二透岩是石碌铁矿最重要的近矿围岩，与富铁矿体关系密切，通常与之呈突变关系。可以说，无二透岩就无富铁矿体的存在。前人曾对二透岩的原岩性质及成因进行过多方面研究，认为要么是热接触变质产物，其原岩为夹泥质或凝灰质条带的白云岩(华南富铁科研队，1986)或正常沉积岩(冯建良，1980;冯建良等，1981a，b);要么认为是区域变质成因，其原岩为一套火山沉积岩或熔结凝灰岩(王寒竹，1985)。因此，正确厘定二透岩的成因，对在石碌矿区及外围杂找富铁矿具有特别重要的指示意义。
一、岩浆成因矽卡岩基本特征
矽卡岩矿床在我国颇为发育，近20多年来引起人们对矽卡岩及有关矿床的成因深入研究。其中，最突出的贡献是，提出了岩浆矽卡岩及矽卡岩岩浆型铁、铜、锡矿床的概念，并对之进行了研究(赵斌，1989;林新多等，1989;许国建，1990;Berg，1991;吴言昌，1992;赵斌等，1993;张淑贞，1993;Meinert，1992;Meinert et al.，2003、2005)。
岩浆矽卡岩是矽卡岩浆沿构造裂隙贯入结晶的产物，其矿物组成以钙硅酸盐为主体，特征性矿物为碱长石、方解石及硬石膏;主要矿物晶体中含硅酸盐熔体和硅酸盐熔体-流体包裹体。特征的岩石类型为过渡性矽卡岩和矽卡岩-伟晶岩。岩浆矽卡岩和与之共生的富碱侵入岩具共轭、互补关系;两者有共同的来源，都是深部(高位岩浆房中)富碱中酸性岩浆在同化混染了部分钙质岩石后，经去气、脱硅和液相不混溶分离作用所生成的两种不同性质和特征的岩浆产物。岩浆矽卡岩的基本特征如下(吴言昌等，1998)。
(一)产出情况及特点
岩浆矽卡岩体形态复杂多样，主要呈脉状，还有呈角砾岩筒状者，其产出受构造裂隙控制，具成群出现特点;岩体规模变化很大，小者长不及1m，厚度小于1cm;大者长可逾1000m，厚数十米到大于100m，延深达数百米。矽卡岩体通常产在中酸性侵入岩与围岩的接触带附近，但特殊的是，还出现在附近(数十km2范围内)无侵入岩体而又无区域变质现象的钙质岩石中，如安徽繁昌桃冲;在附近无钙质岩层分布的侵入体中，亦有矽卡岩脉产出，如安徽铜陵雨山和江苏句容伏牛山。岩浆矽卡岩的围岩，常见的是侵入岩和钙质岩石，亦有非钙质岩石，如角岩和石英(砂)岩;其与围岩通常呈突变接触，界线鲜明;少数情况下，同与之有共轭、互补关系的富碱侵入岩之间存在彼此相互呈珠滴或团块状出现的不规则混杂带。在厚大的岩浆矽卡岩体中，有较发育的近于直立和近于水平的节 理，类似于侵入岩体中普遍存在的S-L节 理。岩浆矽卡岩体中，岩性不均一性比较明显，同一岩体(脉)的不同地方，岩石的矿物组成和结构构造特点常有较显著的差异，但不存在沿一定方向按矿物-化学成分规律性递变分带现象。
(二)岩石类型及矿物组成
按成岩方式不同，可将岩浆矽卡岩划分为:①贯入矽卡岩，由矽卡岩浆沿构造裂隙贯入结晶而成;②贯入-交代矽卡岩，由矽卡岩质熔流体沿构造裂隙贯入结晶和交代围岩而成;③隐爆矽卡岩-角砾岩，由矽卡岩浆沿构造裂隙贯入，发生隐爆而后固结(结晶)而成，并形成隐爆矽卡岩-角砾岩筒(带)。此外，还有矽卡岩浆结晶过程中衍生出来的气液形成的矽卡岩-伟晶岩。
按矿物组合特点划分，则岩浆矽卡岩的种类繁多，主要有单矿物岩，如钙铁榴石矽卡岩;双矿物岩，如透辉石-钙铁榴石矽卡岩和特殊的钾长石-钙铝钙铁榴石矽卡岩;复矿物岩，如方解石-钾长石-透辉石-钙铝钙铁榴石矽卡岩。矽卡岩-伟晶岩虽罕见，但可能是岩浆矽卡岩中特有的。
按是否含矿划分，即是否含有一定数量的同生(congeneric)硫化物和/或磁铁矿、镜铁矿并构成矿石，则有含矿岩浆矽卡岩和不含矿岩浆矽卡岩。
不含矿的岩浆矽卡岩，主要由钙铁榴石-钙铝钙铁榴石和透辉石—次透辉石组成，其他矿物虽种类繁多(表6-11)，但其总量常不超过岩石体积的5%～10%，很少有超过20%者;其中可作为岩浆矽卡岩的特征性矿物者为碱长石(钾长石与钠更长石)和方解石以及硬石膏。概括地说，岩浆矽卡岩的矿物组成特征是:既简单又复杂，即主要矿物简单，总体矿物组成则十分复杂，含水硅酸盐矿物罕见。以上是对贯入矽卡岩而言的。至于贯入-交代矽卡岩和隐爆矽卡岩-角砾岩，其矿物组成除具有与贯入矽卡岩相似的特点外，还有气液交代围岩和热变质生成的矿物;隐爆矽卡岩一角砾岩中。还含有外来岩块、岩屑和矿物晶屑等。
含矿的岩浆矽卡岩的矿物组合，就其矿种而言，与不含矿的岩浆矽卡岩基本一致。不同的是，金属矿物所占比例大大增加，并且种类也更多，有时超过或大大超过钙硅酸盐矿物和其他非金属矿物，甚至组成近单矿物岩的磁铁矿岩、镜铁矿岩以及包晶块状硫化物岩。
表6-11 岩浆矽卡岩的矿物组成
(据吴言昌等，1998)
(三)结构、构造
岩浆矽卡岩的结构、构造特征依其是否含矿和成岩方式不同而有显著差别。广泛发育在接触交代矽卡岩中的交代、交代残余结构、构造图案，除在部分贯入-交代矽卡岩和隐爆矽卡岩一角砾岩中出现或比较常见外，在贯入矽卡岩中不存在或不发育。不含矿岩浆矽卡岩，其结构、构造比较简单，自形-半自形晶粒状结构、亚共结包晶反应结构和块状、晶洞、气孔构造以及堆晶条纹条带状构造是特征性的。含矿的岩浆矽卡岩则以海绵陨铁状及其填隙结构、图案繁多的固溶体分解结构和致密(包晶)块状、条纹浸染状、堆晶韵律薄层状或条带状构造以及伟晶状构造为特征。
(四)化学成分和微量元素特征
岩浆矽卡岩的化学成分特点是:低硅、富钙(铁、镁)、贫碱，SiO2(wB，下同)平均含量38.44%，变化范围35%～<51%，包含在超基性岩和基性岩的SiO2含量范围之中;基性组分总量在40%～60%之间，远高于基性岩，相近或高于超基性岩，CaO在基性组分中占1/2～2/3是岩浆矽卡岩的鲜明特征;A12O3，Fe2O3和MgO含量变化幅度较大，与不同岩石的矿物成分特征有关。碱总量很低，很少超过1%，某些岩浆矽卡岩中仅有微量(<0.05%)，即使如此，亦有相对富钠和富钾之分;前者常常是以透辉石-次透辉石矽卡岩为主的岩浆矽卡岩类，并与富钠闪长岩类密切共生，与之有关的矿化中往往有大量磁铁矿富集;后者主要是以钙铁榴石或钙铝-钙铁榴石矽卡岩为主的岩浆矽卡岩类，常与高碱富钾的碱性辉长闪长岩类共生，与之有关的矿化中，磁铁矿化通常不发育，而以富铜(金)的硫化物大量富集为特征。此外，w(Fe2O3)>或≥w(FeO)，因而往往有很高的氧化度，即便是某些w(FeO)>w(Fe2O3)的透辉石矽卡岩，其氧化度也比基性-超基性岩高得多，这也是岩浆矽卡岩的鲜明特征之一。
岩浆矽卡岩的微量元素组合特点与有关侵入岩比较相似，特别是其过渡族元素的球粒陨石标准化分布模式与有关的侵入岩完全一致(吴言昌等，1998)，而成矿元素则较有关的侵入岩有更高的含量，表明其含矿性更好，是有关成矿元素(Cu，Zn，Au，Ag等)在成岩之前于矽卡岩浆中已得到预富集的显示。
(五)成岩演变特征
岩浆矽卡岩的成岩过程经历了两个不同的阶段:
1.钙硅酸盐矿物结晶阶段
成岩过程的主体，主要生成钙铁榴石-钙铝钙铁榴石和透辉石-次透辉石以及钙铁辉石;对单矿物岩和双矿物岩而言，往往占岩石中矿物总量的90%～95%;对复矿物岩(不包括含有大量磁铁矿、镜铁矿和/或硫化物的矿石)而言，也占绝对优势，达75%～80%以上。本阶段生成的矿物，主要呈自形半自形晶体，具明显堆积特点，并常有晶隙和空穴。单斜辉石一般早于石榴子石生成，两者都至少有2个不同的世代。这种世代性演变不是由不同地质作用相叠加引起的，而是矽卡岩浆贯入结晶过程中，部分矿物晶出后，岩浆组分调整导致后续晶出的矿物发生成分上的显著改变所致。早世代单斜辉石为透辉石，主要与磁铁矿以及钙铁榴石共生;晚世代者则主要是次透辉石，并常含一定数量霓石分子，与钙铝-钙铁榴石和磁铁矿共生。早世代石榴子石为匀质性钙铁榴石;晚世代者则主要为强非均质性钙铝-钙铁榴石，并是富硫化物的矿床(体)中最主要的矽卡岩矿物。在铜陵狮子山矿田的东狮子山矿床中，常见包晶块状硫化物矿石中晚世代石榴子石绕早世代石榴子石形成特征的、由其半自形晶集合体组成的增生边带局部构成的补积结构(adcumulus texture)。伴随这一阶段生成的其他矿物，主要是副矿物:磁铁矿、榍石、磷灰石以及氟碳铈矿和锆石等，它们多生成于透辉石、钙铝-钙铁榴石晶出之间，其中磁铁矿可与透辉石同世代，甚至略早，亦可延续到钙铝-钙铁榴石晶出之后。
2.碱铝硅酸盐碳酸盐矿物结晶阶段
矽卡岩浆中钙硅酸盐矿物大量结晶的晚期或稍后，从残余浆(流)体中生成的矿物主要为碱铝硅酸盐矿物，钾长石和/或钠更长石［w(An)为11%～13%］和方解石以及硬石膏等。它们的数量不多，除部分聚集呈细小的囊状体和浑圆状斑点或珠滴散布在早阶段矿物的晶隙或空穴中外，多呈填隙出现，常见碱长石和方解石以及硬石膏呈较大的半自形—他形晶体，其中有时包裹着众多的钙铝-钙铁榴石和次透辉石自形微晶(10～100m)和碎晶。这些矿物过去常被看成是简单矽卡岩形成之后，叠加于其上的热液蚀变活动发生的碱长石化、碳酸盐化以及硬石膏化的产物。但根据这些矿物与透辉石-次透辉石和钙铝-钙铁榴石无交代反应关系，特别是粗大的碱长石(如钾长石)和方解石晶体中包裹了众多的次透辉石和钙铝-钙铁榴石自形微晶，有时见有榍石、磷灰石微晶，以及方解石晶体中有高盐度多相包裹体(均一温度达612℃:李秉伦等，1989)并含有硅酸盐熔体包裹体(许国建，1990)现象来看，基本上排除它们是后期热液充填交代作用的产物，而可能是矽卡岩浆中所含碱铝硅酸盐组分和碳酸盐以及硫酸盐组分在钙硅酸盐矿物生成晚期或期后顺序结晶所生成的。伴随本阶段生成的其他矿物，主要是硫化物，如磁黄铁矿、菱硫铁矿、黄铜矿、黄铁矿、铁闪锌矿和方黄铜矿等等。它们常充填在早期生成的矿物晶隙、空穴中，亦常包裹钾长石或钠更长石以及方解石，并且往往呈微细珠滴状分布在粗大的碱长石晶体之中。
岩浆矽卡岩成岩演变的地球化学过程可概括为
CaMg(Fe)－CaFe3+(Al)→CaNa(Al)－NaAl+Ca－KAl+Ca±Si
单斜辉石石榴子石方柱石钠长石+方解石钾长石+方解石±石英
这一过程中Ca贯穿始终，反映了Ca在矽卡岩浆中有极高的浓度和活度的鲜明特征。若撇开Ca，则其他主要造岩元素的地球化学过程则为
MgFe－Fe3+Al→NaAl－KAl±Si
从而与一般岩浆由富铁镁质到富碱铝硅质的成岩演变过程基本一致。
二、矽卡岩岩浆的成因模式
吴言昌等(1998)通过对与岩浆矽卡岩共生或伴生的各种侵入岩的研究，发现有一类富碱的中基—中酸性侵入岩在矿物组成、化学成分和成岩演变特征上与一般中基—中酸性侵入岩存在明显差异，而与岩浆矽卡岩却存在明显的共轭互补关系;在产出地质关系上，这种中基—中酸性侵入岩还与岩浆矽卡岩相互包裹和/或穿插，特别是还有介于这两者之间的过渡性岩石，即主要由富碱侵入岩中和岩浆矽卡岩中特征造岩矿物组成的过渡性矽卡岩，将两者紧密地联系在一起，构成了特征的“岩浆矽卡岩-富碱侵入岩对”或共轭演化岩石序列对，并将这种特征的“岩浆矽卡岩-富碱侵入岩对”划分为透辉石矽卡岩-富钠闪长岩对和钙铝钙铁榴石矽卡岩-碱性辉长闪长岩对。
岩浆矽卡岩-富碱侵入岩对所揭示的成因意义是，共轭演化序列中两类不同性质和特征的岩石，是同一深部(高位岩浆房中)包含有与这两类岩石相对应组分的岩浆，经不混溶分离作用所形成的两种不同岩浆分别形成的。在深部岩浆过程中，矽卡岩质(或钙硅酸盐质)熔体和富碱或适度富碱的中基性岩浆，各自具有不同的解聚-聚合状态，按程小琳等(1986)方法计算的熔体解聚参数(NBO/T值)，岩浆矽卡岩平均为1.22，表明矽卡岩质熔体解聚作用极强，黏度很低;而富碱闪长质岩石的NBO/T值为0.58，小于玄武岩质熔体的平均值(0.75)，表明其聚合作用较强，黏度亦较高。因此，两者之间容易发生不混溶分离，导致分别形成矽卡岩浆和富碱闪长质岩浆。但是，这种不混溶分离往往是不完全的，以富碱闪长质岩浆为主体的岩浆中总含有少量或一定数量的矽卡岩质熔体，反之亦然。富碱侵入岩中有矽卡岩包体，贯入矽卡岩中亦有富碱侵入岩的囊状体，以及还有介于二者之间的过渡矽卡岩存在即是很好的证据。
岩浆矽卡岩富钙，与之有关的富碱侵入岩也是相对富钙的，尽管它们所含基性组分不高，但其中w(CaO)都占相当大的比例(40%～60%)，明显高于正常的同类岩石，表明形成它们的岩浆受到了钙质污染，或是从受钙质污染的中酸性岩浆衍生出来的富碱富钙岩浆形成的。岩浆矽卡岩一般是贫碱的，但与之有密切成因联系的过渡性矽卡岩却富碱［w(Na2O+K2O)值可达6%～8%］，表明在成因上与富碱侵入岩有某种联系。已有的研究资料(常印佛等，1991)表明，长江中下游与铜铁硫金矿床有密切关系的高钾钙碱性侵入岩，是源于上地幔的碱性玄武岩浆经下地壳AFC混合所形成的中酸性岩浆的产物，故其碱质的富集和深成来源是毋庸置疑的。至于矽卡岩浆以及致使与之有关的富碱闪长质岩浆也富钙，其所需的大量甚至过量的钙质，显然不是也不可能是深源的，很可能是富碱中酸性岩浆于高位岩浆房中，通过顶蚀和/或捕虏围岩中的碳酸盐岩经同化混染或同熔混合作用而获得的。对富碱侵入岩的主化学成分进行相关分析的结果表明，无论是富钠闪长岩类或是碱性辉长闪长岩类，在其岩浆过程中均受到了钙质污染，发生过强烈的同化混染或同熔混合作用。众所周知，灰岩和白云质灰岩是硅酸盐熔体或岩浆的强烈稀释剂和脱硅剂，它们被大量添到富碱的中酸性岩浆之中，必然会引起被污染的岩浆发生一系列其他作用，如去挥发分(主要是CO2和部分O)、脱硅和液态不混溶分离作用，从而导致矽卡岩浆和与之共轭的富碱(低硅)岩浆的形成。
据此，吴言昌等(1998)结合赵斌等(1993)高温高压实验，正式提出了岩浆矽卡岩(或矽卡岩质熔流体)的成因模式，并表示如图6-26所示。
图6-26 岩浆矽卡岩(或矽卡岩质熔流体)的成因模式(据吴言昌等，1998)
三、石碌矿区二透岩的成因
石碌矿区石碌群最主要的特征是，其岩性组成为一套含铁的火山-碎屑沉积岩和碳酸盐岩(不纯灰岩、不纯白云岩、白云岩)。化学成分分析表明(表6-12)，石碌群第六层二透岩化白云岩(即白云岩质铁英岩)中黑色条带铁氧化物的含量达到7%左右、石碌群第六层上覆第七层含铁石英岩中铁氧化物达11%左右，因而在拉张构造环境下，来源于高位岩浆房的中酸性岩浆在沿深大断裂上升、喷溢过程中，易于同化混染石碌群中碳酸盐岩而形成类似矽卡岩的岩浆，其中所形成的岩浆型矽卡岩即为矿区二透岩原岩。这与元素地球化学示踪和同位素地球化学示踪结果相当一致。
表6-12 石碌矿区条带状白云质铁英岩黑色条带铁氧化物分析
矿山地质调查表明，石碌群第六层二透岩实际上呈一NW—SE向的长透镜体或长椭圆形形状，虽然它与地层褶皱同步，但与石碌群第五层和第七层(即原震旦系石灰顶组)以及石炭-二叠系地层的接触界线均呈不规则状或港湾状(见第三、第四章 相关图片)，并有斜切地层层理的现象，这是用热液交代观点难于解释的，因而可能是由于高温、高密度的岩浆贯入、熔离作用造成的结果(张淑贞，1993);与石碌群第六层二透岩化白云岩互层的板岩则被强烈烘烤和硅化，如在鸡心坳白云岩采石场所见(图6-27a)，可能是岩浆侵入或热液活动结果;此外，在大量钻孔中，还常出现闪长斑岩和/闪长玢岩、辉石闪长岩和富碱的正长岩(图6-27b，c)。其中，富碱的正长岩呈肉红色、斑状-似斑状结构，而呈斑晶的长石和石英矿物大小和形态不一，或呈规则长柱状、或呈弧形长柱状、或呈“变形透镜体”(图6-27d)，这种斑晶既不像岩浆岩中的矿物结晶斑晶，又不同于构造作用形成的构造角砾，但它与其上部辉石闪长岩中透镜状石英斑晶形态非常一致(图6-27e)，可能是熔融体因熔离作用形成的;另外，在白云岩和富碱正长岩间还见一层类“青磐岩化”形成的岩石，并包含大量大小不一的矽卡岩团块(图6-27f)，而其形态也既有透镜状、又有长柱状、或由它们组成串珠状、或由不同形态组成的集合体，可能暗示矽卡岩和富碱正长岩或辉石闪长岩构成共轭序列演化对，但矽卡岩形成时间要早。野外地质特征均暗示，二透岩实际上是一种岩浆成因的矽卡岩。
图6-27 石碌矿区岩石露头和钻孔岩心照片
另外，从矿区主要赋矿围岩———第六层条纹条带状二透岩和含石榴子石条带的贫铁矿、富铁矿石的矿物组成特征来看，反映其形成的温、压条件已达角闪岩相的温、压条件，显然与矿区石碌群其他各层具低绿片相岩变质的特征明显不同。如若二透岩系变质成因，无论是区域变质、还是接触变质、亦或动力变质，都无法合理解释它的成因及在矿区的分布特征，这也是多年来，二透岩的成因一直存在分歧的重要原因。因此，我们将它理解为早期岩浆成因的矽卡岩是可行的。一个重要的证据是，含石榴子石条带的贫铁矿石和富铁矿石中的石榴子石呈条带状，并与矿区主要构造面理产状一致，但在后期剪切构造变形时被压扁、拉伸呈无根钩状褶皱或石香肠，也反映其形成较早。
根据本次研究(详见第五章 )以及王静纯等(1978)、冯建良等(1980，1981a，b)和华南富铁科研队(1986)有关石碌矿区成因矿物学的研究成果，二透岩中石榴子石成分主要为钙铁榴石，少数为锰铝榴石，前者含钙铝榴石分子不等(3.1%～22.4%);辉石主要是透辉石，其余为钙铁辉石和次透辉石;闪石类为透闪石和阳起石;长石类成分主要为钾长石、少量为斜长石，而前者又主要由正长石和微斜长石组成、且微斜长石多出现于变质岩及深成火成岩内(Pettijohn，1975)。由此说明，石碌矿区岩浆矽卡岩应为透辉石-钙铁榴石矽卡岩和特殊的钾长石-钙铝钙铁榴石矽卡岩组成的双矿物岩。