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文档简介
矿产:泛指一切埋藏于地下的或分布于地表可供人类利用的天然矿物资源。矿产与岩石区别在于它能否被人们所利用,有无经济价值。矿床:指地壳中由地质作用形成的其中所含有用矿物的数量和质量,在当前经济技术条件下能被开采和利用的天然矿物集合体。矿床学是地质学科的重要学科之一,是研究矿床在地壳中的形成条件、成因和分布规律的一门学科。矿体:它是矿产的主体和核心部分,是矿山开采的对象,是客观实在的地质体,具有一定的形状和产状,一个矿床由一个或多个多个矿体组成。矿 点: 规模不清或者是比小型矿床还要小的矿床。矿化点: 指仅有矿化作用显示,但无成矿价值的地质点。围 岩: 指矿体周围的岩石。母岩: 在成矿作用中,提供了成矿物质来源的岩石。主岩: 指后生矿床的围岩。矿石: 指从矿体中开采出来的,在当前技术经济条件下能从中提取有用组分(元素、化合物或矿物)的矿物集合体。脉石: 泛指矿体中无用的物质,包括围岩碎块、夹石以及无工业价值的矿物集合体。矿石矿物:指矿石中可被利用的有用矿物。脉石矿物:指矿石中不能利用的矿物。夹 石:指夹在矿体内部不符合工业要求的岩石,它可能会造成矿石的贫化。矿 源 层:仅指层控矿床地层中的成矿物质已初步富集,但未成矿,经受后期地质作用导致成矿元素活化、迁移成矿的岩石或岩层。品 位:矿石中有用组分的百分含量或单位含量。品 位:矿石中有用组分的百分含量或单位含量。(1).边界品位:确定矿与非矿的最低品位。(2).工业品位:据以划分可采矿体或矿段的最低平均品位。(3).总平均品位:衡量可采矿体或矿段内贫富矿体的平均品位。品 级:为了保证资源的合理利用而提出的矿石质量指标,包括矿石中的有益组分、有害组分含量、品位、物理性质、加工方法等因素。矿石的有益组分:凡是在采矿、选矿、冶炼过程中能够回收或者是能够改善产品性能的组分。矿石的有害组分:在矿石中绝对数量不多,但对产品的质量有害,起到降低矿石质量的组分。矿体的形态:矿床以成矿作用作为主要分类依据,在分类中适当考虑环境,同时在分类时再结合考虑成矿来源,分三大类:内生矿床、外生矿床、变质矿床。(1).内生矿床包括岩浆矿床、伟晶岩矿床、接触交代矿床、热液矿床。(2).外生矿床包括风化矿床和沉积矿床。(3).变质矿床包括区域变质矿床、接触变质矿床和混合岩化矿床。2同生矿床与后生矿床同生矿床(syngenetic ore deposits)是指矿体与围岩在同一地质作用过程中同时或近于同时形成的矿床。后生矿床(epigenetic ore deposits)是指矿体与围岩分别在不同的地质作用过程中形成的,且矿体的形成 明显晚于围岩的矿床.岩浆成矿作用:指在岩浆结晶和冷凝过程中,有用组分聚集成矿的作用。重力分异作用:指的是在岩浆结晶早期,比重大、熔点高、晶体化学能大的矿物优先形成,由于重力规律,在岩浆体下部形成偏基性、超基性岩相,并且形成相应的金属矿物富集带的作用。结晶分异作用:在岩浆冷凝的过程中,随着温度压力的持续下降,导致不同的矿物组分从岩浆中按一定的顺序晶出、沉淀,并导致液相组分不断改变的作用。由结晶分异作用形成的矿床就叫岩浆矿床。它分两种:(1).有用组分较早地从岩浆中结晶出来,指的是岩浆中熔点高、比重大的矿物首先结晶或者与硅酸盐矿物同时结晶,有用矿物呈细粒、自形、层状、似层状。(2).有用组分较晚的从岩浆中结晶出来,在岩浆结晶的晚期,挥发份大量集中,金属矿物与挥发份结合,形成易熔化合物,降低了结晶温度,他们一直在岩浆熔融体中存留到主要硅酸盐矿物结晶之后,才从晶体之间的残余熔浆中结晶出来,充填于早期结晶的硅酸盐矿物颗粒之间。有用矿物呈海绵陨铁结构。(岩浆矿床独有)4岩浆分结矿床与岩浆熔离矿床岩浆冷凝时,随着温度的逐渐下降,各种矿物依次从中晶出,导致岩浆成分不断改变,岩浆成分的改变又促使某些组分的结晶,这种随结晶作用岩浆成分发生改变的过程称之为结晶分异作用。由岩浆结晶分异作用形成的矿床称为岩浆分结矿床,又称岩浆分凝矿床。岩浆熔离作用亦称液态分离作用或不混溶作用,是指成分均匀的岩浆熔融体随着温度和压力的降低,分离成2种成分不同的熔融体的作用。由这种方式所形成的矿床就叫岩浆熔离矿床6粘土化作用与红土化作用在温暖潮湿的气候条件下,铝硅酸盐岩石在水、二氧化碳和生物的作用下,可分解出碱金属和碱土金属(去碱作用),它们以各种碳酸盐的形式溶于水中被带走。与此同时,从岩石中分解出来的SiO2、A12O3、Fe2O3等在水中易于变成胶体物质,由于沉淀的凝胶SiO2和Al2O3的比例变动很大,于是便形成各种不同的含水硅酸盐矿物,如高岭石、多水高岭石、蒙脱土、白云母等,它们与一些铁的氢氧化物和未分解的矿物(石英、锆英石、金红石等)以及母岩碎块相混合而成为粘土矿床,而形成这类粘土矿床的作用通常被称为粘土化作用在热带和亚热带的气候下,如果地形平坦或坡度不大,从硅酸盐岩石中分解出来的碱和碱土金属(去碱作用),则不易被地表水带出风化场所,因此溶液具碱性反应;SiO2溶胶在碱性介质中不凝结,而被潜水带走(去硅作用),而溶胶A12O3mH2O和Fe2O3pH2O,则可在原地凝聚。这样,在地表就逐渐地堆积起铝的氢氧化物(三水铝土矿Al2O3HzO和一水铝土矿A12O3H2O)与铁的氢氧化物和氧化物(褐铁矿、水针铁矿、水赤铁矿、赤铁矿等),它们一起构成红土。一般把这一作用称为红土化作用。二、简要论述岩浆矿床的形成条件(本题 10分) 1、岩浆矿床成矿元素的地球化学性状与镁铁质、超镁铁质岩浆活动有关的成矿元素位于元素周期表的中部,介于亲氧元素和亲硫元素之间。其中Cu、Ni易形成硫化物,而Cr、V、Ti、Fe主要为氧化物,并且有较强的形成金属键的能力,可以形成多种自然金属和金属互化物。2、控制岩浆矿床形成的岩浆岩条件1)岩浆岩成矿专属性:与镁铁质、超镁铁质侵入岩有关的矿床有铜-镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床,与正长岩、霞石正长岩和碳酸岩杂岩体有关的矿床有霞石-烧绿石-稀土元素矿床。2)岩浆中挥发性组分的作用岩浆中挥发性组分的种类和数量对岩浆的结晶分异及成矿组分的运移、富集也有一定影响,因而也称为矿化剂。3)岩浆同化作用对岩浆矿床成矿的影响岩浆在其形成和向上运移过程中,往往会熔化或溶解一些外来物质(如围岩碎块),从而使岩浆成分发生改变的作用,即同化作用。在岩浆侵位过程中,对围岩的同化作用在一定程度上影响岩浆的成分,也影响着其中的成矿组分的分异和聚集能力。4)岩浆的多期次侵入作用对成矿的控制大量的资料表明,含矿岩体往往具有如下特征:从区域上看,它们常常是同一构造运动形成的岩浆岩带中的较晚期产物;从一个矿区看,矿化主要与复式岩体的晚期岩相关系密切,3、控制岩浆矿床形成的大地构造条件 大地构造对岩浆矿床的类型、分布等有重要影响。地壳中不同构造单元的结合带以及同一构造单元中次级构造单元的交接处,常常是深大断裂的所在部位,它们常控制着镁铁质、超镁铁质岩浆岩及其中的岩浆矿床的空间分布。 按板块构造学说,两个板块的交接带,是地壳的强烈活动部分,它提供了地幔物质熔化、分异所需的物理化学条件和上升通道,因此它是镁铁-超镁铁质岩的侵入地带。三、简述热液矿床成矿热液的来源(本题10分)1. 岩浆成因热液指在岩浆结晶过程中从岩浆中释放出来的热水溶液,最初是岩浆体系的组成部分。2. 变质成因热液指岩石在进化变质作用过程中所释放出来的热水溶液。岩石遭受进化变质作用时,总伴随着矿物的脱水反应,而且脱水同变质的强度成正比。3. 建造水指沉积物沉积时含在沉积物中的水,因此又称封存水。4. 大气水热液包括雨水、湖水、海水、河水、冰川水和浅部地下水。加热的大气水广泛参与热液成矿作用,是20世纪60年代以来在热液矿床研究中取得的一项重要成果。5. 幔源初生水热液指幔源挥发分流体,其最初来源可以是核幔脱气,也可以是大洋岩石圈俯冲到上地幔中脱气,是在地幔中形成的一种高密度的超临界流体,多数研究者认为属C-H-O体系,幔源流体在向地壳运移过程中,可以参与热液成矿作用。五、简述斑岩型铜矿床的围岩蚀变特征(本题10分)斑岩型铜、钼矿床的蚀变带模式,自岩体中心向外依次出现4个蚀变带: (1)钾质蚀变带:蚀变矿物主要为黑云母和钾长石;(2)似千枚岩化蚀变带(石英-绢云母化带):蚀变矿物主要为石英和绢云母;(3)泥质蚀变带:蚀变矿物主要为高岭石、蒙脱石、石英;(4)青盘岩化带:蚀变矿物主要为绿泥石、绿帘石、方解石。七、简述块状硫化物矿床的类型及特征(本题10分)块状硫化物矿床分为VMS型和SMS型两类。工业品位是指在当前经济技术条件下能供开采和利用矿段或矿体的最低平均品位。4早期岩浆矿床与晚期岩浆矿床从岩浆中晶出的金属矿物和硅酸盐矿物,由于重力及对流作用的影响,岩浆发生了分异,矿物呈现相对的集中,由于金属矿物结晶时间大多早于硅酸盐,或与早期硅酸盐同时晶出,矿床形成于岩浆结晶的早期阶段,所以通常将其称为早期岩浆矿床。随着硅酸盐矿物的大量晶出,金属组分在残余岩浆中相对富集,形成了含矿残余岩浆。含矿残余岩浆中的金属矿物组分,就地充填在硅酸盐矿物的粒间,胶结硅酸盐矿物,形成似层状矿体。由于残余岩浆是大量造岩矿物晶出后产生的,成矿作用发生于岩浆作用晚期,故所形成的矿床被称为晚期岩浆矿床。6残积砂矿与残余矿床原生矿床或岩石遭受风化作用,其中未被分解的重砂矿物或岩石碎屑,残留在原地形成的矿床,称为残积矿床。原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后,形成的一些难溶的表生矿物,残留在原地表部,其中有用组分达到工业要求时形成的矿床称为残余矿床。二、简述岩浆矿床特征(本题 10分) 1.矿床主要与镁铁质、超镁铁质岩石有成因联系,如纯橄榄岩、橄榄岩、辉岩、苏长岩、辉长岩以及斜长岩等,少数岩浆矿床与碱性岩或酸性岩有关。成矿作用和成岩作用往往同时进行,属于典型的同生矿床。2.岩浆矿床中的矿体多数呈层状、似层状、透镜状、豆荚状等产于岩浆岩体内,含矿围岩即为母岩;少数情况下矿体呈脉状、网脉状进入母岩之外的围岩中。矿体和围岩之间一般为渐变或迅速渐变关系,只有贯入式岩浆矿床的矿体和围岩界线清楚。3.除花岗岩中的稀有元素矿床由于成因特殊而有一定的围岩蚀变外,绝大多数岩浆矿床的围岩不具有明显的蚀变现象。4.矿石的矿物成分和围岩(成矿母岩)基本相同,当岩体内的有用矿物富集达到一定规模时就成为矿体。5.岩浆矿床的矿石常具浸染状、条带状、眼斑状、致密块状以及角砾状等矿石构造;矿石结构也十分特征而复杂,大体有以下几类:堆晶、自形晶、嵌晶、链状晶、海绵陨铁结构等分异岩浆冷凝结晶或堆积作用的结构;球粒、填隙和包含等反映不混溶流体结晶过程的结构;双晶胞群等共结交生和出溶、片晶等反映物理化学条件变化的结构;退火“熔结”、角砾等后生结构。6.由于成矿作用是与岩浆作用大体同时发生的,因此多数岩浆矿床的形成温度较高,一般在1200700C,但某些硫化物矿床的形成温度可低至650C,甚至300C左右。成矿深度变化也较大,一般都形成于地下几公里至几十公里。三、论述热液矿床成矿物质来源(本题12分)1. 岩浆熔体在岩浆结晶过程中,岩浆中的成矿物质随着岩浆热液的析出,多以络合物的形式进入热液,形成含矿热液。2. 地壳岩石不同来源的热液,在其源区或其运移过程中与不同类型的地壳岩石发生反应,从而捕获其中的成矿物质,形成含矿热液,进而成矿。前述的各种来源的热液均可把地壳岩石中的成矿物质活化出来,并使之迁移、富集成矿。热液沿围岩的裂隙、孔隙渗滤、运移时,可以与围岩中组分发生反应,这一过程通常称为水岩反应。针对地壳岩石对成矿的物质贡献,矿床学家提出了“矿源层”(source bed)的概念。后来矿源层的概念扩大,包括能够提供矿质的所有岩石,称之为“矿源岩”(source rock)。许多类型矿床的形成与矿源岩有关。3. 上地幔地幔流体的活动可以把分散在上地幔中的成矿物质活化、迁移到地壳中成矿。这类研究近几年已经不断积累起来。五、矽卡岩矿床特征及形成条件(本题15分)1.矽卡岩矿床特征:矽卡岩型矿床大多产于中酸性岩浆岩与碳酸盐类岩石的接触带上,并多产于外接触带。矿石特征:矿石物质成分复杂,非金属矿物主要有石榴子石、辉石及其他钙、镁,铁,铝的硅酸盐矿物。金属矿物以氧化物和硫化物为主。成矿阶段:矽卡岩期:早期矽卡岩阶段、晚期矽卡岩阶段、氧化物阶段。石英-硫化物期:早期硫化物阶段、晚期硫化物阶段。矽卡岩型矿床是由热液交代作用形成的,主要包括渗滤交代作用和扩散交代作用。矿床成因:一般都将它归为热液矿床。2.矽卡岩型矿床的形成条件物理化学条件:矽卡岩型矿床的形成温度范围由900200左右。形成压力为31073108Pa。因此,矽卡岩型矿床可形成于从浅成到中深成的环境。岩浆岩条件:由于矽卡岩型矿床是岩浆气水热液交代围岩的结果,所以岩浆岩的成分、形成深度、形态、规模等对矽卡岩型矿床的形成有决定性的影响。侵入岩的类型对矽卡岩型矿床具明显的成矿专属性。和矽卡岩型矿床有关的侵入体大多属于中深成相到中浅成相。成矿侵入体的规模以小型为主。围岩条件:围岩岩性对矽卡岩型矿床的形成有重要影响,最有利的围岩是碳酸盐类岩石。构造条件:构造对矽卡岩型矿床的形成有重要的控制作用。对矿体形态、分布和规模有影响的地质构造主要有下列几类:接触带构造、围岩层理和层间破碎带、断裂和裂隙、褶皱构造、围岩捕虏体3同生矿床、后生矿床与同-后共生型矿床同生矿床(syngenetic ore deposits)是指矿体与围岩在同一地质作用过程中同时或近于同时形成的矿床。后生矿床(epigenetic ore deposits)是指矿体与围岩分别在不同的地质作用过程中形成的,且矿体的形成明显晚于围岩的矿床.同-后共生矿床(syn-epigenetic ore deposits)是指在同一成矿作用过程中既经历了后生成矿作用,又经历了同生成矿作用而形成的矿床。4伟晶岩体的分带伟晶岩是指由特别粗大的矿物晶体所组成,具有一定的内部结构、构造特征,常呈规则或不规则岩墙、岩脉或凸镜状产出的地质体。伟晶岩的内部构造也比较复杂,带状构造是最主要和常见的。具体表现为沿岩体的走向和倾向,由伟晶岩不同结构的部分组成的条带,呈有规律的带状分布。发育完好的带状构造,从伟晶岩的边缘到中心,一般可分为如下四个带:边缘带:伟晶岩边部与围岩接触带,由细粒结构的石英和长石组成;外侧带:由文象结构及粗粒结构的长石、石英和云母组成,有时可出现绿柱石;中间带:呈粗粒结构和伟晶结构,除长石、石英、云母外,出现大量的稀有、放射性、稀土元素矿物,且交代作用发育,是伟晶岩矿床产出的主要部位;内核:由石英块体或石英和锂辉石块体组成;残余矿床:原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后,形成的一些难溶的表生矿物,残留在原地表部,其中有用组分达到工业要求时形成的矿床。淋积矿床:当地表岩石或矿床受化学风化作用分解时,组分中易溶于水的部分被带入潜水活动区,成为稀薄的含矿溶液。由于介质性质的改变或与围岩发生交代作用,使有用物质发生沉淀而形成的矿床。 二、简要论述岩浆矿床的主要成矿作用及形成的主要矿床类型并举例(本题 12分)岩浆矿床的主要成矿作用包括岩浆结晶分异成矿作用、岩浆熔融成矿作用、岩浆爆发和喷溢成矿作用四种类型。1.岩浆结晶分异成矿作用:岩浆冷凝过程中,随着温度的逐渐下降,各种矿物依次从岩浆中晶出而导致岩浆成分不断改变的地质作用。岩浆结晶分异作用形成的矿床为岩浆分结矿床。结晶顺序按矿物晶格能、键性和生成热降低方向进行。(1)岩浆结晶过程中,有用矿物如铂、钛铁矿、铬铁矿、金刚石等较早从熔桨中结晶出来,与其同时或稍晚如橄榄石、辉石、基性斜长石等,在重力及岩浆对流作用下,发生轻重矿物分离和聚集。形成的矿床为早期岩浆分结矿床。如布什维尔德铬铁矿矿床。(2)岩浆结晶过程中,有用矿物如金属硫化物、金属氧化物等由于自身结晶温度低,而且由于挥发分含量大,又大大降低其结晶温度,有用矿物较晚从岩浆中结晶出来。形成的矿床为晚期岩浆矿床。如四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床。2.岩浆熔离成矿作用:成分均匀的岩浆熔融体随着温度和压力的降低,分离成两种成分不同熔融体的作用。熔离成矿作用在铜镍硫化物矿床中表现最明显。温度在1500C以上的镁铁质岩浆,当其富含挥发性组份时,可熔解一定数量金属硫化物。随温、压降低和挥发分外逸及同化作用使溶体中硅、铝、钙含量增加,金属硫化物溶解度降低而发生熔离作用。熔离初期硫化物呈微滴状分散在熔体中,随后聚合变大,下沉,在岩浆槽底汇聚成熔融金属硫化物层。随温度继续降低,硅酸盐熔体先结晶,硫化物后结晶,形成岩浆熔离矿床。如吉林红旗岭铜镍硫化物矿床。3.岩浆爆发成矿作用:指金伯利岩岩浆,连同早期晶出的橄榄石、镁铝榴石、金刚石晶体及捕虏体一起,迅速地沿深断裂上升,侵位于地表23公里处产生爆发并形成矿床的作用。地幔中原生碳,在200-300Km,1200-1800,67109Pa.条件下结晶成金刚石,金伯利岩浆迅速达地表,否则被分解、溶蚀。如我国山东省蒙阴、辽宁省复县地区的金刚石矿床属于这一类型。4.岩浆(矿浆)喷溢成矿作用: 岩浆喷溢成矿作用是指含矿熔浆(或矿浆)沿一定通道喷溢至地表或贯入到火山口附近的火山岩系中,冷凝堆积形成矿床的作用。形成的矿床称为岩浆喷溢矿床。就目前所知,安山岩类中的磷灰石-磁铁矿(赤铁矿)矿床是唯一有工业意义的由矿浆喷溢作用形成的矿床。智利的拉科铁矿床为典型代表。五、简述斑岩型铜矿床的围岩蚀变特征(本题10分)斑岩型铜、钼矿床的蚀变带模式,自岩体中心向外依次出现4个蚀变带: (1)钾质蚀变带:蚀变矿物主要为黑云母和钾长石;(2)似千枚岩化蚀变带(石英-绢云母化带):蚀变矿物主要为石英和绢云母;(3)泥质蚀变带:蚀变矿物主要为高岭石、蒙脱石、石英;(4)青盘岩化带:蚀变矿物主要为绿泥石、绿帘石、方解石。1矿产与矿床“矿产”一词实际上是经济学或者是商业上的名词,矿产是指自然界产出的,由地质作用形成的有用矿物资源。矿床系指在地壳中由成矿地质作用形成的,其所含有用矿物资源的质和量符合当前经济和技术条件,并能被开采和利用的地质体。2变成矿床与受变质矿床若岩石中的某些组分,经变质作用后成为有工业价值的矿床,或由于变质作用改变了工业用途的矿床称为变成矿床。若原来已经是矿床,受到变质作用后,矿石的成分、结构构造以及矿体的形态、产状、品位和规模等方面发生了变化,但其工业用途并未改变的矿床称为受变质矿床。3渗滤交代与扩散交代作用扩散交代作用,交代发生于停滞的溶液内,主要以离子或分子扩散方式进行,即组分的带出和带入是由于浓度梯度所引起;渗滤交代作用,交代作用发生于流动的溶液中,即组分的带出、带入是由流经岩石的溶液来进行的,这种交代作用常常更重要。1胶体化学沉积矿床,并举例答:胶体化学沉积矿床,指难溶成矿物质铁、锰、铝等主要呈胶体状态被流水搬运到湖、海盆地中,然后发生胶体聚沉作用所形成的一类沉积矿床(4分)。此类矿床一般层位稳定,规模大,具有重大工业意义。属于此类型矿床最重要的有铁、锰、铝等。(1分)3早期岩浆矿床与晚期岩浆矿床,并举例答:从岩浆中晶出的金属矿物和硅酸盐矿物,由于重力及对流作用的影响,岩浆发生了分异,矿物呈现相对的集中,由于金属矿物结晶时间大多早于硅酸盐,或与早期硅酸盐同时晶出,矿床形成于岩浆结晶的早期阶段,所以通常将其称为早期岩浆矿床(2分)。如层状铬铁矿矿床(0.5分)随着硅酸盐矿物的大量晶出,金属组分在残余岩浆中相对富集,形成了含矿残余岩浆。含矿残余岩浆中的金属矿物组分,就地充填在硅酸盐矿物的粒间,胶结硅酸盐矿物,形成似层状矿体。由于残余岩浆是大量造岩矿物晶出后产生的,成矿作用发生于岩浆作用晚期,故所形成的矿床被称为晚期岩浆矿床(2分)。如镁铁质超镁铁质岩石中得矾钛磁铁矿矿床(0.5分)1.以岩浆矿床为例说明岩浆岩成矿专属性答:所谓成矿专属性是指岩浆岩与内生矿床间在成因上表现出有规律的联系,一定类型的岩浆岩经常产有一定类型的矿床(1分)。与岩浆矿床有关的岩浆岩主要有以下几类:(1)镁铁质、超镁铁质侵入岩根据岩相和组合不同,镁铁质、超镁铁质岩可分为三个类型。超镁铁质岩体:由纯橄榄岩、斜方辉橄岩、单斜辉橄岩和辉岩等组成。纯橄榄岩相经常和斜方辉橄岩相伴生,相互渐变过渡。这类岩体岩石的镁铁比值(F/M)多大于7,我国的铬铁矿矿床多与此类岩体有关。单斜辉橄岩一般不与纯橄榄岩伴生,与这类岩体有关的主要为铜-镍硫化物矿床。 (2分)超镁铁质-镁铁质杂岩体:岩体的岩相组合复杂,镁铁质岩相往往分布在超镁铁质岩相之上,显示出一定程度的垂直分带特征。岩体内有时有稳定而显著的层状构造,火成层理清楚,著名的南非(阿扎尼亚)布什维尔德镁铁质-超镁铁质杂岩便具有这些特征。由纯橄榄岩-辉长岩组合成的这类杂岩常与铬铁矿有关;由斜方辉橄岩-辉长岩组合成的这类岩体主要与铜、镍矿床有关。(2分) 镁铁质岩体:有辉长岩-苏长岩、辉长岩-斜长岩和单独的斜长岩侵入体三类组合,前者与铜镍矿床有关,后二种组合主要形成钒钛磁铁矿矿床。(2分)2. 正长岩、霞石正长岩和碳酸岩杂岩体与岩浆矿床有关的这类岩石大多呈岩株状产出,岩体内不同成分的岩相带常呈环状分布,与其有关的矿床有霞石-烧绿石-稀土元素矿床。(2分)一定程度上,此种专属性以成矿岩体岩石的MgO含量和镁铁比值(F/M)表现极为清晰(1分)。如我国的含铬铁矿的超镁铁岩的主要岩石类型为纯橄岩、斜辉橄榄岩和斜辉辉橄岩等,F/M值为6.515;含铜、镍、铂的超镁铁岩的岩石类型属橄榄岩-辉石岩(含斜长石),其F/M值为26.5;含钒钛磁铁矿的超镁铁岩是由辉长岩、辉石岩和橄榄岩组成的层状岩体,其F/M值为02;含铂族元素的成矿岩体情况较为复杂,以锇铼为主的和含铬岩体关系较为密切,而以铂为主的和含铜镍的岩体关系密切。4.简述磷块岩矿床的卡查科夫“生物化学成因说”答:该学说据海洋学和水化学的资料,将海水划分成四层:(1)第一层,从水面至60m深的上部海水层,是浮游生物的活动地带,称为光合作用带。在大约60m深度的范围内因海水中的磷已被生物大量吸取,几乎不含磷;(2分)(2)第二层,水深60至300-400m地带,为死亡生物通过带,当生物死亡后向海底下沉,也将表层水中磷带到较深水层,由于有机质分解出CO2,因而随着深度增加,CO2含量不断增高,分压力提高了,海水溶解磷的能力增大;(2分)(3)第三层,水深300至1000m,为死亡生物大量分解带。生物遗体至此处完全分解,使磷大量溶解在海水中。(2分)(4)第四层,水深10001500以下的地带,磷的含量重新降低。(1分)卡查科夫(1937)认为,当上升洋流把富含磷和CO2的深部寒冷海水带至近岸陆缘地带时,由于水温越来越高、深度越来越小,CO2不断向浮游植物光合作带扩散,或形成碳酸钙的沉积。在此情况下,水中CO2分压力减少,磷酸盐在水中的溶解度也随之下降,所以磷酸钙就以磷灰石的一种变种(氟磷灰石)沉淀下来,在陆缘带的上部和中部,生成具鲕状构造的层状磷块岩。这一假说的核心在于必须有洋流的上升作用。(3分)三、论述题(1题为必答题;从2、3题中任选一题回答。每小题15分,共30分)1.论述矽卡岩型矿床的成矿期次答:矽卡岩型矿床的成矿过程可分为两个成矿期和五个成矿阶段:(2分)矽卡岩期:主要形成各种钙、铁、镁、铝的硅酸盐矿物,无石英形成。该成矿期又可分为以下三个成矿阶段:(1分)(1)早期矽卡岩阶段:形成硅灰石、钙铝-钙铁石榴石、透辉石-钙铁辉石和方柱石等无水硅酸盐和少量符山石等含水硅酸盐,组成矽卡岩的主体,一般又称干矽卡岩阶段,是在高温的超临界条件下形成的。这一阶段除少量磁铁矿外,一般不形成有用矿物,通常是不具工业意义的,故这一阶段也可称之为无矿矽卡岩阶段。(2分)(2)晚期矽卡岩阶段:形成阳起石、透闪石、绿帘石等含水硅酸盐,故又称湿矽卡岩阶段,是在接近超临界状态条件下形成的。这一阶段形成的矿物明显地交代早期矽卡岩矿物,且磁铁矿大量出现,有时构成富集的磁铁矿矿体,故又称为磁铁矿阶段。(2分)(3)氧化物阶段:这一阶段中硅酸盐类矿物已很少见,开始出现石英、萤石等矿物。它介于矽卡岩期和石英硫化物期之间,具有过渡性质,是由温度较高的热液作用形成的。金属矿物除赤铁矿、白钨矿、锡石外,还有少量磁铁矿。后期同时开始出现少量硫化物。(2分)石英-硫化物期:在这一成矿期中,SiO2独立形成大量石英,并有典型的热液矿物如绿泥石、方解石等和大量金属硫化物形成。该成矿期又可分为两个阶段:(1分)(1)早期硫化物阶段:矽卡岩矿物被大量交代,开始形成绿泥石、绢云母等,这一阶段中出现大量石英和萤石,成为矿石的主要脉石矿物。金属矿物主要有磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、毒砂和部分辉钼矿等,金属氧化物已很少见,所以也可称为铁铜硫化物阶段。它们是在高-中温热液条件下形成的。(2分)(2)晚期硫化物阶段:这一阶段中,除交代早期形成的硅酸盐矿物如绿泥石和绢云母等外,石英和萤石的数量继续增加,开始出现大量方解石。金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿和黄铁矿,所以也可称之为铅锌硫化物阶段,是中温热液条件下形成的。矽卡岩型矿床中的矽卡岩和金属氧化物是气化热液交代的产物,硫化物则是纯粹的热液作用产物。(2分)上述成矿期次和顺序只是接触交代矿床的一般规律,不同矽卡岩型矿床可以是不完全相同的。它和侵入岩浆的演化、构造裂隙的间歇活动以及含矿气水热液的成分等密切相关。(1分)3.试述现代海底喷流作用类型及现代洋底喷流成矿作用机理答:全球范围内,正在形成多金属硫化物和富Fe、Mn沉积物的最壮观的现代洋底喷流作用发生在大洋扩张中心的洋中脊,还有少量的喷流系统发生在中等到快速扩张的弧后盆地以及海山上。热水喷流的类型主要有两种:一是高温的集中喷流形式;二是低温的渗流作用。前者以黑烟囱为代表,形成各类硫化物的沉积;后者则可能形成了广泛分布的硫酸盐、铁的氧化物-硅酸盐-锰的氧化物,以及可能的含钴的锰氧化物结壳。 现代洋底喷流成矿作用机理包括以下几个方面:(1)流体与热源热液流体本质上是海水,可被加热到350(或许在某些情况下会更高),通过水-岩反应,使其发生了化学成分变化。其中所含的金属主要是Fe、Mn,少量的Cu、Zn及微量的其它金属。与流体活动有关的热源是一个洋壳内的岩浆房或新结晶的岩浆地质体。(2)流体通道与盖层要使海水在几公里深的洋壳中发生大规模的循环,流体运移通道是必须的。一是使海水在洋壳内向下循环;二是使被加热、富含金属元素的热流体集中向海底排泄,以保证集中富集成矿。热液流体向上运移的通道在古老的块状硫化物矿床中普遍存在,以近直立的、切穿地层的绿泥石、石英-绢云母蚀变“管”为标志。盖层岩石作为不渗透层,起阻隔高温反应带流体渗漏,盖层岩可以是厚的沉积物,块状熔岩,或者正常的空洞被新生矿物充填的多孔熔岩。总体讲,沉积物是最有效的盖层。盖层使流体在高温反应带中保持较长的时间,以便有效地把金属从源区汲取出来。(3)矿质来源及沉淀机制资料表明,现代洋底喷流成矿作用的成矿物质主要来自于洋壳玄武岩,由循环的海水与之反应,并萃取其中的金属。此外,可能有少量矿质由岩浆活动提供。影响喷流沉淀的机制主要有两个:热水流体的沸腾作用和排泄出的流体与周围冷的海水的混合。(4)生物媒介作用相对于正常深海底的缺乏生物的状况,现代喷流场所可以说是动物群的天堂动物群在矿化中的作用正被不断认识到。矿物可围绕管虫的外侧沉淀。另外,当一个动物死掉后,保留下来的孔洞,可作为后期喷流的通道。生物产生的粘液能够通过改变局部的氧化还原条件,以及提供高吸附接触表面积,而形成大的金属和其它元素的富集体。在Fe-Si-Mn氧化物矿床中,非晶质的铁氢氧化物和硅质常具有独特的分枝结构,可能是以细菌为基础沉淀形成的。1喷流沉积矿床,并举例答:热水喷流沉积成矿作用泛指不同成因的(含矿)热水在喷溢出海底的过程中,在喷流口以下的热液通道中通过充填、交代作用,在喷流口以上的海底则通过与冷海水之间的相互作用,使热水中所携带的物质组份分别在热液通道和海底沉淀下来而富集成矿的过程。这种作用使热水中的矿质富集并形成的矿床,称之为热水喷流沉积矿床(4分)。如火山岩中得块状硫化物矿床(1分)。蒸发沉积矿床,是指地面水以真溶液状态携带某些溶解度较大的无机盐类,在比较静止的水盆地中,通过蒸发作用发生各种有用盐类矿物沉淀而形成的矿床。由于矿床中的有用组份是各种盐类,因而也称为盐类矿床(4分)。如湖北应城膏盐矿床(1分)。7伟晶岩的水平分带答:发育完好的带状构造,从伟晶岩的边缘到中心,一般可分为如下四个带:边缘带:伟晶岩边部与围岩接触带,由细粒结构的石英和长石组成;(1分)外侧带:由文象结构及粗粒结构的长石、石英和云母组成,有时可出现绿柱石;(1分)中间带:呈粗粒结构和伟晶结构,除长石、石英、云母外,出现大量的稀有、放射性、稀土元素矿物,且交代作用发育,是伟晶岩矿床产出的主要部位;(1分)内核:由石英块体或石英和锂辉石块体组成;(1分)上述带状构造系伟晶岩浆结晶作用的产物,属于原生带状构造。一般情况下,从边缘带到内核带其形成顺序由早到晚。(1分)7论述结晶分异成矿作用岩浆冷凝时,随着温度的逐渐下降,各种矿物依次从中晶出,导致岩浆成分不断改变,岩浆成分的改变又促使某些组分的结晶,这种随结晶作用岩浆成分发生改变的过程称之为结晶分异作用。1.岩浆结晶过程中,有用矿物如铂、钛铁矿、铬铁矿、金刚石等较早从熔桨中结晶出来,与其同时或稍晚如橄榄石、辉石、基性斜长石等,在重力及岩浆对流作用下,发生轻重矿物分离和聚集。主导因素:结晶顺序、浓度、密度和大小。如铬铁矿位于橄榄岩之上,辉岩之下。矿石矿物与母岩矿物成分基本一致,渐变过渡,矿石自形-半自形结构、包含结构,浸染状构造。矿体凸镜状、矿瘤、似层状。布什维尔德铬铁矿、金刚石矿。2.岩浆结晶过程中,有用矿物如金属硫化物、金属氧化物等由于自身结晶温度低,而且由于挥发分含量大,又大大降低其结晶温度,有用矿物较晚从岩浆中结晶出来。金属矿物充填在硅酸盐矿物颗粒间或胶结硅酸盐矿物形成海绵陨铁结构。稠密浸染状构造,矿体条带状或似层状,可形成脉状、凸镜状贯入式矿体,致密块状构造,一般矿体与围岩界线明显。7. 论述岩浆熔离成矿作用岩浆熔离作用亦称液态分离作用或不混溶作用,是指成分均匀的岩浆熔融体随着温度和压力的降低,分离成两种成分不同的熔融体的作用。熔离成矿作用在铜镍硫化物矿床中表现最明显。温度在1500C以上的镁铁质岩浆,当其富含挥发性组份时,可熔解一定数量金属硫化物。随着温度、压力降低和熔体中挥发性组份外逸,以及由于与围岩的同化作用而使熔体中SiO2、Al2O3和CaO增加,岩浆中金属硫化物的溶解度便开始降低,从而发生熔离作用。熔离作用初期,金属硫化物呈微滴状悬浮在硅酸盐熔体中,随着岩浆的进一步熔离逐渐汇合、变大,并由于其比重较大而逐渐下沉,在岩浆槽的底部形成熔融的金属硫化物层,均一的岩浆熔体就分离成硅酸盐熔体和金属硫化物熔体两部分。随着温度继续下降,两种熔体先后分别结晶。金属硫化物的结晶温度较低,它们在硅酸盐完全结晶后,形成了岩浆熔离矿床。形成的岩浆熔离矿床分布于岩体的底部或边部,呈似层状,构成所谓的底部或边部矿体;当硫化物熔体的汇合过程不完全,重力下沉不彻底而使其停留在岩浆房中部或上部时,经后期结晶成矿可形成透镜状的上悬式矿体;在动力学条件较强时,硫化物矿浆也可向上或向旁侧围岩中贯入,形成贯入式脉状矿体。早期岩浆矿床特征(1).矿石的矿物组成与母岩的矿物组成在成分上一致,矿体与母岩无明显界线,呈渐变关系;(2).它的矿石常呈自形、半自形结构,构造为侵染状;(3).有用矿物在动力或重力作用下,主要集中在岩体的底部或者边部,矿体的形态呈矿瘤、矿巢、凸镜、似层状。晚期岩浆矿床特征(1).矿石与母岩的矿物组成基本上一致,矿体与围岩界线清晰;(2).矿石一般具有海绵陨铁结构稠密侵染状构造或致密块状构造;(3).矿体呈条带状或似层状,含矿岩浆在内外力共同作用下,可形成脉状或凸镜状矿体。岩浆熔离作用:在高温高压下均匀一相的岩浆熔融体,当温度压力下降时,分离成两种或者两种以上的互不混容的熔融体的作用。岩浆喷发作用:指地下岩浆经过地下通道到达地表的全过程,包括爆发和喷溢过程。岩浆爆发矿床:指的是深源岩浆经过结晶作用或熔离作用后的产物,岩构造通道由于剧烈减压而急剧上升,经过地壳物质的强烈混染,在岩浆通道或火山机构中形成的矿床。岩浆喷溢矿床的地质特征:(1).深源岩浆通过岩浆通道和火山机构较为宁静的溢出地表,其形成的矿床与熔岩流共生;(2).在不同的母岩中,有不同的矿产,可分两类:.和碱性、超基性岩浆岩有关的碳酸岩杂岩体中的Rb-Ree-磷灰石矿床;.安山岩岩流中的磁铁矿、磷灰石矿产。南美洲智利拉科铁矿是岩浆岩喷溢作用形成的。伟晶岩:矿物结晶颗粒粗大,具有一定的内部构造,常呈不规则的岩墙、岩脉或透镜状产出的火成岩岩体。伟晶岩矿床:伟晶岩中有用组分富集达到工业要求,便构成了伟晶岩矿床。可分为岩浆伟晶岩矿床(花岗岩浆岩伟晶岩矿床、碱性岩浆伟晶岩矿床、基性,超基性岩浆伟晶岩矿床)和变质伟晶岩矿床。伟晶矿床的物质成分特点:一杂(化学元素种类多,矿物共生组合复杂),二浓(40多种元素高度浓集,本身的克拉克值低);种类齐全,稀有宝库(各个大类的矿物在伟晶岩中都找得到,稀有元素在伟晶岩中也找得到);继承母岩,阶段演化(矿物成分与母岩具有一致性,演化上具有继承性,具有早期成岩晚期成矿的特点)。伟晶矿床的结构:伟晶(巨晶)结构、粗粒结构、细粒结构、文象结构(此四种为伟晶岩特有)、交代结构;伟晶矿床的构造特点:带状构造。(1).边缘带:分布于岩体最外边,厚度不大,一般只有几个cm到几十个cm,形状不规则,不连续,一般与围岩界线清楚,但若围岩为花岗岩、花岗片麻岩,则呈过渡关系。矿物呈细粒,一般不成矿,以石英、长石为主,又称长英岩带、细晶岩带、速冷边缘带。(2).外侧带:位于边缘带之内,厚度比边缘带大,但不稳定,矿物为中粗粒结构,具文象结构,成分与文象花岗岩一致:斜长石、钾微斜长石、石英、白云母,成分稳定,可见绿柱石、白云母的工业矿化,又称文象花岗岩带。(3).中间带:位于外侧带和内核之间,厚几m到几十m。厚度、连续性、对称性都比前两带好,是伟晶岩矿床的主体部分。矿物结构为粗粒、块状及似文象结构。成分主要为钾微斜长石、石英、云母。在整个空间带,交代作用强烈,因此有大量的稀有、稀土元素及放射性元素在此带富集,有的呈独立矿物存在,有的呈类质同象存在,又称稀有元素交代带。(4).内核:位于伟晶岩体膨大部分的中央,晶体特别粗大,中心部分有晶洞,晶体生长良好,有宝石、压电石英产出。矿物成分单调,以石英为主还可能有锂辉石,又称石英内核。伟晶岩矿床的形成条件:(1).岩浆岩条件:大多数伟晶岩都与花岗岩有关,常呈岩基状或巨大的岩株状产出,伟晶岩大多产于底部或边缘;(2).温度压力:T 300。C-1000。C,主要位于400。C-600。C。.P 位于100-800Mpa,P外P内,且相差不多 ,才形成伟晶岩矿床P外P内,花岗岩重熔,不形成伟晶岩矿床.伟晶岩形成深度较大(3-9Km),近地表不利于其形成。(3).构造条件:伟晶岩在空间上受构造条件限制,伟晶岩矿床位于构造活动带上(地槽褶皱带、古地块边缘断裂带、不同构造单元接触带)。大构造控制伟晶岩带,次级构造控制伟晶岩田,小构造控制伟晶岩体。(4).围岩条件:围岩大多数为区域变质岩、基性、超基性岩,可塑性弱,渗透性差,刚性强。.金兹堡的伟晶岩矿床形成过程:伟晶作用的地球化学演化,主要表现在一些碱金属被另外一些碱金属所替代:(1).Ca-Na (2).K (3).Li(4).Na (5).K-(Rb) (6).Li-K-Rb-Cs(1)-(3)为原始结晶作用阶段;(4)-(6)为交代阶段五阶段十一个相(费尔斯曼):他认为花岗伟晶岩的形成是具有阶段性的,这些阶段很大程度上取决于温度、压力、浓度的作用。伟晶岩成矿作用:挥发组分作用、结晶作用、重结晶作用、交代作用、混染作用。伟晶岩分类(符拉索夫分类):根据花岗伟晶岩矿床中,矿物的共生关系和结构特征,将其分五大类型:(1).第一类型-文象和等粒型伟晶岩;(2).第二类型-块状型伟晶岩,为云母和陶瓷原料的主要来源;(3).第三类型-完全分异型伟晶岩,为云母和陶瓷原料的主要来源;(4.)第四类型-稀有金属交代型伟晶岩,多种稀有金属的主要来源;(5).第五类型-钠长石-锂辉石伟晶岩,多种稀有金属的主要来源。气水热液矿床气水热液:泛指一定深度下形成的具有一定温度和压力的气态和液态溶液。气水热液的研究意义:在内生成矿作用过程中,气水热液能够深部的矿质及分散在岩石中的成矿元素萃取出来,形成热液的初步富集。并且气水热液是重要的找矿标志。气水热液来源:岩浆热液、地下水热液、变质热液、地幔热液、复成热液。气水热液的主要成分:(1).H2o:为气水热液的基本成分;(2).基本元素:K、Na、Ca、Mg、卤族元素及各种酸根;(3).金属成矿元素:亲铜元素、过渡元素、稀土稀有元素、放射性元素;(4).气态元素组合:水蒸气、H2S、CO2。(5).微量元素成矿物质的运移形式存在的运移假说:1、硫化物真溶液 2、卤化物的形式 3、胶体形式 4、络合物形式成矿物质的沉淀影响因素:a、温度,b、压力,c、pH值,d、氧化还原反应,e、不同性质溶液混合。气水热液的运移原因:热液自身的能量、压力差、浓度差、底部热液。气水热液的运移通道(原生空隙,次生空隙):(1).导矿构造:热液从深部地段进入矿田范围的构造,本身不含矿,只有某些矿化现象。(2).配矿构造:指矿液从导矿构造出来以后向成矿构造运移的构造。(3).容矿构造:使矿体定位,并决定矿体形态、产状、大小的构造。若配矿构造与容矿构造分不清,则统称散矿构造。气水热液矿床成矿方式有交代作用和充填作用。(1).交代作用:指矿液与围岩发生化学反应或置换反应,而造成矿床的聚集。(2).充填作用:热液中的成矿物质由于T、P的变化或其它因素的影响,直接沉淀在围岩的孔洞中
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