第3章岩浆矿床

Magmaticoredeposit第3章岩浆矿床内容提要一、岩浆及火山作用回顾二、岩浆矿床的概念三、岩浆矿床的一般（总）特点四、岩浆矿床形成的地质条件五、岩浆成矿作用及岩浆矿床成因类型六、典型岩浆矿床例分析七、课外复习题第一节：岩浆及火山作用回顾1.岩浆（Magma）：是地壳深部或上地幔物质经部分熔融而形成的高温粘稠的熔融体。其成分以硅酸盐为主，含挥发分，也可含少量固体物质。2.岩浆岩：岩浆侵入地壳中固结形成侵入岩（intrusiverocks）；岩浆喷出地表形成的岩石为喷出岩（extrusiverocks）。3.岩浆的性质：①具有一定的粘度；②溶解有挥发分。当岩浆富含挥发分时，会引起火山爆发；一般当挥发分高时则结晶温度下降，所以当挥发分从岩浆中迅速逸出后岩浆会快速结晶；③温度700～1200°，一般玄武质岩浆温度最高，其次安山质岩浆，流纹质岩浆温度最低。④10米厚的玄武岩全部结晶约需3年，2000m厚的花岗岩岩席完全固结约需64000年；8000km厚的花岗岩岩基约需10Ma（Camichael，1974）。故一般一个大花岗岩岩基从开始侵位到侵位结束的时间跨度不会超过10Ma。岩浆及火山作用回顾①由岩浆喷出地表形成的岩石为喷出岩（extrusiverocks）。②一般火山群发育有丰富的喷气孔，自然硫堆积在喷气孔附近可形成硫磺矿。③由于火山喷发还可以形成拉科式火山湓溢铁矿床。④与金伯利岩、钾镁煌斑岩或橄榄金云火山岩有关的金刚石矿床。⑤与碱性岩有关的磷灰石-磁铁矿-稀土矿床。⑥与基性杂岩有关的Cu-Ni-S化物矿床。⑦与铁质超基性-基性岩有关的V-Ti磁铁矿矿床。⑧与镁铁质超基性岩有关的铬铁矿和铂族元素矿床。火山喷发OceanicHotSpotHawaii岩浆岩成分分类酸性岩浆:SiO2＞66%中性岩浆:SiO2=53～66%镁铁质（基性）岩浆：SiO2=45～53%超镁铁质（超基性）岩浆：SiO2＜45～53%主要类型类型深成岩浅成岩喷出岩酸性岩类—花岗岩－花岗斑岩－流纹岩中性岩类—闪长岩－闪长玢岩－安山岩基性岩类—辉长岩－辉绿岩－玄武岩超基性岩—橄榄岩—金伯利岩－碱性岩类—霞石正长岩—斑岩－响岩其它—如煌斑岩、伟晶岩、细晶岩苦橄岩科马提岩第二节：岩浆矿床概述一、岩浆矿床的定义：各类岩浆在地壳深处，经过分异作用和结晶作用，使分散在岩浆中的成矿物质聚集而形成的矿床。由于成矿作用发生在岩浆完全固结之前，所以岩浆矿床为正岩浆期形成的，也称正岩浆矿床（Orthomagmaticdeposit）岩浆岩与成矿的关系：基性-超基性岩浆最为重要；碱性侵入岩次之；花岗岩较少。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。这样，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。二、岩浆矿床的基本特点1.成矿时间;成矿作用和成岩作用大体上是同时进行的，即岩浆矿床的形成过程和母岩体的冷凝过程在时间上大体一致。因此，岩浆矿床中相当大的一部分又可称为“同生矿床”。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。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。∵矿体主要产在岩浆岩母岩体内。∴围岩即母岩。3.与母岩的接触关系：浸染状矿体与母岩体一般呈渐变或迅速过渡关系；贯入式矿体（矿石多为致密块状富矿石）则具清楚明显的边界。4.成分：矿体中矿石的成分与种类与岩浆母岩（围岩）中的成分与种类基本是相同的（如由硅酸盐矿物、氧化物、硫化物…），只是含量不同而异。5.成矿环境：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：围岩蚀变一般不发育，自变质作用较普遍。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。7.矿种多：铬、镍、钴、铂、铜、钒、钛、铌、钽、磷灰石和金刚石等。8、常见矿石构造：浸染状、条带状、眼斑状、致密块状，以及角砾状等矿石构造。常见矿石结构：有堆晶、自形晶、嵌晶、海绵陨铁结构等分异岩浆冷凝结晶或堆积作用的结构；球粒、填隙和包含等反映不混溶流体结晶过程的结构等。浸染状和稠密浸染状构造浸染状构造：矿石矿物集合体的形状不定，一般＜0.5Cm,多呈星散状较均匀地分布在矿石中。通常按有用矿物含量可分为：①稀疏浸染状构造（矿石矿物含量＜30%）②中度浸染状构造（矿石矿物含量30～55%）③稠密浸染状构造（矿石矿物含量55～80%）（左：浸染状构造）；（右：稠密浸染状构造）块状构造：矿石矿物含量＞80%，且矿物颗粒粒径相近，矿物集合体为不规则状或不定形状，分布无方向性，致密均匀且无空洞。富矿石多呈块状构造。自形粒状结构：矿石中多数（一般＞80%）矿物颗粒呈完好的自形晶。（铬铁矿（白色自形）甘肃小松山海绵陨铁结构：它形金属矿物（集合体）产在自形或半自形的硅酸盐矿物晶隙之间，是岩浆分异过程中，金属矿物晚于硅酸盐矿物晶出的一种典型结构。岩浆成因的铜镍硫化物矿石常具有这种结构。下图：海绵陨铁结构（它形金属硫化物矿物（白色）被包围在硅酸盐矿物（暗灰色）之间）。注意1：在多数岩浆矿床中，矿石的矿物组成与母岩的矿物组成基本相同，仅矿石中较岩石中此类矿物相对富集。例如：铬尖晶石和铬铁矿在矿石与岩石中均有，只是矿石中更富些，晶形更好些！岩浆岩（1％）铬铁矿矿床（15％）铬尖晶石含量富集注意2：成矿作用是在岩浆熔融体中同时发生的，因此成矿温度和压力都较高。一般不发育围岩蚀变。①温度：最高达1200－1500度；硫化物矿床较低也在500－1100度。②压力：变化范围也较大，如金刚石矿床形成深度可达一二百公里，而多数岩浆矿床形成于地下几、十几公里深处。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，最为主要的是岩浆、大地构造、成矿流体的动力学性质及地球化学等方面的因素。第三节：岩浆矿床形成的地质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，岩浆是成矿物质的载体，也是其母源。因此我们再研究岩浆矿床时，必须注意到岩浆岩的成矿专属性：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。一、岩浆（岩）条件：岩浆的成矿专属性一定类型的岩浆矿床的形成和分布受一定类型的岩浆活动控制－－岩浆的成矿专属性；铬铁矿床与铁镁质、超铁镁质岩浆岩有关（Mg/Fe＞6.5）；钛磁铁矿床与铁质和富铁质（Mg/Fe≈2.5－0.5，有时Mg/Fe＜0.5）岩浆有关；铜镍硫化物矿床与铁镁质岩、部分超铁镁质岩浆岩有关（Mg/Fe≈6.5-2.5）（辉长岩、辉石岩）；金刚石矿床则产于富镁、富碱的金伯利岩中；稀土元素矿床主要与碱性岩和碳酸盐有关。（一）岩浆的成矿专属性岩浆岩条件岩浆岩成矿专属性1、基性-超基性岩（1）超基性岩，由纯橄榄岩、斜方辉橄岩、单斜辉橄岩、辉岩等组成。与之有关的矿床为铬铁矿、铜镍硫化物矿床。（2）超基性-基性杂岩体，纯橄榄岩-斜方辉橄岩-辉长岩组合常与铬铁矿有关，单斜辉石岩-辉长岩组合与铜镍硫化物矿床有关（3）基性岩体，有辉长岩-苏长岩、辉长岩-斜长岩、斜长岩，前者与铜镍硫化物矿床有关，后两者与钒钛磁铁矿床有关。2、金伯利岩主要由橄榄石、透辉石、金云母组成，与金刚石矿有关。3、霞石正长岩、磷霞岩和碳酸岩杂岩体与之有关的为霞石-烧绿石-稀土元素矿床4、花岗岩与之有关的为稀有和稀土元素矿床，还有石墨矿床。挥发份含量挥发分主要在后期对成矿作用影响较大岩浆的多期侵入成矿与晚阶段的侵入活动有关，或者富矿体主要是在晚阶段侵入时形成。岩浆的同化、混染作用（1）溶解外来物质而使岩浆成分发生改变（2）某些组分的加入会直接成矿，如花岗岩中煤的加入形成石墨矿床。（二）挥发份含量岩浆岩条件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（分异的越彻底，“好的坏的”都分开）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）。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。（三）岩浆的分异程度岩浆岩条件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，岩浆冷凝速度越慢，压力下降就越慢，亦有利于各种组分的充分分异。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。切穿地壳而达到上地幔的深大断裂对岩浆矿床具严格的控制作用；地质构造变动相对稳定的地区有利于岩体的分异和矿化的富集；地质构造变动剧烈的地区岩体分异较差，矿化不易富集。不同的大地构造单元控制不同的矿床类型1、造山带（槽区）—阿尔卑斯型的铬铁矿矿床；台区—层状铬铁矿矿床；台区的边缘深大断裂—金刚石矿床。2、从板块构造的理论来说，可划分为A、环太平洋－岛弧型；B、古地中海－地缝合线型；C、乌拉尔－古地缝合线型；D、非洲及欧洲层状铬铁矿－裂古型。洋壳俯冲与岛弧环境：洋壳向大陆壳下俯冲的构造环境包括：外弧、岩浆弧和弧后岩浆带。在外弧中可能有构造冷侵位形成的蛇绿岩及其中的豆荚状铬铁矿矿床；岩浆弧中可能形成与中性火山岩有关的拉科式铁矿床；弧后岩浆带中可有碱性岩与碳酸岩就位，可形成磷灰石、钛磁铁矿等矿床。二、大地构造条件：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。另外，不同级次的构造条件，是控制岩浆侵入、就位、分异、成矿的重要因素。总之，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，直接影响成矿作用的发生。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。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”。1、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。2、混染作用：不完全的同化作用即为混染作用。三、围岩条件：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。3、典型实例：西藏某花岗岩中的石墨矿床是岩浆同化了围岩中的煤形成的。含铜镍硫化物的基性-超基性岩浆同化碳酸盐岩石可以降