话说夕卡岩 `OW'AS |
刘继顺 '2lV(>"
2010-02-12 *zdD4 I=
L=lSW7R 一、夕卡岩概念及相关问题 GfONm6A a\P :jgF 1、夕卡岩定义 v5[gFY(? }&0LoW/ 夕卡岩（矽卡岩），英文名为Skarn，原为瑞典中部的矿工用来称谓那些与矿石伴生的深色钙质硅酸盐岩石。此后经Tornebohm（1875）正式提出，并为Lingren（1902）及广大研究者接受与沿用。
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i'R 目前地学界公认的夕卡岩定义为：产于火成侵入岩体接触带及附近，由岩浆热及各类流体与碳酸质岩石交代变质而形成的蚀变岩，属于接触变质交代岩（Contact Metasomatic Rock）。夕卡岩由各类钙-镁-铁-锰-铝硅酸盐矿物所组成，以石榴子石与辉石（透辉石）为主，次为硅灰石、透闪石、阳起石、绿帘石、绿泥石、电气石、方柱石、符山石、金云母等。
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`;XVG 2、夕卡岩分类 k4{!h?h
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1）按产出部位分为：
oCT,v 0+4O cH_qHXi[G 外夕卡岩（Exsoskarn):产于侵入岩体接触带靠沉积岩一侧的夕卡岩；
a*p|Ij Oo|JIr7i 内夕卡岩（Endoskarn)：产于侵入岩体接触带靠岩体一侧的夕卡岩；
Xu-~j! 64'2ICf#m 远夕卡岩（Distal skarn):产于远离岩体接触带的沉积岩中。这类夕卡岩常以断裂或岩脉与主岩体相连；
P^te $0V +< 接触夕卡岩（Contact skarn)：产于侵入接触带内外的夕卡岩。
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q Xt$qj tVM 2）按夕卡岩成分划分为：
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@bU@H 钙夕卡岩：系交代灰岩而形成的以钙硅酸盐（钙铝-钙铁榴石、透辉石-钙铁辉石）为主的夕卡岩，有时伴有相当数量的符山石、硅灰石、方柱石及绿帘石、阳起石、透闪石等，富含铁铜钨锡钼矿等；
"Q@m7j)( 镁夕卡岩：系交代白云质岩石形成的以镁硅酸盐（镁铝榴石）为主的夕卡岩，常由镁橄榄石、透辉石、尖晶石、硅镁石、蛇纹石、金云母等组成，富含铁矿镁矿硼矿等；
u!X~!h-6~ 锰夕卡岩：系交代含锰碳酸可形成的以含锰硅酸盐（锰铝榴石、含锰辉石）为主的夕卡岩，富铅锌银矿。
J!Z6$VERy &eMd^l }:# 3、相似岩石 , Q0 Y} ) 1）
钙硅角岩Calc-silicate hornfels：由不纯的碳酸盐岩如泥质灰岩和钙质页岩经等化学变质作用而形成的细粒钙硅酸盐岩。
_hY6 NMw 类夕卡岩（skarn like rock，skarnoid，似夕卡岩）：由碳酸盐岩经区域变质或热变质而成的以石榴子石、辉石等无水硅酸盐矿物所组成的细粒贫铁层状变质岩，与夕卡岩组成极为类似，但矿物组合相对简单。介于纯变质角岩与纯交代粗粒夕卡岩之间。
. $\-{) 'Xik2PaO 此两类与夕卡岩相似的岩石，可由区域变质、深埋藏变质等作用形成，通常为无矿或贫矿，应严格地与夕卡岩区别开来。
%pVsafV 6FDj :~ 4、矿物组成 d9 [j4q_ 组成夕卡岩的矿物可达百余种，但主要以硅酸盐矿物为主，如石榴子石簇、辉石簇、角闪石簇、绿帘石簇、云母簇、次为符山石、方柱石、石英、碳酸盐类矿物。
k]ZE j/y~ ,7V?K j 矿石矿物有：金属氧化物磁铁矿Fe3O4，赤铁矿Fe2O3，镜铁矿Fe2O3，锡石SnO2，白钨矿CaWO4；金属硫化物黄铜矿CuFeS2，黄铁矿FeS2,磁黄铁矿Fe1-xS，辉钼矿MoS2，辉铋矿BiS3，方铅矿PbS，闪锌矿ZnS，毒砂FeAsS；硼矿物：硼镁铁矿，硅钙硼石，硼镁石；铍矿物：日光榴石，金绿宝石，硅铍石等。
V Rv4p5 -nGcm"'6F 5、夕卡岩形成过程 2TGND-(j 早期远变质形成的角岩、反应夕卡岩和似夕卡岩；晚期近交代形成相当粗的含矿夕卡岩。因岩浆侵入急增的地温梯度和大的流体循环单元。循环的各类流体通过简单碳酸盐原岩裂隙时，可发生多个不同的反应，岩体周围急剧的地热梯度产生复杂的变质晕，反应夕卡岩和似夕卡岩可全部转变为小规模的交代岩-夕卡岩。
@|A!? } | uy@v 6 更复杂的交代流体可能加入岩浆组分如Fe, Si, Cu等，于纯变质与纯交代之间形成一个连续变化的交代变质岩。早期的变质和交代温度高（可达 > 1200 ℃ ），尔后因温度降低而退变质蚀变。
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4Pv\YO 6、夕卡岩形成深度 xoVd[c!
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矿物平衡和流体包体的定量计算，加上沉积岩厚度和火成岩结构，可估算夕卡岩形成深度。冷凝边、斑岩基质粒径、岩体形貌、角砾化和碎裂化程度等野外观察，可判定其形成于较浅或较深的环境。造山带环境地热增温率35 ℃度/km，侵入前围温：2km--70 ℃;12km--420 ℃。局部侵入热流量增加，同样为400-700 ℃，较深的环境比较浅的环境，影响的岩石体积更大，且持续的时间更长。较高的围温影响了岩体的结晶历史，最大程度地降低退变质蚀变的量。
)M;~j !SuflGx,q 围温400 ℃度，如无后期隆起和构造事件，夕卡岩不再冷却至石榴子石和辉石稳定线下。深处较大的变质范广度和强度，能影响主岩的渗透性，降低通过交代流体能获得的碳酸盐的量。极端的情况是：在夕卡岩形成之前的变质作用，灰岩几乎全部转变为均质的钙硅角岩。夕卡岩仅形成在残存的灰岩补钉状团斑中，赋存高品位的夕卡岩型钨矿。
<VZ43I ZV{C9S & 深成环境下，岩石趋于韧性而不是脆性变形，侵入接触面近于平行层理，或沿层面或沿沉积岩褶皱侵入。如内华达 Osgood山脉(Taylor, 1976)夕卡岩形成深度5-10 km。此时侵入接触面与层面近于平行，夕卡岩窄而稳定延伸。如Pine Creek夕卡岩宽度小于10米，而长度和深度延伸超过1km (Newberry, 1982)。夕卡岩形成深度较大时，相对于岩体和变质晕而言，夕卡岩厚度就如窄窄的皮。
3w^W6hN) 18X?CoM~ 浅成环境下，岩石趋于断裂或碎裂而不是褶皱，侵入接触面切割层理层面。夕卡岩切割层理，大面积交代有利岩层，面积等于或超过岩体出露面积。浅位侵入所致的热液致裂，大大地增加了主岩的渗透性，有利于岩体有关的交代流体和后期较冷的地下水活动。地下水加入和夕卡岩矿物的退变质是浅成夕卡岩的最大特征。最浅的夕卡岩可形成于活动地热体系和海底地热泉口，为岩浆活动的远端产物，以岩脉、岩席为主，具冷凝边、细粒到隐晶质基质。
M"*NV(".g R xdj}xy 特定夕卡岩某个阶段的发育程度取决于局部地质环境。较深地壳环境比较浅地质环境，夕卡岩周围的变质范围要大，变质程度要高。
-W! M:8 *Xnf}Ozx 浅成环境，在冷却和可能与地下水反应期间，退变质作用要比深成环境强烈；深成环境碳酸盐岩呈韧性而不是脆性变形，接触带平行于层面；浅成环境恰恰相反。
$7YZ;=~B g#(+:^3' 构造型式的差异会影响到夕卡岩发育的规模和形态；主岩成分、形成深度和构造背景，造就了夕卡岩的多样化。
0_qr7Ui8( |ru!C( 7、夕卡岩成因 &en2t=a PxYK)n9& 夕卡岩与岩浆侵入活动有关，岩浆冷凝结晶之后，所释放出来的含矿气水热液于岩体与碳酸盐接触带部位，发生复杂的接触渗滤交代和接触扩散交代作用。侵入体附近的碳酸盐被岩浆热烘烤（接触变质）时，来自岩浆的物质组分，如SiO2加入到碳酸盐岩中（交代）；碳酸盐岩中的部分组分（如CO2）迁出。在高温环境下，SiO2 和钙、镁、锰结合形成各类硅酸盐矿物；CO2和钙镁锰加入至岩浆成分中结合成硅酸盐矿物。其形成方式有：渗滤交代、扩散交代和双交代。
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QlIIf 通过岩浆结晶冷凝析出的气水热液，交代岩体和碳酸盐岩。成矿物质主要来自岩浆成因的气、液及已冷凝的岩体和接触带上的碳酸盐岩；成矿后期，有下渗的天水因循环被加热溶解成矿物质，参与夕卡岩矿床的形成；可能有来自深部的地幔原始的初始溶液。
_N;@jq\q 6r"NU`1A;r 有权威人士提出了夕卡岩的火山成因说、区域变质说、埋藏变质说、层控说。这是将夕卡岩概念无限扩大化。这种所谓的“创新”，对于夕卡岩的研究及夕卡岩矿床的寻找，除了制造混乱外，毫无积极意义。 oI#TjF
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夕卡岩类一定含有石榴子石，但含石榴子石的岩石不一定为夕卡岩。 YC;@ ^
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有些钙硅角岩和似夕卡岩与夕卡岩相关，可指示寻找到夕卡岩及其矿床，但并非所有钙硅角岩与似夕卡岩都有找矿意义。 r )~?5d xD*Zcw(vj~ 8、夕卡岩形成的5个阶段 {ccc[G?>.Q
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1）夕卡岩期：生成各种硅酸盐矿物，主体形成期。不会有石英出现，分为三个阶段：
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早夕卡岩阶段（干夕卡岩阶段）（无矿阶段）：800℃～500℃高温超临界条件，SiO2和Fe等组分结合成各种硅酸盐如Ca-Al榴石、Ca-Fe榴石、透辉石、Ca-Fe辉石、硅灰石、方柱石等。发生于高温的超临界条件下，夕卡岩矿物不含水份。
XOX$uLm CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO2↑
y9mV6.r CaCO3+MgCO3+2SiO2→CaMgSi2O6+2CO2↑
}t#|+T2f 3CaCO3+Al2O3+3SiO2→Ca3Al2Si3O12+3CO2↑
v RtE RFL CaCO3+Fe2O3+3SiO2→Ca3Fe2Si3O2+3CO2
,R=!ts[qi 温度较高，未构成矿石沉淀，铁只能与硅酸盐等组分构成含铁的硅酸盐矿物，不能单独构成铁矿物。不出现有用的矿石矿物。
4U\>TFO `IlhLv B、晚矽卡岩阶段（湿矽卡岩阶段）（磁铁矿阶段）：因形成温度渐低，约500℃～400℃，故挥发份集中逐渐明显，和硅酸盐等组分形成含水硅酸盐矿物，如阳起石、透闪石、普通角闪石、绿帘石等，故又称“湿夕卡岩阶段”。此一阶段温度降低至近临界温度，矿液中的铁质不再进入硅酸盐矿物晶格，铁活动性减弱，构成单独铁矿物磁铁矿，因磁铁矿开始析出并堆积，可称磁铁矿阶段。此阶段过后，夕卡岩主体已基本形成，夕卡岩类矿物的大规模结晶活动已趋结束。
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M)Thq 'T^Ma LK C、氧化物阶段：此乃过渡性阶段，介于夕卡岩期和其后的石英硫化 物期之间。形成温度400～300℃之间。主要矿物有：钾长石、酸性斜长石、云母类如金云母、白云母少量黑及石英，即大量的金属氧化物和含氧盐，故称“氧化物阶段”：白钨矿CaWO4、锡石SnO2、赤铁矿Fe2O3 、少量磁铁矿、另外，少量硫化物开始出现，如辉钼矿、磁黄铁矿、毒砂等。
Ak3 ^en }c||$ 2）石英-硫化物期：温度大大降低，SiO2不再和Ca、Mg、Al、Fe等结合形成夕卡岩类矿物。因活泼性减弱，故独立形成大量的石英SiO2。热液中含有大量的金属组分和矿化剂H2S等结合成大量金属硫化物，还有方解石、绿泥石。这个时期又可分为两个阶段：
Pz*BuL < l\0PwD A、早硫化物阶段（铁-铜硫化物阶段）： 温度下降至300～200℃，中温热液阶段，形成的主要脉石矿物有绿泥石、绿帘石、绢云母、碳酸盐矿物、石英和萤石等，金属矿物主要有黄铜矿、磁黄铁矿、毒砂、黄铁矿、辉钼矿、辉铋矿。所形成的硫化物中以铁铜硫化物为主，故称“铁铜硫化物阶段”。
<Z t ]V`- Z42q}Fhm*R B、晚硫化物阶段（铅锌硫化物阶段）：温度下降至200℃以下，水的作用十分明显，交代早期矿物生成大量中-低矿物，如绿泥石、绢云母、石英，尤其是碳酸盐矿物明显增多。金属矿床主要是铅、锌硫化物如方铅矿、闪锌矿，少量黄铜矿及黄铁矿，可称为铅锌硫化物阶段。
Q1Qw45$ lZ5-lf 4 二、夕卡岩矿床 y~*B%KnEQy
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夕卡岩矿床系指以夕卡岩为主岩的接触交代变质矿床，产于岩浆侵入带，受侵入岩体接触带控制。夕卡岩矿床是世界钨资源的最主要来源（占70%），是铜、铁、钼、锡的主要来源，也是金、银、铅、锌、钴、铍、稀土、硼、铋等的相对次要来源。
6Z1O:Bou xY)eU;* 从侵入岩体内带向外，可出现矿化的分带现象：
内带斑岩型、云英岩型、内夕卡岩型，向外为外夕卡岩型、远夕卡岩型、脉型矿化；矿化从高温、中温到低温分带组合；从氧化物到硫化物、硫盐矿物的变化。 @[joM*U Zz (qc5o,F 三、夕卡岩矿床的找矿标志 o~Hq&C"^}
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1、矿床产于岩浆侵入岩区和火山岩带的次火山侵入岩区。
8\E=p+C V|A.M-XLv4 2、矿床产于侵入岩体与碳酸盐质沉积岩和碳酸盐质凝灰岩的接触变质晕内。矿体一般距岩体接触带200-300米（岩体内外），个别因断裂和岩脉的关系，而距岩体接触带1-3公里左右。
oeKl\cgFx 2FdwX ,O. 3、矿体受控于侵入岩体接触带形态，特别是岩体顶面的凹部、侵入体侧内凹部、岩体与岩脉交切部位、侵入岩体的超覆部位常常赋存富厚矿体。蘑菇状、塔松状岩体成矿好。因此，寻找夕卡岩型矿体，研究侵入岩体的形态与产状，至关重要！
B (eXWWT_ O qsuuE 4、沉积围岩捕虏体周边甚至全部为矿体。
5M> p%/ fFVQu\ 5、接触带上的夕卡岩并非均有矿体产出，但富厚矿体均产于接触带上的夕卡岩中；赋矿的夕卡岩均有断裂破碎迹象，即接触带+夕卡岩+断裂，裙边褶皱+断裂+夕卡岩必定产富厚矿体。因此，断裂加接触带是夕卡岩型矿床寻找的有效标志。
rhzI*nwOT 2.JrLBhN 6、隐伏侵入岩体、夕卡岩及其矿床，在地表往往具有热变质晕带，如角岩、钙硅角岩、似夕卡岩、黑云母、红柱石、空晶石、堇青石斑点、接触变质团块、大理岩团块、岩脉等。
%@(+`CCA \1-lda 7、负的重力异常区、磁异常区、低阻高极化区，往往是寻找隐伏夕卡岩矿床的地球物理标志。
{R(/Usg!= ZuWh gnp 8、低温至高温元素的地球化学异常环带，是寻找隐伏夕卡岩型矿床的地球化学标志。
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不要将钙硅角岩和似夕卡岩，轻易作为区域变质、埋藏变质和火山热变质的产物，应该积极探索隐伏岩体及其夕卡岩型矿床。
