碱交代是热液成矿前期始祖性蚀变——杜乐天成矿理论研读笔记.docx

碱交代是热液成矿前期始祖性蚀变

——杜乐天成矿理论研读笔记

郑州地象科技有限公司寇伟目前矿床学研究的重点多放在成矿元素上，研究什么元素矿床就仅关注此成矿元素的存在、迁移、沉淀、富集。其实，在自然界热液系统的物质流里这些成矿元素都是微量的、从属的，都属于被动形成的、次要地位的，成矿元素的重要性是人们硬加给它们的。如：铀矿中的U元素比重仅占万分之几，金矿中的Au元素比重更是仅占百万分之几。而在自然界热液系统物质流里的主流成分是石英（SiO2）和长石、云母，这些非矿元素几乎是所有热液成矿的矿脉矿体的主体，它们在其中所占比重是那些成矿元素不可比拟的。

杜乐天先生在“碱交代岩研究的重大成因意义”一文中提出：一个多世纪以来，世界上各国的热液矿床研究基本都集中在矿床本身上，都注重对矿体矿床的分类研究、精雕细刻出了琳琅满目、花样百出的成矿理论。然而，即使是用尽各种分析、测试、实验技术，也很难窥见成矿全过程的完整信息和规律，“因为矿床只是矿质最后的富集场和保存场，至于矿源和迁移这两个成矿前的两大过程恰恰都是在矿床之外之下（矿根相），此矿根相就是碱交代体。”

过去将在许多热液矿床成矿前期的热液活动称之为“硅酸盐化蚀变”阶段，实际上就是长石化或云母化的碱交代。这一矿前蚀变恰恰是被人长期忽视的最重要的始祖性蚀变，其它热液蚀变都是由它派生或演化出来的。也就是说，以往众多传统理论认为热液成矿作用是由酸性热液开始的，而实际上是在成矿前期由碱性甚至强碱性热液碱交代作用开始的。当热液中大量的Na+、K+通过交代蚀变作用带入到地壳层被碱交代的岩石之中，热液中的碱性不断降低、酸性（H+浓度）逐渐增强，由碱交代逐渐过渡为酸交代，通过硅化、氯化、氟化、碳酸化、磷酸化、硫化、砷化、硒化、蹄化、硼化等蚀变作用进入成矿阶段。

在地壳浅层热液蚀变形成矿床前的碱交代蚀变过程：当上地幔和软流层的碱性幔流进入到地壳后，随着地壳层的酸性围岩被不断熔融进入到幔流中，热液中大量强碱金属离子Na+、K+在碱交代作用下会不断地消耗而转入碱交代蚀变岩石之中，同时会导致热液中的酸性不断增大。而靠幔流携带成矿元素进入到地壳层的络合物，因热液中保证络合阴离子稳定的高浓度Na+、K+随着不断碱交代作用而降低，导致稳定络阴离子的能力减弱，热液内迁移成矿元素的络合物逐渐遭到破坏和分解，作为络合阴离子的中心阳离子的成矿元素才有可能演变为成矿组分沉淀和固定，然后在适当的条件下富集成矿。“没有碱交代岩在前形成以耗碱，热液将一直为碱性对矿质老是稳定络合迁移下去，是不可能成矿的。”

由于SiO2在酸性强酸性溶液中并不溶解，酸性热液是不可能迁移出大量SiO2形成石英脉的，故SiO2不可能在地壳浅层成矿阶段从原岩中排出；而碱交代热液pH都远大于7，故SiO2（石英、玉髓等）极易溶解从原岩中带出（排硅），这样热液才会有硅化蚀变及生成大量的石英脉石矿物。在自然界存在大量的石英脉或沉积硅岩层，足以证实碱交代碱性热液会导致生成大量的硅迁移产物。

以Na+或K+的HCO3-、CO32-溶液为主成分的碱交代热液中，SiO2是最易溶解迁移的标志性成分（石英脉及硅化），碱交代作用必然导致硅沉淀或硅化，这就是石英、长石、云母的成因。成矿的种种元素和Si质一起被此碱交代热液从原岩萃取、浸出而到上部沉淀、富集和成矿，在矿脉中共生的脉石除石英外，还有大量方解石、白云石等碳酸盐或碳酸盐化，实际上它们是深源烃类上升到浅部氧化为CO2的沉淀物。尽管地球上各时代各种金属、非金属热液矿床中的成矿元素各不相同，每一个矿床外表特征差别甚大，看似彼此间的成因机制各异，但与其共生的石英、长石、云母却是相同的，实质上它们的成矿机制是相似甚至相同的。

2024年1月28日