花岗岩侵位机制与成矿作用

关于花岗岩的论文

第29卷第2期2009年5月

桂林工学院学报

JournalofGuilinUniversityofTechnologyVol129No12May　2009

文章编号:1006-544X(2009)02-0183-12

花岗岩侵位机制与成矿作用

冯佐海,王春增,王葆华

1a

2

1b

(11桂林理工大学a1资源与环境工程系;b1有色及贵金属隐伏矿床勘查教育部工程研究中心,广西桂林　541004;

21UniversityofMaineatPresqueIsle,PresqueIsle,Maine　04769,USA)

摘　要:在地壳不同层次侵位的花岗岩浆具有不同的温度压力条件,与围岩之间存在不同的密度差和粘度差,加之不同地壳层次存在着不同的岩石流变学特征,导致花岗岩浆在地壳不同层次具有相异的侵位机制和侵位构造特征。一般来说,在下地壳层次侵位的岩体形成于封闭—,不利于岩浆系统中物质和能量的交换以及矿床的形成;,且又经历过一定程度的分异演化过程,机制的岩浆体系具有不同的机械力和化学活动性,,营造出不同的侵入接触成矿环境。,其增量生长方式可表现为反环带--,其中有利于成矿的杂岩体往往表-关键词:;杂岩体;增量生长;花岗岩构造;成矿作用中图分类号1121　　　　　　　　　　　　文献标志码:A

0　引言

究重点扩展到对花岗岩浆的物理过程和构造动力学机制的探讨,人们已经认识到岩浆活动不仅是一个复杂的化学作用过程,而且也是一个复杂的物理作用过程

[11-13]

大陆地壳增生的最主要方式是通过花岗岩浆的上升侵位来实现的。因此,花岗岩体是大陆地壳的重要组成部分,尤其是那些经历过多次造山旋回的大陆地壳,如我国华南地区、澳大利亚东南的Tasmanide造山带和北美西部的Cordilleran造山带等。这些花岗岩分布区同时也是重要金属矿床的集中区,如各种岩浆热液矿床、矽卡岩矿床

Cu、Pb、Zn、Fe、Nb、Ta和REE等。因而,花

。流体力学的概念尤其是流变

学引进到花岗岩的研究中,对解决花岗岩浆过程中的一些重大疑难问题发挥了重要作用,有关花岗质岩浆产生、上升运移、侵位的传统思想和模式遭到挑战:一方面,大量野外现象证明构造力和构造变形作用影响到花岗岩浆的产生、上升运近年来花岗岩研究的重要内容;另一方面,随着人们对地壳物质包括花岗岩浆流变性能的进一步了解,发现花岗岩浆比以往认定的上升速度要快岩浆的上述动力过程都可以在≤011Ma的尺度内完成

[14]

和斑岩型矿床等,包括的金属元素有W、Sn、Mo、移、侵位的各个过程,因此花岗岩构造研究成为岗岩与成矿作用的关系问题历来是地质研究中最重要的课题之一

[1]

。只不过以往对该问题的研究

[2-10]

多侧重于岩浆体系的化学作用过程、源岩性质、得多,不管是在什么样的大地构造背景下,花岗成矿专属性以及热力学等方面

,其原因主要

是受到传统的“化学岩石学”研究思路和方法的局限。自20世纪80年代早期开始,花岗岩的研

。由于花岗岩浆具有不同的上升侵位机制,

伴随着不同的构造变形过程,不同的构造变形过

　收稿日期:2009-01-12　基金项目:国家自然科学基金资助项目(40772126);全国危机矿山接替资源找矿专项课题(20089927-2);广西自然科学

基金资助项目(桂科自0542001)

　作者简介:冯佐海(1960—),男,博士,教授,研究方向:构造地质、花岗岩构造与成矿。

关于花岗岩的论文

184桂　林　工　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　2009年

程势必影响到岩体的成矿过程,因此研究花岗岩侵位机制与成矿作用的关系自然成为需要关注的重要科学问题。

用的发生,例如在一些花岗岩顶部形成的与花岗岩有关的矿床。

一般认为,只要岩浆存在水平温度梯度或密度梯度,不管这个梯度多么小都会导致对流。岩浆对流存在与否,对岩浆的冷却速度影响较大,对流岩浆的冷却速度比不对流的岩浆快约24倍

[22]

1　花岗岩浆的物理性质、热动力学

条件与成矿作用关系

研究表明

[15-19]

,对与岩浆作用有关的矿床而

。因此,在岩浆演化的早期,尚处于地壳深

言,岩浆过程及其物理性质与成矿动力学过程之间是密切相关的,成矿作用的本身往往就是岩浆作用的一部分,与花岗岩有关的矿床要么是花岗岩浆结晶、分异、演化等岩浆过程的阶段或最终产物,要么是岩浆与其接触围岩的物理化学反应的产物。不同侵位机制所具有的不同热动力学条件,必将导致岩浆演化特征的差异,从而制约成矿作用。

111　岩浆的粘度和密度

部以传统上“主动”侵位作用为主的岩浆对流速度过快,将不利于熔体中流体相的分离和聚集以及含矿岩浆热液系统的形成。

112　岩浆的温度和压力

岩浆的温度和压力与岩浆的侵位机制及相关的构造环境关系密切,,,易使岩浆,并“浸泡”于花岗岩晶体颗粒间且向岩体顶部集中。当岩浆上升侵位至地壳的裂隙导引下,这些粒间熔体-溶液在不同程度压力差的控制下,向裂隙或渗透或注侵而汇集,并进一步分馏,直至导致浸染矿或脉矿的形成量大,则可能发生隐爆作用和流化作用表明

[18]

[24]

[23]

,度

[21]

[13,20]

、混合、侵位、浅部,若构造环境由封闭转为开放,在各种性质

。Brown认为花岗

岩浆的分离(segregation)取决于融熔体的粘

。粘度降低会使岩浆的分离更加容易,形成

4+

3+

2-

;

岩浆基本结构的Si、Al、O等成网离子扩散增大,因此随深度的增大,岩浆的混合作用就会增强

[16]

如果构造环境仍为封闭,由于岩浆析出的气液能

。研究

,在1～2km深处气体膨胀和放出的能量

8

8

,这将直接制约某些类型矿床的形成。重

[19]

要的是,相对较低的粘度(和密度)是构成花岗岩浆上升和侵位的重要控制因素

。在粘度降低

情况下,如果熔浆活动性能强、热力学条件稳定,岩浆的分异会更容易进行,更有利于成矿作用的发生

[18]

很容易使围岩产生破裂,假如产生的裂隙使压力从1×10Pa降为015×10Pa,那么1mol的H2O在700℃时体积会增加1倍以上,于是从岩浆中逸出的气体快速膨胀就会向外传播,形成隐爆角砾岩筒和侵入角砾岩脉。当高温热流体中密度大、粘滞系数小的含矿物质迅速向隐爆裂隙系统贯入,就会导致热流体系温度、压力迅速下降,促使成矿热流体中的矿质析出和沉淀

[25-27]

。

岩浆的密度不但可以影响岩浆分异作用,而且也大大限定了岩浆的上升(或下降)速率。如晶体在封闭体系中生长时,会局部耗尽相邻熔体中较高密度的组分,所产生的较低密度的熔体就会上升,这种低密度体最终会聚集于岩浆房的顶部,并且由于其化学组分的扩散率低而保持其一致性,与主岩浆相分离。由于边缘结晶作用

(sidewallcrystallization),低密度边界层熔体可能

。

此外,处在深部相对封闭环境下侵位的岩浆散热缓慢,不但有利于岩浆内各部分之间元素的平衡分配,还有利于形成热流循环系统,从围岩中汲取有用组分,使成矿元素高度聚集;更为重要的是,能维持充分高的热流来支持晚期的热液循环,使岩浆有充足的时间和聚集机制释放出形成矿床所需的足够金属物质。当岩浆上侵至地壳浅部,转为较开放的侵位环境,较大的温度梯度促使岩浆迅速冷却,将更有利于流体相的稳定和

会形成一股逆流并沿岩浆房边缘侧壁上升,将挥发组分及其他组分带离往下流动的对流翼(和围岩),使不断变大的顶部带富集这些 …… 此处隐藏：25302字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……