巖礦鑒定在礦床成礦期次研究中的應用

井晶晶

（河北省區域地質調查院，河北 廊坊 065000）

巖礦鑒定是以礦物學為基本原理發展以來的一門輔助學科，主要通過礦物之間的光學性質、重量、硬度、磁性、導熱導電性、氣味等差異進行礦物種類區分的方法，一般包括對巖礦石標本、碎屑、粉末、光（薄）片等的觀察[1]。隨著科學技術的不斷發展，巖礦鑒定工作逐漸向礦物微區化學成分、晶胞參數、晶系和內部結構等方向發展，促進了礦床學研究方法的發展。常見的巖礦鑒定方法包括光學顯微鏡法、熱分析方法、電子顯微鏡分析、X射線物相分析和譜學分析法等，但任何一種方法都有一定的局限性，一般采用多種方法組合使用的方式進行。

1 巖礦鑒定在礦床蝕變分析中的應用

礦床蝕變特征研究是分析礦床成礦期次的基礎，也是分析含礦熱液演化的過程，對分析成礦階段等有積極意義。如某矽卡巖礦床的鏡下鑒定為：薄片呈灰黑色，巖石為粒狀變晶結構，主要由石英、絹云母和白云母組成，礦物顆粒大小差別不大，其中石英含量約53%，呈粒狀集合體分布，部分重結晶，被絹云母環繞，保留了砂狀結構，顆粒磨圓較差，大小懸殊不大，大多數粒徑125μm～275μm；絹云母含量較多，約占29%，呈細粒鱗片狀分布在石英顆粒間，干涉色較鮮艷，為原巖中的泥質重結晶形成；此巖石中含有少量的白云母，約3%，呈片狀分布在石英顆粒間，應為后期蝕變產物，粒徑約35μm～125μm；金屬礦物較多，約占15%，大多呈半自形—自形分布在碳酸鹽礦物中，少量細粒的較均勻分布在變質砂巖中。此巖石中可見構造帶分布，有較多的脈體分布，最明顯的是有較寬的石英脈，脈寬約0.9cm，石英脈中有碳酸鹽脈穿插，碳酸鹽脈脈寬約2.5mm，且礦化與碳酸鹽脈密切相關；在變質石英砂巖中可見幾條寬約250μm的綠泥石脈分布，與礦化關系不明顯。從上述的巖礦鑒定結果顯示，該矽卡巖型礦床發育碳酸鹽化、硅化和綠泥石化，其中，金屬礦物較多且自形程度高，多分布在碳酸鹽脈中，顆粒大，推測金屬礦化與碳酸鹽化關系明顯。

2 巖礦鑒定在礦床成礦期次研究中的應用

（1）結晶結構在礦床成礦期次研究中的應用。結晶結構是礦石中最為常見的礦物結構之一，一般包含了自形晶結構、半自形晶結構、它形晶結構和包含結構等[2]。根據結晶結構判斷礦物生成先后順序的原理主要在于：含礦巖漿在結晶過程中隨著溫度的變化先析出結晶溫度高的礦物，由于在析出過程中含礦巖漿中礦物含量較小，相對而言晶出礦物所處的空間較寬闊，此時礦物多以自形晶或者半自形晶為主，隨著礦物不斷晶出，含礦巖漿中相對空間變小，此時晶出的礦物以半自形晶和它形晶為主。因此，可通過同一光片中不同金屬礦物或者同一金屬礦物的自形程度分析其晶出順序。此外，包含結構是判斷礦物先后晶出最直觀的結構特征之一，被包含的礦物為早期形成礦物，包含礦物為后期形成礦物。如某斑巖型銅礦床的G01光片具有自形—半自形晶結構，其中黃鐵礦的晶形主要包括十二面體、六面體和八面體自形晶體，多分布在脈石礦物中（圖1A）；在黃銅礦和脈石中可見呈片狀自形晶的輝鉬礦，赤鐵礦呈自形集合體狀或者放射狀分布在脈石礦物之間（圖1B），在黃銅礦中可見呈六面體狀鑲嵌的自形輝鈷礦、硫鎳礦；同時黃銅礦呈渾圓狀或者它形粒狀嵌布在黃鐵礦中，斑銅礦呈它形狀分布在脈石礦物中或者黃鐵礦周邊（圖1C）；可見它形黃銅礦被后期黃鐵礦包含（圖1D）；由G01光片可以得出，該斑巖型銅礦床在成礦過程中可能至少經歷了兩期成礦作用，其中黃鐵礦的形成至少為兩期，一期較黃銅礦形成時間早，另一期較黃銅礦形成時間晚，同時，斑銅礦的形成時間可能晚于黃鐵礦的形成時間。

圖1 某斑巖型礦床的礦物結晶結構特征

（2）交代結構在礦床成礦期次研究中的應用。交代結構是判斷金屬礦物生成先后的主要指標之一，常見的交代結構包括交代殘余結構、交代反應邊結構和交代格狀結構等。根據交代結構判斷礦物生成先后順序的原理主要在于：早期形成的礦物通過化學反應生成新的礦物，一般沿著早期礦物邊部、解理、裂隙等部位開始，后形成的金屬礦物程度較前者差，而早期形成的礦物通常被交代形成港灣狀、網格狀等結構。如某斑巖型銅礦床中的交代殘余結構，在黃鐵礦裂隙及邊部充填有自形程度較差的斑銅礦、黃銅礦和黝銅礦等金屬硫化物，且具有黃銅礦交代黃鐵礦和輝銅礦交代斑銅礦、黃銅礦的變化特征（圖2A）；交代反應邊結構，由于不同期次的成礦熱液作用，在鈦磁鐵礦裂隙及邊部交代形成假象赤鐵礦，黃銅礦周邊形成針鐵礦、輝銅礦、銅藍等礦物（圖2B）；交代網格狀結構，沿著黃鐵礦邊部以及裂隙縫隙，針鐵礦交代黃鐵礦（圖2C、D）。

圖2 某斑巖型銅礦床礦物結晶結構特征

（3）微細連晶結構在礦床成礦期次研究中的應用。微細連晶結構在礦床成礦期次和礦床成因研究中具有重要的意義，目前普遍認為微細連晶結構是由于成礦過程中含礦熱液的溫度出現驟降導致固溶體分離不徹底所致，進而形成了微細連晶結構[3]。因此，根據前人的研究資料顯示，若在斑巖型礦床中存在微細連晶結構，則暗示了斑巖型礦床在成礦過程中出現過溫度驟降現象。如某斑巖型銅礦床中輝銅礦-斑銅礦微細連晶（圖3A），斑銅礦主要分布在輝銅礦邊部；硫砷銅礦中黝銅礦-斑銅礦微細連晶（圖3B），說明斑銅礦、黝銅礦的形成期次晚于硫砷銅礦；斑銅礦-黝銅礦微細連晶（圖3C）；閃鋅礦中斑銅礦-黝銅礦微細連晶（圖3D）說明閃鋅礦形成時代應早于斑銅礦、黝銅礦；黃銅礦-黝銅礦微細連晶（圖3E）；黃錫礦-斑銅礦-黝銅礦微細連晶（圖3F）。

圖3 某斑巖型銅礦床微細連晶結構特征

3 結束語

綜上所述，巖礦鑒定在礦床成因、成礦規律以及成礦期次研究中占據了重要的地位，通過宏觀鑒定與微觀鑒定相結合的方式，分析成礦過程中不同礦物的先后晶出順序，對分析含礦熱液的演化過程中以及主成礦期含礦熱液性質等有積極作用。

同時，金屬礦物晶出順序（即成礦期次）研究有助于建立更加合理的成礦模式，以及分析礦床成因，為深部動力學機制提供基礎依據。因此，巖礦鑒定工作在礦床學研究中意義重大，應加強該方面的研究工作，為更加準確的分析礦床演化過程提供基礎支撐。