搜索
矿床学中南大学地质工程专业A方向第十二章层控矿床12.1概念及意义•12.1.1层控矿床的概念•经典的矿床学认为矿床的成因不是“火成”就是“水成”——即内生或外生。•但在实际研究中，人们发现，许多矿床具有内生和外生的双重特征。•因此从20世纪70年代开始，逐渐形成了层控矿床的理论。•对层控矿床（Stratabounddeposits）的含义有不同的理解。大致有三种见解：•⑴层控矿床定义为与岩浆作用无关的，只是受沉积和热液叠加改造而形成的矿床。•⑵层控矿床系指那些受多种成矿作用影响，但矿体呈层状或基本呈层状，包括部分不规则状，但仍受一定地层层位控制的矿床。•⑶层控矿床指一切层状矿床，如典型的风化矿床、沉积矿床，甚至产于层状侵入体内的岩浆矿床。有的学者甚至将遭受花岗岩化后产在某一较大的地层单元中的非层状矿床，也划入层控矿床。•以上三种理解中第一种过于狭窄，第三种过于泛滥，大多数学者持第二种观点。•定义：层控矿床系指那些受多种成矿作用影响，但矿体呈层状或基本呈层状，包括部分不规则状，但仍受一定地层层位控制的矿床。•层控矿床往往是多成因的，它是以外生成矿作用为基础，又受到内生成矿作用包括岩浆、变质和热液等作用的叠加和改造而形成的复成因矿床。•层控矿床是一类既具有同生成矿作用标志，又具有后生成矿作用标志的复成因矿床。层控矿床的深入研究，使在典型的外生矿床与内生矿床之间找到了有机的联系。对那些成因较复杂、长期有争论的矿床，如密西西比河谷型铅锌矿床等，将会得到较为满意的解释。•12.1.2层控矿床的意义•1．经济意义•层控矿床分布广、规模大、品位较稳定，故在国民经济中占有重要的地位。–层控铜矿床约占世界铜矿储量的50％；–层控铅锌矿床，无论储量或产量均占这类金属的绝大部分；–层控铁矿床占世界铁矿总储量的半数以上–此外，还有层控Ag、Au、Hg、Sb、Mo、Ni、V、U、W、Sn、Co等矿床也占较大的比重。•2．理论意义•（1）层控矿床突破了单一成矿作用的范畴，将相互对立而有区别的成矿作用有机地联系起来。•（2）利用层控矿床的时控特征，作为地层对比的辅助标志。•（3）利用层控矿床层位控制指导找矿实践。•（4）利用层控矿床的矿物共生组合，寻找相应的矿种。12.2层控矿床的特点•1）具有外生和内生矿床的某些特点，故兼有同生和后生矿床的某些成矿标志，反映出其成矿过程的多阶段性和复杂性。•2）矿源层的存在是层控矿床主要特征之一，但矿源层和贮矿层可以是同一层位，也可以是不同层位。•3）矿体常集中于某一特定的岩性段中，往往具有多层的特点。根据与矿石共生的岩性和建造特点，大致有以下四种类型：•①产于黑色硅、泥质岩建造中的镍、钼、钒、铀、铜多元素金属矿床，往往与石煤、磷块岩等矿床共生；•②产于红色碎屑岩建造中与石膏、岩盐等矿床共生的铜、钒、钾、铀、铅、锌、锶等矿床；•③产于碳酸盐岩建造中的铜、铅、锌、铁、锰、金、银、汞、锑、钨、锡及硫铁矿矿床；•④产于火山一沉积建造中的铜、金、锌、铁、锰及硫铁矿矿床等。•4）矿床产于一定地层层位中，因而“时控”特征明显。•如我国川西会理一带铅锌矿产于震旦系碳酸盐岩建造中；•湘、黔的汞矿产于寒武系石灰岩－白云岩建造中；•湘南、桂北的铅锌矿主要产于泥盆系碳酸盐岩建造中；•川西、滇中的红层铜铀矿床主要产于侏罗一白垩系。•国外许多著名的矿床也是这样。•5)矿床常具有成群、成带展布和一定的“层”、“相”、“位”集中的特点。•如滇中砂岩型铜矿床主要集中在白垩纪盆地的东缘、东北缘的河、湖相沉积层中，并受一定的地质构造部位控制。•因此，在研究和评价层控矿床时，应着重分析有利成矿的地层层位、注意层中已初步富集的有利岩相带，探讨后期叠加改造有利再富集的构造部位。•6)矿体形态,大多数与地层整合产出,呈层状、似层状或凸镜状矿体。也有少数不规则的穿层矿脉,但其矿化范围仍局限在一定地层层位之中。•7)沉积一改造型层控矿床中,矿石矿物成分简单,金属硫化物多数呈细小的分散状、浸染状集合体,往往保存有原生沉积组构,但又有后生重结晶和交代作用的特征,矿床蚀变一般较弱。据测温资料,多数成矿温度为50～150℃,少数也可达250～300℃。火山一沉积改造型的层控矿床中,矿石组份则较复杂、成矿温度也较高。•8)矿床与岩浆侵人体的关系一般不明显,矿区附近或一定范围内,没有或未发现与成矿有直接关系的侵入体。但也有一些层控矿床,如层控矽卡岩矿床和变质层控矿床与岩浆侵入活动有密切的时间、空间和成因关系。12.3层控矿床的成矿作用机理和模式•由于层控矿床是介于内生和外生矿床之间的一类复成因矿床，故层控矿床的地质特征以及时（间）、空（间）分布特征也必然会反映出内生和外生成矿作用的某些综合特征，从而构成多种多样的层控矿床类型和时、空分布特点。•12.3.1成矿物质来源•层控矿床的物质来源可以规为两类，一类来源于地层(矿源层)，另一类来源于后期叠加改造的流体。•⑴沉积成矿物质的来源•沉积成矿物质的来源是多种多样的，主要有以下三方面：•陆源：许多沉积型金属矿床和非金属矿床中的成矿物质，主要来自陆源风化堆积物。当海侵进入沉积盆地，陆源风化堆积物经海解作用而提供沉积矿床的物质来源。•海源：海水通过多种途径使成矿物质聚集，特别是在深部海水中，然后通过上翻洋流作用，再带到浅海盆地中沉积下来。•地下来源：海底火山喷气作用以及海水在海底沉积物和大洋玄武岩中的深部循环作用，也是提供沉积成矿物质的重要来源，其中包括部分可能来自地幔。•⑵后期叠加改造作用的流体来源•后期叠加改造作用的流体来源也是多种多样的，如同生水、岩浆水、变质水等，但据氢、氧同位素研究表明，其中天水，包括海水、湖水、地下水等，却占了重要地位。•流体中的成矿物质根据流体的来源的不同而不同，除一部分直接来自地幔岩浆以外，主要是在交代和淋滤、渗滤岩石和地层过程中萃取来的。•12.3.2成矿作用的机理和模式•层控矿床的成矿作用通常经历两个阶段，即成矿物质的初步富集阶段和后期叠加改造阶段。•叠加改造阶段是层控矿床形成的关键阶段，导致成矿物质的进一步富集。•至于成矿的富集方式，可按后期促使原始成矿物质发生活化转移及富集作用的性质和程度，分为改造作用、再造作用和叠加作用三种。•1.成矿物质的初步富集•成矿物质的初步富集是通过侵蚀－搬运－沉积的程序，以碎屑物或溶液在特定的地质环境和物理化学条件下，通过直接或间接（如经过生物作用）方式，构成比较集中的矿化层或矿源层。•目前认为促使成矿物质初步富集的作用有两种：即无机作用和有机作用。–无机搬运形式有拖曳、机械悬浮、真溶液、胶体溶液等并经沉积成矿。–有机作用主要是生物和微生物的作用成矿。•2.成矿物质的活化转移富集作用•海水中或生物体内虽然富含各种成矿元素，而且无论是经过有机或无机作用都可以得到初步富集形成矿胚或矿源层，但一般还不能形成工业矿体。•因此，仍需要有一定的溶液或流体作为媒介，使成矿物质活化转移而富集成为工业矿体。•①改造作用•改造作用过程中，原始成矿物质未发生长距离的迁移，成分亦无明显的变化，只不过由原始的分散状态转变为有用矿物富集，特别是氧化物、硫化物、硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐矿物。•②再造作用•再造作用的涵义是以原始的矿胚或矿源层作基础或完全重新从围岩中萃取成矿物质、然后在适宜的环境下沉淀成矿，因而成矿物质大多离原地有一定距离。•3.后生叠加改造再富集•叠加作用是在早期形成的矿床（体）之上，由后生成矿作用所携带来的新成矿物质的叠加，即成矿物质或成矿作用的叠加，可表示为“沉积”＋“成岩”＋“后生”。•后生叠加改造作用可细分为三种。•1．热液叠加改造作用（地下水热液作用）•2．变质叠加改造作用•3．岩浆叠加改造作用•鉴别是否有叠加改造作用，可参用以下标志：–矿床分布既受古构造控制，又受同期或晚期发生的构造控制；–整个矿化现象广阔并呈带状或面状展布，但矿化点则往往局部出现，矿石年龄与围岩年龄比较，若前者比后者小，则矿石是后期叠加的；–成分上的不协调，如正常沉积元素组合中出现岩浆元素组合（Ti、V、Cr等元素）；–铅、硫的同位素组成既具沉积成因特征，又具岩浆成因特征：–既有沉积矿物组合和结构构造特点，又有岩浆热液矿物组合和结构构造特点等等。•12.3.3总结•综上所述，层控矿床的成矿机理是复杂的，多因素的，成矿的历史也很长，在不同的历史阶段中各种因素所起的作用也不尽相同。•因此，把层控矿床成矿过程作为一个演化过程、一个与地质发展历史密切相关的过程来考虑是合适的。•它不同于一般在同生沉积时已富集的沉积矿床（铁、锰、磷、铝、盐、煤等）。而是经历了成矿物质的初步富集的矿源层一成矿物质活化转移再组合一后期叠加改造作用再富集的演化过程（表14-5），当然最初沉积期的初步富集作用仍是层控矿床成矿作用的重要基础。•从表14-5中可以得知，层控矿床的原始成矿物质是多来源的。同生沉积作用主要是在机械的、生物化学的和化学等作用的影响下，有时也存在浸出淋滤、热液交代、喷发沉积等作用，在有利的相带（如河流洪积扇、河口三角洲、滨海－浅海过渡带、礁－礁后泻湖、海湾、海底凹槽、火山活动中心及附近）初步富集。成矿物质活动转移和再组合是通过多次构造运动和热液活动，使化学性质不同的成矿元素遭到不同程度的构造－热液改造，最后在各种有利的构造部位再富集成矿。•因此，在讨论层控矿床的物质来源和初步富集时，应该注意找出本地区可能的矿源层的层位。对层控矿床进行研究和评价时，应特别注意“层”、“相”、“位”条件，即分析有利成矿的地层层位，注意初步富集的有利岩相带，探索后期叠加改造再富集的构造部位。