第四章伟晶岩矿床

第四章伟晶岩矿床1第四章伟晶岩矿床主要内容：一、伟晶岩与伟晶岩矿床二、伟晶岩矿床的形成条件及成因三、伟晶岩矿床的主要类型及地质特征关键词：伟晶岩；形成演化；特点；类型一伟晶岩与伟晶岩矿床（一）概念：伟晶岩是矿物成份与母岩的矿物成分基本一致，矿物颗粒结晶粗大，具一定内部结构构造特征的地质体，常呈岩墙、岩脉、透镜状形态。当其中的有用组分或有用矿物富集并达到工业要求时，即成为伟晶岩矿床。（二）伟晶岩的类型按伟晶岩的成因，可将其划分为岩浆伟晶岩和变质伟晶岩两类。岩浆伟晶岩－是岩浆结晶分异演化的晚期阶段，由富含挥发组分的残余熔浆结晶和交代而形成的。根据其岩性可分为：（1）花岗伟晶岩－成因上与花岗岩有关，分布最为广泛，工业意义最大；（2）碱性伟晶岩－与碱性岩浆分异演化有关，常形成稀有、稀土金属矿床，分布局限；（3）基性―超基性伟晶岩－成因上与基性―超基性岩浆活动有关，较少形成工业价值的矿床变质伟晶岩－是变质作用达到高级阶段，即混合岩化作用过程中伟晶岩化作用的产物。本教材中所涉及的伟晶岩矿床主要与岩浆伟晶岩有关，尤其是花岗伟晶岩。（三）伟晶岩矿床的主要特征1、伟晶岩的成分：伟晶岩的化学成分多种多样，至少集中了40种以上的元素，除了S、Al、O、Na、K、Ca等造岩元素外，稀有、分散元素（Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、Hf）、分散元素（La、Ce）、放射性元素（U、Th等）尤为富集，此外，W、Sn、Mo等金属元素和F、B、Cl、P等挥发份含量较高，这些元素的含量常是克拉克值的几倍、几十倍、几百甚至几千倍。化学成分的多样性造成了伟晶岩矿物成分的复杂性，可达300种以上矿物，主要包括：A、硅酸盐矿物：石英、长石、云母B、稀有和放射性矿物：锂云母、铯榴石、锆石、绿柱石C、稀土元素矿物：独居石、褐帘石D、金属矿物：锡石、黑钨矿、辉钼矿、磁铁矿和钛铁矿E、挥发份矿物：萤石(F)、电气石(B)、黄玉(F)、磷灰石（P）2、伟晶岩的结构A、伟晶结构－矿物颗粒大于10cm，是伟晶岩特有的结构，最大晶体长石可达100吨，绿柱石18吨，白云母5平方米；B、文象结构和似文象结构－由石英和长石共结形成的文象结构；由石英沿长石晶体的解理面或双晶面交代而形成似文象结构，是伟晶岩常见的结构；C、粗粒结构－长石和石英；D、细粒结构；E、交代结构－由白云母、钠长石、稀有元素元素组成，后期交代产物3、伟晶岩的构造带状构造是最主要而常见的，发育完好的带状构造自边缘到中心可划分为4个带（图）：①边缘带：伟晶岩边部与围岩接触带，细粒结构，由石英+长石组成；②外侧带：由长石+石英+白云母组成，细粒结构、文象结构，有时可出现绿柱石；第四章伟晶岩矿床2③中间带：粗粒、伟晶结构，似文象结构，矿物成分复杂，除长石、石英、云母外，出现大量的稀有、放射性、稀土元素矿物，且交代作用发育，是伟晶岩矿床产出的主要部位；④内核：伟晶－巨晶结构，由石英－长石、或石英－锂辉石等矿物组成不是所有的伟晶岩都具有带状分带，而伟晶岩矿床主要是产在③中，尤其稀有、放射性、稀土元素矿床。4、伟晶岩的形态、产状和规模形态：变化较大，脉状、透镜状、网脉状、鞍状等。产状：有的沿围岩层理/片理贯入，产状与围岩一致；有的沿构造裂隙贯入，与围岩呈切割关系；多呈陡倾斜状，少量呈水平状。规模：长几—几百－上千米，厚几厘米-几十米，延深几米－几百－上千米。（四）伟晶岩矿床的工业意义1、稀有元素、稀土元素、放射性元素矿产2、W、Sn、等金属元素矿产3、非金属矿产――长石、云母、石英4、宝石――绿柱石、黄玉、电气石等二、伟晶岩矿床的形成条件及成因（一）伟晶岩矿床的形成条件1、岩浆岩条件与伟晶岩矿床有成因联系的岩浆岩主要是花岗岩类岩石，多呈岩基状产出，出露面积可达数百km2，岩浆岩在伟晶岩矿床形成中所起的作用主要表现在（1）提供成矿物质（2）空间上，伟晶岩矿床常位于岩体的顶部或附近围岩中（3）大的岩基或岩株有利于形成伟晶岩矿床（4）不同深度侵入的岩浆形成不同类型的伟晶岩。2、围岩条件伟晶岩矿床往往产于区域变质作用较发育地区，围岩常是各类片岩、片麻岩、混合岩和花岗质围岩。围岩对伟晶岩矿床形成的影响主要表现在（1）围岩的产状和构造影响伟晶岩的形态，如在片岩化的围岩中易形成板状伟晶岩；混合岩、片麻岩和花岗岩质岩石中常形成透镜状和柱状伟晶。（2）围岩化学性质影响伟晶岩成份，如富硼页岩易形成含电气石的伟晶岩，富云母页岩易形成含云母的伟晶岩。3、地质构造条件花岗伟晶岩主要分布在褶皱带、地台边缘的断裂带及不同构造单元结合处，具分级控岩控矿特点，具体可分为：（1）伟晶岩带－受规模较大的构造活动带控制（如地槽褶皱带、地块边缘断裂带及不同构造单元结合处），大量伟晶岩所形成的区带，延长几百km，宽几－几十km；（2）伟晶岩田－伟晶岩带中伟晶岩成群出现的地段，常受不同地质体接触部位（背斜核部、断裂带）控制；（3）伟晶岩脉－受级别更小的构造控制此外，地质构造环境对伟晶岩的形态、分带特征及矿化富集影响较大，如相对稳定的构造环境，形成的伟晶岩形态简单，分带性好，矿化富集。否则，形态复杂，分异分带性差，富集性差。4、物理化学条件温度条件：伟晶岩矿床形成温度范围很大，100-800℃，400-600℃最有利，且从边缘（700-600℃）向中心（150-600℃）形成温度逐渐下降。压力条件：伟晶岩矿床形成深度较大，一般认为形成于地表以下3-9km，各类伟晶岩矿床形成深度不同，如水晶伟晶岩矿床深度1.5-3.0km，稀有金属伟晶岩矿床深度3.5-7km，云母伟晶岩矿床第四章伟晶岩矿床3深度7-8km至10-11km，陶瓷原料伟晶岩矿床深度大于11km。（二）伟晶岩的成因伟晶岩的成因至今仍有不同认识，归纳起来有两种成因观点：1、岩浆伟晶岩的成因：主要有两种成因观点①以费尔斯曼为代表，认为在高温、高压下，挥发组分能无限溶解于岩浆中。因此在岩浆结晶末期，形成富含挥发组分的岩浆，在高温、高压条件下，缓慢冷却而结晶形成伟晶岩；②以A.查瓦里斯基为代表，否认挥发组分在岩浆中无限溶解，因此不存在伟晶岩浆。认为，每一种岩浆冷凝过程中都有残余的气体溶液，这种溶液富含成矿物质、挥发分和硅酸盐，是一种超临界状态的流体，在封闭条件下，作用于早期形成的矿物之上，使之发生重结晶，形成粗粒或伟晶结构的岩石－伟晶岩，以后在开放的系统中进一步发生交代作用，形成伟晶岩矿床。肯尼迪（1962）的实验证明，在一定的温压条件下，硅酸盐熔融体中可溶解大量的水（25%），因此认为伟晶岩浆存在的可能性增大，那么，第①观点成立。2、变质伟晶岩的成因：由超变质的深熔作用和选择重熔作用形成的一种深熔流体，随着挥发组分的聚集，对固态岩石发生重结晶作用和交代作用，形成伟晶岩。（三）伟晶岩的形成演化过程对伟晶岩矿床的形成演化过程，A.费尔斯曼、杰翰斯、A.N.金兹堡以及我国的邹天人等学者提出了不同的看法，但归纳起来，可总结为两个阶段：Ⅰ岩浆结晶分异阶段：富含挥发的伟晶岩浆缓慢冷却结晶，形成颗粒粗大的伟晶岩，矿物组合主要为长石+石英+云母+少量的锂辉石+绿柱石等，该阶段主要形成非金属矿床，如陶瓷原料、K（微斜长石）、水晶、压电石英等；Ⅱ交代阶段：由伟晶岩浆结晶残存的更富挥发组分和成矿物质的残余溶液，对已形成的矿物发生交代作用，或者由于碱质与稀有、稀土元素等结结合的络合物，由于化学反应发生沉淀，从而形成了大量的稀有金属矿物和稀土矿物，从而形成稀有、稀土和放射性元素矿床。交代作用首先是碱金属K、Na的交代，之后是稀有、稀土等Li、Ta、Rb、Cs…的交代作用。由此可见，伟晶岩矿床的形成，实质是岩浆结晶分异作用和岩浆气水热液交代作用的总和，因此也是岩浆矿床与气水热液矿床的过渡类型，它既具有岩浆矿床的特点又兼有气水热液矿床的特征。（四）伟晶岩的分类教材中列举了K.A符拉索夫、A.N.金兹堡、邹天人等学者的伟晶岩矿床的分类，他们共同的特点是依据矿物的共生组合进行分类，这实质不是矿床分类，而是矿床中的矿石类型分类。尽管如此，K.A符拉索夫的分类反映了伟晶岩矿床的形成演化过程，可供借鉴。K.A符拉索夫分类（P65图5-8）1、第一类型――文象和等粒型伟晶岩，边缘带，无工业价值2、第二类型――块型伟晶岩，中心带，由长石或石英块体组成，巨晶结构――伟晶结构，云母和陶瓷原料3、第三类型――完全分异型，伟晶岩已分三带：文象或花岗结构伟晶岩带、微斜长石和石英带，云母和陶瓷原料，有时可产出有工业价值的锂辉石和绿柱石4、第四类型――稀有金属交代型，独立的交代带，独特的矿物组合，发育在石英和钾、钠长石的接触带中，矿物有钠长石、各种云母、绿柱石、铌钽铁矿、铯榴石、磷灰石、铀矿物等；5、第五类型――钠长石－锂辉石伟晶岩，主要由钠长石、锂辉石、石英和大量的稀有元素矿物组成，化学成分复杂，矿物种类较第四类型少，说明分异作用不如第四种类型完善。第四种类型和第五类型是多种稀有金属矿产的主要来源。三伟晶岩矿床的主要类型及地质特征伟晶岩矿床的类型很多，根据有用组分的不同，伟晶岩矿床可分为稀有金属伟晶岩矿床、稀土第四章伟晶岩矿床4金属伟晶岩矿床、放射性元素伟晶岩矿床、白云母伟晶岩矿床、长石伟晶岩矿床、水晶伟晶岩矿床和刚玉伟晶岩矿床等。1、稀有金属伟晶岩矿床，是Li、Be、Nb、Ta等矿床的主要类型（1）此类矿床空间分布与相关的花岗岩密切相关，在内外接触带或其伟晶岩之中；（2）发育复杂的交代作用，即钠长石化和稀有矿物交代作用；（3）矿物成分十分复杂（P67）（4）工业价值巨大，如我国新疆的阿尔泰，国外如加拿大、美国、印度、巴西、阿扎尼亚等地2、稀土元素伟晶岩矿床（1）空间上、成因上与花岗岩、变质岩（混合岩和混合花岗岩、片岩）有关；（2）伟晶岩分异作用不明显，内部构造较简单；（3）除造岩矿物外，有较多的稀土元素矿物；（4）工业意义不大3、白云母伟晶岩矿床（1）空间分布于深变质岩中（花岗片麻岩、片麻岩、结晶片岩、大理岩以及角闪质岩石等）；（2）矿石矿物简单，交代作用不发育；（3）除云母外，长石可作陶瓷原料；（4）实例：内蒙古土贵乌拉白云母矿床是典型代表4、含水晶伟晶岩矿床（1）空间上分布于花岗岩顶部接触带附近；（2）水晶产于伟晶岩体膨大部位石英带内的晶洞中5、长石伟晶岩矿床（1）产于花岗岩、片麻岩和结晶片岩中；（2）矿体呈规则的板状，长几十米到数百米，厚几厘米到20米（3）主要由钾长石和石英组成（4）具分带结构的长石伟晶岩矿床，长石常形成巨大的晶体，质量好，不具有分带结构的长石伟晶岩矿床，质量较差；（5）单个矿体一般不大，但在一个区域往往成群分布，故总的储量是大的。