第八章 宝玉石矿床

第八章宝玉石矿床及资源分布•第一节概述•第二节宝石矿床•第三节世界宝石矿床分布•第四节典型宝石矿床简介一、宝石矿床的概念•在地球科学领域，矿床是指在各种地质作用下，如岩浆活动、火山活动、热液活动、地下水活动、风化、淋滤、搬运、沉积及变质作用等，在地壳表层和内部形成的并在现有技术和经济条件下，其质和量符合开采利用要求的有用矿物质的集合体。如大家熟知的金矿、铜矿、铁矿等金属矿床以及石油、天然气等有机矿床。山东金伯利岩型钻石矿床第一节概述云南产出的祖母绿矿石不符合此条件的，只能称为“矿化岩石”或岩石。由于科学技术不断进步，一些过去不能利用的矿化岩石或一般岩石，如今已成为有用的矿床。因此，宝石矿床亦是指在各种地质作用下，在地壳表层和内部形成的，在现有技术和经济技术条件下，其质和量符合开采要求的宝石质矿物的集合体。可以是不同类型、不同规模的矿物晶体或岩石。如钻石矿床、水晶矿床和翡翠矿床等。二、形成矿床的地质作用•矿床是由各种地质作用形成的，各种不同的地质作用形成不同的矿床类型。•地质成矿作用按其性质和能量来源可分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用。•（一）内生成矿作用•内生作用的能源来自地球内部，主要有与岩浆活动有关的岩浆作用和与地热、地压（地重力）有关的变质作用。按照物理化学条件的不同划分为：岩浆成矿作用、伟晶成矿作用、按触交代成矿作用和热液成矿作用。•1.岩浆成矿作用：是指在地壳深处的高温（650-1000°C）高压下，有用矿物从岩浆直接结晶的作用。它是岩浆冷却结晶的最初阶段，所形成的有用矿物及其晶出顺序、富集条件依据不同的岩浆类型而变化。•2.伟晶成矿作用：其温度在400-700°C，形成深度约3-8km。一般分为岩浆伟晶成矿作用和变质伟晶成矿作用两类。•（1）岩浆伟晶成矿作用是在岩浆作用的晚期，由于熔体中富含挥发份组分，在外压大于内压的封闭条件下缓慢结晶，形成晶体粗大的矿物。最有工业价值的为花岗伟晶岩。主要矿物为长石、石英、云母和稀有及放射性元素。形成的宝石有绿柱石、电气石、黄玉、水晶等。•（2）变质伟晶岩与变质作用有关，是混合岩化晚期阶段伟晶岩化作用的产物。但工业价值不大。花岗伟晶岩中的长石晶体•3.接触交代成矿作用：•接触交代作用主要发生在中酸性岩浆岩同碳酸盐类岩石的接触带。在岩浆成因的热液液作用下，岩浆岩体与碳酸盐类岩石之间发生化学成分的交换，在接触带上，形成了各种Mg、Ca、Fe的硅酸盐矿物，形成镁质或者钙岩矽卡岩。在结晶条件有利时，能形成晶体粗大的矿物，成为宝石原料。•（1）镁矽卡岩：岩浆侵入白云岩或白云质灰岩形成，主要宝石矿物：镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝榴石等。•（2）钙矽卡岩：岩浆以石灰岩为主围岩形成，主要宝石矿物：钙铝榴石、钙铁榴石、透辉石、方柱石、符山石等。矽卡岩中的鱼眼石•4.热液成矿作用：•热液有多种来源：岩浆期后热液、火山热液作用、变质热液及地下水热液。与宝石矿床关系密切的为岩浆期后热液。岩浆期后热液是指在岩浆结晶作用过程中，其内部逐渐积聚了以水为主的含矿的挥发物质，并按温度的高低划分：•（1）高温成矿热液：300-500℃，形成的主要宝石种类：石英、黄玉、电气石、绿柱石。•（2）中温成矿热液：200-300℃，形成的主要宝石种类：石英、玛瑙。•（3）低温成矿热液：50-200℃，形成的主要宝石种类：石英、蛋白石、祖母绿。•5.火山成矿作用：•地壳深部的岩浆沿地壳脆弱带上升至地表或直接溢出地表，甚至喷向空中，这种作用称为火山作用。主要宝石矿物：火山玻璃、黑耀岩、部分欧泊和红色绿柱石等。•（二）外生成矿作用•也称为表生作用，是由太阳能、水、大气和生物所产生的作用，包括风化作用和沉积作用。•1.风化成矿作用•风化作用是指原生矿物经风化后发生分解和破坏，形成在新的条件下稳定的矿物和岩石。包括物理风化、化学风化和生物风化。硫化物、碳酸盐最易风化，硅酸盐、氧化物较稳定，金刚石是最稳定的矿物。•与风化成矿作用有关的宝石种类有：欧泊、绿松石、孔雀石、绿玉髓、•2.沉积成矿作用：•（1）机械沉积：当风化产物被水流冲刷和再沉积时，物理和化学性质稳定、相对密度大的矿物就形成机械沉积和富集，形成的宝石矿床有钻石砂矿、蓝宝石砂矿、红宝石砂矿、水晶砂矿等，几乎所有的种类的宝石都可能形成砂矿。•（2）化学沉积：由溶液直接结晶的沉积作用。多系在干旱炎热气候条件下，在干涸的内陆湖泊、半封闭的泻湖及海湾中，各种盐类溶液因过饱和而结晶。如石膏、硬石膏、石盐等。漂亮的晶体可用作观赏石。•（3）生物沉积：为生物有机体作用的结果。常由生物的骨骼和遗骸堆积而成。生物沉积岩中的三叶虫生物沉积岩中的角石•（三）变质成矿作用•地壳中已经形成的岩石和矿石，由于地壳构造运动和岩浆、热液活动的影响，温度和压力发生改变，使其在矿物组分、结构构造上发生改变的作用，称为变质作用。这种作用是在固体状态下发生的。•1.接触热变质成矿作用由于岩浆侵入使围岩受到热的影响而引起的变质作用，例如碳酸盐质岩石（包括石灰岩、泥灰岩、白云岩）受热后发生重结晶作用，不仅方解石的晶体增大，还形成尖晶石、红宝石等宝石矿物，形成宝石矿床。大理岩中的尖晶石•2.区域变质成矿作用区域变质作用是伴随区域构造运动而发生的大面积的变质作用，造成区域变质作用的主要影响因素有：温度、压力和以H2O、CO2为主要活动性组分的流体，使原岩矿物重结晶，并常常伴有一定程度的交代作用，形成新矿物，与宝石有关的成矿有：（1）低级区域变质成矿作用：形成含OH的硅酸盐德宝石矿物，如蛇纹石、透闪石等，有蛇纹石玉矿床。（2）中级区域变质成矿作用：形成斜长石、石英、堇青石、透辉石等，有铬透辉石、堇青石等宝石矿床。（3）高级区域变质成矿作用：形成不含OH的矿物，如石榴石、夕线石、刚玉和尖晶石等，有石榴石、红宝石、蓝宝石等宝石矿床。•按矿床的形成作用进行分类，所划分的矿床类型称为矿床的成因类型。相应的形成内生矿床、外生矿床和变质矿床。示意图第二节宝石矿床•一、内生宝石矿床是指它的能源来自地球内部，与岩浆活动有关，是在地球不同深度的压力和温度作用下完成的。按照其物理化学条件的不同，可分为岩浆成矿作用、伟晶成矿作用、热液成矿作用和变质成矿作用等，形成的矿床类型包括岩浆岩型、伟晶岩型、热液型和变质岩型。•1.岩浆岩型矿床岩浆结晶与分异作用过程中成矿物质聚集而形成的矿床，不同的岩浆岩常产生不同的岩浆矿床。如与金伯利岩有关的金刚石（钻石）矿床，与玄武岩有关的橄榄石、蓝宝石矿床等。花岗伟晶岩中的托帕石花岗伟晶岩中的海蓝宝石2.伟晶岩型矿床具有经济价值的伟晶岩主要为花岗伟晶岩，少数为碱性伟晶岩。花岗伟晶岩主要由长石、石英和云母组成，矿物颗粒粗大，晶形完好。除经常富集含稀有、稀土元素的矿物外，也有许多其他宝石矿物，是许多宝石的重要来源。如水晶、海蓝宝石、托帕石、碧玺、磷灰石等。•3.热液型矿床是指由各种来源的含矿热溶液（岩浆水、变质水、受热的地下水）所形成的矿床。当热液在岩石裂隙、孔隙中流动时，由于温度、压力的变化及与围岩的相互作用，使某些矿物质得以富集成矿。按成矿温度，可将热液矿床划分为高温热液矿床（300-500℃）、中温热液矿床（200-300℃）和低温热液矿床（50-200℃）。与热液成矿有关的有多种金属、非金属和宝石矿产，如哥伦比亚祖母绿矿床就是典型的低温热液矿床。•二、外生宝石矿床•也称为表生作用，是由于太阳、水、空气和生物作用、风化作用及沉积作用，进而形成的风化-淋滤型、砂矿型、生物成因等矿床。1.风化-淋滤型矿床岩石或金属矿床（常为铜矿）在地表经各种风化作用而形成的矿床。按形成作用和地质特点，可进一步划分为残积-坡积砂矿、残余矿床和淋积矿床。如欧泊、绿松石、孔雀石等都属于淋滤矿床。•2.砂矿型矿床在风化侵蚀作用下从含矿岩石或矿石中分离出的重矿物经水动力搬运、分选后富集而成的矿床。砂矿按成因和堆积地貌条件可分为残积砂矿、坡积砂矿、洪积砂矿、冲积砂矿、海滩砂矿以及风积砂矿、冰积砂矿等。按所含有用矿物可分为金刚石（钻石）砂矿、红宝石砂矿、蓝宝石砂矿、砂锡矿等。按形成时代可划分为现代砂矿和古代砂矿。现代砂矿是第四纪以来形成的，为松散堆积物，不需破碎，便于开采；古代砂矿是第三纪及以前形成的，已成岩固结，有的还经受了变质作用，开采难度较大。许多宝石矿产与砂矿有关，如钻石、红宝石、蓝宝石、水晶、翡翠、尖晶石等。次生砂矿的宝石斯里兰卡蓝宝石河流砂矿开采斯里兰卡蓝宝石河流砂矿开采开采•3.生物成因矿床通过生物生命活动而形成的物质。常见有珊瑚、琥珀、硅化木和煤精等。生物成因宝石：珊瑚生物成因宝石：硅化木三、变质宝石矿床指地壳中已经形成的岩石和矿石，由于地壳构造运动和岩浆、热液活动的影响，温度和压力发生改变，使其在矿物组分、结构构造上发生改变，这种作用是在固体状态下发生的，包括接触变质作用、接触交代变质作用和区域变质作用，这类矿床统称变质矿床。•接触交代变质作用常形成的宝石矿床有：石榴子石、尖晶石、水晶、紫晶、青金岩、蓝宝石、软玉、蔷薇辉石等。区域变质作用常形成岫玉、软玉等玉石矿床以及石榴石、红宝石、蓝宝石、透辉石、坦桑石等单晶体宝石矿床。变质作用形成的蔷薇辉石变质作用形成的石榴石第三节世界宝石矿床分布•宝石矿产资源几乎遍布全球，各大洲均有产出。但大型优质宝石矿床主要分布在如斯里兰卡、缅甸、泰国、柬埔寨、印度、澳大利亚、巴基斯坦、阿富汗、南部非洲、马达加斯加、巴西、哥伦比亚、俄罗斯、加拿大等国，占世界宝石资源分布总量的95%以上。主要宝石品种（如钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿等）资源全球分布如图2-3-1所示。•钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿•一、亚洲的宝石矿床分布•亚洲是世界上优质宝石的重要产地。•主要宝石产出国有斯里兰卡、缅甸、泰国、柬埔寨、越南、印度、阿富汗、伊朗以及巴基斯坦等。•亚洲宝石种类极为丰富，东自我国沿海诸岛起，西经印度、巴基斯坦北部，到泥泊尔和中国云南、西藏、新疆以及阿富汗至伊朗东北部，呈带状展布。与阿尔卑斯的喜马拉雅构造带一起成为世界上一个重要宝石聚集带。•斯里兰卡产出红宝石（星光红宝石）、蓝宝石（星光蓝宝石）、金绿宝石（猫眼石）、变石、祖母绿、海蓝宝石、碧玺、锆石、尖晶石、水晶、磷灰石、堇青石、透辉石猫眼、黄玉、橄榄石、月光石等60多个宝石品种。斯里兰卡月光石矿石斯里兰卡优质月光石斯里兰卡蓝宝石矿床斯里兰卡优质蓝宝石斯里兰卡金绿宝石矿床斯里兰卡优质金绿宝石猫眼•缅甸产出红宝石、翡翠、蓝宝石、尖晶石、橄榄石、锆石、月光石、水晶。缅甸在抹谷地区产有世界上最好的鸽血红红宝石；北部乌龙江流域产占世界90%以上的翡翠。•泰国、柬埔寨和越南：盛产红宝石、蓝宝石、锆石、石榴石等。泰国产出的蓝宝石晶体•印度产出钻石、红宝石、蓝宝石（克什米尔）、祖母绿、海蓝宝石、石英质宝玉石、石榴石等。印度是世界上最早出产钻石的国家（砂矿）。印度克什米尔的苏姆扎姆是世界上第一流蓝宝石的产地；拉贾斯坦邦出产祖母绿；石榴石、鱼眼石也是印度著名的宝石品种。•阿富汗：红宝石、海蓝宝石、碧玺、尖晶石、青金岩等。哲格达列克地区出产红宝石；萨富汗萨雷散格产青金岩，其产量占世界之首；库希拉尔出产尖晶石。•伊朗：绿松石。尼沙普尔有世界著名的大型的优质绿松石砂矿产出。•巴基斯坦：红宝石、祖母绿、海蓝宝石、石榴石、尖晶石、托帕石等。白沙瓦东北附近的斯瓦特出产祖母绿；红宝石的颗粒虽然较小，但质量较好。巴基斯坦托帕石晶体巴基斯坦产出的有色宝石•中国宝石矿产资源大约有100多个品种，现有宝石矿点200多处，几乎遍布全国，主要宝石品种有钻石、蓝宝石、红宝石、锆石、石榴石、海蓝宝石、碧玺、橄榄石、托帕石等，但较名贵的宝石品种，如祖母绿、金绿宝石，尚未发现有利用价值的矿床。•中国玉石的开采和使用已有悠久的历史，主要品种有和田玉、绿松石、独山玉、岫玉，但高档的玉石品种如翡翠、欧泊等在我国尚未找到。总体上看，中国的宝玉石矿产稀少分散，除钻石和水晶矿床外，其他宝玉石品种的地质普查、勘探工作仍有待于进行。•中国的宝玉石矿主要分布在以下6个成矿带中：（1）东部沿海宝石矿带：北起黑龙