矿床学复习资料 - 3岩浆矿床.doc

岩浆矿床概述：一、 概念：1、岩浆矿床 广义：凡与岩浆活动有成因联系的各类矿床。 狭义（正岩浆矿床）：在地壳深处（主要硅酸盐矿物结晶的过程中）岩浆冷凝过程中，由岩浆分异作 用使有用组分富集而形成的矿床。2、岩浆分异作用 由于物理、化学条件、地质条件改变使岩浆成分不断改变，单一岩浆化分为多种岩浆的作用。按分异 作用的性质可分为结晶分异作用和熔离作用。岩浆中成矿物质的析出和聚集的过程。二、 矿床特点： 1、矿床大多产于岩浆岩中，尤其是基性、超基性岩中，少数与碱性岩、花岗岩有关；岩浆岩既是母 岩也多是矿体的围岩。 2、矿床是在岩浆固结成岩的过程中形成的，即矿体与岩浆岩是同时或近同时形成的。因此，绝大多 数岩浆矿床属同生矿床（个别贯入矿体为后生矿床）。 3、矿体主要呈透镜状、脉状、似层状及不规则状等，产于侵入岩体内部，有的整个岩体即是矿体， 与岩体产状有关，少数产于岩体近邻的围岩中。由于岩浆分异不可能进行的完全彻底，矿体与围 岩多呈渐变过渡关系 。 4、矿石组构主要具浸染状、块状构造，晶粒结构、海绵陨铁结构等。 5、矿石的矿物组成与母岩基本相同，同质不同量；矿石与母（围）岩石矿物组合常具一致性，即矿 石中的矿石矿物常是岩浆岩的副矿物，而母岩的主矿物常是矿石中的脉石矿物。 6、围岩蚀变一般不发育；成矿温度高，多在1200-1500C，硫化物多在1100- 500C。 7、主要矿产：铬铁矿、钒钛磁铁矿、铂族元素、铜镍硫化物矿、金刚石等 8、成矿元素： 铁族元素：Fe，Ti，V（独立矿物钛铁矿，钛铁尖晶石;硫化物；类质同象：硫化物晶格替代Fe） Cr（独立矿物氧化物，硫化物） Ni（S，硫化物，镍黄铁矿） 亲硫元素：Cu（硫化物） Pt族元素（Pt，Pd，Os，Ir，Ru，Rh）：自然元素铬铁矿矿床（自然铂、自然钯） 化合物（S、As、Te）铜镍硫化物矿床 岩浆射气元素：C、P、S、O等。三、 研究意义：1、工业意义：在国民经济建设中具有重要工业意义 如产于岩浆岩体中的钒钛磁铁矿、铜镍硫化物 矿床具有丰富的储量；巨大潜力的非金属建筑材料资源如花岗石、浮石及火山渣、膨胀珍珠岩原 料、铸石及石棉原料等 ；有的矿产如金刚石、铬铁矿只产于岩浆矿床中。2、理论意义：在研究矿床成因及矿产分布规律方面具有重要理论意义。形成条件：岩浆矿床形成中起主导作用的地质因素是岩浆岩条件和构造条件。物理化学上主要为温度和压力条件、同化作用、挥发组份作用等。一、温压条件 1、温度：矿床形成的温度较高，温度多数在500-1200，少数可降到300； 2、压力：矿床形成的深度较高，一般在地表以下数公里-数十公里，压力大致相当于100-1000 MPa。 二、 岩浆岩条件形成岩浆矿床的首要条件岩浆是岩浆矿床成矿物质的主要来源和载体。岩浆岩则是成矿体的母岩和围岩。因此原始岩浆的性质，含有用组份的多少，对能否形成矿床有着重要的影响。 1、大地构造与岩浆岩 A、大陆板块内部热点、裂谷形成的层状基性-超基性侵入体一般规模较大，分异良好，常与铬铁 矿矿床、PGE矿床、钒钛磁铁矿矿床有关。金刚石矿床常与大陆板块内深大断裂形成的金伯利 岩及钾镁煌斑岩有关。 B、裂谷早期或弧后绿岩带中的橄榄质科马提岩属超镁铁质熔岩，其中常有硫化镍矿床产出。 C、板块缝合带与蛇绿岩套有关的镁质超基性岩体中，常产出铬铁矿矿床（阿尔卑斯型）。岩体和 矿床实际形成于大洋板块的增生边界（洋脊裂谷），成岩成矿后随洋板块迁移至板块俯冲消减 边界，最终残留于板块碰撞形成的缝合带中。 2、成矿专属性：一定种类的岩浆矿床往往与特定成分的岩浆岩有密切关系 。不同成分的岩浆岩具有 不同的成矿专属性。 A、基性-超基性岩 a、超基性岩体：超镁铁岩体常与铬铁矿有关，单斜橄榄岩主要与铜-镍硫化物矿床有关 b、超基性-基性杂岩：纯橄榄岩-辉长岩组合常与铬铁矿有关，单斜辉石岩-辉长岩组合常与铜- 镍硫化物矿床有关， c、基性岩体：辉长岩-苏长岩组合与铜-镍硫化物矿床有关，辉长岩-斜长岩及单独的斜长岩两类 组合主要与钒钛磁铁矿有关 B、金伯利岩 为弱碱性超基性岩，与金刚石矿床有关 C、霞石正长岩、碳酸岩体 常与霞石-烧绿石-稀土元素矿床有关 D、花岗岩 与之有关的有稀有、稀土元素矿床 3、挥发性组份作用： 挥发组份氢及岩浆射气元素族对岩浆的分异、同化作用及某些成矿元素的迁移与富集有 重要影响，故称其为“矿化剂”。其主要作用有： A、原始岩浆中的挥发份主要有H2O、F、Cl、B、S、As、C、P等，因其熔点低、挥发性高，尤 其是能与Au、Ag、Pt、Pa、W、Sn、Mo、Pb、Zn、Cu等多种金属元素组成易溶络合物，而 使之保留在岩浆的残余溶液中并可能富集成矿； B、络阴离子有利于矿液长距离迁移，使金属元素的结晶温度降低； C、挥发份降低岩浆粘度，有利于矿液流动、元素聚集，结晶时间长可缓慢结晶； D、挥发份对压力变化特别敏感，常使成矿物质自下部带到上部，集中到有利的构造部位成矿。 4、同化作用：同化作用是指岩浆运移过程中熔化了通道岩石等外来物质,从而改变岩浆成分的作用。 同化作用可产生如下影响： A、可能增加岩浆中的有用组分。如同化富炭质地层可能形成石墨矿床，同化富铁石英岩可能有利 于铁矿的形成。 B、可能增加挥发组分的含量。如岩浆上升和就位后可能吸收地层水，或熔化地层中硫化物，使岩 浆中矿化剂和挥发组分含量增加，从而影响有用矿物的结晶作用。 C、改变岩浆主要组分的含量。岩浆成分的改变可能会影响成矿作用，例如，岩浆如增加了SiO2、 CaO、K2O、Na2O等成分则有利于铜镍硫化物的熔离成矿，铁质增加则不利于硫化物的熔离成 矿。 5、岩浆侵入期次 岩浆矿床的产出与岩浆的侵入期次往往具有一定的关系： 从区域上看矿床常常产在同一构造运动形成的岩浆岩带内部较晚期形成的岩体中；从一矿区中看， 矿体主要与复式岩体的晚期岩相关系密切。故认为同一岩浆活动期次中，因侵入越晚的岩体分异 越完全，对成矿越有利。矿床总是产在同期形成的岩浆岩带中晚期形成的岩体内。三、 构造条件 1、深大断裂，特别是超壳断裂对基性、超基性岩有严格控制作用； 2、在岩浆矿床形成过程中，地质构造相对稳定地区有利成矿； 3、造山褶皱带中往往形成富镁的超基性岩，有利于形成铬铁矿矿床； 在相对稳定的地台区，形成富铁的超基性岩，有利于钒钛磁铁矿形成； 在两者之间的过渡地区有利于形成铜镍硫化物矿床。四、 围岩条件岩浆在侵入或喷出过程中，不可避免地要和周围岩石发生接触，会熔化或溶解一些外来物质如围岩碎块，围岩中的某些成分将通过各种方式加入到岩浆中去，从而使岩浆成分发生改变的作用称为同化作用；不完全的同化作用称为混染作用。由于围岩中的某些成分的加入，对岩浆成矿作用将产生有利或不利的影响。以基性超基性岩浆同化碳酸盐岩石为例： 钙将代替部分铁（镁）而形成含钙的硅酸盐，促使更多的金属脱离硅酸盐而进入熔浆；使岩浆中 铁质增加有利于岩浆的分异。 CaCO3+FeSiO3FeO+CO2+CaSiO3 CaCO3的同化作用对铬铁矿的形成却是不利的。钙进入岩浆往往取代硅酸盐的Fe形成钙硅酸盐，而释放出来的铁使岩浆中Fe的含量增高则形成铁的氧化物，而Cr2O3/FeO比值降低。因工业上对铬矿石的要求主要考虑两个因素：Cr2O3的含量和Cr2O3/FeO比值，若铁含量高了（不符合冶金要求）仅能用于耐火材料和化工方面。成矿作用及矿床类型：一、 成矿作用及成因类型：1、成矿作用： A、岩浆成矿作用：是指在岩浆结晶和分异过程中，有用组份晶出和聚集成矿的过程。按成矿组 份从岩浆熔融体中析出的状态分为： 岩浆结晶分异作用 岩浆液态分异作用 岩浆爆发-喷溢成矿作用2、成矿作用类型 A、岩浆结晶分异作用： 岩浆在冷凝时矿物按顺序进行结晶，并在重力和动力影响下发生分异和聚集的过程。以固相、 金属矿物的形式从硅酸盐岩浆中分离出来形成岩浆分结矿床的地质作用。 根据有用矿物与硅酸盐矿物结晶先后将岩浆结晶分异作用又分为早期和晚期。 B、岩浆液态分异作用（又称岩浆熔离作用）： 较高温度的均匀岩浆熔融体因温度压力降低而分离成两种或两种以上成分不混熔的熔融体的 过程。 C、岩浆爆发-喷溢成矿作用： 经过岩浆分异作用后的含矿熔浆喷发-喷溢至近地表形成矿床的地质作用。 3、矿床类型 A、按成矿作用(即矿床成因）分类 a、岩浆结晶分异矿床按形成先后分成 早期岩浆分结矿床（简称早期岩浆矿床），如铬铁矿矿床 晚期岩浆分结矿床（简称晚期岩浆矿床），如钒钛磁铁矿矿床 b、岩浆熔离矿床如铜镍硫化物矿床， c、岩浆爆发矿床如金刚石矿床 d、岩浆喷溢矿床 如科马提岩中的硫化镍矿床岩浆分结矿床早 晚岩浆结晶分异成矿作用岩浆成矿作用岩浆矿床岩浆熔离矿床岩浆熔离成矿作用岩浆爆发矿床岩浆爆发成矿作用岩浆喷溢矿床岩浆喷溢成矿作用 B、按岩浆岩类分类 a、镁质超基性岩中的铬（铂）矿床，如布什维尔德、西藏罗布莎、内蒙小松山 b、铁质基性岩中的含钒钛磁铁矿矿床，如四川攀枝花、河北大庙 c、镁铁质基性-超基性岩中的铜镍（铂）硫化物矿床，如甘肃金川、四川力马河 d、金伯利岩中的金刚石矿床，如阿扎尼亚 除此外，还有产于基性超基性岩中的铂和铂族元素矿床和产于碳酸岩中的铌-稀土-磷灰石矿 床等。一、早期岩浆矿床： 1、概念： 早期岩浆矿床(early magmatic mineral deposit) ：指地壳深部的岩浆通过冷凝结晶及 结晶分异作用使有用矿物较早地从岩浆中结晶、聚集而形成的矿床。 2、矿床特征： A、矿床主要产于富镁质超基性岩（母岩），属同生矿床。 B、矿体形态呈透镜状、似层状、少数为矿瘤和矿巢，主要产于岩体底部或边部；矿体与母岩的 界线呈渐变过渡。 C、矿石具浸染状构造，自形晶-半自形晶结构、包含结构（poikilitic texture:矿石矿物先结晶， 硅酸盐矿物将其包围）； D、矿石矿物成分与母岩成分相同，但同质不同量； E、主要矿产：铬铁矿（南非的布什维尔德矿床Bushveld）、铂和铂族元素等。 3、成矿作用过程： A、上地幔含矿的基性、超基性原始岩浆岩通过断裂侵位到上地壳； B、岩浆侵位后因温度压力下降，矿物就按顺序晶出（铬铁矿、自然铂先晶出， 硅酸盐按鲍温反应系列晶出：橄榄石-斜方辉石-单斜辉石-基性斜长石） 有用矿物先结晶； C、由于结晶分异作用的进行，先结晶比重大的矿物下沉速度相对较快，比重小的上浮而发生 轻重矿物的分离（重力分异作用）和聚集，形成有序的层状矿层。 D、若地壳构造活动，使先晶出的有用矿物在岩浆活动过程中因岩浆流速减缓或流动受阻则有利于 矿物组分的分异和富集并形成矿体（流动分异作用）。 要点：金属矿物先于硅酸盐矿物结晶 重力分异作用比重大的矿物沉入岩浆底部 分异结果岩体底的岩石类型较中心部基性程度高，依次为： 纯橄榄岩斜方辉石二辉岩辉长岩三、 晚期岩浆矿床：1、概念： 晚期岩浆矿床(late magmatic mineral deposit)：在地壳深部岩浆冷凝结晶的晚期阶段，因挥发组份含量 增大使有用矿物比硅酸盐矿物较晚地从熔浆中结晶、聚集而形成的矿床。 根据成矿方式可分为两类，即就地分异矿床和压滤分异矿床。2、矿床特征： A、矿床产于可能富镁、富铁的基性（辉长岩、斜长岩）、超基性岩（橄榄岩），属同生矿床。 B、矿体呈层状、似层状（岩体下部）、凸镜状（岩体和围岩的裂隙中），少数呈脉状贯入到就近 围岩中；矿体与围岩界线呈渐变和突变关系。 C、矿石组构： 矿石具浸染状、条带状、致密块状、斑点状、豆状构造，半自形-它形晶结构为主及海面陨铁结构 （硅酸盐矿物先结晶，矿石矿物充填其粒间或胶结硅酸盐矿物）。 斑点状:呈星散状分布的矿石矿物集合体的粒径较大形成的斑点（5-10mm） D、矿石组分：矿石的矿物成分与母岩成分相同，但同质不同量。 E、有时易出现围岩蚀变，如绿泥石化、黑云母化和碳酸盐化等（因存在矿化剂）。 F、主要矿产：钒钛磁铁矿（四川攀枝花分异型、河北大庙铁矿贯入型） 、铬铁矿（如西藏罗布 莎） 要点： 原始岩浆中挥发性组分含量增加 有用矿物晚于多数硅酸盐矿物晶出 结晶分异作用重力分异 矿浆形成贯入型矿体的工业意义3、成矿作用过程： A、来自上地幔的基性、超基性岩浆沿断裂侵位到地壳中，由于晚期岩浆富含挥发份，与成矿元素 结合形成易溶的化合物； B、因温度、压力下降而发生结晶分异作用（有用组份晚于造岩组份晶出）；由于重力下沉而形成底部 矿体（岩浆下沉）； C、若含矿熔浆在外力作用（压滤作用）下被贯入到已冷凝的侵入体的裂隙中，甚至贯入到附近围岩 中形成矿体形成贯入型矿体（挤入裂隙）四、 岩浆熔离矿床：1、概念： 岩浆熔离矿床：地壳深处均匀的岩浆在冷凝过程中有用组份以液相形式从硅酸盐岩浆中分离出来， 并富集形成的矿床。若分离出来的熔融体中有一种是金属氧化物或金属硫化物熔浆，则将称为矿浆。 由这种矿浆形成的矿床称为岩浆熔离矿床。2、矿床特征 A、矿床产于富铁的基性、超基性岩（母岩） B、矿体：底部和上悬矿体呈似层状、透镜状，与围岩界线过渡。贯入型矿体呈筒状、凸镜状、 不规则状，与围岩界线清楚。 C、矿石组构：矿石具豆状、浸染状、珠滴状和致密块状构造，海面陨铁结构、固溶体分离结构(exsolution) （结状、滴状等结构）和它形晶结构，晚期可见交代结构；乳滴状结构。 D、矿石组份：矿石中有用矿物以硫化物为主如磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿等；脉石矿物主要有 橄榄石、辉石等。 E、围岩蚀变：蛇纹石化、绿泥石化、透闪石化等，局部碳酸盐化； F、主要矿产：铜、镍、铂族元素矿产 如加拿大肖德贝里（Sudbury）世界之最 中国：甘肃金川世界第二 四川力马河、吉林红旗岭3、成矿作用过程 A、来自上地幔的基性、超基性岩浆侵位于上地壳中，其含有金属硫化物和金属氧化物成分； B、温度、压力下降，岩浆发生液态分离金属硫化物矿浆和硅酸盐熔浆； C、矿浆以“小珠滴”形式悬浮在岩浆中，因温度压力下降，“小珠滴”逐渐汇集； D、硅酸盐矿物先结晶、下沉，矿浆再下沉，胶结早期结晶的硅酸盐矿物；若熔浆滴未达到侵入体 底部，则在岩体中上部形成上悬矿体；若缓慢结晶，则熔浆聚集在下部形成层状矿体；若环境 动荡，温度压力下降快，矿浆易形成贯入型矿体。自学：五、 岩浆爆发矿床六、 岩浆喷溢矿床1、 概念： 岩浆爆发作用：岩浆在内压力的作用下猛烈上升（爆炸）到地表及近地表的作用称为岩浆爆发作用； 岩浆喷溢作用：以较宁静的方式溢出地表的作用称为岩浆喷溢作用。2、特征 岩浆爆发矿床和岩浆喷溢矿床一般特征： A、矿体产于火山岩及次火山岩中； B、矿体形状多为筒状、脉状、似层状及凸镜状； C、矿石多为角砾状、气孔状、绳状及块状等构造 D、主要矿产为金刚石矿床（金伯利岩和钾镁煌斑岩中），硫化镍矿床（橄榄质科马提岩）和铁矿床 （安山岩类及次火山岩中）思考：1、何谓岩浆矿床,简述其形成条件；2、简述早期岩浆矿床和晚期岩浆矿床特征异同点及相关矿种；3、何谓岩浆熔离成矿作用？简述岩浆熔离矿床地质特征；4、举例说明岩浆成矿专属性；5、以岩浆矿床为例，矿床特征应当包括哪些内容？