水晶包裹体的类型及成因综述

矿　产　与　地　质

2002年第6期 第16卷2002年12月M I N ERAL R ESOU RCES AND GEOLO GY总第93期

水晶包裹体的类型及成因综述①

赵淑霞,张良钜,林　杰

(桂林工学院资源与环境工程系,广西桂林541004)

摘　要:水晶中的包裹体是在水晶生长过程中被包裹在晶体内的由一相或多相物质组成的封闭系

统。水晶中包裹体的形成与生长时的物化条件密切相关,而生长过程中的物化环境又直接影响了水

晶的结晶习性。

关键词:包裹体;类型;结晶习性;物化环境;晶体缺陷

中图分类号:P573;P578.494 文献标识码:A 文章编号:1001-5663(2002)06-0349-04

水晶一般是指在温度低于573℃条件下形成的三方晶系二氧化硅单晶体[1],也称Α石英。

水晶中的包裹体是在水晶形成过程中被捕获的成矿介质,由于晶体的生长随温度、饱和度等环境条件的变化而变化,因而包裹体的不同特征将会敏锐地反映出晶体生长过程中的环境条件。通过对水晶包裹体的研究,一方面有利于搞清晶体生长机理和各类包裹体形成的机制,另一方面可以了解天然晶体的生长过程和各类包裹体所代表的意义,为解释天然水晶成因提供了一些依据。

人类对水晶包裹体的认识和研究有着悠久的历史,并形成了丰富的石文化内涵。但是由于天然水晶的形成条件较复杂,在研究包裹体的形成机理方面仍有不少问题未得到解决。本文通过对水晶中包裹体特征的仔细观察和统计对比,提出了比较合理的分类方案,并对其形成机理做了一些初步的探讨。

1　水晶的结构特征及成矿类型

水晶属三方晶系,三方偏方面体类。常见的天然水晶主要是由六个柱面(m)和大菱面体(R)、小菱面体(r)组成的聚形(见图1(a)),有时也能看到三方偏方面体(x)和三方双锥(s)。空间群为C312和C322,并呈左右对称(见图1(b))。水晶的基本结构基元为Si-O四面体,以顶角相连,构成沿Z轴排列的共轭螺旋结构。

以前的研究成果表明,水晶晶体的形成要求:(1)一定Si O2含量的成矿溶液;(2)成矿溶液的性质为略偏碱性(pH=7±)、低盐度(<11%);(3)成矿温度低-高温,压力中-高压(200～600M Pa);(4)水晶形成过程中,温度和压力变化缓慢,为一较稳定的环境; (

5)一定规模的空洞和裂隙[2]。

图1　水晶的结晶形态(a)及左形水晶(b)

F ig11　C rystal shap e of quartz(a)

and L eft handed quartz(b)

综上所述,水晶的形成可能是多成因和多来源的。其成矿类型主要有伟晶岩型、矽卡岩型、硅酸盐岩中热液型和碳酸盐岩中热液型水晶矿床。而其中分布最广,比较具有工业意义的水晶矿床为热液型。根据共生矿物特征、成矿产出的地质条件、水晶矿包裹体特征和包裹体盐度测定方面的资料,又可细分为以下成因类型(表1)。

2　水晶中包裹体的类型划分

包裹体是矿物中由一相或多相物质组成的封闭系统[3]。对于这个概念,应当强调两个方面:(1)包裹体在矿物中是一个封闭系统;(2)该封闭系统是由一

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①收稿日期:2002-01-29　作者简介:赵淑霞(1972-),女,河北人,在读研究生,研究方向宝玉石研究。

基金项目:广西自然科学基金资助项目(桂科计字[2002]29号)

表1　石英晶体成因分类表

T ab le 1　Genetic classificati on of quartz crystal

成因类型主要成矿作用

共生矿物

均一温度(℃)

气液包裹体主要特征

盐度(%)低温热液型岩浆热液与地下热水共同作用辰砂、重晶石、方解石134～226少量气液包裹体,有机物2183～4156

中低温热液型岩浆热液作用方铅矿、

黄铁矿153～297少量气体包裹体,有机物

5178中高温热液型热液作用

毒砂、绿柱石、萤石、电气石

215～322

大量气体包裹体

418～917

相或多相物质组成,并与主矿物具有相的界限,它的

物质来源可以是与主矿物无关的外来物质或是相同于主矿物的成岩、成矿介质。

国内外关于包裹体的分类有许多种,为较客观地反映其本质特征,我们将其简要归纳为两种,即按物理状态和成因对水晶中包裹体进行分类。2.1　物理状态分类

主要是根据水晶中包裹体的物质来源、充填方式、相的成分以及各相所占的比例划分为两大类:(一些包裹体的形态特征见图2)

。

图2　水晶包裹体综合特征

F ig 12　Characteristics of inclu si on s in quartz

.1-块状固体包裹物　2-结晶矿物包裹体　3-粉末状固体包裹体4-绵　5-幻影　6-气液包裹体　7-负晶　8-镜面裂隙

9-道芬双晶　10-巴西双晶

2.1.1　固体包裹体

以结晶质固体矿物的形式或以粉末状、不规则状物质包含于水晶当中。这些物质在形成时间上可先于主矿物,其物质来源多属外来物质并以机械捕获方式形成。水晶中结晶质矿物成分有云母(白云母、黑云母、金云母、锂云母)、电气石、角闪石、阳起石、透闪石、石棉、金红石、硅灰石、绿柱石、绿帘石、绿泥石、萤石、黄铁矿、石墨、赤铁矿和镜铁矿等,此外,还可见到一些围岩捕掳物。2.1.2　气液包裹体

又可细分为:

(a )液体包裹体　指气液比即V 气

(V 气+V 液)小于50%的气液包裹体,V 气是气相所占的体积,V 液是液相所占的体积;

(b )气体包裹体　气液比大于50%的气液包裹体;(c )含液体包裹体　由气相、液体CO 2相和水溶液相所组成;(d )含子矿物包裹体　可见立方体石盐(N aC l )

等子矿物。

(e )含有机物或与水不相混溶的液体的包裹体　它由一些有机物液体(如油珠、各种烷类等)和无机液体(如H 2S )所组成。212　成因分类

以包裹体和主矿物之间的形成先后关系为主要依据,根据水晶晶体与包裹体形成的时间关系可划分三种类型(图3)

。

图3　水晶包裹体成因分类

F ig 13　Genetic classificati on of inclu si on s in quartz

1-原生包裹体　2-假次生包裹体　3-次生包裹体

(1)原生包裹体　先于主矿物或与主矿物同时形

成的包裹体,其特点是包裹体生成后不发生空间上的移动。原生包裹体占据主矿物结晶构造位置上,其形状常具有一定的规则形态。它所包含的溶液就是主矿物的成矿溶液,代表了该矿物形成时的成分和物理化学条件(温度、压力、pH 值等)。

(2)假次生包裹体　是在主矿物结晶过程中,由于应力和构造作用,使已结晶的矿物发生破碎和裂开,在这些裂隙中,成矿溶液又重新进入而产生重结晶时形成的包裹体。其特点是形成之后在空间上发生过位移。假次生包裹体外端终止于晶体内的一个生长面,并存在着明显的排列面。与原生包裹体相比,虽然物理化学条件上有一些改变,但其成矿溶液是相同的,即本质上是一致的。

(3)次生包裹体是形成于主矿物结晶基本完成之后任何过程的包裹体,晶体形成后,因受外界作用力的影响而破裂,产生裂隙,这时在环境中活动的含矿溶液就有可能渗入晶体内成为包裹体。次生包裹体一般在

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