伟晶岩

巨粒矿物组成的结晶岩

伟晶岩是一种与各类深成岩在成因上有密切联系的粗粒至巨粒的岩脉状或团块状岩体。

概念

伟晶岩（Pegmatite），指由巨粒矿物组成的淡色结晶岩，是富含挥发分的硅酸盐残浆，侵入到火成岩或围岩裂隙中缓慢结晶而成的。

一般呈肉红色、灰白色，具有巨粒或粗粒结构的酸性至碱性脉岩。常呈脉状，并成群产出。矿物晶体很粗大，数厘米至数米，具带状构造。

按矿物的组合可以分为：花岗伟晶岩、霞石正长伟晶岩和辉长伟晶岩。

花岗伟晶岩中除水晶、长石和白云母为重要矿产外，还经常伴生有含稀有元素的矿物，如绿柱石、铌钽铁矿等，故为稀有元素矿床的重要母岩。通常比较完整的花岗伟晶岩脉，由外而内可划分为边缘带、外侧带、中间带和内核。

按形成过程中矿物种类的复杂程度，可分简单伟晶岩和复杂伟晶岩。将单纯由长石、石英和白云母组成的伟晶岩称为简单伟晶岩；而含有Li、Be、Nb、Ta等稀有元素矿化的伟晶岩不仅矿物成分复杂，而且交代现象也十分明显和普遍，因此称为复杂伟晶岩，它往往是在简单伟晶岩的基础上发展起来的。

对于其产生的原因，有多种解释，有的理论认为是由于火山残余的溶浆缓慢结晶而成，也有认为是由于高压造成的强烈扩散条件影响，尚没有一致公认的理论。

矿物组成

主要矿物为石英、碱性长石和斜长石，次要矿物和副矿物包括含水矿物、含微量元素及稀有元素（Li、Be、La、Nb、Ta、W、Sn、U、Th等）的矿物和正常火成岩中不常见的富F、Cl、B、P的矿物，如黄玉、电气石、绿柱石、褐帘石、铌钽铁矿、萤石等。

形态特征

伟晶岩的形态复杂，产状多样，可与围岩产状一致，也可切割围岩；与围岩关系既可渐变，又可突变。通常可发育脉状、透镜状、囊状、筒状及不规则状等多种形状，其中以各种规则或不规则的脉状占据主导地位。

伟晶岩脉在走向和倾向上可以膨大、收缩，也可呈雁行排列和尖灭再现，构成侧列状、串珠状脉群。伟晶岩脉的大小差别很大，长由几米变化到几百米，厚度由几厘米变化到几十米，延深通常由几十到几百米。伟晶岩脉在三度空间上的延长并无一定的对应关系，地表又长义厚的脉并不一定延深就大，反之亦然。

构造特点

矿物晶体粗大是伟晶岩有别于其他岩脉的重要特征之一，它常常比花岗岩中同种矿物大几倍、几十倍，甚至儿千倍。例如，伟晶岩中已知最大的微斜长石重量达100t，绿柱石达32t，锂辉石晶体长达14m，黑云母面积达7m2，白云母达32m。

伟晶岩的粒级划分与一般的侵入岩不同，有其独特的标准：细粒为0.5—2cm，中粒为2—5cm，粗粒为5～15cm，块状体，15cm。伟晶岩具有两种独特的结构，一是以矿物结晶颗粒特别粗大为特点的伟品结构；二是岩石十钾长石和石英呈有规律交生为特点的文象结构。各种交代结构在伟晶岩中也较常见。伟晶岩体的内部构造最重要的是带状构造，表现为一条伟晶岩脉从边部到中心其结构构造、矿化特征等呈有规律的带状排列。发育完好的带状构造一般可划分四个带：

1．边缘带：主要由细粒结构的K石石英构成，又称细粒结构带。该带厚度一般很小，从几厘米到十几厘米，形状不规则且不连续，一般不含矿。

2．外侧带：由文象结构和粗粒结构的长石、石英所组成，又称文象粗粒结构带。该带厚度较大，但不稳定。一般不含矿。

3．中间带：该带位于外侧带和内核带之间，主要由巨品、块状的微斜长石和石英组成，厚度较大，连续性较好，又称块状K石一石英带。此带矿化发育，是稀有、稀土金属矿产及白云母、长石的富集地段。

4．内核带：形态常不规则，常位于伟晶岩脉中间，特别是其膨胀部分的中心，通常由石英块体或石英、锂辉石块体组成。在内核中心部位有时出现晶洞，并有宝石类矿物产出。

分类

文象和等粒型伟晶岩

相当于仅发育到外侧带的伟晶岩，岩石矿物组合及结构构造与花岗伟晶岩的外侧带相当。

块状型伟晶岩

相当于发育到中间带但没有内核并且未发生显著交代作用的伟晶岩。岩体中心部位具粗粒伟晶结构和块状伟晶结构，主要矿物是长石、石英和白云母，可含一定数量的稀有金属矿物。

完全分异型伟晶岩

相当于结晶分异到已形成块状石英内核的伟晶岩。此类伟晶岩内可见明显的钠长石化、云英岩化等交代作用。主要矿物有微斜长石、石英、白云母、钠长石以及绿柱石、锂辉石，其中白云母、绿柱石和锂辉石均可能构成工业矿体。

稀有金属交代型伟晶岩

相当于形成内核以后又发生了强烈的稀有金属交代作用的伟晶岩，形成了由钠长石、锂云母、绿柱石、铌钽铁矿、铯榴石、磷灰石、铀矿物等矿物组成的交代带，构成稀有金属的重要矿床。

长石－锂辉石型伟晶岩

没有文象带和内核、交代作用非常强烈、主要由钠长石、锂辉石、石英和大量稀有金属元素矿物构成的伟晶岩。此种伟晶岩构成重要的稀有金属矿床。

成因学说

岩浆说

此种观点认为，伟晶岩及伟晶岩矿床是由高挥发分岩浆在有利条件下经过缓慢、充分的结晶分异作用形成的。

挥发组分在成岩成矿过程中起到了至关重要的作用：高挥发组分降低了岩浆的粘度和结晶温度，有利于岩浆的运移和结晶分异；挥发组分热容量大，有利于高挥发分岩浆缓慢冷凝结晶形成伟晶结构。挥发组分易与有用金属结合形成易溶络合物，使这些有用组分在高挥发分岩浆中富集并最终成矿。

有关高挥发分岩浆已知有两种成因：一种是岩浆侵入体冷凝结晶的晚期因挥发组分逐渐汇聚形成的高挥发分残余岩浆，另一种是变质过程中岩石发生的部分熔融作用－－即混合岩化形成的高挥发分岩浆。

重结晶交代说

此种观点否认高挥发分岩浆的存在，认为伟晶岩及伟晶岩矿床是由已结晶的岩石在后期热液的作用下被交代、重结晶形成的。

形成条件

物理条件

发育完整的伟晶岩形成过程很长，其物理化学条件变化也很大。根据测温资料，伟晶岩的形成温度大约从700℃以下一自持续到100℃左右。其中，早期形成的长英岩带形成于700—600℃之间，伟晶岩主体形成于600—150℃，稀有金属矿化通常发生在500—300℃之间。理论和实践都证实伟晶岩产于3—8km甚至更深的条件下。

通常认为，较大的深度有利于伟晶岩生成的原因主要有两个方面，一是较大的深度可使热量散失缓慢，从而利于体系长时间结晶作用的进行；二是较大深度造就的高压条件使钾、钠等碱金属及锂、铍等稀有金属可以大量溶解在熔体-流体或流体体系中，同时也使体系的挥发分得以长时间保留，从而有利于伟晶岩体的形成。

化学条件

矿化剂的作用：矿化剂在有工业价值的伟晶岩中碱质交代现象（如钾长石化、钠长石化、云母化、云英岩化等）通常十分普遍，而Li、Be、Nb、Ta等稀有元素矿化也往往在碱交代过程中发。

形成过程

后岩浆阶段

该阶段岩石由岩浆冷凝结晶形成，成岩温度在600－800℃之间。此阶段早期是高挥发分岩浆侵入到有利构造空间后冷凝结晶的初始阶段，形成了伟晶岩的边缘带。边缘带的主要矿物为长石和石英。由于围岩温度较低，岩浆温度下降相对较快，因此岩石常具细粒伟晶结构。边缘带一般不连续，不含有用矿物。

此阶段晚期，继边缘带形成之后岩浆中挥发组分的含量相对增高，温度下降相对减缓，岩浆结晶形成外侧带。外侧带的主要矿物为斜长石、钾微斜长石、石英、白云母等，岩石一般具细粒－中粒伟晶结构，当岩浆成分达到石英与长石共结比时则形成外侧带常见的文象结构。外侧带一般也不连续，可出现少量绿柱石等矿物但一般不构成矿体。

气成阶段

随着边缘带和外侧带硅酸盐矿物的不断结晶，挥发组分含量不断增加，成岩成矿介质逐渐由岩浆转变为超临界流体，成岩成矿温度在600－400℃之间，形成中间带和内核。

该阶段早期以结晶作用为主，形成的主要矿物为钾长石、钾微斜长石、石英、白云母，在富含稀有元素和稀土元素的条件下则还可形成绿柱石、锂辉石及稀土元素矿物。

随着温度降低、流体成分的改变和水作用的增强等条件的变化，依次发生白云母化、钠长石化及（在富含稀有元素时）稀有金属等多种交代作用，形成交代矿物构成的岩相带和大量具重要工业价值的白云母和锂辉石、锂云母等稀有金属矿物，交代作用可延续到热水溶液阶段。

此阶段形成的中间带（包括叠加的交代产物）主要矿物为钾长石、钾微斜长石、石英、白云母、钠长石，在富稀有、稀土元素条件下还有绿柱石、锂辉石、锂云母等稀有金属矿物及稀土元素矿物，岩石具粗粒伟晶结构、似文象结构及块状伟晶结构、交代结构。中间带一般较连续，是赋矿的有利部位。内核位于伟晶岩体（脉）的中心部位，主要矿物是具块状及巨晶结构的石英，因而又称石英核。长石（及锂辉石），内核的发育状况取决于伟晶岩的形态和分异情况，分异完全时可具完好的内核，分异不完全时可不具内核或仅发育于伟晶岩脉膨大部位而呈断续分布。内核是石英（硅石）矿体的产出部位，内核中常可见晶洞，是水晶及黄玉等宝石矿物的重要成矿部位。

热水溶液阶段

此阶段是温度下降至400℃以下开始的。由于环境温度已降至水的临界温度以下，成矿介质已由超临界流体转变为热水溶液。此阶段仍有部分矿物在内核及晶洞中结晶以致成矿，如水晶等。另外，还可发生重要的交代作用，继续形成相应的矿物带以及矿体。交代作用多发生于中间带及其与核的过渡部位，是白云母及锂辉石、锂云母的稀有金属的重要成矿部位。

伟晶岩与矿产

2022年2月，中国科学院地质与地球物理研究所透露，该研究所青藏高原科学考察研究团队在喜马拉雅琼嘉岗地区发现了超大型锂矿。该锂矿被认为“有望成为继南疆白龙山、川西甲基卡之后的我国第三大锂矿”，是“喜马拉雅首例具有工业价值的伟晶岩锂矿”。

1997年随着南美两个大盐湖矿床的投产，使世界传统锂资源的供求形势发生了重大变化，地域上，从以北美供应为主转移到以南美为主，资源来源上，以开采高成本的伟晶岩矿石为主转向从卤水中提取低成本的锂资源。中国早几年在云南元阳一带花岗伟晶岩中首次发现祖母绿，其数量较多的祖母绿晶体标本和原石，1996年出现于国际市场上，十分畅销。

1990年，在中国云南省首次发现祖母绿矿床，该矿床产于古陆深变质岩系的花岗伟晶岩脉中。

1987年，中国学者罗谷风教授等利用电子衍射的实验手段确认产于河北承德黑山苏长伟晶岩中的紫苏辉石。

1987年8月，从龙羊峡水电站的征战中尚未脱去战袍的中国水利水电第四工程局的4000多名建设大军挥师李家峡，在人迹罕见的高山峡谷间点响了第一声开山炮。李家峡水电站所处位置的岩层是10亿年前地壳活动时，从地球深处喷发的堆积体，在地质学上称为“4—5类”的“围岩”其特点是裂缝发育迅速，峡底岩层断槽纵横，为黑云更长质带状混合岩，黑云角闪斜长片岩，间夹有花岗伟晶岩脉，破碎的岩体随处可见。

1983-1985年6月，中国福建地质矿产局闽北地质大队、测试中心协作，对南平地区的伟晶岩进行了较系统的研究工作，发现该地区伟晶岩中矿物成分十分复杂，达80余种，特别是稀有元素和磷酸盐矿物种类之多，在中国同类伟晶岩中是极罕见的。

1985年，中国陕西地矿局西安测试中心也报道了在陕西商县伟晶岩中发现有含铁较高的该类矿物。

1985年在中国福建南平花岗伟晶岩田的白云母-钠长石锂辉石型伟晶岩中发现了这两种矿物。1984年在中国福建南平稀有金属花岗伟晶岩中发现了典型的磷铁锂矿。

1984年，在对中国福建省南平稀有金属花岗伟晶岩矿田进行研究工作时，在伟晶岩中发现了光彩石，这在中国内尚属首次。中国是1984年首次发现于福建南平花岗伟晶岩田中的白云母—钠长石—锂辉石型伟晶岩中，沿粗粒原生绿柱石中的微裂隙分布，是伟晶岩形成晚期热液蚀变作用的产物。

1983年，在中国福建南平地区工作时，在该区的溪源头花岗伟晶岩中，首次发现了中国的磷铝铁钡石。

1980年，在新疆青河伟晶岩中发现了该系列的中间成员—磷锰铁锉矿。此外，早在1980年还在新疆青河富铍伟晶岩中发现了成分介于该类质同象系列中间的磷锰铁锂矿。

1974年发现于加拿大一地区上白要统菱铁矿建造的裂隙中，中国的磷铝铁钡石于1983年在南平伟晶岩中所发现，主要产于IV类型石英一羟磷铝理石带中。

1972年苏联在乌拉尔伟晶岩找到了石川石。

1967年中国台湾浦里镇也发现兰宝石伟晶岩脉。1954年7月，普委二办派出了由拉祖特金和普委二办的负责人高之杕领导的包括杨士文和曾卓荣等在内的技术小组，到辽宁海城，对大房身伟晶岩露天长石采场进行放射性调查。

1948年以后陆续报道了产于稀有金属花岗伟晶岩中的光彩石。

1944年，日本关东军秘密开采中国海城伟晶岩产出的含铀的稀土铌酸盐矿物—黑稀金矿、铌酸钇矿及褐钇铌矿，用飞机运往日本，秘密地进行提铀和制造原子弹研究。

1927年，施瓦茨等人曾经描述过锉辉石伟晶岩与片岩围岩的接触带，发现伟晶岩中贫磷，但较富集于片岩中，伟晶岩富铿，但未发现理被带入片岩的明显迹象。