五、變質岩中的礦產

變質岩中的礦產,主要見於接觸變質和區域變質兩大類型中。

就接觸變質而言,矽卡巖型的礦產最多,這是因為以碳酸鈣為主要成分的石灰岩跟侵入體(特別是中性岩漿侵入)接觸時,最容易發生化學交代作用,形成礦產。最常見的是銅、鉛、鋅等硫化礦床(如黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦)及剛玉等。硫化礦中多數還含有銀礦及其他稀有元素礦產。

作為矽卡巖型礦床的伴生副礦物,最常見的有石榴子石、透輝石、透閃石、綠簾石、陽起石、矽灰石等,亦可算是找尋此類礦產的標誌礦物。大理石也是此種變質礦產類型的特色。

至於區域變質岩系中的礦產,多存在於太古代及元古代的變質岩系之中,其中有規模巨大的鐵礦以及石墨、磷、硼等礦產,部分地區尚有剛玉、石棉、矽線石、大理石等。

這裡,特別提一下鐵礦。這是距今20多億年前變質岩系中的最引人注目的礦產,凡美國、加拿大、蘇聯(即前蘇聯)、澳大利亞、印度、南非以及我國鞍山地區等蘊藏的數以億噸計的鐵礦床均屬此類。據估計,此類鐵礦床佔全世界鐵礦總儲量的80%以上,可見其重要性了。

為什麼有這麼多的鐵礦埋藏在這些古老的(圖6.9)變質岩系地層中呢?原來,當時出現一種微生物——鐵細菌,成為造鐵的「功臣」,它是一種需要氧氣,但不要很多氧氣的菌類生物。據研究,距今32億~34億年前的大氣中尚缺乏氧氣,僅由二氧化碳、甲烷、氫氣等組成,具有高度的還原性。到了距今32億~27億年前形成的地層中,我們發現了藍綠藻,說明它們能夠攝取還原性大氣層裡的二氧化碳,通過葉綠素進行光合作用,放出遊離氧,使大氣層中逐漸增加了氧氣,於是產生了鐵細菌。它能把溶解於水中的氫氧化亞鐵氧化成不溶於水的三氧化二鐵,沉積於水中。其過程可用化學反應式表示之:

鐵細菌分泌出不溶性鐵質、硅質,在體外構成一層比自身大幾倍甚至幾十倍的「鐵質皮鞘」,後者脫落以後,就沉積成鐵礦。

水中的可溶性鐵質,來源於遠古時代火成岩的風化產物,在濕熱氣候條件下,這些可溶性鐵質往往呈膠體狀態,從陸地帶到淺海裡,生活在那裡的鐵細菌也就在海洋裡造鐵了。

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