4-第四章 酸性、碱性岩浆环境中的岩浆-热液矿床

矿矿床床学学OreGeologyOreGeology第四章酸性、碱性岩浆环境中的岩浆-热液矿床第四章第四章酸性、碱性岩浆环境中的酸性、碱性岩浆环境中的岩浆岩浆--热液矿床热液矿床授授课课内内容容一、伟晶岩矿床二、钠长岩－云英岩型矿床三、玢岩型矿床授授课课内内容容概念、特点及工业意义形成条件主要类型及实例成矿作用与矿床分类一、伟晶岩矿床z伟晶岩／伟晶岩矿床（pegmatite/pegmatitedeposit）—矿物结晶颗粒粗大的，具有一定内部构造特征的，常呈不规则岩墙、岩脉或凸镜状的地质体，称为伟晶岩。当伟晶岩中的有用组份富集并达到工业要求时，即成为伟晶岩矿床。一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义伟晶岩岩浆伟晶岩变质伟晶岩(混合岩化伟晶岩)花岗伟晶岩碱性伟晶岩基性-超基性伟晶岩1.概念、特点及工业意义伟晶岩的分类一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床—氧和亲氧元素：Si、Al、Na、K、Ca等—稀有、稀土、分散、放射性元素：Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、Hf、La、Ce、U、Th—金属元素：W、Sn、Mo、Fe、Mn—挥发份：F、Cl、B、P1.概念、特点及工业意义伟晶岩矿床的特点伟晶岩矿床的物质成分特征¾化学成分特征一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义¾矿物成分特征—硅酸盐类：石英(包括水晶)、斜长石、微斜长石、正长石、白云母、黑云母、霞石和辉石等。长石、石英和云母为主体—稀有放射性元素矿物：霞石(Nepheline)一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义z含锂矿物：锂云母、锂辉石、透锂长石、磷铝石和锂电气石等锂云母lepidolite透锂长石petalite锂辉石spodumene一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义z含铍矿物：绿柱石、硅铍石、硅铍钇矿绿柱石和方解石绿柱石和氟磷灰石一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床硅铍石bertrandite1.概念、特点及工业意义硅铍钇矿（Gadolinite）一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床z含铌、钽矿物：钽铁矿、褐钇铌矿、烧绿石、细晶石1.概念、特点及工业意义褐钇铌矿（Fergusonite）烧绿石（Pyrochlore）细晶石（Microlite）一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义z含锆矿物：锆石、曲晶石z铯榴石、方钍石、钍石、晶质铀矿铯榴石（Pollucite）钍石（Thorite）晶质铀矿(Uraninite)一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义—稀土元素矿物：独居石、磷钇矿、褐帘石独居石(monazite)褐帘石（allanite）磷钇矿(xenotime)一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义—金属矿物：锡石、黑钨矿、辉铜矿、磁铁矿和钛铁矿锡石(cassiterite)辉钼矿(molybdenite)磁铁矿(magnetite)黑钨矿(wolframite)钛铁矿(ilmenite)一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义—挥发份矿物：萤石、电气石、磷灰石、黄玉萤石(fluorite)黄玉(topaz)锰磷灰石(manganapatite)电气石(tourmaline)一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义伟晶岩矿体的结构、构造特征¾结构特征—巨晶结构（伟晶结构）：是伟晶岩特有的结构，长石、石英、云母等矿物晶体巨大，颗粒大小一般10cm～几米，大者晶体可达数公斤至上百吨—文象结构：长石、石英共结生成—粗粒结构和似文象结构：主要由长石和石英组成，颗粒大小1～10cm—细粒结构：主要由石英、斜长石和微斜长石组成，颗粒小于1cm一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床¾构造特征带状构造晶洞构造边缘带(细粒结构)石英、长石外侧带(细粒、文象结构)斜长石、钾微斜长石、石英、云母内核(伟晶结构)石英、长石、锂辉石等中间带(粗粒、似文象结构)长石、石英、云母、绿柱石、锂辉石1.概念、特点及工业意义一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床伟晶岩矿体的产出特征¾大小：差别很大：长几米至上千米，厚几厘米至几十米，延深数百米¾形态：多样，脉状、囊状和凸镜状常见规则脉状不规则脉状囊状凸镜状串珠状1.概念、特点及工业意义一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义¾产状：复杂，有陡有缓边缘带边缘带外侧带外侧带中间带中间带内核边缘带外侧带外侧带中间带内核z矿化多富集在脉体的上部或顶部z陡立者，对稀有元素矿化富集最有利一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床1.概念、特点及工业意义伟晶岩矿床的工业意义伟晶岩矿床有着特殊的工业意义—长石、石英、云母是伟晶岩矿床的主要矿产—是稀有元素和稀土元素矿产的重要来源—也是宝石类矿物的重要来源：如黄玉、绿柱石、水晶、电气石—是新元素和新矿物发现的摇篮z有27种化学元素是在伟晶岩中发现的z1952-1962年间在伟晶岩矿床中发现新矿物63种一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床2.形成条件岩浆岩条件¾与伟晶岩矿床有关的侵入体，可以从超基性的橄榄岩类，一直到酸性的花岗岩类，但绝大多数是花岗岩类岩石¾与伟晶岩矿床有关的花岗岩类，常呈岩基状或巨大的岩株状产出；孤立的小侵入体基本不形成伟晶岩（挥发份）一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床2.形成条件¾伟晶岩可产于母岩侵入体的顶部、边部或附近的沉积-变质围岩中一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床—变化范围较大，最早结晶温度可能在800∼700℃，一直到300℃以下，主体在600∼200℃—从边缘带到内核的形成温度降低：边缘带和外侧带800∼600℃±，中间带600∼400℃±，内核石英400∼200℃甚至更低—不同矿种的伟晶岩形成温度有所不同，一般云母伟晶岩形成温度较低，而稀有金属伟晶岩则较高2.形成条件物理化学条件™温度一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床2.形成条件—开始时可能达到800∼500MPa，结束时降到200∼100MPa—形成深度大，否则挥发组分的逸失不利于成矿™压力和深度¾晶洞伟晶岩（含水晶）：1.5∼3km（较小深度）¾稀有金属伟晶岩：3.5∼7km（中等深度）¾白云母和稀土元素伟晶岩：7∼10km（较大深度）¾陶瓷原料伟晶岩：10∼11km（极深）一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床2.形成条件地质构造条件¾伟晶岩带：主要分布于构造活动带，如碰撞造山带（地槽−褶皱带）、古板块边缘断裂带和不同构造的结合带¾伟晶岩矿田：主要受区域一级构造控制，如背斜轴部、花岗岩体与变质岩的接触带、不同时代地层接触带、各种断裂带等一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床2.形成条件¾伟晶岩脉（矿床、矿体）：受次一级构造控制，如羽状裂隙、断层、围岩的层面、劈理、片理、侵入体顶部的裂隙等一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床2.形成条件¾围岩岩性以区域变质岩石为主，如片岩、片麻岩以及混合岩，少数为基性−超基性岩¾围岩的物理性质对伟晶岩的形态、规模和结晶作用的完善程度有一定影响，一般未遭受片理化或弱片理化的岩石易形成不同形状的裂隙，有利于形成产状陡立的伟晶岩脉围岩条件一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床¾围岩的化学成分对伟晶岩的成分有较大影响2.形成条件z围岩是石灰岩，伟晶岩体中多富锂，形成大量的锂辉石z围岩是含镁的岩石（白云岩、基性岩），易使锂分散到围岩中（类质同象置换Mg2+）而造成贫化z围岩为由泥质岩石变质而成的矽线石、蓝晶石片岩，则易形成白云母伟晶岩一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床2.形成条件挥发组分的作用¾挥发分H2O、F、Cl、B等与稀有金属形成易溶和易挥发的化合物，并向伟晶岩体的上部迁移富集¾挥发分的热容大、粘度低、导热性，有利于伟晶岩熔体−溶液的缓慢冷却和结晶，分异作用完全，形成巨大的矿物晶体¾挥发分对先结晶矿物的强烈交代作用，有利于稀有金属的矿化一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床3.成矿作用与矿床分类伟晶岩矿床的成因有关伟晶岩的形成过程和成矿作用，众多学者观点不一，归纳起来主要有两种观点™残余岩浆的结晶作用—费尔斯曼、尼格里、伏格特等™残余气体溶液的重结晶作用和交代作用—查瓦里斯基、尼基京等一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床3.成矿作用与矿床分类™残余岩浆的结晶作用—岩浆结晶作用的末期形成富含挥发分的“残余岩浆”或“伟晶岩熔体”，在相对封闭和高温高压的条件下，通过缓慢的冷却结晶和分异而形成具有完好带状构造的伟晶岩。z残余的岩浆（伟晶岩熔体）z封闭系统z结晶作用为主—花岗伟晶岩形成的5个阶段和11个地质相一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床发展阶段岩浆阶段后岩浆阶段气成阶段热水溶液阶段表生阶段地质相岩浆相A晚期岩浆相B伟晶岩相C似伟晶岩D－E超临界相F－G高温相H中温相I低温相K表生相L温度(℃)相态岩浆熔体（熔体＋固相＋气相）流体溶液（固相＋气相）水溶液（固体＋液相＋气相）(固相+液相)分带花岗岩边缘相外侧带(文象带)中间带（似文象带）内核晶洞典型矿物细粒花岗岩细粒石英、长石细粒长石、石英、云母粗粒长石、石英、云母，绿柱石、锂辉石等稀有元素矿物巨晶的石英、长石、云母、萤石、碳酸盐、硫化物等玉髓、石英3.成矿作用与矿床分类伟晶岩作用800900700600500400300200100水的临界点373一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床3.成矿作用与矿床分类支持的证据9与母岩或围岩成分差别很大的伟晶岩9伟晶岩与围岩存在清晰明显的界线9伟晶岩体内完好的分带结构难于解释的现象‹许多伟晶岩中普遍发育的交代和重结晶作用‹一些稀有金属伟晶岩离花岗岩相距甚远(动力?)‹某些伟晶岩与花岗岩形成时代相差很远(100-200Ma)一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床3.成矿作用与矿床分类™残余气体溶液的重结晶作用和交代作用—任何岩浆在冷凝结晶后，都会残留下“残余的气体溶液”（一种超临界流体），富含挥发分和硅酸盐组分。它们在封闭的条件下作用于早期形成的矿物，使之发生重结晶，形成粗粒结构的伟晶岩；后由于挥发分的不断聚集，在开放条件下发生进一步的交代作用，形成伟晶岩矿床。z残余的气体溶液而非残余的岩浆熔融体z早期为封闭系统，以重结晶作用为主z晚期为开放系统，以交代作用为主一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床3.成矿作用与矿床分类发展阶段Ca-Na阶段K阶段Li阶段Na阶段晚期K(Rb)阶段晚期Li(K-Rb-Cs)阶段作用方式原始结晶作用和重结晶作用交代作用系统封闭性封闭系统开放系统典型矿物钙钠长石(更长石)、黑云母大量钾长石(正长石、微斜长石)，白云母大量含锂矿物（锂辉石、锂蓝铁矿）钾长石的钠长石化，K-Li转入溶液钾云母、锂云母、钾长石锂云母、透锂长石稀有元素矿化TR,Th,UNb，BeLi，Nb，TaLi，Rb，Cs，Ta，Hf一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床3.成矿作用与矿床分类支持的证据9伟晶岩体内普遍发育的交代和重结晶现象9与母岩或围岩成分相同或差别不大的伟晶岩9伟晶岩体与围岩呈渐变过渡，界线不清楚难于解释的现象‹与母岩或围岩成分差别很大的伟晶岩‹伟晶岩良好的内部构造和矿物分带‹文象结构是固熔体分解的产物而非交代作用形成一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床3.成矿作用与矿床分类伟晶岩矿床的分类花岗伟晶岩矿床基性-超基性伟晶岩矿床碱性伟晶岩矿床与混合岩有关的伟晶岩矿床伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床3.成矿作用与矿床分类花岗伟晶岩矿床简单伟晶岩复杂伟晶岩按矿物成分单纯伟晶岩混合伟晶岩按成分及与围岩的关系文象和等粒型伟晶岩（I）块状型伟晶岩（II）完全分异型伟晶岩（III）稀有金属交代型伟晶岩（IV）钠长石−锂辉石伟晶岩（V）按矿物共生关系和结构特征一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床文象和等粒型伟晶岩块状型伟晶岩完全分异型伟晶岩稀有金属交代型伟晶岩钠长石−锂辉石伟晶岩3.成矿作用与矿床分类zI－III以结晶作用为主，VI－V交代作用显著zII－III长石、石英和云母具工业价值，IV－V稀有金属具重要价值一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床™稀有金属伟晶岩矿床™稀土元素伟晶岩矿床™白云母伟晶岩矿床™含水晶伟晶岩矿床™长石伟晶岩矿床4.主要类型及实例主要的伟晶岩矿床类型包括：一、伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床稀有金属伟晶岩矿床9是Li、Be、Nb、Ta等矿产的重要