岩浆混合作用及其成矿意义

岩浆混合作用及其成矿意义

摘要: 岩浆混合作用是岩浆演化的一种重要的表现形式,是指不同性质的岩浆在侵入过程中

在适宜的条件下发生相互混合的作用。岩浆混合作用的发生受到了多种因素的影响，它具有很多岩相学、包体、地球化学特征，但在混合机理等方面的研究中依然存在一些问题。它的成矿作用与斑岩型Cu-Au-Mo矿床具有紧密的联系，具有较好的成矿前景。

关键词：岩浆混合作用成矿作用 Cu-Au-Mo矿床识别标志

1.研究概况

岩浆混合作用(magma mixing)是岩浆演化的重要表现形式之一，不仅是形成火成岩多样性的主要机制，也与Cu、Zn、Mo、Au、Fe、Sn、W等成矿作用有着密切的联系。通过对岩浆混合作用以及岩浆混合的过程的研究，我们可以探究火成岩岩石成因以及多金属成矿元素迁移富集，也并以此来研究成矿作用背景和类型以及成矿潜力。

自化学家Rusend R W提出到现在，岩浆混合作用的研究已有150年的历史,

美国地质学家Wilcox总结认为,岩浆混合作用学说的发展经历了5个不同的阶段:提出岩浆混合学说并遭排斥阶段(1852～1879年);不断补充新证据阶段(1880～1914年);暂被遗忘阶段(1915～1952年);突破阶段(1953～1972年);深入和扩展

研究阶段(1973年至今)。

2.岩浆混合作用类型及标志

岩浆混合作用是指不同性质的岩浆在侵入过程中在适宜的条件下相互混合的作用。但岩浆的混合程度并不相同，因而也呈现出不同的混合类型。目前，由于技术水平限制，只能根据岩石和矿物的特殊现象来证明岩浆混合作用的存在。2.1岩浆混合作用类型

据詹华明等(2010),以岩浆的绝对温度和相对温度为基础,将岩浆混合作用的类型划分为以下三种:

(1)混合作用: 参与混合端员的岩浆完全地混合在一起形成均一的新地质体( 岩浆或岩石), 后者表观上与单一岩浆形成的地质体几乎没有差别,但端员岩

浆混合时的温度和黏度相差很小, 并且保持液相状态, 以化学混合方式为主,

是高温环境下的一种混合作用。

(2)混杂作用: 参与混合的端员岩浆未完全混合均一, 表观特征明显, 含有丰富的不平衡标志, 可以识别出成层条带、岩浆团及大量包体的大致轮廓、形态与成分。其余特征与混合作用相同, 表现为端员岩浆混合时的温度和黏度相差较大, 以机械混合方式为主, 是中温条件下的一种混合作用。

(3) 注入作用:参与混合的端员岩浆相互穿插, 但基本上没有化学组分的迁移, 两者的接触处没有冷凝边, 能观察到条带状的物质成分交换,只有机械插入, 形成“你中有我、我中有你”的复杂景观, 为低温条件下的一种混合作用。

2.2岩浆混合作用的标志

根据张晓倩等（2014）、齐有强等（2008）、李昌年等（2002）的论述，将岩浆混合作用的标志总结如下：

(1)野外特征:区域地质图上的混合岩侵入体多呈圈层状分布，或见于断裂带。在岩石组合上,形成复合岩流、复合岩墙和复合杂岩体，各端员成分间常具过渡带或涌动接触关系。有些地区可见混合岩浆两端员岩浆岩，有的只可见其一，

很多两端员都未见，而显示高度的岩浆混合作用。

(2)岩相学特征:在结构构造上,矿物组合与岩石结构显现出不协调性,早期结晶矿物物常被另一类岩浆捕获，呈残核结构、文象结构、蠕虫结构和交代结构等，表示发生局部熔融。如橄榄石与石英、辉石与石英等，常见有环带结构、文象结构、蠕虫结构和交代结构等，发育角砾状、团块状、条带状、阴影状、网脉状和斑杂状等构造。由此可见，中间过渡成分与两岩浆端员之问是否有同时结晶和岩浆共存现象，是混合作用在岩相学方面的一个重要特征。

（3）包体特征：岩浆混合作用的特征是十分明显和丰富的。中酸性岩中的镁铁质包体被认为是岩浆混合的指示体。这种包体一般比寄主岩的粒度细、色率高，与寄主岩的接触界线或明显或渐变，常具淬火边、细褶边和反向脉。包体内矿物成分具二元性，细粒矿物为岩浆混合形成，而粗粒的长石矿物多来白寄主岩石。

（4）岩石化学特征：哈克图解（实例见图1）、同分母异分子比值图（实例见图2）中岩浆混合岩的成分投点位于两端员岩石之间，且呈直线分布。

图1. 克拉玛依岩体中与岩浆混合作用有关的岩石哈克图解

图2.克拉玛依岩体中与岩浆混合作用有关的微量元素同分母异分子比值

（5）地球化学特征：混合岩的微量元素和稀土配分特征常与端员岩浆一致，稀土配分曲线位于两端员岩石成分之间，呈扇形分布(LREE受影响相对较大，在图解中总体呈扇形)（图3）。混合岩的氧、锶、钕和铅等同位素特征值常位于壳、

幔标准值之间，反映岩浆混合的特征。

（6）年代学特征：发生混合作用的两个端员岩浆与混合岩常具有相同的

年龄。

图3. 混合岩浆模拟的稀土元素球粒陨石配分

3.岩浆混合作用模式

（1）喷泉式岩浆混合: 酸性岩浆房底部有镁铁质岩浆从下向上注入，并发生扩散和对流，使得镁铁质岩浆与酸性岩浆混合形成镁铁质包体和条带。

（2）层状对流式岩浆混合: 静态岩浆房内因存在温度、密度梯度而产生扩散对流作用导致的岩浆混合，该岩浆混合的规模取决于带状岩浆房内梯度的大小。

（3）大陆壳构造背景下的岩浆混合模式: 板块俯冲环境下，俯冲洋壳发生脱水，产生流体，导致上覆地幔楔的部分熔融，形成玄武质岩浆，上涌的玄武质岩为下地壳带来高热能和流体，使其部分熔融，形成长英质岩浆。当底侵岩浆进一步集中时，镁铁质岩浆会沿薄弱带(深大裂谷)继续上升侵入上部的长英质岩浆房，并与之发生混合，形成一系列介于两端员之间的过渡型岩石（图4），甚至在合适的构造环境，基性端员岩浆会直接侵入地表，形成基性岩体或岩脉。

图4 大陆壳构造背景下的岩浆混合模式

4.与混合岩浆有关的矿床类型举例

岩浆活动有关的成矿作用的发生，一是需要富含成矿元素的源区，二是需要使成矿元素从岩浆下结晶分异释放出来并富集的环境。在岩浆混合过程中，镁铁质岩浆具有高温高硫及富含金属成矿元素的特征，可以作为源区提供成矿元素，在其与长英质岩浆混合时，成矿元素发生结晶分异、迁移和富集，可形成一定规模的矿床。因为岩浆混合作用尤与斑岩型（-矽卡岩型）Cu-Mo-Au矿床关系密切，因此，本文主要以斑岩型（-矽卡岩型）Cu-Mo-Au矿床实例进行探讨。

4.1西藏甲玛多金属矿床

由于底侵作用导致下地壳部分熔融且含大量地幔组分的新生铁镁质岩浆能够

0 ,挥发份、Cu以及S。冈底斯岩石圈地幔发生拆沉，能引起软流圈提供大量的H

2

地慢热熔体上升。由于岩浆不完全混合产生的包体曾遭受地幔的交代，使原始地幔部分熔融后形成的残留相，岩石圈地幔交代不仅增加了热流量和水，而且从熔融的岩石以及岩浆上升通道中带走了大量的硫和亲铜元素(如铜)。这些富含金属元素和硫的高温、高氧逸度、含水的铁镁质岩浆的注入使得地壳岩石发生部分熔融以及同化作用，并且增加了岩浆及流体中挥发份的含量，由于混合产生的岩浆

,并伴随着亲铜元素的迁

阻碍了熔体内含Cu硫化物的分离，混合过程中释放SO

2

移，最终造成了Cu的富集，并释放与Cl和H

O有关的金属元素。

2

在混合作用晚期，岩浆中富含氟元素，降低了熔体的固相线温度，从而长流体出溶过程且降低岩浆热液流体的初始温度。基性岩浆带来的热量能使混合作用维持足够长的时间从而使两种岩浆完全混合，能够多次提供热量，延长岩浆演化时间，为流体出溶创造条件金属元素的分离反复发生于岩浆房内部，并形成大量成长英质角岩，以黑云母、长石、石英等矿物的重结晶为主；（2）高温热液阶段，以高温蚀变矿物以及脉状岩枝、钾长石脉等热液脉体为特征，并有少量的辉钼矿含矿流体，使Cu及Mo、Au、Ag、Pb、Zn在有利的地质体中富集。

4.2内蒙古敖仑花铜钼矿床

岩浆热液成矿期分为4个时期：（1）角岩化阶段，主要在含矿岩体接触带形化;（3）中温热液阶段，以金属硫化物大量沉淀为特征，并具有绢云母化、绿泥石化、绿帘石化高岭土化等蚀变；（4）低温热液阶段，以低温蚀变矿物，即绿泥石、高岭土、方解石等为特征，金属矿物主要为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿为主。在成矿过程中，由于岩脉体积太小，无法提供足够的成矿流体及热源，因此与成矿作用关系密切的岩浆岩可能是受基性岩浆混合作用影响的敖仑花岩体，热液活动的中心可能位于岩体的深部或者岩浆房中。在敖仑花岩体形成过程中，在其岩浆房中受到基性岩浆混合作用的影响，并形成敖仑花岩体及闪长质包体，受混合作用影响的岩浆房继续演化形成花岗闪长斑岩脉。与成矿作用有关的热液蚀变为石英—钾硅酸盐化和石英—绢云母化。结合热液蚀变分带和含矿石英脉产状等特征，也暗示成矿流体可能来源于岩体深部或者岩浆房。

5小结

（1）岩浆混合作用是岩浆演化的重要形式之一，不仅在岩石学上帮助解释岩石的多样性，如解释部分酸性岩浆中所包含的铁镁质包体现象，而且岩浆混合作用与成矿作用关系密切，且与Cu、Mo、Au矿床的形成关系尤为密切，其成矿模式基本可以概括为：基性岩浆与花岗质岩浆混合产生混合岩浆，经过进一步分异演化形成了含矿岩浆。

（2）可以用来判断岩浆混合作用的标志有：野外宏观标志、岩石化学标志、年龄(一致)标志、显微标志等，在此不做详述。