長(zhǎng)江大學(xué)礦床學(xué)-第04章 偉晶巖礦床

礦床學(xué)

OreGeology第四章偉晶巖礦床授課內(nèi)容概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義形成條件主要類型及實(shí)例成礦作用與礦床分類偉晶巖／偉晶巖礦床（pegmatite/pegmatitedeposit）—礦物結(jié)晶顆粒粗大的，具有一定內(nèi)部構(gòu)造特征的，常呈不規(guī)則巖墻、巖脈或凸鏡狀的地質(zhì)體，稱為偉晶巖。當(dāng)偉晶巖中的有用組份富集并達(dá)到工業(yè)要求時(shí)，即成為偉晶巖礦床。偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖巖漿偉晶巖變質(zhì)偉晶巖(混合巖化偉晶巖)花崗偉晶巖堿性偉晶巖基性-超基性偉晶巖偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖的分類偉晶巖礦床—氧和親氧元素：Si、Al、Na、K、Ca等—稀有、稀土、分散、放射性元素：Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、In、La、Ce、U、Th—金屬元素：W、Sn、Mo、Fe、Mn—揮發(fā)份：F、Cl、B、P1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖礦床的特點(diǎn)偉晶巖礦床的物質(zhì)成分特征

化學(xué)成分特征偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義

礦物成分特征—硅酸鹽類：石英(包括水晶)、斜長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石、白云母、黑云母、霞石和輝石等。長(zhǎng)石、石英和云母為主體—稀有放射性元素礦物：霞石(Nepheline)偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義含鋰礦物：鋰云母、鋰輝石、透鋰長(zhǎng)石、磷鋁石和鋰電氣石等鋰云母

lepidolite

透鋰長(zhǎng)石petalite鋰輝石spodumene

偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義含鈹?shù)V物：綠柱石、硅鈹石、硅鈹釔礦綠柱石和方解石綠柱石和氟磷灰石硅鈹石bertrandite偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義硅鈹釔礦（Gadolinite）含鈮、鉭礦物：鉭鐵礦、褐釔鈮礦、燒綠石、細(xì)晶石偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義褐釔鈮礦（Fergusonite）燒綠石（Pyrochlore）細(xì)晶石（Microlite）偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義含鋯礦物：鋯石、曲晶石

銫榴石、方釷石、釷石、晶質(zhì)鈾礦銫榴石（Pollucite）釷石（Thorite）晶質(zhì)鈾礦(Uraninite)偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義—稀土元素礦物：獨(dú)居石、磷釔礦、褐簾石獨(dú)居石(monazite)褐簾石（allanite

）磷釔礦(xenotime)偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義—金屬礦物：錫石、黑鎢礦、輝銅礦、磁鐵礦和鈦鐵礦錫石(cassiterite)輝鉬礦(molybdenite)磁鐵礦(magnetite)黑鎢礦(wolframite)鈦鐵礦(ilmenite)偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義—揮發(fā)份礦物：螢石、電氣石、磷灰石、黃玉螢石(fluorite)黃玉(topaz)錳磷灰石(manganapatite)電氣石(tourmaline)偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖礦體的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征

結(jié)構(gòu)特征—巨晶結(jié)構(gòu)（偉晶結(jié)構(gòu)）：是偉晶巖特有的結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)石、石英、云母等礦物晶體巨大，顆粒大小一般10cm～幾米，大者晶體可達(dá)數(shù)公斤至上百噸—文象結(jié)構(gòu)：長(zhǎng)石、石英共結(jié)生成—粗粒結(jié)構(gòu)和似文象結(jié)構(gòu)：主要由長(zhǎng)石和石英組成，顆粒大小1～10cm—細(xì)粒結(jié)構(gòu)：主要由石英、斜長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石組成，顆粒小于1cm偉晶巖礦床

構(gòu)造特征帶狀構(gòu)造晶洞構(gòu)造邊緣帶

(細(xì)粒結(jié)構(gòu))石英、長(zhǎng)石外側(cè)帶

(細(xì)粒、文象結(jié)構(gòu))斜長(zhǎng)石、鉀微斜長(zhǎng)石、石英、云母內(nèi)核

(偉晶結(jié)構(gòu))石英、長(zhǎng)石、鋰輝石等中間帶

(粗粒、似文象結(jié)構(gòu))長(zhǎng)石、石英、云母、綠柱石、鋰輝石1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖礦床偉晶巖礦體的產(chǎn)出特征大?。翰顒e很大：長(zhǎng)幾米至上千米，厚幾厘米至幾十米，延深數(shù)百米形態(tài)：多樣，脈狀、囊狀和凸鏡狀常見規(guī)則脈狀不規(guī)則脈狀囊狀凸鏡狀串珠狀1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義產(chǎn)狀：復(fù)雜，有陡有緩邊緣帶邊緣帶外側(cè)帶外側(cè)帶中間帶中間帶內(nèi)核邊緣帶外側(cè)帶外側(cè)帶中間帶內(nèi)核礦化多富集在脈體的上部或頂部?偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖礦床的工業(yè)意義偉晶巖礦床有著特殊的工業(yè)意義—長(zhǎng)石、石英、云母是偉晶巖礦床的主要礦產(chǎn)—是稀有元素和稀土元素礦產(chǎn)的重要來(lái)源—也是寶石類礦物的重要來(lái)源：如黃玉、綠柱石、水晶、電氣石—是新元素和新礦物發(fā)現(xiàn)的搖籃有27種化學(xué)元素是在偉晶巖中發(fā)現(xiàn)的

1952-1962年間在偉晶巖礦床中發(fā)現(xiàn)新礦物63種授課內(nèi)容概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義形成條件主要類型及實(shí)例成礦作用與礦床分類偉晶巖礦床2.形成條件巖漿巖條件與偉晶巖礦床有關(guān)的侵入體，可以從超基性的橄欖巖類，一直到酸性的花崗巖類，但絕大多數(shù)是花崗巖類巖石與偉晶巖礦床有關(guān)的花崗巖類，常呈巖基狀或巨大的巖株?duì)町a(chǎn)出；孤立的小侵入體基本不形成偉晶巖（揮發(fā)份）偉晶巖礦床2.形成條件偉晶巖可產(chǎn)于母巖侵入體的頂部、邊部或附近的沉積-變質(zhì)圍巖中—變化范圍大，最早結(jié)晶溫度可能在800700℃一直到300℃以下，主體在600200℃—從邊緣帶到內(nèi)核的形成溫度降低：邊緣帶和外側(cè)帶800600℃，中間帶600400℃，內(nèi)核石英400200℃甚至更低—不同礦種的偉晶巖形成溫度有所不同，一般云母?jìng)ゾr形成溫度較低，而稀有金屬偉晶巖則較高偉晶巖礦床2.形成條件物理化學(xué)條件

溫度偉晶巖礦床2.形成條件—開始時(shí)可能達(dá)到800500MPa，結(jié)束時(shí)降到200100MPa—形成深度大，否則揮發(fā)組分的逸失不利于成礦

壓力和深度晶洞偉晶巖（含水晶）：1.53km（較小深度）稀有金屬偉晶巖：3.57km（中等深度）白云母和稀土元素偉晶巖：710km（較大深度）陶瓷原料偉晶巖：>1011km（極深）偉晶巖礦床2.形成條件地質(zhì)構(gòu)造條件偉晶巖帶：主要分布于構(gòu)造活動(dòng)帶，如碰撞造山帶（地槽褶皺帶）、古板塊邊緣斷裂帶和不同構(gòu)造的結(jié)合帶偉晶巖礦田：主要受區(qū)域一級(jí)構(gòu)造控制，如背斜軸部、花崗巖體與變質(zhì)巖的接觸帶、不同時(shí)代地層接觸帶、各種斷裂帶等偉晶巖礦床2.形成條件偉晶巖脈（礦床、礦體）：受次一級(jí)構(gòu)造控制，如羽狀裂隙、斷層、圍巖的層面、劈理、片理、侵入體頂部的裂隙等偉晶巖礦床2.形成條件圍巖巖性以區(qū)域變質(zhì)巖石為主，如片巖、片麻巖以及混合巖，少數(shù)為基性超基性巖圍巖的物理性質(zhì)對(duì)偉晶巖的形態(tài)、規(guī)模和結(jié)晶作用的完善程度有一定影響，一般未遭受片理化或弱片理化的巖石易形成不同形狀的裂隙，有利于形成產(chǎn)狀陡立的偉晶巖脈圍巖條件圍巖的化學(xué)成分對(duì)偉晶巖的成分有較大影響偉晶巖礦床2.形成條件圍巖是石灰?guī)r，偉晶巖體中多富鋰，形成大量的鋰輝石圍巖是含鎂的巖石（白云巖、基性巖），易使鋰分散到圍巖中（類質(zhì)同象置換Mg2+）而造成貧化圍巖為由泥質(zhì)巖石變質(zhì)而成的矽線石、藍(lán)晶石片巖，則易形成白云母?jìng)ゾr偉晶巖礦床2.形成條件揮發(fā)組分的作用揮發(fā)分H2O、F、Cl、B等與稀有金屬形成易溶和易揮發(fā)的化合物，并向偉晶巖體的上部遷移富集揮發(fā)分的熱容大、粘度低、導(dǎo)熱性，有利于偉晶巖熔體溶液的緩慢冷卻和結(jié)晶，分異作用完全，形成巨大的礦物晶體揮發(fā)分對(duì)先結(jié)晶礦物的強(qiáng)烈交代作用，有利于稀有金屬的礦化授課內(nèi)容概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義形成條件主要類型及實(shí)例成礦作用與礦床分類偉晶巖礦床3.成礦作用與礦床分類偉晶巖礦床的成因有關(guān)偉晶巖的形成過(guò)程和成礦作用，眾多學(xué)者觀點(diǎn)不一，歸納起來(lái)主要有兩種觀點(diǎn)

殘余巖漿的結(jié)晶作用

—費(fèi)爾斯曼、尼格里、伏格特等殘余氣體溶液的重結(jié)晶作用和交代作用

—查瓦里斯基、尼基京等偉晶巖礦床3.成礦作用與礦床分類

殘余巖漿的結(jié)晶作用—巖漿結(jié)晶作用的末期形成富含揮發(fā)分的“殘余巖漿”或“偉晶巖熔體”，在相對(duì)封閉和高溫高壓的條件下，通過(guò)緩慢的冷卻結(jié)晶和分異而形成具有完好帶狀構(gòu)造的偉晶巖。殘余的巖漿（偉晶巖熔體）封閉系統(tǒng)結(jié)晶作用為主—花崗偉晶巖形成的5個(gè)階段和11個(gè)地質(zhì)相發(fā)展階段巖漿階段后巖漿階段氣成階段熱水溶液階段表生階段地質(zhì)相巖漿相A晚期巖漿相B偉晶巖相C似偉晶巖D－E超臨界相F－G高溫相H中溫相I低溫相K表生相L溫度(℃)相態(tài)巖漿熔體（熔體＋固相＋氣相）流體溶液（固相＋氣相）水溶液（固體＋液相＋氣相）(固相+液相)分帶花崗巖邊緣相外側(cè)帶(文象帶)中間帶（似文象帶）內(nèi)核晶洞典型礦物細(xì)?；◢弾r細(xì)粒石英、長(zhǎng)石細(xì)粒長(zhǎng)石、石英、云母粗粒長(zhǎng)石、石英、云母，綠柱石、鋰輝石等稀有元素礦物巨晶的石英、長(zhǎng)石、云母、螢石、碳酸鹽、硫化物等玉髓、石英偉晶巖礦床3.成礦作用與礦床分類偉晶巖作用800900700600500400300200100水的臨界點(diǎn)373偉晶巖礦床3.成礦作用與礦床分類支持的證據(jù)與母巖或圍巖成分差別很大的偉晶巖偉晶巖與圍巖存在清晰明顯的界線偉晶巖體內(nèi)完好的分帶結(jié)構(gòu)難于解釋的現(xiàn)象許多偉晶巖中普遍發(fā)育的交代和重結(jié)晶作用一些稀有金屬偉晶巖離花崗巖相距甚遠(yuǎn)(動(dòng)力?)某些偉晶巖與花崗巖形成時(shí)代相差很遠(yuǎn)(>100-200Ma)偉晶巖礦床3.成礦作用與礦床分類

殘余氣體溶液的重結(jié)晶作用和交代作用—任何巖漿在冷凝結(jié)晶后，都會(huì)殘留下“殘余的氣體溶液”（一種超臨界流體），富含揮發(fā)分和硅酸鹽組分。它們?cè)诜忾]的條件下作用于早期形成的礦物，使之發(fā)生重結(jié)晶，形成粗粒結(jié)構(gòu)的偉晶巖；后由于揮發(fā)分的不斷聚集，在開放條件下發(fā)生進(jìn)一步的交代作用，形成偉晶巖礦床。殘余的氣體溶液而非殘余的巖漿熔融體早期為封閉系統(tǒng)，以重結(jié)晶作用為主晚期為開放系統(tǒng)，以交代作用為主偉晶巖礦床3.成礦作用與礦床分類發(fā)展階段Ca-Na階段K階段Li階段Na階段晚期K(Rb)階段晚期Li(K-Rb-Cs)階段作用方式原始結(jié)晶作用和重結(jié)晶作用交代作用系統(tǒng)封閉性封閉系統(tǒng)開放系統(tǒng)典型礦物鈣鈉長(zhǎng)石(更長(zhǎng)石)、黑云母大量鉀長(zhǎng)石(正長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石)，白云母大量含鋰礦物（鋰輝石、鋰藍(lán)鐵礦）鉀長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化，K-Li轉(zhuǎn)入溶液鉀云母、鋰云母、鉀長(zhǎng)石鋰云母、透鋰長(zhǎng)石稀有元素礦化TR,Th,UNb，BeLi，Nb，TaLi，Rb，Cs，Ta，Hf偉晶巖礦床3.成礦作用與礦床分類支持的證據(jù)偉晶巖體內(nèi)普遍發(fā)育的交代和重結(jié)晶現(xiàn)象與母巖或圍巖成分相同或差別不大的偉晶巖偉晶巖體與圍巖呈漸變過(guò)渡，界線不清楚難于解釋的現(xiàn)象與母巖或圍巖成分差別很大的偉晶巖偉晶巖良好的內(nèi)部構(gòu)造和礦物分帶文象結(jié)構(gòu)是固熔體分解的產(chǎn)物而非交代作用形成偉晶巖礦床3.成礦作用與礦床分類偉晶巖礦床的分類花崗偉晶巖礦床基性-超基性偉晶巖礦床堿性偉晶巖礦床與混合巖有關(guān)的偉晶巖礦床偉晶巖礦床偉晶巖礦床3.成礦作用與礦床分類花崗偉晶巖礦床簡(jiǎn)單偉晶巖復(fù)雜偉晶巖按礦物成分單純偉晶巖混合偉晶巖按成分及與圍巖的關(guān)系文象和等粒型偉晶巖（I）塊狀型偉晶巖（II）完全分異型偉晶巖（III）稀有金屬交代型偉晶巖（IV）鈉長(zhǎng)石鋰輝石偉晶巖（V）按礦物共生關(guān)系和結(jié)構(gòu)特征授課內(nèi)容概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義形成條件主要類型及實(shí)例成礦作用與礦床分類

稀有金屬偉晶巖礦床

稀土元素偉晶巖礦床

白云母?jìng)ゾr礦床

含水晶偉晶巖礦床

長(zhǎng)石偉晶巖礦床偉晶巖礦床4.主要類型及實(shí)例主要的偉晶巖礦床類型包括：偉晶巖礦床稀有金屬偉晶巖礦床是Li、Be、Nb、Ta等礦產(chǎn)的重要來(lái)源與花崗巖關(guān)系密切，多分布在花崗巖體的內(nèi)外接觸帶上或圍巖中，圍巖為各種片巖、閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖具復(fù)雜的交代作用：鈉長(zhǎng)石化和稀有元素交代作用礦物成分極為復(fù)雜，工業(yè)價(jià)值巨大典型礦例：加拿大伯尼克湖（Nb、Ta），新疆阿爾泰（Li、Rb、Ce、Be、Nb、Ta）4.主要類型及實(shí)例偉晶巖礦床世界著名，富含鋰、銣、銫、鈹、鈮、鉭等，為我國(guó)開發(fā)最早的稀有金屬礦產(chǎn)資源基地產(chǎn)于輝長(zhǎng)巖中，受兩組裂隙控制，產(chǎn)狀近乎直立，分異和交代作用極為發(fā)育，帶狀構(gòu)造明顯累計(jì)探明儲(chǔ)量：鋰(Li2O)15.5萬(wàn)t，鈹(BeO)6.5萬(wàn)t，鉭鈮(TaNb)2O51314t；手選礦物：綠柱石32.3萬(wàn)t、鋰輝石50萬(wàn)t、銫榴石432.1t新疆阿爾泰可可托海稀有元素偉晶巖礦床4.主要類型及實(shí)例1-文象及準(zhǔn)文象帶；2-糖晶狀鈉長(zhǎng)石帶；3-塊體微斜長(zhǎng)石帶；4-白云母-