矽卡岩型矿床

第四章接触交代矿床（矽卡岩矿床）一、概念：是指在中酸性-中基性侵入岩与碳酸盐类岩石的接触带上，由于含矿气水热液发生复杂的交代作用而形成接触交代岩（矽卡岩）及矿床，这种矿床被称为接触交代矿床，或称为矽卡岩（skarn）矿床。最早是Tornebohm(1875)首次提出了“矽卡岩”的概念，意指与某些矿石伴生的石榴子石、透辉石、绿帘石和透闪石等蚀变矿物组合构成的杂色岩石。后又多经改变。Park的书中记叙了赫斯Hess在1919年时采用了“接触岩”(Tactite)，强调在“接触带”上。现在用“Skarn”和“Tactite”都可通用于在二者变质晕中因交代形成具有复杂矿物组合的硅酸盐类岩石的统称。•GarnetA32+B23+C34+O12石榴石•PyroxeneA12+B12+C24+O6辉石•OlivineA12+B14+O4橄榄石•PyroxenoidA12+B14+O3类辉石•EpidoteA22+B33+C34+O12(OH)2绿帘石•AmphiboleA11+B22+C52+D84+O22(OH)2角闪石•MicaA1B2-3C4O10(OH,F)2云母•CarbonateA12+CO3碳酸盐矿物•Others其它矽卡岩矿物SkarnmineralogyGarnet石榴石A32+B23+C34+O12Grossular钙铝榴石Ca3Al2(SiO4)3Andradite钙铁榴石Ca3Fe2(SiO4)3GranditeSpessartine锰铝榴石Mn3Al2(SiO4)3Almandine铁铝榴石Fe3Al2(SiO4)3Pyrope镁铝榴石Mg3Al2(SiO4)3SubcalcicgarnetPyroxene辉石A12+B12+C24+O6Diopside透辉石CaMgSi2O6Hedenbergite钙铁辉石CaFeSi2O6Johannsenite钙锰辉石CaMnSi2O6SaliteCourtesyofLarryMeinert石榴石和辉石成分的图示Garnetandpyroxenecompositiondiagrams矽卡岩矿物SkarnmineralogyPyroxenoid类辉石A12+B14+O3Ferrosilite铁辉石FeSiO3Rhodonite蔷薇辉石MnSiO3Wollastonite硅灰石CaSiO3Pyromangite三斜锰辉石Bustmite锰硅灰石Epidote绿帘石A22+B33+C34+O12(OH)2Epidote绿帘石Ca2FeAl2Si3O12(OH)Clinozoisite斜黝帘石Ca2Al3Si3O12(OH)矽卡岩矿物Skarnmineralogy其它常见矿物Scapolite,Ca-richplagioclase,vesuvianite,amphibole,ilvaite,prehnite,biotite,chlorite,quartz,carbonate方柱石，富钙斜长石，符山石，角闪石，黑柱石，葡萄石，黑云母，绿泥石，石英，碳酸盐Olivine,periclase,humite,amphibole,phlogopite,chlorite,brucite,serpentine,talc橄榄石，方镁石，硅镁石，角闪石，金云母，绿泥石，水镁石，蛇纹石，滑石矽卡岩分类Classificationofskarns主要成矿元素-Fe,Cu,Pb-Zn,Au,W,Sn,MoMagnetiteisabundantinmanytypes:大量磁铁矿存在于多种矽卡岩中-Cu,Au,Sn…Pb-Znskarnsmostlypolymetallic(e.g.,withAg)铅锌矿多含多种金属（+银等）矽卡岩分类ClassificationofskarnsCa-skarn:钙矽卡岩-Garnet,pyroxene,vesuvianite,epidote,chlorite…-石榴石，辉石，符山石，绿帘石，绿泥石…Mg-skarn:镁矽卡岩-Olivine,humite,phlogopite,chlorite,serpentine,talc-橄榄石，硅镁石，金云母，绿泥石，蛇纹石，滑石等Mn-skarn:锰矽卡岩-Johannsenite,Spessartine,rhodonite,pyromangite,…矽卡岩矿物及组合显微镜下的各类矽卡岩矿物二、矽卡岩形成背景、成因和类型1.形成背景2.形成作用⑴反应矽卡岩(双交代）-变质作用通过扩散作用形成的矽卡岩AB⑵反应矽卡岩(渗滤交代）通过渗滤作用实现钙、镁、铁、硅等元素的迁移而形成的矽卡岩，规模较小。⑶接触交代成因矽卡岩指在中酸性-中基性侵入岩与碳酸盐类岩石的接触带上，由于气水热液发生复杂的交代作用而形成接触交代岩由富含钙、镁、铁质的碎屑岩或富含硅质、铁质的碳酸盐岩经区域变质作用形成的矽卡岩，没有明显的物质迁移与交换，主要是原矿物发生变质作用形成新的矽卡岩矿物⑷区域变质作用形成的矽卡岩•按成因分为接触交代矽卡岩，区域变质矽卡岩、反应交代矽卡岩（类矽卡岩）、渗滤交代矽卡岩•按主要矽卡岩矿物来分，可分为石榴石矽卡岩、透辉石矽卡岩、绿帘石矽卡岩等；•按主要组分来分，可分为钙质矽卡岩，镁质矽卡岩，锰质矽卡岩等；•按产出在侵入体的部位分，可分为内矽卡岩（主要由岩浆岩石被交代形成，外矽卡岩（主要由围岩地层交代形成）3.矽卡岩的类型4.矽卡岩与成矿的关系•矿化多发生在矽卡岩内或其附近，但有矽卡岩不一定有矿化；•矽卡岩多由碳酸盐岩形成，因为碳酸盐岩石从其物理性质和化学性质，都有利于矽卡岩矿床的形成。•矽卡岩岩石性脆，常因构造应力破坏容易破裂产生裂隙，有利于矿液的渗滤通过，因此为成矿溶液的流动和矿质的沉淀聚集提供了良好的通道及有利的空间。•另外，由于这类岩石化学性质活泼，因此其组分如CO2可参与交代反应，或是供给部分成矿物质（如Ca.Mg.S，有机质、盐类…）、挥发份（如CO2），或是改变成矿溶液的化学性质如PH值，Eh值等。三、矽卡岩矿床形成的条件1.岩浆岩条件：与矿床形成有关的岩浆岩种类很多，但主要的是中酸性、酸性及中基性的钙碱系列的花岗岩类岩石：花岗岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长岩、辉长闪长岩、辉长岩等，有时碱性系列的花岗正长岩、正长岩和石英二长岩、二长岩等。侵入岩的侵位深度5—15km，岩体直径不大于50km2，且岩浆岩富钾、钠、硅质，贫钙、镁、锰等。矽卡岩矿床的成矿专属性，显示了岩浆岩类型与成矿关系：①酸性、中酸性侵入体（如花岗岩、黑云母花岗岩、白云母花岗岩、二云母花岗岩），多与W.Sn.Be.Pb.Zn矿床有关，如湖南瑶岗仙东坡白钨矿，广西大厂锡石-硫化物矿床(Sn)：湖南水口山铅-锌矿；湖南香花岭铍矿(Be)。②中基性侵入体（如闪长石、石英闪长石…），多与铁矿床有关，如河北邯邢铁矿，湖北大冶铁矿，宁芜百象山铁矿。③花岗闪长岩类岩石（似乎介于酸、中酸性与中基性之间）则与铜、钼矿床有关，如湖北铜山口铜矿，安徽月山及凤凰山铜矿。成矿岩浆成分的影响与矽卡岩铁矿和金矿有关的岩体演化程度较低；与矽卡岩钼矿和锡矿有关的岩体演化程度较高和/或受地壳混染程度高多为钙碱性；拉斑玄武质和碱性不常见Meinert,1995Meinert,1995与矽卡岩锡矿有关的岩体为过铝质与矽卡岩锡矿和金矿有关的岩体还原性较高；与矽卡岩铜、锌和钼矿有关的岩体氧化性较高Meinert,19952.地层围岩条件形成矽卡岩矿床的有利围岩，主要是各类碳酸盐岩石或含碳酸盐的岩石，其中最主要的有石灰岩（或大理岩）、白云质灰岩、白云岩、泥灰岩和钙质页岩等，其次有火山岩如安山岩、英安岩、凝灰岩等。特别是当火山岩系中夹有灰岩的夹层时往往更有利于矽卡岩矿床的形成。+++1234567891001234深度(km)矽卡岩型铜矿床模式图（据翟裕生（1995）原图稍加修改）1-矽卡岩型矿体；2-可能伴生的斑岩型矿床；3-可能伴生的爆破角砾岩型矿体；4-脉型矿体；5-可能伴生的层控（沉积-改造）型矿体；6-砂岩及粉砂岩；7-碳酸盐岩；8-泥质岩及页岩；9-石英闪长岩；10-花岗闪长岩/闪长玢岩Composition成份Carbonaceous高碳的Oxidized(hm,bleached)氧化性的(白色，含赤铁矿）(aq)=CaSiO3+CO2方解石+二氧化硅（溶液）=硅灰石+二氧化碳（气体）C+O2=CO2Porosity,composition孔隙度，成份断裂易反应的岩性CourtesyofLarryMeinertW:硅灰石；P:辉石；G:石榴石3.构造条件：作为一类气水热液矿床，既要有有利的通道为其含矿热液的流动提供运输迁移条件，也要有合适的空间与场所为其矿质的沉淀堆积准备储存条件，因此区域上的以及矿区的构造条件则是最重要的地质因素：⑴区域性：由于矽卡岩矿床与岩浆的侵入活动关系密切，因此区域上的大构造则是控制岩体的侵入就位及矿床分布的首要条件。①收敛板块边缘的岛弧及岩浆弧带；②弧后拉张的岩浆活动带；③大陆造山带；④陆内深断裂构造-岩浆带例如在我国的长江中下游断裂拗陷带，华南地区海西-印支期拗陷带，湘桂粤北拗陷带…广泛产有等矽卡岩型矿床。②矿区范围构造：矿区范围的构造对矿体的就位，产状，形状，具体的富集地段，都具有重要的控制作用。这些构造又可分为以下5种类型：①.接触带构造：——岩体与碳酸盐岩的接触部位。控制矿体的构造——接触带构造接触带形状复杂，矿体形状也复杂②.捕虏体构造：火成岩中的捕虏体，或岩浆侵入时顶盖的残留体)，往往可以形成相当规模的矿体。因为这些捕虏体与岩浆成分相差极大，易发生强烈的交代作用矿和物岩体凹部—多形成不规则矿体质的交换反应，它们在岩浆侵入挤压改造下，构造裂隙十分发育，因此这些捕虏体常常有利于矿床的形成，有时在捕虏体的边部，有时整个捕虏体都被交代成矿。③.断裂和裂隙构造断裂构造，与接触带重合及相交的断裂有利成矿。④.围岩层间破碎带及层理；⑤.褶皱构造；矽卡岩型锡矿床模式（据赵一鸣（1995）原图微加修改）W1-白云质灰岩；W2-灰岩；①-斑状黑云母花岗岩；②-中-细粒黑云母花岗岩；③-钾长石交代岩，伴有白钨矿（锡石）矿化；④-钠长石化花岗岩；⑤-云英岩或云英岩化花岗岩，可伴有铍、锡、钨、钼、铌、钽、铪矿化；⑥-钙矽卡岩型铜、锡、（钨、铋、金）矿体；⑦-镁矽卡岩型铜锡（钨）矿体；⑧-产于石英-萤石-磷酸盐岩中的锡铜铅锌（银）矿体；⑨-层间交代（锡、铜、铅、锌）矿体；⑩-脉状交代（锡、铜、铅、锌）矿体；⑾-电气石锡脉带型锡（钨、铍、锂、铜）交代矿床；⑿-砂锡矿+++++++++++++121110109987654321W2W2W1Ab在上述5类构造中，接触带构造最为重要，它有时可以起到矿质的运移搬迁的通道作用，又充当了矿质沉淀富集的合适场所，因此在找矿过程中接触带构造应当尤为重要。4.热力学条件温度范围:矽卡岩矿物：800-300℃;金属氧化物600-400℃;金属硫化物:500-200℃;深度:1—5公里；压力：3×107－3×108Pa;距成矿母岩的距离CourtesyofLarryMeinertCuZnPb矽卡岩矿床的形成大都经过了一个复杂的过程，对于矿床形成的不同矿化期或矿化阶段，所处的物化条件有很大的差异，因此也就形成了不同的矿物共生组合。归纳起来，矽卡岩矿床的形成过程可划分为两个成矿期和五个成矿阶段：四、矽卡岩矿床的形成过程1.矽卡岩期：这是矽卡岩和矽卡岩矿床形成过程中的早期产物，类似与前进变质作用，主要生成各种的硅酸盐矿物，也即是矽卡岩的主体形成时期。在这个时期一般不会有石英出现，这一时期又可分为三个阶段：①早矽卡岩阶段（干矽卡岩阶段）（无矿阶段）：在800℃～500℃的高温超临界条件下，SiO2和Fe等组分结合形成各种硅酸盐矿物如Ca-Al榴石、Ca-Fe榴石、透辉石、Ca-Fe辉石、硅灰石、方柱石等。这些矿物构成了矽卡岩的主体。由于这个阶段发生于高