第五章 伟晶岩矿床2012

伟晶岩矿床伟晶岩矿床

一、伟晶岩矿床的有关概念二、伟晶岩矿床的特点三、伟晶岩矿床的形成条件四、伟晶岩矿床的成矿作用五、伟晶岩矿床形成过程六、伟晶岩矿床类型和实例一、伟晶岩矿床的有关概念1、伟晶岩是一种矿物颗粒结晶粗大的，具有一定内部构造特征，常呈不规则岩墙、岩脉或凸镜状产出的地质体。伟晶岩中的有用组份富集并达到工业要求时，即成为伟晶岩矿床。2、伟晶岩一般可分为岩浆伟晶岩和变质伟晶岩两大类。

伟晶岩矿床的有关概念3、岩浆伟晶岩是在岩浆活动的晚期，在侵入体冷凝的最后阶段形成，位于侵入体的顶部或附近的围岩中，主要成分与母岩一致，只是在结构、构造上和形状、产状上与母岩体有明显的差别。4、各种不同成分的侵入体，在一定的条件下都可以形成伟晶岩。与不同成分的侵入体有关的伟晶岩矿床，可概略地分为花岗伟晶岩矿床、硷性伟晶岩矿床、基性和超基性伟晶岩矿床三类。二、伟晶岩矿床的特点（一）

化学成分伟晶岩矿床中至少集中有40种以上的化学元素，主要是氧和亲氧元素Si、Al、Na、K、Ca等，稀有、分散、稀土和放射性元素Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、Hf、La、Ce、U、Th等，以及Sn、W、Mo、Fe、Mn等金属元素和F、Cl、B、P等挥发组份。二、伟晶岩矿床的特点稀有、稀土和放射性元素，在伟晶岩中常能高度富集，其含量可以超过地壳中平均含量的几十倍、几百倍甚至几千倍。Li的克拉克值是0.0021%，在伟晶岩矿床中可达1－2%，大约增加了476－952倍；而Be的克拉克值是0.00013%，在伟晶岩矿床中可达1%，即增加了7692多倍。二、伟晶岩矿床的特点（二）矿物成分伟晶岩中的矿物成分，丰富多彩。以矿物种类而言，花岗伟晶岩中最为复杂，在300种以上。在伟晶岩矿床中常见的矿物为下几类：（1）硅酸盐矿物：石英（包括水晶等）、斜长石、微斜长石、正长石、白云母、霞石和辉石等。长石、石英和云母构成伟晶岩的主体部分。伟晶岩矿床的特点（二）矿物成分（2）稀土和放射性元素矿物：含锂矿物：锂云母、锂辉石、透锂长石、磷铝石和锂电气石等。含铍矿物：绿柱石、硅铍石和硅铍钇矿等。含铌、钽矿物：钽铁矿物、褐钇铌矿、烧绿石、细晶石等。含锆矿物：锆石、曲晶石以及銫榴石、方钍石、钍石和晶质铀矿等。

伟晶岩矿床的特点（二）矿物成分（3）稀土元素矿物独居石、磷钇矿、褐帘石等。（4）金属矿物锡石、黑钨矿、辉钼矿、磁铁矿和钛铁矿等。（5）含挥发份矿物萤石、电气石、磷灰石、黄玉等。（三）伟晶岩矿床组构

伟晶岩中的矿物总是以一定的共生组合出现。每一个矿物共生组合的生成，反映了一定的物理化学条件和地质条件，形成了一定的结构和构造，并出现在伟晶岩的一定部位。1．结构:细粒结构、文象结构、粗粒结构（1-10cm），巨晶结构（10-200cm），交代结构。2．构造：带状构造（三）伟晶岩矿床组构伟晶岩矿床中，带状构造是最主要而常见。由伟晶岩不同结构的部分组成的条带，沿岩体的走向和倾斜，成有规律的分布而成。发育完好的带状构造，从伟晶岩体的边缘到中心，可分如下几个带：（1）边缘带矿物晶体比较细小，主要由细粒结构的石英、长石组成，厚度不大，约为几厘米，形状不规则，有时不连续。与围岩界线明显，有时为渐变关系。（三）伟晶岩（矿床）的组构（2）外侧带矿物结晶颗粒较粗，主要呈细粒结构或文象结构。由斜长石、微斜长石，石英、白云母等组成，有时也有绿柱石等稀有矿物出现。外侧带的厚度比边缘带大，变化也大，有时不对称也不连续。（三）伟晶岩（矿床）的组构（3）中间带：矿物结晶颗粒更大，常呈粗粒结构、似文象结构和块状结构。矿物成分复杂，除块状的长石、石英和云母外，有绿柱石、锂辉石等稀有元素矿物。交代作用发育，与交代作用有关的稀有元素矿物较多，常是稀有金属矿化发育的地段。此带厚度变化大，有时为几十厘米，有时可达数十米，是伟晶岩矿床的主要部分。（4）内核：石英块体或锂辉石块体组成。（三）伟晶岩体（矿体）大小、形状的产状

伟晶岩体大小差别很大，厚度从几厘米到几十米，沿走向长几米到几百米，甚至上千米。延深可达几百米。伟晶岩的形状多种多样，最常见的是脉状、囊状及凸镜状。可见到串珠状、树根状、网状等复杂奇特的形态。（三）伟晶岩（矿床）的组构伟晶岩的形状受围岩岩性及构造的影响。沿围岩的层理及片理贯入的伟晶岩多成脉状，延伸较大，其走向和倾向都与围岩的层理和片理一致；分布在剪性和压剪性裂隙中的伟晶岩脉，形态规则，延伸较远、深度较大，脉幅宽，常作雁行状排列；受张裂隙控制的伟晶岩体，多呈凸镜状，规模较小。矿体大小、形状、产状巨大的伟晶岩脉或脉体的膨胀部分，以及凸镜状或囊状的伟晶岩体中，分带性和矿化均较好。巨大的伟晶岩脉由于有较小的表面积、溶液散热较慢、结晶的时间较长，成矿组份能高度集中（包括挥发份），形成最富集的矿化地段。矿体大小、形状的产状伟晶岩脉的产状有陡有缓。陡倾斜的，甚至直立的岩体，一般多左右对称，矿化富集在脉的上部或顶部，特别是脉体的膨大部分。缓倾斜的伟晶岩体，上下不完全对称，矿化多富集在脉体的上部。板状伟晶岩中，倾角在450－900之间的，对稀有金属矿化富集最有利。但在加拿大的伯尼克的大型钽、铯伟晶岩矿床，其产状平缓，倾角只有200。研究伟晶岩脉产状对矿化的控制时，应综合分析成矿的条件。三、伟晶岩矿床的形成条件

（一）物理化学条件1．

温度伟晶岩形成的长期性和复杂性，形成温度变化范围大。A.费尔斯曼认为花岗伟晶岩浆开始结晶为800－7000C，而伟晶岩作用的主要阶段为600-4000C。新疆阿尔泰某伟晶岩形成温度为553-4650C(邹天人等)；内蒙某白云母伟晶岩为521-4490C。（一）物理化学条件

1．压力B.施马京的实验资料，开始时可能达到800-500MPa，在作用结束时降到200-100MPa。金兹堡等按伟晶岩矿床形成的深度分出四个伟晶岩相；①1.5-3km—较小深度的(水晶)；②3.5-7km—中度深度的(稀有金属)；③从7-8到10-11km—较大深度的(云母)；④超过10-11km—极深的(陶瓷原料)。矿床形成的深度较大，深度小的近地表带和浅成带不利于伟晶岩的形成。(二)岩浆岩条件

花岗伟晶岩在成因上和空间上与花岗岩类侵入体有关，主要形成于各时代的地槽褶皱带中。我国古生代的祁连一秦岭加里东褶皱带，阿尔泰及内蒙海西褶皱带，常见到花岗伟晶岩围绕花岗岩类呈带状分布。伟晶岩脉中交代作用发育利于成矿。(三)地质构造条件伟晶岩在空间分布上，明显地受地质构造的控制地槽一褶皱带、古地块边缘断裂带，不同构造单元的结合地段等，形成断续延续伸几十公里到几百公里以上，宽几公里到10-20km的伟晶岩带。

(四)围岩条件伟晶岩矿床主要产生在强烈褶皱带和花岗岩侵入体发育的地区。因此伟晶岩矿床的围岩经常是区域变质的岩石，如片岩、片麻岩以及混合岩。少数产在基性岩和超基性岩中，在未经变质的沉积岩盖层中以及火山岩中，伟晶岩比较少见。(四)围岩条件围岩的物理性质影响伟晶岩的发育程度、性质和封闭条件的好坏，直接关系到伟晶岩的形态、规模和结晶作用的完善程度。围岩的化学成分对变质成因的伟晶岩的影响比岩浆作用成因的伟晶岩要大得多。四、伟晶岩矿床的形成过程和成矿作用

费尔斯曼认为花岗伟晶岩的形成是有阶段性的。这些阶段与伟晶岩的物理化学平衡系统的变化有关，很大程度上取决于变化着的温度、压力和浓度花岗岩伟晶岩的形成过程分为五个阶段和十一个地质相。四、伟晶岩矿床的形成过程和成矿作用杰翰斯特别强调水及其它挥发物在伟晶岩形成中的作用。岩浆中饱和水后，则会从结晶的熔体中分异出一种超临界的含水流体，在适当的温度和压力下就有可能形成伟晶岩。伟晶岩矿床的成矿过程金兹堡认为伟晶作用的地球化学演化，主要表现为一些硷金属为另一些硷金属的交替上。把整个伟晶岩作用，以不同的硷金属作用为代表，划分为下列的地球化学阶段：①Ca-Na、②K、③Li、④Na、⑤K-(Rb)、⑥Li-K-Rb-Cs①+②+③：原始结晶作用阶段。④+⑤+⑥：交代阶段。Ca-Na阶段为伟晶岩作用的开始阶段。主要特征为更长石，典型的伴生矿物为黑云母。常构成伟晶岩的边缘带伟晶岩矿床邹天人根据我国稀有金属伟晶岩矿床的特点，提出伟晶岩作用过程中元素的地球化学阶段：①Ca-Na阶段，TR矿化②K阶段③早期Na的阶段，④Na-Li阶段，Li-Nb-Ta的矿化⑤晚期Na阶段，Ta-Hf的矿化⑥晚期Li阶段，Cs-Rb-Li-Ta-Hf的矿化；⑦Cs阶段，Cs的矿化；⑧硅阶段。①+②：TR-Nb-U-Th-Zr矿化；

②+③：Nb-Be矿化结晶分异作用出现挥发组份参加交代作用发育伟晶岩矿床成矿的关键因素伟晶岩矿床成矿的关键因素在伟晶岩矿床形成中，结晶分异作用是主要的。由于温度的降低，使组成伟晶岩矿床的主要矿物，如长石、石英和云母，以及一些稀有元素矿物，如绿柱石、铌-钽铁矿等，从伟晶岩熔浆中逐渐结晶出来。对一些在母岩体内与之呈过渡关系的伟晶岩，可能是母岩的再结晶作用形成的。伟晶岩矿床成矿的关键因素在比较稳定的封闭环境中，在挥发组份的参加下，随着结晶作用的进行，可产生分异的现象，形成完好的带状构造。当母岩基本固结后，残余的富含母岩组份和挥发份的气态溶液，在适宜条件下，继续保留在母岩体内，引起母岩矿物的再结晶，形成巨大晶体集合体一伟晶岩。伟晶岩矿床成矿的关键因素在伟晶岩矿床形成的整个过程中，H2O和其它挥发组份如：F、Cl、B、P、CO2等都起着积极的作用。伟晶岩熔浆中，大量集中挥发组份，会使熔浆的结晶温度降低、粘度变小，有利于分异作用的进行挥发组份的存在，将增加伟晶岩浆的内应力，在构造应力的作用下，可侵入到母岩的外壳，或围岩的构造裂隙中去，形成伟晶岩脉。伟晶岩矿床成矿的关键因素挥发组份能与成矿元素构成易溶的络合物，增强成矿元素的搬运和集中能力，使之在伟晶岩体的适宜部位富集成矿。在伟晶岩矿床形成的后期，由于挥发组份的聚集，在一定条件下形成了气水热液，对早期晶出的矿物发生强烈的交代作用，交代作用对稀有元素矿物的形成和富集有很大贡献。伟晶岩矿床成矿的关键因素伟晶岩矿床演化的后阶段，交代作用发育，交代作用的产生是伟晶岩成矿作用的转折点。引起交代作用的溶液，主要来自伟晶岩本身，是伟晶岩熔体分异演化所残留下来的一部分。交代作用表现为早期晶体的矿物为后期矿物所交代。伟晶岩矿床中，交代作用与稀有金属矿化关系最为密切。伟晶岩矿床成矿的关键因素交代作用不发育的伟晶岩，仅见部分锂、铍及铌的矿化，稀土矿物虽较多见，但一般工业价值不大。结晶岩脉内交代作用愈发育，稀有元素矿化的可能性就愈大。伟晶岩矿床成矿的关键因素最常见的交代作用为白云母化、钠长石化和锂云母化。从伟晶岩作用发育的早期到晚期，从岩体的边缘到内部，常表现为白云母化、钠长石化和锂云母化的顺序。白云母化与铍、铌的矿化关系密切，钠长石化与铍、铌和部分钽的成矿关系密切，锂云母化和钠长石化同时发育的伟晶岩，常与K、Na等物质组成易溶的络合物。伟晶岩的成矿作用演化到一定阶段时，络合物被破坏，产生硷质的交代作用，并导致稀有金属矿物的沉淀。新疆阿尔泰三号伟晶岩脉四、伟晶岩矿床主要工业类型稀有金属伟晶岩矿床稀土元素伟晶岩矿床白云母伟晶岩矿床含水晶伟晶岩矿床四、伟晶岩矿床主要类型1．稀有金属伟晶岩矿床⊿该类型矿床是Li、Be、Nb、Ta矿床的重要类型⊿矿床分布于花岗岩体内外、接触带中⊿矿体形态岩株状、脉状及似层状⊿具有复杂的交代作用，以钠长石化作用和稀有元素矿化交代作用为主四、伟晶岩矿床主要类型⊿矿床具较大的工业意义，可开采利用锂辉石、透锂辉石、磷铝石、锂云母、绿柱石、铯榴石、铯锂云母、含铷锂云母、铌-钽铁矿、锡石等1．稀有金属伟晶岩矿床2．稀土元素伟晶岩矿床一般分布于太古代地层中，常与同期微斜花