宝石矿床学.pdf

宝石矿床学宝石矿床学 第第 1 1 章章绪论绪论 一、课程性质、目的与任务一、课程性质、目的与任务 本课程是宝石学专业方向学生的专 业课。 目的在于使学生了解主要的宝玉 石在全世界和在我国的分布、产出和利 用的情况； 了解各类主要的宝玉石的地 质成因和矿床类型。为他们今后从事的 工作提供专业知识。 二、课程的基本要求二、课程的基本要求 1、了解宝玉石资源和矿床的分布和特点。 2、掌握主要的宝石淘汰和矿床的分布和特点。 3、掌握主要的玉石资源和矿床的分布和特点。 三、课程教学大纲（或讲授基本内容）三、课程教学大纲（或讲授基本内容） 第第 1 1 1 1 章章绪论绪论 主要简介宝石和玉石的概念，国内、外研究现状，国外宝玉石资源的分布 和特点以及我国宝玉石资源和矿床的分布和特点。 第第 2 2 2 2 章章 宝玉石矿床总论宝玉石矿床总论 1、有关矿床的基本概念 2、成矿作用总论 3、岩浆矿床 4、伟晶岩矿床 5、气水热液矿床 6、接触交代矿床（矽卡岩化矿床） 7、火山成因矿床 8、风化矿床 9、沉积矿床 10、有机矿床 11、变质矿床 12、层控矿床 第第 3 3 3 3 章章 宝石矿床宝石矿床 1、钻石矿床 2、刚玉类宝石矿床红宝石与蓝宝石 3、绿柱石类宝石矿床祖母绿、海蓝宝石与其它 4、金绿宝石矿床猫眼石和变石 5、其它宝石矿床包括碧玺电气石，紫牙乌石榴子石，黄宝石，橄榄石 ， 锆石，尖晶石，二氧化硅质宝石水晶，紫晶以及长石族宝石等。 第第 4 4 4 4 章章 玉石矿床玉石矿床 1、翡翠矿床 2、软玉矿床 3、其它玉石矿床包括绿松石、独山玉、岫玉二氧化硅质玉、青金石岩 玉、孔雀石的组成、鸡血石、煤玉等。 第第 5 5 5 5 章章 宝玉石矿床研究新进展专题讲座宝玉石矿床研究新进展专题讲座 第第 2 2 2 2 章章宝玉石矿床学总论宝玉石矿床学总论 宝玉石矿床是一种特殊的矿床类型，在整个矿床学中只占较小一部分。由于 我系地质学专业教学计划中没有开设矿床学课程，因此，对矿床学的一 些基本概念作简要介绍是十分必要的。 一、有关矿床的基本概念一、有关矿床的基本概念 （一）矿产的种类（一）矿产的种类 矿产的分类有多种方式，如按产出状态可分为气体矿产、液体矿产、固体矿 产三种；按矿产的性质及其主要工业用途，又可分为金属矿产、非金属矿产、可 燃有机矿产和地下水资源四类。考虑到宝玉石的具体情况，下列主要介绍后一种 分类方案 1、金属矿产 是从中可提取金属元素的矿物资源，按工业用途又分为 （1）黑色金属铁、锰、铬、钒、钛等。 （2）有色金属铜、铅、锌、镍、钴、钨、锡、钼、铋、锑、汞等。 （3）轻金属铝、镁等。 （4）贵金属金、银、铂、钯、锇、铱、钌、铑等。 （5）放射性金属铀、钍、镭等。 （6）稀有、稀士和分散金属，可分为三类。 ①稀有金属钽、铌、锂、铍、锆、铯、铷、锶等。 ②稀土金属包括原子序数 39 和 57-71 的 16 个元数。根据地球化学性 质又分为 ⅰ轻稀土金属（铈族元素）包括镧、铈、钕、钷、钐、铕等。 ⅱ重稀土金属（钇族元素）包括钇、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥 等。 ③分散金属如锗、镓、铟、铊、铪、铼、镉、钪、硒、碲等。 2、非金属矿产 是从中可提取非金属元素或可直接利用的矿物资源。按工业用途又可分为 （1）宝玉石及工业美术材料矿产如钻石、翡翠、红宝石、蓝宝石等。 （2）建筑及水泥材料如花岗岩、大理岩、石灰岩、砂岩、珍珠岩、松脂 岩等。 （3）陶瓷及玻璃工业原料如长石、石英砂、高岭土、和粘土等。 （4）压电及光学原料如压电石英、光学石英、冰洲石、和粘土等。 （5）工业制造业原料如石墨、金刚石，云母、石棉、重晶石、刚玉等。 （6）化学工业原料如磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、岩盐、明矾石等 。 （7）冶金辅助原料如萤石、菱镁矿、耐火粘土等。 3、可燃有机矿产 是指可为工业或民用提供能源的地下资源。按产出状态可分为三类 （1）固体的可燃有机矿产如煤、油页岩、地蜡、地沥青等。 （2）液体的可燃有机矿产如石油。 （3）气体的可燃有机矿产如天然气等。 4、地下水资源 包括地下饮用水、技术用水、矿泉水、地下热水和卤水等。 （二）同生矿床和后生矿床（二）同生矿床和后生矿床 1、同生矿床 是指矿体与围岩在同一地质作用过程中，同时或近于同时形成的矿床。如由 沉积作用形成的沉积矿床，由岩浆结晶分异作用形成的岩浆矿床等。 2、后生矿床 指矿体的形成明显晚于围岩的一类矿床。例如某些热液矿床，其矿脉切穿围 岩，其形成时间明显晚于围岩。 （三）矿体的形状和产状（三）矿体的形状和产状 矿体是矿床的主要组成部分，是开采和利用的对象。一个矿体往往是由多个 矿体组成，矿体具有一定的形状和产状。 1、矿体的形状 按矿体在三度空间长度比例的不同，可将矿体的形状分为三种最基本的类 型 （1）等轴状矿体指三轴在三度空间大致均衡延伸的矿体。按其规模又有 不同各称，例如直径数十米以上的称矿瘤；直径只有只米的称矿巢；直径更小的 称矿囊或矿华袋等。这种矿体在宝玉石矿床中也较为常见。 （2）板块矿体是指主要呈二维延伸的矿体。又有两种基本类型 矿层是指沉积堆积作用形成的板块矿体。宝玉石矿床中的砂矿、残坡积矿 床可呈这种类种产出。 矿脉是指产于各种岩石裂隙中的脉状矿体，属典型的后成矿床。宝玉石矿 床呈这种形式产出和矿体较多。 （3）柱状矿体是指一个方面延伸较大、而其它两个方面延伸较小的矿体 类型。金刚石矿体常呈这种形状产出。 2、矿体的产状 指矿体产出的空间位置和地质环境，主要包括以下内容 （1）矿体的空间位置。包括走向、倾向和倾角。 （2）矿体的埋藏情况。是露出地表（露天矿）或埋于地下（隐伏矿）。 （3）矿体与岩浆岩的关系。 （4）矿体与围岩的关系。 （5）矿体与地质构造的关系。 （四）围岩和母岩（四）围岩和母岩 1、围岩 指矿体周围的岩石。由于矿床成因的复杂性，因而矿体与围岩的关系也变化 多端。 2、母岩 指在矿床形成过程中，为成矿提供主要成矿物质的岩石，与矿体的空间上、 时间上、主要在成因上存在密切的联系。 （五）矿石和脉石（五）矿石和脉石 1、矿石 是指从矿床中开采出来的，能从中提出有用组份（元素、化合物或矿物）的 矿物或矿物集合体。矿体一般由矿石矿物和脉石矿物两部分组成。矿体矿物是指 可被利的金属和非金属矿物，也称有用矿物，如红宝石矿床中的刚玉；脉石矿物 是指不能被利用的矿物，也称无用矿物，如红宝石矿床中的石英、云母等。 2、脉石 一般泛指矿体中的无用物质，包括围岩的碎块、夹石、的脉石矿物。它们通 常在矿床开采过程中被废弃掉。 （六）矿石的构造和结构（六）矿石的构造和结构 1、矿石的构造 是指组成矿石的矿物结合体的特点，即矿物集体的形态、相对大小及其空间 相互的结合关系等所反映出来的形态特征。如玛瑙的条带状构造等。矿石的构造 主要靠肉眼观察。 2、结构 是指矿石中矿物颗粒的特点，即矿物颗粒的形态、相对大小、及其空间相互 关系等所反映出来的形态特征。如翡翠常的粒状镶嵌结构等。矿石的结构主要靠 镜下观察。 （七）矿石的品级和品位（七）矿石的品级和品位 1、品位 矿石中有用组分的含量称为品位。例如泰国蓝宝石矿床一吨土中所含蓝宝石 大约为 4 克（20 克拉），则我们就说，泰国蓝宝石矿床的品位为 4 克/吨。品 位越高，矿体的价值越高。 在具体勘探过程中，我们还经常使用边界品位和工业品位两个名词。边界品 位是用来划分矿体与非矿体的最低品位，即超过这个品位是矿体，达不到这个品 位值不是矿体。 边界品位值是随着科学技术的发展以及人类对矿产品不断的追求 而不断变化的。 工业品位是指在当前科学技术及经济条件下能供开采和利用矿段 或矿体的最低平均品位。只有矿段或矿体达到工业品位才能作为工业储量，被设 计和开采。 2、品级 主要根据矿石的品位和有益、有害组成的含量来确定。矿石的品位越高，有 益组分含量越高，有害组分含量越低，矿石的品级就越高。 （八）决定矿床工业价值的因素（八）决定矿床工业价值的因素 决定矿床工业价值的因素很多，但主要因素有下列三个 1、矿床本身的特征和性质 包括矿体的形态、产状和储量，矿石的质量（品位、品级），矿石综合利用 价值和矿床开采、选矿、冶炼技术条件等。对宝玉石等非金属矿床，则不仅要注 意矿床的储量和品位，而且要注意有用矿物的物理性质、化学性质、以及工艺技 术特点。 2、国民经济和国防建设对矿产的要求 主要包括经济建设和国防建设计划中对各类矿产的需求量， 矿床的地理分布， 该地区的发展远景计划等。对宝石矿床则主要考虑市场的需求，所能创造的经济 效益等。 3、矿区的经济因素 如劳力资源、水文地质、工程地质、交通运输以及粮食、劳动力供应等。 （九）矿床成因类型和工业类型（九）矿床成因类型和工业类型 1、矿床成因类型 是指按照矿床的形成作用和成因划分的矿床类型，如伟晶矿床、热液矿床、 沉积矿床、风化矿床、变质矿床等。 2、矿床工业类型 是在矿床成因类型基础上，从工业利用的角度来进行划分的类型。 二、成矿作用总论二、成矿作用总论 （一）元素的富集和成矿（一）元素的富集和成矿 元素在地壳和上地幔中的含量并不是固定不变的，它们在地球各种内部或外 部力量的作用下，总处于来断变化的运动变化之中。运动变化的结果，或导致元 素分散， 或是导致元素集中。 元素这种运动变化和迁移的过程， 称为元素的迁移 。 可以说，没有元素的迁移，就没有成矿作用发生。即元素必须通过一定的地质作 用发生迁移，并富集达到能成为矿床的程度，才能成为矿床。元素迁移富集的程 度可用浓度系数表示。 所谓浓度系数是该元素矿床工业品位与其在地壳中平均含 量的比值，便如铁的地壳平含量为 5.8，工业品位为 30，则浓度系数为 5， 即说明铁要富集 5 倍以上，才能成为矿床；又如铜，地壳平均含量为 0.006， 工业品位为 0.5，必须富集 80 倍以上才能成为矿床；又如金，地壳平均含量 为 410-7，工业品位为 0.001，浓集系数为 2500，即需富集 2500 倍才 能成为矿床。上述举例也说明，各种元素富集成矿的难易程度是不同的。浓度系 数越大，成矿越难。 在自然界中，元素聚合形成矿石矿物的方式多种多样，主要的作用如下 1、结晶作用 按性质和特征又分为 （1）岩浆结晶作用岩浆是一种以硅酸盐为主的熔融体。当岩浆冷凝到一 定程度时，达到了其中某一些矿物的饱和点，矿物就从岩晶中结晶出来，矿物高 度集中形成矿床。如金刚石、磷灰石、铬铁矿、钛铁矿等就是岩浆结晶作用形成 的。 （2）凝华作用岩浆的热能使一些易挥发物质气化，并沿着裂隙逸散，它 们沿火山口、喷气孔或者浅成侵入体周围，直接结晶形成凝华物。如火山口附近 的自然流，玛瑙也可通过这种方式形成。 （3）蒸发作用在天然盐池中，由于海水来断蒸发，盐不断浓缩，并最终 结晶出来形成矿床。 2、化学作用 通过化学反应而生成矿石矿物，导致元素集中。主要的作用有 （1）化合作用化合作用发生在气体、液体和固体之间。 （2）胶体化作用如高岭土吸收溶液中的铜，形成硅孔雀石等。 （3）生物化学作用如礁灰岩即就是又各种造礁生物通过生物化学作用而 形成。 3、交代作用 实际上也是一种化学作用。但它是特指溶液与岩石在接触过程中，发生的一 些组分代入和另一些组分代出的地球化学作用。 这种作用广泛发生于岩浆岩与围 岩相接触的地带。宝玉石中许多矿床的形成与此相关，如矽卡岩型红宝石矿床， 石榴石矿床等。 4、离子交换作用 这种作用在内生和外生作用中均广泛存在，在宝玉石矿床成作中也占显著地 位。 5、类质同象置换作用 是指矿物中的一种或多种元素被性质相同的另一种或多种元素置换，而矿的 结晶学性质未发生变化，仅某些物理性质发生变化的现象。类质同象置换作用在 宝玉石矿床形成中至关重要，对大多数宝玉石矿床而言，没有类质同象置换，就 没有这类矿床的形成。例如红宝石，其矿物是刚玉，仅其中铝被铬类质同象置换 而使其成为红宝石。若没有该作用，则仅为无色刚玉，没有宝石学价值。 （二）成矿作用（二）成矿作用 成矿作用是指在地球的演化过程中，使分散元素地壳和上地幔的化学元素， 在一定的地质环境中相对富集形成矿床的作用，它是地质作用的一部分。按作用 的性质和能量来源，可将成矿作用划分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成 矿作用三大类。 1、内生成矿作用 主要是由地球内部的能量作用导致形成各种矿床的地质作用。地球内部能的 来源有多种方式，如放射性元素蜕变能、岩浆热能、在地球重力场中物质调整过 程中释放出的能量等。内生成矿作用按其物理化学条件不同，可分为岩浆成矿作 用、伟晶成矿作用、接触交代成矿作用和热液成矿作用等。 2、外生成矿作用 主要是在太阳能影响下，在岩石圈上部、水圈、气圈和生物圈的相互作用过 程中，导致元素集中，从而形成矿床的作用。外生成矿作用可分为风化成矿作用 和沉积成矿作用两大类。外生成矿作用对宝石矿床而言，意义十分重大。 3、变质成矿作用 在内生作用和外生作用中形成的岩石或矿床，由于地质环境发生变化，特别 是温度、压力的变化，并有其它气液的参加，造成它们的矿物成分、化学成分、 物理性质经及结构构造等都要发生改变，造成元素集中，形成矿床的过程。许多 玉石矿床就是变质作用的产物。变质成矿作用按其产生的地质环境不同，可分为 接触变质成矿作用、区域变质成矿作用和混合岩化成矿作用等。 4、叠生成矿作用 这是一种复合的成矿作用，在自然界是常发生的。即在先形成的矿床或含矿 建造基础上，又有后期成矿作用叠加，从而形成矿床的过程。叠加过程可使矿床 成矿或更加富集，同时也可使原矿床贫化。具体依情况而定。 （三）矿床的成因分类（三）矿床的成因分类 矿床成因分类反映人类对矿床成因和成矿过程的认识程度，也是人类对矿床 研究成果的高度概括。正确地制定矿床成因分类对于了解成矿作用的本质、指导 生产实践等都具有重要意义。根据宝玉石矿床的特点，结合前人在矿床学研究的 成果。采用（表 1）有分类方案 表 1-1矿床成因分类表 一级分类二级分类三级分类矿床实例 内生矿床 岩浆矿床 岩浆分结矿床磷灰石 岩浆熔离矿床 岩浆爆发矿床金刚石 伟晶矿床电气石 接触交代矿床石榴子石 三、岩浆矿床三、岩浆矿床 （一）概念和特点（一）概念和特点 1、概念 岩浆矿床是由各类岩浆在地壳深处，经过分异作用和结晶作用，使分散在岩 浆中的成矿物质聚集而形成的矿床。 2、特点 （1）成矿作用和成岩作用基本同时进行。 （2）矿体主要产于岩浆岩母岩内。 （3）浸染状矿体与母岩一般呈浙变或迅速过渡关系；贯入式矿体与母岩的 界线清楚。 （4）矿石的矿物组成与母岩基本相同，则有用矿物明显富集而也。 热液矿床岩浆热液矿床水晶 非岩浆热液矿床玛瑙，祖母绿 火山成因矿床 火山岩浆矿床刚玉 火山-次火山气液矿床刚玉 火山-沉积矿床梅花玉 外生矿床 风化矿床翡翠 沉积矿床金刚石 生物成因矿床珊瑚、琥珀 接触变质矿床红宝石 区域变质矿床祖母绿 混合岩化矿床红宝石 叠生矿床层控矿床祖母绿 （5）成矿温度一般较高。 （二）形成的地质条件（二）形成的地质条件 1、岩浆条件 是首要条件，岩浆类型决定矿床类型。如金刚石主要与金伯利岩有关。 2、大地构造条件 大地构造环境决定岩浆岩类型，并由此决定矿床类型。例如金刚石的形成需 要较稳定的克拉通环境等。 3、岩浆的挥发份作用 挥发份也称矿化剂，对成矿至关重要，许多矿床是在挥发份的直接参与下成 矿的，便伟晶岩矿床；实际上就是在挥发份的直接参与下形成的。 4、同化作用 岩浆在其形成和向上运移过程中，往往会熔化或溶解一些外来物质（如围岩 碎块），从而使岩浆成分发生改变的作用，就是同化作用，不完全的同化作用称 混染作用。同化作用不但生成一系列不同类型的岩浆岩，而且往往与新的岩浆岩 类型相对应，形成一系列不同的类型的矿床。 5、岩浆的多期多次侵入作用对成矿的控制 岩浆作用往往不是一步到位，而是多期多阶段活动。而且从成矿作用看，越 是晚期的岩浆，成矿越有利。 （三）岩浆矿床类型（三）岩浆矿床类型 1、岩浆分异作用与岩浆分结矿床 岩浆中的矿物按顺序进行结晶，并在重力和动力作用影响下分异和聚集的过 程，称为结晶分异作用。由结晶分异作用导致矿物集中，并形成矿床就称为岩浆 分结矿床。宝石同典型的有橄榄石矿床等。 2、岩浆熔离作用与岩浆熔离矿床 在较高温下为一种均匀的岩浆熔融体，当温度和压力降低时，分离成两种或 两种以上不混熔的熔融体的作用称为岩浆熔离作用。 由岩浆熔离作用形成的矿床 称为岩浆熔离矿床。如产在基性岩的中铜镍硫化矿床就是典型。 3、岩浆爆发作用与岩浆爆发矿床 经分异或熔离作用的岩浆，通过爆发的方式到达地表，称岩浆爆发作用，所 形成的矿床称岩浆爆发矿床。典型的有产大金伯利岩岩筒中的金刚石矿床等。 四、伟晶岩矿床四、伟晶岩矿床 （一）概念和特点（一）概念和特点 1、概念 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的，常呈不规则 岩墙、岩脉或透镜体产出的地质体。当伟晶岩中的有用矿或组分富集并达到工业 要求时，便成为伟晶岩矿床。 2、特点 （1）化学成分主要是氧和亲氧元素；稀有、稀土、和分散元素；放射性 元素和挥发组分等。 （2）矿物成分丰富多彩，据统计有 300 多种。 （3）典型结构巨晶结构。 （4）典型构造带状构造，巨晶集中在核心带或中央带。 （5）岩体大小差别较大。 （二）成矿条件（二）成矿条件 1、物理化学条件 （1）温度范围较大，一般 800-300℃。 （2）压力800-100Mpa。 2、岩浆条件 主要与花岗岩浆有关。 3、地质构造条件 主要在造山带。 4、围岩条件 常是区域变质的岩石， 如片岩、 片麻岩和混合岩等。 围岩对成矿有控制作用 。 （三）伟晶岩浆的成因（三）伟晶岩浆的成因 1、由岩浆中的挥发分形成 2、由变质作用形成 （四）伟晶岩矿床的分类（四）伟晶岩矿床的分类 按 K.A.符拉索夫的分类（图示） 1、文象和等粒型伟晶岩 2、块状型伟晶岩 3、完全分异型伟晶岩 4、稀有金属交代型伟晶岩 5、钠长石-锂辉石型伟晶岩 宝石矿床主要产于块状型伟晶岩和完全分异型伟晶岩中。 五、气水热液矿床五、气水热液矿床 （一）概念（一）概念 气水热液是指在一定深度（几-几十公里）下形成的，具有一定温度（几十- 几百℃）和一定压力（几十万-几亿帕）的气态和液态的溶液。其成分是以水为 主，并含有其它挥发份和成矿金属。 热液在各类成矿作用中广泛存在。可以说没有气液，许多成矿作用均不能进 行。但在矿床地质研究中，气水热液矿床主要指除其它类型矿床外，与气水热液 相关的矿床，典型的如哥伦比亚的祖母绿矿床。 （二）气水的来源、主要成分（二）气水的来源、主要成分 1、来源 （1）岩浆热液 （2）变质热液 （3）地下水热液 （4）海水热液 2、成分 （1）最主要的成分水。 （2）基本成分Na、K、Ca、Mg、Sc、Ba、Al、Si、Cl、F、SO4-2。 （3）金属成分Cu、Pb、Au、Ag、Sn、Sb、Bi、Hg、Fe、Co、Ni、W、 Mo、Be、TR、U、In、Re 以及稀有、稀土元素等。 （4）溶解气体H2S、CO2 及 HCl 等。 （5）其它微量金属Li、Rb、Cs、Br、I、Se、Te 等。 （三）气水热液中成矿元素的搬运和沉淀（三）气水热液中成矿元素的搬运和沉淀 1、气水热液中成矿元素的搬运形式 （1）以硫化物的形式搬运 （2）以卤化物的形式搬运 （3）以易溶络合物的形式搬运 （4）以胶体的形式搬运 2、气水热液中成矿元素的沉淀原因 （1）由于温度的变化 （2）由于压力的变化 （3）PH 值的变化 （4）EH 值的变化 （5）不同性质溶液的混合 （四）气水热液的运移（四）气水热液的运移 1、原因 （1）由于渗流作用引起 （2）由于深部热源作用引起 （3）由于压力差引起 （4）由于冷却中的岩浆释放出所溶解的流体引起 2、通道] （1）原生孔隙 （2）次生孔子 3、与地质构造的关系 （1）提供形成气水热液的前题条件。 （2）提供气水热液运移的通道-次生孔隙。 （3）提供气水热液运移的运力。 （4）提供气水热液集中的空间。 （五）气水热液矿床的成矿方式（五）气水热液矿床的成矿方式 1、充填作用及充填矿床 为含矿气水热液在围岩裂隙中充填形成热液矿床。 2、交代作用与交代矿床 为气水热液与围岩发生交代反应，形成矿床。 3、交代作用与围岩蚀变 由于交代作用，将发生围岩蚀变，典型的有矽卡岩化、云英岩化、钾长石化、 钠长石化、青盘岩化、绢云母化、绿泥石化、粘土化、硅化、碳酸盐化、明矾石 化、蛇纹石化等。 六、接触交代矿床（矽卡岩化矿床）六、接触交代矿床（矽卡岩化矿床） （一）概念和特点（一）概念和特点 1、概念 接触交代矿床主要是在中酸性-中基性侵入体与碳酸盐类岩石 （或本钙镁质岩 石）的接触带或其附近，同于含矿气水溶液进行交代作用而形成的矿床。接触交 代矿床具典型的矿物组合（钙铝-钙铁榴石系列；透辉石-钙铁辉石系列），这些 矿物组合称矽卡岩组合，由于矿床的形成在时间和成因上与矽卡岩存在密切联 系，因而也称矽卡岩矿床。 2、特点 （1）矿床产出部位在岩浆岩与围岩的接触带上，并受接触带的明显控制。 （2）矿石的矿物成分及结构构造成分复杂，但具典型的矽卡岩矿物组合， 结构构造也多种多样，但由于温度较高，有挥发分参加，因而矿石一般为粗粒结 构。这为宝石矿的形成创造的良好的前题条件。 （3）矿床分带性常具明显分带性。一般分为内带、过渡带和外带。 （二）形成条件（二）形成条件 1、岩浆条件 主要与中酸性岩浆有关，次为中基性岩浆。 2、围岩条件 有利围岩主要为各种碳酸盐岩石，如石灰岩（或大理岩）、白云质岩石、泥 灰岩和钙质页岩等。其次为火山岩、安山岩、英安岩和凝灰岩等。 3、构造条件 主要包括接触带构造；围岩层理、层间破碎带及构造裂隙；褶皱构造；捕虏 体构造等。 4、温度条件 一般认为 800-300℃。 5、深度和压力条件 主要为中等深度；3107-3108。 （三）成矿过程（三）成矿过程 1、接触渗滤交代作用 2、接触扩散交代作用 七、火山成因矿床七、火山成因矿床 （一）（一）概念和特点概念和特点 1、概念 火山成因矿床是指与火山岩、次火山岩与成因联系的矿床类型。 2、特点 （1）矿床产于同构造旋回的火山岩浆-构造活动带中。 （2）含矿介质比较复杂，有岩浆、喷气、热液及火山烤热的海水或湖水。 （3）矿床产在地表（陆面或水下）或地下浅处（0-1.5 公里）。 （4）矿体受火山机构控制明显。 （5）矿物物质成分和结构构造复杂多样。 （二）火山成矿作用及矿床分类（二）火山成矿作用及矿床分类 1、成矿作用 成矿作用十分复杂。是在火山喷发过程中各种作用的产物，具体因矿而易。 2、分类 因为成矿作用复杂，对火山矿床的分类也有各种不同的看法和分类方案。岳 书仓（1971）的分类如下 （1）大陆火山作用矿床下又分 火山喷发矿床包括火山喷发-沉积矿床；火山-岩浆矿床；近代火山喷气升 华矿床。 火山喷发期后气成-热液矿床包括与次火山有关的矿床；与火山-深成岩有 关的矿床；与火山构造有关的矿床。 （2）海底火山作用矿床 袁见齐等（1985）根据主要的成矿作用，将火山成因矿床分为 （1）火山-岩浆成矿作用火山岩浆矿床； （2）火山-次火山气液成矿作用火山气液矿床； （3）火山-沉积成矿作用火山沉积矿床。 八、风化矿床八、风化矿床 （一）概念、特点（一）概念、特点 1、概念 系指陆表层在风化作用下形成的， 质和量都能满足工业要求的有用矿物堆积 的地质体。 2、特点 （1）大部分是第三、第四纪的产物。因此，它们埋藏浅，便于露天开采。 （2）矿床分布范围与原生岩石或矿体出露的范围一致或相距不远，往往是 沿现代丘陵地形吴覆盖层状分布，多为面形矿体。 （3）矿体深度决定于自由氧化渗透到地下的深度，一般几米-几十米。 （4）组成矿体的是在风化条件下较稳定的元素或矿物。 （5）矿石结构一般疏松多孔，多为土状、多孔状或网状构造。 （6）矿床规模以中、小型为主，个别也在大型或特大型。 （二）（二）形成条件形成条件 1、气候条件 最有利的气候条件是热带和亚热带。 2、原岩条件 原岩是成岩物质的来源。因原石的物质成分对成矿起控制作用。 3、地貌条件 高差不大的山区、丘陵地形对风化矿床的形成最为有利。 4、水文条件 风化矿床形成与地表水和地下水的运动情况，以及水的化学类型有关。它们 在决定风化矿床的规模和深度方面起着明显的作用。 风化矿床一般形成于大气水 的渗透带和地下的流动带。停滞水带不利于形成风化矿床。 5、地质构造条件 稳定的克拉通地区利于形成大型风化矿床；活动的造山带不利于形成风化矿 床。 6、时间条件 如有一个较长时间稳定的地质环境，才可以使风化作用进行得彻底，才有利 于形成风化 矿床。 （三）成矿作用及矿床类型（三）成矿作用及矿床类型 1、风化作用 包括物理风化作用；化学风化作用；生物风化作用。 2、风化作用过程中元素的迁移和富集 由于风化作用过程中发生着水化作用、水解作用、氧化作用、酸的作用、离 子交换作用、生物作用等，导致部物化部分物质被溶解迁移，部分物质留下而富 集。 3、风化矿床的分类 （1）残积及坡积砂矿床如翡翠山流水。 （2）残余矿床如蓝宝石矿床。 （3）淋积矿床如欧泊矿床。 九、沉积矿床九、沉积矿床 （一）概念和特点（一）概念和特点 1、概念 地表岩石、矿石在风化作用下被破碎、分解的产物，有机残骸和火山喷发物 等，被水、风、冰川、生物等营力搬运到有利沉积的环境中，经过沉积分异作用 沉积下来， 形成的各种沉积物， 当其有用部分达到工业要求时， 即形成沉积矿床 。 2、特点 （1）矿体常呈层状，且与围岩产状一致，整合接触。 （2）矿体规模一般较大，矿层沿走向延伸较广，可达数千公里，面积可达 几万甚致几十万平方分里。 （3）矿床常产于特定的地层层位。 （4）由于沉积作用较为复杂，因而沉积矿床的物质组成也较复杂。 （二）形成条件（二）形成条件 主要包括 1、物质条件 2、气候条件 3、岩性岩相条件 4、地质构造条件 （三）成矿作用及矿床类型（三）成矿作用及矿床类型 1、机械沉积作用砂矿床 机械沉积作用形成的砂矿种类很多，如金、铂、金刚石、锡石、金红石、水 晶、刚玉、锆石和和种玉石仔料等。 机械沉积砂矿床分为冲积砂矿床（主要在河谷）；海滨砂矿床（主要在海 岸）和古砂矿床（新第三纪以前形成的砂矿床）三大类。 2、蒸发沉积矿床主要是盐类矿床 3、胶体化学沉积作用 4、生物-化学沉积矿床 十、有机矿床十、有机矿床 （一）概念（一）概念 主要与生物作用有关的矿床类型，有用部分或是生物体的组成部分，或是其 它作用参与下形成的以有机质为主要组成的地质体。 （二）主要矿床类型（二）主要矿床类型 1、煤 2、油页岩 3、石油 4、天然气 （三）（三）与宝玉石有关的矿床类型与宝玉石有关的矿床类型 1、煤精 2、珊瑚 3、琥珀 十一、变质矿床十一、变质矿床 （一）概念和特点（一）概念和特点 1、概念 由外生作用或内生作用形成的岩石或矿石，由于地质环境的改变，温度和压 力的增加，它们的矿物成分、化学成分、物理性质以及结构构造等，都要发生变 化；同时在变化的过程中，还会使原来的物质成分发生强烈的改造或活化转移， 并在新的条件下富集。由这种作用形成的矿床就称为变质矿床。 2、特点 变质矿床的特点就是岩石或矿床经受变质作用后，所产生的多方面变化，基 本上可归纳为以下三方面 （1）矿物成分和化学成分的变化 （2）矿石的结构构造的变化 （3）矿体形状和产状的变化 （二）形成条件（二）形成条件 1、物理化学条件 （1）较高的温度 （2）较大的压力 （3）水溶液的参加 2、地质条件 （1）时代一般较早 （2）古老的造山带 （3）原岩的含矿性较高 （4）产在变质岩区 （三）矿床类型（三）矿床类型 1、接触变质矿床 2、区域变质矿床 3、混合岩化矿床 十二、层控矿床十二、层控矿床 （一）（一）概念和特点概念和特点 1、概念 系指那些受多种成矿作用影响，但矿体呈层状或基本呈层状，包括部不规则 状，但仍受一定地层层位控制的矿床。 2、特点 （1）兼有内生和外生矿床的某些特点。反应成矿作用具多阶段性和多期性。 （2）矿源层的存在是层控矿床的主要特征之一。但矿源层与储矿层可以是同 一层位，也可以是不同的层位。 （3）矿床常集中于某一特定的岩性段内，往往具有多层的特点。 （4）矿床产于定的地层层位中，因而“时控”特点明显。 （5）矿床常具有成群、成带展布和一定的“层”、“相”、“位”集中的特点。 （6）矿体形态、大多数与地层整合产出，呈层状、似层状或透镜状，但也有 少数不规则的穿层矿体。 （7）沉积-改造型层控矿床中，矿物成分较简单。 （8）矿床与岩浆岩关系一般不明显。 （二）成矿作用和成矿模式（二）成矿作用和成矿模式 1、成矿物质来源矿源层 主要是沉积作用导致部分成矿物质初步富集，并形成矿源层。但矿源层也可 通过其它作用形成。 2、成矿物质的活化转移及后生叠加造再富集 后生的叠加改造作用可细分为三种 （1）热液叠加改造 （2）变质叠加改造 （3）岩浆叠加改造 层控矿床的成矿模式（见表 2-2） 表 2-2层控矿床成矿模式 原始物质来源 （陆源、海源、海底火山作 用及岩浆源） 各种含源流体 （以地下水热液为主） 控矿构造 （以层状构造为主） 迁移 机械、 化学或生物化作作用 循环、携带新物质 淋滤、加大浓度 多次活动 通道、堆积场所 初步富集（矿源层） 改再 造造 作 用 成矿物质活化转移 叠改 加造 作 用 成矿物质再富集（矿 体） 第第 3 3 3 3 章章宝石矿床宝石矿床 一、钻石矿床一、钻石矿床 （一）概述（一）概述 １、金刚石的基本特征 （1）化学组分碳，此外,还经常含硅、铝、钙、镁、锰、钛、铬、氮和硼 等杂质元素。除氮和硼外，其它杂质元素多以包裹体的形式存在，如磁铁矿、镁 铝榴石、铬透辉石、绿泥石、黑云母、橄榄石以及石黑等。过多的包裹体可使金 刚石透明度降低, 颜色发黑而降低甚至失去其宝石学价值。宝石级金刚石含杂 质很少，研究证明主要杂质元素是氮和硼，并因此可划分出不同的类型。含氮者 称 I 型，其中若氮聚集成片晶，为 Ia 型；若氮成分散状,则为 Ib 型；不氮者为 II 型。其中含硼者为 IIb 型，不含硼者为 IIa 型。 （2）晶系和结晶习性金刚石晶体为立方晶系。其结晶习性最常见是八面体 ， 此处还有立方体，菱形十二面体以及变立方体等。也有呈磨成圆的或呈扁平的, 双晶常见。 （3）物理性质质纯的金刚石为无色透明，但由于杂质元素的混合使金刚石 呈不同的颜色， 宝石级金刚石中含铬者呈天蓝色， 含氮者呈黄色， 含硼者为绿色 ， 其它还有乳白色，浅绿色，玫瑰色，红色，紫色等。金刚石具金刚光泽，完全的 八面体解理，贝壳状断口。硬度 10，是自然界硬的材料。比重约 3.52。折射率 约 2.42。色散高0.044。导热率高0.35 卡/厘.秒.度。热彭胀系数小。熔点 约为 4000 度，在空气中燃烧温度为 850-1000 度，燃烧后变成二氧化碳。在 绝氧条件下，金刚石加热到 2000-3000 度缓慢变成石黑。金刚石具发光性。日 光下曝晒后或在辐射线照射下都会发荧光和磷光。 以上特征是使金刚石成为最名 贵宝石的主要原因, 也是评价和鉴定金刚石的主要依据。 2、发展历史 钻石矿床的发现已有相当长的历史，2000 多年前在印度克里希钠河、彭纳 河及其支流砾石层中就发现了金刚石矿床。 至今已有27个国家发现金刚石矿床 ， 但产钻石矿床的国家主要是澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯和南非。 据美国矿业局（1979）估计，全世界金刚石矿产潜在储量为 8.6亿克拉， 已产出量为 1.5 亿克拉（其 40在南非，并主要用作宝石）。 1905 年以前，几乎所有的金刚石矿都来自砂矿，1979 年以前，认为原生 金刚石矿仅金伯利岩型一个类型；1979 年在西澳大利亚发现了钾镁煌斑岩型金 刚石矿床。金伯利岩体包括岩筒、岩体，目前全世界共发现 5000 多个岩体，其 中岩筒 1000 多个，岩筒中含金刚石的仅 50，而具经济意义的仅占 5-10。 1905 年在南非发现世界上最大的金伯利岩筒-普列米尔岩筒， 并发现世界最 大的钻石-库利南，该钻石重 3106 克拉。目前世界上 400 克拉以上的钻石共有 50 颗左右，绝大部分产在南非，其余是产在巴西、印度和赛拉利昂。 我国 3000 年前就发现了钻石， 100 克拉以上的钻石到目前仅发现 4颗，即 1936 年发现的金鸡钻石（281克拉）；1977 年 12 月在临沐常林发现的“常林 钻石”（158.785克拉）；1981 年 8 月在临沐常林（距上述常林钻石 4 公里处 ） 发现的陈埠 1 号钻石（124.27 克拉）；1983 年 11 月在蒙阴发现的蒙山 1 号 钻石（119.09 克拉）。总的来说，我国金刚石资源相对较少，探明储量仅占世 界第六位。但勘探时间较短，1950 年在沅江流域首先发现金刚石，60 年代在 黔东、蒙阴发现原生金刚石，70 年代在辽宁瓦房店发现原生金刚石矿，1991 年后年产值均在 1200 美元以上。总的来讲，远景尚未完全搞清。 （二）金刚石砂矿床（二）金刚石砂矿床 1、分布 主要分布在古老克拉通上，如南部非洲。 2、成矿期 主要是前寒武纪和新生代、古生代。 （1）前寒武纪含金刚石砾岩占世界产量的 12。分布于南非、北非、南 美、西澳等。其特征是①含金刚石的地区位于地盾或地老地块；②产于前寒武 克拉通沉积盖层的底部；③与浅海成因的粗碎屑岩有关，也有冰川成因；④砾岩 砾石多为石英、硅质岩，常含金；⑤常呈绿色或褐色调。 （2）新生代主要为第四系冲积砂矿或残坡积砂矿和滨海砂矿。冲积砂矿 多产于中、小河流中，含矿层都是砾石层（石英、硅质岩等），金刚石产于砾石 层底部。 中国的金刚石砂矿产于沅江流域，以河谷砂矿和阶地砂矿最有价值，其次是 阶地冰碛水砂矿，金刚石品位分布，纵向上高低相同，但总的是下游富。横向上 中间富，两则贫。 （三）原生金刚石矿床（三）原生金刚石矿床 1、 原生金刚石形成条件 1物质条件 由于作为金刚石主要成分的碳分布很广， 在地壳中的平均丰度 为 0.02；地幔中为 007，而且还可以通过核聚变形式产生，因而在任何条 件形成金刚石都有丰富的碳的物质来源。 2物理化学条件通过高温高压实验和矿物包裹体研究表明，金刚石 是在较高温度和较高压力下形成的， 目前较一致的认识是 形成温度 900-1400 ℃，压力 45-60kba，这一温度相当于地球-200 公里的深度。但根据 Moore 等1985的研究， 某些金刚石是在超过 300 公里的深度形成的。 除高温高压外 ， 形成金刚石还需要具备适当的氧化还原环境，特别是氧逸度fO2。在过氧化环 境下，金刚石将被氧化成二氧化碳；若氧逸度过低，金刚石将与氢发生作用而形 成甲烷，即 Ｃ＋Ｏ2＝ＣＯ2 Ｃ＋２Ｈ＝ＣＨ4 由于在金刚石中发现有菱镁矿橄榄石包裹体，因而，可以确定在金刚石形成 过程中存在下列反应式 Ｍg2ＳiＯ＋Ｃ＋Ｏ＝ＭgＳiＯ3＋ＭgＣＯ3 按照这个反应式，可以确定金刚石形成时氧逸度的估计式为 lgfＯ2＝7.61-2.3872/Ｔ＋0.064Ｐ-1/Ｔ 式中Ｔ是温度，单位是 K；Ｐ是压力，单位是 Pa巴。 由4式看出，形成金刚石时所要求的氧逸度实际上也是温度和压力的函数。 因此，影响金刚石形成最重要的物理化学条件是温度和压力。 3 地质构造条件为了满足形成金刚石的物化条件，就需要有特定的