火山岩是许多重要矿产资源的母岩或赋存岩石。
以下是火山岩与矿产资源的主要关系及蕴含的“地质宝藏”:
岩浆分异矿床:
- 成因: 当富含金属元素的基性或超基性岩浆(如玄武岩质、橄榄岩质)在深部岩浆房中缓慢冷却结晶时,较重的矿物(如铬铁矿、磁铁矿、钛铁矿、铂族元素矿物)会因密度差异而沉降聚集,形成层状或透镜状的矿体。
- 典型矿产: 铬、铂族元素(铂、钯、铑等)、钒、钛、镍、铜(部分)。
- 赋存岩石: 层状侵入体(如南非布什维尔德杂岩体中的铂铬矿、俄罗斯诺里尔斯克的铜镍铂矿)。
热液矿床(与火山活动密切相关):
- 成因: 火山活动后期或结束后,残余的富含挥发分和金属元素的热液流体(岩浆热液、加热的大气水)沿着火山通道、断裂带或围岩裂隙上升、循环。在物理化学条件(如温度、压力、pH值、氧化还原电位)发生变化时(如遇冷水、不同岩性接触带、开放空间),金属元素会沉淀下来形成矿床。这是最重要和最广泛的与火山岩相关的成矿类型。
- 典型类型与矿产:
- 斑岩型矿床: 与中酸性(花岗闪长岩、石英二长岩)次火山岩体密切相关。形成巨大的低品位、大吨位的铜钼金矿床(如智利埃斯康迪达铜矿、美国宾厄姆峡谷铜矿)。铜、钼、金、银是主要矿产。
- 浅成低温热液矿床: 形成于近地表、较低温(<300°C)的热液环境中,常与破火山口或火山穹窿构造相关。主要产出金、银(常伴生碲化物),有时有汞、锑(如美国克里普尔溪金矿、日本菱刈金矿)。
- 矽卡岩矿床: 当热液流体(通常与中酸性侵入体有关)与碳酸盐岩(如石灰岩、白云岩)接触时发生交代作用形成。可产出铁、铜、铅、锌、钨、锡、钼、金等(虽然围岩是碳酸盐岩,但热液来源常与深部火山-侵入活动相关)。
- 火山块状硫化物矿床: 主要形成于海底火山环境(见下一点)。
火山喷发沉积矿床:
- 成因: 火山喷发过程中直接喷出的物质或火山喷发后形成的特殊环境可以富集矿产。
- 典型矿产:
- 火山玻璃(黑曜岩、珍珠岩): 本身就是有价值的工业矿物(磨料、建材、填料、助滤剂)。
- 浮石、火山渣: 轻质建筑材料。
- 自然硫: 火山喷气孔周围硫磺沉积。
- 某些铁矿: 与火山喷发相关的“火山沉积型铁矿”,如部分“阿耳戈马型”条带状铁建造。
- 膨润土、沸石、高岭土等粘土矿物: 火山玻璃或火山灰在后期热液蚀变或地表风化作用下形成的重要非金属矿产。
海底火山喷流沉积矿床(VMS - Volcanogenic Massive Sulfide):
- 成因: 这是热液矿床的一个特殊亚类,发生在海底。热液流体(通常由海水下渗被岩浆加热并淋滤岩石中的金属形成)从海底火山喷口(“黑烟囱”、“白烟囱”)喷出,与冷海水混合后,其中的金属硫化物(黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等)迅速沉淀,堆积在喷口周围形成层状、透镜状或丘状的块状硫化物矿体。
- 典型矿产: 铜、锌、铅、金、银,通常伴生硫(黄铁矿)。
- 赋存岩石: 赋存于海底喷发的火山岩序列中(玄武岩、安山岩、流纹岩及其火山碎屑岩),常伴有硅质岩、燧石、含铁建造等化学沉积物。现代实例在东太平洋海隆等地,古代实例遍及全球(如加拿大基德克里克、西班牙力拓)。
火山岩作为重要的工业原料:
- 致密坚硬的玄武岩、安山岩等本身就是优质的建筑石材、铺路石料。
- 浮石、火山渣是轻质骨料和混凝土掺合料。
- 火山灰是天然的水泥原料(古罗马混凝土的核心成分之一)。
- 火山岩地区形成的土壤往往非常肥沃(如火山灰土),是重要的农业资源。
关键因素:
- 岩浆成分: 不同的岩浆类型(基性、中性、酸性)携带不同的金属元素组合。
- 构造环境: 板块汇聚边界(岛弧、活动大陆边缘)、板块离散边界(洋中脊)、大陆裂谷等是火山活动和相关成矿作用最活跃的地区(如环太平洋成矿带、特提斯成矿带)。
- 热液系统: 热液流体的来源、成分、运移通道和沉淀场所是形成热液矿床的核心。
- 后期地质作用: 风化、剥蚀、变质等作用可能改造或进一步富集原有的矿化。
结论:
火山岩绝非仅仅是喷发的产物,它们是地球深部物质和能量的窗口,更是孕育珍贵地质宝藏的摇篮。从贵重的金、银、铂族金属,到基础的铜、铅、锌、铁,再到战略性的铬、钼、稀土元素,以及不可或缺的非金属矿产(硫、建材、粘土等),其形成过程都深深地烙印着火山活动的痕迹。无论是岩浆自身的分异结晶,还是火山热液流体的运移沉淀,抑或是海底火山喷口的喷流堆积,都为人类提供了丰富的矿产资源。因此,研究火山岩的分布、类型、形成环境和蚀变特征,是寻找和勘探这些“地质宝藏”的关键途径。