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user: 4. 地壳升降幅度估算 根据岩浆矿床成矿特点及规律，尤其是高温岩浆矽卡岩型铁矿，矿体形成的深度与成矿母岩的侵位深度是大体一致的，即岩浆侵入深度就是矿体形成深度。客观上当矿床形成并被抬升到地表一定深度时，达到在当前经济条件下能够开采者则为矿。最理想的矿床是形成于一定深度被刚刚抬升到地表尚未被剥蚀的矿床，但由于一些矿床受到强烈剥蚀或剥蚀殆尽时也失去矿床的意义。 为了讨论地壳升降幅度的变化，鉴于岩浆侵位深度与铁矿形成深度具有成生联系，本文将岩体侵位深度与铁矿床形成深度作为参照物一起进行论述。 4.1. 岩体侵位深度与剥蚀深度 4.1.1. 岩体侵位深度 地壳深处的岩浆，具有很高的温度，遭受很大的压力，当地壳运动出现破裂带时，局部压力降低，岩浆向压力降低的方向运移，沿着破裂带上升，侵入到地壳内，在深处结晶和冷凝而形成侵入岩。根据侵入体三维空间形态划分为岩盖、岩盆、岩床、岩鞍、岩墙等，与岩基或岩株直接相连的脉状侵入体称为岩枝。结合岩石学研究成果，将侵入岩划分为深成相(>10 km， catazone)、中深成相(10~3 km， mesozone)和浅成相 [ 24 ] (<3 km， epizone)，其大致确定岩浆侵位深度(表2)。 同时岩石化学指数除了可以判别岩石属性外，还可以间接判断其侵入深度和剥蚀深度 [ 24 ]。Peacock碱钙指数、Rittmann组合指数和Wright碱度率这三个化学指数反映岩体的结晶分异特点。Rittmann用组合指数(σ)定量表述，其优点是单个样品即可确定其σ值，而Peacock指数需要一个岩石谱系大量的样品才能确定该指数的数值；另外一个优点是依据单个样品的σ值可更好地考察一个岩石谱系的σ变异趋势，而Peacock指数获得的则是一个岩石谱系的一个平均值。Wright (1969)为克服Rittmann组合指数用于花岗岩–流纹岩类无效的缺点，提出用碱度率(A.R)来定量地表征 [ 24 ]，需要强调的是，在SiO 2 含量相等的条件下，依碱度率的增加划分出三个组，即calc-alkaline (+tholeiitic)；alkaline和peralkaline (+strongly alkaline)。而SI小，则分异程度高；DI越大，说明岩浆分离结晶作用越强烈，莱芜岩体的岩石化学参数见表3所示。 从表3中可以看出：莱芜岩体的σ (里特曼指数)为2.91~4.2，A.R (碱度率) 1.71~2.05，A/CNK (过铝指数) 0.60~0.76，属于偏铝质钙碱性岩石；DI (分异指数) 54.86~61.57，SI (固结指数) 26.09~53.5，FL (长英质指数) 42.57~55.19，反应岩石分离结晶程度中等，分异较差；OX (氧化率)0.59～0.61，表明岩浆侵位中等。据此说明莱芜岩体侵位中等、结晶分异作用不完全，属中深成相，侵位深度在3000~10，000 m范围内，结合区域地质特点，从经验地质学的理论推断，莱芜岩体的侵位深度应在4000~7000 m的范围。 Table 2 List of emplacement depth markers of intrusive rocks (According to Ye Tianzhu et al.， 2010 浅成相 中深成相 深成相 侵位深度 <3 km 3~10 km >10 km 岩石学特征 岩体具细粒、隐晶质结构及斑状结构，斑晶可具熔蚀或暗化边结构。矿物常保存了高温条件下的结构状态，斜长石环带发育、常见高温石英斑晶、出现易变辉石等。 岩石具中粒、中粗粒结构、似斑状结构，岩体组成一般不均匀，矿物内部的结构状态在缓慢冷却过程中得到调整，如斜长石环带不发育，石英为它形的低温石英。 岩体常为片麻状构造，交代结构十分发育。斜长石无环带。 侵入体产状 侵入体规模较小，常见岩墙、岩床、岩盖、小岩株、隐爆角砾岩体等，岩体中可以发现晶洞构造，与围岩多呈不整合接触。 多属较大的侵入体，如岩株、岩基、岩盆等，也有岩盖、岩墙等小型侵入体。 岩体较大，岩体走向与区域构造线理方向一致，围岩为区域变质的结晶片岩、片麻岩类，岩体主要为花岗岩类。 与围岩 接触关系 岩体接触变质较弱，有时有硅化、绿泥石化、绢云母化蚀变，浅成相小型侵入体常与金属矿产有关，尤其是隐爆角砾岩体，是很好的容矿岩体。 接触变质带较宽，有时有云英岩化带，常见矽卡岩带，在接触带可形成各种接触变质和高温汽成热液矿床。 岩体无冷凝边，围岩无接触变质带，与围岩多为逐渐过渡关系。 表2. 侵入岩侵位深度标志一览表(据叶天竺等修改，2010) Table 3 List of petrochemical parameters of Laiwu rock mas 岩石类型 岩石化学参数 σ A.R DI SI FL M/F Ox A/NKC 二长闪长岩 4.17 3.11 82.62 13.06 80.47 1.24 0.52 0.90 角闪石英闪长岩 2.88 2.23 70.76 20.92 64.84 1.65 0.57 0.87 4.0 2.54 74.02 16.42 69.38 1.17 0.55 0.82 4.5 2.72 75.83 13.86 74.06 0.93 0.54 0.88 4.83 2.33 75.86 16.29 62.28 1.87 0.53 0.691 3.11 2.36 69.08 27.32 64.16 2.18 0.57 0.77 角闪闪长玢岩 2.55 2.24 71.4 27.37 73.77 1.86 0.51 1.01 3.37 2.18 64.72 33.25 62.51 2.62 0.52 0.77 角闪闪长岩 2.23 1.69 52.18 32.75 46.9 1.89 0.63 0.79 4.3 2.38 65.01 24 67.52 1.39 0.57 0.85 3.27 1.93 60.41 28.84 50.37 2.56 0.58 0.67 辉石闪长岩 2.91 1.71 57.25 35.5 42.57 4.56 0.61 0.60 3.53 1.98 56.7 32.23 54.63 2.15 0.6 0.75 4.18 2.05 61.57 26.09 55.19 1.39 0.59 0.67 4.2 1.95 54.86 26.58 52.98 1.36 0.6 0.72 表3. 莱芜岩体岩石化学参数一览表 4.1.2. 岩体剥蚀深度 如上述，莱芜岩体在4000~7000m的范围冷凝结晶后，由于地壳发生构造运动，引起地壳结构改变、地壳内部物质变位并形成差异性升降。在同一地质时期内，地壳在某一地区表现为上升隆起，而在相邻地区则表现为下降沉陷，隆起区与沉降区相间分布，此起彼伏、相互更替。根据侵入体出露情况、岩石学特征、围岩蚀变、围岩捕虏体等确定侵入岩剥蚀深度(表4)。从莱芜岩体目前的分布情况看，其剥蚀程度已达岩体的外部–内部相，即浅、中及深剥蚀区，据此推测，莱芜岩体已剥蚀深度各地不等，再加上上覆覆盖层，其剥蚀深度应在3000~5000 m左右，因为莱芜岩体均受到不同程度的剥蚀，矿山岩体已大面积出露，岩性相对简单，表明其剥蚀较深。 Table 4 Marks of denudation depth of intrusive rock 未剥蚀 浅剥蚀 中等剥蚀 深剥蚀 地表看不到侵入体，但可见围岩蚀变晕圈、交代作用和矿化现象等。 有侵入体出露，岩体中有时可见围岩顶垂体或大型捕虏体，岩石结构较细，有时可见接触变质和矿化现象。 侵入体出露面积较大，极少见围岩捕虏体，岩石结构较粗，成分单元和结构单元复杂。 侵入岩大面积出露，没有明显的接触变质现象，岩石结构粗，岩性相对简单，同侵入脉岩发育。 表4. 侵入岩剥蚀深度标志 4.2. 矿体形成深度与剥蚀深度 当矿体形成以后，如果成矿环境发生改变，尤其是地壳发生整体性的抬升或下降，则矿体会随之会出现抬升或下降的变化。区域性的构造抬升对矿体的保存大致有二种情况，一是构造抬升将深部的矿体抬升到浅层地表且不被剥蚀，这有利于矿床的开发利用；二是持续的抬升剥蚀作用则使矿体大部分或全部被剥蚀殆尽或者仅保存了矿体的根部部分，还有介于此二种特例的其它情况，此不一一叙述。 4.2.1. 矿体形成深度 由于接触交代矽卡岩型铁矿与中基性岩浆的成因关系，可以认为岩浆侵位深度基本等同于铁矿形成深度。前已述及，莱芜铁矿田内中基性岩体的侵位深度在4000~7000 m的范围内，考虑到铁矿多产于岩体的顶部及两侧与碳酸盐岩接触交代部位，或产于岩体中，推测其形成深度略浅于岩体侵位深度，大致在3900~5000 m范围内。 4.2.2. 矿体剥蚀深度 对莱芜铁矿田23处铁矿床剥蚀程度统计(表1)显示：遭受剥蚀的铁矿床占65.22%，强烈剥蚀的铁矿床占13.04%，说明矿体与中基性岩体一起经受了长期的风化剥蚀作用。按矿体形成深度在4000~5000 m赋矿空间计算，矿体剥蚀最强烈者已剥蚀殆尽，强烈者则在二分之一至三分之一，有34.78%的矿体尚未受到剥蚀。