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神奇的花岗岩交代结构

楼主:科学出版社 时间:2018-05-15 11:08:26






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花岗岩浆结晶成岩后,随着温度缓慢下降,加上与岩体内残余流体的作用,已经晶出的矿物会发生一些成分和结构上的变化。无论是超溶线的碱性长石花岗岩,还是亚溶线的正常花岗岩、花岗闪长岩等,碱性长石会析出钠长石,形成条纹长石,而原先的正长石会向微斜长石转化,甚至彻底变为微斜长石。斜长石也会向低温态转化。这些都是在固相线下(约500℃)发生的变化,岩石的总成分保持不变,都不属于交代作用所致。


但是花岗岩类岩石形成后,或者与成岩相隔很近的残余流体(温度也在固相线下),或者与成岩时间相隔很久有一些深部上来的热液流体渗入,使某些原生矿物不稳定而发生溶解或变化,较稳定的新生矿物随即在此(溶解或变化之处)形成,从而使岩石的部分矿物成分改变,岩石的结构也发生了变化,这就属于交代作用了。




林格仑认为交代作用发生时,被交代矿物刚一发生溶解,等体积的交代矿物就立即在那儿沉淀结晶出来,因此交代矿物与被交代矿物的体积相等。在交代过程中,溶解-沉淀结合得如此紧密,显微镜下观察不到出现有可察觉的空间。


普特尼斯认为离子交换,岩浆期后蚀变,假象交代,化学风化,成岩作用和变质作用等等都涉及矿物的交代现象。 矿物交代现象的共同的特征是一种矿物被另一种更稳定的矿物所替代。


此外,在新的物理化学环境下,旧矿物被外来的气液通过离子交换就地改造, 局部或全部转变为新矿物,这里没有经历旧矿物逐渐溶解、新矿物逐渐形成的过程,这种矿物成分的变化也应该是一种交代作用的结果。


于是普遍认为交代作用过程应具有三个特点:


(1)交代过程中整个岩石保持固体状态;

(2)被交代矿物的溶解或改变(改造、质变、转化),和交代矿物的形成或结晶,几乎是同时进行的;

(3)被溶解或改变(改造、质变、转化)的原矿物和新形成和结晶的新矿物的体积一致。即交代后,岩石体积保持不变。



通常,交代作用和现象也常用“化”字来表示。原生甲矿物被(或遭受)新生乙矿物交代,称甲矿物被(或遭受)乙矿物“化”。例如,钾长石被钠长石交代,称钾长石被钠长石化;黑云母被绿泥石交代,称黑云母被绿泥石化;钾长石被石英交代,称钾长石被石英化等等。矿物交代的程度,即 “化”的程度,大体上常用微弱、中等、强烈、彻底等几个等级进行描述。 


如果原矿物先被溶解掉一部分,出现了一个自由空间,之后再结晶出新矿物,严格说就不能算作交代,而应属于充填。


交代概念与岩浆结晶过程中形成矿物时发生的类质同象替换的概念有质的不同。交代作用造成的现象有时与两种矿物结晶时达到共结线而发生同时结晶现象相似。交代现象也容易与有的矿物在成岩后发生固溶体分离(出溶作用)现象相混淆。


交代作用的关键证据是在交代矿物中存在有被交代矿物的交代残留体。然而,应该把交代残留体跟同时结晶的夹裹矿物,岩浆岩中的正常包裹矿物区分开。


花岗岩是否发生过或强或弱的交代作用,是地质工作者,尤其是岩矿研究者经常会遇到的问题。例如产Li、Be、Nb、Ta矿化的花岗岩,与普通花岗岩的结构有很大不同,是否由强烈钠长石化所造成?花岗岩中的钾长石大斑晶主要是岩浆结晶的,还是交代形成的?这涉及花岗岩是岩浆成因还是交代成因的大问题。岩石是否遭受过某种强烈的交代作用,例如强烈的钠长石化、钾长石化或硅化。作者认为可以通过显微镜下仔细观察,在判别交代现象的基础上,查明和弄清这些问题。


这里讨论的是单个新生矿物对单个原生矿物之间发生的交代现象。研究的主要素材来自中国广东台山阳江沿海一带和广东湖南交界的诸广山中新生代花岗岩杂岩体和甘肃芨岭古生代花岗岩体,以及其中发育的碱交代岩。在数以百计薄片观察的基础上,依据交代矿物和被交代矿物的方位的异同,作者认为交代结构主要应分为两类:1)异方位交代型;2) 同方位交代型。 钾长石的异方位钠长石化与钾长石的同方位钠长石化是很不相同的,它们是分别发生的,没有过度。它们的形成条件必然彼此不同,尽管都被笼统地称为钾长石的钠长石化了。


这里对净边钠长石,粒间钠长石,细小叶片状钠长石,钾长石化,石英化,绿泥石化,绿柱石化,蠕英石,条纹钠长石,反条纹长石,钾长石巨晶等的形成原因,对于交代机理,以及对多次交代现象的分辨,作了较详细的探讨和解释。主要是使用岩石偏光显微镜进行观察、对照和研究。至于原生矿物发生重结晶和被新生矿物集合体替代等情况比较复杂,本文未作讨论。




本文摘编自戎嘉树、王凤岗著《论花岗岩交代结构——来自岩相学的证据

》(责编: 王 运 韩 鹏)前言,内容有删减。



论花岗岩交代结构——来自岩相学的证据

戎嘉树、王凤岗

北京:科学出版社,2017.01

ISBN 978-7-03-051541-4


花岗岩中的交代结构不是杂乱无章的,而是有规律的。按交代矿物和被交代矿物结晶方位的异同, 作者首次提出将交代结构分为 “异方位交代” 及 “同方位交代” 两种类型。钾长石的异方位钠长石交代和同方位钠长石交代很不一样, 尽管都称它们为钾长石的钠长石化。它们是分别发生的, 没有过渡, 形成条件应该不同。对常见的净边钠长石、粒间钠长石、细小叶片状钠长石、钾长石化、石英化、绿泥石化、白云母化、绿柱石化、蠕英石、条纹钠长石、钾长石巨斑晶等的成因以及多次交代的先后顺序进行了探讨和解释。书中配有大量正交偏光下加上石英试板拍摄的彩色显微照片,使相关矿物晶体方位与交代现象、交代规律之间的关系更加清晰、明了。


(本期编辑:安静)


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