火山成因矿床

1、矿床学第八章 火山成因矿床太原理工大学 矿业工程学院 阴翠珍教学目的与要求：熟练掌握斑岩铜矿床的概念及特点；了解玢岩铁矿的概念及特点。 教学基本内容：本章主要讲述：火山气液矿床的概念、火山气液成矿作用及矿床类型。 教学重点和难点：本章重点是要求学生熟练掌握斑岩铜矿床的概念、特点及研究意义；斑岩铜矿床形成地质条件及成矿过程；难点是斑岩铜矿床的成因分析。 3 第八章 火山成因矿床1 概述 2 火山岩浆矿床 3 火山气液矿床4 火山沉积矿床4 1 概 述 一、概念 二、特点 三、成矿条件 四、成矿作用及矿床分类5 一、概念 1、火山成因矿床 2、火山岩系列 3、次火山岩1 概 述 6 一、概 念1、

2、火山成因矿床 火山成因矿床是指与火山活动有关的矿床，与火山岩、次火山岩系列有成因联系的矿床。在地壳浅部或近地表，由于火山活动而使有用组分聚集而形成的矿床。（volcanogenic mineral deposit）7 2、火山岩系列 火山岩系列指在一定大地构造单元和发展阶段，在地壳表部形成的一套火山岩组合。又称火山建造。3、次火山岩 次火山岩是指与火山岩同源的浅成或超浅成侵入体，它与火山喷发联系在一起，形成于火山喷发的间隙期或晚期。与火山岩共生在一起的岩石，又称超浅成侵入体。8 二、特 点1、矿床产于火山岩、次火山岩系中 2、矿体呈脉状或不规则状，明显受火山机构控制，也见透镜状、似层状矿体9

3、3、矿石组构多样，如细脉状、浸染状、块状、多孔状、角砾状等; 4、矿石物质组分复杂，但主要为Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Mo、Au、Ag等金属元素的矿物和黄铁矿及金刚石、重晶石、明矾石等非金属矿物。10 三、成矿条件1、温度压力 2、岩浆岩 3、地质构造11 1、温度压力 温度：1000至几十度 压力：地表或地下浅处（0-1.5km） 2、岩浆岩 火山岩、次火山岩；火山建造专属性： 如偏碱性的中酸性或酸性火山岩主要形成铁、有色金属、稀有金属等矿床； 富钠质的基性-酸性的海底火山岩多形成块状硫化物矿床； 含钾较高的中酸性陆相次火山岩或超浅成、浅成火山-侵入岩多形成斑岩铜矿床。12 3、地质构造

4、 1）长期发育的区域性深大断裂、火山岩浆-构造活动带，地台活化带内的穹隆构造，古老基底与较新坳陷接合处的边缘断裂带； 2）不同构造环境的火山岩可形成不同类型的矿床：如岛弧火山岩带的长英质、钙碱性火山岩形成黑矿型硫化物矿床；洋脊环境蛇绿岩杂岩体上部低钾玄武质火山岩岩系形成塞浦路斯型；张性裂谷、早期岛弧型板块聚合带、海底扩张环境等形成的别子型矿床；板内活动带的陆缘沉积岩系的沙利文型矿床。 13 四、成矿作用及矿床分类矿床分类 1、按成矿作用 2、按容矿岩石14 火 山 成 矿 作 用火山岩浆成矿作用火山气液成矿作用火山沉积成矿作用火山岩浆矿床火山气液矿床火山沉积矿床15 1）火山岩浆成矿作用 火山

5、岩浆矿床 爆发型火山岩浆矿床：金伯利岩（角砾云母橄榄岩）或碱性超基性岩中的金刚石矿床 喷溢型火山岩浆矿床：智利火山熔岩中的拉科铁矿床 熔离型火山岩浆矿床：科马提岩中的硫化镍矿床16 2）火山气液成矿作用 火山气液矿床 3）火山沉积成矿作用 火山沉积矿床 四、成矿作用及矿床分类17 2、按容矿岩石火山建造/火山岩组合 1）产于中酸性火山岩中的矿床 2）产于碱性火山岩中的矿床 3）产于基性的海相火山岩中的矿床 4）产于基性的海相次火山岩中的矿床 5）产于中酸性陆相次火山岩中的矿床 6） VMS（与火山岩有关的块状硫化物矿床）PCD(斑岩型）四、成矿作用及矿床分类2 火山岩浆矿床 火山岩浆矿床 爆发

6、型火山岩浆矿床： 金伯利岩（角砾云母橄榄岩） 或碱性超基性岩中的金刚石矿床 喷溢型火山岩浆矿床： 智利火山熔岩中的拉科铁矿床 熔离型火山岩浆矿床： 科马提岩中的硫化镍矿床1719 3 火山气液矿床一、概述 二、斑岩铜矿 三、玢岩铁矿 四、黄铁矿型铜矿床（海相火山热液矿床） 五、黑矿型矿床（属于块状硫化物矿床）20 一、概述 1、火山气液矿床 2、成矿作用 3、矿床类型3 火山气液矿床21 一、概 述1、火山气液矿床（火山喷气热液矿床） 火山气液矿床是指火山喷发晚期或间隙期形成的含矿气体和热液沿有利构造运移到适当部位与围岩或气液间发生相互作用使有用组份富集沉淀而形成的矿床。22 2、成矿作用 火

7、山成矿作用按环境和流体类型分为 1）火山喷气作用 2）火山热液作用 3）次火山气液作用一、概 述23 1）火山喷气成矿作用： 火山喷气 成矿作用 是指火山喷发时常伴随大量的气体和重金属化合物，当其与围岩发生复杂的相互作用或通过简单的升华作用，或因不同的气体相互反应，在火山口、喷气孔及其附近形成有用矿物的堆积作用。（exhalation）一、概 述24 2）火山热液成矿作用： 火山热液成矿作用是指火山喷出的大量含矿气体因外压力大于临界压力，或因温度下降到临界温度以下时凝聚而成的含矿热液，当其与围岩发生作用使有用组份直接充填在火山岩的气孔或裂隙孔洞中成矿，或与海水或地下水相互作用发生有用组份的沉淀

8、作用。25 3）次火山气液成矿作用： 次火山气液成矿作用是指在火山活动的晚期或间隙期，常伴有浅成-超浅成相次火山岩浆侵入活动的气水溶液在火山机构的断裂裂隙中与围岩发生作用而使有用组份发生沉淀的作用。26 3、矿床类型（按环境及火山建造） 1）陆相火山-喷气矿床 自然硫矿床 2）陆相火山-热液矿床 玄武岩型铜矿床 3）陆相次火山-热液矿床 斑岩铜矿床 玢岩铁矿 4）海相火山（次火山）-热液矿床：块状硫化物矿床（下一章内容）一、概 述P163-1641）陆相火山-喷气矿床 自然硫矿床 P164-1662）陆相火山-热液矿床 玄武岩型铜-沸石矿床 安山岩中金-铜石英脉：台湾金瓜石矿床火山岩中金-银碲

9、化物矿床与火山岩有关的铅锌多金属矿床汞和汞锑矿床萤石矿床明矾石矿床29 4）海相火山（次火山）-热液矿床 火山块状硫化物矿床 VMS (见矿床学教程P132) （1）凝灰岩型绿色凝灰岩建造中的“黑矿”矿床，如日本的黑矿。铅锌硫化物矿床 （2）细碧角斑岩型细碧角斑岩建造中的黄铁矿型铜矿床，如甘肃白银厂黄铁矿型铜矿床，四川拉拉铜矿床，前苏联的乌拉尔。富钠质隐晶质基性火山岩，常与角斑岩（富Na海相硅质中性岩）共伴生，贫Ca.（volcanogenic massive sulfide deposit）30 （3）流纹岩-安山岩型流纹岩-安山岩建造中的菱铁矿矿床，如加拿大海伦铁山菱铁矿矿床。 （4）基性

10、、中性火山岩型基性、中性火山岩建造中的赤铁矿-磁铁矿矿床，如新疆谢尔塔拉铁矿床。31 二、斑岩铜矿1、概念 2、特点 3、研究意义 4、形成条件 5、成因32 1、概念 斑岩铜矿床 是指产于陆相火山盆地中经钙碱性系列次火山岩浆热液成矿作用形成的一类铜矿床。由于矿石具细脉浸染型特征，故又称为细脉浸染型铜矿床（veinlet -disseminated copper deposit)。(porphyry copper deposit)PCD二、斑岩铜矿33 图8-1 德兴铜矿区域地质略图 1震旦纪地层；2元古代双桥山群板岩、千枚岩、千枚状硬砂岩；3燕山期花岗岩；4元古代花岗岩；5基性、超基性岩；6

11、德兴铜矿花岗闪长斑岩；7强蚀变带；8弱蚀变带；9冰碛层；10中、酸性火山岩；11断层；12岩性分组界线；13矿区编号；朱矿红铜矿；铜厂铜矿；富家坞铜矿34 2、特点 1）矿床多产于陆相火山盆地的中酸性斑岩体及其围岩中，常成带状分布。 二、斑岩铜矿35 图8-3 德兴斑岩铜矿田构造地质略图 1下白垩统；2下震旦统；3元古界双桥山群；4千枚岩弱蚀变带；5千枚岩中蚀变带；6千枚岩强蚀变带；7千枚岩中强蚀变带；8燕山晚期橄榄辉石岩；9燕山晚期闪长玢岩；10燕山早期花岗闪长岩；11花岗闪长斑岩弱蚀变带；12闪长斑岩中弱蚀变带；13海西印支期辉绿玢岩；14燕山晚期石英闪长玢岩；15背向斜轴线；16扭曲弧；

12、17东西向压性断裂；18北北东向、北东向压扭性断裂；19北西向张性、张扭性断裂；20深断裂带；21黄铁矿脉带；22岩体及地层界线；23蚀变带界线；24层面及片理产状36 2）矿体形态主要受地质条件控制，如全岩矿化，则矿体多呈柱状、筒状；若沿接触带矿化，则多呈环状、似层状；若岩体沿内外构造破碎带成矿，则多呈脉状、不规则状等。 图8-4 富家坞矿区3勘探线矿体及蚀变分带略图（据于方等，1997） 1-Or钾长石化带；2-Q-Ser-Hm石英绢云母水白云母化带；3-Ch绿泥石-（黄铁矿）化带； 4-未蚀变花岗闪长斑岩；5-H蚀变闪长岩；6-闪长岩；7-矿体37 3）矿石组构矿石具浸染状、脉状、细脉-

13、浸染状及块状、角砾状等构造，如钾化带为浸染型，石英-绢云母化带为细脉-浸染状（1-2mm），青盘岩化带为细脉状。尤以细脉浸染状构造为典型。38 矿石组构显微网脉构造mesh-vein structure浸染状构造 disseminated structure 网脉状构造 mesh-vein structure 块状构造 massive structure 39 4）矿石组份矿石中金属矿物主要有黄铜矿、斑铜矿、辉钼矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、辉铋矿、金银等矿物，常伴生黄铁矿；非金属矿物多为石英、重晶石等。矿石品位一般较低，但矿化均匀，成分简单易选，且伴生有益组分多，如Mo、Au、Ag、P

14、b、Zn等。40 5）围岩蚀变分带 围岩蚀变发育，常具明显的有规律的水平和垂直分带现象。即自岩体中心向外可分为： 钾化带石英-绢云母化带泥化带青盘岩化带41 6）矿化分带明显，从矿化中心向外为： MoMo、CuCu、S（Py）Au、Ag。 矿物成分： 钾化带为斑铜矿、辉钼矿， 石英-绢云母化带为黄铜矿， 泥化带为黄铁矿， 青盘岩化带为Au、Ag（Pb、Zn）42 3、研究意义 1）斑岩铜矿规模大，是目前最重要的铜矿床工业类型。斑岩铜矿占已探明铜矿总储量的45-50%，占世界铜矿总产量的50-60。 如智利、美国、秘鲁。 美国比尤特斑岩铜矿储量为1100万吨， 宾厄姆坎页钠斑岩铜矿储量为1145

15、万吨； 智利的特尼恩特斑岩铜矿储量为6776万吨， 丘基卡马塔斑岩铜矿储量为6935万吨；43 2）埋藏浅，易开采；西藏玉龙铜矿44 3）伴生组分多，可综合利用 除主要元素Cu外，通常伴有Mo、S、Au、 Pb、Zn、Fe、Ag、Bi等元素，可以综合回收利用。4）矿石品位低，但矿化均匀；5）矿石成分简单，易选；6）矿床呈带状分布，因斑岩体受一定构造带控制。45 4、形成地质条件 1）岩浆岩 2）地质构造 3）围岩二、斑岩铜矿46 4、形成地质条件 1）岩浆岩 多数为中酸性次火山岩（如花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、石英斑岩）；且多为小斑岩体，出露面积小于1km；岩体形态复杂，但以岩株、岩筒状对成矿

16、有利；岩体时代一般较年轻，以中新生代占绝对优势。2）地质构造 矿床受区域断裂-构造带控制，矿体受次一级构造如层间裂隙、片理、原生裂隙控制；另外有的斑岩中角砾岩化或角砾岩体很发育，它与成矿关系密切，常构成铜-钼矿床的一种类型。47 3）围岩若为硅铝质围岩，可作为岩体顶部的“隔挡层”，利于在其内部形成矿体； 若为碳酸盐围岩，易于交代形成品位较富的脉矿，或在接触带形成矿体。48 5、成因 1）次火山热液成因 2）板块构造模式 3）双层模式二、斑岩铜矿49 1）次火山热液成因： 陆相火山盆地中钙碱性系列的次火山岩浆 沿区域断裂-构造带到浅成或超浅成时， 由于温度压力降低形成的气水热液与围岩发生相互作用

17、， 使有用组份在构造裂隙或断裂中富集而 形成具细脉浸染状构造的矿床。二、斑岩铜矿50 斑岩铜矿的模式很多: 按岩石划分有石英二长岩模式、闪长岩模式、正长岩模式； 按构造划分有板块构造模式、双层模式等。 51 2）板块构造模式： 在大洋板块和大陆板块的接触地带，C 富含有用金属组份的大洋壳俯冲到大陆板块之下，并从消失带插入地幔，D 致使大洋壳发生部分熔融，使大洋底沉积物中释放出大量富含金属的含盐流体含矿流体；F52 毕鸟夫带以上的地幔楔形部分的玄武岩浆可能是少量的铜和钼的来源；S 当富含金属的含盐流体随同钙碱性岩浆一起上升到地壳浅部，R 岩浆冷凝结晶时含矿流体便运移到侵入体顶部，T 通过交代岩体

18、本身或附近围岩而形成斑岩铜矿。M53 3）双层模式： 根据斑岩铜矿岩体小但蚀变范围很广，故认为深部有大型岩体作为矿质来源，即“深部矿源岩体”；而矿化主要是富集在浅部的小岩体，即“浅部含矿岩体”。这就是所谓的双层模式：深部矿源岩体和浅部含矿岩体。二、斑岩铜矿54 德兴斑岩铜矿及浅成热液矿床模式图(Zhou等，2002)55 三、玢岩铁矿1、概念 2、特点 3、成因56 1、概念 玢岩铁矿 是指产于陆相火山岩分布区，与安山质、玄武质岩浆的火山活动有关的一组铁矿床；与辉长闪长玢岩关系非常密切的一组铁矿床。（porphyritic iron deposit）三、玢岩铁矿57 2、特点： （以宁芜铁矿为

19、例） 1）矿床产于富钠质的辉石玄武安山玢岩辉长闪长玢岩（陆相玄武质、安山质火山岩或次火山岩）中。通常围绕火山喷发中心成群、成带出现；58 2）矿床具明显的分带性 从内部到接触带至邻近围岩出现 （1）晚期岩浆-高温气液交代矿床陶林式岩体中的凸镜状、囊状、网脉状及脉状矿体 （2）伟晶高温气液交代充填矿床凹山式岩体顶部及边部的脉状、筒状矿体 （3）矿浆充填矿床梅山式接触带附近的似层状、凸镜状矿体 （4）中高温热液接触交代-充填矿床凤凰山式似层状、凸镜状矿体 （5）中低温热液充填矿床龙虎山式脉状； 向山式 （6）远离次火山岩体的层状、似层状矿体 龙旗山式、 竹园山式 59 3）矿体多为脉状、囊状、透镜

20、状及不规则状； 4）矿石多具脉状、网脉状、浸染状、角砾状、块状构造三、玢岩铁矿60 5）矿石中主要组分 矿石矿物为磁铁矿、镜铁矿、黄铁矿等， 脉石矿物主要有磷灰石、透辉石、钠长石、金云母和石英等； 特征性标志：铁矿石中以透辉石-磷灰石-磁铁矿为基本组合，成矿元素以铁为主，富含钒、钛元素；61 6）围岩蚀变以中温蚀变为特点。 早期围岩蚀变主要形成一些不含水铁镁硅酸盐矿物，称为类矽卡岩化如方柱石化、辉石化、石榴子石化，后阶段磁铁矿化； 中期围岩蚀变为“青盘岩化”，形成含水硅酸盐矿物如阳起石化、金云母化、绿帘石化、绿泥石化及碳酸盐化伴随广泛的磁铁矿化，后阶段黄铁矿化加强； 晚期围岩蚀变主要以泥化碳酸盐化为主，称“泥英岩化”，伴有黄铁矿化。 62 蚀变带自上而下可分为