矿床学第二章岩浆矿床

第二章岩浆矿床一二三四岩浆矿床的概念岩浆矿床的一般（总）特点岩浆矿床形成的地质条件岩浆成矿作用及岩浆矿床成因类型一岩浆矿床的概念指岩浆在演化过程中，有用组分通过各种分异作用从岩浆中分离出来，在地壳中堆积而形成矿床叫做岩浆矿床。岩浆是一种位于地壳深处的，具有较高温度和较高内压力，成分复杂的硅酸盐熔融体，是一种具有很强的机械能力和化学能力的粘稠物质。当发生构造运动时，岩浆依靠自己本身的巨大能力，常常顺着地壳的构造薄弱地带向着减温减压的方向移动。岩浆在演化作用的过程中，由于温度、压力、化学成分等一系列物－化条件发生了变化，便发生分异作用，其中往往造成有用组分的富集而形成有价值的矿床。岩浆矿床既可以在大于10公里的地壳深处形成，即所谓“深成岩矿床”；也可以通过岩浆的深部分异而形成富含某种组分的矿浆或熔浆（如含Cu.Fe…），然后通过火山喷溢作用和火山爆发作用。在地表附近形成火山－次火山岩浆矿床。岩浆矿床的概念二、岩浆矿床的一般（总）特点由于岩浆矿床的成矿作用主要是在岩浆中进行的，基本上是岩浆内部各种物质迁移，分异作用的结果，组成岩浆矿床的几乎所有的矿物（成岩－成矿矿物）主要是由液态的熔浆中直接结晶出来的，因此，岩浆矿床具有以下特点：1.成矿时间成矿作用与成岩作用基本上是同时进行的。是在同一地球化学作用过程中形成的，即岩浆矿床的形成过程和母岩岩体的冷凝结晶过程在时间上是大体一致的。属于同生矿床岩浆矿床的矿体与矿石2.成矿空间矿体产于岩浆岩母岩体内，矿体是岩体的一个组成部分，是岩体中的一个特殊部分，有时整个岩体就是矿体。从宏观的角度看，矿体与母岩围岩的空间分布范围是一致的。因此我们找寻岩浆矿床，首先就要寻找相应的岩浆岩。当然，也有少数岩浆矿床（如岩浆贯入式矿床）可以脱离岩浆岩母岩一段距离进入到附近的非母岩围岩中去，但距离一般也不会超过2-3km。岩浆矿床的一般（总）特点3.与母岩的接触关系矿体与其母岩的接触界线可以是截然清楚的（如岩浆贯入式矿体，此时矿石多为致密块状富矿石），也可以是模糊不清、呈渐变过渡关系。在后一种情况下，矿体与围岩的界线是人为确定的，是人们根据工业上要求的最低工业品位来圈定矿体。这时，矿体的形状常为各种不规则的形状，如囊状、透镜状、柱状、似层状等，其中的矿石也多为浸染状。岩浆矿床的一般（总）特点4.成分矿体中矿物的成分与种类与岩浆母岩（围岩）中的矿物成分，种类基本上是相同的（如由硅酸盐矿物)、氧化物、硫化物…）。所不同者，仅仅是量上的差别。也就是说，在矿体中有用矿物的质和量已达到、或超过工业要求因而被圈定为矿体。母岩围岩中的有用矿物未达到工业品位，不可被利用。岩浆矿床的一般（总）特点5.成矿温度与深度由于岩浆成矿作用是在岩浆熔融体中发生的，因此多数岩浆矿床的成矿温度较高（一般可达1200℃∽1500℃，硫化物矿床的形成温度可低至500℃，或300℃）。除了火山岩浆矿床外，岩浆矿床的形成深度多在地下n－几十公里，压力一般为几百个大气压。因此岩浆矿床是一种在高温、高压、深度大的环境中形成的。6.围岩蚀变由于岩浆矿床形成时温度高、压力大、超过了水溶液的临界条件，这时不存在水溶液的作用，因此岩浆矿床中围岩蚀变作用不重要，尤其不如热液矿床那样明显。岩浆矿床的一般（总）特点三、岩浆矿床形成的地质环境和成矿条件由于岩浆本身是一种成分十分复杂的熔浆，岩浆矿床的成矿作用也是错综复杂的，因此岩浆矿床的形成取决于多种因素的综合控制。其中，最为主要的是大地构造背景、岩浆、成矿流体的动力学性质及地球化学等方面的因素。（一）成矿环境岩浆矿床与之母岩体多生成于大陆内部的裂谷、深大断裂、板块边缘缝合线、大洋中脊和大洋热点等构造单元。1.岩浆条件：岩浆是岩浆矿床形成条件中的首要问题，是岩浆矿床形成的物质基础，种类繁多的岩浆矿床的成矿作用，都是建立在这个基础上完成的。因为岩浆是成矿物质的载体，也是其母源。因此我们在研究岩浆矿床时，就必须首先注意到岩浆岩的一系列特点,这些特点主要有：（二）、形成的地质条件（1）岩浆类型（成分）：形成岩浆矿床的岩浆，为成分复杂的硅酸盐熔浆，因此矿床的相应母岩，即为各种类型的超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩系列。但是，不同成分的岩浆相应地会形成不同类型的岩浆矿床，这即是岩浆矿床的成矿专属性：即一定成分的岩浆岩与一定的矿床类型有密切的成因联系。①层状基性-超基性侵入体此种侵入体岩体多被认为与地幔热点和大陆裂谷有关，一般岩体规模较大，分异良好，具火成堆积构造，常与铬铁矿矿床、PGE矿床、钒钛磁铁矿矿床有关。铬铁矿矿床产于下部超基性岩相带，产于上部斜长岩及辉长岩等基性岩相带，铂族元素矿床多产于中部过渡岩相带，如南非的布什维尔德岩体。我国已发现的层状岩体超基性岩相多不发育，含钒钛磁铁矿岩体的岩石化学常具如下特征：MgO＜8%、m/f＜2(超基性相＜3＝、TiO2＞2、ΣREE高＞100ppm、LREE强烈富集。典型镁铁-超镁铁质层状杂岩体的图解（据NormanJ.Page(1986)）岩浆矿床形成的地质条件②基性-超基性杂岩体此类岩体的形成多与大陆裂谷或大陆边缘深断裂有关（前者常与基性火山岩伴生），常构成CuNi及PGE硫化物矿床的母岩。成矿岩体一般规模较小（大岩体如萨德贝利（加）），多次侵位，分异较好。常见岩相组合类型有橄榄岩-辉岩-辉长岩-（闪长岩），辉岩-辉长岩，苏长岩-辉长岩，橄长岩-辉长岩等。含矿岩体及岩石化学一般具如下特征：MgO=8-30%,m/f=2-6,TiO2=0.2-2.5%,ΣREE较低（一般＜50ppm＝、LREE轻度富集，Ni亏损。岩浆矿床形成的地质条件SudburyCu-Ni,Canada③（超基性岩-碱性基性岩-）碱性岩-碳酸岩:此类岩体也属于杂岩体，常为从超基性岩浆、碱性岩浆直至碳酸岩岩浆大致沿同一通道一次侵入形成不同侵入岩相成同心环状分布的岩株。此类岩体常伴生磷灰石-磁铁矿矿床、NbTa及REE矿床。新疆的且干布拉克蛭石矿和磷铁矿。岩浆矿床形成的地质条件碳酸岩中的磷灰石-磁铁矿矿床、NbTa及REE矿床。岩浆矿床形成的地质条件④板块缝合带与蛇绿岩套有关的镁质超基性岩体此类岩体中常产（阿尔卑斯型）铬铁矿矿床。岩体和矿床实际形成于大洋板块的增生边界（洋脊裂谷），成岩成矿后随洋板块迁移至板块俯冲消减边界，最终残留于板块碰撞形成的缝合带中。含矿岩体多由纯橄岩、辉橄岩、辉岩等岩相组成＜1，HREE，一般缺少基性岩相。岩石化学特征：MgO＞30%,m/f＞8，TiO2＜0.2%，ΣREEN富集。123456②③①岩浆房岩浆房轴软流圈中脊洋壳岩石圈镁铁质堆积岩蛇绿岩中（阿尔卑斯型）豆荚状铬铁矿矿床模式图（引自郝梓国等人，1995）：1-镁铁质堆积杂岩；2-纯橄岩方辉橄榄岩杂岩带；3-方辉辉橄岩二辉橄榄岩杂岩带；4-堆积成因的铬铁矿矿体（浸染状）；豆荚状矿体（①不整合；②次整合；③整合）；6-页理及剪切方向岩浆矿床形成的地质条件通常，在超基性岩中，含Cr高的超基性岩有利于铬铁矿的形成；含Fe高的超基性岩有利于磁铁矿的形成。角砾云母橄榄岩中Mg高则有利于金刚石的形成。总的趋势是：两个极端（超基性岩与酸性岩）岩浆岩的成矿专属性明显，中间（过渡性）的岩石（中性岩）则不明显。岩浆矿床形成的地质条件⑵岩浆的分异程度一般说来，岩浆在演化冷凝结晶过程中，分异得越好，矿体就越大、越富。例如，四川的力马河Cu－Ni硫化物矿床中，岩浆岩母岩分异完好，自上而下可分为中性→基性→超基性，因此与其母岩岩体的规模相比起来矿体的规模也大）。岩浆矿床形成的地质条件——岩浆条件①岩浆的成分：一般说来越偏基性的岩浆，SiO2含量少，粘度小，易流动，故有利于分异，因此在岩浆成矿阶段，产于超基性－基性岩中的矿床种类多，规模也大。②岩体的规模：规模越大，冷凝速度越慢，这就造成了一种相对稳定的温度下降的环境有利于岩浆中各种组分的充分分异。③岩浆侵入的深度：深度越大，岩浆冷暖速度越慢，压力下降就越慢，亦有利于各种组分的充分分异。岩浆矿床形成的地质条件影响岩浆分异作用的因素主要有：矿床类型与成矿深度④岩浆的围岩：由于围岩成分的加入，能改变岩浆的成分，进行同化作用，如在岩浆中加入SiO2,CaO等组分，则可能影响岩浆分异作用的进行。⑤大地构造条件：一般说来，大地构造条件越稳定，越有利于岩浆的充分分异。岩浆矿床形成的地质条件（3）岩体的规模：岩体规模越大，成矿物质越丰富，因此越有希望找到大型矿床。但也有例外的情况，例如有些在地下深处经过分异的成矿物质直接进入到地表附近可构成大型矿床，但这时母岩规模不一定很大，或可以不成比例。（4）岩体的形状、产状：这种性质主要影响其中矿体赋存产出的具体部位及矿体的形状。例如岩盖，其有用组分在重力分异作用下往往下降到岩体底部富集成矿，如岩墙状岩体中的矿床多陡立形状。另外，岩体的原生裂隙的发育程度，往往也是影响岩浆矿床形成的重要因素。例如裂隙发育有利于贯入式矿体的形成。岩浆矿床形成的地质条件2.构造条件岩浆成岩成矿作用是在统一的构造应力场中进行的，构造条件与岩浆成矿的物理、化学条件有密切关系，构造条件的挤压与拉张可以决定岩浆物理化学系统是密封的还是开放的，挥发份是集中的还是分散的，成矿作用是从重力分异作用为主还是以流动分异作用为主，形成的矿体曾经是否发生过位移等。大地构造条件是控制岩浆活动、分布、以及成矿作用的基本因素之一，不同级次的大地构造单元控制了不同规模侵入体的形成和分布。岩浆矿床形成的地质条件古大陆板块边缘与镁铁质-超镁铁质岩有关的铜镍硫化物矿床成矿模式（据汤中立（1995）原图修改）Ⅰ-硅酸岩岩浆；Ⅱ-含矿（硫化物）硅酸岩岩浆；Ⅲ-富矿岩浆；Ⅳ-矿浆；Ⅴ-接触交代矿化；Ⅵ-热也叠加矿化岩浆矿床形成的地质条件在岩浆分异晚期形成的残余岩浆（矿浆）受构造应力作用，可沿着已凝固的母岩或围岩的裂隙贯入形成贯入式矿体。3.围岩条件（即同化－混染作用）：岩浆在上侵运移过程中，不可避免地要与所流经的围岩发生接触，形成“同化－混染作用”。同化作用：岩浆在上移并形成岩浆岩的过程中往往会熔化或溶解周围的外来物质，从而改变本身的化学成分，这种作用叫同化作用。混染作用：不完全的同化作用即为混染作用。岩浆矿床形成的地质条件4.挥发份的存在：挥发份即矿化剂，由于岩浆中存在H2O、CO2、H2S、HCl、…等容易挥发的组分，它们影响岩浆的分异作用，并有利于成矿元素迁移富集，因此挥发份亦称矿化剂。这些易挥发的组分在岩浆活动的初期，由于岩浆压力、温度均十分高，因此挥发份不能独立活动而混熔于岩浆之中。当岩浆不断冷凝结晶、温度、压力下降，物化条件发生变化，其中的挥发份活动越来越明显，并对岩浆矿床的形成产生重要影响，主要是：①由于挥发份的存在，增加了岩浆的流动性，降低了岩浆的粘度，从而促进了岩浆分异作用，有利于成矿物质的富集。②挥发份易与金属元素结合组成络合物。由于金属络合物易溶，熔点低，流动性强，易于搬运，这样也有利于成矿物质坐化的集中，富集。岩浆矿床形成的地质条件一般说来，岩浆的多次侵入作用所形成的复式岩体有利于形成规模大、质量好的矿床。并且岩浆矿床的成矿作用通常与复式岩体的晚期岩相关系密切，矿化集中，矿石品位高。而单一的岩相岩体则不太利于大而富的矿体形成。人们认为，这种原因可能是在地壳深处岩浆发生多次的分异作用。物质经过充分分异，而矿浆多集中于分异作用的后期，从而形成大而富的矿床。岩浆矿床形成的地质条件5.岩浆的多次侵入活动：四、岩浆成矿作用及岩浆矿床成因类型（一）岩浆结晶分异作用及岩浆分结矿床（或岩浆分凝矿床）：指岩浆在冷凝过程中，各种组分在岩浆熔融体中按一定顺序先后结晶析出，同时导致岩浆液相成分发生改变的作用，叫做岩浆结晶分异作用。由结晶分异作用形成有用矿物的富集而形成的矿床叫岩浆分结矿床，或岩浆分凝矿床。岩浆成矿作用及岩浆矿床成因类型岩浆是一种成分复杂的硅酸盐熔融体，但是在冷凝过程中并非所有的组分一下子同时都结晶析出，若是这样也就不能够成矿床，因为这样一来，所有的有用组分都是均匀地分布于岩体之中的。实际上是遵循一定的结晶循序先后晶出，这