方柱石化岩及其找矿意义

一、概述

方柱石是钠柱石Na₄［AlSi₃O₈］₃Cl和钙柱石Ca₄［Al₂Si₂O₈］₃（SO₄，CO₃）的类质同象系列，分为钠柱石、针柱石、中柱石和钙柱石。它们与斜长石系列十分相似，但是在它们的分子式中有NaCl、CaSO₄和CaCO₃参加，这表明方柱石化过程中流体中含有相当多的盐类。和斜长石系列相似，随着钙的增加，方柱石的折光率从负到正，从1.540～1.607。我国长江中下游“玢岩铁矿”中方柱石化现象十分普遍，特别是吉山式和梅山式铁矿中广泛发育。其中以钠柱石最为常见，表明成矿溶液中富含NaCl，成矿流体具有热卤水特征。究其原因，这与三叠纪含膏盐沉积的嘉陵江组或周冲村组的白云岩地层有着密切的成因联系。这是长江中下游“玢岩铁矿”和矽卡岩型铁矿产于中生代坳陷盆地的根本原因。由于NaCl在溶液中十分活泼，因此即使有碳酸盐地层存在的情况下，而接触带中钙柱石化，却很少被发现。“玢岩铁矿”中被交代蚀变的围岩最主要是中性岩类及橄榄安粗岩系火山岩。

方柱石化属于气化-高温流体的交代蚀变作用，因此在方柱石化岩中可与透辉石、霓辉石和石榴子石等共生组合，并与钠长石化密切有关。

与方柱石化最密切相关的矿床是陆相橄榄安粗岩系中的“玢岩铁矿”、海相火山岩系中的汽化-高温热液铁矿（如俄罗斯土尔盖地区铁矿）、大冶式矽卡岩型铁、铜矿床等。

二、主要岩石类型及其特征

（1）方柱石岩：在梅山式和吉山式“玢岩铁矿”中，钠柱石化是典型的和广泛分布的一类交代蚀变，可形成一定规模的钠柱石岩（照片391，392），这种岩石多呈白色或浅红色，柱状变晶结构。磁铁矿形成于方柱石后，它明显呈各种形式交代包裹方柱石（照片392，393，394，395；彩照113）；同时方柱石常被钠长石交代，并常形成假象（392，393）。此外在矽卡岩型铜矿，如铜陵狮子山矽卡岩型铜矿的内接触带局部发育由针柱石组成的方柱岩（照片396，397）；大冶矽卡岩型铁矿的内接触带也局部见有针柱石为主的方柱石化岩，常见方柱石交代长石（照片398）。国外如俄罗斯库斯塔纳的卡察尔铁矿中，方柱石化十分发育，往往使内接触带和外接触带火山岩形成规模较大的方柱石化岩石。

常见方柱石交代斜长石，火山岩或次火岩中方柱石既可交代斑晶，也可交代基质，并可形成斑状变晶结构，有时呈粗大的方柱石岩。玢岩和火山岩在方柱石化过程中，由于铁、镁、钙和钛的淋失，使原岩暗色矿物常消失，褪色化现象明显，变为白、浅灰、灰绿和淡红色等。

（2）霓辉石-方柱石岩（简称辉柱岩）：在“玢岩铁矿”中，由于方柱石是钠交代的产物，主要属于气化-高温钠交代作用，共生的有霓辉石。因此在该种情况下，常形成霓辉石-方柱石岩（照片399，400；彩照114）。透辉石的霓辉石化过程常从边缘开始，因此在霓辉石的中心可保留透辉石特征（照片401）。由于霓辉石含量的增加，辉石的颜色逐渐加深，成为绿、黄绿和暗绿：Np∧C可变至30°以下。

（3）石榴子石-方柱石岩（简称榴柱岩）：在长江中下游矽卡岩型铜矿床中，这种岩石在内接触带中局部分布。由于成矿溶液不具热卤水特征，因此方柱石多为针柱石-中柱石。在吉山式和梅山式“玢岩铁矿”中，有时局部可发育榴柱岩（照片402），其外接触带由于是火山岩地层，不易发育石榴子石，因此榴柱岩较辉柱岩少见；但有时局部出现榴柱岩，少数情况下石榴子石可局部集中（彩照115）。

（4）方柱-霓辉-钠长岩（简称柱霓钠长岩）：在“玢岩铁矿”中，钠长石化最为强烈，形成时间较长，它可以早于方柱石，也可同时并常延续至方柱石化后。柱霓钠长岩便是在三者处在动态平衡条件下所形成的一种常见的交代蚀变岩（照片403）。

此外，方柱石是不太稳定的矿物，除易被钠长石交代外，还常被绿泥石、绿帘石、碳酸盐和沸石类等矿物所交代（照片404，405，406）。

三、找矿意义

方柱石化及其有关的岩石在找矿上的意义是：

（1）首先要确定方柱石化岩石分布的范围及蚀变的强度，这是确定矿化强度的重要根据。

（2）确定方柱石的种类，如果是钠柱石，加上有钠长石化岩共生，则可推测成矿溶液是富钠的热卤水，在蚀变过程中，常伴随着褪色化现象，使铁等成矿物质发生活化转移，为形成铁矿床创造有利的条件。这是找寻“玢岩铁矿”的标志，或海相火山岩系中热液铁矿的标志（如俄罗斯土尔盖地区）。

（3）如果是针柱石-钙柱石岩，而外接触带发育矽卡岩，内接触带中有钾长石化现象，则是找寻矽卡岩型铜矿的标志。

（4）若在侵入体的外接触带伴随矽卡岩，而内接触带中有较明显的钠长石化现象，方柱石又为钠柱石-针柱石，这是找寻矽卡型铁矿的标志。

（5）如果玢岩岩体沿着含有膏盐沉积地层侵入，则容易形成层控铁矿床，如南京的凤凰山和当涂南区的钟姑山铁矿。在这类矿床中，方柱石化虽不很发育，但钠长石化明显，玢岩的褪色化现象明显，这是找寻钟姑山式或凤凰山式铁矿的综合研究所必须考虑的。