矿床学-第六章接触交代矿床.ppt

第六章接触交代矿床 矿床学 第六章接触交代矿床 2 第一节概述第二节形成条件第三节成矿作用及矿床类型 第六章接触交代矿床 P104 3 第一节概述 一 概念二 矿床特点三 研究意义 4 一 概念 接触交代矿床在中酸性 中基性侵入体与碳酸盐类岩石或其它含钙镁质岩石的接触带或其附近 通过含矿气水热液的交代作用而使有用组份沉淀 聚集而形成的矿床 以中酸性岩浆岩与碳酸盐岩类接触交代所形成的矿床中 因含有大量矽卡岩矿物 且矿石与矽卡岩在空间上也与具有一定联系 在成因上相近 故称为矽卡岩矿床 5 二 矿床特点1 矿床主要产于中酸性侵入体与碳酸盐类岩石的接触带或其附近 属后生矿床 矽卡岩金属矿床的类型 据阿布杜拉耶夫 a 矿体与矽卡岩同时形成 b 矿体晚于矽卡岩 c 矿体叠加在矽卡岩之上 1 花岗闪长岩 2 石灰岩 3 含矿矽卡岩 4 矿体 5 无矿矽卡岩 6 2 矿床分带 受温度影响 1 内接触带 靠侵入体一侧的内接触带 往往由不含水的矽卡岩组成 常称为干矽卡岩带 金属矿物 矿石矿物以氧化物多见 2 外接触带 主要由含水的矽卡岩矿物组成 金属矿物以硫化物为主 一般产于距接触带100 200m范围内 7 3 矿体形态1 矿体形态 多赋存于外接触带的矽卡岩中 少数产于内接触带 故矿体形状 产状较复杂 主要呈透镜状 似层状 巢状 柱状 脉状及不规则状等 与围岩呈渐变关系 规模以中小型矿床为主 矽卡岩金属矿床的类型 据阿布杜拉耶夫 a 矿体与矽卡岩同时形成 b 矿体晚于矽卡岩 c 矿体叠加在矽卡岩之上 1 花岗闪长岩 2 石灰岩 3 含矿矽卡岩 4 矿体 5 无矿矽卡岩 8 2 矿体产状 根据矿体与关系分 同时型矿体与围岩 矽卡岩 同时形成 金属矿物均匀地分布在矽卡岩中 矿体与矽卡岩的形态完全一致 整个岩体含矿量达到工业要求 整个岩体即矿体 继承型矿体晚于矽卡岩形成 矿体产在矽卡岩内部的构造裂隙中 矿体产出的空间位置没有超出矽卡岩的范围 叠加型矿体的形成晚于矽卡岩 矿体除了产在矽卡岩内部外 还有产在矽卡岩以外的围岩中 成矿溶液和成岩溶液的侵入途径和富集地点均不同 9 4 矿石组构1 构造以块状 浸染状构造为主 另外有条带状 晶洞状构造 块状构造 条带 浸染状构造 10 2 结构以粗粒结构为特征 因为其形成的温度较高 有挥发性气体的存在 交代作用形成的各种结构非常普遍 填隙结构 自形粒状结构 11 闪锌矿 灰白色 被方铅矿 白色 交代呈 破布 岛屿 碎片 状残余 残余结构 12 5 矿石组份 复杂1 矿物成分 1 矿石矿物以氧化物和硫化物为主 次为硼及铍矿物氧化物 Fe 赤铁矿 磁铁矿 W 白钨矿 Sn 锡石 硫化物 Cu 黄铜矿 Pb 方铅矿 Zn 闪锌矿 Bi 辉铋矿 Mo 辉钼矿 2 脉石矿物主要为矽卡岩矿物如石榴石 辉石及其它钙 镁 铁铝的硅酸盐矿物 次为石英 萤石及碳酸盐矿物 13 2 化学成分主要有用元素为Fe Cu Pb Zn Sn W S等 一般品位较高 14 6 围岩蚀变 主要有矽卡岩化 硅化 绿泥石化 黄铁矿化 碳酸盐化等 15 7 主要矿产 Fe矿 湖北大冶铁矿 Cu矿 安徽铜官山铜矿 Pb Zn矿 吉林天宝山铅锌矿 W矿 湖南柿竹园钨矿 Sn矿 云南个旧锡矿 Mo矿 辽宁杨家杖子钼矿 Co等 16 三 研究意义 1 工业意义 具有重要的工业价值1 已知的重要矿产较多 如铁 铜 铅 锌 钨 锡 钼 钴 砷 铍 硼 石棉 压电石英 金云母等 且矿石品位较富 2 有的矿产如接触交代铜矿床 这类矿床占我国总储量第三位 在富矿总储量的第二位 在总开采量占第一位 41 2 接触交代铁矿床占全国总储量的第五位 在富矿总储量第一位 在富矿开采量占第二位 17 3 含大量可供综合利用的伴生元素 如铁矿石中常伴生有钴 钼 铜 铜矿石中常伴生有金 银 钼 硒等 有的铜矿床伴生的金已相当于一个大型或中型的金矿床 2 理论意义 作为独特的一类交代成矿作用方式和典型的矿物组合的研究 可加强人们对岩浆尤其是中酸性岩浆与碳酸盐岩的接触交代成矿作用的深入研究 18 第二节形成条件 形成条件 物理化学条件 地质条件 温度 压力 岩浆岩 围岩 构造 P106 温度 压力 19 第二节形成条件 一 温度压力1 温度矽卡岩矿床形成的温度范围很广 900 200 据 卡利宁合成最主要矽卡岩矿物资料 B 查里科夫有关硅酸盐熔解 描写硅酸盐的形成反应 含水硅酸盐的脱水温度 硅酸盐分解温度及矽卡岩硅酸盐的平衡区等实验资料计算 一般认为 20 1 矽卡岩矿物形成温度为800 300 2 金属矿物形成温度为500 200 1 金属氧化物 如磁铁矿 形成温度一般为600 350 主要在500 400 2 金属硫化物 如磁黄铁矿 方黄铜矿 黄铁矿 黄铜矿 辉铋矿等 一般形成于450 100 主要为300 左右 21 2 压力 中等深度 少数浅成碳酸盐岩中的方解石分解成氧化钙和二氧化碳CaCO3 CaO CO2其中CaO与石英或长石发生反应形成矽卡岩矿物 同时析出CO2CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2埋藏深度太浅 CO2易散失 且温度相对较低 不易形成矽卡岩矿物 埋藏深度太大 因压力大矿物分解困难 化学反应难以进行 中等深度 1 0 4 5km 是形成矽卡岩及有关矿床的最有利条件 22 二 岩浆岩1 中酸性侵入岩 特别是钙碱性系列岩浆岩有利成矿 花岗岩 斜长闪长岩 花岗闪长岩 石英闪长岩 闪长岩2 岩浆岩中钾 钠含量偏高 K2O Na2O总量一般为7 9 的中酸性侵入岩有利成矿 23 3 不同类型中酸性岩浆形成不同类型矿床 SiO2高 低1 与花岗岩类有关的主要有钨 锡 钼矿床2 与花岗岩类及花岗闪长岩类的有关的主要有铅锌矿床3 与闪长岩类有关的有关的主要有铁矿床 24 4 岩体形状 大小及产状 有利成矿的岩浆岩多为中小型岩株 岩瘤 岩钟和岩脉等 侵位于中深到浅成环境的岩体有利成矿 25 三 围岩条件碳酸盐岩或含碳酸盐矿物的岩石 或含碳酸盐矿物的岩石 含钙质是火山岩个凝灰岩1 当火山岩系中夹有一系列碳酸盐岩夹层时 对成矿有利2 成分不纯的碳酸盐岩 薄层 与纯净的厚层碳酸盐岩更有利于成矿3 不同的围岩将形成不同的矽卡岩矿物组合 方解石 Ca 白云石 Mg 膏盐层 Na Fe K Cu 26 四 构造条件1 接触带构造2 围岩层理及层间破碎带3 断层 裂 4 褶皱5 捕虏体构造 27 接触带构造分类 按接触面与围岩关系 按接触带性质 按接触带构造形态 按接触带在岩体部位 按接触面上下岩性关系 28 1 接触带构造1 按接触面与围岩关系分为 1 整合接触 一般不利成矿 但也可形成大规模的似层状 透镜状矿体 如山东金岭镇铁矿 2 不整合接触 有利于成矿 尤其是围岩产状向侵入体倾斜 且接触面较缓时 因矿液组份可占据较大空间面积 可形成大型似层状矿体 倾向不同 相反 有利于成矿 29 2 按接触带性质 构造叠加接触带 多次侵入接触带 热液蚀变接触带 简单接触带 混染接触带 三 矿床类型 30 平直的不利于成矿 形态复杂的接触带有利于成矿 3 按接触带构造形态 锯齿状接触带 港湾状接触带 波状接触带 平直接触带 港湾状接触带 港湾状接触带 31 4 按岩体的部位分为岩体的凹部岩体的凸部岩体的凹部有利于成矿 因为接触带面积大 气水热液量聚集 岩体的凸部 不利于成矿 接触带向着岩体内部 接触带向着岩体外部 32 某地锡石 硫化物矿床地质图1 上三叠系泥质灰岩 灰岩互层 T2K21 2 下三叠系灰岩 白云质灰岩互层 T2K12 3 上三叠系灰岩 T2K21 4 变辉绿岩 5 含斑黑云母花岗岩及其过渡带 6 矽卡岩 7 矿体 Cu Zn Pb Be 8 断层 33 平盖接触带指围岩覆盖在岩体之上 矿体和矽卡岩产状平缓 矿体延展多呈舒缓波状 但与接触带基本一致 与围岩产状相同 平盖型接触带多形成规则的矿体 平盖接触剖面图1 灰岩 2 岩浆岩 3 矿体 4 钻孔 5 按接触面上下岩性关系 平盖接触带 超覆接触带 34 超覆接触剖面图1 闪长岩 2 石榴石 透辉石 柱石矽卡岩 3 蚀变闪长岩 4 大理岩 5 透辉石矽卡岩 6 闪长玢岩岩墙 7 矿体 8 含黑云母透辉石闪长岩 超覆接触带指侵入体超覆与围岩之上 一般有利于形成富矿 矿体多为不规则状和透镜状 35 2 围岩层理及层间破碎带层理发育的围岩 尤其是在不同岩性层之间的层间剥离 层间破碎带及构造裂隙 极有利于形成矽卡岩矿床 层间破碎带控制的矿体 铜官山罗村铜矿 据胡寿奚等 1981 1 冲积层 2 石灰岩 3 页岩 4 矽卡岩 5 角砾岩或破碎带 6 闪长岩 7 石英闪长岩 8 矿体 36 3 断层 裂 区域性深大断裂控制中酸性岩浆岩的分布 往往横穿岩体 与接触带重合及相交的断裂有利成矿 原因是断裂及其破碎带常构成热液活动的通道和成矿的场所 远离接触带的矿体多受断裂控制 某地铁矿地质剖面图 示 断裂破坏的接触带构造 1 表土 2 灰岩 3 闪长岩 4 矽卡岩化闪长岩 37 4 褶皱一般在褶皱轴部的虚脱空间 背斜核部 箱状背斜翼部的平褶皱和褶皱倾伏端有利于岩浆侵入和矿液的流通与贮存 38 5 捕虏体构造实质上是岩体内部石灰岩等捕虏体的接触带构造 矿化沿边缘分布 亦可形成相当规模的矿体 并可指示附近可能存在主接触带构造 产于捕虏体接触带中的矿体 据鄂东灵乡地质队 1 大理岩 2 闪长岩 3 磁铁矿体 4 采空前地形及矿体 39 第三节成矿作用及矿床类型 一 概念二 形成过程三 矿床类型 P111 40 一 概念 矽卡岩矿床的形成在任何情况下都与矽卡岩的形成有着紧密的关系 矽卡岩矿床的成因 长期以来认为是由接触交代作用形成 接触交代作用可分两种情况 1 接触渗滤交代作用2 接触扩散交代作用 41 1 接触渗滤交代作用 在中酸性岩浆与碳酸盐岩接触带 物质或组份的带入和带出是通过在裂隙和间隙中流动的气水溶液进行的交代作用 条件必须要有连通岩体与围岩的断裂 引起热液的流动的动力是温度梯度 温度差 和压力梯度 压力差 这种热液的流动可做较长距离的运移 可形成厚大的交代带 沿裂隙而发生的接触渗滤式交代作用而形成矽卡岩裂隙穿过石灰岩及硅酸盐质岩石 白色部分 42 2 接触扩散交代作用 在中酸性岩浆与碳酸盐岩接触带 物质或组份的带入和带出是通过体系中不同组份的浓度梯度 浓度差 所引起的扩散过程 引起热液的流动的动力是浓度梯度 随着反应带厚度的增加和交代过程的停止 扩散亦将结束 故不能形成很厚的交代带 43 溶液沿花岗岩类及石灰岩之接触面流动时的双交代作用图解1 石灰岩 2 石灰岩中之砂岩层 3 花岗岩 4 矽卡岩带 5 矽卡岩带中原来的接触面 6 各区的界线 7 溶液流动方向 8 发生反应之惰性组份扩散方向 系双交代作用为主 接触渗滤交代作用占优势 双交代作用当热液进入在化学成分和矿物成分不同的两种岩石 如花岗闪长岩灰岩 间的接触带时 由于化学平衡作用 一种浓度高的组份通过组份的浓度梯度或凭借热液向组份浓度低的方向扩散或渗滤的过程 如石灰岩中的CaO向花岗闪长岩方向迁移 花岗闪长岩中的SiO2和Al2O3则向石灰岩方向迁移 由此所引起的相向的交代作用 称为双交代作用 CaO Al2O3 SiO2 44 二 形成过程 通过对矽卡岩矿床的矿物共生组合研究表明 其形成过程具有明显的多期多阶段性 由于不同矿化期和矿化阶段所处的物理化学条件有很大差异 故接触交代矿床中矿物成分非常复杂 矽卡岩及其矿床的成因存在两种基本假说 一是阶段说 以 卡尔波娃为代表 一是渗滤 扩散说 以 科尔任斯基为代表 现以阶段说为例 卡尔波娃将矽卡岩矿床的成矿作用过程可归纳为二个成矿期和五个成矿阶段 1 矽卡岩期2 石英 硫化物期 45 1 矽卡岩期氧化物大量出现 主要形成各种钙 铁 镁 铝的硅酸盐矿物 没有石英出现 矽卡岩期又可分为三个成矿阶段 早期矽卡岩阶段晚期矽卡岩阶段氧化物阶段 46 1 早期矽卡岩阶段 超临界状态 又称为干矽卡岩阶段这一阶段形成以岛状和链状的无水硅酸盐为主矿物如硅灰石 透辉石 钙铁辉石 钙铝榴石 钙铁榴石等 一般无矿石矿物生成 47 2 晚期矽卡岩阶段 临界点附近 又称湿矽卡岩阶段形成具带状或复杂链状构造的含水硅酸盐矿物如阳起石 透闪石 角闪石 绿帘石类等 由于温度逐渐降低 溶液中的铁除部分加入硅酸盐矿物外 大量以磁铁矿的形式出现 2Fe OH 2 FeCl2 Fe3O4 2HCl H2故又称为磁铁矿阶段 上反应式是不稳定的可逆反应 因生成的盐酸将对析出的磁铁矿起溶解作用 而接触带上的石灰岩则可起到与盐酸的中和作用 是反应正常进行 48 3 氧化物阶段 高温 过渡阶段 介于矽卡岩期与石英硫化物期之间 这一阶段形成具架状 层状硅酸盐矿物 如长石类 云母类 及含铍的硅酸盐矿物等 矿石矿物为钨 锡的氧化物如白钨矿 锡石及赤铁矿 少量磁铁矿和高温硫化物如辉钼矿 磁黄铁矿 毒砂等 49 2 石英 硫化物期SiO2不再全部进入硅酸盐矿物 而是独立形成大量石英 硫化物大量出现 常见典型的热液矿物如绿泥石 方解石等 可分为两个成矿阶段 早期硫化物阶段晚期硫化物阶段 50 4 早期硫化物阶段 高温 中温 铁铜硫化物阶段交代早期形成的硅酸盐矿物形成脉石矿物如绿泥石 绿帘石 绢云母 碳酸盐类等 并有萤石和石英 矿石矿物为铜铁钼铋砷的硫化物 如黄铜矿 黄铁矿 磁黄铁矿 毒砂 辉铋矿等 51 5 晚期硫化物阶段 中温 铅锌硫化物阶段交代早期形成的硅酸盐矿物 少量石英 大量碳酸盐类矿物 金属矿物主要为闪锌矿 方铅矿 黄铁矿等 52 5 晚期硫化物阶段 中温 铅锌硫化物阶段交代早期形成的硅酸盐矿物 少量石英 大量碳酸盐类矿物 金属矿物主要为闪锌矿 方铅矿 黄铁矿等 53 三 矿床类型 1 按矿化与围岩关系2 按形成矽卡岩原岩成分3 按工业类型4 按矿物类型 54 1 按矿化与围岩关系1 同时矿化型有用矿物与矽卡岩矿物同时沉淀 空间上 矽卡岩体即是矿体 如磁铁矿矿床 硼矿床和石墨矿床等 2 伴随矿化型有用矿物的沉淀直接替换矽卡岩的矿物组合 矿体富集于矽卡岩的局部地段 3 叠加矿化型有用矿物的沉淀与较晚的热液活动有关 矿化明显地叠加在早阶段的矽卡岩之上 55 2 按形成矽卡岩原岩成分1 镁矽卡岩型指交代白云岩或白云质灰岩而形成的矽卡岩矿床 分布不广 除铁铜矿床外 主要为非金属矿床 金属矿床如河北寿王坟矽卡岩铜矿床 非金属矿床如金云母 青金石 刚玉 软玉 硼矿等 2 钙矽卡岩型指交代石灰岩而形成的矽卡岩矿床 是分布最广的一种类型 主要为金属矿床 如Fe Cu Pb Zn W Sn Mo等 如湖北大冶矽卡岩铁矿床 安徽铜官山矽卡岩铜矿床 56 3 按工业类型1 铁矿床 如湖北大冶 2 铜矿床 安徽铜官山 河北寿王坟3 钨矿床 湖南柿竹园 秦岭孪川钨钼矿4 钼矿床 辽宁杨家杖子5 锡矿床 云南个旧 广东大顶 湖南郴县玛瑙山6 铅锌矿床 辽宁八家子 湖南水口山 吉林天宝山 7 铍矿床 湖南香花岭 57 3 按矿物类型1 磁铁矿 赤铁矿矿床是我国富铁矿石的主要来源 矿床规模以中小型为主 矿床主要与中性及弱酸性的火成岩有关 闪长岩 石英闪长石 花岗闪长岩 矽卡岩主要为钙矽卡岩矿物组合 矿体为似层状 巢状 透镜状等形态 矿石以致密块状为主 矿石矿物主要是磁铁矿 部分赤铁矿及假象赤铁矿 可有少量硫化物出现 黄铜矿 黄铁 方铅矿 闪锌矿 闪锌矿 可综合利用Cu Mo 在长江中下游分布非常广 以湖北大冶铁矿最为著名 58 2 黄铜矿 磁黄铁矿矿床矿床主要与中性和弱酸性火成岩有关 如 二长岩 石英二长岩 花岗闪长岩 石英闪长岩 矽卡岩有钙矽卡岩和镁矽卡岩两种 矿体主要受接触带构造控制呈透镜状 脉状或不规则状 常形成致密块状硫化物矿体 矿石矿物最主要的是黄铜矿 及少量斑铜矿 矿石含铜可达2 8 矿石非常富 长江中下游安徽铜官山 湖北铜录山铜铁矿床 湖北封三洞铜钼矿床 河北寿王坟镁矽卡岩铜矿床 59 3 白钨矿矿床火成岩主要是花岗岩及石英闪长岩 花岗闪长岩 矽卡岩以钙矽卡岩为特征 矽卡岩矿物含铁少 矿石矿物主要是白钨矿 颗粒比较细多在0 5cm以下 常可综合利用Bi