岩浆富集成矿的原理 : 岩浆结晶分异成矿作用 : 岩浆结晶过程中各种矿物晶出后由于重力作用和热对流作用呈层状分布在岩浆房的各个部位 岩体越大, 含有用组分越多, 岩浆分异越好, 成矿性就越好 ; 岩浆熔离作用 : 又称液态分离作用, 指岩浆在演化过程中因温度和压力下降分离成两种不混溶的熔体, 如硅酸盐熔体和金属硫化物熔体 ; 岩浆喷溢及爆发成矿作用 : 与金刚石有关的金伯利岩矿床 与安山岩有关的磁铁矿 赤铁矿矿床 岩浆矿床的成矿特征 : 1 矿床与特定的岩浆岩具有密切关系 如产于超基性岩 基性岩中的金属矿床; 产于碳酸盐或者碱性岩中的稀土元素矿床等等 矿床与具有不同地球化学特征的岩浆岩有成因关系和成矿专属性 2 矿体多产于岩体内, 围岩即母岩 只有极少数情况下矿体会进入母岩之外的围岩 3 矿石中的有用组分和围岩的有用组分相同, 矿物相相同 矿体只是母岩中有用组分的富集区域 4 矿体与围岩没有严格的界限, 只有渐变或迅速渐变关系 只有贯入式矿体与围岩具有明确的边界 岩浆岩矿床的成矿专属性 : 岛弧 I 型花岗岩 :Cu Mo Pb Zn 弧后 S 型花岗岩 :Sn W 超基性侵入岩 : 金刚石 Cu REE P 裂谷基性岩 :Cr Cu Ni PGE V 裂谷酸性岩 :Sn W Cu Au 造山带淡色花岗岩 :U Th 岩浆矿床的主要类型 : 1 铬铁矿矿床: 由于结晶分异作用形成, 与超基性岩 基性岩密切相关 分为层状铬铁矿矿床 ( 布尔什维德和津巴布韦大岩墙 ) 和豆荚状铬铁矿矿床 ( 新疆萨尔托海 ) 2 钒钛磁铁矿矿床: 由于结晶分异作用形成, 与大型基性 超基性侵入岩密切相关 ( 四川攀枝花 ) 3 铂族元素矿床: 铂族元素均为分散元素 成矿主要是伴生于基性 超基性的岩浆岩型金属矿床中, 或者由于在热液 外生条件下的再富集 主要有以下几种类型 : 与原生的基性超基性铜镍硫化物矿床伴生 与原生的含钛磁铁矿矿床伴生 与原生的铬铁矿矿床伴生 在外生条件下富集在浅变质的含碳碎屑岩中 在热液活动中活化富集 4 铜镍硫化物矿床: 由深部熔离作用形成, 成矿元素富集在金属硫化物熔体相 与裂谷活动相关的超基性岩 基性岩密切相关 ( 甘肃金川 )
5 金刚石矿床 : 由深部地幔上涌造成的富含挥发份碱性岩浆快速侵位爆发形成 ( 辽宁 瓦房 山东蒙阴 ) 伟晶岩矿床的形成机制 : 在富含挥发份的岩浆岩演化至晚期时, 残余岩浆在较浅深度下结晶形成的晶体粗大的岩脉就叫伟晶岩脉 由于岩浆演化过程中, 不相容元素会在残余岩浆中富集, 导致最后形成伟晶岩时这些元素会富集乃至形成独立矿物 如果岩脉中这些有价值的矿石矿物含量足够高, 就构成了矿床, 具有开采价值 伟晶岩脉常常与富含挥发份的酸性岩 碱性岩伴生, 如花岗岩 花岗闪长岩 正长岩 霞石正长岩等 这些岩脉往往产于岩体内部, 或者沿着构造薄弱带贯入围岩当中 在变质岩区, 也可能因为局部深熔作用产生伟晶岩脉 ( 区域变质 混合岩化 ) 伟晶岩中的矿物 : 矿石矿物 : 石英 长石 云母稀有和放射性矿物 : 锂云母 锂辉石 磷铝石 绿柱石 硅铍石 铌钽铁矿 烧绿石 细晶石 锆石 铯榴石 细晶铀矿等 含挥发分矿物 : 萤石 电气石 磷灰石 黄玉伟晶岩中的化学元素 : 亲石元素 Si Al Na K Ca W Fe Sn Mn 稀有元素 Li Be Nb Ta Cs Rb Zr Hf Ce U Th 稀土元素 La 系挥发组分 F Cl B P H2O 蚀变分带特征 : 分为边缘带 外部带 中间带 内部带 通常指伟晶岩矿床形成的对称的同心环状分带 陡倾斜或者直立型的岩脉, 往往具有较好的环状对称分带 而缓倾斜或者水平的矿体往往对称性较差 这是因为与伟晶岩形成相关的挥发分倾向于富集在岩脉的上部 因此岩脉的上部往往是矿化最好的区域 主要矿产类型 :1 稀有金属伟晶岩矿床: 锂 铍 铌 钽 ( 新疆可可托海 ) 2 白云母伟晶岩矿床: 工业白云母 ( 内蒙土贵乌拉 ) 3 水晶伟晶岩矿床: 水晶 4 长石伟晶岩矿床: 长石总结 : 伟晶岩矿床中, 可以利用具有巨型晶体的脉石矿物, 如石英 长石 云母, 也可以利用在伟晶岩化过程中富集的亲石元素 矽卡岩矿床的岩石的特征 : 岩浆岩 : 富含挥发份的岩体, 大多数为酸性岩, 少数为中 基性岩 在岩浆侵位的过程
中挥发分在岩体的边部, 主要是顶部富集 在同围岩的接触带上发生强烈的热接触变质作用和交代作用 围岩 : 孔隙度好的具有强烈化学活性的岩石 主要是碳酸岩类 矽卡岩矿床中的矿物 : 钙矽卡岩 : 硅酸盐 : 辉石 ( 透辉石 - 钙铁辉石 ) 石榴籽石( 钙铝榴石 - 钙铁榴石 ) 硅灰石 方柱石含水硅酸盐 : 角闪石 符山石 绿帘石 绿泥石 阳起石硼酸盐 : 无氧化物 : 磁铁矿 赤铁矿 锡石 石英硫化物 : 黄铁矿 磁黄铁矿 黄铜矿 闪锌矿 方铅矿 辉钼矿 毒砂其它 : 方解石 萤石 重晶石 白坞矿镁矽卡岩 : 硅酸盐 : 镁橄榄石 透辉石 - 次透辉石含水硅酸盐 : 硅镁石 金云母 透闪石 蛇纹石 韭闪石硼酸盐 : 硼镁铁矿 硼镁石氧化物 : 磁铁矿 赤铁矿 锡石 石英 尖晶石 水镁石硫化物 : 黄铁矿 磁黄铁矿 黄铜矿 闪锌矿 方铅矿 辉钼矿 毒砂其它 : 方镁石 菱铁矿 菱镁铁矿矽卡岩的分类 : 按成矿分类 : 铁 铜 铅 锌 锡 钼 金 石墨 刚玉 石榴石按化学成分分类 : 镁矽卡岩 钙矽卡岩按含水性分类 : 干矽卡岩 湿矽卡岩 矽卡岩矿床的形成过程 : 1 矽卡岩阶段 : 主要形成矽卡岩矿物, 没有石英出现 (1) 早期矽卡岩阶段 : 形成岛状或者链状的无水硅酸盐 ( 干矽卡岩阶段 ) (2) 晚期矽卡岩阶段 : 后期的含水硅酸盐和磁铁矿交代早期的无水硅酸盐 ( 湿矽卡岩阶段或者磁铁矿阶段 ) (3) 氧化物阶段 : 形成长石类和云母类矿物为特征, 形成锡石 赤铁矿和少量石英 2 石英硫化物阶段 : 二氧化硅不再和金属元素形成组合矿物, 而是独立地形成大量石英, 并形成典型的热液矿物如绿泥石 方解石等等 该阶段有大量硫化物生成 (1) 早期硫化物阶段 : 生成脉石矿物如石英 绿泥石 绿帘石 绢云母, 交代早期形成的硅酸盐矿物 形成各种铜 铁 钼 铋 砷的硫化物 ( 铜铁硫化物阶段 ) (2) 晚期硫化物阶段 : 除交代早期形成的硅酸盐矿物外, 石英 碳酸盐类矿物明
显增多 金属硫化物为方铅矿 闪锌矿 黄铜矿和黄铁矿 ( 铅锌硫化物阶段 ) 主要矽卡岩矿床类型 : 铁 ( 湖北大冶 湖北邯郸 ) 铜 ( 河北寿王坟 湖北铜绿山 吉林多宝 山 ) 钨 ( 湖北窑岗仙 柿竹园 ) 锡 ( 云南个旧 广西大厂 ) 铅锌 ( 辽宁八家子 湖南水口 山 ) 热液成矿作用方式 : 源 : 超临界的流体从矿源区萃取成矿元素 这些成矿元素可以来自加热流体的岩体, 或来自成矿区的围岩 ; 而流体则可以来自岩浆 变质作用或者天水 ; 运 : 各种成矿元素在流体中以不同形式稳定存在, 如形成水合离子或者络合物, 并在流体的转移过程中被搬运 储 : 在流体演化过程中, 流体遭遇地球化学障, 如温度 压力的突变 ; 与围岩的反应 ; 不同流体的混合等等, 使得成矿元素集中发生沉淀 这时如果成矿元素足够富集, 就能够形成矿床 成矿流体的来源及其主要类型 : 岩浆水 : 直接来自岩浆, 是岩浆演化后期分异出的流体 变质水 : 来自变质作用, 是变质岩中含水矿物的脱水, 或沉积岩中孔隙水 结合水的释放产生的流体 天水 渗流水 深部循环水 : 从地表经过裂隙 断层或透水层进入地下被加热并活化的流体 蚀变作用和主要围岩蚀变类型 : 蚀变作用 : 先成矿物受热液作用形成新矿物 蚀变作用主要发生在矿体的围岩上 主要的蚀变作用类型 : 根据主要的蚀变矿物 : 黄铁矿化 绢云母化 绿泥石化 绿帘石化 钾长石化 钠长石化 重晶石化 明矾石化 根据蚀变矿物的共生组合 : 云英岩化 : 高温的气水热液蚀变作用, 主要产于花岗岩类中, 伴随的成矿作用有 : W Sn Mo Bi Nb Ta Li Be 等 黄铁绢英岩化 : 中温的气水热液蚀变作用, 与云英岩化类似, 但温度较低 伴随的成矿作用有 :Au Cu Pb Zn Mo Bi 矽卡岩化 : 气水热液同碳酸岩类交代蚀变 伴随成矿作用有 :Fe Cu Pb Zn Sn W 青磐岩化 : 气水热液同基性岩类交代蚀变 低温至中温, 以产生绿泥石 绿帘石 石英 方解石 黄铁矿等为特征 伴随成矿作用有 Cu Pb Zn Au Ag Se Te 蛇纹岩化 : 气水热液通超基性岩类交代蚀变 跟宝玉石矿关系密切 根据蚀变中从热液加入的矿物 : 硅化 钠化 钾化
围岩自身的化学特征也会控制蚀变作用 : 酸性火成岩 : 绢云母化 黄铁矿化 硅化中 - 基性火成岩 : 绿泥石化 青磐岩化 黄铁矿化碳酸盐岩 : 矽卡岩化页岩 板岩 : 电气石化 成矿物质的运移方式以及热液矿床的形成条件 成矿物质的运移主要有以下几个方面 : 吸附 : 碳质溶解 : 可溶性盐类络合 : 通过 F Cl S HS CO3 OH 其中 S HS 形成的络合物和 Cl 形成的络合物最为重要 热液矿床的形成条件 : 源 : 热液来源 : 岩浆水 变质水 天水 渗流水或深部循环水 成矿元素来源 : 热液从岩浆中分离时直接富集了某些倾向于进入流体相的成矿元素 ; 热液在运移过程中通过与围岩的反应萃取成矿元素 ( 吸附 溶解 络合 ) 运 : 热液通过岩石孔隙 构造裂隙进行运动 运动的动力有 : 1 含水层入口与出口之间的压力差 2 静水压力压迫岩石, 迫使孔隙水向上运移 3 局部热源造成热液的密度差异, 热而轻的热液向上运移 4 盐度很高 密度大的流体下沉, 并迫使密度低的流体向上运移 5 冷却中的岩浆释放出的流体, 向压力低的上部运移 储 : 地球化学障导致热液失去搬运矿质的能力, 造成矿质沉淀 : 温度 压力变化 ; 与围岩的反应 ; 不同热液的混合 矿质的沉淀 : 交代 : 热液遇到地球化学障时缺乏结晶空间, 就交代原有的矿物 充填 : 热液遇到地球化学障时有充足的结晶空间, 就形成热液成因的脉体 典型的高 中 低温热液矿床的矿化蚀变特征 高温热液矿床 : 以云英岩化特征 W Sn Mo Cu Pb Zn 中温热液矿床 : 硅化 绿泥石化 绢云母化 方解石化 Pb Zn Cu Mo Ag Au 石棉 滑石 低温热液矿床 : 以高岭土化 明矾石化 硅化 绢云母化 青磐岩化 碳酸盐化 重晶石化 石膏化等为特征 Ag Au Hg Te Cu Se Pb Zn 明矾石 冰洲石 重晶石 萤
石 矿化斑岩的特征 : 又称细脉浸染型矿床, 主要特征如下 : 1 时空上与斑状结构的中酸性浅成 超浅成小型岩体有关 矿体埋深浅 规模大 易于开采, 但品位低 酸性岩以铜为主, 伴生钼 ; 中酸性岩以钼为主, 伴生铜 ; 中性岩以铜为主, 几乎不含钼, 但伴生金银 2 矿床的围岩蚀变发育, 常具有明显的水平和垂直上的分带 在围岩为硅铝质岩石时, 由于围岩化学活性差, 因此常形成斑岩型矿体和热液脉型 Cu-Pb-Zn Cu-Sn-W Cu-Au 矿体 而在围岩为碳酸盐岩时, 化学活性好, 往往在接触带上形成矽卡岩型矿体 3 矿床受构造控制, 常因岩浆 - 断裂活动带呈带状分布 在控矿构造上, 又分为环形和线形两大类 前者形成环状接触带构造或者角砾岩筒构造及筒状矿体, 后者形成似层状 透镜状 板条状和不规则状矿体 4 矿种以 Cu Mo 为主, 此外还有 Sn W Pb Zn Ag Au 等 成矿地质背景 : 在俯冲带环境下, 能够生成的富含挥发分的岩浆 这些岩浆在侵位过程中在其上部的岩枝 岩株中富集了大量挥发分和成矿元素 这些岩枝 岩株在较浅的深度下形成具有斑状结构的岩体 在岩体的内部由于挥发分的作用产生了成矿元素富集的矿体 由于俯冲带环境下, 从角闪岩相到榴辉岩相变质发生脱水作用, 这些水分会引起上部地幔楔的部分熔融, 产生富含挥发分的钙碱性岩浆 这些岩浆在演化分异的过程中就有可能形成斑岩型的矿床 矿化蚀变分带 : 热液蚀变分带 : 钾化带 ( 内带 ): 钾长石 - 黑云母 - 石英石英 - 绢云母带 ( 中间带 ): 主要矿化带, 绢云母 - 石英 泥化带 : 泥化带, 除石英外所有硅酸盐全部粘土矿物化 青磐岩化带 ( 外带 ): 绿泥石 - 绿帘石 - 方解石 - 黄铁矿 斑岩矿床的矿化分带 : 自岩体向围岩的矿石构造分带 : 侵染状 细脉侵染状 细脉状 脉状 块状 角砾状 自岩体向围岩的矿化分带 : 侵染状黄铜矿 辉钼矿 - 细脉状黄铜矿 脉状黄铁矿 细脉状黄铁矿 ( 含 Au-Ag) 方铅矿 闪锌矿 磁铁矿 镜铁矿 重晶石大脉 成矿模式及主要斑岩型矿床类型及其分布成矿模式 : 来自俯冲带的 富挥发分的岩体受到挥发分作用成矿 类型 : 按在俯冲带的位置上划分 :Cu-Mo;Pb-Zn;Sn-W; 按成矿岩体的地球化学特征划分 :Cu-Au;Cu-Pb-Zn;Cu-Sn-W
分布 : 主要发育在古俯冲带上 与俯冲带内角闪岩相到榴辉岩相的脱水作用产生的富挥 发分的岩浆有关 风化矿床的主要类型 : 风化残余矿床 : 风化作用把没有价值的元素带走, 造成有价值元素的富集, 形成矿床 铝 镍 铁 高岭土 风化残积矿床 : 因淋滤作用, 有用元素被淋滤到风化壳下部并再沉积起来, 形成矿床 淋积型铀矿床 风化矿床的实例 : 铝土矿 风化型褐铁矿 风化残积型高岭土矿床 淋积铀矿床 风化矿床的形成机制 : 同上 因为风化作用造成成矿元素的富集 硫化物矿床的氧化和次生富集作用 : 铁 : 黄铁矿被氧化为硫酸铁, 硫酸铁接着氧化其余元素 在 PH 较高的情况下, 硫酸铁形成黄铁钾矾的沉淀 铜 : 原生铜矿为黄铜矿 辉铜矿 斑铜矿 在氧化作用中形成硫酸铜 硫酸铜可在干燥气候下形成多种含水矾类 硫酸铜遇到碳酸盐则形成孔雀石和蓝铜矿 硫酸铜遇到硅酸盐则形成硅孔雀石 硫酸铜遇到磷酸盐则形成磷酸铜矿 绿松石 铜的硫化物还可以在氧化带形成自然铜和铜的氧化物, 如赤铜矿 辉铜矿 铅 : 方铅矿 - 硫酸铅- 白铅矿( 碳酸盐 ) 磷酸绿铅矿( 磷酸盐 ) 锌 : 闪锌矿 - 硫酸锌- 菱锌矿( 碳酸盐 ) 硫化物矿床的次生富集作用 : 硫化物矿床的次生富集作用发生在地下水面以下 主要是在氧化带形成的硫酸盐以交代原生硫化物的形式生成次生硫化物, 使矿石中的某种金属元素含量增加, 从而提高矿石的工业价值 次生富集作用主要以铜为代表, 在还原带形成辉铜矿和铜蓝 少数情况下形成斑铜矿 银也可以在次生富集带重新富集, 形成辉银矿 发生次生富集作用的条件 : 气候适宜 地形起伏 围岩和矿体裂隙发育 氧化带物质充分 还原带有充足的硫化物 漫长的时间 机械沉积矿床 : 机械沉积矿床又称为砂矿床, 由机械分异作用形成 砂矿中的矿物一般硬度大 比重大 抗风化能力强 遭受风化作用的岩石或者矿床的产物, 在流水 风 及冰川等营力和介质的搬运过程中, 产生分选作用, 造成有用矿物的富集 按照其堆积位置和搬运介质的不同, 主要分为残坡积型砂矿 河流砂矿 海滨砂矿 冰碛砂矿和风成砂矿 古砂矿经
过成岩作用, 可形成石化砂矿 砂矿矿物主要有 : 锡石 金刚石 石榴石 金 钛铁矿 铬 铁矿 磁铁矿 铌钽铁矿 独居石 金红石 铂 红蓝宝石 锆石 化学沉积矿床 : 主要指胶体化学沉积矿床 此类矿床层位稳定, 规模大, 具有重大的工业价值 与其相关的矿床主要有铁 锰 铝等 矿源物质主要来源于风化的大陆壳或者海底火山喷发 成矿元素在水体内形成胶体并运移 由于陆地水体内富含腐殖酸, 作为护胶剂保护了胶体离子不发生聚沉作用 而在河流进入湖泊或者海洋等封闭水体后, 腐殖酸与水体中的钙离子结合沉淀, 丧失护胶作用, 导致了胶粒因电解质作用发生聚沉和成矿 宣龙式铁矿 : 华北中元古界长城群中部 ( 河北宣化 - 龙关 ) 宁乡式铁矿 : 华南泥盆系上部 ( 湖南宁乡 ) 条带状铁建造 : 鞍山式铁矿 ( 辽宁鞍山 ), 太古代氧化事件形成的条带状铁氧化物, 经变质作用形成条带状铁建造 海相沉积锰矿床 : 辽宁瓦房子锰矿 湖南湘潭锰矿 生物化学沉积矿床 : 由生物体直接沉积形成的矿床叫做生物沉积矿床 而生物有机体分解聚集形成的矿床叫做生物化学沉积矿床 这类矿床的特点是比其他类型的沉积矿床更富含化石 ; 矿层多与富含有机质的碎屑岩 碳酸盐岩层共生 ; 组成矿床的物质主要是各种有机化合物 硫化物和磷酸盐等 特征矿床有 : 磷块岩矿床 金属硫化物矿床 砂页岩型铜矿床 可燃有机物矿床等 盐类矿床 : 由富含盐类的封闭水体蒸发沉积导致盐类大量沉淀形成的矿床 煤矿床 : 特征 : 产于含煤岩系当中 : 1 在岩性组成上为一套黑色 灰色为主的沉积岩 2 岩相组成上通常是海相 陆相 海陆交互相均有 3 具有明显的沉积旋回 4 含有丰富的植物化石 成煤作用 : 植物遗体 - 泥炭化作用或腐泥化作用- 煤化作用- 变质作用植物遗体褐煤烟煤无烟煤石墨煤的分类 : 按煤的原始物质及成煤环境 : 腐殖煤 腐泥煤按煤的岩石组成 : 亮煤 暗煤 镜煤 丝煤 油气资源 : 可燃的气液矿产 特征 : 产于大型沉积盆地内, 具有储生盖的组合 生油层往往是富含有机质的沉积岩, 可以 是泥质岩类或者碳酸盐类 ; 储油层往往是具有良好孔隙度和渗透率的岩层, 一般是砂岩, 其
次为灰岩或者白云岩 ; 盖层往往是通透性很差的岩层, 如泥岩 泥灰岩 盐岩和膏岩层 石油的生成 : 沉积物中的有机物经过熟化作用形成油母 ( 干络根 ), 在后期成岩阶段干络根分解为长短不一的碳氢化合物链, 即为油气资源 这些油气资源在合适的位置中被圈闭, 形成油气藏 一 名词解释 : 云英岩化 油气藏 文象结构 脉石矿石 淋积矿床二 论述题 :(6 选 4) 1. 热液矿床的特征 2. 西华山钨矿属于什么矿床? 为什么? 3. 矿化斑岩的特征 4. 硫化物次生富集的特征 5. 煤的形成过程 6. 怎样推测矿床的物理化学条件? 三 分析题 ( 只记得大概了 ) 富含钨 铁的花岗闪长岩侵入白云质灰岩和泥质页岩 1. 矿床分带 2. 这些带的矿物组合 3. 可能的矿石矿物 4. 侵入体与泥质页岩接触带上可能的蚀变作用