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偉晶巖
來源:互聯(lián)網(wǎng)

偉晶巖(英文名:Pegmatite),是一種具有巨?;虼至=Y(jié)構(gòu)的脈巖。其是巖漿冷凝結(jié)晶過程的后期,從巖漿中分離出來的一種富含揮發(fā)成分及稀有元素的殘余巖漿溶液,侵入到地殼淺處巖石裂隙中冷凝結(jié)晶而成。

偉晶巖的形態(tài)復雜,產(chǎn)狀多樣,通??砂l(fā)育成脈狀、透鏡狀、囊狀、筒狀、網(wǎng)狀及不規(guī)則狀等多種形態(tài),其中以各種規(guī)則或不規(guī)則的脈狀占主導地位。偉晶巖主要成分以斜長石、微斜長石、石英、白云母、黑云母、電氣石為主,通常還含有多種次要礦物和副礦物,包括含水礦物、含微量元素及稀有元素的礦物和正?;鸪蓭r中不常見的富F、Cl、B和P等的礦物。其根據(jù)礦物成分特征及其與各類侵入巖的相似性,可劃分為花崗偉晶巖、正長偉晶巖、霞石正長偉晶巖、輝長偉晶巖等。

偉晶巖在中國分布較廣,主要出現(xiàn)在具有片麻巖出露的古老地層區(qū)域以及花崗石發(fā)育地區(qū),如新疆、華北、華南、東北及東南等地。1887年,在挪威的堿性偉晶巖中首次發(fā)現(xiàn)硼鈣錫礦。2013年,科研人員在南平市31號偉晶巖脈中發(fā)現(xiàn)了新的礦物——“閩江石”。2022年,中國科學院地質(zhì)與地球物理學研究所青藏高原科學考察研究團隊在喜馬拉雅山脈瓊嘉崗地區(qū)發(fā)現(xiàn)了超大型鋰礦,該鋰礦是喜馬拉雅首例具有工業(yè)價值的偉晶巖鋰礦。

偉晶巖在工業(yè)領(lǐng)域可提供壓電水晶、云母等材料;其包含的石英長石、粘土等成分可作為陶瓷與玻璃工業(yè)的原料。此外,偉晶巖的透明綠柱石、電氣石、金綠寶石紫水晶等礦物可用于寶石加工。

主要特性

形態(tài)特征

偉晶巖的形態(tài)復雜,產(chǎn)狀多樣,通??砂l(fā)育脈狀、透鏡狀、囊狀、筒狀、網(wǎng)狀及不規(guī)則狀等多種形態(tài),其中以各種規(guī)則或不規(guī)則的脈狀占主導地位。偉晶巖脈在走向和傾向上可以膨大、收縮,也可呈雁行排列和尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。有工業(yè)價值的偉晶巖體大小差別很大,厚度從幾厘米到幾十米,以0.5~30m為主;沿走向長幾米到幾百米,以20~300m居多;延深由幾十米到幾百米。

組成

偉晶巖主要成分以培長石微斜長石、石英、白云母、黑云母、電氣石為主,通常含有多種次要礦物和副礦物,包括含水礦物、含微量元素及稀有元素的礦物和正?;鸪蓭r中不常見的富F、CI、B和P等的礦物,如黃玉、綠柱石、褐簾石、鈮鉭鐵礦、螢石等。

結(jié)構(gòu)

礦物晶體粗大是偉晶巖有別于其他巖脈的重要特征之一,它常常比花崗石中同種礦物大幾倍、幾十倍,甚至幾千倍。例如,偉晶巖中已知最大的微斜長石重量達100t,綠柱石達32t,鋰輝石晶體長達14m,黑云母面積達7平方米,白云母達32m2。

偉晶巖的粒級劃分與一般的侵入巖不同,有其獨特的標準:細粒為0.5—2cm,中粒為2—5cm,粗粒為5~15cm,塊狀體為15cm。偉晶巖具有兩種獨特的結(jié)構(gòu),一是以礦物結(jié)晶顆粒特別粗大為特點的偉晶結(jié)構(gòu)。二是巖石中正長石石英呈有規(guī)律交生為特點的文象結(jié)構(gòu)。各種交代結(jié)構(gòu)在偉晶巖中也較常見。偉晶巖體的內(nèi)部構(gòu)造重要的是帶狀構(gòu)造,表現(xiàn)為一條偉晶巖脈從邊部到中心其結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦化特征等呈有規(guī)律的帶狀排列。發(fā)育完好的帶狀構(gòu)造一般可劃分四個帶:

形成原因

偉晶巖是巖漿冷凝結(jié)晶過程的后期,從巖漿中分離出來的一種富含揮發(fā)成分及稀有元素的殘余巖漿溶液,侵入到地殼淺處巖石裂隙中冷凝結(jié)晶而成。

形成條件

物理條件

發(fā)育完整的偉晶巖形成過程很長,其物理化學條件變化也很大。根據(jù)測溫資料,偉晶巖的形成溫度大約從700℃以下,一直持續(xù)到100℃左右。其中,早期形成的長英巖帶形成于700~600℃之間,偉晶巖主體形成于600~150℃,稀有金屬礦化通常發(fā)生在500~300℃之間。絕大部分偉晶巖,特別是花崗偉晶巖是在相當深的地方,亦即相當大的壓力條件下形成的。理論和實踐都證實花崗偉晶巖產(chǎn)于3~8km,甚至更深的條件下。在小于3km 深度范圍內(nèi),除有極少數(shù)含稀有金屬礦化的似偉晶巖(塊狀長石脈石英)形成外,一般沒有典型偉晶巖的形成。通常認為,較大的深度有利偉晶巖生成的原因主要歸于兩個方面,一是較大的深度可使熱量散失緩慢,從而利于體系長時間結(jié)晶作用的進行;二是較大深度造就的高壓條件使鉀、鈉等堿金屬及鋰、鈹?shù)认∮薪饘倏梢源罅咳芙庠谌垠w-流體或流體體系中,同時也使體系的揮發(fā)分得以長時間保留,從而有利于偉晶巖體的形成。

化學條件

在有工業(yè)價值的偉晶巖中,礦化劑引發(fā)的堿質(zhì)交代現(xiàn)象,如鉀長石化、鈉長石化、云母化及云英巖化等,通常表現(xiàn)普遍;同時,鋰、鈹、鈮、鉭等稀有元素礦化也常在這一交代過程中發(fā)生。

形成過程

巖漿階段

該階段巖石由巖漿冷凝結(jié)晶形成,成巖溫度在600℃~800℃之間。此階段早期是高揮發(fā)分巖漿侵入到有利構(gòu)造空間后冷凝結(jié)晶的初始階段,形成了偉晶巖的邊緣帶。邊緣帶的主要礦物為長石石英。由于圍巖溫度較低,巖漿溫度下降相對較快,因此巖石常具細粒偉晶結(jié)構(gòu)。此階段晚期,繼邊緣帶形成之后巖漿中揮發(fā)組分的含量相對增高,溫度下降相對減緩,巖漿結(jié)晶形成外側(cè)帶。外側(cè)帶的主要礦物為斜長石、鉀微斜長石、石英、白云母等。

氣成階段

隨著邊緣帶和外側(cè)帶硅酸鹽礦物的不斷結(jié)晶,揮發(fā)組分含量不斷增加,成巖成礦介質(zhì)逐漸由巖漿轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界流體,成巖成礦溫度在400℃~600℃之間,形成中間帶和內(nèi)核。該階段早期以結(jié)晶作用為主,形成的主要礦物為正長石、鉀微斜長石、石英、白云母;在富含稀有元素ree的條件下,則還可形成綠柱石、鋰輝石及稀土元素礦物。偉晶巖內(nèi)核位于偉晶巖體(脈)的中心部位,主要礦物是具塊狀及巨晶結(jié)構(gòu)的石英,因而又稱石英核。內(nèi)核是石英礦體的產(chǎn)出部位,內(nèi)核中常可見晶洞,是水晶等寶石礦物的重要成礦部位。

熱水溶液階段

此階段是溫度下降至400℃以下開始的。由于環(huán)境溫度已降至水的臨界溫度以下,成礦介質(zhì)已由超臨界流體轉(zhuǎn)變?yōu)闊崴芤骸4穗A段仍有部分礦物在內(nèi)核及晶洞中結(jié)晶以至成礦,如水晶等。另外,還可發(fā)生重要的交代作用,繼續(xù)形成相應的礦物帶以及礦體。交代作用多發(fā)生于中間帶及其與核的過渡部位,是白云母鋰輝石、鋰云母等稀有金屬的重要成礦部位。

分布區(qū)域

偉晶巖在中國的分布范圍較廣,其主要出現(xiàn)在具有片麻巖出露的古老地層區(qū)域以及花崗石發(fā)育地區(qū)。在中國新疆、華北、華南、東北及東南各地均有偉晶巖分布。

應用領(lǐng)域

偉晶巖是稀有元素礦床的重要開采對象。它在工業(yè)領(lǐng)域可提供壓電水晶、云母等材料;其包含的石英、長石、粘土等成分可作為陶瓷與玻璃工業(yè)的原料;此外,偉晶巖的透明綠柱石、電氣石、金綠寶石紫水晶等礦物可用于寶石加工。

發(fā)現(xiàn)歷史

1887年,在挪威的堿性偉晶巖中首次發(fā)現(xiàn)硼鈣錫礦,隨后在納米比亞(納米比亞)的阿蘭德斯錫礦,蘇聯(lián)吉爾吉斯斯坦的烏切加什干錫礦和雅庫特的厄夫加奇錫礦以及阿拉斯加州的布魯克林山也有發(fā)現(xiàn)。

1912年,Schaller首次報道產(chǎn)于加利福尼亞州偉晶巖中的褐磷鋰礦以來,先后在瑞典蘇聯(lián)、法國、摩洛哥等國家的鋰偉晶巖中均有發(fā)現(xiàn)。

1922年,Shibota和Kimura在日本石川偉晶巖發(fā)現(xiàn)石川石。

1936年,Gansser就同瑞士地質(zhì)學家和探險家Arnold Heim對喜馬拉雅山脈開展過地質(zhì)考察,并在印度境內(nèi)的Bhagat-Kharak冰川附近發(fā)現(xiàn)了鋰輝石花崗偉晶巖,并對其中的鋰輝石進行了成分分析。這是喜馬拉雅地區(qū)第一次明確報道存在鋰礦化。

20世紀70~80年代,國外學者曾在喜馬拉雅多個地點的花崗石偉晶巖中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)綠柱石金綠寶石、鋰電氣石和鋰輝石等礦物。

1972年,蘇聯(lián)在烏拉爾偉晶巖找到了石川石。

1980年,在新疆青河富鍍偉晶巖中發(fā)現(xiàn)了成分介于磷鐵鋰礦同象系列中間的磷錳鐵鋰礦。

1984年,在南平市稀有金屬花崗偉晶巖中發(fā)現(xiàn)了典型的磷鐵鋰礦。

1984年,中國首次在福建南平花崗偉晶巖田中的白云母鈉長石鋰輝石型偉晶巖中發(fā)現(xiàn)紅磷錳鈹石,沿粗粒原生綠柱石中的微裂隙分布,是偉晶巖形成晚期熱液蝕變作用的產(chǎn)物。

1984年,在對福建省南平稀有金屬花崗偉品巖礦田進行研究工作時,在偉晶巖中發(fā)現(xiàn)了光彩石,這在中國內(nèi)尚屬首次。

在湖北幕府山某富鋰偉晶巖中,采得數(shù)公斤白色的類似于長石的礦物,后經(jīng)化學分析及X光證實,是一種鋰硅酸鹽礦物-透鋰長石,該礦物在蘇聯(lián)、加拿大等國的鋰偉晶巖中均有發(fā)現(xiàn)。

1983-1985年間,中國地質(zhì)科學院礦床地質(zhì)研究所研究員楊岳清與福建地質(zhì)礦產(chǎn)局閩北地質(zhì)大隊、測試中心協(xié)作,對福建省南平縣延平區(qū)南平偉晶巖進行較系統(tǒng)的研究時發(fā)現(xiàn)的新礦物。1985年末,楊岳清的學生倪云祥等從西坑白云母鈉長石鋰輝石型偉晶巖中采回40多件云母礦樣,經(jīng)分析云母中的銫超過20%。

1990年,在中國云南省首次發(fā)現(xiàn)祖母綠礦床,該礦床產(chǎn)于古陸深變質(zhì)巖系花崗偉晶巖脈中。

2013年,科研人員在南平市31號偉晶巖脈中發(fā)現(xiàn)了新的礦物——“閩江石”。

2016年,王核團隊終于在喀喇昆侖山脈腹地海拔5300米高處發(fā)現(xiàn)了一條鋰輝石偉晶巖脈。之后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了47條鋰礦偉晶巖脈,這幾十條偉晶巖脈產(chǎn)于海拔4500米至5800米的喀喇昆侖腹地。

2017年,在新疆皮山縣大紅柳灘地區(qū)圈定多處Li、Be、Nb、Ta綜合異常,并在卡皮達蘭溝幅內(nèi)新發(fā)現(xiàn)2處偉晶巖脈型稀有多金屬礦找礦靶區(qū)??ㄆみ_蘭溝東南稀有多金屬礦化體賦存于花崗偉晶巖脈中。

2017年,富蘊縣沙依肯布拉克鈹?shù)V工作區(qū)共圈有偉晶巖脈27條,其中在地表見有稀有金屬礦化的有17條。偉晶巖中可見石英-白云母帶、細粒偉晶巖帶、文象-準文象帶、細粒鈉長石帶、塊體石英帶。

2017年,川西甲基卡鋰輝石礦床X10號鋰礦偉晶巖西側(cè)施工鉆孔共見2段偉晶巖脈。其中上段為脈體厚度2.64m,氧化鋰平均含量0.15%;下段偉晶巖脈,脈體厚1.7m,氧化鋰平均含量0.18%。

2022年,中國科學院地質(zhì)與地球物理學研究所青藏高原科學考察研究團隊在喜馬拉雅山脈瓊嘉崗地區(qū)發(fā)現(xiàn)了超大型鋰礦。該鋰礦被認為“有望成為繼南疆白龍山、川西甲基卡之后的中國第三大鋰礦”,該鋰礦是該鋰礦是喜馬拉雅首例具有工業(yè)價值的偉晶巖鋰礦。

2023年,在由黑龍江省第一地質(zhì)勘查院組織實施的“黑龍江省樺南地區(qū)稀有金屬礦普查”項目,以及“嘉蔭縣牡丹江市結(jié)合帶鋰、鈹稀有金屬找礦應用”科研項目中,均發(fā)現(xiàn)了鋰、鈹工業(yè)礦體,伴生鈮、鉭、錫,實現(xiàn)了黑龍江省稀有金屬“從無到有”的重大突破。經(jīng)勘查,該項目于2023年3月發(fā)現(xiàn)了36條偉晶巖脈,共圈定3條稀有金屬礦化帶及5條礦體,其中蝕變分帶與四川省甲基卡式偉晶巖礦床類型。

2024年,福建省閩西地質(zhì)大隊在將樂縣南部發(fā)現(xiàn)一種花崗偉晶巖型鋰多金屬礦,這是福建省首次發(fā)現(xiàn)以鋰為主,鈹、鈮、鉭、銣等多種元素共伴生的稀有金屬礦床。

分類

偉晶巖根據(jù)礦物成分特征及其與各類侵入巖的相似性,可劃分為花崗偉晶巖、正長偉晶巖、霞石正長偉晶巖、輝長偉晶巖等。

花崗偉晶巖

花崗偉晶巖是偉晶巖中分布最廣的一種。其基本成分與花崗石一樣,主要由石英堿性長石所組成,有時有斜長石和少量白云母,還有鋰云母、電氣石綠柱石螢石等富含揮發(fā)組分的礦物。這些礦物往往有較好的品形,穿插充填于長石和石英中,有時在晶洞壁上形成梳狀品簇,粗大的長石和石英可以穿插生長形成偉晶結(jié)構(gòu)或交生形成文象結(jié)構(gòu)。具文象結(jié)構(gòu)者,稱文象偉晶巖。

根據(jù)花崗偉晶巖中的礦物成分特征,又可分為以下兩種類型:

簡單偉晶巖主要由長石和石英及少量白云母組成。交代作用不明顯,長石類主要是微斜長石、條紋長石,斜長石有鈉長石奧長石,云母呈片狀集合體出現(xiàn)且常常變形或彎曲,另有少量長柱狀電氣石晶體。

復雜偉晶巖礦物共生組合較為復雜,除含石英長石、云母等造巖礦物外,還含有一系列含揮發(fā)組分的礦物和稀有、ree礦物。交代作用十分發(fā)育,且往往都有明顯的分帶性,即從偉晶巖的脈壁至脈的中心,礦物成分和結(jié)構(gòu)均呈有規(guī)律的變化

霞石正長偉晶巖

霞石正長偉晶巖是一種成分與霞石正長巖相似,在空間上與霞石正長巖相伴生的偉晶巖。主要由霞石和堿性長石正長石、微斜長石、條紋長石、歪長石)所組成,副礦物有鈦鐵礦、磷灰石鋯石及多種稀土元素礦物。這類偉晶巖分布較少,但常伴隨一些稀土元素礦床的形成。

正長偉晶巖

正長偉晶巖的成分與正長巖大致相似,幾乎全由堿性長石(正長石、條紋長石等)組成,不含或含很少石英,還有極少量暗色礦物存在。

輝長偉晶巖

輝長偉晶巖是伴隨輝長巖體產(chǎn)出的偉晶巖。其成分與輝長巖或堿性輝長巖相似,主要由粗大的板狀的斜長石及柱狀輝石或堿性輝石所組成。

相關(guān)學說

由巖漿作用形成偉晶巖的假說較多,歸納起來主要有如下3種不同觀點:

巖漿結(jié)晶觀點

以費爾斯曼、尼格里、弗拉索夫等為代表。他們認為,在高溫、高壓下,揮發(fā)性組分能無限溶解于巖漿中,因此在巖漿結(jié)晶末期,形成富含揮發(fā)組分的巖漿,緩慢冷卻而結(jié)晶形成偉晶巖。

熱液交代觀點

以查瓦里斯基和尼基京為代表。花崗偉晶巖礦床的具體形成過程分為2個階段:第一階段為母巖再結(jié)晶階段;第二階段為交代作用階段。

巖漿結(jié)晶與熱液交代兼容的觀點

這一觀點以美國地質(zhì)學家瓊斯、赫斯、舍列爾等為代表。他們認為偉晶巖形成的過程可以分為2個獨立的階段:首先是巖漿階段,第二階段是交代階段。

參考資料 >

偉晶巖.同濟大學土木工程學院.2026-01-29

偉晶巖.術(shù)語在線.2024-01-11

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奇石展覽 | 磁鐵礦、偉晶巖.山西師范大學地理科學學院微信公眾平臺.2024-01-11

“閩江石”——又一枚新礦物被發(fā)現(xiàn).浙江大學求是新聞網(wǎng).2026-01-29

資源量超百萬噸!我國科學家在喜馬拉雅發(fā)現(xiàn)超大型鋰礦|獨家專訪 .微信公眾號平臺.2026-01-29

阿爾太偉晶巖中的石川石.成都理工大學.2026-02-02

喜馬拉雅山: 稀有金屬礦產(chǎn)“巨龍”.微信公眾號平臺.2026-02-02

一種罕見的鈹?shù)V物—紅磷錳鈹石.巖石礦物學雜志.2026-01-29

科學傳播 | 中國新礦物(2022)——山東、江蘇、安徽、浙江、福建、臺灣、江西、廣東、廣西新礦物篇.微信公眾號平臺.2026-02-02

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2017年中國有色、黑色、非金屬等18處礦床重大發(fā)現(xiàn).中國有色金屬報.2026-02-02

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地質(zhì)足跡印山川 | 打開福建省閩西地質(zhì)大隊的追“礦”日記.福建省自然資源廳.2026-02-03

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