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矽卡岩型矿床的判据:石榴子石带紧贴碳酸盐岩

采石场的灰岩壁上嵌着一团暗褐色致密岩石,比周围明显重,敲上去声音发脆。多数人把它当成岩浆烘烤出来的角岩,摸一下就走。真正要问的是两件事:这团岩石里有没有石榴子石与透辉石,以及它离侵入体到底有多远。

先看围岩:滴上稀盐酸起泡才有戏

矽卡岩的母岩必须是碳酸盐岩。灰岩与白云岩遇稀盐酸都会起泡,起泡剧烈的是灰岩,起泡微弱、磨成粉末才反应的是白云岩。两种母岩生成的矿物组合不同,钙质与镁质要分开记,判据不能互相借用,否则同一条线索会指向两个相反结论。

砂岩、页岩与花岗岩被侵入体烘烤,只会变成角岩,出现堇青石、红柱石、黑云母,不会有石榴子石与透辉石的大块集合体。本文判断:围岩里不见方解石、滴酸毫无反应,就可以把矽卡岩这条线整条排除,省下去追分带的工夫。

位置也是判据。矽卡岩只长在岩体与碳酸盐岩的接触面上,呈不规则的裙边状包住岩体顶部或侧翼,宽度有限。离接触带 1 公里以外仍有同样的暗褐色岩石,应先怀疑是区域变质产物,而不是接触交代的产物。

再看矿物组合:石榴子石与透辉石成对出现

外接触带上最醒目的是一层石榴子石岩。钙铁榴石呈褐红至暗褐色,钙铝榴石偏黄绿至浅褐,晶体多为 1–10 毫米的粒状集合体,硬度 6.5–7.5,小刀划不动,密度 3.5–4.3,托在手上有明显的坠感,与灰岩的灰白均一形成强烈对照。

紧挨着石榴子石带的是透辉石带。透辉石呈暗绿色,短柱状,硬度 5.5–6,密度 3.2–3.4,断面上能看到两组近直角的解理。石榴子石与透辉石成对出现、且都呈致密块状而非零星散晶,是这套岩石最稳的组合,单看其中一种都容易误判。

最硬的一条在分带:从岩体往外四种岩石排队

从侵入体往围岩方向走,依次是石榴子石带、透辉石带、硅灰石带、大理岩。硅灰石呈白色针状或纤维状,硬度 4.5–5,密度 2.8–3.0,是这套序列里最好认的路标,见到它就说明已经走到矿化外缘,再往外只剩大理岩,宽度逐级变窄。

这个顺序不能乱。若石榴子石出现在离岩体很远的位置、中间还隔着未变质的灰岩,多半是断层把地层错开,而不是分带异常。本文判断:一条剖面上能连续量出四个带、总宽度在数十米至数百米,才算完整的矽卡岩带,否则只能算一处露头。

混进来的是层状矿:矿体顺着层理走

有些矿区的矽卡岩顺层产出,矿体呈层状、透镜状,与地层产状一致,看着像沉积矿。区别在于它仍与侵入体保持空间联系,矿石具粗粒结构,磁铁矿呈自形八面体,粒径可达数毫米,沉积成因的矿石不会有这种粒度。

斑岩型也产在岩体边部,但矿化是网状细脉,围岩不需要碳酸盐岩,蚀变以钾化与绢英岩化为主。见到块状石榴子石岩,就不该再按斑岩的网脉去布样,采样要沿接触带走向追,而不是垂直岩体打一条线。

关键数据

  • 成矿温度多在 300–600 摄氏度,深度 1–4 公里。
  • 石榴子石硬度 6.5–7.5,密度 3.5–4.3 克/立方厘米。
  • 透辉石硬度 5.5–6,密度 3.2–3.4 克/立方厘米。
  • 单个矿床矿石量从 10 万吨到 1 亿吨,跨度极大。
  • 铜品位 0.5%–2%,三氧化钨 0.1%–0.5%。
  • 磁铁矿矿石全铁 30%–50%,硫常超标需选别。
  • 外接触带总宽度数十米至数百米,随岩体规模变化。

边界

矽卡岩判据在深部会失效。深度超过 4–5 公里,围岩变质程度升高,石榴子石与透辉石被绿帘石、阳起石、透闪石替代,原生分带被退变质抹平,只剩一团暗绿色岩石,与普通变质岩难以分开,矿化的空间位置也随之模糊。

镁质矽卡岩是另一套组合。白云岩围岩生成镁橄榄石、金云母、蛇纹石、滑石,可以完全不含石榴子石,用钙质矽卡岩的判据去套会全盘落空。见到滑石与蛇纹石共生、围岩又是白云岩,应改按镁质处理,采样重点转向金云母与磁铁矿,两者常是这类矿床的主矿化。

参考文献

  • 翟裕生, 姚书振, 蔡克勤.《矿床学》(第三版). 地质出版社, 2011.
  • 赵一鸣, 林文蔚, 毕承思 等.《中国矽卡岩矿床》. 地质出版社, 1990.
  • Meinert L D, Dipple G M, Nicolescu S. World skarn deposits. Economic Geology 100th Anniversary Volume, 2005: 299–336.
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文章名称:矽卡岩型矿床的判据:石榴子石带紧贴碳酸盐岩
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