第 03章 偉晶巖礦床

概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義形成條件主要類(lèi)型及實(shí)例偉晶巖礦床的成因授課內(nèi)容偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖／偉晶巖礦床—礦物成分與母巖基本一致，而礦物結(jié)晶特別粗大的脈狀巖體稱(chēng)為偉晶巖。當(dāng)偉晶巖中的有用礦物或金屬元素富集達(dá)到工業(yè)要求時(shí)，構(gòu)成了偉晶巖礦床。偉晶巖巖漿偉晶巖變質(zhì)偉晶巖(混合巖化偉晶巖)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(lèi)花崗偉晶巖偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖礦床的特點(diǎn)偉晶巖的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模形態(tài)：復(fù)雜，脈狀、囊狀和凸鏡狀常見(jiàn)規(guī)則脈狀不規(guī)則脈狀囊狀凸鏡狀串珠狀偉晶巖礦床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陡立者，對(duì)稀有元素礦化富集最有利偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義大?。翰顒e很大：長(zhǎng)幾米至幾百米，甚至2000m以上，以20~300m居多；厚幾厘米至幾十米，甚至達(dá)300m，以0.5~30m為主；延深幾十到幾百米。三維空間上延長(zhǎng)無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系偉晶巖礦床的物質(zhì)組成偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義—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、Hf、La、Ce、U、Th—金屬元素：W、Sn、Mo、Fe、Mn—揮發(fā)份：F、Cl、B、P

化學(xué)成分偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義

礦物成分特征—硅酸鹽類(lèi)：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：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含鈹?shù)V物：綠柱石、硅鈹石、硅鈹釔礦含鈮、鉭礦物：鉭鐵礦、褐釔鈮礦、燒綠石、細(xì)晶石含鋯礦物：鋯石、曲晶石

銫榴石、方釷石、釷石、晶質(zhì)鈾礦偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義—稀土元素礦物：獨(dú)居石、褐簾石—其它金屬礦物：黑鎢礦、輝鉬礦、磁鐵礦、鈦鐵礦—含揮發(fā)分礦物：螢石、電氣石、磷灰石—寶石類(lèi)礦物：綠柱石（祖母綠、海藍(lán)寶石）、石榴子石（子牙石）、剛玉（紅藍(lán)寶石）、水晶偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義偉晶巖礦床的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

結(jié)構(gòu)特征—結(jié)晶結(jié)構(gòu)：早期由巖漿結(jié)晶形成，分為細(xì)粒結(jié)構(gòu)（粒徑<1cm）、粗粒結(jié)構(gòu)（粒徑1~10cm）、巨晶結(jié)構(gòu)（粒徑>10cm）?！南蠼Y(jié)構(gòu)：長(zhǎng)石、石英共結(jié)連生形成文象結(jié)構(gòu)—交代結(jié)構(gòu)：晚期熱液交代早期結(jié)晶礦物形成交代結(jié)構(gòu)。偉晶巖礦床1.概念、特點(diǎn)及工業(yè)意義

構(gòu)造特征發(fā)育完好的帶狀構(gòu)造自偉晶巖體的邊緣向中心，分為四個(gè)帶邊緣帶：偉晶巖邊部與圍巖接觸帶，由細(xì)粒結(jié)構(gòu)的石英和長(zhǎng)石組成，又稱(chēng)細(xì)粒結(jié)構(gòu)帶外側(cè)帶：礦物顆粒較粗，由文象結(jié)構(gòu)及粗粒結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)石、石英和云母組成，又稱(chēng)文象粗粒結(jié)構(gòu)帶。中間帶：呈粗粒結(jié)構(gòu)和偉晶結(jié)構(gòu)，又稱(chēng)塊狀長(zhǎng)石-石英帶。內(nèi)核：由石英塊狀集合體或石英和鋰輝石塊狀集合體構(gòu)成。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、鋰輝石偉晶巖礦床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(lèi)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種偉晶巖礦床2.偉晶巖礦床的形成條件—變化范圍較大，最早結(jié)晶溫度可能在1000

700℃，一直到300℃以下，主體在700

200℃—從邊緣帶到內(nèi)核的形成溫度降低：邊緣帶和外側(cè)帶1000℃

，中間帶800~500℃

，內(nèi)核石英400

200℃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物理化學(xué)條件

溫度—開(kāi)始時(shí)可能達(dá)到800

500MPa，結(jié)束時(shí)降到200

100MPa—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）：1.5

3km（較小深度）稀有金屬偉晶巖：3.5

7km（中等深度）白云母和稀土元素偉晶巖：5

10km（較大深度）陶瓷原料偉晶巖：>10

11km（極深）偉晶巖礦床2.偉晶巖礦床的形成條件偉晶巖礦床2.偉晶巖礦床的形成條件揮發(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偉晶巖礦床2.偉晶巖礦床的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(lèi)，一直到酸性的花崗巖類(lèi)，但絕大多數(shù)是花崗巖類(lèi)巖石與偉晶巖礦床有關(guān)的花崗巖類(lèi)，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)圍巖中偉晶巖礦床2.偉晶巖礦床的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偉晶巖礦床2.偉晶巖礦床的形成條件圍巖的化學(xué)成分對(duì)偉晶巖的成分有較大影響圍巖是石灰?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(lèi)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.偉晶巖礦床的形成條件偉晶巖脈（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.偉晶巖礦床的形成條件偉晶巖礦床

3.偉晶巖礦床的成因偉晶巖的成礦作用偉晶巖的成礦作用結(jié)晶作用母巖的重結(jié)晶作用交代作用偉晶巖礦床

3.偉晶巖礦床的成因

結(jié)晶作用結(jié)晶作用發(fā)生于偉晶巖礦床的早期，由于溫度降低，長(zhǎng)石、石英、云母及一些有用元素礦物從偉晶巖漿中逐漸結(jié)晶出來(lái)。在比較穩(wěn)定的封閉環(huán)境中，在揮發(fā)組分的參與下，產(chǎn)生分異現(xiàn)象，形成帶狀構(gòu)造。偉晶巖礦床

3.偉晶巖礦床的成因

母巖的重結(jié)晶作用母巖固結(jié)后，殘存的富含母巖組分和揮發(fā)分的氣態(tài)溶液若繼續(xù)保留在母巖中，引起母巖的重結(jié)晶，形成母巖中造巖礦物的巨大晶體。重結(jié)晶作用有助于偉晶巖主體部分的形成和擴(kuò)張，也可形成帶狀構(gòu)造。偉晶巖礦床

3.偉晶巖礦床的成因

交代作用交代作用發(fā)生在偉晶巖主體形成的后期，是一種改變?cè)缙诰С龅V物的化學(xué)作用交代作用白云母化鈉長(zhǎng)石化鋰云母化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)晶作用殘余氣體溶液的重結(jié)晶作用和交代作用以上兩者兼容

偉晶巖礦床

3.偉晶巖礦床的成因

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)晶作用為主偉晶巖礦床

3.偉晶巖礦床的成因支持的證據(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)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.偉晶巖礦床的成因

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(kāi)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(kāi)放系統(tǒng)，以交代作用為主偉晶巖礦床

3.偉晶巖礦床的成因支持的證據(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.偉晶巖礦床的成因偉晶巖礦床

4.主要類(lèi)型及實(shí)例

稀有金屬偉晶巖礦床

白云母?jìng)ゾr礦床

長(zhǎng)石偉晶巖礦床

水晶偉晶巖礦床主要的偉晶巖礦床類(lèi)型包括：偉晶巖礦床

4.主要類(lèi)型及實(shí)例是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：新疆阿爾泰（Li、Rb、Ce、Be、Nb、Ta）稀有金屬偉晶巖礦床偉晶巖礦床

4.主要類(lèi)型及實(shí)例世界著名，富含鋰、銣、銫、鈹、鈮、鉭等，為我國(guó)開(kāi)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；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偉晶巖礦床

4.主要類(lèi)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-石英帶；5-葉鈉長(zhǎng)石-鋰輝石帶；6-石英-鋰輝石帶；7-白云母-薄片鈉長(zhǎng)石帶；8-核部塊體微斜長(zhǎng)石和塊體石英帶；9-正斷層偉晶巖礦床

4.主要類(lèi)型及實(shí)例白云母?jìng)ゾr礦床多數(shù)產(chǎn)于前寒武紀(jì)深變質(zhì)巖中，圍巖常為花崗片麻巖、片麻巖、結(jié)晶片巖、大理巖、角閃巖等偉晶巖體呈板狀、凸鏡狀分帶清楚，礦物成分相對(duì)簡(jiǎn)單是工業(yè)用白云母的主要來(lái)源廣泛分布與中國(guó)、印度、美國(guó)、巴西、俄羅斯偉晶巖礦床