透辉石地质背景及成矿系统

透辉石、透闪石矿成矿地质背景及成矿系统1成矿地质背景本区地处胶辽台隆（Ⅱ），北部为胶北台拱（Ⅲ），南临胶莱台陷（Ⅲ），横跨6个Ⅳ级构造单元。

区内镁质碳酸盐岩发育，均受到一定程度的区域变质作用和岩浆活动的影响，对透辉石、透闪石矿床的形成极为有利。

1.1地层区内地层主要为新太古代胶东岩群（Ar3j）、古元古代粉子山群（Pt1f）、荆山群（Pt1j）、芝罘群（Pt1Z^）和新元古代震旦纪蓬莱群（Zp）,它们组成结晶基地。

缺少古生代地层。

盖层只有中生代白垩系（K）及新生代新近系（N）和第四系（Q）。

粉子山群、荆山群镁质碳酸盐岩建造是重要的含矿层位，古元古代粉子山群（Pt1f）主要岩性为大理岩、黑云变粒岩、透闪岩、透辉岩、石墨透闪岩、浅粒岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩、矽线黑云片岩等。

从岩性组合看，粉子山群原岩下部以碎屑岩为主；中部以富镁碳酸盐岩为主，为透辉石、透闪石矿的形成提供了原岩基础；上部则以泥质岩系为主。

本群岩石变质达高绿片岩相—低角闪岩相。

本群经历了比较强烈的多期褶皱变形。

直接覆盖于太古宙岩系之上。

荆山群野头组（Pt1j Y）是透辉石矿的又一含矿层位。

本组据其岩性组合分为二段，下部祥山段为一套变质的钙镁碳酸盐岩及碎屑岩，各地横向变化较大。

上部定国寺段基本岩性为大理岩，相对比较稳定。

从原岩分析，祥山段主要为正常沉积的碎屑岩和钙镁质碳酸盐岩，但在各地均发育的斜长角闪岩，其原岩应为基性火山岩类，说明此段沉积过程中，曾普遍发生过较强烈的基性火山喷发作用。

定国寺段在各地延伸稳定，其原岩主要为含杂质的灰岩及白云岩类，但在牟平祥山、莱阳荆山地区、莱西南墅地区尚夹斜长角闪岩，表明伴随沉积，火山喷发事件在这些地区时有发生。

从变质建造看，荆山群是一套经历了高角闪岩相—麻粒岩相变质的石榴矽线黑云片岩、石墨岩系、大理岩系。

根据以上地层分析，透辉石、透闪石均形成于镁质碳酸盐岩建造和中，且经历了火山喷发作用及变质作用。

1.2岩浆岩区内岩浆岩分布广泛，自太古代以来，区内发生三期岩浆岩活动，相应形成三期岩浆岩。

a、桃科期岩浆岩：指伴随胶江运动和粉子山运动的侵入岩，属晚太古代—早元古代，多沿基底褶皱成群成带产出，规模较小，主要岩石类型有辉石橄榄岩、纯橄榄岩和辉石岩，含斑粗中粒二长花岗岩。

b、燕山期岩浆岩：区内中生代岩浆岩侵入活动频繁而强烈，根据岩体的侵入时代、绝对年龄划为燕山早、晚两期：早期：形成于早白垩世之前，绝对年龄为180～135Ma的侵入岩划为燕山早期。

岩体以酸偏碱性岩石及基性岩石为主，属钙碱性岩石系列。

呈岩基或岩株产出。

晚期：把侵入到白垩系，形成于第三系之前，绝对年龄为140～70Ma的侵入岩划为燕山晚期。

岩体以中酸性-酸性岩为主，多呈钙碱性系列，呈岩基、岩株产出。

c、喜马拉雅期侵入岩：形成于晚第三纪及第四纪，同位素年龄值18.6-93.9Ma。

以裂隙-中心式基性火山喷发和裂隙式宁静溢流为特征。

岩性为碱性橄榄玄武岩。

在该区的透辉石矿床中，岩浆岩虽广泛分布，但绝大多数矿床范围内无大规模侵入岩体，仅有少量小规模的脉状侵入岩。

这些脉状侵入岩，切穿透辉石矿层，如老官庄透辉石矿区所见的石英闪长石玢岩、闪长岩脉等，属于成矿后侵入岩，与成矿无关。

战山附近的侵入岩，属燕山早期侵入岩。

形成时间大大晚于区域变质成矿时间。

透辉石矿体呈残留体分布在石英二长岩中。

可见成矿与石英二长岩无关。

但石英二长岩侵入时对透辉石矿产生了强烈的迭加改造。

在该区透闪石矿床中，大多分布有桃科期侵入的含斑粗中粒二长花岗岩，岩体呈岩基产出，与张格庄组呈侵入接触关系，另外，还见有规模较小的基性岩脉、闪长岩脉、花岗岩及花岗斑岩脉、长英岩脉等。

岩脉一般位于含矿带附近。

为矿化提供了丰富的硅质来源。

1.2.1变质作用据文献资料，硅质白云石大理岩遭受前进区域变质，产生一系列的岩石组合，指示一个低压变质相。

透辉石大致在角闪岩相的开端形成。

结合粉子山群岩石的变质程度和透辉石矿在区域分布上的层位稳定性特征，说明调查区的透辉石、透闪石矿是区域变质作用的产物。

2成矿系统根据本调查区岩石组合,矿石类型,本区为镁质碳酸盐岩建造成矿系统2.1成矿物质来源成矿物质来源是成矿系统中的物质基础,根据透辉石、透闪石的化学成分分析，成矿物质主要为MgO 、CaO 、SiO 2。

a 、钙镁质物质来源本调查区透辉石、透闪石的主要含矿层位张格庄组（Pt 1f Z g ）、巨屯组（Pt 1fJ ）、野头组(Pt 1jY)从岩性组合和岩石中含的大量的变余沉积结构分析（如变余层理、斜层理、豆状、结核状等），说明原岩为沉积成因的钙镁质碳酸盐岩和碎屑岩，其钙镁物质来自于海水及古陆风化的含钙镁质岩石。

b 、硅质来源本区透辉石的主要含矿层位为巨屯组（Pt 1fJ ）、野头组(Pt 1jY)，岩浆岩虽广泛分布，但绝大多数矿床范围内无大规模侵入岩体，仅有少量小规模的脉状侵入岩。

这些脉状侵入岩，切穿透辉石矿层，透辉石矿体呈残留体分布在石英二长岩中，可见与成矿无明显关系。

故其硅质来源主要为变质原岩和其成矿围岩。

以矿石的主要化学成分MgO 、CaO 、SiO 2等计算原岩成分（考虑区域变质过程中除CO2和H2O 带出外，其它组分不变）老官庄透辉石矿的原岩成分为白云石48.33%、方解石4.03%、石英40.76%、其它6.89%。

其原岩应为含硅质钙镁质碳酸盐岩和碎屑岩。

由此可见，透辉石矿床硅质主要来源于陆源碎屑沉积岩本区透闪石矿主要含矿层位为张格庄组（Pt1fZ g），矿石为滑石透闪岩，围岩均为白色白云石大理岩，原岩化学成分中硅质含量较低（如蓬莱大季家透闪石矿区围岩的主要化学成分平均为Si02:7%；Mg0：20.3%；Ca0：29.67%；L0I：37.36%），形成透闪石矿床除原岩中所含硅质成分外，还需外来硅质成分的加入。

本区矿床中，大多分布有桃科期侵入的含斑粗中粒二长花岗岩，岩体呈岩基产出，与张格庄组呈侵入接触关系，另外，含矿带附近还见有规模较小的基性岩脉、闪长岩脉、花岗岩及花岗斑岩脉、长英岩脉等。

在区域地质条件下，桃科期岩浆期后含Si02热液沿着层间破碎带对白云石大理岩进行交化，可产生蚀变及矿化形成透闪石。

因此透闪石矿床硅质除来源于原岩沉积的陆源碎屑外，还应来源于岩浆期后含Si02的热液。

2.2成矿地质作用本区桃科期由于构造运动和岩浆作用导致地壳开裂，地层产生变质、褶皱、断裂及层间破碎，大量岩浆物质及期后含Si02热液，上升侵入或喷出地表，加热地壳内流体循环和溶解成矿物质，形成化学活动性流体，并沿盆地边缘同生断裂上升，沿矿区内层间破碎带及发育的各种小构造（如小褶曲，层间破碎和节理裂隙）运移、对镁质碳酸盐岩进行交代，产生相应蚀变及矿化作用。

形成透闪石矿。

首先在中深部产生蛇纹石化，形成蛇纹石蚀变带：6CaMg（CO3）2+4SiO2+4H2O=Mg5（Si4O11）（OH）3+6CaCO2+6CO2↑白云石蛇纹石420（体积，下同） 217随着交代作用的进行，温度逐渐降低，在中浅部产生透闪石化，形成透闪石矿：5CaMg（C02）2+8Si02+H20=Ca2Mg5（Si411）2（OH）2+3CaC02+7C02↑白云石透闪石350 252最后，热液中的SiO2浓度降低，水分增加，以低温交代为主。

透闪石经水化全部或部分生成滑石矿。

3Ca2Mg5（Si411）2（OH）2+2H20+C02=5Mg3（Si410）（OH）2+6CaC03+4Si02透闪石滑石756 685同时，热液中残留的Si02、H20与白云石大理岩作用也可直接生成滑石。

3CaMg（Ca3）2+4Si02+H20=Mg5（Si410）（OH）2+3CaC03+3C02↑白云石滑石210 137成矿阶段硅质成分较充分，但由于矿体体积较原岩缩小9～35%，所以共生矿物方解石含量较高，一般为9～35%，同时会有白云石残留矿物。

滑石矿大多在透闪石基础上形成，所以零星分布或包容于透闪石矿体中。

而这种滑石矿由于体积较原岩仅缩小9%，所以质量较纯。

共生矿物方解石含量小于9%。

成矿作用仅发育于中浅部位，矿体相应延深较小。

另外，层间破碎带规模小，矿体因此常呈透镜状。

但矿化因受层位控制，而含矿层分布十分稳定，所以矿化是比较连续的。

原岩受构造应力影响，上覆岩层和围岩的压力以及残余地幔或热点也可使地壳热流值升高形成成矿流体，较高压力的成矿流体沿剪切带上升，并与围岩交代形成大规模矿化。

透辉石矿的典型矿物共生组合是：透辉石+透闪石+方解石+石英。

这一共生组合，可出现在多种变质条件下。

根据收集的资料，一般在压力为7千巴的高压条件下，这一组合可出现在高级变质相带内，但这和本区的泥质岩石和基性火山岩的变质程度不吻合。

在本区这些岩石属中级变质岩，所以研究区透辉石矿亦应是中级变质的产物。

在含CO2高的流体条件下，当压力大于3千巴时，透辉石晚于镁橄榄石形成，出现透辉石+透闪石+镁橄榄石+方解石+白云石的矿物共生组合。

在本区的透辉石矿石中不存在这样的共生组合，因此本区的透辉石矿只可能在压力小于3千巴的条件下形成。

由透闪石形成透辉石的变质反应：Ca2Mg5[Si8O22][OH]2+3CaCO3+2Si02→5CaMg[Si2O6]+3CO2+H2O 透闪石方解石石英透辉石其生成物的CO2/H2O+CO2的克分子比约为0.9。

在此条件下，当压力Pf=1千巴时，透辉石的生成温度为486℃±15°；Pf=2千巴时，为515℃±15°；Pf=3千巴时，温度为595℃左右。

按巨屯组上复岩层总厚5～6千米（上复岗嵛组0.9～1.2千米，蓬莱群总厚4.1千米），计算岩层静压力为1.38～1.65千巴。

张格庄组上复岩层总厚6～7千米（上复巨屯组0.7～1.2千米，岗嵛组和蓬莱群的厚度同上），计算静压力为1.65～1.93千巴，若考虑附加构造应力，估计透辉石矿形成时的压力将不会超过3千巴。

若考虑局部构造翘起，则形成压力可能在1千巴左右。

若不考虑上复蓬莱群所造成的静压，则压力在0.5千巴左右。

按照上述透辉石矿形成的温度和上复地层厚度（透辉石矿形成的深度），估计形成透辉石矿的地热梯度将在100℃/km左右。

这个地热梯度与都城秋穗划分的低压型区域变质作用的梯度基本一致。

在透辉石矿成矿过程中（区域变质过程中），有大量H20和CO2的带出。

没有H20和CO2的带出，硅质白云岩和白云质砂岩将保持原岩成分，或成为大理岩保存至今。

据老官庄透辉石矿石和地下已渐变为非矿岩石的碳酸盐含量的差别，前者方解石含量小于1%，后者可达20%，造成这种差别的原因之一，是地表碳盐矿物风化淋失。

但矿区矿石基本为致密块状，矿石组成的淋失量不大。

按前述地表矿石体重为2.81，地下为3.11，假设体重差别完全由化学风化作用，使碳酸盐矿物淋失引起，用矿石体重差别计算其淋失量也仅为9%，况且淋失物非为碳酸矿物，体重差别还由于物理风化作用，使矿石产生裂隙，体重变小。