【教学课件】第11章变质矿床.ppt

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1、矿 床 学 Ore Geology,第十三章 变质矿床,授 课 内 容,概述,变质作用及变质矿床类型,形成条件,接触变质矿床,成矿作用,区域变质矿床,混合岩化矿床,变质矿床,1.概述,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 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,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,受变质矿

2、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,变质矿床与变质岩产于同一地质构造环境 主要分布于:前寒武纪变质结晶基底陆块分布区 古生代造山带 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,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,变余组构和变成组构

3、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,沉积原岩建造火山-沉积原岩建造岩浆原岩建造,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,前寒武古老地块显生宙造山带中-新生代构造-岩浆活化区,世界上大部分变质矿床都集中

4、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,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,200800,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5070。Isl

5、ey认为，当时高热流产生的热液循环速率是现在的2.54倍。,变质矿床,2.形成条件,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：1-2kb7-8kb 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 1.52108Pa（57km深度）绿帘石角闪岩

6、相 22.5108Pa（79km深度）麻粒岩相 4.24.4108Pa（1516km深度）,变质矿床,2.形成条件,变质热液流体/变质水：,直接参与变质反应良好的溶剂和催化剂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

7、,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-reorganization,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

8、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,变成成矿-原岩石建造经变质作用形成的矿床；,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,区域变质成矿作用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

9、的作用。区域变质矿床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 分布广，矿种多，规模一般较大，具有重要的工业价值 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,区域变质成矿作用 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,区域变质成矿作用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

10、得到富集。原岩构造裂隙,变质矿床,4.矿床类型,接触变质成矿作用压力影响很小，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,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,接触变质成矿作用 侵入体岩性和规模对接触变质矿床的形成也有很大影响。接触带特征对接触变质发育程度有一定影响。接触变质晕

11、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,混合岩化成矿作用 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,早期交代

12、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,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

13、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,沉积-变质铁矿床 变质金矿床 变质磷矿床 变质石墨矿床,变质矿床,1.沉积变质铁矿床,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）分布、规模、储量,变质矿床,沉积-变质铁矿的一般特征 阿尔戈马型铁矿 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，发育于绿岩带中为绿

14、片岩相和角闪岩相的变质作用，个别矿床产于麻粒岩相中 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,沉积变质铁矿一般特征-苏必利尔湖型铁矿 主要分布在早元古代地槽区，形成时代主要为22001800Ma 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 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,沉积

15、-变质铁矿的成因 经历了沉积和变质改造两个阶段。铁的来源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）-下混合岩；1-角闪岩层；2-下含铁带；

16、3-钠长变粒岩和片岩带；4-上含铁带；5-石英岩层；-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：热液脉型金矿床 硅铁建造中的似层状金矿床 含金-铀砾岩矿床,2.变质金矿床,变质矿床,硅铁建造中的似层状金矿床 产于前寒武纪硅-铁建造中。区域上具一定层位。金矿化受变质期的形变构造控制 矿石为含金硫化物型，由自然金、磁黄铁矿、毒砂和石英组成 分布不广泛，最著名的是美国的霍姆斯

17、塔克金矿床,2.变质金矿床,4.矿床类型,图 霍姆斯塔克金矿床-矿体剖面图（姚凤良等，1983）hf-霍姆斯塔克组；pmf-波曼组；ef 爱立生组；黑色-矿体,产于镁铁闪石片岩中，其原岩为含硅、铁和碳酸盐的地层 金和硫化物共生，层位稳定 金矿化的富集受形变构造控制，金矿体多分布于紧密交错褶皱和早期同斜褶皱的核部 矿体呈层状、似层状，矿层由大量短小的含金石英细脉构成 围岩蚀变以绿泥石化为主 矿床规模巨大，但品位不高，10g/t,变质矿床,据硫同位素研究表明，霍姆斯塔克金矿床的原生金和围岩系同生沉积的产物，变质作用后期的变质热液使金迁移，于有利的构造部位富集成矿 霍姆斯塔克含金建造于第三纪火山活动

18、中又一次使金得到聚集，矿石品位大为提高，有的可高达500g/t。所以，从整体来说，霍姆斯塔克金矿床也属于多次成矿作用复合的多成因矿床 我国黑龙江省的东风山金矿床属于这一类型,2.变质金矿床,变质矿床,含金-铀砾岩矿床 以南非维特瓦特斯兰德的金-铀矿床为代表，简称兰德型金矿 产于下元古界（22亿年）维特瓦特斯兰德系中，由云母片岩、石英岩、长石石英岩及砾岩组成，为古老的河床洼地沉积建造，也有人认为系经海流改造的三角洲沉积 含矿岩系稍有变质，金矿产于岩系上部的砾岩层中。含金砾岩全区主要有十层，沿走向延长可达290km。含金的砾岩层大多位于不同层位的侵蚀面上 金呈微粒状与黄铁矿、磁黄铁矿等分布于胶结物

19、中。矿石的金品位为10-17g/t 含金-铀砾岩经变质热液作用使其中的金活化、迁移，交代胶结物或充填于微细裂隙中，属沉积-变质矿床,2.变质金矿床,变质矿床,1-石英岩；2-炭质片岩；3-石英岩和含金砾岩（含矿层）,兰德型金矿,2.变质金矿床,变质矿床,变质磷矿床分为火山沉积变质型和沉积变质型两类 火山沉积变质型磷矿床由富含磷灰石的斜长角闪岩，角闪斜长片麻岩构成，含磷较低，含P2O5大多在5以下，一般不具工业价值 沉积变质磷矿床围岩主要为云母片岩、石英云母片岩和白云质大理岩，少数含绿泥片岩、千枚岩等。这类磷矿由于品位高、规模大，具有重要工业价值，是我国北方的主要磷矿类型,3.变质磷矿床,变质矿

20、床,沉积变质型磷矿床的含磷岩系具条带状、条纹状构造，有时还发育有原生的角砾状构造，说明其原始沉积环境为浅海或泻湖地带。岩系中碳酸盐岩呈透镜状并与粘土质岩石呈互层产出 磷矿层一般产于各岩层的过渡带或碳酸盐岩层内，属海侵期产物。磷矿层的典型矿物组合是磷灰石-白云石-石英，矿石含P2O589。高者可达2030 江苏海州大型磷矿床，安徽、吉林等地也有产出,3.变质磷矿床,变质矿床,图 江苏海州磷矿床地质图1-混合花岗岩；2-混合片麻岩；3-眼球状片麻岩；4-含磷岩系；5-白云母片麻岩,海州磷矿床位于江苏省新海连市。区内地层下部为混合岩，中部为含磷岩系，上部为白云母片麻岩夹少量透镜状大理岩和石英岩,3.

21、变质磷矿床,变质矿床,1-白云母片麻岩;2-云母片岩;3-堇青石片岩 4-变质白云岩;5-含石榴子石变白云岩;6-含金云母白云岩;7-石英岩;8-混合岩;9-磷灰石矿层;10-锰矿层,3.变质磷矿床,变质矿床,中部含磷岩系厚度在400米以上，自下而上可分为四部分：下部含磷岩系：厚40米，由变质白云岩及磷灰石矿层构成，磷灰石矿层呈不规则透镜状，长1900米，厚19米。该矿层主要发育于矿区西部,1-云母片岩；2-变质白云岩；3-细粒磷灰岩；4-锰磷矿层；5-锰土；6-菱锰矿；7-云母磷灰岩；8-混合片麻岩；9-混合花岗岩；10-第四纪沉积,3.变质磷矿床,变质矿床,下部白云质云母片岩系：厚6525

22、0米，由白云岩和含石英云母片岩组成上部含磷岩系：由变质白云岩、石英岩及磷灰石矿层组成，磷灰石矿层长约900米，厚度为1440米，主要发育于矿区东部，往西尖灭而缺失 上部白云质云母片岩系：岩性同下部白云质云母片岩系,磷矿层的产状变化较大，一般倾角为50左右，矿体和围岩呈渐变过渡关系。矿层中磷品位一般含P2O5为10左右，局部达34.2。矿石由氟磷灰石组成，按矿物共生组合可分三种类型：(1)细粒磷灰岩：是本区主要的磷矿石类型。具层理构造，细粒结构，含磷灰石较多，这类矿石的品位不很均匀(2)锰磷矿层：主要由磷灰石和碳酸盐矿物组成，品位较高，大多为富矿(3)云母磷灰岩：由磷灰石、白云母、石英和长石组成

23、。分布局限，质量较差,3.变质磷矿床,变质矿床,自然界的石墨矿床主要有两种类型：一类是产于结晶片岩中的石墨矿床，系区域变质而成；另类是变质煤层中的石墨矿床，系接触变质而成 区域变质石墨矿床都产于前寒武纪变质岩系中，大多和片麻岩、片岩、大理岩有关。矿体多呈似层状或透镜状，长数百米至数公里，厚数米。石墨呈鳞片状，质量较好，但含量较低，一般为35。经碳同位素测定，这类石墨的12C/13C比值和有机碳接近，故认为是有机质经区域变质而成 山东南墅是我国最大的晶质石墨矿床,4.变质石墨矿床,变质矿床,1-花岗片麻岩；2-石榴石片麻岩；3-正长片麻岩；4-石墨片麻岩；5-大理岩；6-花岗岩；7-辉长岩；8-

24、石墨矿体,位于山东省莱西县境内，分南墅和北墅两个矿区，以南墅矿区规模较大区内地层为太古界胶东群旌旗山组变质岩系。下部为角闪混合片麻岩、斜长角闪岩、石榴斜长片麻岩和浅粒岩等，除石榴斜长片麻岩含少量石墨外，其它岩石都不含矿，上部为白云质大理岩、斜长角闪片麻岩和石墨片麻岩，夹薄层斜长角闪岩、透辉岩、黑云变粒岩等。区内石墨矿体主要产于上部岩层内,4.变质石墨矿床,变质矿床,根据矿体产出位置及与围岩的关系，矿体可分三种类型：(1)产于大理岩与片麻岩接触带的矿体：矿体顶板为透镜状白云质大理岩，底板为 含石榴石斜长片麻岩，矿体两侧为含石墨透辉岩。这类矿体主要分布在矿区的岳石矿段(2)产于石榴石斜长片麻岩与角

25、闪斜长片麻岩之间的矿体：矿体中常夹有条纹构造的硅质岩。这类矿体产于岳石矿段东部(3)产于大理岩中的矿体，分布在白云质大理岩中，靠近矿体的围岩为含石墨透辉岩，矿体内还夹有石墨片麻岩薄层,4.变质石墨矿床,变质矿床,矿体形态产状：似层状及透镜状，产状与地层一致，倾角一般在 50左右矿石组构：浸染状构造、片麻状构造，花岗变品结构、纤维状变晶结构围岩蚀变：透辉石化、透闪石化、金云母化和阳起石化等石墨：晶质石墨。晶片长150微米1.5毫米，个别可达7.5毫米南墅石墨矿床属沉积变质矿床,4.变质石墨矿床,黑龙江佳木斯柳毛石墨矿床,变质矿床,4.变质石墨矿床,变质矿床,4.变质石墨矿床,变质矿床,基本概念 变质矿床、受变质矿床、变成矿床变质矿床的总体特征变质矿床的成矿作用类型 区域变质成矿作用 接触变质成矿作用 混合岩化成矿作用变质矿床分类主要类型及实例,小结,变质矿床,论述原岩形成的控制作用,变成矿床与受变质矿床有哪些主要差别？,论述接触交代矿床与接触变质矿床有建造和温度压力条件对变质矿床何异同,