成矿流体结晶固化与蚀变过程体积膨胀现象的发现
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发布时间：2023-05-26 17:43
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时间：2024-11-24 18:00
黄铜矿、磁铁矿、钾长石与石英是斑岩铜矿床主要的成矿矿物，其形成过程中涉及体积的变化。
已有的实验研究结果显示，石英的摩尔体积为22.7cm3/mol，SiO2液体的摩尔体积约为27.3cm3/mol（Brfickner，1970；Courtial等，1999；Rabukhin，1999），这表明液体的SiO2结晶形成石英的过程是体积缩小的过程，体积缩小率约为16.8%。
目前，还没有关于Fe3O4液体与CuFeS2液体摩尔体积的实验测试结果报道。在对斑岩铜矿矿石的结构构造研究过程中，发现许多磁铁矿和黄铜矿体伴生，有可能是体积膨胀应力作用形成的结构与构造。典型的构造包括3种类型。
1）树枝状破裂构造通常发育于围限磁铁矿和黄铜矿的矿物中。图4.14a所示的树枝状破裂发育于磁铁矿周边先形成的石英中，主破裂垂直于磁铁矿与石英接触面向外生长，尤其是从磁铁矿体往石英中凸入的部位生长。图4.15a所示的树枝状破裂为黄铜矿充填并沿脉体尖端向外生长。
2）黄铜矿周边黑云母的膝折与破裂构造（图4.14b）与磁铁矿-黄铜矿脉的胀凸构造（图5.15b、c）。磁铁矿-黄铜矿脉的胀凸构造的主要特征是黄铜矿与磁铁矿集中的地段脉体明显且突然地较邻近的石英段宽许多。
3）黄铜矿石英脉中的“鱼骨状”破裂构造，其发现于红山铜多金属矿床块状硫化物中的黄铜矿石英脉中（图4.16）。“鱼骨状”破裂构造由分布于脉体中心、延伸与主脉一致的石英细脉和一系列平行分布、与主脉近直交的石英支脉组成，其中石英支脉近等间距发育、断续与石英主脉相连，黄铜矿被石英支脉分割成*行的条带状（图4.16）。
图4.14 琼河坝桑南斑岩铜矿床与磁铁矿（Mt）伴生的石英（Qz）中树枝状破裂构造（a）和与黄铜矿（Cp）伴生的黑云母（Bi）的膝折与破裂构造（b）
图4.15 蒙西斑岩铜矿床黄铜矿充填的树枝状破裂（a）与磁铁矿（Mt）和黄铜矿（Cp）的胀缩构造（b与c）
鉴于石英的结晶与形成为体积收缩的过程以及“鱼骨状”破裂仅发育于黄铜矿石英脉内，其形成与黄铜矿的结晶有关，与流固转化过程体积膨胀及其产生的体积应力与压裂作用有关。即：对于由CuFeS2+SiO2构成的流体脉中靠边部的CuFeS2组分优先结晶形成黄铜矿，并形成外侧为固体黄铜矿壳、内侧为流体的管流结构；从CuFeS2流体转化为黄铜矿的过程是系统体积膨胀的过程，黄铜矿初始结晶额外需要的体积可以通过挤压围岩黄铁矿来获得，而当结晶体系形成管流结构后其额外需要的体积只能通过挤压未结晶的SiO2流体来获得；由于流体的体弹模非常小，SiO2流体受挤压的过程是应力积聚的过程，当积聚的应力值大于黄铜矿壁的抗张强度时，黄铜矿将被压裂、SiO2流体注入破裂并形成“鱼骨状”破裂构造。
图4.16 块状硫化物矿石中黄铜矿石英脉内的“鱼骨状”破裂构造
基于磁铁矿-黄铜矿胀凸特征（图4.15c），初步估算结果显示从Fe3O4液体与CuFeS2液体结晶形成磁铁矿与黄铜矿的体积膨胀率分别为20%与19%。
另一方面，钾交代是深成斑岩铜矿中一个主要的蚀变类型（Schwartz，1947；Fournier，1967a，1967b；Lowell，1968；Nielsen，1968；Lowell等，1970；Rose，1970），它涉及体积的增加（Xu等，2004）。正长石取代钠长石和钙长石产生的分子晶格体积膨胀系数可以通过下面的交代反应进行粗略估计（Orville，1963；Deng，1986；Collin，1996）：
东准噶尔斑岩铜矿成矿规律与成矿预测
正长石取代钠长石所产生的一个分子晶格体积扩张率大约为8.6%，正长石取代钙长石和石英的一个分子晶格体积扩张率为3.4%（Xu等，2004）。
