第05章-岩浆-构造环境中的热液矿床.ppt

1、矿 床 学 Ore Geology,第五章 矽卡岩矿床,授 课 内 容,概念、特点及工业意义,形成条件,主要类型及实例,成矿作用与矿床分类,授 课 内 容,1. 概念、特点及工业意义,2. 形成条件,3. 成矿作用与矿床分类,4. 主要类型及实例,接触交代矿床,接触交代矿床矽卡岩矿床 (contact metasomatic deposit / skarn deposit) 产于中酸性侵入体与碳酸盐类岩石（或其它钙镁质岩石）的接触带上或其附近，通过含矿气水溶液交代作用形成，并与矽卡岩（钙铝钙铁榴石系列，透辉石钙铁辉石系列）在成因上和空间上存在联系的一类矿床。,接触交代矿床,1. 概念、特点及工

2、业意义,中酸性侵入体和碳酸盐类等岩石的接触带及其附近，由含矿热液交代作用而形成的热液矿床称为接触交代矿床。接触交代矿床中一般都具有典型的矽卡岩矿物组合，矿床在成因和空间上与矽卡岩存在密切的关系，因此，这类矿床又称矽卡岩型矿床（skarn deposits）。侵入体的存在是矽卡岩型矿床的一个前提条件。,中酸性侵入体和碳酸盐类等岩石的接触带及其附近，由含矿热液交代作用而形成的热液矿床称为接触交代矿床。在接触交代矿床中一般都具有典型的矽卡岩矿物组合，而且矿床在成因和空间上都与矽卡岩存在密切的关系。因此，这类矿床又称矽卡岩型矿床（skarn deposits）。 侵入体的存在是矽卡岩型矿床的一个前提条

3、件。需要强调指出的是，并不是所有的出现矽卡岩的矿床都与侵入体有关。由于不存在侵入体接触带构造，且热液矿化和围岩蚀变（矽卡岩）的形成主要受断裂构造控制，因此这些矿床并不能称为矽卡岩型矿床.,这些矿床并不能称为矽卡岩型矿床， 如青海东昆仑的肯德可克钴铋金铜矿床，其矿体产在富硅的热水沉积硅质岩和富钙的含碳钙质板岩两种地层界限附近的断裂带中，矿区地表范围内和所施工的大量钻孔中都未见到与矽卡岩有关系的侵入体的存在，因此这类矿床与典型的矽卡岩型矿床存在本质的区别，受断裂构造控制明显，应属于热液脉型矿床，因此这种矿床的勘查应沿断裂构造带展开，而非侵入体的接触带及其附近； 再如，西澳大利亚产在高角闪岩相和麻粒

4、岩相变质岩中的深成热液金矿床，其围岩蚀变组合也类似于矽卡岩，但受剪切构造带而非侵入体接触带控制，该类金矿属于典型的热液脉状金矿，目前还没有研究者把其称为矽卡岩型金矿。,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,矽卡岩矿床的特点,矿床的产出部位,分布于中酸性侵入体与碳酸盐类岩石的接触带上或其附近。 多数产于外接触带的矽卡岩化围岩中，少数产于内侧接触带的蚀变侵入体内，一般距接触面100200m范围内，个别可远离接触带达1km以上。,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,矽卡岩矿床相对于接触带的分布情况,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,矿体的形态、产状和规模,矿体的形态和产状复杂，明显

5、受接触带构造的控制。多呈不规则状、似层状、凸镜状、脉状、巢状等。 规模大小不一，由直径仅数米的小矿体，至长数公里、延伸达千米以上巨大矿体。但一般为中小规模。,物质成分极为复杂，主要由金属氧化物、硫化物和一组特殊的矽卡岩矿物组成。 金属氧化物：主要有磁铁矿、赤铁矿、锡石、白钨矿，次有黑镁铁锰矿、红锌矿、黑锰矿等。 金属硫化物：黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、辉钼矿、辉铋矿等。,矿石的物质成分,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,矽卡岩矿物：按成分不同分为钙矽卡岩矿物和镁矽卡岩矿物两类。,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,矿石结构和

6、构造,矿石结构：多为粗粒结构 矿石构造：块状、浸染状、条带状、晶洞状、团块状等,矿床的分带性,矿床常具分带性，由侵入体内向外依次出现：蚀变岩体内矽卡岩外矽卡岩蚀变灰岩灰岩,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,接触交代矿床的蚀变分带,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,是一种具重要工业意义的矿床类型,主要矿产有：铁、铜、铅、锌、钨、锡、钼、钴、金、石墨、刚玉、砷、铍、硼、石棉、压电石英、金云母和石榴石等 矽卡岩矿床在世界矿产储量中所占的比重：,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,矽卡岩矿床的工业意义,富铁矿：25 钨 矿：50 铅锌矿：25,我国是世界上矽卡岩矿床最发育的国家之

7、一，是我国富铁、富铜矿和钨锡矿的主要矿床类型,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,矽卡岩型Cu矿：16.4 (总开采量的第一位，41.2%) 矽卡岩型Fe矿：11.2（富矿总储量占第一位） 矽卡岩型W矿：60.6 矽卡岩型Sn矿：69.6 矽卡岩型Bi矿：87.6 矽卡岩型Mo矿：22.7 矽卡岩型PbZn矿：18.3 矽卡岩型Au矿（包括伴生金）：20,授 课 内 容,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,2. 形成条件,3. 成矿作用与矿床分类,4. 主要类型及实例,2.形成条件,接触交代矿床,显生宙的造山带构造体系是矽卡岩矿床形成的有利大地构造环境。 矿床主要产于洋陆俯冲造山带

8、、陆陆碰撞造山带、大陆边缘坳陷带及大陆内部裂谷环境，特别在地球演化晚期的中-新生代，矽卡岩型矿床较为发育。,岩浆演化过程分异出含矿溶液，是形成矽卡岩矿床的先决条件,2.形成条件,接触交代矿床,岩浆岩条件,岩性,主要为中酸性岩浆岩，按岩性分为两个系列,钙碱性系列：花岗岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长岩 碱性系列：碱性正长岩、花岗正长岩、石英二长岩、二长岩,与成矿关系密切的主要是钙碱性系列的中酸性侵入岩 不同的矿种往往表现出明显的成矿专属性：,Fe、Cu、Au：闪长岩、花岗闪长岩、二长岩 Pb、Zn：花岗闪长岩、花岗岩 W、Sn、Mo：花岗岩,2.形成条件,接触交代矿床,侵入深度,中深

9、至浅成（14.5km），中细粒至斑状结构,侵入体多为中小型规模，出露面积一般小于50 km2，多为210 km2,2.形成条件,接触交代矿床,岩体规模、形态,多呈岩株、岩瘤、岩钟、岩脉状等,山东沂南Au-Cu-Fe矿,大多为中新生代，少数为古生代（我国东部主要为燕山期，西部主要为海西期）,侵入体时代,围岩条件,2.形成条件,接触交代矿床,与成矿关系密切主要是各类碳酸盐岩类地层：石灰岩（大理岩）、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩、泥灰岩、钙质页岩等；其次是火山岩（安山岩、英安岩和凝灰岩等） 我国矽卡岩型铜矿床中，围岩属碳酸盐类岩石的矿床占95 碳酸盐岩与火山岩、页岩互层时对成矿较有利,2.形成条件

10、,接触交代矿床,山东沂南金铜铁矿床剖面图,2.形成条件,接触交代矿床,围岩的物理性质（节理、裂隙、孔隙率、渗透率等）对矿化富集和矿体形态、产状有重要影响,决定了成矿流体在围岩中扩散、渗滤的速度及流量，控制围岩与热液间反应的表面积 机械性质决定了围岩在外力作用下发生形变的方式（断裂、裂隙或层间破碎带）及规模,围岩的化学成分控制了矽卡岩的成分和矿物组合（钙矽卡岩镁矽卡岩）,地质构造条件,构造控制含矿溶液的通道，也为成矿提供有利的空间,2.形成条件,接触交代矿床,侵入体与围岩的接触带构造,大陆围岩层理、层间破碎带及构造裂隙,褶皱构造,捕虏体构造,矽卡岩矿床绝大部分受接触带构造控制，其形态极为复杂，有

11、平直的、波状的、港湾状的、锯齿状的等等,按接触带性质：简单接触带、混染接触带、构造叠加接触带、多次侵入接触带、热液蚀变接触带等 按接触面与围岩层理关系：整合接触、不整合接触,2.形成条件,接触交代矿床,侵入体与围岩的接触带构造,侵入接触的几种基本形式,简单接触带,混染接触带,构造叠加接触带,多次侵入接触带,热液蚀变接触带,2.形成条件,接触交代矿床,2.形成条件,接触交代矿床,接触面与围岩层理的关系,整合接触,不整合接触,岩体凹部通常对成矿比较有利,2.形成条件,接触交代矿床,围岩层理、层间破碎带及构造裂隙,不同岩性岩层之间的层间剥离、层间破碎带及构造裂隙，对矽卡岩矿体具重要控制意义，往往形成

12、多层矿体,2.形成条件,接触交代矿床,层间破碎带控矿,2.形成条件,接触交代矿床,第一含矿层,第二含矿层,第三含矿层,第四含矿层,第五含矿层,第六含矿层,新发现的含矿层,山东沂南金铜铁矿床多层矿体示意图,褶皱构造,褶皱轴面发生弯曲处、褶皱倾伏端及褶皱的方向和性质发生变化处，有利于岩浆的侵入和与其伴随的矿化。,2.形成条件,接触交代矿床,捕虏体构造,岩体内部灰岩等捕虏体的接触带构造，规模大小不等，矿化常沿捕虏体边部断续分布，有时整个捕虏体都被交代，形成相当规模的矿体,2.形成条件,接触交代矿床,矽卡岩矿床形成温度区间为200800，其中： 矽卡岩矿物形成于300800 磁铁矿等金属氧化物形成于3

13、00600 硫化物形成于200400,物理化学条件,2.形成条件,接触交代矿床,温度条件,深度和压力条件,中深至浅成（14.5km） 形成压力一般为30300 MPa,授 课 内 容,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,2. 形成条件,3. 成矿作用与矿床分类,4. 主要类型及实例,3.成矿作用与矿床分类,成矿方式,接触渗滤交代作用：由中酸性侵入体分泌出来的含矿气水溶液沿着接触带的裂隙系统渗滤，并与周围的岩石发生交代。,接触交代作用是矽卡岩矿床成矿的主要方式,受温度梯度和压力梯度控制 渗透范围大，可形成厚大的交代带，也可在距接触带较远的围岩中交代成矿,接触交代矿床,接触扩散交代作用（双交

14、代作用）：发生在两种两种不同物理化学性质的岩石接触带，在上升溶液的影响下，使原来两种岩石中的组分通过粒间溶液在横切接触面的方向上发生相向的扩散交代，形成矽卡岩。,浓度梯度是扩散运移的动力 扩散范围小，难于形成厚大的交代带,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,在矽卡岩矿床形成过程中，渗滤交代作用和扩散交代作用往往共同作用，密不可分，并构成复杂的配置,在深部相对塑性的条件下，接触带裂隙、节理不发育，扩散交代起重要作用 在浅部相对脆性的条件下，接触带裂隙和节理发育，渗滤交代作用占优势,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,成矿过程,矽卡岩矿床是在很长的时间和很大的温度变化范围内形成的，成矿过程具多

15、期性和多阶段性，可划分为两个成矿期、五个成矿阶段：,矽卡岩期,石英硫化物期,早期矽卡岩阶段,晚期矽卡岩阶段,氧化物阶段,早期硫化物阶段,晚期硫化物阶段,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,以形成高温、岛状和链状的无水硅酸盐矿物（硅灰石、透辉石、钙铁辉石、钙铝榴石、钙铁榴石、方柱石等）为特征，因而也称干矽卡岩阶段 是在高温的超临界状态下形成的 通常无硫化物的沉淀，在镁矽卡岩中可形成磁铁矿和硼酸盐，钙矽卡岩中形成白钨矿,矽卡岩期, 早期矽卡岩阶段,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 (硅灰石) + CO2 CaCO3 + MgCO3 + 2SiO2

16、= CaMgSi2O6 (透辉石) + 2CO2 CaCO3 + FeO + 2SiO2 = CaFeSi2O6 (钙铁辉石) + 2CO2 3CaCO3 + Al2O3 + 3SiO2 = Ca3Al2Si3O12 (钙铝榴石) + CO2 3CaCO3 + Fe2O3 + 3SiO2 = Ca3Fe2Si3O12 (钙铁榴石) + 3CO2,典型矽卡岩矿物的反应式,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,石榴石矽卡岩 （山东沂南金铜铁矿床）,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,交代早期矽卡岩阶段的矿物，以形成复杂链状的含水硅酸盐类矿物（阳起石、透闪石、角闪石、绿帘石-黝帘石、硅镁石等）为特

17、征，也称湿矽卡岩阶段, 晚期矽卡岩化阶段,2CaO3 + 5MgCO3 + 8SiO2 + H2O = Ca2Mg5Si8O22(OH)2 (透闪石) + 7CO2,此阶段随着温度的降低，溶液中铁的惰性增强，难于进入硅酸盐格架，而以大量磁铁矿的形式沉淀，故又称磁铁矿阶段,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,晚期矽卡岩矿物 （山东沂南金铜铁矿床）,条带状 矽卡岩矿石,磁铁矿硫化物 （山东沂南金铜铁矿床）,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,碳酸盐类岩石对HCl的中和作用，有利于促进磁铁矿的形成 此阶段是在接近临界点的

18、气化高温热液条件下进行的，OH-，CO2和H2S等矿化剂起明显作用,FeCl2 + 2H2O = Fe(OH)2 + 2HCl 2Fe(OH)2 + FeCl2 + 2SiO2 = Fe3O4 (磁铁矿) + 2HCl + H2,介于矽卡岩期和石英硫化物期之间，具有过渡性质，以形成层状和架状硅酸盐化物（正长石、酸性斜长石，金云母、白云母、黑云母）、金属氧化物和含氧盐（磁铁矿、赤铁矿、锡石、白钨矿等）为特征 该阶段后期可形成少量的金属硫化物（辉钼矿、磁黄铁矿、毒砂等） 矿化作用是在高温热液条件下进行的, 氧化物阶段,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,SiO2不再与Ca、Mg、Fe、Al 组成

19、矽卡岩矿物，而是独立形成大量石英 有典型热液矿物绿泥石、方解石等 有大量金属硫化物形成,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,石英硫化物期,交代早期硅酸盐矿物，形成绿泥石、绿帘石、绢云母、碳酸盐、萤石、石英等脉石矿物 矿石矿物以Fe-Cu硫化物为主（磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂等），也见Mo和Bi的硫化物（辉钼矿、辉铋矿），亦称铁铜硫化物阶段 形成于高中温热液条件,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床, 早期硫化物阶段,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,硫化物矿石 （山东沂南金铜铁矿床）,脉石矿物主要为交代早期硅酸盐矿而形成的绿泥石、绢云母以及大量的石英和碳酸盐类矿物。 矿石矿物主要为方

20、铅矿、闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿等，故又称铅锌硫化物阶段 形成于中低温热液条件下,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床, 晚期硫化物阶段,3.成矿作用与矿床分类,接触交代矿床,矽卡岩矿床的分类,矽卡岩矿床,接触交代矿床,3.成矿作用与矿床分类,授 课 内 容,接触交代矿床,1. 概念、特点及工业意义,2. 形成条件,3. 成矿作用与矿床分类,4. 主要类型及实例,按矿种分，矽卡岩矿床的主要类型有：,矽卡岩型锡矿床,矽卡岩型钼矿床,矽卡岩型铍矿床,矽卡岩型铁矿床,矽卡岩型铜矿床,矽卡岩型铅锌矿床,矽卡岩型钨矿床,矽卡岩型金矿床,接触交代矿床,4.主要类型及实例,多产于大洋岛弧带、大陆边缘造山带和大陆

21、边缘裂谷带 有关火成岩为中性至弱酸性，如闪长岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、二长岩等 矿体形态极为复杂，取决于接触带构造形态 非金属矿物以钙矽卡岩矿物为主有（透辉石、钙铁辉石、钙铁榴石、方柱石、阳起石、绿帘石）,矽卡岩型铁矿床,接触交代矿床,4.主要类型及实例,矿石矿物主要为磁铁矿和赤铁矿，硫化物较少，常伴有铜、金、钴和锌等矿化 矿床规模一般不大，多为中下型；但矿石品位较高，一般含铁4050，是我国富铁矿的主要来源之一 在俄罗斯、美国、中国分布广；我国主要分布于长江中下游一带、太行山东麓以及鲁中、浙、闽、粤等沿海一带 典型矿例：湖北大冶,接触交代矿床,4.主要类型及实例,接触交代矿床,4.主要类型

22、及实例,矿区位于下扬子台褶带的古生代三叠纪拗陷带，系地幔上隆和地壳结构较薄弱的部位,接触交代矿床,4.主要类型及实例,湖北大冶铁矿,陡倾斜矿体剖面图,缓倾斜矿体剖面图,接触交代矿床,4.主要类型及实例,金属矿物主要为磁铁矿、次为赤铁矿、假象赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等，在氧化带还见有针铁矿、孔雀石、辉铜矿、赤铜矿等。 脉石矿物主要为透辉石、金云母、方解石、白云石、石英等 矿石构造以致密块状为主，次为浸染状和花斑状，交代结构普遍,湖北大冶铁矿,矽卡岩型铜矿床,多产于大陆边缘造山带，次为大洋岛弧环境 火成岩主要为花岗闪长岩、石英二长岩、石英闪长岩和二长花岗岩 脉石矿物为钙矽卡岩（钙铁钙铝榴石

23、、透辉石、绿帘石等）或镁矽卡岩矿物（镁橄榄石、硅镁石、透辉石、金云母、透闪石、蛇纹石等）组合,接触交代矿床,4.主要类型及实例,接触交代矿床,4.主要类型及实例,矿石矿物最主要为黄铜矿，次为斑铜矿、辉铜矿，含磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿等 铜品位较富，可达28，可伴生Fe、Mo、Au、Co、W、Sn、Pb-Zn等矿化 环太平洋带和特提斯-喜马拉雅构造带是世界上矽卡岩铜矿分布的主要地区，中-新生代为主要成矿时代 典型矿例：安徽铜官山、河北寿王坟,接触交代矿床,4.主要类型及实例,安徽铜官山铜矿床,接触交代矿床,4.主要类型及实例,接触交代矿床,4.主要类型及实例,矿石成分复杂，金属主要有磁铁矿、磁黄

24、铁矿、黄铁矿和黄铜矿，次为赤铁矿、镜铁矿、白钨矿、辉铜矿、毒砂、闪锌矿、方铅矿等 脉石矿物主要一套钙矽卡岩矿物组合（硅灰石、方柱石、透辉石、钙铝榴石、钙铁榴石、符山石、绿帘石、阳起石、绿泥石等） 矿石构造以致密块状为主，次为浸染状,安徽铜官山铜矿,矽卡岩型金矿床,接触交代矿床,4.主要类型及实例,多产于大陆边缘造山带和大陆边缘裂谷带 有关的火成岩主要为中酸性中浅成侵入岩，如石英闪长玢岩、二长闪长玢岩、二长花岗岩、花岗斑岩等 脉石矿物为一套矽卡岩矿物组合，并发育中低温热液蚀变（绿泥石化，高岭土化、碳酸盐化）,接触交代矿床,4.主要类型及实例,金属矿物有自然金、磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、镜铁矿等 矿石一般为中低品位，大多为1.510 g/t，最高可达50 g/t，储量一般为数吨至数十吨，常伴生有Cu、Fe、Ag等矿化 主要分布于环太平洋成矿域和特提斯-喜马拉雅成矿域，成矿时代主