一、围岩蚀变的本质

围岩蚀变的实质是不同性质(pH、氧逸度等)的成矿流体。)在不同的温度和压力环境下必然会与围岩处于不平衡状态。为了达到化学和物理之间的平衡，必须进行物质和能量的交换。这将导致围岩中与流体失去平衡的矿物溶解，一些元素沉淀到流体中，其他化学成分沉淀形成新的矿物。就围岩而言，必然会涉及到材料的带入和取出。

围岩交代蚀变的强度和范围不仅取决于流体的物理化学性质，如活度、逸度、pH、Eh、温度、压力等。，还取决于围岩的物理和化学性质，如孔隙度、渗透率、裂隙、层理或切割的发育程度、与流体的距离以及它们之间的差异。围岩与流体化学性质差异越大，围岩交代蚀变越强。

交代蚀变岩可以完全由新生矿物组成。同一平衡矿物组合中的所有初生矿物都没有交代蚀变现象，但几乎是同时形成的。它们有变质构造，如矽卡岩。如果原岩没有被完全解释，仍有原生矿物残留，则它有一个残留结构和一个残留结构，可称为& ldquo化学& rdquo，如矽卡岩化。矽卡岩形成的条件是岩体与石灰岩之间裂隙不发育，溶液只能沿接触面渗流，而扩散通常是双向进行的。对于岩体来说，石灰岩的浓度很高，可以通过孔隙向岩体扩散。对于石灰岩，岩浆岩中硅、铝含量高，可向石灰岩扩散。因此，内矽卡岩带形成于岩体边缘，外矽卡岩带形成于接触面外的围岩中(图1)。

蚀变的种类多达60 ~ 70种。关于蚀变的分类，有的按温度划分(高温、中温、低温)，有的按蚀变划分(扩散交代、渗透交代和两者交代)，有的按时间划分(矿化期、矿化后)，有的按部位划分(头晕蚀变、水道蚀变、矿化前蚀变)，还有的。

杜乐天先生从地球化学的观点可以归纳为两三类:碱蚀变、酸蚀变、中性蚀变。同时，杜乐天先生认为碱交代作用是先导，晚期的中酸性成矿热液就是由此演化而来的。酸性溶液只起到携带矿物质和保证其沉淀富集的作用。杜先生的独到见解也是本文引用的主要观点。

表1热液蚀变的地球化学分类

传递

代替

石化，

绿泥石化，

骨骺化，

鹰眼花，

青青成岩作用，

辐射化，

钛石化，

透闪石，

钛闪石化，

石榴石化，

橄榄槛石化，

尖晶石，

血红素化，

金红石，

磁铁矿

传递

代替

碱交代是指富含钾、钠碱金属离子的热液流体引起岩石蚀变、结构和成分变化的一种地质行为。碱交代作用的实质是内生含碱成矿溶液对围岩的交代作用。在这个过程中，形成了由碱性硅酸盐矿物如碱性长石、云母、红柱石和霞石组成的交代蚀变岩。

杜乐天先生认为碱交代是所有热液蚀变中最具决定性的祖先蚀变和主蚀变，元素周期表第一族常量碱金属(如Na、K)控制所有酸性矿化剂(如SiO _ 32-mdash；，F & mdash，Cl & mdash等等。)存在的主导因素。所有的氢交代作用(即酸蚀变)、二价碱土元素的交代作用以及三价、四价、五价、六价和七价成矿元素的活化、迁移、富集和成矿作用都受其控制并由其派生。可以认为碱交代是整个热液过程的主要过程。在分析碱交代过程时，既要注意碱交代对原岩的影响，又要忽略后期大量酸性挥发分的变化。

在众多的岩矿测试方法中，薄片鉴定是最简单有效的方法。三是地球化学判别。乐于称霸世界的杜毅提出的简单有效的地球化学判别公式如下:

钾交代:△K2O(+)& middot；△Na2O(I)& middot；二氧化硅(一)

钠交代:△Na2O(+)& middot；△K2O(一)& middot二氧化硅(一)

钾钠交代:△K2O(+)& middot；△K2O(+)& middot；二氧化硅(一)

△:蚀变岩中K2O或Na2O含量与原岩的差异，正值带入，负值带出，绝对值反映带入或带出的强弱。

碱交代可分为高温碱交代和中低温碱交代两种类型。高温碱交代与铌、钽、锂、铍成矿有关，中低温碱交代与铀矿化有关。

第三，碱占一些特点。

1.钾钠不相容性

在自然界中，钠交代和钾交代不能在热液流体中同时发生。X和Na X都是碱金属，但在热液水岩反应中往往是互斥的，称为& ldquo钠的地球化学不相容性，得出钠-钾-钠-钾在改造前后的交替输出。这是碱交代作用中的一个重要规律。

在富钠热液的作用下，岩石中的钾矿物不稳定，优先被破坏分解(蚀变)。同样，在富钾热液的作用下，钠基矿物优先交代。这种不兼容性如图2所示。

ⅰ& mdash；封闭系统；ⅱ& mdash；半开放-半封闭系统；ⅲ& mdash；封闭系统；坐标是样本系列。

当碱交代作用不能根据右石的蚀变准确确定时，只有钾带入的增量或钠带入的增量，可通过两者的相对含量变化来确定。比如K2O增加而Na2O减少，就可以准确判断是钾交代还是钾化。如果Na2O增加，同时K2O减少，毫无疑问是钠。

因为k-mdash；钠不相容，钾-钠-钾蚀变& hellip& hellip波浪交替可以在图3中说明。例如，轻微的斜坡石化后，晚期钠长石化往往随之而来；或者早期大规模钠长石化之后是后期的微斜长石化或绢云母化。

在碱交代岩石中，有时钾钠混合交代，似乎并没有表现出钾钠不相容的规律。实际上，显微镜观察表明，这是钠钾波在置换前后叠加造成的错觉，两波不在同一周期。这导致了一个重要的定律，可以利用K-mdash；Na含量来判断碱交代系统的封闭程度。

封闭系统:钾钠虽不相容，但无法分离，只能前后叠加。

开放系统:钠钾完全分离，如沿深大断裂的碱交代，要么是纯钠交代，要么是纯钾交代。大多数金和铀矿床属于这种开放系统类型。

2.碱交代作用与硅(应时脉)沉淀的关系。

无机化学证明，SiO2不溶于酸性强酸溶液(HF除外)，在碱性溶液中溶解并迁移。因此，当原岩的碱性热液交代时，原岩中的二氧化硅就会溶解到热液中。

对于富含应时的原岩，碱交代作用降低了原岩的硅含量，而对于不含应时的原岩，则增加了硅含量。因此，碱交代作用中的这种现象称为& ldquo德应时& rdquo更合适。碱交代作用中去应时的发育程度与系统的开放性密切相关。在封闭体系下，溶解的应时不能迁移到别处，在岩体顶部形成特征的应时壳或伟晶岩壳和富含应时的超酸花岗岩。半封闭半开放体系下，脱应时不完全发育，原岩中仍有应时的残余；在开放体系下，原岩完全脱应时，溶解的应时随热液迁移，与围岩反应生成大量硅质蚀变岩和应时脉石矿物。

3.碱交代过程中热液的变化。

热液中除碱金属离子外，还必须含有大量的酸性成分。在碱交代过程中，当热液中的Na+和K+进入固相蚀变岩时，热液的碱度必然降低，酸度(H+浓度)增加。溶液中的酸根也会与H+形成强挥发性气体，这些气体会随萃取的成矿元素与酸根合成的络合离子逸出碱交代体，或随热液向外向上迁移。酸碱分离就是上述原碱性热液中的酸性组分离开碱性组分的过程。

酸碱分离的条件是减压带出现，系统成为开放系统，地质作用相当多样，如断裂构造、岩体接触面、矽卡岩等。携带大量成矿元素和硅质岩的酸性热液沿这些裂隙运移，与围岩交代作用形成各种酸性蚀变岩和硅质脉，统称为酸性体。

四。碱交代作用与金属成矿的关系

1.国内外碱交代作用的研究

20世纪50年代前苏联的铀矿地质研究。乌克兰地盾基洛夫铀矿聚集区有20多个钠交代型铀矿床。钠交代作用沿碎裂岩发育，交代作用占花岗岩、混合岩和片麻岩中所有构造岩。铀矿化与钠交代作用密切相关。铀矿体均产于钠交代岩体中，钠交代作用最发育的地区也是最矿化的地区。铀的成矿温度略高于一般热液铀矿床，铀成矿早期为300 ~ 320℃，铀成矿期为200 ~ 300℃ (Dahlkamp，1993)。

胡等(1962)深入研究了钨矿碱交代作用的空分布规律，提出了脉型钨、锡、铍、铌、钽、稀土矿床硅下碱的垂向分带模式。

2.碱交代作用与金属离子沉淀的关系。

Na+和K+是自然界中最强的碱金属，它们具有强大的破坏、转化和解释所有其他矿物质的能力。所有二价金属元素(如Fe2+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Co2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Mn2+、Cu2+等。)基本都是碱土弱碱反应。在强碱溶液中，所有含上述二价金属的矿物和岩石都不稳定，占30%，其中第二种和第三种不稳定。这是许多二价元素(如绿泥石化、碳酸化、氟化、硫化物等)热液蚀变和脉状充填或矿化的下一步。).此外，如三价离子(如Fe3+、Cr3+、Al3+、REE3+等。)，四价离子(如C4+，U4+，Th4+，Ti4+，Sn4+，Zr4+，Hf4+等。)，热液中的五价离子(如Nb5+，Ta5+，V5)，它们主要以络合物(Mn+Axm-1)的形式迁移，其中M代表碱金属离子。这说明溶液中碱金属浓度越高，越有利于这些高场元素的络合和稳定迁移，这也是一系列微量元素只在碱性交代热液中大量淋溶迁移的重要原因。只有在碱性热液中，它才能从被碱交代的原岩中被提取、淋滤和迁移出来。成矿元素通过碱交代作用被提取到热液中。因此，碱交代岩是矿床中提供矿源的重要地质体，矿源提供量与碱交代岩的发育规模和强度密切成正比。

热液碱度降低，酸度升高时，过渡到硅化、氯化、氟化、碳酸化、磷酸化、硫化、砷化、硒化、碲化、硼化等蚀变。没有早期的碱交代，就不可能有后期的酸交代。而成矿作用恰恰发生在碱性热液酸化后的酸尾演化阶段。

是的，酸浸作用和酸交代作用也能活化、释放许多成矿元素，提供矿源。但其范围和规模都不能与碱交代作用相比。火山作用的酸浸蚀变与深部大规模的岩石化学和云母碱交代作用是分不开的。

3.碱交代成矿模式

碱交代作用可概括为两个阶段:碱引入前期和酸迁移后期，硅和矿物都处于酸迁移状态，硅和矿物都处于酸迁移状态。杜乐天把热液成矿过程及其基本规律概括为:酸碱分离——先碱后酸——先低碱后酸——先低碱后硅——先低碱后矿——采矿——矿石与酸同步迁移——同步定位——同场共聚。这一规律的总结使得碱交代对找矿具有重要意义，碱交代本身甚至可以作为一个找矿标志(图4)。

在矿床平面上，蚀变带呈水平状，内部为碱性交代岩，外部为中性蚀变，外部为酸性蚀变。如果晚期应时矿脉被叠加和穿透，船法就不明显了。

蚀变分带在垂直方向或剖面上的规律性为:碱性交代体总是出现在较深部(矿床根部)，向上逐渐变为弱碱性和中性蚀变(Ca、Fe、Mg交代)，顶部为酸性和强酸蚀变场。

(据杜乐天，1989，充实)

动词 （verb的缩写）例子

1.斑岩铜矿(钾核)

成矿环境:矿床的形成与板块俯冲过程中钙碱性中酸性岩浆的斑状侵入有关。矿床形成于地壳浅部，成矿温度为中高温。

含矿岩体:小型钙碱系列(大于< 1k)中性、中酸性复合岩体。岩石类型多为花岗闪长斑岩、应时二长斑岩和石英闪长岩，可见闪长岩、石英斑岩和花岗斑岩。岩体呈岩株状、岩桶状、岩壁状、脉状。

矿体特征:产于斑岩体的上部、边缘及内外接触带附近。常见矿体呈柱状、管状、板状(全岩矿化)分布于斑岩体上部，沿破碎带呈环状或脉状、凸镜状分布于岩体边缘。

矿石矿物组合:由中心向外矿化，钼(铜)矿化& rarr铜(钼)矿化& rarr铅锌矿化& rarr金矿化。

矿石结构:从斑岩中心向外，矿石和矿化类型从浸染型→矿化类型；细脉播散& rarr脉状& rarr叶脉

围岩蚀变:从岩体中心向外，蚀变类型从钾(钾长石、黑云母)化学带→r；应时的绢云母带；泥浆区& rarr绿泥石化带铜矿化位于应时绢云母化带。

钾核的意义:一般来说，钾核是弱矿化的。从碱交代的角度看，意义重大，完全符合:& ldquo内部(/根)为碱交代岩，向外(/上部)过渡为酸性蚀变& rdquo。(图5)

①基底岩石；②火山岩；③砂质岩石；④碳酸盐岩；⑤泥质岩；⑥深部岩基；⑦浅部斑岩岩体；端爆角砾岩筒；⑨带内黑点的范围指示斑岩型铜钼矿化；⑩矽卡岩矿化；⑾含钾带的底界；⑿绢云母带的底界；[13]潘庆盐碱化带的底界；[14]潘庆盐碱化带的顶界；⒂上升的岩浆流体；⒃流传天水。

2.河北省水晶屯金矿(高硅低钾)

水晶屯金矿床位于应时崇礼-赤城韧脆性剪切带南侧的拆离带中，是一个脉状金矿床。

矿区出露地层简单，主要为太古界桑干群华家营组浅色麻粒岩和涧沟河组深色麻粒岩。矿区内虽无侵入岩体，但在断层和构造裂隙中发育岩浆热液产物长英质脉岩和含金石英脉。水井外营-黑林山断裂是矿区的主要断裂，近东西向分布。矿区内断裂构造十分发育，按其走向可分为近东西向、近南北向和北西向三组，控制着不同方向的含金石英脉。

ⅱ号矿脉近SN-走向，长近700米，深300多米，具有典型的高硅低钾特征。

ⅷ矿脉位于矿区北部，近东西向，矿化带长达1600余米，呈尖灭再现和复分支。强矿化区硅化蚀变强，弱矿化区钾矿化强，硅化弱。总体上具有东硅西钾的蚀变特征，西部矿化强度弱于东部。