第七章矽卡巖型礦床

第七章接觸交代礦床

（矽卡巖礦床）

ContactMetasomaticOreDepositsSkarnOreDeposits1．矽卡巖（Skarn）：指產(chǎn)于巖漿巖與圍巖（主要是碳酸鹽類巖石）的接觸帶及其附近，由氣水熱液交代作用而形成的，具典型矽卡巖礦物組合（鈣鋁―鈣鐵榴石系列；透輝石―鈣鐵輝石系列）的一種交代巖。

2．矽卡巖礦床：指在空間上和成因上與夕卡巖密切相關(guān)的礦床，叫矽卡巖礦床，也稱接觸交代礦床。

3．礦產(chǎn)及工業(yè)意義：

夕卡巖礦床分布廣，具重要工業(yè)意義和經(jīng)濟(jì)價值。1）是世界范圍內(nèi)W的首要來源；2）是Cu、Fe、Mo、Zn的重要來源；3）是Co、Au、Ag、Bi、As、Be、B的次要來源；4）伴生金屬：Ni、Se、碲、Ge、In、鉈、Cd、等；5）非金屬礦產(chǎn)：石墨、石棉、硅灰石、石榴石、金云母、滑石、螢石等工業(yè)礦物。總之，該類礦床規(guī)模變化大，特大型―小型，但以中型為主，礦石品位高，可直接開采，工業(yè)價值大，如Cu礦、夕卡巖型Cu礦占我國Cu礦總儲量的第三位（16.4%）。富礦的第二位，開采量占第一位（41.2%）；此外，可綜合利用的共、伴生組分多。

4、夕卡巖礦床基本特點(diǎn)：

A．礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)和規(guī)模（1）產(chǎn)出部位：礦床產(chǎn)于侵入體與圍巖的接觸帶上或其附近，并以外接觸帶的蝕變碳酸鹽中為主。

（2）形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模：

形態(tài)、產(chǎn)狀比較復(fù)雜，礦體連續(xù)性差，空間上礦體和夕卡巖的關(guān)系有：a.同時礦化型；b.伴隨礦化型；c.迭加礦化型。形態(tài)常呈似層狀，凸鏡狀，巢狀，脈狀等；礦體規(guī)模除W、Mo、Sn、Fe、Cu可達(dá)大型外，多數(shù)為中小型。

B．礦石的物質(zhì)成分和組構(gòu)礦物成分復(fù)雜，包括：（Ca質(zhì)SK、Mg-Sk、Si-Sk）：（1）無水硅酸鹽類：輝石類（透輝石―鈣鐵輝石）；石榴石類（Ca-Al－Ca-Fe榴石）；硅灰石；鎂橄欖石；透輝石；方柱石等。（2）含水硅酸鹽類：符山石，閃石類、綠簾石、陽起石、綠泥石；金云母、韭閃石、透閃石、硅鎂石、蛇紋石等。（3）金屬礦物：氧化物：Mt、Hm、錫石、尖晶石；（4）硫化物：gn、Sph、Py、Po、輝鉬礦，毒砂。（4）其它礦物：方介石、螢石、重晶石。

組構(gòu)：結(jié)構(gòu)構(gòu)造多種多樣，交代組構(gòu)特別發(fā)育。結(jié)構(gòu)：粗粒結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)、交代熔蝕結(jié)構(gòu)；構(gòu)造：塊狀、條帶狀，浸染狀，網(wǎng)脈狀，晶洞狀等。C．礦床的形成具多期多階段性D．礦床分帶性：接觸交代礦體由侵入體→圍巖，含礦夕卡巖常呈帶狀有規(guī)律分布；內(nèi)夕卡巖帶（內(nèi)帶）→外夕卡巖帶（外帶）。

內(nèi)夕卡巖帶（內(nèi)帶）：靠近巖漿巖一側(cè)的夕卡巖主要由高溫礦物組成：Mt、Hm、Ga輝石等，次有符山石、方柱石。外夕卡巖帶（外帶）：靠近圍巖一側(cè)的夕卡巖，主要由高、中溫礦物組成：Ｇa、輝石、Hb、Chl、Gp、Act、Py、Cp、Sph等。由巖漿巖→內(nèi)夕卡巖→外夕卡巖→灰?guī)r，SiO2、Al2O3、降低；CaO、MgO、(FeO)升高。

二、夕卡巖礦床的形成條件

1．巖漿巖條件；2、圍巖條件；3、構(gòu)造條件；4、物理化學(xué)條件；5、大地構(gòu)造條件。

1．巖漿巖條件（1）巖性：i）中酸性巖漿巖，分兩個系列：（a）鈣堿性系列：gr－斜長gr－gd－Q-di－di；（b）堿性系列：堿性正長巖―花崗正長巖―石英二長巖―二長巖。ii）巖石鈉、鉀總量（K2O+Na2O）偏高：7－9%；Mg、Fe、Cu偏低；iii）Fe礦床與閃長巖―二長巖有關(guān)；Pb、Zn－gr類、次gd；W、Sn、Mo與gr有關(guān)。

（2）巖體形態(tài)、產(chǎn)狀：i）中深―淺成侵入體；ii）中―小型侵入體，出露面積多在2－10Km2；iii）巖體形態(tài)越復(fù)雜，越有利于SK礦床形成；iv）巖體常呈巖株、巖瘤、巖鐘、巖脈產(chǎn)出；v）巖漿活動期次越多、越有利于成礦；晚期侵入更有利；vi）巖體的時代對礦床形成有影響；我國東部以燕山期為主，西部以海西期為主；世界范圍主要為中生代或更晚。

2、圍巖條件：（1）巖性：有利巖性：各類碳酸鹽巖石：石灰?guī)r（或大理巖）、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、鈣質(zhì)灰?guī)r等；其次為火山巖、安山巖、英安巖、凝灰?guī)r。

原因：a)、碳酸鹽化學(xué)性質(zhì)活潑，易分解，有利于交代作用。b)、物理性質(zhì)脆、易裂、滲透性好，利于含礦熱液的流動和交代作用。c)、厚層、成分單一的灰?guī)r不利于成礦、反之，利于成礦。

（2）圍巖構(gòu)造：節(jié)理、裂隙及孔隙度（大小、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、開放程度、形態(tài)等）越發(fā)育，對成礦越有利。

3、構(gòu)造條件巖體和夕卡巖礦體受以下四類構(gòu)造控制：

a.五種接觸帶：簡單接觸帶；混染接觸帶；構(gòu)造疊加接觸帶；多次侵入接觸帶；熱液蝕變接觸帶。（1）侵入體與圍巖的接觸帶構(gòu)造：b.上下接觸帶：平蓋、超覆。侵入體與圍巖的接觸帶構(gòu)造c.巖體的凹陷部位、構(gòu)造迭加部位、不同巖性接觸部位等。侵入體與圍巖的接觸帶構(gòu)造（2）圍巖的層理、層間破碎帶、構(gòu)造裂隙。

（3）褶皺構(gòu)造：表現(xiàn)在對巖體及含礦流體流通的控制：a.

褶皺軸為彎曲處；b.

褶皺似狀端；性質(zhì)變化處為迭加處。

(4)捕虜體構(gòu)造：

4物理化學(xué)條件：（1）溫度條件硅酸鹽結(jié)晶溫度較高，金屬氧化物和硫化物溫度較低?？偟臏囟确秶?00―1000C；夕卡巖礦物：8000C－3000C；金屬氧化物（Mt）：600－3500C（500－4000C為主）；金屬硫化物：450―1000C（為3000C）。

（2）壓力和深度條件：主要中等深度，也可地淺成條件下形成：h=1－4.5Km之間；p=3×107Pa－3×108Pa；CaCO3

+

SiO2

==

CaSi3O3（硅灰石）+

CO2↑（深度太大，不進(jìn)行）

5、大地構(gòu)造條件：多產(chǎn)在地槽及活動性較強(qiáng)的地臺邊緣或凹陷帶（斷裂凹陷帶），如長江中下游斷裂凹陷帶。

三、夕卡巖礦床的成礦作用和成礦過程

（一）夕卡巖礦床的形成作用1．接觸滲濾交代作用；

2．接觸擴(kuò)散交代作用。1．接觸滲濾交代作用：（壓力）深部上升的含礦溶液沿著交切接觸帶的裂隙系統(tǒng)滲濾，將下層中的活性組分帶到上層，并與之發(fā)生交代作用。

2．接觸擴(kuò)散交代作用（雙交代作用）：（濃度）溶液沿巖漿巖和石灰?guī)r的接觸面流動時，原接觸帶石灰?guī)r的粒間溶液為CaO所飽和，巖漿巖中的粒間溶液為SiO2，Al2O3所飽和，當(dāng)在上升溶液作為媒介的影響下，破壞了原有的平衡，使CaO間巖漿巖中擴(kuò)散，而SiO2、Al2O3等向石灰?guī)r中擴(kuò)散，于是在接觸帶形成了夕卡巖。

（二）夕卡巖礦床的形成過程

I．柯爾任斯基的擴(kuò)散―交代；II．卡爾波娃的階段說。3．鎂夕卡巖和鈣夕卡巖形成機(jī)理的差異1）鎂夕卡巖形成過程中，Ca為惰性組分，Mg為活性組分；2）鎂夕卡巖是巖漿巖與白云巖或基性巖接觸交代的產(chǎn)物；3）鎂夕卡巖形成自高溫開始，并可延續(xù)到巖漿期后階段；Ca夕卡巖的形成僅在巖漿期后條件下。故鎂SK常被后期Ca-SK置換；反之不發(fā)生。

成礦階段

卡爾波娃將夕卡巖礦床的形成分為兩期五個階段：

典型無水夕卡巖礦物反應(yīng)式：濕夕卡巖礦物反應(yīng)式：磁鐵礦階段礦物反應(yīng)式：硫化物階段礦物反應(yīng)式：Fe2++2H2S=FeS2+4H+Pb2++H2S=PbS2+2H+Zn2++H2S=ZnS2+2H+Fe2++Cu2++2H2S=CuFeS2+4H+Fe3++As

+H2S=FeAsS+2H+

硫化物階段礦物反應(yīng)式：四、接觸交代礦床的成因

1、形成環(huán)境

夕卡巖和夕卡巖礦床是在多樣的地質(zhì)環(huán)境中形成的，其成礦的深度、溫度、壓力和圍巖條件等是多變的。

2、礦質(zhì)來源

可能有下列幾種情況：

（1）來自巖漿及其派生的氣液。如夕卡巖礦床的成礦專屬性。

（2）礦質(zhì)來自侵入體本身?；鸪蓭r受氣液蝕變，釋放礦質(zhì)，進(jìn)入熱液，搬運(yùn)后成礦。

（3）圍巖提供成礦物質(zhì)，包括原生含礦層，礦源層以及成礦元素背景值較高的巖層，經(jīng)巖漿或熱流體作用，提供礦質(zhì)。如膏鹽層提供S、Na、Ca。

（4）地下水?dāng)y帶成礦物質(zhì)。熱鹵水。

（5）來自地殼深部的熱流體，末經(jīng)巖漿階段，可能是上地幔直接析出的。以上表明，夕卡巖礦床是多成因的，但對具體礦區(qū)，應(yīng)結(jié)合具體情況，具體分析。

3、成礦熱液的來源

多來源：巖漿水、大氣水、變質(zhì)水、地幔流體及其混合流體。

4、成礦作用的復(fù)雜性：表現(xiàn)為夕卡巖型復(fù)合的礦床類型，如層控型、云英巖型、礦漿型等。

總之，夕卡巖礦床產(chǎn)地多種多樣的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中，與一定的巖漿巖組合有某種親緣關(guān)系，其形成過程是漫長的、多階段的、其成礦機(jī)理是復(fù)雜的，并常具有復(fù)合成礦的現(xiàn)象。

五、接觸交代礦床的分類（一）按礦化與夕卡巖的關(guān)系分類（X.阿布杜拉也夫）

1．同時礦化型：夕卡巖礦物與有用礦物同時沉淀，且空間上一致。如某些磁鐵礦礦床，硼礦床和石墨礦床。2．伴隨礦化型：有用礦物的沉淀直接替換夕卡巖的礦物組合。如Mt礦床，輝銅礦床等。3．疊加礦化型：有用礦物的沉淀與較晚期的熱液活動有關(guān)，呈疊加關(guān)系。如大部分的Cu、Mo、Co、Pb、Zn、Au、Sn礦床。礦體與夕卡巖界線不一致。

1．同時礦化型；

2．伴隨礦化型；

3．疊加礦化型。（二）按形成夕卡巖的原巖成分分類

1．鈣夕卡巖型：交代石灰?guī)r形成。2．鎂夕卡巖型：交代白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r形成。3．硅夕卡巖型：交代火山巖。

（三）按礦床的多成因及礦化疊加的分類1．層控―夕卡巖礦床：礦床受地層控制明顯。如長江中下游地區(qū)。2．云英巖―夕卡巖型礦床：與花崗巖類雜巖體有關(guān)的復(fù)合礦床。如柿竹園。3．斑巖―夕卡巖型復(fù)合礦床：與具斑狀結(jié)構(gòu)的巖株（花崗閃長巖、石英二長巖）有關(guān)。（四）按礦種的分類

夕卡巖型鐵、銅、鎢、錫、鉛、鋅、鈹及硼等。思考題1、矽卡巖和矽卡巖礦床(接觸交代礦床)