辽宁海城伟晶岩矿床简介.docx

矿床学第三次实习 辽宁海城伟晶岩矿床简介 姓名： 班级： 021111班 学号： 辽宁海城伟晶岩矿床实习报告 一 区域地质背景 1.1大地构造位置 辽宁海城区域位于中朝地台东北部的胶辽台隆上,它所在的三级地质构造单元称为辽东台拱。这是一个长期隆起区,太古代和早元古代的结晶基底广泛出露,中元古代至中奥陶世的沉积盖层仅在少数地区分布,中生代燕山运动构成了辽东半岛构造的基本格架(钟以章等,1982)。区域内主要有北北东-北东向,近东西向和北西向3组断裂,东西向断裂形成最早;北北东-北东向断裂为主要的构造,它们将区域分割成若干长条状断块,并控制了现代地形、地貌的形成和发展;后期形成的北西-北西西向断裂则穿切了原有的构造,使辽东半岛的构造面貌进一步复杂化,从而奠定了本区/北东向成条,北西向成块的构造格架(邓起东,1976). 研究区域属华北克拉通的东南边缘(图1), 是中国早前寒武纪特别是古元古代地质体研究较早和研究程度较高的地区之一。区内出露的主要地层为古元古界。以中、低级变质的各类片岩、片麻岩、大理岩和斜长角闪岩组成的辽河岩群为主,同时伴有大量花岗岩和基性超基性岩墙群的出现。图1-1辽南海城地质略图1.2区域地层区内出露的地层是前寒武纪变质岩系： 太古代片麻岩系：主要由黑云母钾长石片麻岩、角闪片岩和绿帘斜长片岩等组成。其中有各种细晶岩和伟晶岩脉穿插。 元古代辽河系：由云母岩、片麻岩、铁质岩及浅变质岩组成。 震旦系：石英岩不整合盖在古老岩系之上。 区内花岗岩至少有两期： 长岭花岗岩。分布广泛，在与围岩接触处常有混合岩化现象。 中生代千山花岗岩，分布不广。1.3岩浆岩古元古界发育有两种地质单元:层状变质火山沉积岩(辽河群)和侵人杂岩体,后者包括顺层侵入的花岗岩和呈脉状或席状产出的基性岩墙。海城地区的辽河群及早期侵入于其中的变质辉绿辉长岩墙群在古元古代晚期经历了3个阶段变形和变质作用的改造,后者多转变成为斜长角闪岩。海城地区的斜长角闪岩体多成群成带出现,明显成东西向带状展布,北部岩体群呈似层状、透镜状和扁豆状,而南部岩体则主要呈盆状。岩体受辽河群基底隐伏断裂控制,侵入于辽河群浪子山组至大石桥组,被三叠纪花岗岩侵入,并遭受区域变质和混合岩化作用。 二 矿床地质特征2.1矿区地质区内脉岩发育。有中生代的基性、中性、酸性等各种脉岩。伟晶岩脉为前震旦产物，分布广，多含矿。主要产于片麻岩和白云母片岩之中，特别是在断裂发育地带。2.2矿体特征2.2.1矿体分布、产状、规模矿体形状多呈板状、凸镜状，亦有巢状、株状及其他不规则形状者。最大的脉长2000m、宽2530米；最小的脉长不过几米，宽几厘米。一般延深几十米。按主要矿物组合和伟晶岩体形状及构造可划分为：含黑云母-稀土矿物的凸镜状、珠状分带长石伟晶岩。黑云母-稀土矿物板状长石伟晶岩。含白云母、绿柱石-钶铁矿的珠状或凸镜状分带长石伟晶岩。含白云母板状伟晶岩。 长石主要产在第一类伟晶岩中。该类伟晶岩主要分布在黑云母钾长石片麻岩和角闪片岩的接触带上。脉的膨大部位带状构造发育完全。2.2.2矿体形态伟晶岩体内部具有分带性，是伟晶岩脉的一个重要性质。在岩脉内，一般都有几个带，环绕内核作带状分布。 边缘带（细粒花岗岩带）：与围岩即片麻岩接触，细粒结构，主要由石英、长石组成，又称长英岩带，有时与围岩发生复杂的化学反应使矿物成分复杂化。该带厚度较薄，形状不规则，有时并不连续，一般与围岩界限是明显的。有时可见少量的石榴石、电气石、绿柱石、偶见稀有元素矿物。其中金属矿物不具工业意义。（如图2-1中的1带） 侧带（斜长石-石英文象伟晶岩带）：矿物组成与边缘带基本相同。这一带内绿柱石（含稀有元素Be）,白云母常具工业价值，矿物主要呈粗粒和文象结构；又称文象伟晶岩带，该带厚度比边缘带大，矿物颗粒亦较粗大，但变化也大，有时不对称也不连续。（该带见图2-1中的2带） 间带（块状斜长石带、块状微斜长石带）：岩脉的主体部分，矿物成分复杂，除块状的长石、石英、云母等主要矿物之外，还含有大量金属矿物等有用组分，如稀有、稀土、分散元素矿物等、绿柱石、锂辉石，因此此带是稀有稀土分散元素矿化最为集中的部位，具较大的工业价值。呈粗粒结构、文象结构和块状构造；大量其它矿物，交代作用发育，是伟晶岩矿床的主要部位。（该带见图2-1中的3、4带）块状斜长石带含大量磁铁矿、含铀钦黄绿石、褐忆钮矿等聚集成巢状。矿巢直径不等。此外有黄铁矿、萤石细脉穿擂。矿巢周围的斜长石,由于放射性元素铀的作用而变成红色,边部见有钾长石化和绢云母化。 核（石英核心带）：位于伟晶岩体的中心部位，常由结晶粗大的石英-长石组成，矿物颗粒结晶特别粗大，或仅由石英以及电气石、锂辉石等组成致密块状内核。有时亦可构成晶洞，可有质量较好的水晶产出。可形成晶洞构造；（如图2-1中的5带）其中花岗伟晶岩脉的内部构造分为（据费尔斯曼）： 1花岗岩；2长英岩带；3文象花岗岩带；4长石石英带；5晶洞带 图2-1 海城伟晶岩矿床地质图1 细粒花岗岩带；2斜长石-石英文象伟晶岩带；3块状斜长石带；4块状微斜长石带；5石英核心；6片麻岩；7断层；8剖面位置 图2-2 海城伟晶岩矿床地质剖面示意图1片麻岩；2细粒花岗岩带；3文象伟晶岩带；4a块状斜长石带； 4b块状微斜长石带；5含稀土元素矿物带；6石英带2.3岩矿特征伟晶岩中有用矿物或金属元素富集达到工业要求时就构成伟晶岩矿床。常见非金属矿产：云母、长石、石英和压电石英、萤石、磷灰石；金属矿产：稀有元素、稀土元素、放射性元素Li 、Be、U、Th、Nb、Ta、Zr以及W、Sn、Mn等金属矿产；宝石矿物：水晶、绿柱石、碧玺、黄玉、月光石、电气石等实习三所见海城伟晶岩矿床标本如下：2.3.1围岩花岗片麻岩，褐黄色，主要由钾长石、斜长石、石英组成；片麻状构造，剖面石英呈定向排列；与细粒花岗岩带接触部位可见片状白云母；推测该标本采于围岩与矿体接触部位。图2-3 .HCh-1花岗片麻岩2.3.2细粒花岗岩带浅肉红色，主要由石英、微斜长石和纳长石组成；土状、块状构造，上部被氧化，黑色颗粒主要为黑云母和角闪石，以细晶结构为特征，产于边缘带岩体的开放性裂缝或附近围岩中。图2-4. .HCh-2细晶岩2.3.3斜长石-石英文象伟晶岩带图2-5. .HCh-3文象伟晶岩文象伟晶岩产于斜长石-石英文象伟晶岩带内，颗粒粗大为伟晶结构、文象结构、蠕虫结构明显发育，无色透明石英呈不规则状镶嵌在长石中。2.3.4块状斜长石带、块状微斜长石带 图2-6.HCh-4灰白色斜长石 图2-7.HCh-5微斜长石 白色斜长石产于图2-1中的块状斜长石带，玻璃光泽，块状构造，主要矿物为钠长石-钙长石，解理面上可见密集的聚片双晶纹；产于深色岩中，形成于伟晶岩作用的较早阶段。肉红色微斜长石为玻璃光泽，解理面上可见珍珠光泽；块状构造，属碱性长石亚族，主要矿物为微斜长石，解理面上无密集的聚片双晶纹，条纹结构，产于图2-1中的块状微斜长石带中。产于浅色岩中，形成于伟晶岩作用的较早阶段。2.3.5石英带 淡粉红色块状、肉冻状石英，无解理、块状构造，无色透明，玻璃光泽，断口具有油脂光泽；产于伟晶岩的石英核心带中。图2-8.HCh-6块状石英2.3.6特殊矿物特征褐帘石，沥青（黑）色，金属光泽，断口有油脂光泽，稀土金属铈。 图2-8.HCh-7褐帘石块状褐钇钽矿石，黑色，比重大，金属光泽，断口油脂光泽，矿石表面棱角突出，凹凸不平。含稀土元素钇、钽。图2-10.HCh-8褐钇钽矿石图2-11.WE-4电气石石英伟晶岩 图2-12.WE-3绿柱石绿柱石，透明，浅绿色，玻璃光泽，柱状结构，横截面呈正六边形，含有稀有元素Be.质纯着可以做宝石，如海蓝宝石、祖母绿。电气石石英伟晶岩，电气石含Fe为黑色，晶型完整，浑圆三方柱状或复三方锥柱状晶体;横截面为球面三角形，无解理，玻璃光泽；矿石中石英含量占90%，其余还可见长石、白云母等矿物。图2-12.WE-1白云母石英长石伟晶岩 图2-13.WE-2含黄玉伟晶岩 如上图所示白云母石英长石伟晶岩主要由白云母、石英、长石组成；白云母为片状透明矿物，集合体呈褐绿色，矿石中白云母占15%；长石矿物占35%；石英含量较多占50%。黄玉伟晶岩含黄玉，黄玉无色微带黄色，透明，玻璃光泽，具有一组完全解理，镶嵌在石英内部，呈柱状透明矿物，横截面为菱形，硬度大。另外还有云母（集合体为褐黄色）等。形成于高温并有挥发组分的条件下，是典型的气成热液矿物。可说明伟晶岩挥发组分在成矿过程中的作用。2成矿期、成矿阶段 以海城大房身3号伟晶岩脉为例,侵入于前寒武系古老的片岩和片麻岩。其包裹体气相成分不含游离氧(O2),说明它的埋深较大。其成岩压力平均为308.75MPa,按照每加深1km,静岩压力增大约25MPa计算,伟晶岩的埋深为12.35km。据伟晶岩具有很好的分带现象,且产有巨晶状黑云母和微斜长石,可以说明它是在较封闭的环境、挥发份不易逸散的条件下形成的。根据玻璃包裹体的均一温度,伟晶岩的成岩温度为951一1025。综上所述,可认为伟晶岩是在埋深较大、高温、高压与较封闭的环境下形成的。(l)岩浆阶段:炽热的硅酸岩熔浆沿着构造断裂人侵后,在封闭的系统中随着温度下降,大量斜长石(以钠长石为主,少量奥长石)首先晶出,形成伟晶岩的边缘相斜长石一石英带,其边部可见很薄的细晶岩带。随着温度的继续下降,当斜长石和石英达到共结点时,则形成斜长石一石英文象伟晶岩带。(2)岩浆一流体一矿化阶段:随着大量硅酸盐矿物的晶出,原蛤熔浆中Si02,A12O3,Na20,K2O,CaO组份减少,挥发组份H2o,CO2,F-,CI-富集,使熔浆的粘度大大降低,逐步过渡成熔浆一流体阶段。此时,H2O的含量高达727.86ppm,CO2:含量为107.76ppm。H2O是弱电解质,在溶液中可部分电离为H十和oH一。H十离子对电一子具有很大的亲合力,因此H十离子浓度愈大,氧化能力就愈强,构成氧化环境,此外,CO2:在水中的溶解度随温度下降而升高,其化学平衡式为团:co2+H2=H2CO3=H十+Hco3=2H十+CO3;-由于大量C02:溶于水中,使溶液中H+的浓度倍增,更增强了氧化能力。被水搬运来的Fe,U,Ta,Nb等元素在此富集达到饱和浓度,在氧化环境下形成磁铁矿、含铀钦黄绿石、揭忆钮矿等氧化物。它们聚集成巢状,形成含稀有金属元素的伟晶岩矿床。 此外,由于挥发份增高,熔浆粘度降低,使矿物晶芽发生率降低,在埋深大、封闭条件较好,又有早期结晶伟晶岩作为保温层,使其温度下降极其缓慢,有利于矿物生长,从而形成巨晶状黑云母和微斜长石。当所有的硅酸盐矿物晶出后,剩余的Si02:形成石英,组成微斜长石一石英核心带. 笔者认为此伟晶岩气成热液作用非常微弱,仅见有晚期的萤石细脉,局部有钾化、白云母化现象。该伟晶岩是山含稀有金属元素的硅酸盐熔浆,在高温、高压和较封闭的条件下,缓慢结晶分异而成,即为“岩浆分异”成因,而非交代作用产物,按照费尔斯曼的成因分类,属于单纯伟晶岩。按照矿物成分和成矿方式,它仅有长石、石英、云母,交代作用很少发育,可以认为是简单伟晶岩。三矿床成因解释3.1成矿物质来源由资料知海城地区稀有稀土金属、宝石矿物等比花岗岩中平均含量高,比地壳丰度值高很多。这是产生伟晶岩矿床的物质条件。费尔斯曼认为母岩浆结晶作用分离出来的富含挥发分的残余岩浆，在其中水的溶解度是无限的；伏拉索非则认为，它是在岩浆运动过程中，由于射气作用是大量挥发分和稀有元素化合物等在花岗岩浆上部局部聚集形成的。3.2成矿物质运移通道及容矿空间伟晶岩在空间分布上，明显受地质构造的控制形成断续延伸，而伟晶岩矿田区域断裂带、不同构造单元交接带等的控制，更次一级的构造为伟晶岩脉所充填，由此易知各级断裂为成矿物质的运移通道，而次级断裂的伴生构造，如片理、次生裂隙提供了容矿空间。3.3成矿介质及能量伟晶岩矿床为岩浆型矿床其成矿介质及成矿能量均来源于岩浆。3.4伟晶岩成因分析 综合构造、岩体、地层三方面分析，伟晶岩矿床与岩浆作用紧密相关，岩浆作用为成矿提供了物质基础，也提供了能量，岩浆分异作用形成的最终热液是伟晶岩脉的直接物质来源。伟晶岩受构造控制明显，各级构造既是导矿构造、也是容矿构造。 伟晶岩矿床是一种多期多阶段形成的产物，它经历了一种十分复杂的地质演化过程。总的说来，伟晶岩矿床的形成主要经历了以结晶作用为主的结晶作用阶段和以交代作用为主的交代作用阶段。或者说，在伟晶岩形成的早期，以结晶作用为主，在晚期则以交代作用为主。而不论是早期的结晶作用阶段，还是晚期的交代作用阶段，挥发份在伟晶岩矿床形成的整个过程中都起着十分重要