碳酸盐化岩及其找矿意义 (碳酸盐岩风化)

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碳酸盐化岩及其找矿意义

一、概述

由于是热液中经常出现组分，而 CO又是火山射气的关键成分，它是关键的矿化剂，与许多矿床有着成因的咨询。从试验和切实过去看，CO在溶液中的溶解度往往随着温度的降低而增高，随着压力的降低而降低。因此，碳酸盐化作用在中-高温热液作用环节中更为经常出现和关键。

在岩浆和热液作用环节中，碳酸盐化是一种经常出现的交代蚀变。

在人造界中也存在碳酸盐岩浆。

碳酸盐矿物种类很多，在交代蚀变岩中所见到的碳酸盐包含钙、铁、镁、锰等的各种碳酸盐，如方解石（及含铁、锰的方解石）、白云石、铁白云石、菱镁矿、菱铁矿、锰菱铁矿以及菱锰矿等。

碳酸盐化关键包含方解石化、白云石化、菱镁矿化和菱铁矿化等，其中以方解石化最为普遍。

碳酸盐化是一种散布十分宽泛和关键的交代蚀变作用。

各种热液不论是岩浆作用无关的热液、花岗岩化无关的热液、区域蜕变热液或是降低的地上水热液，不论它们是在高、中、高温条件下，或是在近地表的或较深的条件下，都能够出现碳酸盐化。

所以许多矿床及围岩中常能见到各种不同水平的碳酸盐化现象。

与碳酸盐化无关的围岩种类很多，简直各种岩石都可出现碳酸盐化，但含钙、镁、铁和锰成分的围岩对碳酸盐化作用是很无利的，由于这些成分无利于碳酸盐化作用的发育。在各种堆积岩中以碳酸盐岩石，如石灰岩、白云质灰岩和白云岩等最为关键，其中的碳酸盐化常是Ca，Fe，Mg和Mn的替换作用及重结晶作用。火成岩中以中性、基性、超基性、碱性岩及成分相当的蜕变岩的围岩碳酸盐化最为经常出现。

与碳酸盐化无关的矿床种类很多。

按围岩成因和性质来分，如产在堆积的各种碳酸盐岩石中的铅、锌、银、铜、汞、锑、钨、锡、铁、重晶石、萤石、菱铁矿和菱镁矿等矿床。

另一类是产在超基性（包含金伯利岩）、碱性岩中的矿床，如稀土（铈族稀土为主）、铌、（钽）、铁和钛等矿床中的碳酸盐化也十分经常出现，甚至构成碳酸岩（不排挤岩浆碳酸岩）。

第三类是与弱酸性、中性、基性岩的碳酸盐化无关的矿床，关键如铁、铜、锌、铅、黄铁矿、金及铀等矿床。

二、关键岩石类型

碳酸盐交代矿物的才干很强，当石英斑岩遭受碳酸盐化时，石英斑晶也可被碳酸盐剧烈交代（照片577）。

辉绿岩和玄武岩很易遭受碳酸盐化，不只气孔中易构成填充的杏仁体结构，同时基质出现碳酸盐化（照片578），但有时选用性交代斜长石斑晶（彩照177）。

碳酸盐交代铁、镁、钙的硅酸盐矿物的现象是常经常出现到的（照片579，580，581，582）。

与碳酸盐化无关的交代蚀变岩种类很多，除了前面曾经提到的如碳酸盐-钠长石岩、粘土-碳酸盐-钠长石岩、碳酸盐-黑云母岩、碳酸盐-绿泥石岩、各种类型青磐岩、碳酸盐-石膏-硬石膏岩、碳酸盐-蛇纹石岩以及含罕见元素碳酸岩等内，下列碳酸盐化岩散布也很广。

（1）石英-碳酸盐岩：石英-碳酸盐岩是散布较广的交代蚀变岩。

在硅化灰岩中常可见到；只管灰岩中碳酸盐被交代，但从重结晶的方解石等与石英严密共生相关来看，可知它与石英是在平衡条件下构成的矿物组合。

除此以外，热液黄铁矿矿床、铁矿床和铅锌矿床等的钙质页岩或泥质灰岩等围岩，也可发育这种交代蚀变岩（照片583）；有时它与碳酸盐-石英-绿泥石岩有着过渡相关。

雷同，产在安山岩系、橄榄安粗岩系和闪长玢岩等一些铁、铜、黄铁矿矿床中，也较经常出现发育石英-碳酸盐岩，并常与青磐岩有过渡相关；有时与交变石英岩也有过渡相关。

这种岩石普通呈灰和深灰色，具花岗变晶、斑状变晶和蟹状变晶结构。

（2）白云石化岩：白云石化关键出当初石灰岩、白云质灰岩以及白云岩中；不纯的泥质灰岩较难出现白云石化。

与白云石化无关的热液矿床关键有：各种产在碳酸盐岩石中的铅、锌矿床，如似层状浸染状铅锌矿床（包含美国的三州式，欧洲的西利西亚式铅锌矿）、碳酸盐岩石中不规定交代铅锌矿床以及高温热液的汞、锑等矿床；有些产在碳酸盐岩石中的锡、铜等矿床也随同有白云石化岩石。

当灰岩遭受白云石化时，有时可构成规模较大的白云石岩。

从堆积岩角度来看，白云岩往往是在高盐度淡水对灰岩出现离子替换，即白云石化而成。

白云石化环节中，可使原来致密的灰岩构成细粒、中粒、粗粒花岗变晶结构和不等粒状变晶结构，有的呈斑状变晶和浸染状结构的岩石。

当不纯灰岩遭受白云石化时，常以浸染状交代为主。

当纯灰岩和不纯灰岩互层时，白云石化对前者的选用性交代现象常十分显著。

白云质灰岩遭受白云石化时，则随同着镁对钙的替换作用。

在热液成因的白云石岩中，常可见原岩的残留物质（照片584）。

交代蚀变构成的白云石岩的色彩种类较多，与原岩相比，常有某种水平的褪色现象，有红色，也有深灰色以及正色等。

剧烈褪色作用的结果构成红色白云石岩，常发育在断裂破碎带，具备脉状、网脉状及角砾状特色；结晶颗粒也常较粗，并具花岗变晶结构。

在白云石岩中共生的可有重晶石、黄铁矿、石英、铅和锌的硫化物等。

当石英较多时，便成为石英-白云石岩。

当重晶石较多时，便成为重晶石-白云石岩。

当白云石中有时含铁、锰较多时，构成铁白云石等矿物，无关的交代蚀变称为铁白云石化，构成的岩石称铁白云石岩。

（3）菱镁矿化岩：菱镁矿化岩简直无例当地与含镁高的围岩有成因上的咨询。

菱镁矿化有两个路径构成菱镁矿，一种是由白云岩或在白云石化岩进一步出现镁离子交代钙离子而成（照片585）；另一种路径是与超铁镁岩或蛇纹岩经菱镁矿化而成。

应当抵赖，其中有一部分菱镁矿与风化淋滤作用无关，产于风化壳的下部。

但有的深度达200m以上。

这种菱镁矿矿床，除了在裂隙中充填的脉状体外，还具交代蛇纹岩特色，这或者与高温热液的填充和交代蚀变作用无关。

我国辽宁大石桥菱镁矿矿床是环球上驰名的超大型矿床，关键就是由蜕变热液交代变革元古宙白云岩和白云质灰岩而成的，质量优异，多为花岗变晶结构（彩照178）。

除此之外，据四川207地质队的资料，产于震旦系上统白云岩中的四川团宝山铅锌矿矿区中，伴生着相当规模的交代蚀变成因的菱镁矿矿床（照片585）。

菱镁矿自身是关键的镁矿和耐火资料矿床。

多为白、灰白、浅灰、深灰及棕褐色。

呈细粒、中粒、粗粒花岗变晶结构、不等粒变晶结构以及斑状变晶结构等，部分为巨粒变晶结构。

普通菱镁矿都有强的玻璃光泽和晶面裂纹；有的菱镁矿具备条带状结构。

（4）菱铁矿化及其无关的菱铁矿岩：菱铁矿化是一种具备独立意义的碳酸盐化。

与其无关的围岩关键是堆积的碳酸盐岩，如石灰岩、白云质灰岩及白云岩，也常有堆积的铁锰碳酸盐岩。

此外，超基性岩也可出现菱铁矿化，其余如火山岩、次火山岩（照片586，587，588）以及砂页岩等也都可以出现菱铁矿化。

菱铁矿化自身可以构成必定规模的菱铁矿矿床，如我国大冶铁矿中有相当数量的菱铁矿，是由菱铁矿化作用构成的，并构成有必定工业意义的矿体。

它关键是由热液对三叠纪灰岩交代蚀变，即菱铁矿化的结果；菱铁矿与赤铁矿、磁铁矿亲密共生。

另外，据长春地质学院富铁矿科研组的资料，我国吉林产在前震旦系辽河群碳酸盐岩与千枚岩互层的大栗子铁矿，除了发育交代成因的赤铁矿和磁铁矿矿化外，也发育必定工业价值的交代蚀变成因的菱铁矿矿体。

从成因过去说，它是堆积加热液交代的叠生矿床。

近几年，在长江中下游石炭-二叠纪灰岩中找到有工业意义的菱铁矿矿床，其中石炭纪地层中或者存在着原生的堆积菱铁矿矿床，如安徽新桥黄铁矿型铜金矿床在燕山期结构、岩浆和热液作用的影响下，不只使石炭纪灰岩出现菱铁矿化，并使其上部二叠纪灰岩也出现菱铁矿化，具备相当规模，从而在石炭-二叠纪灰岩中构成有工业前景的交代蚀变成因的菱铁矿岩及矿体。

此外，近年在贵州、广东等省泥盆纪地层中找到了原生的堆积菱铁矿矿床，同时，也发现沿着结构裂隙和地层发育的交代成因的，即菱铁矿化构成的菱铁矿体。

除此以外，与菱铁矿化无关的还有铅、锌和铜等硫化物矿床；与早期岩浆成因的铬铁矿无关的蛇纹岩中，有时也部分发育有菱铁矿化的岩石。

这种交代蚀变成因的菱铁矿岩，为红色、灰白、浅黄、黄褐和褐色等。

普通色彩浅的菱铁矿岩，经地表氧化，皆变为黄褐、褐色，甚至黑褐色。

普通为细粒花岗变晶结构，或不平均粒状变晶结构。

有时因重结晶而为中-粗粒变晶结构。

除了色彩、风化特色不同于石灰岩外，菱铁矿岩的比重也较石灰岩为大。

在宁芜地域的梅山式铁矿床中，中生代火山岩系中菱铁矿化现象也较经常出现。

而当涂南区钟-姑山地域，产于闪长玢岩与中三叠世黄马青组底部的接触带的铁矿床中，热液变革或热液交代成因的菱铁矿也相当发育。

此外，安徽白马山流纹质火山岩系中也部分发育菱铁矿化。

宁芜地域的铜井金铜矿脉中不只含有较多的铁、锰碳酸盐，同时两旁响岩中也部分发育含锰菱铁矿蚀变。

（5）碳酸岩：这里探讨的碳酸岩（carbonitite）并不是指前面所叙说的白云石岩、菱镁矿岩、菱铁矿岩或其余各种碳酸盐化的岩石，而是专指与超基性岩-碱性岩无关的碳酸岩。

由于这类碳酸岩与稀土（轻稀土为主）、铌、锆、（铪）、铁、钛、金云母和磷灰石等矿床有成因上的咨询，这就惹起人们的留意，并作为专题来探讨和钻研，所以碳酸岩就成了狭义的专门名词了。

关于碳酸岩的成因，如今存在着交代蚀变成因（即碳酸盐化）和岩浆成因（独立的、不凡的碳酸盐岩浆）两种不同观念的争执。

咱们依据国际外资料剖析和所观察到的各种现象，以为碳酸岩关键是交代蚀变成因的，但也抵赖其中一部分是岩浆成因的，东非裂谷带的火山岩系中有碳酸岩喷出岩，此内在试验上也获取证明，因此岩浆成因的碳酸岩也是无可辩论的理想。

但交代成因的碳酸岩也是主观存在的。

金伯利岩中常出现普遍而剧烈的碳酸盐化现象就是佐证。

由金伯利岩交代蚀变而成的碳酸岩，可以清楚地说明碳酸岩的交代成因。我国辽南和山东的金伯利岩中碳酸盐化的现象十分普遍和剧烈，也是十分特色的。普通在交代蚀变的初期，金伯利岩的基质部分遭受碳酸盐和蛇纹石的交代，而橄榄石的斑晶关键出现蛇纹石化；但当碳酸盐化进一步增强时，基质可以简直全被碳酸盐交代，而橄榄石的碳酸盐矿物交代的假象十分特色（照片589），有时橄榄石为蛇纹石和碳酸盐交代（照片590）。当碳酸盐化进一步开展时，可以使金伯利岩转变为简直全由碳酸盐所组成的碳酸岩（照片591），其基质部分经碳酸盐化转为细粒变晶结构；同时，橄榄石斑晶也全为碳酸盐矿物所交代，但由于可坚持橄榄石的假象，因此，这种碳酸岩具备假斑状变晶结构特色。当碳酸盐化进一步增强时，由于重结晶作用，使岩石的结构变粗，斑状结构隐没，而成为中-粗粒花岗变晶结构的碳酸岩。这清楚说明在侵入的金伯利岩岩浆体系中存在高含量的CO及其衍动物，这便是形成金伯利岩构成后的剧烈碳酸盐化的要素。

关于典型的与超基性岩-碱性岩无关的碳酸岩的特色是复杂的。

（1948）和（1921）详细钻研北欧的阿尔诺和费恩两地域的这类杂岩体后，所形容的在碱性岩和碳酸岩之间有广阔的过渡带存在，而过渡带中发育的过渡类型岩石，即碳酸暗霞岩（hollaite）和暗霞碳酸岩（kosenite）。

从物质特色形容来看，这些岩石或者是磷霞岩和霓霞岩等遭受不同水平碳酸盐化的结果。

鲍罗廷（Бородин，1957，1958）等曾屡次论述碳酸岩的交代成因。

据无关地质队的资料，我国湖北的一个与正长岩无关的碳酸岩矿床中，碳酸盐化的现象是十分显著的。

例如在正长岩、正长斑岩和混合正长岩中发育有不同水平的碳酸盐化现象，同时，在碳酸岩中经常有正长岩和正长斑岩的交代残留体、团块以及残晶体等。

无疑地标明碳酸岩是交代成因的（照片592，593，593，594；彩照179，180）。

碳酸岩的矿物组合较复杂，有时发育含有罕见矿物的，如独居石和氟碳铈矿等黑云碳酸岩（照片595；彩照181，182），其中黑云母的含质变动较大，普通大于3%，有时可达40%；共生的矿物有磷灰石、辉石、黄铁矿、独居石和氟碳铈矿等。

据王鹤年对山东博山八陡碳酸岩的钻研，发现该碳酸岩与金伯利岩有成因咨询，其中有岩浆成因的碳酸岩，但碳酸盐交代和包裹早期矿物，包含辉石和金云母的现象是显著的（照片596，597，598）。

其中发育含磷灰石和氟碳铈矿含量较多的碳酸岩。

国外发现的含轻稀土的碳酸岩常是超铁镁岩、无长石的碱性岩，如磷霞岩、霓霞钠辉岩等组合的超基性-碱性-碳酸岩杂岩体。

须要指出的是：在这些碳酸岩中常有钠质辉石（霓石-霓辉石）和钠质角闪石（如钠闪石、钠铁闪石等）相共生，这与白云鄂博矿有相似性，同是产在克拉通区或其边缘。

三、找矿意义

（1）CO、是热液中关键的和相当普遍存在的矿化剂，它们关于许多成矿元素的搬运和积淀集中起了关键作用。它们的起源常是多路径的，关键有：①来自地壳的堆积岩，特意是各种碳酸盐岩石；②来自陆壳改外型花岗岩和蜕变岩；③来自地幔，特意是意当地幔，与超铁镁岩（包含金伯利岩）和碱性岩有咨询。在成矿流体静止及其演变开展环节中，上述不同起源的碳酸物质可以相互混合。

（2）碳酸盐化作用最关键出当初含钙、铁、镁和锰高的各种岩石中，特意是碳酸盐岩和铁镁及超铁镁岩石。

在碳酸盐岩层中以钙、铁、镁和锰的离子替换反响及重结晶作用最为普遍。

对其余各类围岩来说，碳酸盐化常最先对含钙、镁、铁和锰的矿物启动交代蚀变。

（3）碳酸盐化作用自身对构成白云石矿、菱镁矿、菱铁矿、菱锰矿及稀土碳酸盐矿床有着关键作用。

（4）中-高温热液碳酸盐化岩是找寻铅、锌、银、铜、金、汞、锑、钨、锡、铁及非金属矿床重晶石、萤石、菱铁矿和菱镁矿等的关键标记。

在超铁镁-碱性侵入杂岩体中，碳酸盐化是找寻轻稀土、铌、钍和铁矿床的关键标记。

（5）碳酸盐化岩常与青磐岩化、绿泥石化、蛇纹石化、绢云母化和泥化等交变岩相共生，这是综合找矿必定思考的。

（6）由于CO和CO是火山射气的关键组成，因此找寻与火山-次火山作用无关的矿床时，碳酸盐化岩是关键的线索。

鹅头厂式铁稀土矿床成矿形式

—、矿床详情

鹅头厂矿床位于云南省新平县，属中元现代海相火山岩型铁（铜稀土）矿床，矿化以铁为主，伴生铜、稀土，查明铁资源储量为2015.4万吨，伴生铜资源储量7933吨，平均层次TFe47.16％、Cu0.16％，属中型铁矿床。

二、矿床地质特色

（一）矿区地质

1.地层

矿区地层，自上而下划分如下（图5－6）：

图5－6 鹅头厂铁矿区地质图

（1）中元古界鹅头厂组

板岩，出露厚830～1080 m，未见顶，其上与绿汁江组呈断层接触；其下与落雪组呈整合过渡。

（2）中元古界落雪组

白云岩，在背斜鞍部厚40～100 m，在西翼厚40～80 m，东翼厚130～140 m。

在1～2勘探线与4勘探线背斜鞍部，见落雪组与因民组之间有角砾状破碎白云岩，并在落雪组底部与因民组顶部赋存Ⅰ主磁铁矿体。

在铜厂阱矿段，本组下部产出零星铜矿化。

（3）中元古界因民组

出露全厚大于345 m。其上部为含铁钠质凝灰岩，厚255 m，含TFe11.97％、NaO5.63％，既是Ⅰ主磁铁矿体的矿源层，也是Ⅰ矿体的赋矿围岩；下部为粗面质凝灰岩，厚度大于90 m，含KO6.84％～7.12％，TFe4.42％，为Ⅱ赤铁矿群赋矿围岩，本层底部未出露。

2.结构

矿床受SN向的汤郎－易门大断裂管理。

详细的储矿结构为NE向鹅头厂－铜厂阱复背斜逆断层带，复背斜中的鹅头厂主背斜为矿区的控矿、储矿结构。

因近轴部两翼的断层作用，使背斜鞍部呈地垒状向上突起（俗称“穿刺结构”），形成富厚的鞍状Ⅰ磁铁主矿体。

3.岩浆岩

（1）辉绿岩

矿区产出早（晋宁期）、中（澄江期）、晚（燕山期）3期辉绿岩。仅早期辉绿岩（次火山辉绿.玢岩）与铁矿空间相关最为亲密，见于Ⅰ矿下盘和Ⅱ矿群围岩中。同类型岩体在温泉铁矿亦有产出，含SiO47.48％、FeO6.44％、NaO.86％、KO1.11％，以高NaO为特点。

（2）正长岩

在Ⅰ矿体露天采场下部CK22－5、CK26－3、CK26－4井深306～544 m，揭显露正长岩，含SiO50.13％～51.1％、FeO12.25％～14.20％、NaO 0.82％～3.85％、KO 3.43％～8.63％，以高FeO、KO为特色；磁铁矿普遍含NbO0.002％～0.006％、REOO 0.14％～0.19％，并有钠质、粗面质凝灰岩的产出和矿石的碱性蚀变，均与此碱性岩浆优惠无关。

（二）矿体特色

全区共有3个矿体群，12个工业矿体；总走向NE25°，偏差NW，倾角20°～70°。

Ⅰ号矿体群有3个矿体，散布于背斜核部周围绿泥石黑云母岩与碳酸盐岩接触带上，其储量占总储量78.2％（图5－7）。

Ⅱ号矿体群有8个工业矿体，产于背斜核部次火山岩体张性裂隙中，其储量占总储量21.1％。

Ⅲ号矿体群有1个工业矿体，产于背斜鞍部落雪组白云岩的裂隙中，储量较小。

图5－7 鹅头厂铁矿8号勘探线剖面图

（三）矿石特色

铁矿石矿物成分便捷，关键由磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿组成，其次还有黄铁矿、黄铜矿、磷灰石、方解石、重晶石和白云石。

矿石具粒状、叶片状结构，其次为变晶粒状、中－粗粒状、花岗变晶结构。

矿石结构致使密块状、浸染状、聚粒状为主，条纹－条带状、流线－流纹状、网格状、花斑状、角砾状次之。

有3种铁矿石类型：磁铁矿赤铁矿矿石，占总储量77％，赤铁矿矿石，占总储量10％，含菱铁矿的磁铁矿矿石，占总储量13％。

磁铁矿赤铁矿矿石TFe47.56％、SiO20％、S0.339％、P0.77％、Cu0.16％。需选贫铁矿石TFe42.02％，需选普通贫矿TFe51.90％。（CaO＋MgO）/（SiO＋AlO）比值，磁铁矿赤铁矿石为1.24，赤铁矿石为0.68，磁铁矿菱铁矿石为0.60。磁铁矿赤铁矿石为碱性矿石，赤铁矿石和磁铁矿菱铁矿石为酸性矿石。

鹅头厂式的铁矿伴生NbO0.002％～0.036％、REO0.％～0.19％、Mo0.0003％～0.104％、Cu0.12％～2.99、Co0.003％～0.01％为特色，或者与深部隐伏的碱性岩体无关。

（四）围岩蚀变

矿区的围岩蚀变，其实质是一种碱交代作用，在微观上划分为早期淡色蚀变（NaO＞KO）与早期深色蚀变（KO＞NaO）。淡色蚀变是以钠长石为代表的钠化作用；深色蚀变是以黑云母－绿泥石化为代表的钾化。淡色蚀变起到排铁作用；深色蚀变起到聚铁作用，二者一并构成碱质蚀变带，其上部赋存Ⅰ磁铁矿体；中下部赋存Ⅱ赤铁矿群。其余无所谓蚀变尚有硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化等。

三、矿床成因及成矿形式

鹅头厂铁矿成矿形式如图5－8所示。成矿教训了两个阶段：

（1）火山堆积成矿阶段

因民期（1450 Ma）在因民海槽堆积泥砂质，不纯碳酸盐和火山碎屑岩（含铁）建造，在因民组下部钾质火山岩中构成赤铁矿层，在上部钠质凝灰岩中构成磁铁矿层。

（2）前期改形成矿阶段

关键是晋宁期（1000 Ma）含矿地层褶皱回返与燕山期（205～56.5 Ma）断裂作用，使赋矿背斜鞍部呈地垒状向上凹陷，原来火山堆积构成的铁矿层出现变形，构成富厚的鞍状矿体；同时，与深部正长岩体无关的岩浆热液叠加矿化，在使铁矿化加富的同时，叠加了铌和稀土矿化。