矿床学05接触交代矿床75-精品文档.ppt
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1、矿矿 床床 学学中南大学中南大学地质工程专业地质工程专业A方向方向第五章第五章接触交代矿床接触交代矿床(矽卡岩型矿床)(矽卡岩型矿床)5.0 概概 述述5.0.1 概念概念 接触交代矿床主要是在接触交代矿床主要是在中酸性中酸性一中基性侵一中基性侵入岩类与入岩类与碳酸盐类岩石碳酸盐类岩石(或其它钙镁质岩石或其它钙镁质岩石)的的接触带接触带上或其附近上或其附近,由于由于含矿气水含矿气水溶液溶液进行进行交代交代作用而形成的。作用而形成的。接触交代矿床中一般都具有典型的接触交代矿床中一般都具有典型的矽卡岩矽卡岩矿物组合矿物组合(钙铝钙铁榴石系列;透辉石钙铝钙铁榴石系列;透辉石钙铁辉石系列钙铁辉石系列)
2、,矿石在空间上和成因上与矿石在空间上和成因上与矽卡岩也有一定的联系矽卡岩也有一定的联系,故又称为故又称为矽卡岩矿矽卡岩矿床床。附:矽卡岩矿物:附:矽卡岩矿物:石榴石石榴石 A2+3B3+2SiO43 钙铝榴石、镁铝榴石、钙铁榴石等钙铝榴石、镁铝榴石、钙铁榴石等透辉石透辉石 CaMgSi2O6透闪石透闪石 Ca2Mg5Si4O112(OH,F)2硅灰石硅灰石 Ca3Si3O9绿帘石绿帘石 Ca2(Fe,Al)3SiO4Si2O7O(OH)符山石符山石 Ca10(Mg,Fe)2Al4SiO45Si2O72(OH,F)4方柱石方柱石 Na4AlSi3O83ClCa4Al2Si2O83CO3金云母金云
3、母 KMg3AlSi3O10(OH,F)2黝帘石黝帘石 Ca2Al3SiO4Si2O7O(OH)镁橄榄石镁橄榄石 (Mg,Fe)2SiO4硅镁石硅镁石 3Mg2SiO4Mg(F,OH)蛇纹石蛇纹石 Mg6Si4O10(OH)85.0.2 矿床特点矿床特点接触交代矿床有以下特点:接触交代矿床有以下特点:(1)矿体的产状、形状和规模矿体的产状、形状和规模矿体矿体分布在分布在侵入岩及其周围岩石的侵入岩及其周围岩石的接触带接触带上或上或其附近。其附近。矿体的产状、形状均比较复杂,矿体连续性也矿体的产状、形状均比较复杂,矿体连续性也差,常呈差,常呈似层状似层状、凸镜状凸镜状、巢状、柱状、脉状、巢状、柱状
4、、脉状等。规模大小不一,从数米到千米以上不等。等。规模大小不一,从数米到千米以上不等。一般厚一般厚1030m,沿走向长沿走向长200500m。除有的钨、钼、锡、铁、铜等类矿床可达大型除有的钨、钼、锡、铁、铜等类矿床可达大型外,多数矿床为中小型。外,多数矿床为中小型。(2)矿石的物质成分及结构构造矿石的物质成分及结构构造矿石物质成分复杂,非金属矿物主要为矿石物质成分复杂,非金属矿物主要为矽矽卡岩矿物卡岩矿物。此外,还有石英、萤石、黄玉。此外,还有石英、萤石、黄玉及含镁、铁的碳酸盐矿物。及含镁、铁的碳酸盐矿物。金属矿物以金属矿物以氧化物氧化物和和硫化物硫化物为主,如为主,如磁铁磁铁矿、赤铁矿、锡石
5、、白钨矿、方铅矿、闪矿、赤铁矿、锡石、白钨矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、毒砂锌矿、黄铜矿、黄铁矿、毒砂等;硼及铍等;硼及铍矿物次之,如硼镁铁矿、硼镁石、硅钙硼矿物次之,如硼镁铁矿、硼镁石、硅钙硼石、日光榴石、金绿宝石、香花石、硅铍石、日光榴石、金绿宝石、香花石、硅铍石等。石等。由于矿物成分复杂,形成的温度范围也广,由于矿物成分复杂,形成的温度范围也广,所以矿石的结构构造也多种多样,有所以矿石的结构构造也多种多样,有块状块状构造、构造、浸染状浸染状构造、构造、条带状条带状构造、构造、晶洞晶洞构构造等。又由于成矿温度较高,有挥发性组造等。又由于成矿温度较高,有挥发性组份的参与,因而矿石一般多
6、为份的参与,因而矿石一般多为粗粒结构。粗粒结构。(3)矿床分带性矿床分带性接触交代矿床常具分带性,一般在靠近岩接触交代矿床常具分带性,一般在靠近岩浆岩一侧形成内矽卡岩,称为内带;靠近浆岩一侧形成内矽卡岩,称为内带;靠近围岩一侧形成外矽卡岩,称为外带;距接围岩一侧形成外矽卡岩,称为外带;距接触带较远的围岩中,温度减低,广泛发育触带较远的围岩中,温度减低,广泛发育有石英、方解石,有时有萤石、重晶石。有石英、方解石,有时有萤石、重晶石。5.0.3 矿床的工业意义矿床的工业意义接触交代矿床具有重要的工业价值,已知接触交代矿床具有重要的工业价值,已知的矿产有铁、铜、铅、锌、钨、锡、钼、的矿产有铁、铜、铅
7、、锌、钨、锡、钼、钴砷、铍、硼、石棉、压电石英、金云母钴砷、铍、硼、石棉、压电石英、金云母等。等。矿石品位多较富,就铜而言,接触交代型矿石品位多较富,就铜而言,接触交代型矿床在我国铜矿总储量中占第三位矿床在我国铜矿总储量中占第三位(16.4%),在富矿总储量中占第二位,在总开采量,在富矿总储量中占第二位,在总开采量中占第一位中占第一位(41.2%)。长江中下游:铜陵地区长江中下游:铜陵地区铜官山铜官山铜矿等铜矿等新疆西天山:新疆西天山:喇嘛苏喇嘛苏铜矿铜矿湖北:湖北:铜录山铜录山、封三洞封三洞等等铅锌矿:湖南铅锌矿:湖南水口山水口山、黄沙坪黄沙坪等等钨矿:湖南钨矿:湖南柿竹园柿竹园(W、Sn、
8、Bi、Mo)湖南湖南瑶岗仙瑶岗仙锡矿:云南锡矿:云南个旧个旧、广西、广西大厂大厂 湖南湖南香花岭香花岭钼矿:辽宁钼矿:辽宁杨家杖子杨家杖子、肖家营子、肖家营子 黑龙江黑龙江五道岭五道岭铁矿:湖北铁矿:湖北大冶大冶、新疆磁海、新疆磁海 福建龙岩福建龙岩马坑马坑(Fe、Mo)其它:其它:辽宁赛马辽宁赛马铀铀矿矿辽宁翁泉沟辽宁翁泉沟铁硼铁硼矿矿山东沂南山东沂南金金矿矿海南羊角岭海南羊角岭水晶水晶矿矿新疆和田新疆和田软玉软玉5.1 接触交代矿床的形成条件接触交代矿床的形成条件 5.1.1 岩浆岩条件岩浆岩条件岩浆演化过程分出岩浆演化过程分出含矿溶液含矿溶液,是形成矽卡,是形成矽卡岩矿床的先决条件。因此
9、研究侵人体的岩岩矿床的先决条件。因此研究侵人体的岩性、形状、产状及其变化、侵入体边缘的性、形状、产状及其变化、侵入体边缘的断裂裂隙发育程度等均具有重要意义。断裂裂隙发育程度等均具有重要意义。1成分成分:有利于形成接触交代矿床的岩浆:有利于形成接触交代矿床的岩浆岩,主要为岩,主要为中酸性岩浆岩中酸性岩浆岩。按其岩性可分。按其岩性可分为两个系列。为两个系列。钙硷性系列钙硷性系列;硷性系列硷性系列。特别是前一系列,常为杂岩体。从总的来特别是前一系列,常为杂岩体。从总的来看,与矽卡岩矿床有关的侵入岩的化学成看,与矽卡岩矿床有关的侵入岩的化学成分中钾、钠含量明显偏高分中钾、钠含量明显偏高(Na2O+K2
10、O总量总量一般是一般是79%),镁、铁及钙的含量偏低。,镁、铁及钙的含量偏低。岩石酸度与矿化的关系是岩石酸度与矿化的关系是:铁矿床往往与闪长岩二长岩有关;铁矿床往往与闪长岩二长岩有关;铅、锌矿床主要与花岗岩类,其次与花岗闪长铅、锌矿床主要与花岗岩类,其次与花岗闪长岩类有关;岩类有关;钨、锡、钼矿床则主要与花岗岩类有关。钨、锡、钼矿床则主要与花岗岩类有关。2岩体的岩体的产状产状:一般是侵位于:一般是侵位于中深中深到到浅成浅成环境是最有利于接触交代矿床的环境是最有利于接触交代矿床的形成。中深到浅成的岩相特征形成。中深到浅成的岩相特征:具中细具中细粒结构、斑状结构,斜长石的环带构粒结构、斑状结构,斜
11、长石的环带构造明显,角闪石具辉石的残余,构成造明显,角闪石具辉石的残余,构成反应边结构,微斜长石被正长石代替反应边结构,微斜长石被正长石代替等等。通过对某些接触交代矿床中侵入。通过对某些接触交代矿床中侵入体顶板的盖层厚度测算,一般都在体顶板的盖层厚度测算,一般都在1-4.5km的深度内形成。的深度内形成。3规模规模:侵人体多为:侵人体多为中小型中小型的,出露的,出露面积一般面积一般50km2,大多数在大多数在2-10 km2左右。它们常呈岩株、岩瘤、岩钟、左右。它们常呈岩株、岩瘤、岩钟、岩脉状等产出。岩脉状等产出。4时代时代:我国大多数与接触交代矿床:我国大多数与接触交代矿床有关的侵入体,在有
12、关的侵入体,在东东部以部以燕山期燕山期为主,为主,而而西西部则主要为部则主要为海西期海西期。从世界范围。从世界范围看,大多数接触交代矿床是中生代的看,大多数接触交代矿床是中生代的或更年轻的,有少数钨、锡矿床是古或更年轻的,有少数钨、锡矿床是古生代的。生代的。5.1.2 围岩条件围岩条件围岩岩性是决定矽卡岩及矽卡岩矿床形成围岩岩性是决定矽卡岩及矽卡岩矿床形成的重要条件,它不仅影响成矿物质的沉淀,的重要条件,它不仅影响成矿物质的沉淀,同时也影响成矿作用方式、矿体规模及矽同时也影响成矿作用方式、矿体规模及矽卡岩和矿石的物质成分。卡岩和矿石的物质成分。1.有利围岩主要是各种有利围岩主要是各种碳酸盐碳酸
13、盐岩石,因其化岩石,因其化学性质学性质活泼活泼,容易分解;物理性质较,容易分解;物理性质较脆脆,特别是硅化后更容易形成破裂,渗透性增特别是硅化后更容易形成破裂,渗透性增强;强;2.薄层薄层碳酸盐岩石或碳酸盐岩石或成分不纯成分不纯的碳酸盐岩石的碳酸盐岩石对成矿更有利;对成矿更有利;3.薄层薄层灰岩和其物理化学性质有明显差异的灰岩和其物理化学性质有明显差异的火山岩或页岩呈火山岩或页岩呈互层互层时,常常是富矿赋存时,常常是富矿赋存的场所;的场所;4.围岩的围岩的节理、裂隙及孔隙度节理、裂隙及孔隙度(大小、性质大小、性质结构、开放程度、形态结构、开放程度、形态)对矿化富集及矿对矿化富集及矿体的形状、产
14、状也有重要影响。体的形状、产状也有重要影响。5.碳酸盐岩的碳酸盐岩的成分成分控制着矽卡岩的成分和矿控制着矽卡岩的成分和矿物组合,如含矿溶液交代石灰岩形成钙矽物组合,如含矿溶液交代石灰岩形成钙矽卡岩及有关矿化,交代白云岩则形成镁矽卡岩及有关矿化,交代白云岩则形成镁矽卡岩及有关矿化,它们各有一套典型的矿卡岩及有关矿化,它们各有一套典型的矿物组合。物组合。5.1.3 构造条件构造条件 构造控制含矿溶液的通道,也为成构造控制含矿溶液的通道,也为成矿提供有利的空间。具体的成矿构矿提供有利的空间。具体的成矿构造有以下四类。造有以下四类。1.侵入体与围岩的侵入体与围岩的接触带接触带构造构造矽卡岩矿床绝大部分
15、受接触带构造矽卡岩矿床绝大部分受接触带构造控制。接触带的形态影响着矿化富控制。接触带的形态影响着矿化富集的强度。主要有三种有利部位:集的强度。主要有三种有利部位:岩体的岩体的凹部凹部往往对成矿有利;往往对成矿有利;侵入体侵入体超覆超覆于围岩之上,一般有利于形于围岩之上,一般有利于形成富矿,矿体多为不规则状和透镜状;成富矿,矿体多为不规则状和透镜状;在接触带上在接触带上断裂交错断裂交错部位、与不同部位、与不同岩性岩性接触接触部位、以及早期脉岩和部位、以及早期脉岩和断裂发育断裂发育部位部位等均有利于矿化。等均有利于矿化。2.围岩层理、层间破碎带及构造裂隙围岩层理、层间破碎带及构造裂隙在接触带附近的
16、有利围岩中,层理发在接触带附近的有利围岩中,层理发育而显著,特别是在不同岩性岩层之育而显著,特别是在不同岩性岩层之间的层间剥离、层间破碎带及构造裂间的层间剥离、层间破碎带及构造裂隙等,对矽卡岩矿床形成具有特殊的隙等,对矽卡岩矿床形成具有特殊的意义。由于这些构造的存在。不仅在意义。由于这些构造的存在。不仅在接触带上,有时甚至在远离侵人体的接触带上,有时甚至在远离侵人体的围岩中,也能形成较大的矿体。围岩中,也能形成较大的矿体。3.褶皱构造褶皱构造褶皱构造主要表现在对岩体及含矿溶液流褶皱构造主要表现在对岩体及含矿溶液流通的控制。一般在褶皱轴面发生弯曲处、通的控制。一般在褶皱轴面发生弯曲处、褶皱倾伏端
17、及褶皱的方向和性质发生变化褶皱倾伏端及褶皱的方向和性质发生变化处,往往有利于岩浆的侵入和与其伴随的处,往往有利于岩浆的侵入和与其伴随的矿化。矿化。在复式向斜的次一级背斜轴部往往也出现在复式向斜的次一级背斜轴部往往也出现一系列小侵入体并伴随有矿化。此外,在一系列小侵入体并伴随有矿化。此外,在大断裂两侧所形成的牵引褶曲,有时也对大断裂两侧所形成的牵引褶曲,有时也对成矿有利。成矿有利。4.捕虏体捕虏体构造构造捕虏体构造实质上是岩体内部石灰岩等捕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。它的规模可由几十米虏体的接触带构造。它的规模可由几十米到数百米,甚至更大。到数百米,甚至更大。矿化往往沿
18、捕虏体边部断续分布,有时整矿化往往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。个捕虏体都被交代,形成相当规模的矿体。有时虽然存在捕虏体内并无矿化,但可预有时虽然存在捕虏体内并无矿化,但可预示在其附近可能有主接触带构造。示在其附近可能有主接触带构造。5.1.4 温度条件温度条件 矽卡岩矿床形成的温度范围很广,矽卡岩矿床形成的温度范围很广,从简单的矽卡岩化开始到矿化结束,从简单的矽卡岩化开始到矿化结束,温度不断下降。一般认为温度不断下降。一般认为矽卡岩矿矽卡岩矿物物的形成温度在的形成温度在800300之间,之间,而而金属矿物金属矿物的形成温度约在的形成温度约在500200之间
19、。之间。5.1.5 深度和压力条件深度和压力条件矽卡岩矿床形成的压力与其所在的矽卡岩矿床形成的压力与其所在的深度有关,大多数研究者认为主要深度有关,大多数研究者认为主要是在是在中等深度中等深度,也可在浅深条件下,也可在浅深条件下形成。形成。5.2 接触交代矿床的成矿作用接触交代矿床的成矿作用和成矿过程和成矿过程 5.2.1 矽卡岩的形成作用矽卡岩的形成作用 矽卡岩矿床形成条件和形成环境是多矽卡岩矿床形成条件和形成环境是多种多样的,据种多样的,据D.C.柯尔仁斯基的研究,柯尔仁斯基的研究,矽卡岩矿床的形成作用主要是矽卡岩矿床的形成作用主要是接触渗接触渗滤交代作用滤交代作用和和接触扩散交代作用接触
20、扩散交代作用。1接触渗滤交代作用接触渗滤交代作用是由含矿气水溶是由含矿气水溶液沿着被交代岩石的裂隙系统渗滤而液沿着被交代岩石的裂隙系统渗滤而引起的。在有裂隙横切接触面部位,引起的。在有裂隙横切接触面部位,由于深部由于深部上升上升的的含矿溶液含矿溶液沿着交切接沿着交切接触带的裂隙系统渗滤,触带的裂隙系统渗滤,将下层将下层中的中的活活性组份带到上层性组份带到上层,并与之,并与之发生交代发生交代作作用。溶液沿主要通道流动很快且远,用。溶液沿主要通道流动很快且远,所以下部交代作用明显,愈往上温度所以下部交代作用明显,愈往上温度愈低,反应愈缓慢,一般情况下交代愈低,反应愈缓慢,一般情况下交代作用的产物具
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