岩浆构造环境中的热液矿床

岩浆构造环境中的热液矿床1第1页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床一、概述这类矿床是指产在中酸性（少数情况下可以是酸性或基性-超基性）侵入岩、火山岩与碳酸盐类岩石或其他岩石接触带或其附近岩石中的矿床，因此曾叫接触交代型矿床，是在以中等深度为主的地壳内，由含矿气水溶液交代作用所形成。因矿床中发育典型矽卡岩矿物组合，故习惯上也称矽卡岩型矿床。矽卡岩是一种由热液交代作用形成、具有粗粒结构、主要由多种硅酸盐矿物和部分氧化物矿物组成的岩石。2第2页，共123页，2023年，2月20日，星期四按典型矿物组合矽卡岩可分为有钙矽卡岩和镁矽卡岩。前者是交代石灰岩或其他钙质沉积岩而成，主要矿物有辉石（透辉石-钙铁辉石）、石榴子石（钙铝榴石和钙铁榴石）、硅灰石、角闪石、符山石、绿帘石、绿泥石、阳起石、磁铁矿、赤铁矿、锡石、石英；后者是交代白云质灰岩或白云岩而成，主要矿物有橄榄石、透辉石-次透辉石、硅镁石、蛇纹石、金云母、透闪石、磁铁矿、赤铁矿、硼镁铁矿、斜方硼镁石、硼镁石、氟硼镁石等。第一节矽卡岩型矿床3第3页，共123页，2023年，2月20日，星期四在两类矽卡岩之间还有过渡或混合类型。矽卡岩的成分可以变化很大，以无水硅酸盐矿物组合为主的矽卡岩称为简单矽卡岩或干矽卡岩，而以含水硅酸盐矿物组合为主的矽卡岩称为复杂矽卡岩或湿矽卡岩，湿矽卡岩是干矽卡岩被水化交代的所形成。我国矽卡岩型矿床广泛分布于长江以南和黄河以北的东部广大地区，少数分布于西北地区。第一节矽卡岩型矿床4第4页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿床产于中酸性岩浆岩与碳酸盐类岩石的接触带中，尤其以蚀变碳酸盐岩而成的外接触带为主，少数产于蚀变侵入体而成的内接触带，矿体一般距接触面一、二百米，少数情况下，矿体可戳穿矽卡岩而延伸到外接触带以外数千米的大理岩中。矿体产状和形态都比较复杂，矿体多与矽卡岩体在一起。环绕岩体的整个接触带上并非到处都有矽卡岩，有矽卡岩的地方也不一定有矿体。第一节矽卡岩型矿床5第5页，共123页，2023年，2月20日，星期四矽卡岩及矿体受接触带构造及与接触带有关的断裂构造控制的特征比较明显，在这些构造的叠加处或接触带产状变化处，往往有矽卡岩及矿体产出。矿体常呈不规则状、似层状、透镜状、巢状、柱状、脉状等，矿体规模以中小型为主（厚数米至二、三十米，长或延深数十米至数百米），也有大型矿体。矿床规模一般钨、钼、锡、铁、铜可达大型，其余矿种的矿床多为中小型。第一节矽卡岩型矿床6第6页，共123页，2023年，2月20日，星期四矽卡岩矿床矿石的矿物组成往往很复杂，既有由钙、铁、镁、铝的硅酸盐类矿物构成的矽卡岩矿物组合，又有碳酸盐、多种金属氧化物和硫化物。矿石品位不均匀。矿床具有内带和外带的分带性，内带为交代岩浆岩形成，温度较高；外带为交代围岩而形成，温度中等至较低，各带矿物组合不同；也有些矿床分带不明显，或由于后期叠加而破坏了正常分带构造。矿石以粗晶—中晶结构为主，构造多样，同一矿床的不同部位，构造不同。如块状、条带状、条纹状、斑杂状、角砾状、浸染状、脉状、晶洞状等。第一节矽卡岩型矿床7第7页，共123页，2023年，2月20日，星期四根据成矿热液的来源或成因，将矽卡岩矿床分为岩浆热液有关的（狭义接触交代矿床）、与火山热液有关的和与混合岩化作用有关的三类矿床；根据矿化有关的矽卡岩大类，可以将矿床分为钙矽卡岩型和镁矽卡岩型两类。但较常用的分类方法是按照主要矿种划分，如矽卡岩型铁矿、铜矿、铁铜矿等等。矽卡岩矿床具有重要的工业价值，已知矿种有铁、铜、金、银、铅、锌、钨、锡、钼、钴、砷、铍、硼、石棉、压电石英等十余种。第一节矽卡岩型矿床8第8页，共123页，2023年，2月20日，星期四我国的富铁矿和富铜矿床中，除主要矿种外，常含较多的可供综合利用的元素，如铁矿石中常伴有钴、钼、铜等，有时伴有镍、硒、碲、铝、锌、镉、铟、金、银、铋和砷等；铜矿石中常可综合利用铁、硫、金、银、钴、铋、钼、硒和碲等。第一节矽卡岩型矿床9第9页，共123页，2023年，2月20日，星期四二、重要矿床类型及实例1.鄂东南地区矽卡岩型铁矿床、铁铜矿床和铜矿床鄂东南地区位于长江中下游成矿带的西端，是我国一个重要的矽卡岩型铁、铜矿产地。该区地层完整，自元古界至新生界均有出露，累积厚度达13000m以上。与矿化有关的地层包括从奥陶系到三叠系的碳酸盐岩和钙质碎屑岩，并以三叠系为主（铁铜储量占全区的80%以上）。第一节矽卡岩型矿床10第10页，共123页，2023年，2月20日，星期四地层呈北西西或近东西向紧密线状褶皱，并发育一系列压性的走向断层。区内岩浆活动强烈，与矿化有关的岩浆岩主要是燕山期中酸性杂岩体，侵入时代分为燕山早、中、晚三期。燕山早期侵入岩主要形成铁矿床和铜矿床，统计该期岩浆岩有关的铁矿储量占全区的29%，铜占46%；与燕山中期岩浆岩有关的主要是铁、铁铜和铜钼钨矿床，该期为全区的主要成矿期，铁储量占全区69%，铜为54%，钼和钨均为100%；燕山晚期成矿作用较弱，仅见少数铁矿床。第一节矽卡岩型矿床11第11页，共123页，2023年，2月20日，星期四（1）铁矿床：主要代表如冯家山、广山、程潮、张福山及抱相山等，产于鄂城、金山店、灵乡及铁山等花岗岩、闪长岩、石英二长岩岩体与三叠纪灰岩、白云质灰岩的接触带上。矿床主要受接触带与断裂构造复合部位控制，次受捕虏体和层间断裂构造控制。矿体一般呈陡倾斜或由陡变缓的似层状或透镜状产出，长数十至数千米，厚数米至数十米，延深可达数十至数百米。第一节矽卡岩型矿床12第12页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿石以致密块状高硫富铁矿为主，其次为高硫贫铁矿石。矿石矿物以磁铁矿为主，占50%～80%，黄铁矿3%～6%，赤铁矿2%～5%。伴生组分以钴为主，其次为硫，有时共生有硬石膏矿体。脉石矿物以金云母、透辉石、方解石为主，可以含较多的石膏（如程潮铁矿）。第一节矽卡岩型矿床13第13页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿石主要交代透辉石矽卡岩、金云母-透辉石矽卡岩和大理岩，部分交代石榴子石透辉石矽卡岩或透辉石方柱石矽卡岩。围岩蚀变主要是金云母化、绿泥石化、蛇纹石化、其次是黄铁矿化、碳酸盐化等。蚀变具有一定的分带性，如金山店岩体有关的铁矿床，从内带到外带分为：石英正长岩-矽卡岩化石英正长岩-方柱石透辉石金云母矽卡岩-透辉石矽卡岩-矽卡岩化蛇纹石化大理岩。第一节矽卡岩型矿床14第14页，共123页，2023年，2月20日，星期四（2）铜矿床：主要代表如李家山、阮家湾、龙角山等。含矿围岩从奥陶系到中三叠统，但矿床主要赋存于三叠系白云质灰岩与花岗闪长岩、石英闪长岩体的接触带上。矿体产于接触带的矽卡岩中，或接触带附近的岩体裂隙、地层不整合面或层间破碎带中。矿体呈似层状及薄板状，长数十米至百余米，厚数米至十余米，多为陡倾斜，延深数十至数百米。矿石以含铜矽卡岩为主，次为含铜的岩浆岩或大理岩。第一节矽卡岩型矿床15第15页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿石主要交代石榴子石透辉石矽卡岩、矽卡岩化大理岩而成。矿石矿物以斑铜矿、辉铜矿为主，其次有黄铜矿、辉钼矿、白钨矿、磁铁矿、赤铁矿等，有时钼含量较高而成铜钼矿。伴生元素以金、银为主，其次有硒、碲等。围岩蚀变以绿泥石化、硅化、碳酸盐化为主，其次为红长石化、绿帘石化等。第一节矽卡岩型矿床16第16页，共123页，2023年，2月20日，星期四与蚀变岩相对应的矿化分带由内带到外带为：辉钼矿白钨矿+辉钼矿黄铜矿+黄铁矿黄铁矿+黄铜矿+磁铁矿白铁矿+闪锌矿+黄铁矿方铅矿+闪锌矿第一节矽卡岩型矿床17第17页，共123页，2023年，2月20日，星期四（3）铁铜矿床：主要代表如铁山、牛头山、铜绿山等。矿化围岩可由泥盆系到三叠系，但主要产于中三叠统白云质灰岩及下三叠统大冶组灰岩与闪长岩、辉石闪长岩、花岗闪长岩、石英二长岩体的接触带上，受接触带与断裂破碎带的复合部位控制。矿体呈似层状、透镜状、囊状等，形态、产状和规模变化大。第一节矽卡岩型矿床18第18页，共123页，2023年，2月20日，星期四1—大理岩；2—白云质大理岩；3—透辉石石榴子石大理岩；4—含页岩条带大理岩；5—含石英闪长岩；6—黑云母辉石闪长岩；7—铁矿体；8—透辉石矽卡岩；矿体：①尖山矿体；②狮子山矿体；③象鼻山矿体；④尖林山（盲）矿体；⑤龙洞矿体；⑥铁门坎矿体图5-1铁山矿区地质示意图19第19页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿石以铜铁矿石和富铜磁铁矿矿石为主，其次为低铜磁铁矿矿石、含铜矽卡岩矿石、含铜大理岩矿石等。矿石主要由交代金云母透辉石矽卡岩、石榴子石方柱石矽卡岩、石榴子石透辉石矽卡岩及硅化大理岩而成。矿床中铁矿化一般并不与铜矿化完全重叠，而是分别构成铜铁矿体、单独的铁矿体和铜矿体。铜矿化范围大于铁矿化范围，在外接触带更发育。矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等，有时有含钒磁铁矿（铁山）。第一节矽卡岩型矿床20第20页，共123页，2023年，2月20日，星期四脉石矿物以金云母、透辉石、方解石、铁白云石为主，其次为蛇纹石、透闪石、玉髓等。伴生有益元素以钴、金、银为主，其次有铟、钼、硒、碲、镓等。在内接触带矽卡岩化岩石中辉钼矿呈浸染状，有时可构成单独的矿体。围岩蚀变以钾长石化、金云母化、碳酸盐化、硅化、菱铁矿化为主，其次为绿帘石化、绿泥石化等。围岩蚀变具一定分带性，如铜绿山铜铁矿床，由内带到外带出现花岗闪长斑岩—斜长岩—石榴子石矽卡岩—透辉石矽卡岩—铁铜矿体—透辉石矽卡岩—大理岩的分带。第一节矽卡岩型矿床21第21页，共123页，2023年，2月20日，星期四2.辽宁华铜铁铜矿床（自学）3.云南个旧锡矿床云南个旧以前以产锡著称，为锡石-硫化物矿床。20世纪70～80年代又发现了铜和锡铜共生的矿体，故使该区成为一个锡铜矿区。矿区位于滇西南的康滇台背斜南部。该区广泛出露古生代和前古生代的沉积岩层，矿区分布有厚3000多米的三叠系。三叠系下统以泥质砂页岩为主，中统以灰岩、白云岩和泥质灰岩为主，上统为煤系和砂页岩。第一节矽卡岩型矿床22第22页，共123页，2023年，2月20日，星期四印支及燕山运动使区内地层发生大规模褶皱、断裂并伴有大规模基性、酸性和碱性岩浆活动，发生矽卡岩化和以锡为主的多金属矿化。矿床分为东西两区（图5-4），东区为五子山复式背斜，西区为乍甸-猛宗复式向斜。个旧岩浆岩体主要沿复式向斜的轴部分布。复式向斜两翼开阔平缓，轴部出露大面积花岗岩体，向东隐伏地下，在岩体之外侧分布有铅锡矿床。复式背斜轴部多有隐伏岩体，这些岩体之上的次级背斜或穹窿构造控制了矽卡岩型锡铜矿床产出。第一节矽卡岩型矿床23第23页，共123页，2023年，2月20日，星期四1-石灰岩；2-条带灰岩；3-白云岩-灰岩互层；4-白云岩；5-泥质白云岩；6-氧化矿石；7-硫化物矿石；8-矽卡岩；9-花岗斑岩；10-矿体编号24第24页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿区内岩浆岩岩体数十个，从西向东主要岩体有龙岔河斑状黑云母二长花岗岩体、神仙水中粗粒黑云母钾长花岗岩体、贾沙二长岩-混染交代二长岩体和白云山-长岭岗碱性岩体。这些岩体的外侧多产出锡铅矿床。东部隐伏岩体的岩性主要是花岗岩，同时发育辉绿岩、细晶岩等浅成岩体。岩体主要形成时代为燕山晚期（Rb-Sr同位素年龄为143～78Ma）。矿区内的主要蚀变岩为矽卡岩。第一节矽卡岩型矿床25第25页，共123页，2023年，2月20日，星期四早期矽卡岩分为三类：①正（内）接触带矽卡岩，呈透镜状产于岩体顶部，分带现象普遍，分带规律为：黑云母花岗岩二长岩、正长岩斜长石岩或方柱石化斜长石岩钙铝榴石矽卡岩透辉石矽卡岩透闪石阳起石矽卡岩硫化物矿石碳酸盐类岩石。其中矽卡岩矿物有符山石、硅灰石、透辉石、次透辉石、钙铁辉石、方柱石、钙铝榴石、钙铁榴石、粒硅镁石、镁橄榄石等；第一节矽卡岩型矿床26第26页，共123页，2023年，2月20日，星期四②外接触带矽卡岩，产于碳酸盐岩层的层间裂隙，可远离主岩体达数百米，呈柱状、管状、薄层状或脉状产出；③细脉带矽卡岩，常产于花岗岩株拱起的背斜轴部围岩中，呈细脉状产出，其矿物组合类似于接触带矽卡岩，但充填特征明显。除矽卡岩化外，还发育多种其他的热液蚀变或充填细脉群。第一节矽卡岩型矿床27第27页，共123页，2023年，2月20日，星期四热液锡石和硫化物叠加于矽卡岩之上，矽卡岩体变成矿体。金属硫化物以浸染状、网脉状、条带状、块状逐步渗入和交代先成的矽卡岩。工业矿体多形成于矽卡岩体与碳酸盐岩围岩的接触带。矿体的分布受岩体接触带的形态控制，岩体形态变化复杂地段有利于成矿。矿体成串成群分布于岩体边部，呈似层状、透镜状、脉状、不规则状等产于裂隙带与矽卡岩交叉处和碳酸盐岩层与裂隙带交叉处。矿体产状较稳定，长宽数十米至数百米，厚度变化大，从不足1m至数米。第一节矽卡岩型矿床28第28页，共123页，2023年，2月20日，星期四在矽卡岩型矿体外围或距岩体较远（数百米）围岩地层中，分布有网脉状、囊状锡-铅矿体。矿石矿物成分十分复杂，金属矿物有黑钨矿、白钨矿、锡石、自然铋、辉铋矿、毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等。矿石中的非金属矿物或脉石矿物除矽卡岩矿物组合和碳酸盐围岩的矿物外，有相当多的高、中温热液充填交代矿物，如电气石、绿柱石等。各类矿化围绕岩体有呈环状或半环状分带的趋势，由内到外依次为：钨铍带—锡铜带—铅带—脉状铅带。第一节矽卡岩型矿床29第29页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床4.湖南柿竹园锡钼铋钨矿床5.辽宁杨家杖子钼矿床6.矽卡岩型铅锌矿床7.矽卡岩型金矿床8.矽卡岩型铍矿床（日光榴石-硅铍石-香花石矿床）9.矽卡岩型硼矿床30第30页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床三、成矿作用及成矿物理化学条件矽卡岩型矿床的成因在20世纪50年代提出两种观点，一是比利品柯和卡尔波娃等提出的阶段说，二是柯尔任斯基提出的渗滤-扩散交代说。这两种观点为数十年来矽卡岩型矿床学研究打下基础，至今仍有重要的现实意义。（一）矽卡岩型矿床成矿的阶段说卡尔波娃将矽卡岩型矿床的形成过程分为矽卡岩期和石英硫化物期（两期），进一步依据矽卡岩及矿石的矿物组合及其生成顺序分出5个阶段（五阶段）。31第31页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床1.矽卡岩期主要形成各种钙、铁、镁、铝的硅酸盐矿物，包括三个阶段。（1）干矽卡岩阶段：为高温超临界状态，形成岛状或链状无水硅酸盐矿物如硅灰石、透辉石、钙铁辉石、钙铝榴石等。典型反应：CaO+SiO2CaSiO3（硅灰石）+CO2↑CaO+MgCO3+2SiO2CaMgSi2O6（透辉石）+2CO2↑CaCO3+FeO+2SiO2CaFeSi2O6（钙铁辉石）+CO2↑32第32页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床3CaCO3+Al2O3+3SiO2Ca3Al2Si3O12（钙铝榴石）+3CO2↑3CaCO3+Fe2O3+3SiO2Ca3Fe2Si3O12（钙铁榴石）+3CO2↑（2）湿矽卡岩阶段：在接近临界状态下，在H2O、CO2和H2S等矿化剂参与下，对早阶段矽卡岩进行交代，主要化学反应如下：2CaCO3+5MgCO3+8SiO2+H2OCa2Mg5Si8O22（OH）2（透闪石）+7CO2↑FeCl2+2H2OFe（OH）2+2HCl2Fe（OH）2+FeCl2Fe3O4（磁铁矿）+2HCl+H233第33页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床生成磁铁矿的反应是不稳定的可逆反应，生成的盐酸对磁铁矿有溶解作用。为使反应向生成磁铁矿的方向进行，需要有中和盐酸的条件。而接触带上的石灰岩可起中和作用：2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2别杰赫琴等发现某些矽卡岩矿床中有原生赤铁矿和穆磁铁矿存在，故认为磁铁矿生成的反应是：3CaCO3+2FeCl33CO2+2Fe2O3+3CaCl23Fe2O3+CO2Fe3O4+CO234第34页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床（3）氧化物阶段：在次临界状态下的高温热液作用中，生成层状或架状硅酸盐（如正长石、酸性斜长石、金云母、白云母及少量黑云母）、氧化物（如锡石、白钨矿、磁铁矿、赤铁矿等）及少量硫化物矿物。2.石英硫化物期为高—中温环境，SiO2不形成硅酸盐而是形成大量石英；有典型的热液矿物组合，如绿泥石、方解石等。矿液中残留大量的重金属组分及以H2S为主的矿化剂。又分两个阶段：35第35页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床①早期硫化物阶段：中、高温，以生成铁铜硫化物矿物为特点，主要化学反应如下：Fe3++As+H2SFeAsS（毒砂）+2H+Fe2++2H2SFeS2（黄铁矿）+4H+Fe2++Cu2++2H2SCuFeS2（黄铜矿）+4H+②晚期硫化物阶段：温度降为中温，主要生成黄铁矿及铅锌硫化物，主要反应如下：Pb2++H2SPbS（方铅矿）+2H+Zn2++H2SZnS（闪锌矿）+2H+36第36页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床（二）矽卡岩型矿床形成的渗滤-扩散交代说这种观点根据接触带上岩石-热液的物质平衡和热液运动特点来解释矽卡岩及其矿化地质特征。柯尔任斯基将接触带及其附近活动的溶液分为两种：一是渗滤溶液，即沿一定裂隙通道较快运动的溶液；二是粒间溶液，即保持在岩石内矿物颗粒之间的运动缓慢或处于停滞状态的溶液。37第37页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床根据热液作用的方式和机理，柯尔任斯基将接触带内及附近的热液交代作用分为两种：（1）渗滤交代作用：在裂隙发育处，上升溶液沿着交切接触带方向的裂隙系统渗滤，因被侵入岩体加热和升高温度，溶液在其运动的沿途可以与围岩发生化学反应，并可将下层的活动组分活化出来带入上层参与反应，从而形成矽卡岩。溶液沿主要通道流动得快且远，所以下部交代作用较充分，向上温度降低，反应变得缓慢，矽卡岩发育程度渐差，故渗滤交代作用形成的矽卡岩体多呈火焰状。38第38页，共123页，2023年，2月20日，星期四图5-8沿裂隙发生的渗滤交代作用形成矽卡岩，裂隙穿过中酸性侵入岩及石灰岩39第39页，共123页，2023年，2月20日，星期四（2）双交代（扩散交代）作用：在两种反应岩石的接触面附近，灰岩中的粒间溶液为CaO所饱和，岩浆岩中的粒间溶液为SiO2和Al2O3所饱和，各自处于平衡状态。当溶液沿着接触面运动时，这种上升溶液成为一种媒介，破坏了原来的平衡，使CaO向硅酸盐岩石方向扩散，而SiO2和Al2O3向碳酸盐岩扩散，并发生溶液成分置换，从而沿接触带形成增大着的反应矽卡岩带，且具有对称分带的特点。第一节矽卡岩型矿床40第40页，共123页，2023年，2月20日，星期四用渗滤交代和双交代作用过程中不同组分的活动性特点、岩石的性质及地质和物理化学条件变化，可以解释矽卡岩发育的许多特点。柯尔任斯基研究了不同条件下岩石的化学性质和机械性能对交代作用的影响，认为岩石化学性质决定其组分活动性的差别，而机械性能决定溶液的流动状态和作用速率，这是常见的选择性交代现象产生的原因。柯尔任斯基认为，钙矽卡岩和镁矽卡岩的形成，是不同围岩地质条件下活动组分不同造成的。第一节矽卡岩型矿床41第41页，共123页，2023年，2月20日，星期四在石灰岩和硅酸盐类岩石接触交代时，钙为惰性组分而镁为活动组分，故形成钙矽卡岩；在白云岩与硅酸盐类岩石接触交代时，镁为惰性组分而钙为活动组分，故形成镁矽卡岩。两类矽卡岩都常见交代分带现象，这些分带现象可能是由于组分活动性和扩散能力不同而引起的（惰性组分运移不远，在原地或近处形成岩石；而活性组分可随溶液运移到反应带边缘，从而造成分带性）。柯尔任斯基以图林铜矿区为例，用深度不同引起的组分活动性差异来解释矽卡岩中的矿物共生关系、双交代作用的化学机理及矽卡岩分带性。第一节矽卡岩型矿床42第42页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿化-蚀变分带1—石英闪长岩；2—矽卡岩化石英闪长岩；3—透辉石石榴子石矽卡岩；4—石榴子石矽卡岩；5—次透辉石矽卡岩；6—大理岩化矽卡岩；7—原始接触面；矿石类型：Ⅰ—断裂带中的条带状矿石；Ⅱ—石榴子石矽卡岩中的浸染状矿石；Ⅲ—次透辉石矽卡岩中的稠密浸染状矿石；Ⅳ—石灰岩洞穴中的块状矿石43第43页，共123页，2023年，2月20日，星期四自石英闪长岩体至大理岩化灰岩可划分出：①石英闪长岩—②矽卡岩化石英闪长岩（主要有更长石、石英、透辉石等组成）—③透辉石-斜长石矽卡岩（由透辉石、中性斜长石等组成）—④透辉石-石榴子石矽卡岩（主要为透辉石、钙铝石榴子石组成）—⑤石榴子石矽卡岩（主要是钙铁铝榴石）—⑥次透辉石矽卡岩（主要是钙镁铁次透辉石系列矿物组成）—⑦大理岩化灰岩蚀变带。第一节矽卡岩型矿床44第44页，共123页，2023年，2月20日，星期四根据以上各带中矿物平衡共生和交代关系，排列出全部组分的活动顺序为：H2O、CO2、S、Cl、K2O、Na2O、O2、MgO、Fe，CaO、SiO2、P2O5、Al2O3、TiO2。其中CaO（不包括）以前均为活性组分，它们在孔隙溶液中的浓度和化学位完全取决于上升溶液；CaO及以后的组分为惰性组分，其中P2O5和TiO2为独立组分，形成副矿物榍石和磷灰石，不影响其他矿物。因此，在活性组分达到平衡及温度稳定情况下，交代岩石各带中矿物种类和数目完全取决于CaO、SiO2和Al2O3三种成分的相互关系。第一节矽卡岩型矿床45第45页，共123页，2023年，2月20日，星期四元素带入带出的化学机理为：（1）当溶液作用于石英闪长岩时，K、Na、O、Mg、Fe变为活性，石英闪长岩将受到改造，磁铁矿被溶解，角闪石被透辉石交代，正长石被斜长石交代。（2）随着溶液继续作用，Ca、Si、Al因在两种岩石中化学位差异而相向扩散，在内接触带Ca带入而Si带出，石英变得不稳定而消失；Al较Si活动性小，带出较少，故该内接触带相对富Ca、Al，形成次透辉石斜长岩带；在外接触带，因带入Si，大理岩被次透辉石矽卡岩交代。第一节矽卡岩型矿床46第46页，共123页，2023年，2月20日，星期四（3）内接触带继续带入Ca，进一步带出Si，在原始接触面附近形成辉石石榴子石矽卡岩带（取代透辉石-斜长石带），并进而形成单矿物石榴子石矽卡岩带；此时在外接触带中，因Si和Al的进一步带入，次透辉石矽卡岩变得不稳定，也为石榴子石矽卡岩所取代。外接触带上的石榴子石因有铁带入而相对较富铁。（4）随着交代作用进行，单矿物石榴子石带将得到进一步发展，在内接触带的宽度继续增大，而在外接触带则进一步取代次透辉石矽卡岩。第一节矽卡岩型矿床47第47页，共123页，2023年，2月20日，星期四柯尔任斯基后来提出了渗滤-扩散说，认为矽卡岩的形成既有双交代作用，也有渗滤交代作用。在渗滤交代中，上升热液可以从深部岩浆源或沿途岩石中带来物质。关于矽卡岩与矿化的相互关系，认为随着热液系统向温度较低方向的演化，矿化将发生于晚矽卡岩形成阶段。随温度降低，某些元素的相对活动性会起变化。在较早的晚矽卡岩阶段，温度高，只有Na2O以前的组分是活动的，这时矽卡岩矿物将发生分解，并伴随有碳酸盐化；第一节矽卡岩型矿床48第48页，共123页，2023年，2月20日，星期四石榴子石分解形成绿帘石、葡萄石、绿泥石、云母、石英和方解石；辉石分解为阳起石、绿泥石、石英和方解石。溶液中Ca的浓度增高，此时如果溶液中有W的存在，将形成白钨矿。在此阶段，Fe是活动性最差的活性组分，随温度降低，Fe的活动性进一步降低而不能进入硅酸盐格架，从而导致磁铁矿沉淀。随温度进一步降低，Fe成为惰性组分，S和Cu成为活动组分，从而发生Cu、Mo、Co的矿化，生成黄铜矿、黄铁矿、含钴的磁黄铁矿、毒砂等含铁硫化物。第一节矽卡岩型矿床49第49页，共123页，2023年，2月20日，星期四Cu、Mo、Co的矿化常是富铁的外矽卡岩被交代的结果，而Fe是硫化物的沉淀剂。柯尔任斯基还认为，接触带上岩浆热液的酸碱度变化也是造成矿化作用更替的因素。在岩浆演化一定阶段分异出的溶液酸度先显著上升，达最大值后又下降，从而引起酸度低的物质（如Fe为弱碱性）先溶解而后沉淀。（三）矽卡岩型矿床成矿作用的其他观点（自学）第一节矽卡岩型矿床50第50页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床（四）矽卡岩型矿床成矿的温度和压力条件许多学者对侵入体内部及其边部的温度进行过研究。大型侵入熔融体的温度为1300℃左右，在大型侵入体附近（200m内），围岩的升温或降温都需要经历较长时间，大约在1ka内可以升高到250℃左右，在5ka内可升至600℃。矽卡岩型矿床形成温度范围很广，从矽卡岩开始形成到矿化结束，温度不断下降，从900℃开始，最终降至100～50℃，但金属矿物主要在400～200℃内形成。51第51页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床卡利宁通过实验得到合成主要矽卡岩矿物的温度：钙铁榴石和钙铝榴石为950～225℃，透辉石、透闪石和硅灰石为350℃，钙铁辉石为320℃。索洛维耶夫通过热力学研究认为，非均质石榴子石析出的最高温度为850～750℃，在800℃时非均质石榴子石变为均质石榴子石。查里科夫根据实验和计算，得到矽卡岩的4个温度相：硅灰石-斜长石相（900～500℃）、辉石-石榴子石相（800～500℃）、石榴子石-绿帘石相（500～450℃）、辉石-绿帘石相（400℃左右）。52第52页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床矽卡岩型矿床形成于中等深度（1.5～3km），也可形成于浅深条件下，极个别的镁矽卡岩可以在深成条件下形成。在中等深度条件下，方解石能分解为CaO和CO2，其中，CaO与石英或长石发生反应可形成矽卡岩矿物，同时析出CO2。在深成条件下，这种反应会很慢甚至停止，太浅则CO2失散，矽卡岩矿物难以产生。在一个大气压条件下，CaCO3在855℃时发生分解，但在103.9MPa下，它不发生分解，而直到1339℃时熔化。53第53页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床在一个大气压下，方解石与石英起作用，约在400℃左右生成硅灰石（CaSiO3），但这种反应的温度随压力的增加而增加，其他矽卡岩矿物的形成也是如此。除用化学反应的条件来判断成矿深度外，还可以利用一些地质标志来判断成矿深度。中等深度的标志为：岩浆岩具细粒及斑状结构，斜长石常具环带状构造，反环带构造常见，角闪石中有辉石残余，辉石中透辉石分子显著增加；具格状双晶的微斜长石少见，正长石较发育，石英等矿物有溶蚀现象；54第54页，共123页，2023年，2月20日，星期四第一节矽卡岩型矿床很少或不与伟晶岩共存，矿物组合中出现方镁石、硅灰石、符山石及钙铝榴石等，而石榴子石成分中Fe2+和Mg2+存在；矿体延深较大，垂直分带明显，矿化均匀，矿石中固熔体分离结构发育。深度较浅的标志为：矿化与小侵入体、次火山岩及喷出岩有关，矿物组合中有硅灰石、钙镁橄榄石及镁蔷薇辉石等，石榴子石中Ca2+占优势；矿体延深小，垂直分带不很清楚，各带间常有重叠现象；成分复杂，有大量的各种硫盐，分布不均匀；有大量晶洞、晶簇及胶状构造。55第55页，共123页，2023年，2月20日，星期四四、矽卡岩型矿床勘查评价要点矽卡岩型矿床常成群出现，多产于板块边缘的活动性较强的凹陷区（断裂拗陷带）中。这些地带经过长期大幅度沉降，堆积了大量碳酸盐岩建造之后的构造-岩浆作用频繁（地洼）。当中酸性岩浆岩（或其他岩浆岩）侵入于碳酸盐岩地层中时，可能形成矽卡岩型矿床。如我国长江中下游断裂拗陷带中的铁铜矿床、燕辽沉降带中的钼、铜和石棉矿床、吉林地槽中的有色金属矿床等。第一节矽卡岩型矿床56第56页，共123页，2023年，2月20日，星期四矽卡岩型矿床主要受构造岩浆带控制而成带成群出现，如鄂东南地区，在约2000km2范围内发现了该类铁铜矿床近50个，云南个旧地区，也是在一两千平方公里范围岩分布有40多个矽卡岩型锡、铜、钨等金属矿床。一般在岩浆活动强烈地区，如果有合适的围岩条件，就可能形成该类矿床。因此，在勘查找矿中应从全面分析区域构造、岩浆岩和地层条件入手，在以寻找单个矿床为目标的同时，要有寻找“矿床群”的意识。第一节矽卡岩型矿床57第57页，共123页，2023年，2月20日，星期四矽卡岩矿床常与斑岩型、热液型矿床有较为密切的空间关系。例如我国燕辽地区杨家杖子钼矿外围出现了一系列斑岩型和热液型钼、铜、铅锌矿床。又如东南沿海、云南个旧等地区矽卡岩型矿床附近产有斑岩型、云英岩型和热液脉型矿床。这些矿床类型的主要控矿因素和成矿作用有很大的相似性，在统一的区域地壳运动过程中，只是由于局部地质条件的差异而形成了不同类型的矿化富集。第一节矽卡岩型矿床58第58页，共123页，2023年，2月20日，星期四中酸性侵入体和碳酸盐岩层接触带构造是矽卡岩矿床的直接控矿构造，有利的岩浆岩体、围岩地层岩性及接触带构造是矽卡岩型矿床形成的三个重要条件。容易形成矽卡岩型矿床的构造主要有以下几类：①接触带构造②围岩层理和层间破碎带围岩的层理面常常是构造薄弱带，不同岩性岩层之间的接触面、层间断裂、破碎带和层间剥离，常为矿液的流动和矿质沉淀提供了有利场所，也可使含矿气水热液在远离侵入体的围岩中形成稳定的似层状或透镜状矿体；第一节矽卡岩型矿床59第59页，共123页，2023年，2月20日，星期四③断裂和裂隙岩浆岩的侵入接触带往往是断裂构造带，穿切接触带的断裂可使气水热液进入围岩，也可使晚期含矿热液在矽卡岩中形成脉状矿体。④褶皱构造主要是控制岩体及含矿热液的运移，背斜构造与矽卡岩型矿床最为密切。背斜构造形成时所派生的层间空隙、轴向断裂以及环状或放射状断裂等，为含矿热液流通提供了有利的空间。背斜构造的轴部、倾伏端、轴线转折处等，因空隙较大而有利于矿液的流动，所以是形成矽卡岩和矿体的有利部位。⑤围岩捕虏体捕虏体大多位于接触带附近，所形成的矽卡岩体和矿体经常与接触带断续相连。与捕虏体有关的矽卡岩化和矿化同样受捕虏体接触面的控制。第一节矽卡岩型矿床60第60页，共123页，2023年，2月20日，星期四应注意围岩层位、岩性、岩石物理性质和化学成分、岩性差异对矿化的影响，同时将具体围岩地层放在区域地层柱中综合考虑，注意岩浆、热液流经的围岩（如膏盐层）对岩浆组分、热液组分及矿化搬运、沉淀的影响。认真研究接触带构造在地表和地下、平面上和剖面上的形态、产状的变化及其与矿化的关系，注意各种断裂构造对接触带的叠加、破坏和复合，以查明接触带的三维变化规律，指导找矿评价。第一节矽卡岩型矿床61第61页，共123页，2023年，2月20日，星期四动态和发展地研究和应用成矿规律，在深入研究控矿条件的基础上，总结具体地区的矽卡岩型矿床成矿规律，指导进一步找矿尤其重要，但不是绝对的，出现例外很正常。有关控矿岩体的时代和岩性成矿专属性、围岩地层的岩性和时代的成矿有利性、接触带构造对矿化的控制及矿化分带性等规律，既要强调它们对找矿工作的指导意义，又不能完全受其约束。第一节矽卡岩型矿床62第62页，共123页，2023年，2月20日，星期四在研究岩体时，不仅注意中酸性岩石，还应注意辉长岩、辉绿岩、碱性岩甚至超基性岩；不仅注意中深相，还应注意次火山岩、火山岩和碳酸盐类岩石的接触带也有形成矽卡岩及矿床的可能；研究围岩，不仅注意碳酸盐类岩石，还应注意钙、铝硅酸盐和铝硅酸盐类岩石的接触部位也可形成矽卡岩并伴有矿化的可能。第一节矽卡岩型矿床63第63页，共123页，2023年，2月20日，星期四应注意在侵入体附近的贫钙的铝硅酸盐和碳酸盐类岩石接触处也可形成矽卡岩和矿床；研究接触带，不应仅仅局限于内接触带和外接解触带，在远离接触带的围岩中也可能出现有利控矿构造。加强对矿石的综合评价。矽卡岩型矿床常是多组分的，除主要成矿元素外，常含金、银、镉、硒、碲、铟、钴等贵金属和稀有分散元素，可以综合回收利用。第一节矽卡岩型矿床64第64页，共123页，2023年，2月20日，星期四第二节斑岩型矿床一、概述斑岩型矿床，指产在斑岩类岩体及附近大范围分布的浸染状和细网脉状矿床。是20世纪初期由于采用了露天开采和浮选技术而开发利用的一类规模大、品位低的矿床。最早开采的斑岩型矿床是美国的宾厄姆斑岩型铜矿床，同一时期勘查和研究的还有美国的西南部另一些矿床和南美智利、秘鲁的同类矿床。20世纪50年代以来，在世界各地相继发现了更多的大型—超大型斑岩型铜矿床。65第65页，共123页，2023年，2月20日，星期四这类矿床产量占世界铜矿资源总量50%以上。斑岩钼矿床也超过其他类型钼矿床成为钼的最重要来源。此外，还发现斑岩型锡矿、斑岩型钨矿以及斑岩型金矿等。以斑岩型铜矿床为代表的斑岩型矿床具有一些重要特点：①与成矿有关的岩浆岩为中酸性浅成—超浅成斑岩类，大多数属钙碱性系列，即石英二长岩-花岗闪长岩-石英闪长岩，少数属碱性系列，即闪长岩-二长岩-正长岩；有些地区岩体还与成分相当的火山岩共生。第二节斑岩型矿床66第66页，共123页，2023年，2月20日，星期四②岩体多为小型岩体，出露面积近于1km2或<1km2；形态多为岩株状，岩石常具斑状结构；岩体内外伴有角砾岩带，有的矿化角砾岩筒是主要开采对象。③普遍具有强烈围岩蚀变，其分布范围常超出岩体波及到其外的火山岩或其他围岩，并形成以岩株为中心的蚀变分带，典型情况下从内向外发育钾化带、石英绢云母化带、泥化带及青磐岩化带。④金属矿化分布在岩体内或部分在岩体内、部分在岩体外；石英绢云母化带常是主要矿化带，有些矿床金属硫化物种类含量也表现有一定的分带。第二节斑岩型矿床67第67页，共123页，2023年，2月20日，星期四⑤矿石具典型浸染状或细网脉状构造，金属硫化物微细粒集合体呈星点状散布在蚀变岩石中或分布在石英、碳酸盐类矿物等微细脉组中；矿化地段整体上具有弥散性特点。⑥斑岩型矿床中有单金属的，如单一铜或单一钼矿，也有两种或更多金属可综合利用的，如斑岩铜钼矿以Cu为主的，Cu/（Cu+Mo）>74%，以Mo为主的Cu/（Cu+Mo）<5%；有的斑岩铜矿含金以至富金。⑦在气候和地形条件适合的地区，原生低品位铜矿石可能经氧化和次生富集提高了矿床的经济价值。第二节斑岩型矿床68第68页，共123页，2023年，2月20日，星期四可见，这类矿床的形成与中酸性岩浆浅成—超浅成侵位的特定地质环境有关，但成矿作用主要发生在岩浆期后，是一类有特色的热液矿床。斑岩型矿床在世界各地分布较为广泛。斑岩铜矿主要产在不同时代的造山带中，以中、新生代为最多也最为重要。其次为古生代，也有少数产在地台区内的前寒武纪斑岩铜矿。第二节斑岩型矿床69第69页，共123页，2023年，2月20日，星期四中新生代斑岩铜矿特别集中产于环太平洋大陆边缘和岛弧地区及阿尔卑斯、喜马拉雅地区，两地区均构成了全球性的大成矿地带。东太平洋带内包括美国西部、加拿大和南美阿根廷、智利、秘鲁等国的许多重要矿床。西太平洋带内包括菲律宾、印尼、巴布亚-新几内亚及中国东部的矿床。阿尔卑斯、喜马拉雅地域包括分布于南欧的罗马尼亚、保加利亚、土耳其和亚洲的伊朗、巴基斯坦和我国西藏的矿床。古生代斑岩铜矿分布在亚洲大陆中北部包括乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、蒙古到我国大兴安岭等地区的矿床。前寒武纪的斑岩铜矿很少，山西铜矿峪、印度马兰杰卡德以及芬兰的斑岩铜钼矿床是其实例。第二节斑岩型矿床70第70页，共123页，2023年，2月20日，星期四二、主要矿床及类型我国斑岩型矿床的勘查从20世纪50年代开始，先后在山西铜矿峪、江西铜厂、吉林天宝山等地开展了较多工作。70年代发现和评价了西藏玉龙、江西城门山等斑岩铜矿床产地后，这类矿床Cu资源量也跃居首位，90年代以来，在新疆东天山和西藏冈底斯又有新突破和发现。下面介绍几个典型矿床。第二节斑岩型矿床71第71页，共123页，2023年，2月20日，星期四1.江西德兴斑岩铜矿床德兴斑岩铜矿位于江西东北部德兴县境内，该区地处扬子地块北部江南隆起的东缘，有区域性赣东北大断裂通过，隆起区出露前震旦纪浅变质火山-沉积岩系。矿床附近主要有浅变质凝灰质板岩和凝灰质千枚岩夹千枚岩、碳质板岩，外围有中生代中酸性火山岩和碎屑沉积岩。燕山期岩浆活动强烈，有侵入基底变质岩系中的浅成—超浅成斑岩体和伴随火山岩、火山碎屑岩的次火山岩。第二节斑岩型矿床72第72页，共123页，2023年，2月20日，星期四73第73页，共123页，2023年，2月20日，星期四德兴矿区内有三个矿床分别与铜厂、富家坞、朱砂红三个浅成斑岩体有关。岩体规模均较小，出露面积分别为0.7km2、0.16km2和0.06km2，呈似筒状向北西西方向侧伏，岩性为花岗闪长斑岩。各矿床主要矿体均产于花岗闪长斑岩体的浅侧部，沿接触带内外分布呈倾向北西的空心筒状，在水平面上呈环状或半环状，大矿体较规整，延伸可超过1000m。铜厂岩体较大，矿体也大，斑岩上接触带的矿体厚度大，延伸稳定，下接触带矿体较小，延深也小。第二节斑岩型矿床74第74页，共123页，2023年，2月20日，星期四富家坞岩体较小，上下接触带矿体规模相近。朱砂红浅部见枝丫状岩脉群矿体为隐伏岩体，矿体产于接触带，为透镜体群。前两个矿床铜产量三分之一产于岩体，三分之二产于接触带围岩中，后一个矿床二分之一在岩体中，二分之一在外接触带围岩中。第二节斑岩型矿床75第75页，共123页，2023年，2月20日，星期四三个矿床的矿体形态和产状图76第76页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿床围岩蚀变广泛而强烈，包括钾长石化、钠长石化、黑云母化、硅化、绢云母化、水白云母化、伊利石化、绿泥石绿帘石化、碳酸盐化等。以接触带为中心，向外有硅化-石英绢云母化-绿泥石（绿帘石）水云母化-绿泥石（绿帘石）伊利石化分带。矿体主要分布在石英-水白云母化带（或石英-绢云母化带）中，矿化与蚀变作用强度有关。矿石有浸染型、细脉浸染型和细脉型，以细脉浸染状者最多。第二节斑岩型矿床77第77页，共123页，2023年，2月20日，星期四主要金属矿物有黄铜矿、黄铁矿、辉铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿。在矿体中辉钼矿-黄铜矿-方铅矿-闪锌矿也有一定分带，黄铁矿则是贯通各带的矿物。原生硫化物铜矿石占总产量85%～90%，有少量为次生硫化物铜矿石。铜矿石铜品位为0.4%～0.5%。综合利用的元素有Mo、Au、Ag、Re（铼）、S。第二节斑岩型矿床78第78页，共123页，2023年，2月20日，星期四三、矿床成因和成矿模式斑岩型矿床是一种在特定地质环境下形成的热液矿床。矿床与岩浆岩有肯定的空间和成因联系，但成矿物质和成矿流体并非单一岩浆来源。有关这类矿床成因研究主要是围绕矿床形成环境和矿床所具有的产出形式展开的。斑岩型矿床显著的特征，就是成矿热液曾在范围非常广阔的岩石内渗流，其前提是在这些岩石中发育了密集的连通破裂裂隙网络。第二节斑岩型矿床79第79页，共123页，2023年，2月20日，星期四这种破裂裂隙断面上近圆形，一般以岩体或其接触带为中心，内侧的钾化带内往往发育较差，外侧由强到弱，在青磐岩化带中逐渐消失。根据这种空间分布和形态特点，可以推断这种破裂裂隙与岩浆侵位及冷却结晶直接有关，是由于大量挥发性组分从岩浆中释放发生体积膨胀而引发的。第二节斑岩型矿床80第80页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿床的形成过程是：当岩浆侵位到距地面较近处，起初是在与围限压力处于平衡条件下冷却发生均粒结晶作用，随着无水硅酸盐矿物晶出，岩浆中挥发性组分的聚集导致蒸气压力加大，当其超过围限压力时发生流体沸腾，当已结晶形成固体外壳岩体的相当大部分空间都发生沸腾时，蒸汽压便会超过围限压力和岩石的抗张强度，流体相迅速膨胀引起已结晶岩石快速而广泛的破裂并出现角砾化作用。同时由于此时岩浆结晶环境温度的急速降低形成岩体中部具斑状结构岩石。第二节斑岩型矿床81第81页，共123页，2023年，2月20日，星期四当然，除了这种与岩浆自身演化有关的破裂裂隙外，也不排除有当时该区构造作用所致的岩石破裂和裂隙的形成与叠加。以上解释除了宏观上看到破裂裂隙沿岩体顶部边部分布并局部发展为角砾岩筒外，在斑岩铜矿矿石薄片中经常看到富气相的多相流体包裹体也是一个很好的证据。斑岩铜矿有特征的围岩蚀变分带。第二节斑岩型矿床82第82页，共123页，2023年，2月20日，星期四20世纪70年代，在研究美国亚利桑州圣曼纽尔一矿床围岩蚀变并与另外27个斑岩铜矿进行对比，提出了斑岩铜矿多种蚀变以一定顺序作同心带状分布，即从岩株中心的钾化带到千枚岩化带及其外侧不连续泥化带到最外面的青磐岩化分带，这就是有名的洛厄尔-吉伯特斑岩铜矿模式。第二节斑岩型矿床83第83页，共123页，2023年，2月20日，星期四钾化带有时不显著，其变化是侵入岩中原生正长石、斜长石和镁铁矿物受到交代，发育次生正长石-黑云母或正长石-绿泥石。千枚岩化带特征是形成石英-绢云母-黄铁矿组合，还含少量绿泥石、叶蜡石、碳酸盐、绢云母和次生石英，是由长石和黑云母蚀变形成的。这一带往外，粘土矿物增多可形成不连续泥化带，近岩体一侧为高岭石，往外为蒙脱石，有黄铁矿常出现于细脉中。第二节斑岩型矿床84第84页，共123页，2023年，2月20日，星期四最外边的青磐岩化带中绿泥石是最常见矿物，黄铁矿、方解石、绿帘石经常与之伴生，是原生镁铁矿物经部分或全部蚀变的产物。这个带分布普遍，常可有数百米宽，逐渐减弱到消失。只从各带中蚀变矿物及其组合就可以知道上述蚀变类型是在相当大的温度梯度和性质不同的溶液作用中形成的。围岩蚀变分带的后续研究中借助氢氧同位素研究取得了对成矿热液水来源进一步的认识。第二节斑岩型矿床85第85页，共123页，2023年，2月20日，星期四斑岩铜矿含矿裂隙脉带集中分布在岩体顶部和边部，并与岩体冷却结晶过程相关，表明在这个空间内活动的溶液主要是岩浆来源的。稳定同位素研究资料也表明与钾化带硅酸盐矿物在500～700℃平衡存在的水同位素组成与原生岩浆水一致，而千枚岩带中与绢云母相伴的水同位素组成则18O明显降低。说明来自围岩的同生水参与了绢云母化作用。泥质蚀变、青磐岩化平衡的水与绢云母化水的同位素组成是重叠在一起的。第二节斑岩型矿床86第86页，共123页，2023年，2月20日，星期四谢泼德解释了斑岩铜矿蚀变的形成可分为两个阶段：第一阶段，岩浆侵入后开始固结并分出岩浆热液，首先与先结晶的硅酸盐反应形成中央带的钾硅酸盐蚀变；在离开侵入体及更远些的地方随着地温梯度变化在围岩中对流的水形成青磐岩化。第二阶段，侵入体继续冷却，大气降水和同生水更多汇入上升的岩浆热液，混合的热水系统导致绢云母和粘土矿物等较低温矿物的形成，它们优先交代的是原来钾硅酸盐带外侧部分的长石和黑云母。第二节斑岩型矿床87第87页，共123页，2023年，2月20日，星期四在两个热液系统的界面附近，由于pH、温度、盐度等都发生较快变化，所以，在钾硅酸盐带与千枚岩化带之间蚀变最强，同时也正是成矿金属发生最大富集的地带。第二节斑岩型矿床Pr-青磐岩化88第88页，共123页，2023年，2月20日，星期四斑岩型矿床含矿小岩株不少情况下是与同源火山岩一起产出的，有些斑岩体在深部与大岩基相连，表明斑岩通常是形成在喷出环境与侵入环境过渡带深度范围内。一些侵位较高的小岩体实际上就是火山通道相或其附近的次火山岩相。因此有人认为可以把上覆层状同源火山岩看作是其顶，下面相连的岩基是其底，即含矿斑岩体及其蚀变带与角砾岩筒与上覆层状火山岩和下面的岩基是一个火山深成系统，是一个整体，并提出了斑岩铜矿体系的概念。第二节斑岩型矿床89第89页，共123页，2023年，2月20日，星期四有人按照斑岩铜矿与有关岩浆岩产状的关系将斑岩铜矿分成三种：①岩株型，一般为孤立小岩株，可以有成矿前、成矿期和成矿后多次侵入的小岩株伴生并侵入到上覆围岩中；②次火山岩型，呈岩席、岩脉及岩颈的组合体，侵入到同源层状火山岩中，深部可以并入较大侵入体；③岩基型，含矿岩体为岩基的一种晚期侵入相，侵位较前两类深。第二节斑岩型矿床90第90页，共123页，2023年，2月20日，星期四板块理论提出不久，矿床学家就认识到斑岩型矿床与板块边缘存在明显关系，认为斑岩铜矿大多产于与俯冲带有关的岩浆弧内。西利托（1972）提出了斑岩铜矿成因的板块构造模式，主要说明了斑岩铜矿有关岩浆物质是板块俯冲带上洋壳及其上陆壳楔形体部分熔融的产物。洋壳上部沉积物层中初始富集的成矿金属是矿床中铜（钼）的主要来源。美洲西部地区取得的同位素数据支持洋壳俯冲和矿床形成时间存在对应关系的看法。第二节斑岩型矿床91第91页，共123页，2023年，2月20日，星期四四、斑岩型矿床勘查评价要点斑岩铜矿明显集中在环太平洋带和特提斯-喜马拉雅带，这里主要是新生代和中生代矿床，其次是中亚-蒙古带，这里有古生代矿床，再其次是克拉通内很少的古老矿床。斑岩型矿床勘查评价工作中，成矿模式的建立与应用发挥了非常显著作用。矿床地质工作者应该了解和熟悉这些模式中形成的概念和思路。第二节斑岩型矿床92第92页，共123页，2023年，2月20日，星期四图5-17斑岩铜矿的综合模式93第93页，共123页，2023年，2月20日，星期四在矿床产出地质环境方面，首先要研究的是岩浆岩组合、时代和期次、有关小岩体的类型和分布、与同源火山岩和深成岩的关系、小岩体的产状、有关角砾岩带特征；其次是矿区构造，尤其是断裂裂隙系统的性质和对矿化的控制。小岩体岩石化学特点对其含矿性评价很重要。岩石中SiO2含量、K2O和Na2O含量及比例的变化是含铜钼及金的有效鉴别标志。酸性岩岩石组合SiO2可达70%，K2O和Na2O含量也高，K2O>Na2O与斑岩型Cu-Mo矿床有关。第二节斑岩型矿床94第94页，共123页，2023年，2月20日，星期四中酸性岩石组合以花岗闪长斑岩为主，含SiO2，K2O和Na2O略低，K2O/Na2O近于1，是典型含斑岩Cu矿岩体。中性岩石组合，如闪长斑岩、安山玢岩，SiO2更低、K2O<Na2O，矿化以铜为主，可含金；含铜岩体相对非含铜岩体略富铝，含矿岩体一般还富H2O及F、Cl、S、P2O5等挥发组分。成矿岩体中可作为标型的副矿物是黑云母、金红石、磷灰石与磁铁矿。斑岩型矿床一般有特征的围岩蚀变及分带，一般蚀变带越大分带越清楚，矿化规模也越大。第二节斑岩型矿床95第95页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿化绢云母带对黑云母钾长石化带叠加程度越大越连续，矿化规模也越大。斑岩铜矿氧化带特征也是找矿和评价的重要标志。矿床氧化带岩石不同程度地富集了铁的氧化物，这类岩石的特殊网格蜂窝结构和少量次生矿物曾经是很受重视的找矿标志。在气候和地形有利的矿区勘查工作中还要重视次生富集带发育条件的研究。第二节斑岩型矿床96第96页，共123页，2023年，2月20日，星期四第三节脉状矿床一、概述脉状矿床是比较多见的矿床，这里指的主要是热液成因的多种金属和非金属矿脉，它们的形成明显晚于有关岩浆岩及其围岩，属典型的后生矿床。是岩浆分异出来的气水溶液和地壳中不同深度下循环的其他来源的水溶液或流体活动的产物。脉状矿床一般被认为是热液沉淀物充填了岩石裂隙或沿岩石裂隙交代形成的。97第97页，共123页，2023年，2月20日，星期四矿脉有一定的脉幅，一般沿走向和倾向作较大延长及延深，有长有短，有陡有缓，有的稳定连续，有的出现膨缩、尖灭再现或出现延伸方向的转折及分枝。脉状矿床有单脉，有复脉。复脉是由并列、交切及分枝的一些脉构成的，还可以有在多组交织的裂隙带中形成的网脉，以及在不规则破裂裂隙带中形成的角砾状脉带和在层状岩石中形成的层带状脉等。许多脉状矿床中常可以有一组或一组以上的若干条脉构成脉组或脉群。第三节脉状矿床98第98页，共123页，2023年，2月20日，星期四上述脉状矿床中脉的形态产状特点明显受岩石中构造破裂裂隙的控制，同时脉组或脉群在空间上的分布与排列组合形式也服从岩石破坏时构造裂隙成生关系的规律。脉状矿床的矿物组成是多种多样的，最常见的是以某种脉石矿物为主体含有一定金属硫化物或氧化物的石英脉、碳酸盐脉以及重晶石脉、萤石脉等，较少的情况下也有直接由金属硫化物或氧化物构成的脉。脉状矿床中常有一定矿物组合或者金属组合，如以钨-锡-钼-铋、铜-（铅-锌）、铅-锌（-银）、锑-汞、砷、金-银、钴-镍、银-铋-铀等组合为特征的矿脉都有重要的意义。第三节脉状矿床99第99页，共123页，2023年，2月20日，星期四在具有不同金属组合的脉状矿床中，其围岩尤其是脉侧围岩常伴有相应类型的围岩蚀变。成分较为复杂的脉状矿床中常含有几个矿物组合，它们属于不同的成矿阶段，矿物是先后连续或断续生成的。矿床中的这种特点反映了热液在成矿过程中的演化。脉状矿床中不同矿物和金属组合在空间上作有规律的分布，叫做矿床的带状分布或分带性。第三节脉状矿床100第100页，共123页，2023年，2月20日，星期四脉状矿床最初是在形态分类中提出来的，但是由于这类矿床具有独特的成矿特征和一定的成因属性，在后来一些矿床的成因分类中仍保留了其独立地位。这一节，主要介绍一些脉状产状特征，突出并表明是其主导控矿因素的矿床，包括与侵入岩浆活动关系密切的脉状矿床、与火山活动有关的脉状矿床，以及在各种不同围岩中受特定类型构造破裂裂隙带控制的矿床。第三节脉状矿床101第101页，共123页，2023年，2月20日，星期四二、重要矿床1.花岗岩及其围岩中的黑钨矿-石英脉矿床这是我国华南地区钨成矿区内最重要的矿床类型。矿床分布遍及于江西南部的十几个县，并扩展到赣中、湖南、粤北等地区，在赣南有著名的西华山、大吉山、盘古山等重要矿床。矿床均产于中生代燕山期花岗岩体及其侵入的古生界浅变质碎屑岩系中。无论在岩体中还是在变质沉积岩中矿床都成脉组或脉群产出。第三节脉状矿床102第102页，共123页，2023年，2月20日，星期四例如西华山所在地区为一个约20km2的复式花岗岩岩体，西华山矿床产在岩体南端斑状细粒黑云母花岗岩株的顶部，在4.5km2范围内有近东西向矿脉约400多条。在复式岩体的西北部和东北部也有相似的含钨石英脉组分布（图5-18）。第三节脉状矿床103第103页，共123页，2023年，2月20日，星期四西华山复式花岗岩体地质略图1—寒武系2—第一次侵入花岗岩3—第二次侵入花岗岩4—第三次侵入花岗岩5—第四次侵入花岗岩6—第五次侵入花岗岩7—钨矿脉8—断层9—钨矿床或矿点104第104页，共123页，2023年，2月20日，星期四在大吉山和盘古山等矿区含钨石英脉组则主要产在寒武纪变质岩系和泥盆纪石英砂岩中。矿脉产状相似，有的延深很大，深部有花岗岩体（图5-19）。第三节脉状矿床105第105页，共123页，2023年，2月20日，星期四盘古山钨铋矿地质剖面示意图1—上泥盆统砂岩夹板岩2—震旦-寒武系千枚岩、板岩3—燕山期花岗岩4—地层不整合界限5—断层6—含矿石英脉及编号106第106页，共123页，2023年，2月20日，星期四每一个矿区内一般有数十条到上百条矿脉，它们有的互相平行构成脉组，一个矿区内往往有两三个脉组。脉组的延展方向有的相同或相近，有的则以一定角度交切。主要矿床沿走向长达200～600m，最长达1500m，延深200～300m，最深可达千米。厚度0.2～1m，在末端常变薄分叉而尖灭。脉侧围岩发生云英岩化，下部也常见钾长石化。第三节脉状矿床107第107页，共123页，2023年，2月20日，星期四脉内矿物组成一般较简单，石英占体积的90%～95%。金属矿物分布不均匀，主要有黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、白钨矿，少量黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿。非金属矿物有白云母、钾长石、少量电气石、黄玉、绿柱石、锂云母、萤石等。矿石中WO3含量可达1%左右，有的矿床中Sn、Mo、Bi、Be等可综合利用。第三节脉状矿床108第108页，共123页，2023年，2月20日，星期四钨矿与燕山期花岗岩有明显时空和成因关系，岩体侵位时间在180～130Ma内。成矿溶液主要来源是岩浆水，含钨石英脉流体包裹体测得δD为-33.36‰～-89.41‰、δ18O为4.18‰～9.51‰的数据。矿床形成温度在250～350℃范围内。现在认为江西南部及邻区处于华南早古生代褶皱系的加里东后隆起区内，成矿作用与中生代特殊的陆内构造—岩浆活动环境有关。第三节脉状矿床109第109页，共123页，2023年，2月20日，星期四赣南黑钨矿-石英脉矿床从浅部到深部，存在“五层楼”分带模式：（1）微脉带（2）密集细脉带（3）中脉带（4）大脉带（5）稀疏大脉带第三节脉状矿床110第110页，共123页，2023年，2月20日，星期四①微脉带（矿化标志带）：由宽小于1cm的云母－石英细脉组成。不具工业价值。②细脉带：由微脉合并而成。脉宽1～5cm。含矿率10％以上，开始有工业价值，构成工业