礦床學(xué)：05-第五章 矽卡巖型礦床

1、第五章 矽卡巖型礦床,湖北大冶矽卡巖型鐵礦床,矽卡巖型礦床,在鋁硅酸鹽與碳酸鹽類(lèi)巖石（或其它鈣鎂質(zhì)巖石）的接觸帶上或其附近，由于熱液交代作用而形成的礦床，稱(chēng)為接觸交代礦床。 這類(lèi)礦床中一般發(fā)育有矽卡巖，礦石與矽卡巖在空間上和時(shí)間上有一定的聯(lián)系，又稱(chēng)為矽卡巖礦床。,獅子山礦段,尖山礦段,尖林山礦段,龍洞礦段,鐵門(mén)坎礦段,象鼻山礦段,礦體位于接觸帶上,工業(yè)意義,秘魯Antamina矽卡巖銅鋅礦：礦精粉產(chǎn)量全球第三（銅第三，鋅第七位） 全球礦山中成本最低的25%之一,Courtesy of Cam McCuaig,From:Changzhaoshan,工業(yè)意義,金屬礦產(chǎn)：Fe、Cu、Pb、Zn、W、

2、Sn、Mo、Co、As、Be、Au、Ag等 非金屬礦產(chǎn)：硼、石棉、石墨、硅灰石、石榴石、金云母、滑石、螢石等,China: by 1984 中國(guó)，截至到1984年，矽卡巖型占全國(guó)儲(chǔ)量 70% Sn (22% of world) 61% W ( 45% of world) 23% Mo (10% of world) 31% Cu, 20% Au, 18% Pb-Zn, 11% Fe 世界：文獻(xiàn)中記錄的矽卡巖礦床有1900多個(gè),矽卡巖,矽卡巖：是由石榴石（鈣鋁榴石鈣鐵榴石系列）、輝石（透輝石鈣鐵輝石）及其它一些鈣、鐵、鎂的鋁硅酸鹽所組成的巖石。,鈣質(zhì)矽卡巖：鈣鐵石榴石-鈣鋁石榴石、透輝石-鈣鐵輝石

3、、符山石和硅灰石； 鎂質(zhì)矽卡巖：鈣鋁石榴石、透輝石、斧石、金云母、硅鎂石、粒硅鎂石； 錳質(zhì)矽卡巖：鈣鐵石榴石-鈣鋁石榴石、透輝石-鈣鐵輝石、薔薇輝石、錳橄欖石。,條帶狀石榴石綠簾石矽卡巖,陽(yáng)起石矽卡巖,Meinert et al., 2005,Pyroxene輝石,Garnet 石榴石,Veins 細(xì)脈,Veins 細(xì)脈,Garnet 石榴石,Garnet veins 石榴石細(xì)脈,Garnet veins 石榴石細(xì)脈,From:Changzhaoshan,致密塊狀石榴石矽卡巖,From:Changzhaoshan,石榴石矽卡巖穿插閃鋅礦化,綠簾石矽卡巖中浸染狀鉛鋅礦化,矽卡巖礦床的地質(zhì)特征,礦

4、體的產(chǎn)出位置,矽卡巖礦床相對(duì)于接觸帶的分布情況,程潮鐵礦地質(zhì)略圖,礦體與矽卡巖的關(guān)系,1-花崗閃長(zhǎng)巖；2-石灰?guī)r；3-含礦矽卡巖；4-礦體；5-無(wú)礦矽卡巖,駱駝山矽卡巖型硫及銅鉛鋅（鎢）多金屬礦床(毛景文),大冶鐵礦19線(xiàn),程潮鐵礦8線(xiàn),礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)與規(guī)模,礦體形態(tài):似層狀、透鏡狀、巢狀、柱狀、脈狀、囊狀、瘤狀，規(guī)模大小不等，一般長(zhǎng)200-500m、厚10-30m、延深100-300m至千米。,大冶鐵礦28線(xiàn),程潮鐵礦0線(xiàn),受?chē)鷰r層理、層間碎破帶控制的矽卡巖型礦床剖面圖l-浮土；2-大理巖；3-矽卡巖；4-白云巖；5-砂巖；6-頁(yè)巖；7-花崗斑巖；8-銅礦體；9-鉛鋅礦體；10-角礫巖,磁

5、鐵礦細(xì)脈穿切早期形成的矽卡巖（梨子山鐵礦）,綠簾石矽卡巖中脈狀鉛鋅礦化（遂昌鉛鋅礦）,磁鐵礦細(xì)脈膠結(jié)早期形成的矽卡巖化圍巖碎塊（黃崗梁鐵礦）,礦石的物質(zhì)組成,金屬礦物,礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造,塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、晶洞構(gòu)造等；,石榴石矽卡中浸染狀磁鐵礦化,塊狀磁鐵礦礦石,石榴石矽卡巖中條帶狀磁鐵礦化,成礦溫度較高+有揮發(fā)性組份的參與礦石多為粗粒結(jié)構(gòu)。,石榴石矽卡巖中粗粒閃鋅礦,從巖體到地層圍巖的分帶性為： 巖漿巖矽卡巖化巖漿巖矽卡巖矽卡巖化碳酸鹽巖碳酸鹽巖 內(nèi)矽卡巖外矽卡巖 內(nèi)接觸帶外接觸帶,礦床分帶性,一個(gè)矽卡巖銅礦中的分帶,gar: garnet 石榴石; pyx: pyroxene

6、輝石; cp: chalcopyrite 黃銅礦 wo: wollastonite 硅灰石; ves: vesuvianite 符山石; bn: bornite 斑銅礦; po: pyrrhotite 磁黃鐵礦; py: pyrite 黃鐵礦,Carr Fork, Bingham, USA; Atkinson and Einaudi, 1978,墨西哥一個(gè)矽卡巖金礦在大理巖交代前緣的分帶,Dark marble 深色大理巖,Bleached marble 褪色的大理巖,Wollastonite 硅灰石,Garnet 石榴石,From:Changzhaoshan,38.3m Endoskarn.

7、 Dark red garnet 內(nèi)矽卡巖。深紅色石榴石,45.2m Red garnet 紅色石榴石,46.3m Brown garnet 棕色石榴石,48.2m Yellow garnet 黃色石榴石,54.2m Light yellow garnet 淺黃色石榴石,某含銅矽卡巖自侵入體而遠(yuǎn)的分帶,From:Changzhaoshan,矽卡巖礦床的形成條件,區(qū)域構(gòu)造環(huán)境,由于矽卡巖礦床與巖漿的侵入活動(dòng)關(guān)系密切，因此區(qū)域構(gòu)造環(huán)境是控制巖體的侵入就位及礦床分布的首要條件。 在大洋島弧區(qū)、大陸邊緣造山帶以及大陸內(nèi)部斷裂凹陷帶和裂谷環(huán)境下，均能產(chǎn)生矽卡巖礦床。,控制巖體的構(gòu)造： 經(jīng)常是大斷裂、不同

8、方向的斷裂交匯部位、大型褶皺的轉(zhuǎn)折端及傾伏端。,物理化學(xué)條件,成礦溫度：成礦作用一般是從簡(jiǎn)單矽卡巖化到礦化結(jié)束，溫度不斷下降。,物理化學(xué)條件,形成深度約14.5km，其壓力可達(dá)31073108Pa，屬于淺成-中深條件下形成的礦床。 較淺環(huán)境：P=31071108Pa、t=575240， 較深環(huán)境：P=1108Pa3108Pa、t=800-300。 深度和壓力過(guò)大的條件不利于矽卡巖礦物形成，如： CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2,物理化學(xué)條件,巖漿巖條件,巖漿巖條件,成礦專(zhuān)屬性,巖體產(chǎn)狀,巖體凹部與凸部多形成不規(guī)則礦體,由于接觸面常不規(guī)則，形成凹凸面，其中巖體的凹部往往對(duì)成礦有利，這是

9、由于凹部一般斷裂裂隙發(fā)育，圍巖易破碎，礦液常易于集中，并能與有利圍巖進(jìn)行充分的交代作用而成礦。,巖體與礦體的空間位置,多數(shù)矽卡巖礦床（70-80%）都分布在巖體侵入的前緣帶。 巖體在上侵過(guò)程中，使圍巖作用最強(qiáng)的部位，是巖體上侵的前鋒，也是巖漿熱液、構(gòu)造活動(dòng)最強(qiáng)的部位。,某地錫石硫化物礦床地質(zhì)圖 1上三疊系泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r互層（T2K21)；2下三疊系灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r互層（T2K12)；3上三疊系灰?guī)r（T2K21)； 4變輝綠巖；5含斑黑云母花崗巖及其過(guò)渡帶；6矽卡巖；7礦體（Cu、Zn、Pb、Be）；8斷層,圍巖條件,富含成礦物質(zhì)的圍巖有利于形成相應(yīng)的層控矽卡巖礦床,構(gòu)造條件,侵入接觸面形態(tài)示意

10、圖 a-平直的；b-波狀的；c-港灣狀的；d-鋸齒狀的，e-枝杈狀的；e-浸染狀的 1-花崗巖體；2-接觸變質(zhì)帶；3-圍巖,接觸帶構(gòu)造,平蓋與超覆接觸,平蓋型多形成規(guī)則的礦體,超覆型多形成富而不規(guī)則狀及透鏡狀礦體,平蓋型接觸構(gòu)造剖面圖,超覆型接觸構(gòu)造剖面圖,圍巖層間破碎帶及層理,在接觸帶附近的有利圍巖中，層理發(fā)育，尤其不同巖性巖層間的層間破碎帶常構(gòu)成熱液運(yùn)移的通道，控制似層狀礦體產(chǎn)出。,受?chē)鷰r層理、層間破碎帶控制的矽卡巖型礦床地質(zhì)剖面示意圖（引自姚鳳良等，1983） 1.浮土；2.大理巖；3.矽卡巖；4.白云巖；5.砂巖；6.頁(yè)巖；7.花崗斑巖；8.銅礦體；9.銅鋅礦體；10.角礫巖,斷裂和裂

11、隙構(gòu)造,遼寧楊家杖子鉬礦床斷層與羽狀裂隙交匯處形成富礦體 1.花崗斑巖；2.斷層泥；3.逆斷層；4.富礦體； 5.擠壓應(yīng)力方向6.羽狀裂隙；,巖體接觸帶生成后，又受到區(qū)域構(gòu)造的疊加，因而形成復(fù)合的接觸斷裂帶、接觸破碎帶和接觸角礫巖帶等，致使原始接觸構(gòu)造的局部或整體受到改造，進(jìn)一步成為利于礦液滲流和礦石停積的構(gòu)造薄弱帶。,斷裂構(gòu)造，與接觸帶復(fù)合及相交,某鐵礦床地質(zhì)構(gòu)造剖面圖（示斷裂接觸帶構(gòu)造）,褶皺構(gòu)造,褶皺構(gòu)造常表現(xiàn)在對(duì)巖體及礦液流動(dòng)的控制，也有利于在巖體頂緣及圍巖層間剝離帶中形成礦床。 礦體多形成于接觸帶附近褶皺的轉(zhuǎn)折端及翼部層間滑動(dòng)面。,褶皺構(gòu)造和矽卡巖型礦化的關(guān)系（轉(zhuǎn)引自袁見(jiàn)齊等，198

12、5） 1.巖漿巖；2.灰?guī)r；3.砂巖；4.礦體；5.斷層,捕虜體構(gòu)造,火成巖中的捕虜體，或巖漿侵入時(shí)頂蓋的殘留體，往往可以形成相當(dāng)規(guī)模的礦體。,產(chǎn)于捕虜體內(nèi)的矽卡巖型鐵礦地質(zhì)圖 1-石灰?guī)r； 2-閃長(zhǎng)巖； 3-鐵礦體,接觸帶形態(tài)復(fù)雜，礦體形狀也復(fù)雜,接觸帶形態(tài)復(fù)雜，礦體形狀也復(fù)雜,矽卡巖型礦床的成礦作用,接觸擴(kuò)散交代作用（雙交代作用）,當(dāng)含礦氣水熱液沿接觸帶流動(dòng)時(shí)，引起接觸帶兩側(cè)巖石中的一些組分相互擴(kuò)散而發(fā)生的交代作用。為接觸擴(kuò)散交代作用。 在接觸擴(kuò)散交代作用中，各種組分的濃度差是引起擴(kuò)散組分運(yùn)移的主要?jiǎng)恿?，流?dòng)的熱液是媒介。,CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2 硅灰石 CaCO3+Mg

13、CO3+2SiO2CaMgSi2O6+2CO2（透輝石） 3CaCO3+Al2O3+3SiO2Ca3Al2Si3O12+3CO2（鈣鋁榴石） CaCO3+Fe2O3+3SiO2Ca3Fe2Si3O2+3CO2（鈣鐵榴石）,接觸滲濾交代作用,含礦熱液沿切割接觸帶的裂隙滲濾（流動(dòng)），攜帶因壓力差而發(fā)生遷移運(yùn)動(dòng)的各種組分與巖石進(jìn)行物質(zhì)交換的作用，為接觸滲濾交代作用。 在接觸滲濾交代作用中，壓力梯度和溫度梯度是引起組分運(yùn)移的動(dòng)力，裂隙系統(tǒng)是熱液流動(dòng)的主要通道。,沿裂隙發(fā)生的接觸滲濾交代作用圖解,矽卡巖,石灰?guī)r,含礦熱液,花崗巖,SiO2 Al2O3 FeO,滲濾作用與擴(kuò)散作用關(guān)系,矽卡巖分類(lèi),Mein

14、ert, 1992,根據(jù)形成作用：,鈣硅酸鹽角巖,反應(yīng)矽卡巖,變質(zhì)作用 雙交代,From:Changzhaoshan,Metamorphism: 變質(zhì)作用 hornfels 角巖,Biotite hornfels 黑云母角巖,Pyroxene hornfels 輝石角巖,Biotite hornfels 黑云母角巖,From:Changzhaoshan,Bimetasomatism: 雙交代 Reaction skarn 反應(yīng)矽卡巖,類(lèi)矽卡巖,小規(guī)模的流體流動(dòng)，導(dǎo)致少量的物質(zhì)交換,類(lèi)矽卡巖,Meinert, 1992,From:Changzhaoshan,小規(guī)模的類(lèi)矽卡巖,反應(yīng)矽卡巖和類(lèi)矽卡巖

15、,熱液作用為主；大規(guī)模物質(zhì)交換；原巖結(jié)構(gòu)和礦物徹底改變,交代矽卡巖,Meinert, 1992,From:Changzhaoshan,- 原巖結(jié)構(gòu)和礦物徹底改變,致密塊狀石榴石矽卡巖,From:Changzhaoshan,矽卡巖的演化,矽卡巖礦床的成礦階段,早矽卡巖階段,高溫（800500）、超臨界流體條件 形成島狀和鏈狀無(wú)水硅酸鹽礦物為主（有少量的含水硅酸鹽礦物，如符山石等），稱(chēng)為干矽卡巖階段。 主要礦物： 鈣矽卡巖礦物組合：石榴石、透輝石-鈣鐵輝石、硅灰石、方柱石、（白鎢礦）等。 鎂矽卡巖礦物組合：橄欖石、頑輝石、紫蘇輝石、尖晶石、透輝石、(硼鎂鐵礦)等。,晚矽卡巖階段,約600400。由

16、于溫度逐漸降低，揮發(fā)份作用逐漸明顯，對(duì)早階段的礦物進(jìn)行交代，主要形成含水的硅酸鹽礦物，故又稱(chēng)“濕矽卡巖階段”。 主要礦物有： 鈣矽卡巖：角閃石、符山石、綠簾石、陽(yáng)起石等。 鎂矽卡巖：蛇紋石、透閃石、硅鎂石等。,晚矽卡巖階段,此階段溫度降低到近臨界狀態(tài)，礦液中的鐵，除部分參加到硅酸鹽礦物的晶格外，大量的以磁鐵礦形式出現(xiàn)，故又可稱(chēng)“磁鐵礦階段”。 此階段后，矽卡巖巖體的主體已基本形成，矽卡巖類(lèi)礦物的大規(guī)模結(jié)晶活動(dòng)已趨結(jié)束。,氧化物階段,過(guò)渡性階段，介于矽卡巖期和其后的石英硫化物期之間。 形成溫度是在400左右的條件下，以過(guò)渡性礦物組合為特征。形成的主要礦物有： 長(zhǎng)石類(lèi)（鉀長(zhǎng)石、酸性斜長(zhǎng)石）、云母類(lèi)

17、（金云母、白云母少量黑云母）及少量石英、螢石和綠簾石等。 形成大量的金屬氧化物和含氧鹽：白鎢礦CaWO4、錫石SnO2、赤鐵礦Fe2O3、少量磁鐵礦，鈹?shù)墓杷猁}礦物（日光榴石、硅鈹石、香花石）。 后期少量硫化物（如輝鉬礦、磁黃鐵礦、毒砂等）開(kāi)始出現(xiàn)。,石英-硫化物期,這一期的礦物組合與矽卡巖期的明顯不同，反映了物理化學(xué)條件的顯著差別。這一期可分為兩個(gè)階段： 早期硫化物階段 晚期硫化物階段,早期硫化物階段（鐵-銅硫化物階段）,中高溫?zé)嵋旱V物組合為特征，形成的主要礦物有綠泥石、綠簾石、絹云母、石英、螢石和碳酸鹽礦物等； 金屬礦物主要有黃銅礦、磁黃鐵礦、毒砂、黃鐵礦、輝鉬礦、輝鉍礦等。 由于所形成的

18、硫化物中以鐵銅硫化物為主，故稱(chēng)“鐵銅硫化物階段”。,晚期硫化物階段（鉛鋅硫化物階段）,以中低溫?zé)嵋旱V物組合為特征。 主要礦物有： 綠泥石、絹云母、石英、方解石等，尤其是碳酸鹽礦物明顯增多； 金屬礦物主要是鉛、鋅硫化物，方鉛礦、閃鋅礦，少量黃銅礦及黃鐵礦，因此又可稱(chēng)為“鉛鋅硫化物階段”。,矽卡巖礦床的主要類(lèi)型,礦床的多成因性和復(fù)合性,復(fù)合性,矽卡巖型銅礦床模式圖（據(jù)翟裕生（1995） 1-矽卡巖型礦體；2-可能伴生的斑巖型礦床；3-可能伴生的爆破角礫巖型礦體；4-脈型礦體；5-可能伴生的層控（沉積-改造）型礦體；6-砂巖及粉砂巖；7-碳酸鹽巖；8-泥質(zhì)巖及頁(yè)巖；9-石英閃長(zhǎng)巖；10-花崗閃長(zhǎng)巖/閃長(zhǎng)玢巖,矽卡巖型礦床勘查要點(diǎn),矽卡巖型礦床常成群出現(xiàn)，多產(chǎn)于板塊邊緣的活動(dòng)性較強(qiáng)的凹陷區(qū)（斷裂拗陷帶）中。 礦床主要受構(gòu)造巖漿帶控制而成呈帶成群出現(xiàn)，一般在巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)，如果有合適的圍巖條件，就可能形成該類(lèi)礦床。因此，在勘查找礦中應(yīng)從全面分析區(qū)域構(gòu)造、巖漿巖和地層條件入手，在以尋找單個(gè)礦床目標(biāo)的同時(shí)，要有尋找“礦床群”的意識(shí)。,矽卡巖型礦床勘查要點(diǎn),加強(qiáng)對(duì)礦石的綜合評(píng)價(jià)。矽卡巖型礦床常是多組分的，除主要成礦元素外，常含金、銀、鎘、硒、碲、銦、鈷等貴金屬和稀有分散元素，可以綜合回收利用。,注重