变质矿床.ppt

矿矿 床床 学学Ore GeologyOre Geology第十三章第十三章 变质矿床变质矿床授授 课课 内内 容容概述变质作用及变质矿床类型形成条件² 接触变质矿床成矿作用² 区域变质矿床² 混合岩化矿床变质矿床1. 概述Ø 变质作用—由内生作用或外生作用形成的岩石和矿石，由于地质环境的变化和温度、压力的增高，其矿物成分、化学成分、物理性质及结构构造等发生变化，产生这种变化的地质作用Ø 变质矿床—遭受变质作用改造过的矿床和由变质作用形成的矿床l变成矿床——若岩石中的某些组分，经变质作用后成为有工业价值的矿床，或由于变质作用改变了工业用途的矿床称为变成矿床–富铝岩石经变质后形成的刚玉矿床–煤经过接触变质后形成的石墨矿床变质矿床1. 概述l受变质矿床—若原来已经是矿床，受到变质作用后，矿石的成分、结构构造以及矿体的形态、产状、品位和规模等方面发生了变化 但其工业用途并未改变的矿床称受变质矿床–由赤铁矿-蛋白石组成的沉积铁矿床变质后形成由磁铁矿-石英组成的变质铁矿床变质矿床1. 概述2、变质矿床的特点① 变质矿床与变质岩产于同一地质构造环境主要分布于:u 前寒武纪变质结晶基底陆块分布区u 古生代造山带u 中-新生代构造-岩浆活动区特别是岛弧和活动大陆边缘变质矿床1. 概述② 变质成矿作用主要是在温度、压力作用下，使原岩/矿石建造成分、组构等发生变化的改造过程。

脱水作用重结晶作用重组合作用还原作用 等变质矿床1. 概述③ 变余组构和变成组构同时发育变余组构如：变余层理、变余流纹、变余杏仁、变余条带等变成组构如：板状、千枚状、片状、片麻状皱纹状、角砾状等变质矿床1. 概述3、变质成矿中形成的主要矿种铁、金、铜、铅-锌、铀等金属矿床石墨、滑石、石棉、矽线石族、石榴石、刚玉、大理岩等非金属矿床变质矿床1. 概述变质矿床2. 形成条件1.变质原岩含矿性是形成变质矿床基础原岩的岩性与组成是决定变质矿床矿物组合和变质矿床类型的基本因素之一u沉积原岩建造u火山-沉积原岩建造u岩浆原岩建造变质矿床2. 形成条件2.变质矿床形成于特定大地构造环境u前寒武古老地块u显生宙造山带u中-新生代构造-岩浆活化区世界上大部分变质矿床都集中在前寒武纪地块变质矿床2. 形成条件3.变质相与变质成矿作用沸石相——如沸石-绿泥石组合中的自然铜 绿片岩相——如磁铁矿-赤铁矿石英岩 蓝片岩相——硬玉 角闪石相——磁铁石英岩、刚玉、蓝晶石 麻粒岩相——磁铁石英岩、金红石 榴辉岩相——金红石变质相与变质矿床的形成有密切的关系，变质流体 从高向低变质相运移变质矿床2. 形成条件4.物理化学条件①温度：是岩石变质的最重要因素★ 决定变质反应的方向和速度★ 促使变质流体形成及混合岩化发生★ 200℃~800℃变质矿床2. 形成条件温度升高原因 局部性温度升高区域性温度升高 前寒武纪明显较近代大，前寒武纪时期，洋壳地热梯度比现在大数倍，太古代时地球表面温度比现在高50~70℃。

Isley认为，当时高热流产生的热液循环速率是现在的2.5~4倍变质矿床2. 形成条件②压力：影响变质矿物组合与变质相的重要因素负荷压力(Pl )：上覆岩层的重力单位-b、kb、Pa、GPa范围：1-2kb～7-8kb 构造应力 « 静压力：定向压力« 动压力：非定向压力变质矿床2. 形成条件变质过程中，压力和温度变化同时进行，矿物形成温 度随压力变化而变化，如压力为1巴时，硅灰石的形 成温度为470℃，当压力增至500巴时，其形成温度 为650℃在温度相同，压力不同时，则可出现不同 的矿物变体变质矿床2. 形成条件压力随着变质程度的增加而增大§ 绿片岩相 1.5~2×108Pa（5~7km深度）§ 绿帘石角闪岩相 2~2.5×108Pa（7~9km深度）§ 麻粒岩相 4.2~4.4×108Pa（15~16km深度）变质矿床2. 形成条件③变质热液流体/变质水：u直接参与变质反应u良好的溶剂和催化剂u利于变质成矿物质组分的活化-迁移与富集以H2O和CO2为主，其次还包括F、Cl、B等来源-受变质岩层、岩浆或地壳深部。

促进化学反应和重结晶，或直接参加化学反应变质矿床3. 成矿作用1.脱水作用- dehydration在变质作用的温度和压力影响下，变质原岩矿物或矿石矿物脱水，生成不含水或含水较少的矿物褐铁矿 → 赤铁矿硬锰矿、水锰矿 → 黑锰矿变质矿床3. 成矿作用2.重结晶作用- recrystallization变质作用使岩石中矿物晶质化或长大蛋白石、石髓 → 石英胶鳞矿 → 磷灰石灰岩 → 大理岩煤 → 石墨变质矿床3. 成矿作用3.还原作用- reduction变质作用的较高温压和还原条件常使矿物中的变价元素由高价转变为低价赤铁矿 → 磁铁矿黑锰矿 → 蔷薇辉石变质矿床3. 成矿作用4.重组合作用- reorganizationreorganization变质过程中原岩/矿石组分因温度、压力及其它物理化学条件变化，形成新矿物及组合粘土矿物 → 红柱石 → 蓝晶石+矽线石→ 刚玉变质矿床3. 成矿作用5.交代作用- metasomatism在区域变质或混合岩化较高级变质作用过程中，由于产生大量变质流体，而发生变质交代作用，对变质矿床形成具有重要意义6.塑性流动和变形在区域动热变质作用过程中，对含矿岩石或已存在的 矿石在定向或不均匀压力影响下，产生压碎、揉皱、 塑性流动，并在一定深度条件下形成条带状、片状、 皱纹状、眼球状构造变质矿床4. 矿床类型按照变质矿床原岩建造矿化程度划分① 变成成矿-原岩石建造经变质作用形成的矿 床；② 受变质矿床-原矿石建造经变质作用使原矿石成分、结构构造、矿体形态、产状、品位、规模等发生变化，形成的矿床按照变质成矿作用方式划分变质矿床4. 矿床类型变质矿床4. 矿床类型v 区域变质成矿作用Ø 地壳深部地质作用过程中，由于区域性温度、压力升高和岩浆作用，使原岩或原生矿床中成矿组分聚集、改造形成矿床的作用。

区域变质矿床Ø 主要发生在前寒武纪古老的地盾或地台区，少数发生在后期造山带Ø 分布广，矿种多，规模一般较大，具有重要的工业价值Ø 矿产有铁、金、铜、铀以及磷、菱镁矿、石墨和石棉等 变质矿床4. 矿床类型v 区域变质成矿作用Ø 含矿原岩建造是物质基础条带状含铁石英岩建造，含金、铁的绿岩建造，含磷、石墨的片岩建造，含钛、钒的辉石岩－角闪岩建造，含硼的钠长变粒岩建造，富镁（滑石、菱镁矿）变质碳酸盐建造等变质矿床4. 矿床类型v 区域变质成矿作用Ø 含矿原岩建造中的成矿物质通过两种方式得到改造和富集：§原岩中矿物经脱水、重结晶和重组合作用而富集成矿如磁铁石英岩矿床、磷灰石矿床、石墨矿床等§变质热液交代使成矿组分得到富集原岩构造裂隙变质矿床4. 矿床类型v 接触变质成矿作用Ø 压力影响很小，以热力作用为主，主要是交代作用、重结晶和重组合作用Ø 石墨、大理岩、高铝矿物原料等；较贫的沉积赤铁矿经接触变质成为较富磁铁矿矿床变质矿床4. 矿床类型v 接触变质成矿作用围岩性质对接触变质矿床的形成具重要意义，§ 围岩成分直接决定接触变质产物，如煤经接触变质后形成石墨，石灰岩则形成大理岩§ 围岩物理性质对接触变质强度和规模有一定影响，钙质岩石较泥质岩石导热性强，重结晶范围较泥质岩石大变质矿床4. 矿床类型v 接触变质成矿作用Ø 侵入体岩性和规模对接触变质矿床的形成也有 很大影响。

Ø 接触带特征对接触变质发育程度有一定影响 接触变质晕常呈带状分布，一般可分为三个带： 即显著重结晶带，过渡带和原岩带如湖南郴州 石墨矿，靠近侵入体为石墨，稍远为半石墨，再 远则为未变质的煤层变质矿床4. 矿床类型v 混合岩化成矿作用Ø 在区域变质作用基础上，深部上升的流体作用，使原岩在地壳深处重熔成熔浆；这些流体和熔浆又渗透到变质岩中，以交代方式带入K、Na和Si等，带出Fe、Mg、Ca等组份，使变质岩的矿物成分和化学成分不断地向接近花岗质岩石的方向发展，这种由变质作用向岩浆作用转化的过程称为混合岩化作用强烈的交代作用可使一部分成矿物质发生迁移和富集，从而形成混合岩化矿床Ø 分为：早期交代重结晶阶段和中晚期热液交代阶段变质矿床4. 矿床类型Ø 早期交代重结晶阶段§ 新生长英质熔浆对原岩组份交代，以碱质交代为主，挥发份也 起一定作用温度增高，硅酸盐矿物发生重结晶，组分重组合， 导致有用矿物粒度加大和局部富集，使其具有工业价值§矿床有云母、石墨、磷灰石、刚玉、石榴石、锆石、独居石和金 红石等§后期 交代反应使硅酸盐矿物大量分解，形成含(OH)－较多的铝 硅酸盐原来长英质熔浆，逐渐演变成热液，经过交代作用后从 原岩中带出的各种组份，呈氧化物或络合物存在于热液中，进入 中晚期热液交代阶段 变质矿床4. 矿床类型Ø 中晚期热液交代阶段§ 混合岩化热液携带早期阶段带出的有用组份，引起围岩蚀变和矿化。

早期铁镁质硅酸盐被交代，使中晚期热液中含有较多的Fe、Mg、Ca等组份§形成磁铁石英岩中的富铁矿体、滑石、菱铁矿、硼、磷、铀、金、钼及某些稀有、稀土等矿产变质矿床4. 矿床类型v 沉积-变质铁矿床v 变质金矿床 v 变质磷矿床 v 变质石墨矿床变质矿床1.沉积变质铁矿床Ø 形成于前寒武纪（主要为太古代到早元古代）的沉积变质铁矿，因其矿石主要由硅质（碧玉、燧石、石英）和铁质（赤铁矿、磁铁矿）薄层呈互层组成，又称为铁（质）-硅（质）建造、条带状铁建造（banded iron formation，简称BIF）Ø 分布、规模、储量变质矿床v 沉积-变质铁矿的一般特征 —阿尔戈马型铁矿Ø 主要形成于晚太古代（约2500Ma）以前，在空间和时 间上与优地槽海底火山活动密切相关，发育于绿岩带中Ø 为绿片岩相和角闪岩相的变质作用，个别矿床产于麻粒 岩相中Ø 主要分布在加拿大地盾克科兰德湖地区，美国佛米利思 地区，前苏联的库尔斯克磁异常区，我国的鞍山-本溪、 冀东、五台等地区1.沉积变质铁矿床变质矿床v 沉积变质铁矿一般特征 -苏必利尔湖型铁矿 Ø 主要分布在早元古代地槽区，形成时代主要为 2200~1800Ma Ø 形成于冒地槽性质的开阔海盆地中， 自下而上：白云 岩、石英岩、红色或黑色铁质页岩、铁矿建造、黑色页 岩和泥质板岩。

多沿古老地台边缘分布，长可达数十公 里，建造厚度可以从几十米至几百米 Ø 大多数苏必利尔湖型BIF未遭受变质或遭受浅变质(绿片 岩相)作用，部分变质较深可达角闪岩相1.沉积变质铁矿床变质矿床v 沉积-变质铁矿的成因 Ø 经历了沉积和变质改造两个阶段铁的来源Ø 条带状铁建造是以硅、铁质为主的化学沉积物，其中夹杂一些次 要的胶体物质和少量同沉积粘土矿物，形成于火山间歇期或宁静期Ø BIF、VMS等类型矿床的热水喷流沉积成矿模式，海底（或湖底） 深部高密度硅质热卤水通过同沉积断裂上涌，携带大量Fe、Cu、 Pb、Zn等成矿物质，喷出海底地表与冷水混合在喷口附近所产生的 沉积成矿作用阿尔戈马型BIF和苏必利尔湖型BIF可能分别属于近 喷口和远离喷口的热水喷流沉积矿床 1.沉积变质铁矿床变质矿床1.沉积变质铁矿床变质矿床图 鞍山弓长岭铁矿床剖面图（姚凤良等，1983） Ⅰ-下混合岩；Ⅱ1-角闪岩层；Ⅱ2-下含铁带；Ⅱ3-钠长变粒岩和片岩带；Ⅱ4-上 含铁带；Ⅱ5- 石英岩层；Ⅲ-上混合岩层 地层为太古界 鞍山群含矿 岩系由磁铁石 英岩、千枚岩 、黑云母变粒 岩、斜长角闪 岩等组成，其 上下均为混合 岩 1.沉积变质铁矿床变质矿床1.沉积变质铁矿床变质矿床1.沉积变质铁矿床变质矿床产于前寒武系地层中的变质金矿床是金矿的主要来源，主要有三种矿床类型：Ø 热液脉型金矿床Ø 硅铁建造中的似层状金矿床Ø 含金-铀砾岩矿床 2. 变质金矿床变质矿床v 硅铁建造中的似层状金矿床Ø 产于前寒武纪硅-铁建造中。