第十二章++层控矿床

第十二章层控矿床一、概念、特点及意义（－）层控矿床（StratabounddePosits）的概念

目前，对层控矿床含义有不同理解A与岩浆作用无关，只是受沉积和热液叠加改造而形成的矿床；B将一切层状矿床(如风化、沉积)、甚至产于层状侵入体内的岩浆矿床都归入层控矿床；C甚至将遭受花岗岩化后产在某一较大的地层单元中的非层状矿床，也划入层控矿床。根据比较多数学者的见解，“层控矿床”－系指那些受多种成矿作用影响，但矿体呈层状或基本呈层状，包括部分不规则状，但仍受一定地层层位控制的矿床。层控矿床往往是多成因的，它是以外生成矿作用为基础，又受到内生成矿作用包括岩浆、变质和热液等作用的叠加和改造而形成的复成因矿床。即介于内生和外生矿床之间的一类复成因矿床。层控矿床是一类既具有同生成矿作用标志，又具有后生成矿作用标志的复成因矿床。（二）层控矿床的基本特征岩层控制岩层控制是层控矿床最主要特征之一。岩层控制首推矿源层的控制。许多层控矿床定位于矿源层中，同时成矿作用中有用组分活化、迁移和再沉淀往往发生于矿源层内或者其附近，因而矿源层的控制作用非常明显；岩性控制明显，在特定的地层层位中，不同岩性的聚矿能力差别较大，那些氧化－还原电位低、能使亲硫元素形成硫化物或起到还原作用的岩层（含碳的灰色层和含硫化铁的黑色层）能够促进亲硫元素聚集和沉淀矿床产于一定地层层位中，因而“时控”特征明显。例如湘黔一带寒武系矿源层对汞矿带的控制西成盆地泥盆系安家岔组铅锌矿的控制河南银洞坡歪头山组对金银矿带的控制我国川西会理一带、扬子地台北缘的陕西、湖北铅锌矿产于震且系碳酸盐岩建造中；湘、黔的汞矿产于寒武系石灰岩一白云岩建造中；湘南、桂北的铅锌矿主要产于泥盆系碳酸盐岩建造中；川西、滇中的红层铜铀矿床主要产于侏罗一白垩系。如绿岩带金矿主要产于太古界；哈萨克斯坦铜、铅锌矿产于中一上石炭统；德国、波兰的页岩铜矿产于下二叠统；波兰西里西亚铅锌矿产于三叠一侏罗系如银洞坡歪头山组包括黑云母石英片岩、炭质云母石英片岩、变粒岩以及角闪片岩等，但95％以上的矿体赋存于炭质云母石英片岩中；西成地区的铅锌含矿层位或者位于石英片岩/大理岩或者泥质岩碎屑岩/灰岩的接触面附近，显示明显的岩控或“界面”控矿特点扬子台地区黑色岩系有关的矿床同样显示明显的岩控或相控特征岩相控制由于层控矿床多是在沉积作用基础上经进一步改造而形成的，特别是改造轻微的层控矿床，往往显示较多的同生或准同生特点，保留了某些矿床与沉积环境相关的种种痕迹。某些特殊相，如礁灰岩相、碳酸盐相等控制矿床的分布富有机质相、膏盐相和一些特殊的岩相过渡带等3、含矿地层中矿质的活化与迁移原始含矿地层或矿源层中金属一般达不到工业利用的富集程度。活化迁移是重要的控制因素。形成层控矿床的元素多以变价元素居主导地位。变价元素特点一般低价稳定、高价活泼，即在氧化、酸性条件下易活化、溶解和迁移；在还原条件下则变位稳定而易于沉淀。在温度和压力升高的情况下，矿源层或矿源岩常发生形变和破裂，可能引起氧逸度的提高，成矿元素向高价易溶的方向转化，由高压向低压的方向转移。在此过程中如果遭遇矿液的稀释、不同溶液的混合、地层中还原剂或吸附剂的存在，都可引起成矿物质的重新沉淀。4、局部构造控制虽然层控矿床总体上严格受地层层位控制，但矿体往往仅赋存于该层位的某些特殊地段或部位。这些部位多是减压地带，即各种构造带。如层间剥离带、层间破碎带、褶皱虚脱部位、断裂、水力破裂等流体将成矿物质携带到减压带构造沉淀，因此这些构造不仅是容矿的空间，也控制者矿体的形态5、热液活动的标志矿质的活化与迁移是层控矿床的主要环节，而活化迁移的主要媒介是各种流体，因此各种流体活动所留下的产物，是区别层控与沉积矿床的重要标志热液活动标志主要表现在含矿地层中出现切层的细脉、网脉和规模不等的不规则或较规则的脉体；矿体的围岩蚀变现象较明显；矿石具有充填和交代构造等。矿床的形成温度变化范围较大，蚀变种类众多，但多数情况下表现为中等温度和低温蚀变，常见的硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化等；沉积一改造型层控矿床中，往往保存有原生沉积组构，又有后生重结晶和交代作用组构，二者同时出现在相同的空间范围内。6、矿床常具有成群、成带展布和一定的“层”、“相”、“位”集中的特点。滇中砂岩型铜矿床主要集中在白垩纪盆地的东缘、东北缘的河、湖相沉积层中，并受一定的地质构造部位控制扬子台上神农架和黄陵背斜地区在震旦系地层中集中产出多个磷矿、钒矿、铅锌矿在成带的层矿矿床中，往往具有特征的元素组合，如Pb-Zn-Cu,Au-U-Cu,W-Sb-Au,Hg-Sb-As，Au－Ag－Pb－Zn组合等；特殊的元素组合特征实际是层控矿床对所在地区区域地球化学背景的一种反映。在某些较大层位或沉积建造内，由于岩相或岩性在横向上或纵向上的变化，出现不同矿物或矿床的组合西成铅锌矿田邓家山矿床－后期热液活动石英方解石脉华南扬子地块早寒武世矿床分布1.泥砂质及硅质岩沉积区;2.泥质碳质页岩沉积区;3.滨海、浅海砂泥质与碳酸盐沉积;4.深海沉积区;5.重晶石矿;6.磷矿;7.古岛屿;8.Ni－Mo－PGE沉积区7、矿体形态，大多数与地层整合产出，呈层状、似层状或凸镜状矿体。也有少数不规则的穿层矿脉，但其矿化范围仍局限在一定地层层位之中；8、矿床与岩浆侵入体的关系一般不明显，矿区附近或一定范围内，没有或未发现与成矿有直接关系的侵入体。故以往曾称其中某些矿床为“超低温热液矿床”或“远成热液矿床”等。但不排斥某些层控矿床，如层控矽卡岩矿床和变质层控矿床与岩浆侵入活动有密切的时间、空间和成因关系。9、矿床具有多成因、矿质和流体的多来源特征（三）层控矿床的意义理论意义：突破了传统矿床的单一作用的范畴，将内生和外生成矿作用，深部与浅部成矿作用、单成因与复成因成矿作用、单阶段与多阶段成矿作用等有差异但又有联系的成矿作用有机的联系起来经济意义：层控矿床分布范围广、规模大、品位较稳定。占据铜铅锌等多金属的大部分储量需要强调的是不论是层状矿床或者层控矿床都不受成因限制，既可以是同生矿床也可以是后生矿床，也可以是二者的叠加层控矿床需要进行科学的分类，既要避免概念上的混乱，也要更有效的指导找矿实践华南地区寻找同生沉积的宁乡式铁矿，主要是根据地层、岩相、古地理进行找矿，可以不考虑热液的影响；对于大冶式、邯邢式铁矿等层控矿床，就必须考虑地层、岩体、构造和热液等因素，只有结合起来才能指导找矿和勘探工作，离开后三者而只根据地层找矿事实已经证明是不正确的因此对层控矿床同样需要矿床的成矿机制叠加改造成矿作用是层控矿床研究的核心问题二、层控矿床的成矿作用机理和模式由于层控矿床是介于内生和外生矿床之间的一类复成因矿床，故地质特征及时、空分布特征也必然反映出内生和外生成矿作用的某些综合特征。层矿矿床的成因和定位机制相对复杂，因此需要考虑（1）矿床的成因，单成因或多成因；（2）成矿物质来源，单源或多源；（3）成矿溶液的来源，单源或多源（4）使成矿物质活化转移的各种因素；（5）控制层控矿床最终定位的地层、岩性、构造、侵入体、火山作用等因素区分主要与次要来源或控制因素是正确研究层控矿床的关键（一）成矿物质来源问题层控矿床的成矿物质是多来源任何地层都可能成为层控矿床的矿源层矿源层存在是层控矿床形成的基础，其中矿质的活化与转移程度控制着层控矿床的规模矿源层和矿源岩提供矿质的地层称之为“矿源层”或者矿质的“来源层”能够提供矿质的所有岩石称之为“矿源岩”矿质的来源既可以来自沉积的地层，也可来自沉积地层之外的基底岩石或火成岩（如SEDEX矿床）能否成为矿源岩或层的因素矿源层中成矿元素的赋存状态、活化－迁移能力、丰度一般说岩石中成矿元素的含量对改造成矿是有利的，所以在许多文献中根据围岩的含量较高，而推断其为矿源岩事实上许多矿床的围岩含量并不高，离开蚀变带的围岩中基本不显元素异常，有时甚至还低于区域背景值；元素的赋存形式和可析出性则是其成为矿源岩的条件之一（二）成矿物质的初步富集问题在内生或外生矿床所介绍过的元素富集机制，都可能成为层控矿床的成矿物质预富集或初步富集机制——可以形成所谓的“矿胚”；（三）成矿物质的叠加改造再富集一般来讲，矿床的形成多经历了多次多阶段成矿演化，矿床从矿质初始沉淀到最终富集成矿，往往经了多次或多种不同成矿作用的叠加改造作用；矿床的改造作用所谓改造，系指先期形成的矿床层（或矿体）遭受到后期地质作用的影响，矿质发生活化、迁移和再聚集的过程。在此过程中一般无新的矿质加入改造的程度主要取决于矿石的物理化学性质改造方式多种多样，主要有岩浆热液改造、地下水热液改造、构造改造等

矿床的叠加作用所谓叠加，系指先期成矿基础上受到后期地质作用的影响而发生种种变化，同时有新的成矿物质加入。换言之，后期地质作用不仅使原矿体或矿化层发生变化，而且还带入新的物质，构成一类多矿质源的矿床；根据矿质来源特征，叠加矿床可分为同源叠加矿床和异源叠加矿床同源叠加矿床虽然成矿作用多次发生，矿质多次带入，但矿床的基本组分同出一源异源叠加矿床通过多次不同的成矿作用形成，成矿物质的来源也不相同主要叠加作用方式：热液叠加改造作用变质叠加改造作用岩浆叠加改造作用主要叠加作用方式之一热液叠加改造作用

主要是指地下水热液对原始成矿物质所起的活化、迁移和再富集作用。流体主要为天水向下的淋滤作用和向上的渗滤作用以及地热系统控制的对流循环作用，由流体淋滤、萃取围岩的成矿物质带至已经初步富集的有利空间或岩性再富集成矿。主要叠加作用方式之二变质叠加改造作用

即由变质热液对原来沉积岩或火山－沉积岩中的成矿物质起到活化、迁移和再沉积的富集过程。主要叠加作用方式之三岩浆叠加改造作用

系指在先期形成的同生矿床（或矿源层）之上又为后期岩浆热液所带来的成矿物质所叠加改造和再富集，即晚期岩浆成矿作用叠加改造了早期的沉积成矿作用成矿机理层控矿床的成矿机理是复杂的，多因素的，成矿的历史也很长，在不同的历史阶段中各种因素所起的作用也不尽相同。层矿矿床形成至少包含两个阶段：表生成矿作用阶段（同生成矿阶段），成矿通过各种沉积成矿作用过程得到初步的富集；在此基础上，经过岩浆、变质或构造作用下流体再造阶段（后生成矿阶段），最终形成工业矿床或富矿体任何矿床的成矿机理都包括矿质矿源区的活化萃取－沿着有利的路径搬运、迁移－在合适部位沉淀富集过程。层矿矿床也不例外，但层控矿床除注意矿源层的形成机理外，应该更多注意叠加改造作用对已有矿源层或矿胚的再造作用机理关于复成矿床与成矿时期问题指经历过多成矿作用、多成因和多矿质来源的矿床即称为复成矿床或复式矿床层矿矿床具有复成矿床的性质，因此其成矿时间往往是一复杂问题层矿矿床早期矿化与晚期富集间隔时间较长的，将整个时间看作成矿的时间显然不合适如果在同生成矿阶段已有了矿质的工业堆积，那么同生成矿期便可视为成矿时期倘若同生成矿阶段矿质虽有堆积，但未达到工业要求的程度，而是经过了后期的活化、迁移和再堆积过程后，矿质的堆积才达到工业要求者，则成矿时期应指活化、富集时期三、层控矿床的分类层矿矿床不代表一个独立的成因系列，而是分属不同的成因类型由于目前对层控矿床的认识和理解有差异，使用的分类原则不同，因此对层矿矿床的分类还比较混乱，可谓名目繁多划分的原则主要包括：主要地质作用就位机制主岩的岩性物质来源后期改造的强度等如朱上庆、郑明华依据成矿作用和矿质来源给出的分类：I、地下（卤）水溶虑型层控矿床大陆区的地下（卤）水溶液层控矿床陆缘区的地下（卤）水溶液层控矿床海盆区的的地下（卤）水溶液层控矿床II、海底喷流型层控矿床沉积－喷流层控矿床火山－喷流层控矿床III、变质热液和超变质热液型层矿矿床变质热液层控矿床超变质热液层控矿床IV、岩浆－气液叠生型层控矿床岩浆－气液改造型层控矿床岩浆－气液叠加型层控矿床涂光炽先生依据改造强度的分类是：1、沉积后经受轻微改造的层控矿床，如陕西柞水银硐子银铅多金属矿床。2、沉积后经受强烈改造的层控矿床，如广东凡口铅锌矿床。3、沉积后经受变质的层控矿床，如云南东川铜矿，东北辽河群地层中的铅锌矿床。4、沉积后经受变质作用和混合岩化作用改造的层控矿床，如东北鞍山铁矿中的弓长岭富铁矿床，新疆天湖铁矿，山西交城铅锌矿床。

5、沉积后经受气—液叠加改造的层控矿床，如内蒙的白云鄂博铁矿床，广西大厂锡—多金属硫化物矿床。

6、沉积后经受表生作用改造的层控矿床，如前苏联库尔斯克和克里沃罗格前寒武纪风化淋漓型富铁矿床。四、矿床实例密西西比河谷型矿床（MVT）是以广泛分布于美国中部的寒武纪至石炭纪碳酸盐建造中的许多巨大铅锌矿床而得名。主要特点：MVT矿床金属量（Pb+Zn）从几千吨到几百万吨不等，并且一般成群成带分布，密西西比河谷地区就有近400个矿床。此类矿床成矿时代多见于古生代及中生代，矿床规模较大，常伴生同类型的黄铁矿矿床、沉积菱铁矿矿床、重晶石-萤石-闪锌矿矿床等。已知矿床如（广东）凡口、（广西）泗顶、（美）密苏里的Viburnum、田纳西的Mascott-Jefferson、（加拿大）RobbLake、（波兰）UpperSilesia。有利于形成此类矿床的大地构造环境是稳定的大陆板块、大陆边缘拗拉古、裂谷。含矿岩系为以浅海相碳酸岩盐为主，可夹有砂岩、页岩及砾岩的沉积建造。碳酸盐岩包括生物礁相、潮坪相灰岩、白云岩、礁角砾岩及崩塌角砾岩等。矿床形成于主岩成岩之后，矿区范围内一般不出露火成岩，少数矿区发现有火成岩，经证实也和成矿无关。MVT矿体大多以开放空隙充填方式形成，具后生成矿特征。矿体有似整合和不整合两类。似整合矿体为层状、似层状，与地层产状一致；不整合矿体呈脉状、网脉状，受断裂和裂隙控制。此类矿床的矿体多为不规则状、似层状、凸镜状产于白云岩中，产出部位多为碎屑沉积盆地的边缘、沉积基底突起部位、砂岩尖灭部位、岩屑堆积层及其尖灭部位、生物礁、断裂扩容部位、不整合面及其附近的岩溶崩塌角砾岩。矿石的主要金属矿有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、（黄铜矿）等。常见脉蚀矿物为白云石、方解石、菱铁矿、重晶石、萤石、胶状二氧化硅等。矿石多具交代结构、粒状结构、草莓状结构及团粒状结构，浸染状、细脉浸染状、角砾状、条纹及条带状、胶状构造。矿体的围岩蚀变微弱，常见白云岩化、硅化、方解石化及退色化。产于白云岩中呈浸染状似层状交代的铅锌矿体剖面图成矿流体源自沉积建造水，成矿过程中演化为含矿热卤水，成矿温度50~150℃（<200℃），成矿溶液盐度（15-20）wt%NaCl（高的可达30%）。硫化物的δ34S为8.03‰~31.36‰，且一般认为矿床的硫主要来源于海相蒸发岩，如膏盐层。蒸发岩中的硫酸盐转变为MVT矿床中硫化物的还原态硫的机制可能是通过热化学还原作用实现的。近年来，多数人倾向于认为，这类矿床中的铅、锌矿化在沉积和成岩时已初步富集，后经地下热卤水对富含铅、锌的沉积层进行溶滤和搬运，在有利的地层和构造环境中充填、交代而成矿床。碳酸盐岩型铅锌矿床成矿模式成矿模式参与深部循环的地下水或盆地沉积物封存的卤水受地热增温的影响溶解了地层中的盐分、铅等成分形成含矿的低温热卤水。此种热卤水沿断裂、不整合面、砂岩及角砾岩等渗透性层运移并在有利的部位沉淀成矿。贵州万山汞矿汞矿床主要位于古陆外围。矿体多产在中、下寒武统条带状白云岩及泥质白云岩、白云质灰岩中，为多层成矿。矿体呈扁豆状、似层状、脉状及鞍状，大多发育在万山主断层百米以外的穹窿状褶皱鞍部和角砾破碎带中。受层位与角砾破碎带控制。围岩蚀变以硅化、白云石化为主，金属矿物主要为辰砂及少量的自然汞、辉锑矿、闪锌矿、黄铁矿及雄黄。非金属矿物以石英、白云石为主，次为方解石、重晶石等。矿床的形成过程分为两阶段，早阶段形成矿源层，晚阶段经热液叠加改造成矿。1-上部泥质白云岩、泥灰岩、页岩；2-条带状白云岩；3-下部泥质白云岩、泥灰岩、页岩；4-含石英的白云岩脉带；5-矿体岩浆热液叠生矿床新桥矿床冬瓜山矿床广西大厂Sn-多金属矿床(韩发,1997)泥盆纪喷流沉积＋燕山期岩浆热液成矿中国大陆叠