岩浆岩冷缩裂隙形成机制、类型及成矿作用任鹏飞

岩浆岩冷缩裂隙形成机制、类型及成矿作用任鹏飞

任鹏飞

甘肃省地质调查院甘肃兰州730000

摘要：在岩浆岩的裂缝中，岩浆冷缩裂隙是非常重要的一种类型。以往多学科、多角度的节理及裂隙研究不同程度地涉及到该类节理，取得了丰富的认识，但这些研究在冷缩裂隙的特点、形成机理、分类、裂隙的基本特征及其影响因素、成矿作用特点等方面系统性尚显不足，认识尚有争议。在前人研究的基础上，通过对不同机制和制约因素下岩浆冷缩裂隙的形成规律、裂隙类型，以及发育特点、裂隙(系统)规模和成矿作用特点等的探讨，分析不同裂隙类型的成矿作用特征，构建受体冷缩裂隙控制的斑岩型矿床的容矿裂隙概念模型，讨论其网状裂隙系统的裂隙特征、网状裂隙系统与斑岩的空间关系及其成矿作用和特点，较系统地归纳了岩浆冷缩裂隙的特点，丰富了斑岩型矿床的研究方法，对该类型矿床的理论研究具有一定的参考意义。

关键词：岩浆岩;冷缩裂隙;类型;形成机制;概念模型;斑岩型矿床;成矿作用

引言

岩浆作用实质上是地球各层圈之间相互作用的结果，岩浆是地球各层圈之间物质和能量交换的重要载体。通过对各类裂隙的形成机制和制约因素进行探讨，分析不同裂隙类型的成矿作用特征，构建受体冷缩裂隙控制的斑岩型矿床的容矿裂隙概念模型，并讨论其网状裂隙系统的成因、裂隙特征、网状裂隙系统与斑岩的空间关系及其成矿作用和特点。

1岩浆作用

岩浆作用具有重要的地球动力学意义：（1）岩浆岩及其所携带的深源岩石包体被当之无愧地称作探测地球深部的“探针”（ｌｉｔｈｏｐｒｏｂｅ）和“窗口”（ｗｉｎ－ｄｏｗ）．它们的时间坐标，为人们研究地球深部的演化过程提供了可能．（2）岩浆岩也是大地构造事件的记录．通过岩浆岩的研究，可以恢复古构造格局，追溯大地构造演化历史．研究岩浆作用与岩浆岩的目的，归根到底，同样是服务于人类对合理利用资源、保护自然环境、减轻灾害的需求。

2岩浆冷缩裂隙概述

物质从炽热的熔融态转变为较冷的固态过程中，普遍发生体积收缩现象，由于不同条件下形成的收缩裂隙延伸规模、密集度(数量)、裂隙宽度等差异很大，大多数细微的收缩裂隙并未引起关注。以岩浆冷缩裂隙为例，仅具有较大规模、较大宽度(张开度)或与成矿有关的收缩裂隙才会得到重点关注，前者常见有柱状节理、楔状节理，后者常见有斑岩型矿床中的网状容矿裂隙。裂隙率又称孔隙率，是指体系中所有裂隙的总体积(VP)占岩石总体积(VS，包括裂隙在内)的百分率。有效孔隙率又称有效孔隙度，是岩石中相互连通的孔隙体积与岩石总体积之比。有效孔隙率越高，成矿过程中越有利于成矿热液及组分的渗透，有利于成矿作用的进行。裂隙长度是指裂隙的延伸规模，与裂隙从产生、发展到终了过程中所经历的时间呈正相关，一般情况下，裂隙生长周期越长，裂隙长度就越长，裂隙间相互连通的概率就越高，对热液成矿越有利。裂隙宽度是指固结岩体内部裂隙的张开度，它与岩浆冷却过程所经历的时间呈正相关，而与岩浆→岩石的演化过程中体系总体积的减少量VP(岩浆总体积VM－结晶后的岩石总体积VS)呈负相关。岩浆或高温熔融体在冷却过程中，总是会伴有不同程度的体系总体积变化。据奥西波夫等估算，不同成分的岩浆熔体在结晶过程中，体积收缩可占原始体积的3%～11%，网状微细裂隙带的形成可抵消这种体积收缩。要保持岩浆－岩石体系的总体积不变，岩石内部需通过形成大量的收缩裂隙来抵消这种因体积收缩而产生的总容积亏空，此时产生的收缩裂隙的平均宽度达到理论上的最大值，有效孔隙率也达到最大值，对成矿作用极为有利;当岩浆－岩石体系总体积的变量达到理论最大值时，因体系的体积变化需通过产生大量的冷缩裂隙来实现，此时形成的裂隙平均宽度和有效孔隙率均为0。前者通常发生在冷却速度较缓慢的情况下，后者通常在快速冷却时发生，而自然界中的岩浆－岩石体系总体积和裂隙率的实际变化通常介于二者之间。前人将岩浆冷缩裂隙划分为横节理、纵节理、层节理、斜节理、边缘节理、边缘逆断层等。笔者根据裂隙与冷却面的空间关系，将常见的收缩裂隙分为面冷缩节理、体收缩裂隙2大类。由于冷缩节理(裂隙)划分无法统一标准，因此与前述分类难以一一对号入座。

3成矿作用

3.1面冷缩

面冷缩节理指节理(裂隙)的产出与岩浆(或熔岩)冷却面在空间上具有密切关联的节理，普遍形成于冷却面附近。越靠近冷却面，节理、裂隙越发育，裂隙密度越高;远离冷却面则节理、裂隙逐渐减少，甚至消失。面冷缩节理中，柱状节理、放射状节理成矿未见相关报道。火山岩和花岗岩中与次生石英岩化、云英岩化等面型蚀变有关的成矿作用可能主要受不规则节理控制。沿斜节理常有细晶岩、石英斑岩、煌斑岩等脉岩及热液型矿脉充填。层节理中可被细晶岩、伟晶岩、石英脉等充填，常具绿泥石化、白云母化、黄铁矿化等蚀变，伴有多金属矿化，如内蒙古某地钠长石化天河石化花岗岩、安徽陶村和南山的辉长闪长玢岩底部形成层节理型大型贫铁矿等。楔状节理中也常有石英脉型多金属矿化。

3.2体收缩

体收缩裂隙是指岩浆在冷却、成岩过程中，由于体积收缩，岩石内部任意一个质点均对三维空间相邻任意方向的质点产生均匀的张应力，形成张性或张扭性破裂。与发育于岩体边缘的面收缩裂隙相比，由于岩体的内部收缩中心分布相对均匀，体收缩裂隙常随机均匀分布，不具定向性，单个裂隙宽度多在毫米以内，延长以数毫米至数十厘米为主，裂隙面多呈锯齿状。这种体收缩现象随着冷却过程从岩体边部开始，大致平行于岩体外接触面，逐步逐段“退缩式”冷却，呈圈层状逐渐向岩体中心发展，伴随岩浆冷却－结晶过程的始终。这些裂隙伴随整个岩体的体积收缩而产生，因此称为体收缩裂隙，比面收缩裂隙分布更为广泛。有效孔隙率高的网状裂隙系统常是斑岩型矿床的重要容矿构造。根据体收缩裂隙的分布规律，可将潜在的成矿热液通道分为最佳、中等、不良3种，大致对应裂隙密集带、中等带、稀疏带，岩体边缘的裂隙密集带为最佳热液通道。岩浆活动晚期的成矿气液流体一般选择岩体中裂隙系统最开放的部位，自下而上、由外而内迁移。成矿气液流体最易在岩体顶部、边部的裂隙密集带沉淀成矿，因此体收缩裂隙控制的斑岩型矿体总体呈钟状产出，斑岩体顶部、边部品位较高，随着孔隙率由裂隙密集带→中等带→稀疏带渐次降低，成矿组分含量逐渐降低。多期次侵位的杂岩体内，不同期次的岩体均经历了相似的收缩裂隙生成过程，各期斑岩所形成的收缩裂隙系统相互独立，通过裂隙系统叠加、耦合，可形成跨越各期斑岩、形态复杂的更大的网状裂隙系统，成矿过程中可形成跨越不同侵入期次的斑岩型矿体。

结束语

综上所述，不同类型的裂隙在形成机制、制约因素、成矿作用等方面具有各自的特点，从而形成了裂隙各具特色的宏观和微观特征。通过讨论，较系统地归纳了岩浆冷缩裂隙的类型和特点，以期对地质找矿工作提供参考和帮助。

参考文献

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