礦床學(xué)03巖漿礦床（中南大學(xué)+地質(zhì)工程專業(yè)A方向）50

1、礦 床 學(xué)中南大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)A方向1第三章 巖漿礦床23.1 概念及特點(diǎn)3.1.1 概念巖漿礦床是由各類巖漿在地殼深處，經(jīng)過分異作用和結(jié)晶作用，使分散在巖漿中的成礦物質(zhì)聚集而形成的礦床。這類礦床是在正巖漿期形成的，因此也稱正巖漿礦床。3其中以與上地幔來源的鎂鐵質(zhì)熔漿（基性超基性巖漿）有直接成因聯(lián)系的巖漿礦床最為主要.如：與橄欖巖有關(guān)的鉻鐵礦床西藏羅布莎、陜西松樹溝、新疆薩爾托海與基性超基性巖有關(guān)的銅鎳硫化物礦床甘肅金川、新疆喀拉通克、吉林紅旗嶺、云南白馬寨與基性巖（斜長(zhǎng)巖）有關(guān)的釩鈦磁鐵礦床四川攀枝花4與金伯利巖有關(guān)的金剛石礦床典型的如南部非洲，我國(guó)山東、遼寧、貴州、湖北等地為主，其他地區(qū)也

2、零星發(fā)現(xiàn)；與鹼性侵入巖有關(guān)的稀土碳酸巖型礦床，也具重要價(jià)值，如山東郗山稀土礦床等；與花崗質(zhì)巖漿有關(guān)的巖漿礦床相對(duì)較少，主要是一些稀有、稀土元素礦床，如稀土、鈮鉭礦、磷礦等內(nèi)蒙古巴爾哲堿性花崗巖型鈮、稀土礦床；江西雅山鈉長(zhǎng)石花崗巖鉭礦床5形成方式：巖漿結(jié)晶演化過程中，有用物質(zhì)相對(duì)集中成礦。集中方式：?jiǎn)蜗?多相過程中，元素或礦物遷移聚集引起的分異。分異類型：結(jié)晶分異、巖漿熔離63.1.2 一般特點(diǎn)：與巖漿巖同步形成，表現(xiàn)在二者的形成時(shí)間、空間、成分、溫度壓力等的一致性。1)時(shí)間：成礦作用和成巖作用基本上是同時(shí)進(jìn)行的 ;2)空間：礦體主要產(chǎn)在巖漿巖母巖體內(nèi)。少量貫入式礦體可進(jìn)入鄰近的圍巖中； 3)圍

3、巖：一般為巖漿巖母巖；4)成分：礦石的礦物組成與母巖的礦物組成基本相同 ，僅含量有差異；75)形成條件：同巖漿巖巖漿礦床的成礦溫度較高,達(dá)1500-1200。而其中硫化物礦床的形成溫度較低,在1100-500之間,甚至有些硫化物形成溫度低至300左右。形成的深度或壓力的變化范圍也很大,如金剛石礦床是在距地表一、二百公里以下開始形成的。多數(shù)巖漿礦床是在地下幾幾十公里深處形成的。 83.2 巖漿礦床形成的地質(zhì)條件3.2.1 巖漿巖條件 巖漿是巖漿礦床形成的首要條件。一般認(rèn)為巖漿是成礦物質(zhì)的主要來源和載體，而巖漿巖即是成礦母巖。因此原始巖漿的性質(zhì)和含各類有用組份的多少，對(duì)能否形成巖漿礦床有重要影響。

4、一定類型的巖漿礦床通常與一定成分的巖漿巖有關(guān)，這一特點(diǎn)稱為巖漿的成礦專屬性。 93.2.1 巖漿巖條件基性超基性巖 超基性巖和基性巖主要來源于上地幔，其中的親鐵元素（過渡型）較集中，主要成礦元素有Cr、Ni、Co、Pt族、V、Ti、Cu等。由于成礦作用過程需要經(jīng)歷物質(zhì)的分異，往往造成多期多階段巖漿活動(dòng)，成礦巖體通常是由多種巖石組合而成的、復(fù)雜的巖漿雜巖體 。103.2.1 巖漿巖條件主要有三種含礦組合：A.純橄欖巖、輝橄巖組合，巖石的Mg/Fe多大子，屬超鎂鐵巖,與鉻鐵礦有關(guān)。B.單斜輝石巖、輝長(zhǎng)巖一蘇長(zhǎng)巖組合組合，與銅鎳硫化物、鉑族元素礦床有關(guān)。C.輝長(zhǎng)巖一斜長(zhǎng)巖或單獨(dú)的斜長(zhǎng)巖組合，主要形成

5、釩鈦磁鐵礦床。 113.2.1 巖漿巖條件金伯利巖、鉀鎂煌斑巖 這是一種弱堿性超基性巖，常成淺成或超淺成相（或呈次火山巖）產(chǎn)于爆發(fā)巖筒中。巖體常成群出現(xiàn)，形態(tài)多呈巖筒狀，少數(shù)成巖墻或巖床狀。巖石主要由橄欖石、透輝石、金云母組成。具斑狀結(jié)構(gòu)和角礫狀構(gòu)造，故又稱角礫云母橄欖巖。原生金剛石礦床產(chǎn)于這類巖石中。 123.2.1 巖漿巖條件. 霞石正長(zhǎng)巖、磷霞巖和碳酸巖雜巖體 這類巖體大多成巖株?duì)町a(chǎn)出，巖體內(nèi)不同成分的巖相帶成環(huán)狀分布。與其有關(guān)的礦床為霞石(Na3K(AlSiO4)4)燒綠石(CaNaNb2O6F)稀土元素(REE)礦床。花崗巖 與之有關(guān)的為某些稀有和稀土元素礦床。 在我國(guó)西藏還有產(chǎn)于其

6、中的石墨礦床。 133.2 巖漿礦床形成的地質(zhì)條件3.2.2 大地構(gòu)造條件 大地構(gòu)造條件的影響主要表現(xiàn)在深大斷裂帶的控制作用。地槽階段由于地殼厚度相對(duì)較小，斷裂構(gòu)造容易切入地幔層中，引起上地幔局部重熔形成基性超基性巖漿活動(dòng)。143.2.2 大地構(gòu)造條件地臺(tái)階段初動(dòng)期及余動(dòng)期大型斷裂帶(裂谷)也能深達(dá)上地幔(如四川攀枝花VTi磁鐵礦)、金伯利巖型金剛石礦床等。地洼階段以中酸性巖漿活動(dòng)為主要特色，晚期巖漿成分向堿性的方向演化，主要出現(xiàn)與中酸性巖有關(guān)的稀有、稀土、放射性元素礦床，在某些構(gòu)造帶可出現(xiàn)金伯利巖金剛石礦床。153.2.2 大地構(gòu)造條件板塊構(gòu)造理論認(rèn)為，兩個(gè)板塊的交接帶是地殼強(qiáng)烈活動(dòng)部分，它

7、提供了地幔物質(zhì)熔化、分異所需的物理化學(xué)條件和上升的通道，因此它是基性超基性巖的侵入地帶。世界基性超基性巖的分布,可以劃分出以下幾個(gè)帶:1)環(huán)太平洋帶島弧型;2)古地中海帶地縫合線型;3)烏拉爾帶古地縫合線型；4)非洲及歐洲層狀鉻鐵礦帶裂谷型。 16西藏羅布莎鉻鐵礦床產(chǎn)于雅江象泉河蛇綠巖帶東部的羅布莎蛇綠巖塊內(nèi)173.2 巖漿礦床形成的地質(zhì)條件3.2.3 同化作用 巖漿在其形成和向上運(yùn)移過程中,往往會(huì)熔化或溶解一些外來物質(zhì)(如圍巖碎塊),稱同化作用;不完全的同化作用則是混染作用。同化和混染起的作用包括：A.改變巖漿的化學(xué)成分；B.改變巖漿的物理性質(zhì)。因此它有可能促進(jìn)成礦作用。183.2.3 同化

8、作用 例1 西藏某地花崗巖中的石墨礦床,即為花崗巖同化了煤層形成的。（特例） 例2 含銅鎳硫化物的基性一超基性巖漿同化了碳酸巖石,一則可以降低熔漿的粘度,使硫化物得以聚集;二則能促使更多的金屬組份脫離硅酸鹽而進(jìn)入硫化物熔漿中,以更有利于成礦。 例3 碳酸鹽巖石的同化作用,對(duì)鉻鐵礦礦床的形成卻是不利的,因?yàn)槎嗔緾aCO3的加入,使鐵大部分從硅酸鹽中游離出來形成磁鐵礦,致使鉻鐵礦石的鉻鐵比值降低,影響其工業(yè)價(jià)值。193.2 巖漿礦床形成的地質(zhì)條件3.2.4 揮發(fā)組份作用 巖漿中的揮發(fā)組份,對(duì)巖漿的分異、同化作用以及某些成礦元素的搬運(yùn)和富集有著重要影響,因而也稱為礦化劑。 原始巖漿中的揮發(fā)份,能與金

9、屬元素組成易溶絡(luò)合物使它們保留在巖漿的殘余溶液中富集成礦。揮發(fā)份富于流動(dòng)性，故常將巖漿中某些成礦物質(zhì),自下部帶至上部、自高壓地段帶至低壓帶，集中到有利構(gòu)造部位富集成礦。 203.2 巖漿礦床形成的地質(zhì)條件3.2.5 巖漿的多期多次侵人作用對(duì)成礦的控制 巖漿礦床的實(shí)際資料表明,含礦巖體常常是同一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所形成巖帶中的較晚期的產(chǎn)物,從一個(gè)礦區(qū)看,礦化主要與復(fù)式巖體的晚期巖相關(guān)系密切。 213.3 巖漿礦床形成作用和礦床分類 巖漿礦床成礦作用的本質(zhì)是巖漿分異作用。巖漿中成礦物質(zhì)的析出和聚集,是巖漿分異作用的結(jié)果。巖漿的各種分異作用,也就是巖漿礦床的成礦作用。按照分異作用的性質(zhì)可分為結(jié)晶分異作用和熔

10、離作用兩大類。 223.3.1 巖漿結(jié)晶分異作用與巖漿分結(jié)礦床 1概念巖漿在冷凝過程中,各種組份將按照一定的順序先后結(jié)晶出來,并導(dǎo)致液相的成分改變。這種結(jié)晶順序一般是按照礦物的晶格能、鍵性和生成熱降低的方向進(jìn)行的。礦物按順序進(jìn)行結(jié)晶,并在重力和動(dòng)力影響下發(fā)生分異和聚集的過程,稱為結(jié)晶分異作用。23242類型巖漿結(jié)晶分異時(shí),有用礦物的晶出有兩種情況: 第一,在巖漿結(jié)晶過程中,一些有用礦物,如自然鉑、鈦鐵礦、鉻鐵礦、金剛石和稀土元素礦物等較早地從熔漿中結(jié)晶出來。與其同時(shí)結(jié)晶或稍晚結(jié)晶的是硅酸鹽礦物,如橄欖石、輝石和基性斜長(zhǎng)石等。這些礦物在重力作用以及巖漿內(nèi)部的對(duì)流作用的影響下,比重大的往下沉,比重

11、小的往上浮。因而就在巖漿的下部或底部形成了暗色硅酸鹽礦物和有用礦物的富集帶,這就像機(jī)械沉積分異作用一樣,發(fā)生了輕重礦物的分離和聚集。25礦物半徑（厘米）密度（千克/米3）沉降速度（米/年）橄欖石0.073.310340斜方輝石0.0353.310310鉻鐵礦0.0054.51030.6假定巖漿的密度是2.7103kg/m3，粘稠度為500Pas礦物在巖漿中的沉降速度估算值26加拿大穆斯柯克斯層狀超基性侵入體中的富鉻鐵礦層的成因模式圖。27由上可知,在層狀雜巖體中,鉻鐵礦礦體常產(chǎn)于純橄欖巖或橄欖巖的頂部和輝巖的底部。（為什么？） 在巖漿結(jié)晶過程中,若地殼構(gòu)造活動(dòng)頻繁,侵入體規(guī)模又較小,巖漿冷凝較

12、快,則先晶出的有用礦物在巖漿流動(dòng)過程中,形成不規(guī)則的條帶狀異離體,停積在巖漿流速減緩和流動(dòng)受阻的地段富集。巖漿在流動(dòng)過程中產(chǎn)生礦物成分的分異和聚集的作用稱為流動(dòng)分異作用。 28由上述方式形成的研究分結(jié)礦床稱早期巖漿礦床:是指巖漿冷凝結(jié)晶時(shí),有用礦物較早地從巖漿中結(jié)晶和富集所形成的礦床。其特點(diǎn)是：29有用礦物主要聚集在巖體的底部或邊部，礦體形態(tài)呈礦瘤、礦巢、凸鏡狀或似層狀。礦石的礦物組成與母巖基本一致。礦體與圍巖沒有明顯的界線，一般呈逐漸過渡關(guān)系,礦石常具自形晶半自形晶結(jié)構(gòu)，或被硅酸鹽礦物包圍,形成包含結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以浸染狀為主。流動(dòng)作用可形成條帶狀構(gòu)造。（塊狀80，稠密浸染狀5080，中等浸染

13、狀3050，稀疏浸染狀30）礦體和圍巖都是巖漿演化的產(chǎn)物，形成時(shí)間一致，故為同生礦床。303132第二,在巖漿的結(jié)晶分異過程中,有用礦物較晚地從巖漿中結(jié)晶出來。 當(dāng)巖漿中揮發(fā)組份含量較大,巖漿中的成礦元素與揮發(fā)組份結(jié)合形成易溶的化合物,大大降低了自身的結(jié)晶溫度,它們?cè)趲r漿熔融體中一直殘留到主要硅酸鹽礦物結(jié)晶之后，形成富含成礦物質(zhì)的熔漿或礦漿,并且最后從巖漿中結(jié)晶出來。一般充填在早期結(jié)晶的硅酸鹽礦物顆粒之間。33有時(shí)含礦熔漿在外力作用下以及由殘余揮發(fā)份造成的內(nèi)應(yīng)力的影響下,它們就被貫入到已冷凝的侵入體的裂隙中,甚至離開母巖體而貫入到附近的圍巖中去。這樣形成的礦體,往往為品位較高的富礦石。這種作用

14、也稱壓濾作用。34由上述方式形成的研究分結(jié)礦床稱晚期巖漿礦床：在巖漿冷凝過程的晚期階段,在礦化劑的影響下,有用礦物較硅酸鹽礦物從熔漿中晶出較晚,礦石礦物主要是金屬礦物充填在硅酸鹽類礦物顆粒間或膠結(jié)硅酸鹽礦物,形成海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。3536主要特點(diǎn)：礦體常呈條帶狀或似層狀，貫入式礦體呈脈狀和凸鏡狀。礦石的礦物組成與母巖基本一致。礦體與圍巖間一般界線明顯，礦石主要為稠密浸染狀或致密塊狀構(gòu)造，常見海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。礦體和圍巖都是巖漿演化的產(chǎn)物，一般形成時(shí)間一致，屬同生礦床；但貫入式礦體可以是后生礦床。373.3.2巖漿熔離作用與巖漿熔離礦床 巖漿熔離作用也稱液態(tài)分離作用,是指在較高溫度下的一種均勻的巖漿熔融

15、體,當(dāng)溫度和壓力下降時(shí),分離成兩種或兩種以上不混溶的熔融體的作用。 3839巖漿經(jīng)熔離后,由于硫化物熔漿的結(jié)晶溫度比硅酸鹽礦物的結(jié)晶溫度低,形成典型的海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。此外還可見到硫化物交代橄欖石、輝石、鈦磁鐵礦等。硫化物中普遍存在各種固溶體分離結(jié)構(gòu),以及出現(xiàn)紫硫鎳鐵礦等低溫礦物。因此硫化物熔漿的結(jié)晶溫度,甚至可延續(xù)到熱液作用階段,有些硫化物礦床的成礦溫度可為200左右。 40由巖漿熔離作用形成的礦床，稱巖漿熔離礦床。巖漿熔離礦床,具有最重要工業(yè)價(jià)值的是銅、鎳和鉑族元素,在成因上常與基性巖(輝長(zhǎng)巖、蘇長(zhǎng)巖和橄欖輝長(zhǎng)巖)和某些超基性巖(橄欖輝石巖和輝石橄欖巖)有關(guān)。組成礦物主要是磁黃鐵礦、黃銅礦和鎳

16、黃鐵礦。此外還有砷鉑礦、鈀鉑礦和鉑的硫化物等。礦體特征與晚期巖漿礦床相類似。 41423.3.3巖漿爆發(fā)作用和巖漿爆發(fā)礦床巖漿爆發(fā)礦床是指那些經(jīng)過巖漿的結(jié)晶分異作用或熔離作用后,噴發(fā)至近地表所形成的礦床。這類礦床主要有產(chǎn)于金伯利巖中的金剛石礦床。 43據(jù)研究,天然金剛石的形成是由金伯利巖漿,在較高的溫度和很大的壓力下,在地殼深處(200300km)結(jié)晶而成的。并且需要在很短的時(shí)間之內(nèi),迅速地到達(dá)地表淺處,否則在它上升的過程中將被分解、熔融。因此形成含金剛石的金伯利巖筒,一般為爆發(fā)型、侵位于地表淺處。金伯利巖中的角礫構(gòu)造,就是最好的證明。 相關(guān)鏈接：世界上最大的人造金剛石44世界上最大的人造金剛石：南美 戴維阿斯公司制造，重14.2克拉，用C混入Ni，在150