大，巖漿熱液中絡(luò)合物越不穩(wěn)定，礦床中各類礦物元素容易隨著巖漿熱液的流動(dòng)，不利于形成明顯分帶的礦床。相反，礦物溶解度越小，絡(luò)合物能夠在短時(shí)間內(nèi)固定下來(lái)，逐漸形成分帶明顯的礦床。不同元素配鍵形成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性存在很大差異，例如Cl元素在高溫環(huán)境下更容易與Gu、Sn等元素進(jìn)行配鍵，而S元素則在中高溫環(huán)境下容易與Zn、Mn等元素進(jìn)行配鍵。

2.2 元素的不相容程度

在巖漿熱液成礦過程中，某些元素雖然含量豐富，但是因?yàn)樽陨砘瘜W(xué)性質(zhì)較為活潑，或是離子半徑過小，不能在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下獨(dú)立成礦，必須要與其他化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的元素相互結(jié)合，才能形成礦物晶體。這種現(xiàn)象叫做元素的不相容現(xiàn)象。在巖漿-熱液型礦床中，元素的不相容程度，也會(huì)對(duì)礦床分帶產(chǎn)生影響，同時(shí)也是判斷礦床開采難易程度以及是否具有開采價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 元素的親和性

在特定的環(huán)境（溫度、壓力等）下，某些元素會(huì)經(jīng)過得失電子、化學(xué)反應(yīng)等一系列條件，形成能夠穩(wěn)定存在的化合物，組成化合物的兩種或多種元素單只之間具有親和性。在巖漿-熱液型礦床的形成中，地層中高溫、高壓的環(huán)境，就為親和元素的大量結(jié)合提供了必要的條件。其中比較常見的親銅元素與硫元素形成共價(jià)化合物，還有就是親氧元素與各種化學(xué)性質(zhì)較為活潑的元素形成共價(jià)化合物，例如GaO、Fe3O4等。總體來(lái)看，在高溫成礦環(huán)境下，比較常見親銅元素；在中低溫成礦環(huán)境下，親氧元素和親石元素則更為常見。

2.4 元素的類質(zhì)同象能力

多數(shù)巖漿-熱液型礦床中，含量較高的有1-3種元素，例如江西滸坑鎢錫礦床中，除了鎢、錫元素外，其他成礦元素均為微量元素。這些微量元素的成礦、富集和分布，都會(huì)受到類質(zhì)同象作用的影響。

在多數(shù)巖漿-熱液型礦床中，元素的類質(zhì)同象能力越強(qiáng)，微量元素的成礦、富集特點(diǎn)越明顯，也就會(huì)在順向分帶上形成明顯的礦物帶。影響元素類質(zhì)同象能力的因素也有多種，元素方面的原因有離子半徑、化學(xué)鍵類型等；地質(zhì)方面的原因有溫度、壓力等。

2.5 生成熱

在巖漿冷凝過程中，由于溫度、壓力和自由能逐漸降低，早期或先晶出的礦物在陽(yáng)離子和絡(luò)陰離子網(wǎng)格瞬間結(jié)合時(shí)所釋放的能量要比其后晶出礦物的能量為高，因此早期晶出礦物的自由能強(qiáng)、生成熱要低。氧化物生成熱大于FeO的則傾向于親氧，且吉布斯自由能負(fù)值越大，親氧性越強(qiáng)；負(fù)值越小，親銅性越強(qiáng)。巖漿-熱液體系中氧化物和硫化物生成自由能負(fù)值大于FeO的吉布斯自由能的元素多為巖漿階段或氣成熱液階段的高溫成礦元素或巖漿場(chǎng)元素、FeO至FeS的元素多為高溫至中溫成礦元素，F(xiàn)eS之后的元素中低溫成礦元素和變價(jià)元素占優(yōu)勢(shì)。從生成熱角度分析的高、中和低溫成礦元素又同元素親和性規(guī)律基本一致。

2.6 其他因素

除了上述幾種因素能夠?qū)r漿-熱液型礦床分帶產(chǎn)生直接影響外，還有其他一些因素，雖然不能直接對(duì)礦床分帶產(chǎn)生影響，或是產(chǎn)生的影響不夠明顯，但是在分析礦床順向分帶特征，以及后期找礦時(shí)，仍然可以作為參考條件之一。例如，在湖南桃林鉛鋅礦的找礦過程中，影響礦床分帶的主要因素是巖漿-熱液體系所處的開閉環(huán)境。在半開放半封閉的環(huán)境下，開放部位由于礦物元素富集作用更加明顯，容易形成較寬的分帶，且主要以外帶和中帶為主；封閉部位則由于礦物元素較少，形成的分帶相對(duì)狹窄，主要以過渡帶和內(nèi)帶為主。此外，像圍巖壓力、地質(zhì)變動(dòng)等，也都會(huì)在不同程度上影響到巖漿-熱液型礦床的分帶特征。

3 找礦意義

礦床的分帶特性可能會(huì)同時(shí)受到多種因素的影響，通過判斷這些作用因素，了解礦床分帶特征，可以幫助地質(zhì)人員進(jìn)一步了解該地質(zhì)區(qū)域發(fā)生的地質(zhì)活動(dòng)，礦液的活動(dòng)范圍以及礦物中優(yōu)勢(shì)元素的種類等一系列信息。在綜合上述信息的前提下，可以初步判斷出礦床類型，以及礦物含量，并判斷該礦床是否具有開發(fā)價(jià)值，為找礦及開發(fā)工作的開展提供詳細(xì)的參考。

4 結(jié)論

雖熱礦床地球化學(xué)家們很早就注意到了巖漿-熱液型礦床中元素分帶現(xiàn)象，但是對(duì)于元素分帶的具體特征，以及影響元素分帶的可能性因素，目前并沒有一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文分別從礦物溶解度、元素親和性等方面入手，嘗試分析巖漿-熱液型礦床順向分帶的影響因素，初步得出兩個(gè)結(jié)論：其一，元素分帶受到了內(nèi)因和外因的雙重影響，單一因素并不能促進(jìn)巖漿-熱液型礦床中元素分帶現(xiàn)象；其二，巖漿-熱液型礦床形成機(jī)理不同，因此影響礦床順向分帶的因素也有多種，在特定條件下，這些因素都可以從某一方面解釋順向分帶的成因。