矿床学05接触交代矿床75

矿床学中南大学地质工程专业A方向第五章接触交代矿床（矽卡岩型矿床）5.0概述•5.0.1概念•接触交代矿床主要是在中酸性一中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石(或其它钙镁质岩石)的接触带上或其附近,由于含矿气水溶液进行交代作用而形成的。•接触交代矿床中一般都具有典型的矽卡岩矿物组合(钙铝－钙铁榴石系列；透辉石－钙铁辉石系列),矿石在空间上和成因上与矽卡岩也有一定的联系,故又称为矽卡岩矿床。•附：矽卡岩矿物：•石榴石A2+3B3+2[SiO4]3钙铝榴石、镁铝榴石、钙铁榴石等•透辉石CaMg[Si2O6]•透闪石Ca2Mg5[Si4O11]2(OH,F)2•硅灰石Ca3[Si3O9]•绿帘石Ca2(Fe,Al)3[SiO4][Si2O7]O(OH)•符山石Ca10(Mg,Fe)2Al4[SiO4]5[Si2O7]2(OH,F)4•方柱石Na4[AlSi3O8]3·Cl－Ca4[Al2Si2O8]3·CO3•金云母KMg3[AlSi3O10](OH,F)2•黝帘石Ca2Al3[SiO4][Si2O7]O(OH)•镁橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]•硅镁石3Mg2[SiO4]·Mg(F,OH)•蛇纹石Mg6[Si4O10](OH)8•5.0.2矿床特点•接触交代矿床有以下特点：•(1)矿体的产状、形状和规模–矿体分布在侵入岩及其周围岩石的接触带上或其附近。–矿体的产状、形状均比较复杂，矿体连续性也差，常呈似层状、凸镜状、巢状、柱状、脉状等。规模大小不一，从数米到千米以上不等。一般厚10－30m，沿走向长200－500m。–除有的钨、钼、锡、铁、铜等类矿床可达大型外，多数矿床为中小型。•(2)矿石的物质成分及结构构造•矿石物质成分复杂，非金属矿物主要为矽卡岩矿物。此外，还有石英、萤石、黄玉及含镁、铁的碳酸盐矿物。•金属矿物以氧化物和硫化物为主，如磁铁矿、赤铁矿、锡石、白钨矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、毒砂等；硼及铍矿物次之，如硼镁铁矿、硼镁石、硅钙硼石、日光榴石、金绿宝石、香花石、硅铍石等。•由于矿物成分复杂，形成的温度范围也广，所以矿石的结构构造也多种多样，有块状构造、浸染状构造、条带状构造、晶洞构造等。又由于成矿温度较高，有挥发性组份的参与，因而矿石一般多为粗粒结构。•(3)矿床分带性•接触交代矿床常具分带性，一般在靠近岩浆岩一侧形成内矽卡岩，称为内带；靠近围岩一侧形成外矽卡岩，称为外带；距接触带较远的围岩中，温度减低，广泛发育有石英、方解石，有时有萤石、重晶石。•5.0.3矿床的工业意义•接触交代矿床具有重要的工业价值，已知的矿产有铁、铜、铅、锌、钨、锡、钼、钴砷、铍、硼、石棉、压电石英、金云母等。•矿石品位多较富，就铜而言，接触交代型矿床在我国铜矿总储量中占第三位(16.4%)，在富矿总储量中占第二位，在总开采量中占第一位(41.2%)。–长江中下游：铜陵地区铜官山铜矿等–新疆西天山：喇嘛苏铜矿–湖北：铜录山、封三洞等•铅锌矿：湖南水口山、黄沙坪等•钨矿：湖南柿竹园（W、Sn、Bi、Mo）•湖南瑶岗仙•锡矿：云南个旧、广西大厂•湖南香花岭•钼矿：辽宁杨家杖子、肖家营子•黑龙江五道岭•铁矿：湖北大冶、新疆磁海•福建龙岩马坑（Fe、Mo）•其它：–辽宁赛马铀矿–辽宁翁泉沟铁硼矿–山东沂南金矿–海南羊角岭水晶矿–新疆和田软玉5.1接触交代矿床的形成条件•5.1.1岩浆岩条件•岩浆演化过程分出含矿溶液，是形成矽卡岩矿床的先决条件。因此研究侵人体的岩性、形状、产状及其变化、侵入体边缘的断裂裂隙发育程度等均具有重要意义。•1．成分：有利于形成接触交代矿床的岩浆岩，主要为中酸性岩浆岩。按其岩性可分为两个系列。①钙硷性系列；②硷性系列。特别是前一系列，常为杂岩体。从总的来看，与矽卡岩矿床有关的侵入岩的化学成分中钾、钠含量明显偏高(Na2O+K2O总量一般是7～9%)，镁、铁及钙的含量偏低。岩石酸度与矿化的关系是:–铁矿床往往与闪长岩－二长岩有关；–铅、锌矿床主要与花岗岩类，其次与花岗闪长岩类有关；–钨、锡、钼矿床则主要与花岗岩类有关。•2．岩体的产状：一般是侵位于中深到浅成环境是最有利于接触交代矿床的形成。中深到浅成的岩相特征:具中细粒结构、斑状结构，斜长石的环带构造明显，角闪石具辉石的残余，构成反应边结构，微斜长石被正长石代替等。通过对某些接触交代矿床中侵入体顶板的盖层厚度测算，一般都在1-4.5km的深度内形成。•3．规模：侵人体多为中小型的，出露面积一般50km2，大多数在2-10km2左右。它们常呈岩株、岩瘤、岩钟、岩脉状等产出。•4．时代：我国大多数与接触交代矿床有关的侵入体，在东部以燕山期为主，而西部则主要为海西期。从世界范围看，大多数接触交代矿床是中生代的或更年轻的，有少数钨、锡矿床是古生代的。•5.1.2围岩条件•围岩岩性是决定矽卡岩及矽卡岩矿床形成的重要条件，它不仅影响成矿物质的沉淀，同时也影响成矿作用方式、矿体规模及矽卡岩和矿石的物质成分。1.有利围岩主要是各种碳酸盐岩石，因其化学性质活泼，容易分解；物理性质较脆，特别是硅化后更容易形成破裂，渗透性增强；2.薄层碳酸盐岩石或成分不纯的碳酸盐岩石对成矿更有利；3.薄层灰岩和其物理化学性质有明显差异的火山岩或页岩呈互层时，常常是富矿赋存的场所；4.围岩的节理、裂隙及孔隙度(大小、性质结构、开放程度、形态)对矿化富集及矿体的形状、产状也有重要影响。5.碳酸盐岩的成分控制着矽卡岩的成分和矿物组合，如含矿溶液交代石灰岩形成钙矽卡岩及有关矿化，交代白云岩则形成镁矽卡岩及有关矿化，它们各有一套典型的矿物组合。•5.1.3构造条件•构造控制含矿溶液的通道，也为成矿提供有利的空间。具体的成矿构造有以下四类。•1.侵入体与围岩的接触带构造•矽卡岩矿床绝大部分受接触带构造控制。接触带的形态影响着矿化富集的强度。主要有三种有利部位：•①岩体的凹部往往对成矿有利；•②侵入体超覆于围岩之上，一般有利于形成富矿，矿体多为不规则状和透镜状；•③在接触带上断裂交错部位、与不同岩性接触部位、以及早期脉岩和断裂发育部位等均有利于矿化。•2.围岩层理、层间破碎带及构造裂隙•在接触带附近的有利围岩中，层理发育而显著，特别是在不同岩性岩层之间的层间剥离、层间破碎带及构造裂隙等，对矽卡岩矿床形成具有特殊的意义。由于这些构造的存在。不仅在接触带上，有时甚至在远离侵人体的围岩中，也能形成较大的矿体。•3.褶皱构造•褶皱构造主要表现在对岩体及含矿溶液流通的控制。一般在褶皱轴面发生弯曲处、褶皱倾伏端及褶皱的方向和性质发生变化处，往往有利于岩浆的侵入和与其伴随的矿化。•在复式向斜的次一级背斜轴部往往也出现一系列小侵入体并伴随有矿化。此外，在大断裂两侧所形成的牵引褶曲，有时也对成矿有利。•4.捕虏体构造•捕虏体构造实质上是岩体内部石灰岩等捕虏体的接触带构造。它的规模可由几十米到数百米，甚至更大。•矿化往往沿捕虏体边部断续分布，有时整个捕虏体都被交代，形成相当规模的矿体。•有时虽然存在捕虏体内并无矿化，但可预示在其附近可能有主接触带构造。•5.1.4温度条件•矽卡岩矿床形成的温度范围很广，从简单的矽卡岩化开始到矿化结束，温度不断下降。一般认为矽卡岩矿物的形成温度在800～300℃之间，而金属矿物的形成温度约在500～200℃之间。•5.1.5深度和压力条件•矽卡岩矿床形成的压力与其所在的深度有关，大多数研究者认为主要是在中等深度，也可在浅深条件下形成。5.2接触交代矿床的成矿作用和成矿过程•5.2.1矽卡岩的形成作用•矽卡岩矿床形成条件和形成环境是多种多样的，据D.C.柯尔仁斯基的研究，矽卡岩矿床的形成作用主要是接触渗滤交代作用和接触扩散交代作用。•1．接触渗滤交代作用是由含矿气水溶液沿着被交代岩石的裂隙系统渗滤而引起的。在有裂隙横切接触面部位，由于深部上升的含矿溶液沿着交切接触带的裂隙系统渗滤，将下层中的活性组份带到上层，并与之发生交代作用。溶液沿主要通道流动很快且远，所以下部交代作用明显，愈往上温度愈低，反应愈缓慢，一般情况下交代作用的产物具“火苗”状特点。•2．接触扩散交代作用(或称双交代作用)•这种作用经常发生在矿脉两旁的围岩中或者两种物理化学性质不同的岩石接触带中。溶液沿着岩浆岩和石灰岩的接触面流动时，原接触带石灰岩的粒间溶液为CaO所饱和。岩浆岩中的粒间溶液为SiO2、A12O3所饱和，当在上升溶液作为媒介的影响下，破坏了原有的平衡，使CaO向岩浆岩中扩散，而SiO2、Al2O3等向石灰岩中扩散，于是在接触带形成了矽卡岩。这个接触带中的矿物成分既有岩浆岩中的原有组份，也有碳酸盐岩中的原有组份。•3．似矽卡岩的类型和成因•①区域变质形成的含石榴石、透辉石、透闪石、绿帘石的钙质浅变质岩；•②岩浆接触热变质形成的钙硅角岩；•③海底热液喷流作用形成的喷流岩。•5.2.3成矿过程•1)矽卡岩期:主要形成各种钙、铁、镁铝的硅酸盐矿物，这时没有石英出现。这个成矿期又可以分为三个成矿阶段:•①早期矽卡岩阶段——这一阶段形成的主要矿物是硅灰石、透辉石、钙铁辉石、钙铝榴石、钙铁榴石、方柱石等，其特征是以岛状和链状的无水硅酸盐为主，一般称为干矽卡岩阶段。但也有少量含水硅酸盐矿物如符山石。它们是在高温的超临界条件下形成的。在这一阶段中一般不伴有硫化物的沉淀，在镁矽卡岩中可形成磁铁矿和硼酸盐，在钙矽卡岩中形成白钨矿。•②晚矽卡岩阶段——这一阶段形成的矿物对早矽卡岩阶段的矿物具明显的交代作用，主要矿物有阳起石、透闪石、角闪石、绿帘石类等，其特征为带状或复杂链状构造的含水硅酸盐类矿物，故又称为湿矽卡岩阶段。•这个阶段由于温度逐渐降低，溶液中的铁，除部分参加硅酸盐矿物外，大量以磁铁矿形式出现，故又称为磁铁矿阶段。这个阶段的矿化作用是在接近超临界状态下进行的，铁从岩浆中呈氯化亚铁(FeCl2)、氯化铁(FeC13)、或氧化亚铁带出。•③氧化物阶段——它介于矽卡岩期和石英硫化物期之间，具有过渡性质。在这一阶段中形成长石类矿物如正长石、酸性斜长石:云母类矿物如金云母、白云母及少量的黑云母，此外还有少量的石英、萤石和绿帘石等。矿石矿物有白钨矿、锡石、赤铁矿、少量磁铁矿。铍的硅酸盐矿物如日光榴石、硅铍石、香花石等。后期有少量硫化物的形成，如辉钼矿、磁黄铁矿和毒砂等。•2)石英－硫化物期:•这一成矿期中，二氧化硅一般不再和Ca、Mg、Fe、Al组成矽卡岩矿物，而是独立地形成大量的石英，并有典型的热液矿物如绿泥石、方解石等。该期有大量金属硫化物的形成。它又可分为两个成矿阶段:•①早期硫化物阶段——生成的脉石矿物有绿泥石、绿帘石、绢云母、碳酸盐等，它们主要是交代早期硅酸盐矿物而形成的，井有萤石和石英。矿石矿物主要是各种铜、铁、钼、铋、砷的硫化物，如黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、辉铋矿等。故亦称为铁铜硫化物阶段。它们主要是在高－中温热液条件下形成的。•②晚期硫化物阶段——此阶段除交代早期形成的硅酸盐矿物如绿泥石和绢云母等外，还有石英、特别是碳酸盐类矿物明显增多。金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿，因此又称为铅、锌硫化物阶段，此阶段的矿物主要是在中温热液条件下形成的。5.4接触交代矿床的主要类型•接触交代作用能形成铁、铜、钨、钼、锡、铅-锌、金、铍、硼、金云母、石墨和石棉等多种金属和非金属矿床，有些矿床的经济价值很大。5.4.1矽卡岩型铁矿•矽卡岩磁铁矿矿床是常见的，分布于世界很多地方，但大的不多。与磁铁矿伴生的有或多或少的镜铁矿，几乎总有少量黄铁矿和黄铜矿，常见的接触硅酸盐矿物有钙铁石榴石、黑柱石、橄揽石和钙铁辉石，这四种矿物都是富铁的。磁铁矿有时晶形完好，并常常发育成粗粒状块体。矿体形态不规则，偶尔它们沿着层理展布。•我国接触交代铁矿相当多，湖北、山东、河北、山西的不少矽卡岩铁矿都是很有名的。5.4.2矽卡岩型铜矿•矿体多半产在二长岩、石英二长岩、花岗闪长岩和闪长岩的较小的侵人体与石灰岩的接触带上。矿体呈不规则状或板状。板状矿体沿着石灰岩中的某些层发育。矿石构造为块状和粗粒状。•矿石矿物由黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿和少量闪锌矿组成