蚀变矿物微区测试方法

蚀变矿物微区测试方法提纲热液蚀变矿物的主要类型和演化序列热液蚀变矿物和蚀变带的识别几种主要的微区测试方法蚀变矿物形成和稳定条件第2页,共35页，2024年2月25日，星期天一、热液蚀变矿物的主要类型和演化序列第3页,共35页，2024年2月25日，星期天热液蚀变是热液成矿系统中的重要组成部分。按照Bates&Jackson(1980)的定义：由各种物理和化学作用特别是热液作用所导致的岩石矿物成分的变化都是蚀变。通常所说的蚀变单指脉石矿物，但按此定义，蚀变也应包括岩石中由变化而来的矿石矿物。蚀变是岩石中一种矿物变化为另一种或多种矿物的过程，因此，热液以较大规模灌入到岩石的断裂中沉淀的矿物不属于蚀变矿物。1、如何界定热液蚀变矿物？第4页,共35页，2024年2月25日，星期天热液蚀变是对含矿围岩而言的，围岩岩性不同，成矿流体不同都可能形成不同的蚀变矿物。含矿围岩一般有4种类型：长英质岩、铁镁质岩、粘土质岩、碳酸盐岩。成矿流体有多种类型，主要的有地幔流体、岩浆热液、变质热液、大气降水等，从本质上看，它们除了在CO2、CH4等组分和氢氧氦氩等同位素有一定差别外，主要表现在温度的不同而有高温（550-350℃）、中温（350-200℃）和低温（＜200℃）之分。2、影响热液蚀变的因素第5页,共35页，2024年2月25日，星期天长英质岩的蚀变矿物：主要有钾长石、黑云母、白（绢)云母、石英、黄铁矿等。次要的有赤铁矿、金红石、钠长石、绿帘石、绿泥石、白云石、方解石等3、主要的热液蚀变矿物第6页,共35页，2024年2月25日，星期天铁镁质岩的蚀变矿物：主要有蛇纹石、滑石等。次要的有镁绿泥石、铬云母、透闪石、磁铁矿、赤铁矿、金红石、绿帘石、白云石、镁方解石等3、主要的热液蚀变矿物第7页,共35页，2024年2月25日，星期天黏土质岩的蚀变矿物：主要有高岭石、地开石、伊利石、叶蜡石、明矾石、绢云母、绿泥石等。高温蚀变时可形成钾长石、黑云母。3、主要的热液蚀变矿物第8页,共35页，2024年2月25日，星期天碳酸盐岩的蚀变矿物：主要有钙铁榴石、透辉石、透闪石、阳起石、磁铁矿、黄铁矿等。次要的有绿泥石、赤铁矿等。3、主要的热液蚀变矿物第9页,共35页，2024年2月25日，星期天(A)PotassicK-feldspar(Kfs)alterationaroundmineralizedquartzveinsinBethsaidagranodiorite.ValleyCudeposit,HighlandValleydistrict,BritishColumbia.(B)PotassicalterationofgranodioriteporphyryconsistingofpervasivepinkK-feldsparandpatchesoffine-grainedhydrothermalbiotite(Bt)associatedwithquartz-molybdeniteveinlets.RedMountainModeposit,YukonTerritory.第10页,共35页，2024年2月25日，星期天Quartz-pyrite-chalcopyriteveinstockworksinfeldsparporphyryheavilyoverprintedbysericitic(phyllic)alteration.Belldeposit,Babinedistrict,BritishColumbia第11页,共35页，2024年2月25日，星期天Advancedargillicalteration.Chinkuashih,Taiwan第12页,共35页，2024年2月25日，星期天蚀变矿物主要有4种类型：硅酸盐类、氧化物类、碳酸盐岩。次为硫酸盐、卤化物、硫化物等蚀变矿物的系统发生史从早到晚大体遵循以下规律：硅酸盐类→氧化物类→硫化物→碳酸盐、硫酸盐、卤化物。同类矿物从早到晚：岛状→单链状→双链状→层状4、热液蚀变矿物演化序列第13页,共35页，2024年2月25日，星期天二、热液蚀变矿物和蚀变带的识别第14页,共35页，2024年2月25日，星期天宏观观察：岩石的颜色、结构、构造、矿物组合、矿物特征。光学及电镜观察：矿物结构分析（环边、港湾、筛网、蟹脚、非三角等结构）；矿物组合、矿物种、矿物粒度统计等。X射线衍射分析：识别长石有序度、黏土矿物及其结晶度与多型。热释光和阴极发光分析：识别不同成因透明矿物。PIMA及磁化率分析：识别含水矿物和磁性矿物。1、识别热液蚀变矿物的主要方法第15页,共35页，2024年2月25日，星期天宏观观察：高岭石交代钾长石卡式双晶并保留了双晶的假象。第16页,共35页，2024年2月25日，星期天第17页,共35页，2024年2月25日，星期天电镜观察：羟磷灰石交代文石（a）和方解石（b)呈环边结构。第18页,共35页，2024年2月25日，星期天电镜观察：水白榴石交代白榴石呈环边结构。第19页,共35页，2024年2月25日，星期天电镜观察：蛇纹石交代橄榄石呈筛网结构。第20页,共35页，2024年2月25日，星期天电镜观察：KCL交代KBr呈骨架结构。第21页,共35页，2024年2月25日，星期天划分依据：颜色、蚀变矿物含量和组合划分方法——蚀变带矿物学填图：宏微观观察——蚀变矿物种和蚀变矿物组合填图、贯通性矿物粒度填图、近红外光谱矿物填图、蚀变岩磁化率填图。蚀变带的水平和垂直变化研究。2、热液蚀变带的划分第22页,共35页，2024年2月25日，星期天金青顶金矿蚀变分带热液蚀变类型主要有微斜长石化、绢云母化、绢英岩化、黄铁绢英岩化、硅化（微晶石英化）等。次要的有赤铁矿化、金红石化、钠长石化、白云母化、绿帘石化、绿泥石化、铬绢云母化、铁白云石化、方解石化等。从远矿到近矿依次出现红化带、黄化带及（白化带）。深部各类蚀变带较宽（强红化带可达10-20m），浅部较窄（强红化带小于5m）。第23页,共35页，2024年2月25日，星期天三、几种主要的微区测试方法第24页,共35页，2024年2月25日，星期天宏观特征：土状或致密块状，通常看不出矿物颗粒，白色、淡黄色，硬度小于小刀，犹如软玉。光学及电镜观察：光学显微镜下呈鳞片状，单片光下无色、正交光下二级黄、红干涉色。不能区分矿物种。扫描电镜下可用能谱半定量分析成分，确定部分黏土矿物种。X射线衍射分析：识别黏土矿物种及其结晶度与多型。PIMA分析：识别黏土矿物及其相对含量。黏土矿物微区及微量测试方法第25页,共35页，2024年2月25日，星期天宏观特征：土状或致密块状，通常看不出矿物颗粒，白色、淡黄色，硬度小于小刀，犹如软玉。光学及电镜观察：光学显微镜下呈鳞片状，单片光下无色、正交光下二级黄、红干涉色。不能区分矿物种。扫描电镜下可用能谱半定量分析成分，确定部分黏土矿物种。X射线衍射分析：识别黏土矿物种及其结晶度与多型。PIMA分析：识别黏土矿物及其相对含量。长石族矿物微区及微量测试方法第26页,共35页，2024年2月25日，星期天四、蚀变矿物形成和稳定条件（主要据RichardE.Beane,1994相图分析）第27页,共35页，2024年2月25日，星期天依据热力学数据构筑定量矿物稳定相图需掌握温度、压力和成分等几种Gibbsian参数。由于蚀变系统一般发生在相对较小的垂直空间中，压力变化不大；同时热液在短程岩石中迁移的温度梯度也较稳定，且测温一般在勘察工作较晚期才进行，而化学和矿物成分更易于获得。因此，主要使用化学和矿物成分参数构筑相图。这里的化学成分与相率中的组分并不一定完全一致，应是描述矿物成分并方便表达蚀变作用的化学种态。蚀变矿物相图第28页,共35页，2024年2月25日，星期天蚀变成因的硅酸盐、氧化物、碳酸盐、硫酸盐矿物都可以氧化物组分表达：

KAl3Si3O10(OH)2=0.5K2O+1.5Al2O3+3SiO2+H2O蚀变成因的硫化物和碲化物矿物，可用H2S或H2Te表达：

FeS=FeO+H2S-H2O含变价元素的矿物，用氧化物或硫化物或加O2表示其氧化态：Fe3O4=FeO+Fe2O3或Fe3O4=3FeO+0.5O2在水溶液中，将H+作为其组分之一：K+=0.5（K2O-H2O）+H+图1A、B就是用氧化物表示的矿物相图。蚀变矿物相图第29页,共35页，2024年2月25日，星期天适用于长英质和黏土质围岩的热液矿物相图矿物化学式

n(K2O)n(Al2O3)n(SiO2)nK/nAlnSi/nAl石英SiO20010∞一水硬铝石AlOOH00.5000高岭石Al2Si2O5(OH)401201叶蜡石Al2Si4O10(OH)201402钾长石KAlSi3O80.50.5313白云母KAl3Si3O10(OH)20.51.530.331表1，K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系常见蚀变矿物图1，K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系矿物相图（饱和蒸汽压，A、B、C为300℃；C、D图中Al作为惰性组分存在于固相中）.第30页,共35页，2024年2月25日，星期天常见热液矿物相图图1，K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系矿物相图（饱和蒸汽压，A、B、C为300℃；C、D图中Al作为惰性组分存在于固相中）.从图1A可知常见蚀变矿物在该条件下的共生关系。例如，高岭石和石英不能共生，因为两者在300℃时能发生反应而形成叶蜡石，但在250℃时，两者不发生反应，所以此条件下的相图中则不应有叶蜡石的成分点。因此，石英是否与高岭石共生，是否出现叶蜡石，可确定温度是否在300℃以上。第31页,共35页，2024年2月25日，星期天在定量评价岩石蚀变前后的化学变化时，必须考虑被蚀变岩石的体积。例如，由钾长石和石英组成的岩石蚀变后，若所有K2O被淋滤，所有Al2O3和SiO2被保留，形成高岭石和石英的蚀变岩组合，那么，在原有体积中的质量必然有所减小。

第32页,共35页，2024年2月25日，星期天大量研究表明，除了在极端酸性条件外，铝在蚀变过程中都是呈现惰性的，即Al2O3的组分摩尔数不变（Thompson，1955）。因此，蚀变岩中其他组分的变化，可参照Al2O3进行定量评价。这样，用表1数据构筑的图1A的三角图可表示为图1B的直角坐标图。从图中可非常直观地看出不同蚀变矿物代表的组分特征。第33页,共35页，2024年2月25日，星期天图1，K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系矿物相图（饱和蒸汽压，A、B、C为300℃；C、D图中Al作为惰性组分存在于固相中）.图1C中，石英的饱和线既不穿过高岭石区，也不穿过一水硬铝石区。这意味着石英不能与这两种矿物共生。这种情况在图1A和1B中也有反映。石英的饱和线穿过叶蜡石区、白云母区和钾长石区，故石英可与这三种矿物共生。如果石英在体系中超过变化状态，a(H4S