矽卡巖礦床成因的假說(shuō)

謝齊文

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局324地質(zhì)隊(duì)， 安徽池州 247000）

0 引言

筆者長(zhǎng)期在安徽池州地區(qū)從事礦產(chǎn)勘查和研究工作，在工作中遇到了一些地質(zhì)理論難以解釋的現(xiàn)象，通過(guò)退休后二十年來(lái)的思考和探索，提出了矽卡巖型礦床成因的假說(shuō)，用以詮釋這些難以解釋的問(wèn)題。

1 對(duì)池州巖漿巖成因的思考

池州地區(qū)的巖漿巖主要為石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)斑巖和花崗巖-堿性花崗巖兩種巖石系列。在此不詳述兩類巖石的具體特征，只談?wù)勁c巖體成因有關(guān)的疑難問(wèn)題及筆者的思考。

1.1 貴池銅山巖體的成因問(wèn)題

貴池銅山巖體為石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)斑巖構(gòu)成的小巖株，是銅山矽卡巖型銅礦的成礦母巖。在銅山巖體的西南部，前山露采坑接近坑底（西北壁）的大面積石英閃長(zhǎng)巖風(fēng)化面上，出現(xiàn)二疊系棲霞組灰?guī)r的燧石條帶假象，位于銅山巖體西南部與棲霞組接觸帶上，條帶的產(chǎn)狀與圍巖的產(chǎn)狀基本一致，所以筆者認(rèn)為銅山巖體中的石英閃長(zhǎng)巖是經(jīng)棲霞組灰?guī)r改造所形成。

1.2 巖體中捕虜體的成因

池州的茅坦堿性花崗巖、譚山花崗巖及青陽(yáng)花崗閃長(zhǎng)巖等一些巖體中，都有一些大小不等的圍巖捕虜體，過(guò)去認(rèn)為是深部的花崗質(zhì)巖漿上侵到地殼上部捕虜圍巖所形成。對(duì)于深部花崗巖上侵的原因，有人解釋為像油在水中一樣，因密度低才向上移動(dòng)。但這些花崗巖類巖石的密度都高于圍巖的密度，而且花崗質(zhì)巖漿的粘稠度又很大，難以流動(dòng)，怎能上升至地殼上部，怎能沿著斷層帶全面整體地?cái)D進(jìn)圍巖，并捕獲圍巖呢？筆者認(rèn)為這些捕虜體不是被巖漿捕獲所形成，而是因?yàn)榈貧ど畈可蟻?lái)的超高溫氣體改造了此處圍巖地層，經(jīng)過(guò)熔融或熱變質(zhì)，使大部分巖石形成了巖漿巖，少數(shù)未被改造的圍巖殘留在巖體中而形成“捕虜體”。

1.3 青陽(yáng)巖體的啟示

青陽(yáng)巖體是花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖-堿性花崗巖-堿性脈巖構(gòu)成的復(fù)式巖體，巖體東部陵陽(yáng)超單元中，晚形成的超單元和巖石單元分別被早形成的超單元和巖石單元所包圍，早形成的巖石單元和晚形成的巖石單元的礦物成份相比，斜長(zhǎng)石依次減少，鉀長(zhǎng)石依次增加（表1），最后形成的上菥荻超單元已被確認(rèn)為是一火山機(jī)構(gòu)。筆者認(rèn)為，陵陽(yáng)超單元及附近幾個(gè)超單元內(nèi)不同期次的巖漿巖的形成都是多次火山噴發(fā)形成的氣液沿著多個(gè)通道多次熔融改造圍巖（早期形成的巖體）形成的不同巖石相互疊加的結(jié)果。

1.4 黃山嶺的層矽卡巖和似層狀巖體的成因

表1 青陽(yáng)巖體內(nèi)超單元單元斜長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石含量變化對(duì)比表Table 1 Comparison of content changes of ultraunit plagioclase potassium feldspar in Qingyang rock

黃山嶺鉛鋅礦礦區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，為志留-奧陶系組成的單斜構(gòu)造。礦區(qū)除深部幾百米以下有一大的隱伏花崗巖體外，地表僅出露一些閃長(zhǎng)玢巖脈。礦區(qū)志留系底部砂頁(yè)巖和奧陶系頂部硅質(zhì)巖、瘤狀灰?guī)r接觸界面上有一層矽卡巖，分布穩(wěn)定，面積較大。黃山嶺鉛鋅礦礦體，產(chǎn)在該層矽卡巖中，主礦體沿著矽卡巖的走向和傾向尖滅再現(xiàn)；矽卡巖型鉬礦體（有鎢、鋅、鐵礦共生或伴生）產(chǎn)出在深部花崗巖與志留-奧陶系接觸帶上。以上是黃山嶺礦區(qū)地質(zhì)概況，但還存在以下成因問(wèn)題：

其一：志留和奧陶系界面上的層矽卡巖為石榴石透輝石角巖，屬熱變質(zhì)成因，其頂?shù)装迳绊?yè)巖、硅質(zhì)巖及瘤狀大理巖等未變質(zhì)或變質(zhì)程度較淺。沒(méi)有巖體接觸，只在局部見(jiàn)有少量脈巖，變質(zhì)的熱源來(lái)自何處？這一現(xiàn)象無(wú)法解釋。筆者認(rèn)為是外來(lái)高溫氣體充填在界面中，在高溫氣體的作用下，界面之上的以硅質(zhì)為主的巖石和界面下以鈣質(zhì)為主的巖石相互擴(kuò)散混合變質(zhì)形成了這種層矽卡巖。

其二：層矽卡巖之上幾米至十幾米有一層或數(shù)層似層狀小巖體，礦區(qū)每條剖面圖均有顯示。筆者認(rèn)為，這些小巖體是高溫氣體充填在砂頁(yè)巖的層間裂隙中改變砂頁(yè)巖的組構(gòu)所形成。

以上說(shuō)明，黃山嶺地區(qū)在成礦期前，有高溫氣體充填在志留和奧陶系界面上下的層間裂隙中，導(dǎo)致裂隙附近的圍巖變質(zhì)，分別形成層矽卡巖和似層狀巖體。

1.5 安徽沿江巖漿巖帶具夾心餅干式分帶特征的成因

安徽沿江地區(qū)巖漿巖帶具有夾心餅干式的空間分布特征。內(nèi)帶為產(chǎn)有銅鐵礦床的高鉀堿性巖漿巖帶，認(rèn)為是幔源玄武質(zhì)巖漿所形成。位于內(nèi)帶南北兩側(cè)的是由鈣堿性花崗閃長(zhǎng)巖構(gòu)成的外帶，內(nèi)有斑巖銅礦化并發(fā)現(xiàn)中小型銅礦床。在內(nèi)外帶之間的茅坦等堿性花崗巖體為A型花崗巖，是深部幔源堿質(zhì)巖漿侵入上地殼后，斜長(zhǎng)石大量分離出去后形成的[1]。筆者認(rèn)為安徽沿江巖漿巖帶具夾心餅干式的空間分帶特征是由于安徽沿江地區(qū)是一個(gè)大的復(fù)向斜，被后期構(gòu)造破壞，但兩翼地層巖石仍能相互對(duì)應(yīng)，所以被同化改造形成的巖漿巖也相互對(duì)應(yīng)。

以上五個(gè)地質(zhì)現(xiàn)象，可能直接或間接地與深部上來(lái)的高溫氣體有關(guān)。地殼下面的軟流圈（層）內(nèi)存在大量氣體，而火山噴發(fā)的氣體溫度很高壓力很大，可能這些氣體都來(lái)自地殼之下的軟流圈（層）。

根據(jù)以上地質(zhì)現(xiàn)象及地球?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)特征，現(xiàn)提出巖漿巖成因的新認(rèn)識(shí)：因?yàn)樯畈吭紟r漿產(chǎn)于上地幔的軟流層，有一定的粘稠度，在超高壓下難以流動(dòng)。所以從地殼深部噴發(fā)上來(lái)的不是原始巖漿及其混溶物，而是超高溫超高壓的氣體，暫稱謂“火山氣”。這些氣體在深部薄弱處沖破阻攔上噴，一路攻城掠地，所向披靡，到達(dá)上部地殼后，可以和被它熔融的上部圍巖一起直接噴出地表形成火山，或溢出地表形成熔巖；也可進(jìn)入地殼的中部和淺部的密封構(gòu)造中，“火山氣”集中起來(lái)，溫度越來(lái)越高，最后把圍巖熔化形成巖漿（或變質(zhì)改造成巖漿巖），密封構(gòu)造成了不同規(guī)模的巖漿房。這些大小不同的巖漿房，冷卻后形成了若干大型巖基和中小型巖株。在巖漿房周邊的圍巖地層，或熱變質(zhì)形成角巖，或是被巖漿交代成同成分的巖漿巖，交代形成的巖漿巖局部可以保留著原來(lái)圍巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造假像?！盎鹕綒狻币部沙涮钤诟鞣N封閉構(gòu)造的構(gòu)造裂隙中熔融或改造圍巖形成不同的巖床、巖墻、巖脈等小型巖體。所以不同產(chǎn)狀的巖漿巖都是“火山氣”在上地殼熔融或改造圍巖而形成。

2 地層的含礦性

安徽沿江地區(qū)出露震旦系至中三疊統(tǒng)海相沉積地層，厚度為3827～13593m[2]，在這巨厚的沉積地層中，成礦物質(zhì)的分布是不均勻的，只有少量層位中的成礦物質(zhì)相對(duì)富集，對(duì)于這些有益礦質(zhì)富集的層位，稱之為“礦源層”。根據(jù)《安徽省區(qū)域地質(zhì)志》及池州地區(qū)地質(zhì)材料，確定安徽沿江地區(qū)有以下三個(gè)礦源層。

2.1 上震旦-下寒武統(tǒng)礦源層（Z2-∈1）

上震旦統(tǒng)藍(lán)田組下部硅質(zhì)泥碳質(zhì)頁(yè)巖中夾有2～3層厚度不大的黃鐵礦層；皮園村組為條帶狀硅質(zhì)巖，普遍含星散狀黃鐵礦，厚度幾十米，頂部與下寒武統(tǒng)黃柏嶺組過(guò)渡帶含很小的磷結(jié)核層；下寒武統(tǒng)以江南深斷裂為界，南北沉積環(huán)境不同，北相稱黃柏嶺組，南相稱荷塘組，均為厚度很大的碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，而礦源層只限兩組底部的碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，層內(nèi)有黃鐵礦結(jié)核、磷結(jié)核和含釩石煤層，其上還有幾十米含有大量層紋狀黃鐵礦的碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖（見(jiàn)石臺(tái)馬踏石剖面）。

確定為“礦源層”的主要依據(jù)：①層內(nèi)含有不同形態(tài)黃鐵礦層，厚度較大，層內(nèi)產(chǎn)有釩礦床（含釩的石煤層）和膠磷礦結(jié)核。②東至花山下寒武統(tǒng)黃柏嶺組碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖中產(chǎn)有銻礦床，東至新嶺上震旦-下寒武層位中見(jiàn)多條輝銻礦脈充填于不同構(gòu)造裂隙中。③在東至南部石橋地區(qū)，寒武系底部還產(chǎn)出沉積型重晶石礦床，平均厚度為1.8m。④區(qū)域化探資料顯示[3]，Ag元素在上震旦統(tǒng)皮園村組的平均值為230×10-9，在下寒武統(tǒng)黃柏嶺組和荷塘組的平均值分別為318×10-9和304×10-9，這些數(shù)值均遠(yuǎn)高于區(qū)內(nèi)其它層位；Mo元素在荷塘組的平均值高達(dá)17.08×10-6；Sb元素在黃柏嶺組中平均值為11.4×10-6，濃集系數(shù)達(dá)38，在藍(lán)田組中平均值為3.13×10-6，在皮園村組為3.29×10-6；W、As元素在上震旦-下寒武的層位都有明顯的富集；Au元素在下寒武統(tǒng)黃柏嶺組中的含量大于2.5×10-9。除上述元素外，Cu、Pb、Bi元素的平均含量也較高。與世界陸殼平均值對(duì)比，上震旦-下寒武統(tǒng)層位中富含Mo、W、Sb、Bi、Ag等金屬元素，總厚度約250m。

2.2 上泥盆-上石炭統(tǒng)底部礦源層（D3-C3）

礦源層的底板為厚度很大的上泥盆統(tǒng)五通組下部石英砂巖，向上為五通組上部的粉砂巖、頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖等細(xì)碎屑巖，時(shí)夾劣質(zhì)煤、赤鐵礦和菱鐵礦透鏡體，厚度17～95m。五通組頂部界面上下普遍有一個(gè)鐵富集層，鐵的產(chǎn)出形態(tài)和富集程度各地不同，大部分只是含鐵的巖石，只在貴池北部和繁昌部分地區(qū)形成赤鐵礦層、菱鐵礦層和黃鐵礦層，在銅陵產(chǎn)有厚大的層狀含銅黃鐵礦體和黃鐵礦層，地表有大量的鐵帽出露。下石炭統(tǒng)在區(qū)內(nèi)幾乎全部缺失[4]，只在貴池南部高坦灌口附近有1m左右相當(dāng)金陵組層位的砂質(zhì)白云巖殘留，在宣城王胡村，下石炭統(tǒng)高驪山組內(nèi)有一至三層厚度不大的赤鐵礦層；上石炭統(tǒng)黃龍組白云巖底部有一風(fēng)化剝蝕面，貴池一帶有些白云巖底部為含礫砂質(zhì)白云巖，繁昌一帶白云巖底部有較好礫巖發(fā)育，底礫巖之上還有1m以上鐵礦層。

這一礦源層富鐵富硫，厚度約為40～60m。

2.3 中三疊統(tǒng)礦源層（T2）

安徽沿江地區(qū)中三疊統(tǒng)由下而上分為東馬鞍山組、月山組和銅頭尖組，只分布在蕪湖-安慶地層小區(qū)[2]，實(shí)際上只出現(xiàn)在馬鞍山-廬江-銅陵-貴池-安慶的長(zhǎng)江沿岸不大范圍內(nèi)，總厚度408-605m。東馬鞍山組下部為白云巖，上部為膏溶角礫巖，厚度大于100m。此層位在貴池東湖地區(qū)發(fā)育硬石膏，厚度大于200m。月山組為粉砂巖和粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾白云質(zhì)灰?guī)r或?yàn)榛?，厚度大?64m，該層在懷寧月山的厚度為33～43m，廬江龍橋鐵礦床的主礦體也產(chǎn)于這一層位。銅頭尖組為紫紅色含鐵粉砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖等，層內(nèi)含豐富的殼類化石，該層在月山地區(qū)厚265～362m，下部含鐵較高地層厚度大于100m。銅頭尖組下部的粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖中還夾有3～5層灰綠色的含銅砂巖，上部也在局部地區(qū)夾有含銅砂巖。

中三疊統(tǒng)礦源層富鐵含銅，因產(chǎn)有硬石膏，也是一個(gè)富硫?qū)游弧Ｒ驗(yàn)檫@一礦源層是海退階段所形成，其內(nèi)含一定數(shù)量的鈉鉀等堿性鹵族元素，所以這是一個(gè)十分重要的礦源層。

以上三個(gè)礦源層分別產(chǎn)于加里東旋回底部、海西-印支旋回的底部和頂部，其中，上震旦-下寒武統(tǒng)礦源層富含鉬鎢銻等金屬元素，其它兩個(gè)礦源層以富含鐵硫（銅）為特征，中三疊統(tǒng)礦源層中含原始沉積的銅。加里東旋回頂部的海退序列沉積物（墳頭組和茅山組）中產(chǎn)有赤鐵礦層和較多鐵質(zhì)沉積物，也見(jiàn)有含銅砂巖，能不能做為礦源層，值得今后研究。蓋層之下基底地層中肯定也有礦源層的存在，只因沿江地區(qū)出露很少，本文未做深入的研究。

3 矽卡巖礦床的成因假說(shuō)

矽卡巖礦床學(xué)說(shuō)是前蘇聯(lián)柯?tīng)柸仕够?945年提出矽卡巖化接觸交代新理論后建立起來(lái)的。安徽地勘單位自解放以來(lái)，在沿江地區(qū)通過(guò)大量的勘查研究工作，找到了一大批大中型礦床，除了接觸交代成因的矽卡巖型礦床外，還在銅陵和池州地區(qū)發(fā)現(xiàn)了層控矽卡巖及層控矽卡巖礦床。1980年常印佛提出了層控矽卡巖型礦床并作了專題論述[5]，1995年吳言昌等人又發(fā)現(xiàn)了巖漿形成的矽卡巖（即漿矽卡巖），并對(duì)漿矽卡巖與成礦作了研究[6]。突破了早期定義的接觸交代的范疇，所以現(xiàn)在矽卡巖礦床被統(tǒng)稱為廣義矽卡巖礦床。研究認(rèn)為，矽卡巖礦床的形成受構(gòu)造（含礦巖體和含礦熱液的通道）、巖漿巖（矽卡巖礦床形成的母巖，成礦的決定因素，形成銅（金）礦床的巖漿是來(lái)自上地幔和下地殼的玄武質(zhì)巖漿）和圍巖（礦質(zhì)沉淀富集的主要載體）三因素共同控制或者說(shuō)是“三位一體”成礦，這是對(duì)矽卡巖礦床成因研究的一大貢獻(xiàn)。筆者只是有一個(gè)疑問(wèn)：如果形成礦床的巖體是來(lái)自深部玄武質(zhì)巖漿，那么安徽沿江地區(qū)的矽卡巖型銅礦為什么只產(chǎn)于石炭、二疊和三疊系層位？為什么在同一構(gòu)造巖漿巖帶中的寒武、奧陶系的灰?guī)r就形成不了矽卡巖型銅礦？為什么矽卡巖型鎢鉬礦只產(chǎn)于奧陶系以下的老地層中？上古生代以上層位就不能形成鎢鉬礦？這些問(wèn)題令人困惑，長(zhǎng)時(shí)間找不到滿意的解答。為了解釋這一疑難問(wèn)題，筆者在分析矽卡巖礦床成礦地質(zhì)背景及特征的基礎(chǔ)上，提出以下“矽卡巖礦床的成因假說(shuō)”。

根據(jù)前述巖漿巖成因的新認(rèn)識(shí)，從深部上來(lái)進(jìn)入密封構(gòu)造中的“火山氣”溫度很高，至少要高于煉鐵高爐中冶煉鐵礦石的溫度，所以密封構(gòu)造中的巖礦石不可能不被熔融，被熔融的巖石形成了巖漿。每一個(gè)密封構(gòu)造，就形成了一個(gè)巖漿房。

如果巖漿巖成因的新認(rèn)識(shí)沒(méi)有錯(cuò)誤，每個(gè)密封構(gòu)造形成的巖漿房就像是一個(gè)冶煉鐵礦石的高爐，密封構(gòu)造是這一大型“煉鐵高爐”的爐身，密封構(gòu)造內(nèi)地層巖石就是被冶煉的“礦石”，深部上來(lái)的“火山氣”從“爐”底為“煉鐵高爐”提供熱源，最后在高溫下“礦石”全被熔化在這大型“煉鐵高爐”中。

如果“煉鐵高爐”中冶煉的是普通巖石，“煉鐵高爐”內(nèi)這些巖石熔化后形成的熔融體中金屬礦物一定很少，熔融體中很難有金屬流體分離出來(lái)，冷卻凝固后只能形成不含礦的普通巖漿巖。如果“高爐”中被熔融的是礦源層中含礦性好的巖石，冶煉到最后礦源層中的金屬元素就能被分離出來(lái)，在適合的地質(zhì)條件和地質(zhì)環(huán)境中形成礦床。

“高爐”中“成礦”大致的過(guò)程是：“火山氣”注入“煉鐵高爐”的初始階段，礦源層中巖石被高溫灼燒爆裂破碎，巖石中的硫化物、硫酸鹽（石膏，重晶石等）、磷結(jié)核、碳酸鹽（方解石，白云石）以及含鹵族元素的成份被分解，開(kāi)始形成大量的氣體，它們的成份可能是S、H2S、SO2、P2O5、CO、CO2、HCl、F、Cl等揮發(fā)分，不斷形成并向上四散逃逸，最后大量集中在密封構(gòu)造的頂部的巖石間隙和不同裂隙中。隨著溫度的升高，巖石進(jìn)一步爆裂破碎，各種礦物不斷被分解氣化。當(dāng)難熔的成份全部被熔化以后，爐內(nèi)全是熾熱熔融體，形成巖漿和揮發(fā)氣體。

當(dāng)“高爐”內(nèi)溫度下降，爐內(nèi)熔融體開(kāi)始冷卻。因?yàn)榈V源層中有白云巖、石灰?guī)r和石英砂巖，這些巖石都是普通煉鐵爐中必須要加入的熔劑，能最大限度地與硅鋁質(zhì)成分結(jié)合并沉淀析出。煉鐵高爐內(nèi)有了這些熔劑巖石，很容易形成大量“礦渣”。由于“礦渣”的析出，各種金屬成份在殘余熔融體中比例增大，并越來(lái)越富集。

溫度繼續(xù)下降，“礦渣”沉淀越來(lái)越多并連成一體，殘余熔融體中基性組分（CaO、MgO、TFe、MnO）比例增大，如果礦源層中石灰?guī)r很多，CaO在基性組分中的比重就很大（CaO/(CaO+MgO+TFe+MnO)≥0.5），金屬元素等有用礦質(zhì)所占比例也越來(lái)越大，流動(dòng)性越來(lái)越好。這些富含金屬等礦質(zhì)的熔融體開(kāi)始在礦渣堆周圍流動(dòng)。

“高爐”內(nèi)溫度繼續(xù)下降，不斷沉淀下來(lái)的“礦渣”幾乎占據(jù)了整個(gè)“爐”腔?！暗V渣”堆積體不斷地冷卻凝固收縮。由于“礦渣”內(nèi)部溫度不均，不同成份的礦渣收縮率也有差異。礦渣堆積體邊部最先冷卻而產(chǎn)生一些收縮裂隙，并不斷地變大。未凝固的含基性組分較多并含有金屬礦質(zhì)的殘余熔融體最后充填在這些不同規(guī)模和形狀的裂隙中，最后形成含礦巖體。開(kāi)始形成的這些含礦巖體一般較小，產(chǎn)狀多呈不規(guī)則的脈狀。在某些情況下，含礦的殘余巖漿可能大量聚集。例如巖漿房附近有一些較大洞穴或空心構(gòu)造，因其內(nèi)為真空，殘余熔融體就會(huì)被動(dòng)地被吸入其中，這樣形成的含礦巖體規(guī)模較大，更有利成礦。

含礦巖體形成后，溫度繼續(xù)下降，含礦巖體內(nèi)的硅鋁質(zhì)成份繼續(xù)沉淀析出。當(dāng)溫度降到1000℃以下，硅鋁質(zhì)堆積體逐漸占據(jù)含礦巖體內(nèi)的大部分空間，未固結(jié)的含礦殘余巖漿中的基性組分、鐵質(zhì)和其它金屬以及揮發(fā)份進(jìn)一步富集，它們?cè)诠虘B(tài)鋁硅酸鹽堆積體的頂部和邊部流動(dòng)。

不斷流動(dòng)的含礦殘余巖漿及伴生的含礦熱液可以在硅鋁質(zhì)聚積體邊部交代圍巖中的碳酸鹽巖形成接觸交代矽卡巖；也可順層交代圍巖或順層重組圍巖形成層矽卡巖；還可以在含礦巖漿內(nèi)部結(jié)晶，形成巖漿矽卡巖。

當(dāng)溫度降至500℃以下，含礦巖漿中基性組分一批批析出后，堿質(zhì)成分相對(duì)富集。體系內(nèi)出現(xiàn)較多的富堿含礦氣液，殘余熱液交代矽卡巖和圍巖，金屬氧化物和硫化物開(kāi)始沉淀，早期磁鐵礦、白鎢礦及少量黃鐵礦相應(yīng)沉淀下來(lái)。

當(dāng)溫度降至300℃以下，巖漿體的成份大部分都已固結(jié)，殘余含礦熱液只能在“高爐”頂部和四周游逸，或原地交代早期矽卡巖中不同礦物和圍巖中黃鐵礦，導(dǎo)致中低溫金屬硫化物沉淀富集。

這就是“矽卡巖礦床成因的假說(shuō)”，進(jìn)一步總結(jié)如下：

把巖漿房比喻成“煉鐵高爐”，“爐”內(nèi)冶煉的是某種礦源層的巖石。礦源層中的含礦巖石被熔煉成熔融體，即含有一定礦質(zhì)的巖漿，這種巖漿的硅鋁質(zhì)主體冷卻凝固后，未凝固的部分中基性組分和有益金屬相對(duì)富集，充填在堆積體的邊部形成了含礦巖體。隨溫度下降，含礦巖體內(nèi)基性成分與圍巖或接觸交代，或順層交代，或直接在巖體內(nèi)凝固形成不同的矽卡巖。含礦巖體內(nèi)含礦熱液充填交代矽卡巖或不同的圍巖，最后形成不同類型不同規(guī)模的礦床。形成礦床的種類取決于含礦巖體的種類，含礦巖體的礦種又是由礦源層中主要有益金屬種類所決定。安徽沿江地區(qū)含銅鐵巖體內(nèi)的銅（金）鐵等有益組分主要來(lái)源于中三疊統(tǒng)礦源層，含鎢鉬多金屬的巖體中的鎢鉬多金屬等有益組分主要來(lái)自上震旦-下寒武統(tǒng)礦源層，當(dāng)然也不排除火山氣中銅金和鎢鉬等金屬成分的加入。矽卡巖礦床能否形成及形成規(guī)模的大小都取決于含礦巖體的規(guī)模和有用元素的含量和富集程度以及合適的地質(zhì)條件。如果含礦巖體是小型巖盆或巖床，難以形成工業(yè)礦床。

這一假說(shuō)能夠很直觀地解釋矽卡巖礦床的成因及成礦作用過(guò)程。安徽沿江地區(qū)中三疊統(tǒng)含銅鐵礦源層，能夠形成含銅鐵巖體和矽卡巖型銅（金）鐵等多金屬礦床；池州上震旦-下寒武統(tǒng)鎢鉬多金屬礦源層，能夠形成含鎢鉬多金屬的巖體及矽卡巖型鎢鉬多金屬礦床，從而解答了礦床只產(chǎn)在某些固定地層中的疑問(wèn)。上泥盆-上石炭統(tǒng)礦源層因產(chǎn)有原生的鐵的氧化物或硫化物富集層，容易被含礦巖體交代成巨大的層狀礦體，所以它是一個(gè)能很好的容礦載體，這也解釋了此礦源層不含銅卻能形成巨大的似層狀銅（金）鐵工業(yè)礦體的原因。

4 假說(shuō)的地質(zhì)證據(jù)

銅陵矽卡巖銅（金）鐵礦床和池州矽卡巖鎢鉬多金屬礦床的成因，可以為假說(shuō)提供地質(zhì)證據(jù)。

銅陵是長(zhǎng)江中下游成礦帶中矽卡巖型銅（金）鐵硫礦床的集中區(qū)，形成了銅官山、獅子山、新橋、鳳凰山和沙灘腳五大礦田。幾十年來(lái)，銅陵地區(qū)一直是礦產(chǎn)資源勘查和科學(xué)研究的重要基地。2011—2013年，以杜建國(guó)教授為首的研究團(tuán)隊(duì)首次對(duì)銅陵地區(qū)開(kāi)展了深部礦產(chǎn)資源調(diào)查，完成了《安徽銅陵地區(qū)深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查與成礦預(yù)測(cè)》專著（以下稱《銅陵礦調(diào)》）[7]，該專著成果資料信息最新最全。筆者以銅陵地區(qū)矽卡巖銅（金）鐵礦床成礦地質(zhì)特征為基礎(chǔ)，結(jié)合《銅陵礦調(diào)》成果資料，利用矽卡巖型礦床的成因假說(shuō)，在以下幾個(gè)方面論證銅陵矽卡巖銅（金）鐵礦床的成因。

（1）銅陵礦集區(qū)五大礦田都產(chǎn)于中三疊統(tǒng)黃馬青組（相當(dāng)于銅頭尖組和月山組）地層中及其附近，而遠(yuǎn)離中三疊統(tǒng)黃馬青組的地區(qū)至今都沒(méi)找到大中型銅鐵金礦床。銅頭尖組（相當(dāng)黃馬青組中上部）下部以薄至中厚層粉砂巖、粉砂泥巖夾中細(xì)粒砂巖為主，間夾3～5層灰綠色含銅砂巖；上部在局部地區(qū)也夾含銅砂巖。銅頭尖組是銅的沉積富集層位。懷寧縣朱沖銅礦賦存在銅頭尖組中，銅礦體呈透鏡狀產(chǎn)出，含銅礦物以輝銅礦為主，次為黃銅礦，銅礦物呈細(xì)粒星點(diǎn)狀分布于細(xì)砂巖中，銅品位0.3%～0.79%。張家洼ZK101對(duì)銅頭尖組含銅砂巖取樣分析，銅品位達(dá)0.15%～0.32%，含銅礦物主要為黃銅礦，呈細(xì)脈星點(diǎn)狀產(chǎn)出，并伴有少量微細(xì)粒黃鐵礦。無(wú)為縣金牛山也見(jiàn)有強(qiáng)烈銅礦化的細(xì)砂巖。上述銅礦（化）體經(jīng)研究確實(shí)是銅頭尖組同生沉積所形成[8]。銅頭尖組分布的范圍在安徽蕪湖至安慶沿江地區(qū)，和安徽沿江銅鐵礦床分布范圍吻合[2]。

以上說(shuō)明，毗鄰銅陵的長(zhǎng)江西（北）岸，從廬江龍橋到無(wú)為金牛山再到懷寧朱沖，銅頭尖組中都有廣泛分布的含銅砂巖，多處銅含量已達(dá)工業(yè)要求，圈出的銅礦體具有一定規(guī)模。銅陵礦集區(qū)的銅（金）鐵礦床只集中在有黃馬青組分布的地區(qū)，這充分說(shuō)明銅陵矽卡巖型銅（金）鐵礦床與黃馬青組有必然的成因聯(lián)系。

（2）銅陵橋頭楊地區(qū)的含銅巖體位于鳳凰山向斜軸部，兩翼出露巖體底板為中三疊統(tǒng)周沖村組（黃馬青組的下伏地層）地層，含銅巖體占據(jù)了黃馬青組的位置，說(shuō)明含銅巖體是“吃掉”（熔融）黃馬青組地層所形成。橋頭楊巖體西側(cè)的鳳凰山巖體和東側(cè)的沙灘腳巖體，與橋頭楊巖體處于同一向斜中，產(chǎn)出構(gòu)造部位相同，也同樣是被“吃掉”黃馬青組所形成的含礦巖體，從而形成獨(dú)立的銅多金屬礦田。

（3）銅陵礦集區(qū)礦床的空間分布規(guī)律是圍繞巖體左旋向上就位。如銅官山礦田中寶山礦床位于巖體南接觸帶，老山礦床左旋移到東南部接觸帶上，老廟基山和小銅官山礦床再左旋移至東接觸帶，松樹(shù)山礦床移到東北接觸帶，筆架山礦床再移至北接觸帶，最后羅家村礦床移到巖體西接觸帶。隨著礦床位置的移動(dòng)，以上礦床的圍巖的層位又依次上升，寶山礦床為泥盆系頂部-石炭系底部層位，老山以后諸礦床圍巖層位依次上升，至筆架山礦床圍巖上升到了二疊系棲霞組，最后到了羅家村礦床的圍巖為孤峰組。所以銅官山礦田中礦床空間分布具有左旋向上就位特征，在獅子山礦田和鳳凰山礦田中的礦床也都具這一特征，說(shuō)明這是銅陵礦集區(qū)的一條普遍規(guī)律。

筆者根據(jù)銅陵礦集區(qū)成礦的地質(zhì)條件，對(duì)這一礦床空間分布規(guī)律的成因，做出以下推斷解釋：①因?yàn)樵跂|西向銅陵-南陵深斷裂以南，三疊系分布區(qū)沒(méi)有中三疊統(tǒng)黃馬青組（銅頭尖組和月山組）出露，說(shuō)明在中三疊世深斷裂南盤(pán)開(kāi)始抬升，導(dǎo)致海水向北退出，所以只有在該深斷裂帶及其以北地區(qū)才有黃馬青組沉積。②因?yàn)闁|西向的銅陵-南陵深斷裂的活動(dòng)，導(dǎo)致燕山期巖漿活動(dòng)頻繁。深斷裂帶及其兩側(cè)的黃馬青組層位中巖礦石被“火山氣”改造形成中酸性巖體，如銅官山、獅子山、新橋、鳳凰山和沙灘角等含礦巖體。③因?yàn)檠嗌狡阢~陵乃至安徽沿江地區(qū)的地殼處在上升階段，由于重力作用使得含礦巖體勢(shì)能加大，且新橋-木鎮(zhèn)深斷裂顯示出左旋剪切特征，所以銅陵的含礦巖體受到左旋剪切作用力的影響。

根據(jù)以上三點(diǎn)推斷，銅陵的含礦巖體在冷卻固結(jié)過(guò)程中，因受左旋剪切應(yīng)力場(chǎng)作用，已固結(jié)部分必然發(fā)生左旋轉(zhuǎn)動(dòng)，而未固結(jié)的殘余含礦巖漿也必然會(huì)被動(dòng)地右旋流動(dòng)；由于地殼上升，殘余含礦巖漿同時(shí)受到重力向下的作用，在二者合力作用下，逐使含礦巖漿右旋向下流動(dòng)，在流動(dòng)運(yùn)移中與圍巖不斷交代成礦，形成的礦床在空間分布必然是右旋向下就位。從下向上倒著看，礦床似乎是左旋向上就位。所以含礦殘余巖漿的運(yùn)移方式是沿著已固結(jié)的巖體的接觸帶右旋向下流動(dòng)。礦床右行向下就位的規(guī)律，也解釋了上泥盆-上石炭統(tǒng)礦源層只是富鐵富硫，不含銅卻能夠形成厚大銅礦體的原因。五通組頂部砂頁(yè)巖滲透性差，從上部三疊-石炭系（多熔洞和裂隙）的通道中流下來(lái)的含礦巖漿到此層位不會(huì)快速流走，而是在泥盆-石炭系之間的界面中貯存停留或緩慢流動(dòng)，有充裕時(shí)間與圍巖交代成礦。又因界面上有多次富集作用形成的鐵質(zhì)富集層，鐵的氧化還原電位很高，易被熱液中氧化還原電位低的銅等多金屬交代，所以此層位能夠富積成厚大的的銅（金）多金屬體。

以上從物質(zhì)來(lái)源、產(chǎn)出部位和運(yùn)移方式三個(gè)方面解釋和證明了銅陵地區(qū)矽卡巖銅（金）鐵礦床是熔融黃馬青組礦源層形成的含銅（金）鐵巖體所形成。所以，銅陵矽卡巖型銅（金）礦床的成因是黃馬青組（即銅頭尖組中上部）被“火山氣”改造形成含銅（金）鐵巖漿熔融體，含銅（金）鐵巖漿在主體凝固后，殘余含礦流體沿著已凝固的巖體接觸帶右旋向下流動(dòng)過(guò)程中，先后交代三疊系（或）二疊系（或）石炭系的不同層位的碳酸鹽巖形成了矽卡巖型銅（金）礦床 。

池州青陽(yáng)巖體與銅陵地區(qū)的巖體處于同一構(gòu)造巖漿帶上，但青陽(yáng)巖體的接觸帶的圍巖不是中三疊統(tǒng)礦源層，而是上震旦-下寒武統(tǒng)礦源層，所以青陽(yáng)地區(qū)沒(méi)有形成銅礦床，而是形成鎢鉬多金屬礦床。青陽(yáng)巖體北部與上震旦統(tǒng)蘭田組接觸部位產(chǎn)有百丈巖鎢鉬礦床，與下寒武統(tǒng)黃柏嶺組的接觸帶上產(chǎn)有高家榜大型白鎢礦礦床，西南部在貴池石門(mén)高附近與黃柏嶺組接觸帶內(nèi)帶中產(chǎn)有雞頭山鎢鉬礦床，在石臺(tái)老山與黃柏嶺的接觸帶上也產(chǎn)有鎢鉬礦。這些矽卡巖礦床都產(chǎn)于上震旦-下寒武鎢鉬多金屬礦源層中，都在青陽(yáng)巖體晚期派生的小巖體附近，尤其是石門(mén)高附近晚期巖脈成群成帶產(chǎn)出。石臺(tái)縣徐家坦附近的譚山巖體與上震旦-下寒武礦源層接觸帶內(nèi)帶似斑狀花崗巖中，有后期形成的強(qiáng)絹英巖化的石英閃長(zhǎng)巖脈，脈內(nèi)的閃鋅礦有的呈粗大的它形晶鑲嵌，有的呈以粗粒為主不等粒集合體脈狀產(chǎn)出。青陽(yáng)巖體和譚山巖體都產(chǎn)于含鎢鉬多金屬礦源層中，都顯示晚期形成的含礦巖體是早期巖體在凝固時(shí)的收縮裂隙中所形成，這也和矽卡巖礦床的成因假說(shuō)相吻合。

5 假說(shuō)的重要意義

矽卡巖礦床的成因假說(shuō)的提出，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。理論上，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的地質(zhì)成礦理論；實(shí)用意義上，可用于地質(zhì)找礦，沿著所需礦產(chǎn)的礦源層找礦，可縮小找礦范圍，減少找礦程序，并能取得很好的找礦效果。為了證實(shí)假說(shuō)實(shí)用價(jià)值，現(xiàn)根據(jù)假說(shuō)成礦原理對(duì)銅陵地區(qū)做以下成礦預(yù)測(cè)。

成礦預(yù)測(cè)選擇以下標(biāo)志：①中三疊統(tǒng)黃馬青組礦源層；②銅陵-南陵深斷裂帶；③在背斜的位置和背斜傾伏部位；④有巖體出露；⑤化探異常。

預(yù)測(cè)結(jié)論：發(fā)現(xiàn)三處隱伏的大（中）型型銅（金）多金屬礦田，分別為：①北西湖礦田：位于銅陵西湖及其以北的湖濱地區(qū)，預(yù)測(cè)為一銅（金）大中型礦田；②順安礦田：位于順安鎮(zhèn)及其以北的平原區(qū)，與獅子山礦田同處于大通-順安復(fù)向斜內(nèi)同一個(gè)次級(jí)背斜的構(gòu)造部位，后期被新橋-木鎮(zhèn)深斷層向北（或北北東）方向錯(cuò)開(kāi)。預(yù)測(cè)為一銅（金）大中型礦田；③鐘鳴礦田：位于鐘鳴鎮(zhèn)及其以北丘狀平原區(qū)。預(yù)測(cè)為一銅（金）多金屬中型以上礦田。

確認(rèn)預(yù)測(cè)礦田存在的證據(jù)有以下幾個(gè)方面：①三個(gè)預(yù)測(cè)礦田均處于向斜的軸部或核部，根據(jù)地表地層出露情況推測(cè)，三個(gè)礦田所在向斜的軸部或核部均產(chǎn)出有黃馬青組地層。②三個(gè)預(yù)測(cè)礦田都在銅陵-南陵深斷裂帶內(nèi)。③重力特征指示三個(gè)礦田內(nèi)均有背斜等有利的成礦地質(zhì)構(gòu)造?！躲~陵礦調(diào)》開(kāi)展了銅陵地區(qū)的重力異常的解譯工作，結(jié)果顯示北西湖礦田存在一個(gè)穹隆構(gòu)造，順安礦田和鐘鳴礦田均存在背斜構(gòu)造。④重磁異常顯示三個(gè)預(yù)測(cè)礦田均有產(chǎn)出隱伏巖體。《銅陵礦調(diào)》開(kāi)展的重磁工作顯示，三個(gè)預(yù)測(cè)礦田的隱伏巖體呈東西向分布，其中北西湖巖體規(guī)模較大。⑤因自銅官山至南陵縣工山鎮(zhèn)的東西向礦帶有五大礦田，20萬(wàn)水系沉積物異常圖出現(xiàn)東西向金銅等12種元素高濃度異常帶。但有意思的是北部第四系覆蓋區(qū)，三個(gè)預(yù)測(cè)礦田都有多個(gè)元素的低濃度異常，等值線呈半島狀向北延伸并封閉，向南和南部的強(qiáng)異常帶連接。其中金、銅、鉍、錫和鋅元素在北西湖礦田顯示清楚，金、銀、砷、銅、鉛和鋅等元素在順安和鐘鳴兩個(gè)礦田均有顯示。在20萬(wàn)水系沉積物元素襯值異常圖中，三個(gè)預(yù)測(cè)礦田的12個(gè)元素異常更加明顯，其中金、銀、銅顯示更清楚。其中北西湖礦田銅金異常明顯，順安和鐘鳴礦田的金銀和多金屬異常比北西湖礦田強(qiáng)度大（北西湖礦田被新地層全覆蓋，后兩個(gè)礦田南部有少量零星露頭）。⑥三個(gè)預(yù)測(cè)礦田也都在東西向巖漿巖帶上，與已知的五個(gè)礦田平行排列，上下對(duì)應(yīng)。符合銅陵礦集區(qū)礦田空間分布規(guī)律。

根據(jù)以上資料，預(yù)測(cè)了以上三個(gè)隱伏礦田。其中北西湖礦田的規(guī)模和經(jīng)濟(jì)價(jià)值有可能與銅官山礦田或獅子山礦田不相上下。順安礦田與已探明的獅子山礦田分列新橋-木鎮(zhèn)深斷裂兩側(cè)相互對(duì)應(yīng)，可能是一個(gè)遠(yuǎn)景規(guī)模次于獅子山礦田的大型銅（金）礦田。

6 結(jié)論

（1）矽卡巖礦床的成因假說(shuō)屬于科學(xué)假說(shuō)范疇?！蹲匀晦q證法》給科學(xué)假說(shuō)下的定義：“對(duì)未來(lái)的經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)提出試探性解釋和預(yù)測(cè)，通常由以下幾個(gè)基本因素構(gòu)成：事實(shí)基礎(chǔ)、背景理論、對(duì)現(xiàn)象本質(zhì)的猜測(cè)、由猜測(cè)推演的預(yù)言和預(yù)見(jiàn)?？茖W(xué)假說(shuō)是科學(xué)理論的可能方案，是科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)過(guò)程中必須的重要環(huán)節(jié)?！笨茖W(xué)哲學(xué)對(duì)科學(xué)假說(shuō)所下的定義：“根據(jù)已有的科學(xué)知識(shí)和新的科學(xué)事實(shí)，對(duì)所研究的問(wèn)題作出的猜測(cè)性說(shuō)明和嘗試性解答?？茖W(xué)假說(shuō)是自然科學(xué)理論思維的一種重要形式”。筆者提出的“矽卡巖礦床成因的假說(shuō)”是地質(zhì)科學(xué)理論思維的形式，是因?yàn)楣ぷ髦幸恍┑刭|(zhì)現(xiàn)象不能正常解釋，于是根據(jù)地質(zhì)科學(xué)知識(shí)和勘查研究中獲取的地質(zhì)資料，“作出的猜測(cè)性說(shuō)明和嘗試性解答”，符合科學(xué)假說(shuō)的定義。

（2）矽卡巖礦床成因假說(shuō)可以概括為：“火山氣”熔融或改造礦源層進(jìn)而形成含礦巖漿，含礦巖漿交代圍巖形成不同類型的矽卡巖型礦床。該假說(shuō)清楚地揭示了矽卡巖型礦床的形成原理，解答了以往關(guān)于矽卡巖型礦床難以解釋的問(wèn)題。

（3）較深入地分析研究了銅陵矽卡巖型銅（金）鐵礦床的成因。從成礦的物質(zhì)來(lái)源、產(chǎn)出部位、運(yùn)移方式三個(gè)角度進(jìn)行論證，最后得出“銅陵矽卡巖型銅（金）鐵礦床的成因，是中三疊統(tǒng)黃馬青組中含銅巖石，被熔化改造成含銅巖體后，再與圍巖交代形成的礦床”的結(jié)論。地質(zhì)依據(jù)充分，結(jié)論較可靠。銅陵是中國(guó)和世界最著名的銅礦產(chǎn)地，是矽卡巖銅礦的代表性地區(qū)，得出這樣的結(jié)論更有意義，更具有說(shuō)服力。池州一系列的矽卡巖型鎢鉬多金屬礦床及其成因也為“矽卡巖礦床成因的假說(shuō)”提供了證明。

（4）矽卡巖礦床的成因假說(shuō)具有重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

理論意義：若被認(rèn)可再經(jīng)修改補(bǔ)充完善，可以創(chuàng)立中國(guó)的矽卡巖和熱液礦床的成礦理論。

實(shí)踐意義：用于地質(zhì)找礦時(shí)，沿著礦源層尋找含礦巖體。目標(biāo)清楚，簡(jiǎn)化了找礦程序。文中根據(jù)假說(shuō)，對(duì)銅陵地區(qū)試做礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的結(jié)果是：在銅陵這一資源枯竭城市，還能找到三個(gè)大中型規(guī)模的銅（金）礦田，如果查證后屬實(shí)，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義十分巨大。

（5）建議對(duì)銅陵的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行查證。如果找到了大礦，證實(shí)了假說(shuō)的科學(xué)性以后，尚須分析假說(shuō)的局限性，進(jìn)一步深入檢查存在的問(wèn)題，完善這一假說(shuō)。

最后，向我的老領(lǐng)導(dǎo)和最尊敬的老師常印佛先生致謝！自1979年起，四十年以來(lái)，常先生對(duì)我的工作和研究尤其是在提出不同的新認(rèn)識(shí)時(shí)，都曾給予關(guān)心、指導(dǎo)、支持和鼓勵(lì)。本文完稿后，常先生在百忙之中審閱了文稿，并來(lái)信給予具體指導(dǎo)。在此表示最真摯的謝意。同時(shí)向《安徽銅陵地區(qū)深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查與成礦預(yù)測(cè)》一書(shū)的第一作者，杜建國(guó)教授表示衷心的感謝。杜教授不僅贈(zèng)送此書(shū)，提供可貴的信息。還對(duì)本文寫(xiě)作和公開(kāi)發(fā)表給予了很多關(guān)心、支持和幫助。文中圖件由安徽省地質(zhì)調(diào)查院提供，在此表示感謝。