堿質(zhì)交代作用［摘要］堿交代是地質(zhì)歷史上普遍發(fā)生的一種作用，它對(duì)成礦過程起著至關(guān)重要的作用。堿質(zhì)交代發(fā)生的過程中，原巖和熱液會(huì)發(fā)生一系列的變化。一般情況下堿體是礦質(zhì)活化、釋放和提供的發(fā)源地，酸體是礦質(zhì)沉淀固定的場地。［關(guān)鍵詞］堿交代堿體酸體堿交代作用一詞已有近一個(gè)世紀(jì)的歷史，但只限于一般名詞概念。中外除少數(shù)學(xué)者對(duì)此有過深入闡述外，大多數(shù)同行都未給予注重。原因有二：一是埋藏較深，總在礦床之下，工程揭露不到或揭露很小一部分，難知規(guī)模；二是除有些礦體疊加利用堿交代巖為前期有利賦礦圍巖外，大多數(shù)是無礦的，不引人注意。有相當(dāng)多中外文獻(xiàn)均把它們誤當(dāng)做巖漿巖（稱之為正長巖之類）。然而堿質(zhì)交代作用對(duì)成礦過程起著至關(guān)重要的作用［1］。堿質(zhì)交代作用的實(shí)質(zhì)是內(nèi)生含堿質(zhì)的成礦溶液對(duì)圍巖所進(jìn)行的各種交代作用。在這種作用過程中，形成由堿性長石、云母、方柱石、霞石等堿性硅酸鹽礦物組成的交代蝕變巖石。根據(jù)堿金屬的不同，可分為鉀質(zhì)交代和鈉質(zhì)交代兩大類。堿交代巖則包括鈉交代巖，鉀交代巖，鉀鈉交代巖三個(gè)大類。近幾十年的中外大量研究表明，堿質(zhì)交代作用在自然界發(fā)育的范圍和其對(duì)成巖成礦的貢獻(xiàn)程度遠(yuǎn)比現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到的大。因此，了解堿質(zhì)交代作用的作用過程及其對(duì)成礦的影響很有必要。1堿質(zhì)交代作用屬于周期表第一族的常量強(qiáng)堿金屬如Na、K是控制熱液中所有酸性礦化劑（如SiO32-，F(xiàn)-，Cl-等）存在的主導(dǎo)因素。堿交代作用絕非只是熱液蝕變的一般普通一員，而是所有熱液蝕變中最具有決定意義的始祖性蝕變及主控性蝕變。所有的氫交代（即酸蝕變）、二價(jià)堿土族元素交代以及三價(jià)、四價(jià)、五價(jià)、六價(jià)、七價(jià)成礦元素的活化、遷移、富集和成礦都受其控制并由它派生?？梢哉J(rèn)為堿交代作用過程是整個(gè)熱液過程的主體過程［3］。堿交代作用的地球化學(xué)定義可考慮為在富堿及酸性揮發(fā)份的溶液中，使蝕變巖石堿增量，陽離子群原子價(jià)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生歧化，酸堿分離和再分布的一種熱流體作用［2］。因此，在分析堿質(zhì)交代作用過程時(shí)，不僅要重視堿質(zhì)交代對(duì)原巖的影響，同時(shí)也不能忽略了后期大量酸性揮發(fā)分的變化。1.1堿交代過程中原巖的變化溶液中的Eh和pH之間呈線性負(fù)相關(guān)，因此在堿交代溶液中變價(jià)元素經(jīng)常受到氧化而呈高價(jià)態(tài)存在［2］。例如原巖中含F(xiàn)e2+的礦物如輝石，角閃石等都變得不穩(wěn)定，被氧化成赤鐵礦，針鐵礦等，從而造成堿交代巖的紅化。無機(jī)化學(xué)證實(shí)，SiO2是不溶于酸性強(qiáng)酸性溶液的（HF例外），它在堿性溶液中溶解遷移。因此，堿質(zhì)熱液交代原巖時(shí)，原巖中的硅質(zhì)會(huì)被溶解進(jìn)入熱液中。需要指出的是，對(duì)于富石英的原巖，堿交代是使原巖減硅，對(duì)于無石英巖石在堿交代中反而增硅，因此，堿交代中的這種現(xiàn)象稱為'去石英化”較合適。去石英化在堿交代中的發(fā)育程度與系統(tǒng)的開放程度緊密相關(guān)，封閉系統(tǒng)下，溶出的石英無法遷移到別處去，在巖體頂蓋形成特征的石英殼或偉晶巖殼和富含石英的超酸花崗巖；半封閉-半開放系統(tǒng)下，去石英化發(fā)育不徹底，原巖中仍有石英殘余；開放系統(tǒng)下，原巖去石英化最徹底，溶出的石英隨熱液遷移，與圍巖反應(yīng)生成大量硅質(zhì)蝕變巖和石英脈石礦物。礦物中微量元素含量及存在形式研究表明，由于堿交代巖中新生鉀鈉礦物形成溫度總比原巖為低，類質(zhì)同象容納成礦的微量元素能力大降，晶體自純作用會(huì)把此等元素排擠出體外利于遷移而去［2］。另外，K+，Na+是自然界最強(qiáng)的堿金屬，它有破壞、改造、交代其它所有礦物的強(qiáng)大能力。在強(qiáng)堿性溶液中含有二價(jià)金屬離子的礦物和巖石變得不穩(wěn)定，被強(qiáng)堿金屬交代，萃取進(jìn)入熱液中。這是導(dǎo)致后期二價(jià)元素的熱液蝕變，脈充填或成礦發(fā)生的直接原因。至于三價(jià)，四價(jià)等高價(jià)離子，在熱液中主要是以絡(luò)合物（Mn+Axm一）的形式進(jìn)行遷移，其中M代表堿金屬離子，這說明溶液中堿金屬濃度越大越有利于這些高場強(qiáng)元素的絡(luò)合和穩(wěn)定遷移，這正是一系列微量元素只有在堿交代熱液中才大量浸出和遷移的重要原因。可見原巖中的成礦元素經(jīng)堿交代作用的影響被大量萃取進(jìn)入熱液，因此，堿交代巖是礦床中提供礦源的重要地質(zhì)體，礦源提供的量與堿交代巖的發(fā)育規(guī)模和強(qiáng)度緊密成正比。1.2堿交代過程中熱液的變化電中性法則表明熱液中除了存在堿金屬離子外，必然存在大量酸性組分。在堿交代的過程中一旦堿質(zhì)從熱液進(jìn)入固體相形成各種堿質(zhì)礦物，則溶液中H+濃度迅速升高，溶液中的酸根也將與H+形成強(qiáng)揮發(fā)性氣體，這些氣體帶著被萃取出的成礦元素與酸根結(jié)合成的絡(luò)合離子離開堿交代體而逸出或隨熱液向外向上運(yùn)移。以上原堿性熱液中酸性組分離開堿性組分的過程就是酸堿分離。酸堿分離作用產(chǎn)生的條件是出現(xiàn)減壓區(qū)，系統(tǒng)變?yōu)殚_放系統(tǒng)，在地質(zhì)作用上的表現(xiàn)相當(dāng)多樣，諸如產(chǎn)生斷裂構(gòu)造、巖體接觸面、矽卡巖等［2］。攜帶大量成礦元素和硅質(zhì)的酸性熱液沿著這些裂隙運(yùn)移，與圍巖交代反應(yīng)形各種酸性蝕變巖和硅質(zhì)脈體，統(tǒng)稱酸體。礦質(zhì)固定和沉淀的先決條件是絡(luò)陰離子分解，通過堿消耗、水解、還原或氧化、中和等條件能達(dá)到破壞絡(luò)陰離子的目的，從而使礦質(zhì)由液相轉(zhuǎn)為固相，富集成礦。堿交代作用可總結(jié)為兩大階段：前期堿帶入，后期酸遷移，硅和礦質(zhì)均在酸遷移之中［4］。1.3堿質(zhì)來源關(guān)于堿質(zhì)交代過程中堿質(zhì)的來源問題至今還存在不小的爭論。杜樂天［3］認(rèn)為，成礦熱液的熱、揮發(fā)分及堿金屬都非地殼本身所能全部供應(yīng)，地幔流體的加入可能是導(dǎo)致堿質(zhì)交代發(fā)生的主要原因。他的觀點(diǎn)似乎忽略的巖漿自身分異出來的巖漿熱液以及巖漿同化膏鹽層或巖漿熱溶解膏鹽層所形成的堿質(zhì)流體的作用，這與典型的斑巖型礦床和矽卡巖型礦床的成礦模式中關(guān)于熱液的來源問題是不相符的。國內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者主張與侵入體密切相關(guān)的如斑巖型、矽卡巖型等類型礦床成礦熱液直接來自于成礦巖體自身分異的熱液。杜樂天［3］將熱液作用成礦過程和其基本規(guī)律概括為：酸堿分離一先堿后酸一下堿上酸一下堿上硅一下堿上礦一礦酸同步遷移一同步定位一同場共聚。這一規(guī)律的總結(jié)使得堿質(zhì)交代具有很大的找礦意義，堿質(zhì)交代現(xiàn)象本身甚至可以作為找礦標(biāo)志來看待。參考文獻(xiàn)［1］ 杜樂天.1983，