第6章 接触交代矿床

中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology第六章接触交代矿床（矽卡岩矿床）Thecontactmetasomatismdeposit(theskarndeposit)中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology一、概念与工业意义1、概念：是指在中酸性-中基性侵入岩与碳酸盐类岩石（或其它钙镁质岩石）的接触带上或其附近，由于含矿气水热液进行交代作用而形成的矿床，称为接触交代矿床。这类矿床中一般发育有矽卡岩，矿石与矽卡岩在空间上和时间上有一定的联系，又称为矽卡岩矿床。接触带侵入岩碳酸盐类岩石矿体中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology2.工业意义金属矿产：Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Co、As、Be、Au、Ag等非金属矿产：硼、石棉、石墨、硅灰石、石榴石、金云母、滑石、萤石等它是世界范围内钨的首要来源，铜、铁、钼、锌的重要来源。Co、Au、Ag、Bi、As、Sn、Be、B等的次要来源。在我国该类矿床比较重要的矿产是Cu和Fe，W、Sn、Mo、Be等，都有大型至特大型矿床。其中：Cu—在铜矿总储量中占第三位（16.4％）；在富矿总储量中占第二位；在总开采量中占第一位（41.2％）;Fe—占铁矿总储量的第五位；在富矿总储量中占第一位；总开采量占第三位；富矿开采量中分别第二位。总体是：矿种多；分布广；富矿多；伴生组分多。矽卡岩矿床的开采历史较早，如铜绿山矿床在春秋战国时代就已开采。中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology1、矿体的产状、形态与规模矿体主要分布于侵入体与围岩的接触带及其附近。一般在距接触面约100～200m范围内。有时，矿体可延伸到距接触带1km以上的围岩中。总体看，以产于外接触带围岩中矿体居多，少数矿体直接产于内接触带的侵入岩体中。矿体形态:似层状、透镜状、巢状、柱状、脉状、囊状、瘤状，规模大小不等，一般长200-500m、厚10-30m、延深100-300m至千米。二、矽卡岩矿床的主要特点侵入体地层围岩接触面中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology2、矿体与矽卡岩的关系矿体与矽卡岩在空间上基本是一致的；在形成时间上，矿体与矽卡岩同时或在矽卡岩之后，大致有三种：（a）同时矿化型:矽卡岩矿物与有用矿物形成基本同时，矿体与矽卡岩体空间一致。（b）继承矿化型：有用矿物形成紧接矽卡岩之后，矿体分布于矽卡岩体的局部地段（c）叠加矿化型：有用矿物形成明显晚于矽卡岩，矿体可以分布在矽卡岩中，也可分布在围岩中。其中，最常见的是b、c类，a类较少见。1-花岗闪长岩；2-石灰岩；3-含矿矽卡岩；4-矿体；5-无矿矽卡岩中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology1）矿石的物质组成：矽卡岩矿床中的矿物组成复杂，共有100余种。非金属矿物主要是组成矽卡岩的主体矿物，以硅酸盐矿物为主，如石榴石族、辉石族、角闪石族、绿帘石族。根据围岩的性质不同，又可以分为钙矽卡岩和镁矽卡岩两大类，其中：——钙矽卡岩；围岩是灰岩,交代灰岩而成的矽卡岩，富Ca为主；常见矿物：石榴石、透辉石、硅灰石、方柱石、角闪石、符山石、黑柱石、阳起石、绿帘石、绿泥石等。——镁矽卡岩：围岩是白云岩，交代白云岩而成的矽卡岩。富MaCa为主。常见矿物：橄榄石、透辉石-次透辉石、硅镁石、透闪石、蛇纹石、韭角闪石、金云母、尖晶石、水镁石等。此外，有石英、萤石、铁或镁的碳酸盐矿物。3、矿石特征中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology金属矿物以氧化物和硫化物为主：金属氧化物：磁铁矿Fe3O4，赤铁矿Fe2O3，镜铁矿Fe2O3，锡石SnO2，白钨矿CaWO4；金属硫化物：黄铜矿CuFeS2，黄铁矿FeS2,磁黄铁矿Fe1-xS，辉钼矿MoS2，辉铋矿BiS3，方铅矿PbS，闪锌矿ZnS，毒砂FeAsS。此外有：硼矿物：硼镁铁矿，硅钙硼石，硼镁石铍矿物：日光榴石，金绿宝石，硅铍石2）矿石的结构构造：块状构造、浸染状构造、条带状构造、晶洞构造等；成矿温度较高+有挥发性组份的参与→矿石多为粗粒结构。中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology从岩体到地层围岩的分带性为：岩浆岩→矽卡岩化岩浆岩→矽卡岩→矽卡岩化碳酸盐岩→碳酸盐岩内矽卡岩——————外矽卡岩内接触带——————外接触带钙矽卡岩分带；蚀变岩体——内矽卡岩（钙铝榴石+方柱石，晚期绿帘石）——外矽卡岩（透辉石+石榴石，晚期绿泥石、阳起石）——硅灰石大理岩镁矽卡岩分带：蚀变岩体——内矽卡岩（透辉石+斜长石+尖晶石）——外矽卡岩（镁橄榄石+透辉石，晚期硅镁石、金云母、蛇纹石）——透辉石（蛇纹石）化大理岩矿化分带：在近岩体一侧为温度较高的矿化（金属矿物），远离岩体是较低温的矿化。如云南个旧由岩体向外：WBe-CuWBiSn-SnCu-Pb，再向外出现脉状PbZn带。4、矿床分带性中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology三、矽卡岩矿床的成矿作用1、接触扩散交代作用（双交代作用）当含矿气水热液沿接触带流动时，引起接触带两侧岩石中的一些组分相互扩散而发生的交代作用，为接触扩散交代作用。在接触扩散交代作用中，各种组分的浓度差是引起扩散组分运移的主要动力，流动的热液是媒介。浓度梯度随反应带厚度的增加和交代过程的停止而减小，因此扩散作用不可能形成在矽卡岩矿床中常见的、很厚的交代带。热液沿接触面流动时的双交代作用图解SiO2Al2O3、FeOCaCO3MgCO3花岗岩石灰岩矽卡岩含矿热液CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO2↑（硅灰石）CaCO3+MgCO3+2SiO2→CaMgSi2O6+2CO2↑（透辉石）3CaCO3+Al2O3+3SiO2→Ca3Al2Si3O12+3CO2↑（钙铝榴石）CaCO3+Fe2O3+3SiO2→Ca3Fe2Si3O2+3CO2↑（钙铁榴石）中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology2、接触渗滤交代作用含矿热液沿切割接触带的裂隙渗滤（流动），携带因压力差而发生迁移运动的各种组分与岩石进行物质交换的作用，为接触渗滤交代作用。在接触渗滤交代作用中，压力梯度和温度梯度是引起组分运移的动力，裂隙系统是热液流动的主要通道。因而热液能作较长距离的运移，故有可能形成厚大的交代带。溶液沿主要通道流动很快且远，所以下部交代作用明显，愈往上温度愈低，反应愈缓慢，一般情况下交代作用的产物具“火苗”状特点。沿裂隙发生的接触渗滤交代作用图解矽卡岩石灰岩含矿热液花岗岩SiO2Al2O3FeO中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology3、渗滤作用与扩散作用关系成矿作用过程中，接触渗滤交代和接触扩散交代作用常常相互伴随，且有复杂的配合形式。一般是：1）当微裂隙或深部时，上升热液通过岩石的渗滤作用是很缓慢的，以扩散作用占优势；2）当深度变浅时，溶液通过大裂隙时，运动的速度快，有利于接触渗滤作用进行。3）岩石的化学性质及机械性能对于交代作用的影响：岩石化学性质决定组份化学活动性的差别；机械性能影响溶液的流动状态(交代作用方式)及作用进行的速度。因此在接触交代矿床中常见到选择性交代作用的产生。中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology四、矽卡岩矿床的形成过程矽卡岩矿床的形成大都经过了一个复杂的过程，它是在较长时间和较大温度变化范围内，由多次含矿气液作用下形成的。具有明显的多期多阶段特征。归纳起来，将矽卡岩矿床的形成过程可划分为两个成矿期和五个成矿阶段：矽卡岩期早期矽卡岩阶段晚期矽卡岩阶段氧化物阶段石英硫化物期早期硫化物阶段晚期硫化物阶段中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology1、矽卡岩期这是矽卡岩和矽卡岩矿床形成过程中的早期产物，主要形成各种Ca、Fe、Mg、Al的硅酸盐矿物，这时没有石英出现。分三个成矿阶段：①早矽卡岩阶段—高温（800℃～500℃）、超临界流体条件形成岛状和链状无水硅酸盐矿物为主（有少量的含水硅酸盐矿物，如符山石等），称为干矽卡岩阶段。主要矿物：钙矽卡岩矿物组合：石榴石、透辉石-钙铁辉石、硅灰石、方柱石、（白钨矿）等。镁矽卡岩矿物组合：橄榄石、顽火辉石、紫苏辉石、尖晶石、透辉石、(硼镁铁矿)等。由于在这一阶段温度较高，许多成矿元素尚很活动，未构成矿石沉淀，即使是铁，也只能与硅酸盐等组分构成含铁的硅酸盐矿物，不能单独构成铁矿物。也没有硫化物的形成。因此，此阶段一般不出现有用矿物的富集，因此又称“无矿阶段”。中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology②晚矽卡岩阶段（湿矽卡岩阶段）该阶段形成约600℃～400℃。由于温度逐渐降低，因此挥发份作用逐渐明显，对早阶段的矿物进行交代，主要形成含水的硅酸盐矿物，故又称“湿矽卡岩阶段”。主要矿物有：钙矽卡岩：角闪石、符山石、绿帘石、阳起石等。镁矽卡岩：蛇纹石、透闪石、硅镁石等。这一阶段温度降低到近临界状态，矿液中的铁，除部分参加到硅酸盐矿物的晶格外，大量的以磁铁矿形式出现，故又可称“磁铁矿阶段”。在这一阶段后，矽卡岩岩体的主体已基本形成，矽卡岩类矿物的大规模结晶活动已趋结束。中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology③氧化物阶段这是一个过渡性阶段，它介于矽卡岩期和其后的石英硫化物期之间。这一阶段的形成温度是在400℃左右的条件下，以过渡性矿物组合为特征。形成的主要矿物有：长石类（钾长石、酸性斜长石）、云母类（金云母、白云母少量黑云母）及少量石英、萤石和绿帘石等。形成大量的金属氧化物和含氧盐：白钨矿CaWO4、锡石SnO2、赤铁矿Fe2O3、少量磁铁矿，铍的硅酸盐矿物（日光榴石、硅铍石、香花石）。另外，后期少量硫化物（如辉钼矿、磁黄铁矿、毒砂等）开始出现。中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology这个成矿期总的特点是由于温度降低（温度在400ºC以下），SiO2不再和Ca、Mg、Al、Fe等结合形成矽卡岩类矿物。而是独立地形成大量的石英（SiO2）。也由于温度降低，热液中含有的大量金属组分和矿化剂H2S等结合，形成大量金属硫化物，还有方解石、绿泥石等矿物形成。这一期的矿物组合与矽卡岩期的明显不同，反映了物理化学条件的显著差别。这一期可分为两个阶段：早期硫化物阶段晚期硫化物阶段2、石英-硫化物期中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology①早期硫化物阶段（铁-铜硫化物阶段）：在这一阶段，以中—高温热液矿物组合为特征，形成的主要矿物有绿泥石、绿帘石、绢云母、石英、萤石和碳酸盐矿物等；金属矿物主要有黄铜矿、磁黄铁矿、毒砂、黄铁矿、辉钼矿、辉铋矿等。由于所形成的硫化物中以铁铜硫化物为主，故称“铁铜硫化物阶段”。中国地质大学（武汉）ChinaUniversityofGeosciences矿床学Oredepositgeology②晚期硫化物阶段（铅-锌硫化物阶