第12讲（内生矿床1）.doc

地质学基础与铀矿地质讲义2007（第12讲） 内容提要 第八章 内生矿床 8.1 概述 8.2 岩浆矿床 8.3 伟晶岩矿床 参看地质学pp.139-148. 第八章 内生矿床 8.1 内生矿床概述 内生矿床的概念 矿床中的有用组分多来自于岩浆，并且是在岩浆演化过程中与其余组分分离开而集中富集成矿的，在成因上与岩浆及其演化有密切的关系。 一、岩浆的演化及成矿作用 岩浆在地下深处形成时呈熔融状态，它的组成除作为主体的硅酸盐类物质外，还含有一些挥发性组分以及少量的金属元素和其化合物。而与成矿作用关系最大的是这些挥发性组分。挥发性组分包括水、碳酸、盐酸、硫酸根、硫化氢、氟、氯、磷、硫、氮、氢等等。这些挥发分的特点是熔点低、挥发性高，在岩浆活动过程中可以降低矿物的结晶温度，从而延缓其结晶时间；尤其重要的是，它们可以和重金属结合成为挥发性化合物，使这些重金属具有较大的活动性，这就大大地有利于它们的迁移、分离和富集。 地下深处的岩浆是处在高温、高压之下，所以它是具有极大的活动性和很高的内应力的熔体。在内用力的推动下，可以沿着裂隙和破碎带等压力降低的地带侵入到地壳的上部层位，甚至喷出地表表现为火山活动。在这个侵入和喷出的全过程中，岩浆熔体要在物理和化学性质上连续不断的演化，而显示一定的阶段性。在每一个演化阶段中，都进行成矿作用，在地壳内部或表面形成各式各样的矿床。 1、岩浆的来源 岩浆可能有三种来源 （1）一种是来源于上地幔的玄武质岩浆，是一种原始岩浆，通过它的分异和冷凝作用，可形成超基性、基性、中性以致酸性岩浆岩。 （2）第二种是在超变质作用下，由组成硅铝层的部分岩石，经过混合岩化、花岗岩化和再熔作用所形成的富于硅铝质的再生花岗质岩浆。 （3）第三种是大洋板块斜插入大陆板块之下的地幔时熔融产生的安山质岩浆。 这三种岩浆只是在组成上有量的差异，它们都同样可进行成岩、成矿活动。 2、岩浆演化的阶段性及相应的成矿作用 当岩浆进行侵入活动时，其演化阶段及相应的成矿作用为 （1）正岩浆阶段 这个阶段是以硅酸盐类矿物成分从岩浆中结晶析出形成岩浆岩为主的阶段；此时，挥发性组分相对数量很少并且是均匀地“溶”于硅酸盐熔浆之中，只在本阶段末期，大部分硅酸盐类矿物已经结晶析出之后才开始活动，在矿床形成上起显著作用。因此，这个阶段是以成岩为主，成矿为辅的阶段。此时形成的矿床为岩浆矿床。 （2）残浆阶段 这是大部分硅酸盐类矿物已从岩浆中结晶析出或成为固体岩浆岩之后，残余下来的那部分岩浆残浆进行活动的时期。这个阶段的特点是，挥发性组分的相对数量已大大增加，并和硅酸盐类熔浆混熔在一起进行活动。挥发性组分相对集中而产生的内应力，有助于残余的硅酸盐熔浆侵入到周围已固结岩石的裂隙中，并在挥发组分的作用下，形成了伟晶岩脉。伟晶岩脉中往往含有由挥发组分形成的有用矿物，达到工业意义，就形成伟晶岩矿床。 （3）气液阶段 在经过上述两个阶段后，岩浆中大部分造岩组分已经固结成岩，造岩阶段结束，从而进入岩浆期后阶段。在这个阶段，在岩浆结晶过程中陆续以蒸馏方式从岩浆中析出的挥发性组分开始进入独立活动时期。随着温度的降低，挥发性组分在物态上将由气体、经过气水热状态，变化成为热液；这个阶段也叫作气液阶段。以成矿作用为主。 当气-液离开母岩向外流动时，由于温度、压力、气-液化学性质以及围岩性质等的改变，气-液中有用组分可以在母岩和围岩的裂隙中或接触带中沉淀富集成为各种类型的矿床。形成的矿床称为气-液矿床。 （4）火山岩浆阶段 当岩浆直接喷出地表或海水中，由于温度和压力的急剧降低，其阶段划分就不十分明星了，所以在火山活动中所形成的矿床要比在侵入活动中所形成的情况复杂。形成的矿床称为火山成因矿床。 二、内生矿床分类 在岩浆的各个活动和演化阶段中都可以形成矿床，所以内生矿床的基本分类如下 （1）侵入活动中所形成的矿床 正岩浆阶段岩浆矿床； 残浆阶段伟晶岩矿床； 气-液阶段气-液矿床（岩浆期后矿床）。 （2）火山活动中所形成的矿床火山成因矿床。 上述各演化阶段及相应的成矿活动并非每一次岩浆活动都全部实现；而且从成矿意义上说，各成矿阶段是分别以不同质的岩浆为主导的。例如正岩浆阶段岩浆矿床的形成是专属于玄武质岩浆；而残浆阶段具有工业意义的伟晶岩矿床则主要和再生的花岗质岩浆有关；至于气-液阶段的各种成矿活动，则两种岩浆均占有重要地位；而火山成因矿床则主要是和玄武质或安山质岩浆有关。 8.2 岩浆矿床 一、岩浆矿床的成矿过程和分类 岩浆矿床是在正岩浆阶段内形成的。在这个阶段，岩浆中的硅酸盐类组分和矿床中的成矿组分原是混熔在一起的，导致它们相互分离、分别形成岩浆岩和岩浆矿床的岩浆分异作用，主要有两种方式 1、结晶分异作用 在岩浆冷凝结晶过程中，岩浆中各种矿物组分是按照其熔点高低及浓度等物理化学条件依次从岩浆中结晶出来的。在结晶过程中同时存在着成分都在不断变化的固体和熔体两部分，这种分异作用叫作结晶分异作用。 在结晶分异过程中，某些熔点很高的有用矿物，例如铬铁矿，可以在最先结晶的硅酸盐类矿物（如橄榄石、辉石等）结晶之前就在岩浆中结晶出来，由于比重较大的原因，可以沉坠到熔体的底部，或者富集于熔体的某部位。当其相对富集达到工业上可利用的标准时就成为矿床早期岩浆矿床。 在结晶分异过程中，残余在岩浆中的尚未结晶的某些金属矿物，在相对数量越来越增加的挥发性组分的作用之下，熔点降低了，结晶的时间延缓了，它们可以在大部分硅酸盐类组分都已结晶成为岩石之后，仍以熔体存在，并且具有很大的活动性。它们可以在正岩浆阶段晚期，在动力或因挥发性组分集中所产生的内应力的作用下，一贯入等方式在母岩或其围岩的裂隙等构造之中形成矿床晚期岩浆矿床。 2、液态分异作用熔离作用 在高温条件下（例如1500℃），特别是有挥发性组分存在时，原始岩浆中可混溶有一定量的金属硫化物。随着温度的降低，硫化物的混溶度逐渐降低，终于从原始岩浆中熔离出来，把原始岩浆分裂成硫化物熔体和硅酸盐熔体两部分，即熔离作用。熔离作用虽然在岩浆演化中最先发生，但由于挥发性组分的作用，硫化物熔体冷固成矿（熔离矿床），却在硅酸盐熔体成岩之后。 在熔离作用的初期，硫化物先成小球珠状分离出来散布在硅酸盐熔体之中，珠球逐渐汇合形成条袋状或囊状熔体，由于比重较大而沉到岩浆槽底部，冷凝后形成主要由浸染状矿石组成的熔离矿床的底部矿体。这些熔离出来的硫化物熔体也可以在大部分硅酸盐类矿物结晶凝固之后，在动力作用下，贯入到母岩或其围岩裂隙中去，冷凝后形成主要由块状矿石组成的熔离矿床的脉状矿体。 二、各类岩浆矿床的特征和矿床实例 1、早期岩浆矿床 这种类型矿床是有用组分在岩浆结晶早期阶段，先于硅酸盐类矿物或与之同时结晶出来，经过富集而形成的矿床。这类矿床具有下列特点 （1） 产在一定的岩浆岩母岩体中。 （2） 早期形成的有用矿物，由于重力作用，可富集在岩体底部成为底部矿体；也可在动力作用之下，富集在岩体边部成为边缘矿体。总之，它们很少超出母岩体之外。 （3） 矿体和围岩（母岩）基本上是同时生成的。矿体和围岩的界线是逐渐过渡的，矿体的形状也是各式各样的，常呈矿瘤、矿巢和透镜体等，也有构成矿条近似于层状者。矿床的规模一般不大。 （4） 矿石矿物先结晶，一般多呈自形晶、半自形晶，被硅酸盐类矿物包围。矿石构造以浸染状为主，致密块状者较少。 早期岩浆矿床的工业价值一般都不甚大。（超基性岩铬铁矿矿床、碱性岩中的稀土元素矿床） 2、晚期岩浆矿床 这类矿床的基本特点和早期岩浆矿床相似，但由于有用组分晚于硅酸盐矿物结晶（有人认为在结晶分异中局部还有熔离作用的配合），所以矿石中的有用矿物多呈它形晶；矿石中有富含挥发性组分矿物如磷灰石、铬电气石、铬符山石等的出现；矿体附近围岩也出现蚀变现象（如绿泥石化）。 残余含矿熔体在动力作用或由挥发性组分集中而产生的内应力的作用下，可贯入到围岩裂隙中，形成脉状矿体。这种矿体与围岩界线一般比较清楚，矿石构造多呈致密块状。但晚期岩浆矿床的矿体也有非贯入成因的，常呈矿条和具有条带状构造的似层状或巢状。这种矿体与围岩界线往往是逐渐过渡的，矿石构造也以浸染状为主。 晚期岩浆矿床的工业价值一般都较大。（超基性岩中的铬铁矿、铂族金属矿床，基性岩中的含钒、钛磁铁矿矿床等） 3、熔离矿床 由于熔离矿床也是在大部分硅酸盐类矿物冷却凝固成为岩石之后形成的，所以在各种特征方面和晚期岩浆矿床有很多相似的地方。例如在动力影响之下，也可以发生贯入作用，从而出现脉状矿体；有用矿物也多比硅酸盐类矿物结晶晚，从而矿石也具有典型的海绵陨铁结构等。但熔离矿床也有其自身的特点，例如一些矿石中雨滴状和球状硫化物矿物集合体的存在，矿巢、矿瘤以及岩体底部似层状矿体等的存在，都反映着熔离矿床的特定成因。因为这些个“存在”，主要是液态分离作用中重力影响的结果。 在我国，最主要的熔离矿床是超基性岩、基性岩之中的铜、镍硫化物矿床。 海绵陨铁结构状矿石的结构是岩浆型铜镍硫化物矿床比较典型的矿石结构，其特点是硫化物包围橄榄石，使橄榄石均匀地呈孤岛状分布。这说明熔离出来的硫化物是在橄榄石结晶之后才结晶的。 矿床实例略。 三、岩浆矿床的共同特征及其对采掘的关系 1、岩浆矿床的共同特征 （1）围岩特点岩浆矿床的围岩都是岩浆岩，而且围岩亦即母岩。 （2）矿体形状、产状及与围岩接触关系等方面的特点产在侵入体底部的矿体多呈似层状、矿瘤或矿巢状，与围岩呈渐变接触关系。产在岩体边部或其他部位的矿体，多呈平行排列的矿条状或扁豆状，其延展方向常与原生流动构造一致；矿体与围岩亦多呈过渡渐变关系。产在岩浆岩内沿一定方向延伸断裂带中的矿体，多呈脉状、透镜状；大部分矿体与围岩接触明显；矿体周围常有绿泥石化等围岩蚀变现象。 （3）矿石特点矿石的矿物组成与围岩相似，除有用矿物含量较高外，矿体与围岩在成分上无质的差异，因而随着有用矿物含量的逐渐减少，矿体就逐渐过渡成为围岩，界线不明现；而由块状矿石组成的矿体，往往受岩体中断裂控制，与围岩界线清楚。 矿石矿物多为比重大、熔点高的金属氧化物、自然元素和某些硫化物。它们的结晶时期基本上与围岩中造岩矿物的结晶时期相接近。 脉石矿物一般都是围岩中的造岩矿物。 2、岩浆矿床的采掘特点 8.3 伟晶岩矿床 一、伟晶岩矿床的形成过程和分类 1、伟晶岩矿床的形成过程 在岩浆侵位冷凝过程中，随着硅酸盐组分已大部分从岩浆中晶出，残余下来的岩浆残浆，集中有二氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠和大量挥发性组分以及许多稀有金属等。由于挥发性组分的大量存在，残浆的粘度大为降低、流动性大为加强。因此在构造压力的影响下，可进入到已冷凝的侵入体或其附近围岩的裂隙中去。由于在地壳深部外压力大于内压，挥发分不能逸出，于是在其作用之下，残浆中各种矿物成分在构造裂隙中缓慢冷却结晶成巨大晶体，其中包括含有挥发分的矿物如电气石、黄玉等。同时，由于外侧先冷凝、大量挥发分逐步向中部集中，因而愈接近中部晶体愈大、挥发分中稀有金属也沉淀愈多，这就形成了伟晶岩矿床的带状构造，表现出形成过程中的分异作用。 在伟晶岩的成矿过程中，除残余岩浆中各种矿物成分的结晶分异作用之外，还可有来自母岩的气体和溶液交代早期生成的矿物，如钠长石交代钾长石、稀有元素矿物交代早期矿物等。所以交代作用愈强烈，钠长石和稀有元素矿物也就越发育。 伟晶岩矿床的形成作用就是上述的分异作用和交代作用。 对于非金属矿产来说，分异作用的好坏，直接影响到成矿的好坏。分异作用愈明显，伟晶岩带状构造愈发育，矿化也愈强烈有利于有用矿物如云母、长石、水晶以及宝石类矿物的缓慢结晶，形成巨大晶体。 对稀有金属矿产来说，更主要的是交代作用。交代作用的强度直接控制着稀有金属矿物的形成，由于强烈的交代作用形成稀有金属的富集，甚至全部岩脉矿化，整个伟晶岩脉成为矿床。 2、伟晶岩矿床的分类 根据成矿过程中分异作用和交代作用的交织情况进行分类。 首先，根据分异作用的好坏，可把矿床分成带状构造伟晶岩矿床和非带状构造伟晶岩矿床两类；然后再根据交代作用的情况，把每一类伟晶岩矿床再进一步分成交代型的（交代作用强烈的）和一般型的（交代作用不甚强烈的）两个亚类。交代型的称为复杂伟晶岩，常发生强烈的稀有元素矿化作用，因而成为开采稀有矿物的主要对象。一般型的通常称为简单伟晶岩，稀有矿物稀少，其分带不清，交代作用不强烈，一般无工业意义，不过可成为开采长石、石英、云母等非金属矿产的主要对象。 二、伟晶岩矿床的特征 伟晶岩是一种矿物晶体巨大、常含有许多气成矿物和稀有、稀土金属矿物的脉状岩体；其中有用组分达到工业要求时，就成为伟晶岩矿床。 尽管各种成分的岩浆均可产生相应的伟晶岩，但与花岗岩浆有关的伟晶岩最为重要，最为普遍。所以一般所说的伟晶岩，多数是指花岗伟晶岩。 伟晶岩矿床是稀有金属如Nb、Ta、Cs、Rb、Ha、Be等的重要来源，也是放射性元素如铀、钍的重要来源；同时，某些伟晶岩矿床还可因产有长石、水晶、云母、宝石以及压电石英等巨大晶体，成为具有重大工业意义的非金属矿床。 伟晶岩矿床的特征 1、产状和形状 伟晶岩在成因上往往与巨大的花岗岩质侵入体有关，并常分布在侵入体上部及其顶盖围岩中。矿体和围岩界线一般比较清楚，但也有呈渐变过渡的。 伟晶岩矿床明显地受构造控制，常常沿大构造带成群出现构成伟晶岩带。 由于矿体主要受裂隙控制，因而形态和产状也直接与裂隙有关，常呈脉状、透镜状等。在裂隙交叉处，也可出现囊状或筒状矿体。 2、矿石的矿物成分和结构、构造 （1）矿物成分 矿石的成分既与相应岩浆岩相似，但又具有岩浆期后矿床的某些特点，故在矿物成分上除了石英、长石、云母外，还有由交代作用生成的气相、热液相矿物，如绿柱石、锡石、黑钨矿、辉钼矿及其他硫化矿物、稀有元素矿物等。 （2）结构 伟晶岩矿石的伟晶结构是矿床最突出的特征。例如云母片直径可达一米，水晶晶体可长一米多，某天河石（微斜长石的变种）矿床的整个采场就在一个晶体之中。 （3）构造 并非整个伟晶岩矿石都是伟晶结构。一般的情况是，自边部向中心部位，粒度逐步增大，而矿物成分亦随之有所变化，这就使伟晶岩矿床由两侧而中心具有明显的带状构造，显示了伟晶岩先后发展的不同阶段。一般的伟晶岩矿床，由两侧而中心，可以分出四个带。 1）、边缘带（细粒花岗岩带）晶体细小，主要由长石、石英组成。厚度一般不大，不过几厘米。形状不规则，有时不连续。与围岩的界线一般是清楚的，但也有时呈渐变关系。 2）、外侧带（文象花岗岩带）矿物颗粒较粗，主要由斜长石、钾微斜长石、石英和白云母组成；有时有绿柱石等稀有元素矿物出现。此带比边缘带厚度大，但变化也大，有时呈对称或不连续状出现。 3）、中间带（中粗粒伟晶岩带）矿物颗粒比外侧更大，主要由块状长石、石英组成，有时有绿柱石、锂辉石等稀有元素矿物出现。此带的连续性和对称性也较前两带明显。 4）、内核（单矿物带）有巨大的长石或石英晶体，并常发育有晶洞构造。其中发育完整的晶簇，为压电石英和贵重宝石的来源，稀有、稀土金属元素矿物常富集此带。 思考题 1、 内生矿床的概念及分类。 2、 内生矿床和岩浆演化的成因联系。 3、 岩浆演化的阶段性及相应的成矿作用过程和形成的矿床。 4、 岩浆矿床的形成方式的特点（结晶分异作用、熔离作用）。 5、 伟晶岩矿床的形成方式的特点（分异作用、交代作用）。 6、 了解岩浆矿床和伟晶岩矿床的特征。 5