矽卡岩分类.docx

1、矽卡岩分类硅卡岩的分类1、 定义：有使用“skarn”一词的许多定义。硅卡岩可以形成于区域的或接触变质作用影响，也可以由各种交代作用形成，包括岩浆的、变质的、流星的或许有海洋成因的热液交代。它们出现于深成岩体（pluton）邻近，沿断层和主要的剪切带（shearzones）内，在浅地热体系中，在海床（seafloor）底部，在深埋变质域的地壳深部。连结近些不同环境和定义一种岩石为硅卡岩的是矿物学。该矿物学上，包含钙质硅酸盐的广泛变种和伴生矿物，然而通常是石榴石（garnet）和辉石（pyroxene）占优势。根据若干标准硅卡岩可以细分。外硅卡岩(exoskarn)和内硅卡岩（endoskarn

2、）是用来特指沉积的或火成原岩（igneous-protolith）的术语。镁质的和钙质的硅卡岩（magnesianandcalcicskarn）可以用来描述原岩及其导致的硅卡岩矿物的主要成分。这些术语可以结合使用，如在由白云岩形成橄榄石-透辉石（forsterite-diopside）硅卡岩时可以使用镁质外硅卡岩。钙硅酸盐质角页岩（calc-silicatehornfels）是经常用于描述相关细粒钙硅酸盐的术语，这些岩石是不纯碳酸岩单元，像泥质（silty）灰岩和钙质页岩变质的结果。反应硅卡岩（reactionskarn）可以由页岩和碳酸盐岩稀疏交互地层的等化学变质（isochernicalm

3、etamorphism）。在那里,邻近岩性间,成分的交代转移可能在小规模（也许几公分）尺度上发生。类硅卡岩（skarnoid）是用于描述相对细粒贫铁的钙质硅酸盐岩石的术语，它起码是局部受原岩成分控制的反映。类硅卡岩是纯变质角页岩与纯交代的粗粒硅卡岩间的过渡体。2、 硅卡岩的矿物学。某些矿物，如石英和方解石，出现在差不多所有硅卡岩中。另一矿物，如硅镁石（humite）、方镁石（periclase）、金云母（phlogopite）、滑石（talc）、蛇纹石（serpentine）和羟镁石（brucite）是镁硅卡岩的典型矿物，而且不出现于其它类型的硅卡岩中。最多用于分类和勘查的矿物是像石榴石、辉石

4、和闪石那些在所有类型硅卡岩中出现的矿物，以及指示标记成分变化的矿物。例如，含锰辉石（manganiferouspyroxine）、锰钙辉石（ohannsenite）、差不多总是专属性发现于含锌硅卡岩。无须很多信息支持，它的出现就可以定义为这种硅卡岩类型。当成分数据有效可用时，以端元（endmenbers）摩百分比（molepercent）表示（denote）矿物成分就成为可能。例如，辉石含70mol%的铁钙辉石（hedenbergite），28mol%的透辉石(diopside)和2mol%的锰钙辉石，可以表示为HD70Di28J02不同硅卡岩类型中闪石间的主要差异在Fe、Mg、Mn、Ca、A

5、l、Na和K数量上变化。来自含Au、W和Sn硅卡岩的闪石，逐渐增多是更含铝的（阳起石actinolite-绿钠闪石hastingsite-角闪石hornblende）；来自含Cu、Mo和Fe硅卡岩的是更富铁的透闪石tremolite-阳起石系列的闪石；来自含锌硅卡岩的是富锰并是贫钙的，波动在阳起石至锰铁闪石（dannemorite）间。对于特定的硅卡岩矿床或硅卡岩聚合体（groupofskarns），在较不普通矿物相，如符山石（idocrase）、钙蔷薇辉石（bustamite）或橄榄石（olivine）上的成分变化，可能提供洞察到分带模式或区域岩石成因的信息。3、 硅卡岩的时空演化(evol

6、ution)在多数大的硅卡岩矿床中都存在早期或末期（distal）变质作用导致的角页岩反应硅卡岩和类硅卡岩向晚期或最近的交代变质导致的相当粗粒含矿硅卡岩的过渡（transition）。由于强大的热力梯度和大规模流动循环单元，比其借助区域变质的等化学再结晶的简单模型，接触变质可能相当复杂更复杂一些的变质热液同时加入了一些岩浆成分，像Fe、Si、Cu等，产生纯变质和纯交代作用之间的闭联体(continuum)。深度对变质作用的影响主要呈现为侵入前、侵入时和侵入后周围墙岩温度的函数。对于大约每公里35（Blackwelletal,1990）的切向压缩带（orogeniczone）假定(assumin

7、g)平均地热梯度，侵入前2km深处围岩(ambientwallrock)温度将达70，在12处将达420。因此，随着局部火成活动提供的附加热流，受到400700温度影响的大量岩石比浅成岩的将有一个相当大和相当长时间的环状硅卡岩形成。此外，较高的温度将影响深成岩的结晶史，同时使硅卡岩矿物的退化蚀变量减到最小。在环境温度约400的12公里处，如果没有相继的抬升和其它构造变动，硅卡岩将不会有低于石榴石和辉石稳定相的冷却。较大范围和强烈的深部变质作用，可以影响围岩（hostrocks）的渗透性（permeability），减少碳酸岩对变质液反应的有效量。一个极端的案例在加拿大Cantung被Diek和

8、Hodgson(1882)描述，在那里“瑞士干酪灰岩”，在硅卡岩形成前的变质作用中几乎完全变为另一类的含钙硅酸盐质角页岩。不多的灰岩残块（remainingpatches）形成的硅卡岩含有某些世界知名度最高的钨矿硅卡岩(MmathiasonandClak,1982)。硅卡岩的形成温度还将影响围岩的力学性质（mechanicalproperty）。在深成硅卡岩环境，岩石趋向于柔性（ductile）大于易碎性的变形。在深部对沉积围岩的侵入的接触趋向于近平行层状（sub-paralleltobedding），或深成岩沿层面或沉积岩褶皱（fold）或流纹（flow）插入，直至它们结盟（aligned）

9、为侵入接触。形成于较深部的硅卡岩,相对于杂合的深成岩体及其变质环,可以看作是小规模的狭窄外壳(rind)。相比之下，在较浅深度处的围岩，碎裂和断层倾向引起的变形将比褶皱引起的多。在Einaudi回顾的13个相对浅成硅卡岩矿床中（1982），其多数的侵入接触是同地层极不协调的，硅卡岩切割层理并致密交代有利地层,有等于或超过杂合深成岩的硅卡岩规模。强大的水压碎裂（hydrofracturing）同浅水平侵入作用的结合，对围岩大大增加的不仅是与岩浆作用相关的变质热液，而且也增大后来的（可能的冷却器）大气液流的渗透性。大气水（meteoricwater）的流入和相继发生的退交代过程中硅卡岩矿物的毁灭，

10、这是浅成环境中硅卡岩形成显着特征之一。已知最浅（和最年轻）的硅卡岩是在近代活动地热体系（MedowellandElders,1980;Cavarrettaetal,1982;CavarrettaandPuxeddu,1990）和海床上的热泉出口（vents）形成的（ZierenbergandShanks,1983）。这些硅卡岩表现出岩浆活动末期色调，出露火成岩主要是薄的岩墙（dikes）和岩床（sills），具冷却边缘和极细颗粒至非晶质基质。在一个特定的硅卡岩中，其交代阶段发育的详细程度取决于其形成的局部地质环境。例如，形成于相对较大深度的硅卡岩要比形成于较浅部的其周围的变质范围更广，其级别更

11、高、这些不同的构造类型反过来影响硅卡岩的规模和形态。由此，围岩成分、形成深度和构造落位（setting）导致所有从概念出发的“经典硅卡岩模式的原因性变异”。4、 ，主要硅卡岩类型：Fe硅卡岩、Au硅卡岩、W硅卡岩、Cu硅卡岩、Zn硅卡岩、Mo硅卡岩、Sn硅卡岩。硅卡岩可以作为工业矿物如，石榴石、硅灰石（wollastonite-钙硅石）被采掘。A、 含铁硅卡岩(IronSkarns)最大的硅卡岩矿床是含铁硅卡岩。关于这类矿床的主要评论包括Sangster（1969），Soklov）和Grigorev(1972)Einaccd等（1981）的。含铁硅卡岩被开采的是磁铁矿量，尽管有少量的Cu、Co

12、、Ni和Au可能存在。许多矿床很大（500亿吨，包含铁30亿吨），而且主要由磁铁矿和以少量的硅酸盐脉石组成。某些矿床含有相当数量的铜。并且是向更典型的含铜硅卡岩的过渡型。在洋岛弧（oceanicislandarcs）的钙铁硅卡岩，同富铁深成岩侵入灰岩和火山围岩相关联。某些矿床中，内硅卡岩可以超过外硅卡岩。硅卡岩矿物组成，主要是石榴石和辉石，其次是绿帘石（epidote）、黑柱石（ilvaie）和阳起石；这些矿物都是富含铁的（purtovetal,1989）。火成岩交代通常以广布的钠长石（albite）、正长石（orthoclase）和方柱石（scapolite）脉和置换物，相加为内硅卡岩。相比

13、之下，镁铁硅卡岩可以在不同的构造位置与不同的深成岩相关联，其一致性特征是它们都形成于白云质围岩。镁质硅卡岩中，主要的硅卡岩矿物像镁橄榄石（forsterrite）、透辉石（diopside）、方镁石（periclase）、滑石（tale）和蛇纹石（serpentine），不含很多铁，因此溶液的有效铁比其形成钙铁榴石（andradite）或铁钙辉石（hedenbergite）来说，更倾向于形成磁铁矿（Halletal,1989）。B、 含金硅卡岩（GoldSkarns）多数高品位含金硅卡岩同还原的（含钛铁矿ilmenite.Fe3+/Fe2+Hd50）占优势，贴近带可以含有丰富的过渡性钙铝铁榴石

14、（granodiorite）。其它普通矿物包括钾长石（potassiumfeldspar）、方柱石（scapolite）、符山石（idocrase）、磷灰石（apatite）和高氯铝闪石（high-chlorine-aluminousamphibole）。较早的含黑云母、钾长石的角叶岩带可以延续至远离块状硅卡岩100多米远。由于这些矿床中沈积岩含碎？和碳的天然性质，多数硅卡岩是相对细粒的。某些含金硅卡岩含有异寻常的晚期葡萄石（prehnie）或硅钙石（硅辉石）退化蚀变（Ettlinger,1990）。毒砂（arsenopyrite）和磁黄铁矿（pyrrhotite）是分别在Hedley和For

15、titude占势的硫化物矿物。多数金是以银金矿（electrum）形式出现的，并且各种铋和碲化物矿物括自然铋、赫碲铋矿（hedleyite）、硫铋铜矿（wittchenite）和黑铋铜矿（maldonite）紧密关联。C、 含钨硅卡岩（TungstenSkarns）在多数陆地上出现含钨硅卡岩同大型剪压带中的钙碱性深成岩相关联。有关含钨硅卡岩的主要评论包括Newberry和Einaudi（1981）Newberry和Swanson（1986）和Kwak（1987）的。作为一个类型，含钨硅卡岩同粗粒均匀岩基（batholiths）（伴有伟晶岩和细晶岩）相关联，岩基被大的高温变质环带所围绕。这些特点

16、共同指示一种深部环境。深成岩特别新鲜，近接触带仅有较小的蠕石英（myrmekite）和斜长石（plagioclase）-辉石内硅卡岩带。在含钨硅卡岩环境中的高温变质圈内通常含有大量的钙质硅酸盐角页岩、反应硅卡岩和类硅卡岩，它们由碳酸盐-泥质岩混合序列形成。这些钙质硅酸盐矿物反映原岩的成分和结构，并且在野外和实验室都能同矿石级（oregrade）交代硅卡岩区别开来。Newberry和Einaudi（1981）将含钨硅卡岩分为两类：还原的和氧化的。这种分类是根据围岩成分（相对含碳的与含赤铁矿的）、硅卡岩矿物（二价铁与三价铁）和相对深度（变质温度和含氧地下水包体）。还原的含钨硅卡岩中，早期硅卡岩组合

17、以钙铁辉石型辉石（hedenbergiticpyroxene）为主，其次是钙铝榴石型（granditgarnet）伴有细粒分散的富钼白钨矿（molybdenum-rich-scheelitc-钼钨钙矿powellite）。较晚的石榴石是具大量（80mol%）锰铝榴石（spessartine）和铁铝榴石（almandine）的低钙石榴石（subcalcic）。低钙石榴石同早期分散的白钨矿淋矢和常作为粗粒脉控的低钼白钨矿再沉积相伴随。它还伴有像磁黄铁矿、辉钼矿、黄铜矿、闪锌矿和毒砂那样的硫化物，以及同像黑云母、角闪石和绿帘石那样的含水矿物的导入相关联。在氧化钨硅卡岩中，钙铁榴石（andraditi

18、e），石榴石比辉石多，白钨矿是贫钼的，三价态的铁通常比二价态的多。例如，在内华达的Springer矿床，石榴石多并具有钙铁榴石轮缘，辉石是透辉石，绿帘石是主要的含水矿物，黄铁矿通常比磁黄铁矿多，低钙石榴石稀少到缺失(TohnsonandKeith,1991)。大体上，氧化钨硅卡岩趋向于比还原钨硅卡岩更小，尽管两类中的最高品位作为特色都是同含水矿物和退蚀变作用有关。D、 含铜硅卡岩（CopperSkarns）含铜硅卡岩或许是世界上最富有的硅卡岩类型。它们尤其是常在海洋和大陆两种沉降消亡（subduction）相联结的压缩带（orogeniczones）中。含铜硅卡岩的主要评述包括Einaudi等

19、（1981）和Einaudi（1982）的。多数含铜硅卡岩同含磁铁、钙碱性斑岩深成岩（I型）相关联，许多这种深成岩有同源的（cogenetic）火山岩、网状脉侵（stockworkveining）、脆性碎裂和成角砾作用（brecciatiow）以及强烈的热液蚀变相伴随。所有这些特点指示相对浅的形成环境。多数含铜硅卡岩形成于岩株近接触带，具钙铁榴石为主的偏氧化硅卡岩矿物学特性。其它矿物包括透辉型辉石、符山石、硅灰石（钙硅石）、阳起石和绿帘石。许多矿床中赤铁矿和磁铁矿是常有的。含白云石围岩同稠密磁铁矿矿体一起出现，磁铁矿体可作为地方性铁矿被开采。Einaudi等（1981）记述含铜硅卡岩是分带的，

20、近深成岩有块状石榴石岩，近大理辉石增多并有终了性符山石或许还有硅灰石。此外，石榴石可以有颜色分带，从暗红中棕色至末了的绿色和黄色系列，硫化物和金属比率也可能有同深成岩成因有关的系统分带。通常，黄铁矿和黄铜矿是最丰富的，近深成岩黄铜矿增多，近大理岩的硅灰石带中是斑铜矿。在含钙镁橄榄石（monticellite）的含铜硅卡岩（如印度尼西亚的Erstiberg,IrianJaya,Kyle等1991；不列颠哥伦比亚的MaidofErin）中，斑铜矿-辉铜矿（bornite-chal-cocite）是比黄铁矿-黄铜矿更具有优势的Cu-Fe硫化物。最大的含铜硅卡岩同矿化了的含铜斑岩岩体相关联。这些矿床与

21、斑岩矿合起来可以超过十亿吨，500多万吨的矿可以从硅卡岩中获取。矿化岩体显示含钾硅酸岩和绢云母蚀变特征，特别是在硅卡岩中的蚀变，进蚀变的石榴石-辉石同退蚀变的绿帘石-阳起石可能是相互关联的。在含铜硅卡岩和某些斑岩有关的矿床中，强烈的退蚀变可以毁灭进蚀变的石榴石和辉石（如内华达州的Ely矿，James，1976）。E、 含锌硅卡岩（ZincSkarns）多数含锌硅卡岩出现在同沉降消亡或裂谷系（rifting）相联结的陆壳环境中。尽管锌通常是主要的，然而，它们是作为锌、铅、银矿开采的。它们又是高品位的（1020%的Zn+Pb，30300g/t的Ag）。相关的火成岩跨越从闪长岩到高硅质花岗岩的广大范

22、围。它们还跨越了不同的地质环境，从深位岩基（batholiths）到浅成岩墙-岩床复合体，到地表火山喷发物。连结多数含锌硅卡岩的共同线索（thread）是，它们离相关的火成岩远。主要岩浆热液系统远端部分的含锌硅卡岩可能是很小的矿床，可以用于指导少露头地段的潜力勘查。因此，富含锰矿物矿点报告可以为尚未确认有明显找矿工作区提供线索。F、 含钼硅卡岩（MolybdenumSkarns）大多数含钼硅卡岩同以浅色矿物为主的花岗岩相伴随，多小矿点还发现于同结晶花岗岩、细晶岩及其它浅色岩石相关联的前寒武稳定克拉通。多数含钼硅卡岩含有多种金属：W、Cu、Zn、Pb、Bi、Sn和U；某些硅卡岩是真正的多金属硅卡

23、岩，其中某些金属需要一起回收以利这些矿床的经济开采。Mo-W-Cu是最普遍的组合，某些含钨硅卡岩和含铜硅卡岩含有可回收的钼矿带。多数含钼硅卡岩出现在含泥质碳酸盐岩或钙质碎屑岩中；蒙大纳州的CannivanGulch，除了它出现在白云岩中是个例外，它是一个著名的含钼硅卡岩（Darling,1990）。铁钙辉石型辉石是含钼硅卡岩报道最常见的钙硅酸盐矿物，有少量的钙铝铁石榴石（含少量铝榴石组合）、硅灰石、闪石和萤石。这种硅卡岩矿物学特征指示一种高氟活性的还原环境。G、 含锡硅卡岩（TinSkarns）含锡硅卡岩几乎专属性地同高硅质花岗岩相关联。花岗石成因上是陆壳的部分熔融。根据若干准则，含锡硅卡岩可

24、以细分，包括近与远、钙与镁、富硅卡岩与贫硅卡岩、富氧与富硫，在矿石和相关的火成岩中微量元素的特征组合（charcteristic）Sn、F、B、Be、Li、W、Mo和Rb。该元素组将含锡硅卡岩同其它硅卡岩类型区别开来。是以许多含锡硅卡岩发育了侵入岩之上成层的云英岩蚀变阶段，有早硅卡岩和无变化的碳酸岩。云英岩蚀变以高氟活性和像萤石、黄玉（topaz）、电气石（tourmaline）、白云母（muscovite）、铁闪石（grunerite）、钛铁矿（ilmenite）和大量石英的存在为特征。许多情况下云英岩阶段蚀变全部毁掉更早期交代产物。特别重要的特点之一是其它类型的硅卡岩不存在云英岩式蚀变。早

25、期含锡硅卡岩的退级或云英岩化的广泛蚀变可以释放这些硅酸盐矿物中的锡；从而导致其以氧化物或硫化物矿石的沉淀。因此，硅卡岩的破坏性交代在含锡硅卡岩中特别重要。H、 其它硅卡岩类型有许多其它类型的硅卡岩，历史上曾作为各种金属或工业废水矿物被开采或勘探。某些更有意义的包括富含稀土元素的硅卡岩（Kato,1989）。稀土元素（REES）倾向于富集于特殊的矿物相，像石榴石、符山石、绿帘石和褐帘石（allanite）中。在某些含金硅卡岩和含锌硅卡岩中曾发现稀土元素达20%（CeLaPrNd）的符山石和绿帘石（Gemmeletal,1992;Meinert未发表资料）。某些硅卡岩含有经济富集的REES和铀（K

26、wakandAbeysinghe,1987;Lentz,1991）。澳大利亚昆士兰州的MaryKathleen硅卡岩矿床中，以溶液包裹体中REES和铀的子代矿物（daughterminerals）推测，这些元素可能强浓集于高温热液中（KwakandAbeysinghe,1987）。这暗示，其它交代变质环境应检测可能有的REES和铀浓度，硅卡岩蚀变局部是块状的，在富铁质变安山岩（metabasalt）、条带状含铁建造，以及科马提岩（komatiite-镁绿岩）中最为发育。根据详细的地下制图、矿物平衡和构造结构（structuralfabrics）把硅卡岩交代解释为后计时峰变质作用（post-datingpeakmetamorphism），并且与同时运动的花岗岩园顶（synkinematicgranitedomes）有关。