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三、論述題
1.系統表述礦體的形態和產狀性質
礦體的形態根據礦體在三度空間的延伸情況,分為:
等軸狀礦體:三軸在三度空間大致均衡延伸。如礦瘤、礦巢、礦襄和礦袋、凸鏡狀或扁豆狀
板狀礦體:長度和寬度延伸較大,厚度較小的礦體,也稱礦脈或礦層。礦脈:產 在各種巖石裂隙中的板狀礦體,為典型的后生礦床,據礦脈與圍巖的關系,分為層狀礦脈和切割 礦脈。礦層:指沉積生成的板狀礦體,礦體與巖層是在相同的地質作用下同時形成的。基性-超基性雜巖中的鉻鐵礦也稱層狀礦體。
柱狀礦體:垂向延伸很大,長寬較小的礦體。也稱筒狀礦體或管狀礦體。
礦體的產狀指礦體產出的空間位置和地質環境。主要包括以下內容:
礦體的空間位置(包括走向、傾向、傾角、側伏角和傾伏角);礦體的埋藏情況(露天礦、隱伏礦);礦體與巖漿巖的關系(巖體內、接觸帶中);礦體與圍巖層理、片理的關系(整合、穿層);礦體與地質構造的空間關系(礦體產于構造中的位置,如斷層的上盤或下盤。)
2.斑巖銅鉬礦床的主要地質特征和成礦條件。(論述斑巖銅礦床的主要控礦條件)
①地質構造環境:島弧,特別是活動大陸邊緣火山巖漿弧環境鈣堿系列安山巖帶有利于斑巖型銅礦的形成。礦床多分布于不同大地構造單元過渡帶相對隆起的一側,一般為深-大斷裂帶及其上盤。 ②成礦巖體特征:鈣堿系列的小型(多<1km )中性及中酸性
(閃長巖、花崗閃長巖、石英二長巖、石英斑巖、花崗斑巖)復式
巖體。巖體形狀為巖株狀、巖筒狀、巖墻狀、脈狀。
③成礦作用
④礦化與圍巖蝕變分帶:
斑巖中心→接觸帶→圍巖 蝕變:核心帶→鉀化帶→石英絹云母化帶→泥化帶→青盤巖
化帶 礦化:鉬(銅)礦化→銅(鉬)礦化→鉛鋅礦化→金礦化
礦化類型:浸染狀 → 細脈浸染狀 → 細脈狀 → 脈狀
⑤礦體的產狀與形態受侵入體的形狀、接觸帶的情況、角礫
巖筒、構造裂隙帶及圍巖蝕變等因素控制。
⑥礦石為細脈浸染狀構造(浸染狀、角礫狀),主要金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦。
成礦條件: (1)巖漿巖條件
斑 巖型銅礦床在空間和成因上主要和鈣堿系列的斑巖侵入體有關。主要巖石類型 為閃長玢巖、花崗閃長斑巖、石英二長斑巖和花崗斑巖等。根據產出的地質環境及成因,斑巖侵 入體可分為兩種類型:一種是與火山活動有關的次火山巖,它們大多和安山巖、流紋巖類關系比較密切, 形態多呈巖筒、巖頸、巖漏斗狀。另一種是淺成的侵入巖,它們大多是多階段復合巖體的晚期產物,有時 成為獨立的淺成小侵入體群,形態常呈巖株、巖瘤狀,少數 呈巨大巖基的分枝部分。含 礦的斑巖侵入體出露面積一般 不超過 10km ,尤以小于 1-2 km 者居多。化學成分以富鉀為特征,K2O一般大于 Na2O。礦化類型和巖體的酸性程度有關,據統計,SiO2 含量 62-68%的斑巖主要形成銅礦床,SiO2>68%的斑巖主要形成以鉬礦為主的斑巖型礦床。
(2)構造條件 含 礦斑巖的侵入大多和深大斷裂有關,礦床常呈帶狀分布,多數分布于深斷裂兩 側的次級斷裂構造系統中,直接分布在深斷裂帶上的斑巖銅礦為數不多。礦體受更次一級的構造,即巖體和圍巖中的微裂隙(層間裂隙 、片理、原生裂隙等)控制。另外,斑巖銅礦床的另一重要特征,是 含礦侵入體及其附近常具含礦的爆發 角礫巖體。角礫巖常呈筒狀或脈狀分布于斑巖體內或其附近,數量隨 深度增加而減少,下限可能為 2-3km。角礫巖中常具金屬礦化,甚至形成富礦。
(3)地層條件
(4)圍 巖巖性對斑巖銅礦床的成礦有重要影響。當圍巖為硅鋁質巖石時,由于其化學 性質穩定,不易被含礦溶液 交代,所以礦化主要在巖體頂部集中,很少進入圍巖。只有當圍巖裂 隙特別發育時,含礦熱液不僅在巖體 中聚集,還可沿裂隙進入圍巖形成礦化。當圍巖為碳酸鹽巖石時,在 接觸帶還可形成接觸交代矽卡巖型礦床,構成斑巖銅礦床和矽卡巖型礦床的礦床成礦系列。
3.以鉻鐵礦、釩鈦磁鐵礦、銅鎳硫化物及金剛石等礦床為例,論述大地構造環境和巖漿巖
對巖漿礦床的成礦及找礦意義。
鉻鐵礦礦床:常產在大陸板塊內部與熱點、裂谷及深大斷裂的層狀基性-超基性侵入體中,阿爾卑斯型鉻鐵礦礦床則與板塊縫合帶(與蛇綠巖套 有關的)鎂質超基性巖體有關,巖體多 由純橄巖、輝橄巖、輝石巖等巖相組成,一般缺少基性巖相。
釩鈦磁鐵礦礦床:常產于大陸板塊內部與熱點、裂谷及深大斷裂有關的層狀基性-超基性侵入體中,輝長巖-斜長巖以及單獨的斜長巖主要形成釩鈦磁鐵礦礦床。
銅鎳硫化物礦床:常與大陸板塊邊緣及褶皺帶的以蘇長巖或蘇長輝長巖為主體的基性-超基性雜巖體有關。巖體規模小,多次侵位,分異較好。常見橄欖巖-輝巖-輝長巖-(閃長巖),輝巖-輝長巖,蘇長巖-輝長巖,橄長巖-輝長巖。
金剛石礦床:常與大陸板塊內部與熱點、裂谷及深大斷裂的金伯利巖及鉀鎂煌斑巖有關。
4.論證氣候、沉積盆地條件對各類沉積礦床的形成都具有重要的意義。(論述氣候和盆地條
件對沉積礦床形成的影響。)
氣候條件 :氣候決定了風化殼的類型及風化產物,也就決定了輸送到沉積盆地的成礦物 質種類;氣候影響植 被發育狀況,也就影響了相關礦床(如煤礦)的形成;氣候影響盆地 水的蒸發作用,從而強烈影響
鹽類礦 床的形成。不同氣候條件對不同類型沉積礦床有直接制約作用,如: ①鹽類礦床僅產于干旱氣候環
境;② 沉積型鋁土礦產于炎熱氣候條件;③沼澤鐵礦產于溫暖潮濕環境;④ 沉積型鮞狀鐵礦、錳礦產于潮濕和干旱季節交替環境。
沉積盆地 條件:沉積礦床是地質構造演化的特定階段、特定條件下的產物,因 此受地質構造條件的控制。首 先大多數沉積盆地自身就是地殼拉張、沉降、斷陷等地質構造運動的 產物,控制了礦床的形成與分布。此 外同沉積期影響盆地沉降的構造對成礦有重要的影響。平衡補償性沉 積盆地的沉積速率與沉降速率相等, 意味著在沉積過程中某種有用組分的沉積部位至岸線的距離以及上覆 水體的深度基本不變,長期接受有用 組分的沉積形成厚礦層;超補償性沉積盆地的沉積速率大于沉降速率 ,欠補償性沉積盆地的沉積速率小于 沉降速率,都意味著盆地某個沉積部位沉積環境不斷發生變化,接受 礦質沉積的時間短,因而形成薄礦層。
5.舉例論述巖漿巖成礦專屬性。
所謂巖漿巖成礦專屬性是指巖漿巖與礦種間的對應關系,即一定的礦種僅與一定 的巖漿巖有關。而巖
漿巖的類型又與大地構造背景有對應的關系。
(1)大陸板塊內部與熱點、裂谷及深大斷裂有關的巖漿巖和礦床
a.層狀基性-超基性侵入體:鉻鐵礦 礦床、PGE(鉑族元素)礦床、釩鈦磁 鐵礦礦床。我國含釩鈦磁鐵
礦巖體的巖石化學特征:MgO<8%、m/f<2(超基性相<3)、TiO2>2、ΣREE 高(>100ppm)、LREE 強烈富集。
b.金伯利巖及鉀鎂煌斑巖:金剛石礦床。
c.(堿性)超基性巖-堿性基性巖-堿性巖-碳酸巖:磷灰石-磁鐵礦礦床 Nb-Ta 及 REE 礦床。
d.基性-超基性雜巖體(多與基性火山巖伴生):Cu-Ni 及 PGE 硫化物礦床。
(2)大陸板塊邊緣及褶皺帶的基性-超基性雜巖體:Cu-Ni 及 PGE 硫化物礦床。含礦巖體特征如下:
a.巖體 規模小,多次侵位,分異較好。常見橄欖巖-輝巖-輝長巖-(閃長巖),輝 巖-輝長巖,蘇長巖-輝長巖,橄長巖-輝長巖。
b.巖石化學特征:MgO=8-30%,m/f=2-6,TiO2=0.2-2.5%,ΣREE 較低(一般<50ppm,與上地幔接近)、
LREE 輕度富集。
(3)板塊縫合帶(與蛇綠巖套有關的)鎂質超基性巖體:(阿爾卑斯型)鉻鐵礦礦床。巖體多由純橄巖、輝橄巖、輝石巖等巖相組成,一般缺少基性巖相。巖石化學特征:MgO>30%,m/f>7,TiO2<0.2%,(ΣREE)N<1,HREE 富集。
6.論述矽卡巖礦床的形成條件及其成礦作用。(論述矽卡巖礦床的主要控礦條件)
(1)巖漿巖條件
①巖性:與中、酸性巖為主,顯示一定程度的成礦專屬性:
a.鐵礦與基性-中性巖體,特別是富鈉堿者(全堿>8)有關。
b.銅礦與中酸性巖體,富鉀堿(全堿=7-8%)有關。
c.鉛鋅礦與中、酸性巖體有關。
d.鉬礦多與 I 型花崗巖有關。
e.鎢錫礦多與 S 型花崗巖有關。
②深度與規模:中-淺成中小型巖體(一般 2-10km2 或更小)
(2)圍巖條件:化學性質活潑,主要是碳酸鹽巖。
①圍巖的巖石類型
a.鈣質碳酸鹽巖—鈣矽卡巖,有利于硅灰石、白鎢礦形成。
b.鎂質碳酸鹽巖—鎂矽卡巖、有利于石棉、硼酸鹽的形成。
②富含成礦物質的圍巖,有利于形成相應的層控矽卡巖礦床。
a.硅質(條帶、結核)的鈣碳酸鹽巖利于形成層控硅灰石礦床。
b.硅質(條帶、結核)的鎂質碳酸鹽巖有利于形成層控石棉礦床。
c.含菱鐵礦、黃鐵礦的碳酸鹽巖有利于鐵礦的形成。
d.含膏鹽的碳酸鹽巖層有利于鐵礦的形成。
③裂隙發育,滲透性強的圍巖有利于矽卡巖及礦床的形成。
如薄層及與不同強度的巖層互層的碳酸鹽巖,比厚層及巖性單一的同類巖石易于蝕變和成礦。
(3)構造條件
①大地構造環境:有利成礦的大地構造單元是大陸邊緣弧、島弧及斷裂凹陷帶。
②控制巖體的構造:大斷裂、不同方向的斷裂交匯部位、大型褶皺的轉折端及傾伏端。
③控制礦體的構造
a.接觸帶構造:
平蓋型—多形成規則的礦體;超覆型—多形成富而不規則狀及透鏡狀礦體巖 體凹部—多形成不規則礦體;層理面傾向接觸面的接觸帶有利于礦的形成。
b.捕虜體構造
c.斷裂構造,與接觸帶重合及相交的斷裂有利成礦。
d.褶皺構造:礦體多形成于接觸帶附近褶皺的轉折端及翼部層間滑動面。
(4)成礦作用
矽卡巖型礦床的成礦作用主要包括:接觸滲濾交代作用和接觸擴散交代作用。
接觸滲濾交代作用:熱液和巖石間的組份交換是通過流經巖石裂隙的流動溶液實 現的。當上升溶液沿幾乎垂直于灰巖和硅鋁質巖石的接觸面流動時,溶液和圍巖發生反應、溶解 和吸取圍巖中的組份,并將其帶至上層圍巖,與之交代反應形成矽卡巖。滲濾交代作用中溫度梯度和壓力 梯度是引起熱液流動的動力,熱液能作較長距離的運移,有可能形成厚大的交代帶。
接觸擴散交代作用:溶液和巖石間的組份交換是以停滯的巖石粒間溶液為介質, 通過組份的濃度差所引起的擴散作用實現的。上升溶液沿接觸面流動時:CaO→硅鋁質巖石方向擴散,A12O3和SiO2→向灰巖方向擴散, 由于這種組份的交代是由雙方相互的擴散作用進行的,又稱為雙交代 。在擴散交代作用中,濃度梯度是擴 散組分運移的動力,隨反應帶厚度的增加和交代過程的停止而減小, 擴散作用不可能形成厚大的交代帶
(5)形成過程
卡爾波娃認為矽卡巖礦床成礦過程分為兩個礦化期(矽卡巖期、石英硫化物期)、五個礦化階段(早矽卡巖階段、晚矽卡巖階段、氧化物階段、早期石英硫化物階段、晚期石英硫化物階段)。
矽 卡巖期:以鈣鎂鋁硅酸鹽礦物組合為特征。
①早期(干)矽卡巖階段:形成于早期高溫(800-500oC)條件,以不含水矽卡巖礦物組合為特征。
a.鈣矽卡巖:石榴石、透輝石-鈣鐵輝石、硅灰石、方柱石、(白鎢礦)等。
b.鎂矽卡巖:橄欖石、頑輝石、紫蘇輝石、尖晶石、透輝石、(硼鎂鐵礦)等。
② 晚期(濕)矽卡巖階段:溫度降低(600-400oC),以含水矽卡巖礦物組合 為特征。此階段是磁鐵礦形成重要階段,又稱磁鐵礦階段。
a.鈣矽卡巖:角閃石、符山石、綠簾石、陽起石等。b.鎂矽卡巖:蛇紋石、透閃石、韭閃石、硅鎂石等。
③氧化物階段:形成溫度約在 400oC 左右,以過渡性礦物組合為特征,常見長石、云母、石英、綠簾石、鈹的硅酸鹽、赤(磁)鐵礦、錫石、白鎢礦、磁黃鐵礦、輝鉬礦、毒砂等。
石 英-硫化物期:以石英和硫化物等熱液礦物大量形成為特征。
①早期 石英硫化物(鐵銅硫化物)階段:以中高溫熱液礦物組合為特征,如 磁黃鐵礦、輝鉬礦、毒砂、輝鉍礦、黃鐵礦、黃銅礦等。
②晚期 石英硫化物(鉛鋅硫化物)階段:以中低溫熱液礦物組合為特征,如 方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦、碳酸鹽等。
a.在一個具體的礦床中各個階段不一定全部顯示;b.巖體的多次侵位可能有多期多階段的疊加。
7.論述原巖建造和溫度壓力條件對變質礦床形成的控制作用。
①溫度條件
溫度變化是使巖石產生變質并決定變質程度(變質相)和變質礦床類型的主導因 素,多數變質作用是隨溫度升高而進行的。在變質成礦過程中,溫度的升高或降低決定了作用進 行的方向和速度。溫度的增加促使吸熱反應的進行,而溫度的降低有利于放熱反應的進行。接觸變質和中 、深帶區域變質都屬于吸熱反應,而動力變質和一部分淺帶區域變質作用則屬放熱反應。所以溫度不僅能 影響變質反應的速度,還可使一些礦物發生重結晶和重組合作用。溫度進一步的升高,可產生氣水溶液的作用乃至混合巖化作用。
②壓力條件 壓力在變質成礦作用中也具有重要的意義。在一定深度下,由上覆巖層的重力而 產生的靜巖壓力,是控制變質反應過程中礦物組合變化的重要因素之一。它可以影響變質反應的溫度和變質相及礦物的形成(如藍閃石片巖相、榴輝巖相、藍晶石類礦物的形成均取決于壓力)。有氣體參與的變質反應中,壓力會推遲變質反應的進行。而定向壓力可使巖石或礦石破碎、褶皺和流動,并使一向或 二向礦物定向排列形成片理、劈理、線理等構造。定向壓力還能促使熔漿或氣水溶液的流動,可以降低變 質礦物的熔點。所以定向壓力在變質成礦過程中,可以促使成礦物質作較大規模的遷移和富集。
③原巖建造條件
原巖建造的含礦性是形成變質礦床的物質基礎,決定著礦種、變質含礦建造及礦 體的分布規律。不同原巖建造成礦物質的富集程度是不同的。沉積型含礦建造主要形成鐵、金、 鈾等金屬礦床以及石墨、菱鎂礦、磷灰石礦及剛玉等非金屬礦床;古火山及火山-沉積型含礦原巖建造主 要形成磁鐵石英巖型鐵礦、細碧角斑巖型塊狀硫化物礦床等;常見于古老變質巖區的巖漿型含礦原巖建造 主要形成鉻鐵礦礦床、銅鎳硫化物礦床、釩鈦磁鐵礦礦床。
8.論述巖漿巖條件對巖漿礦床形成的控制作用。
巖漿是巖漿礦床形成的首要條件,是成礦物質的主要來源和載體,而巖漿巖即是 成礦母巖。一定類型的巖漿巖經常產有相應的一定類型的礦床,二者之間存在著內在的巖石化學 的和地球化學的聯系,即巖漿巖成礦專屬性。與巖漿礦床有關的巖漿巖主要有以下幾類:
1)基性-超基性巖:巖體規模不等,以巖株、巖蓋、巖盤、巖床最常見。據巖相組合分為三類:
①超基性巖體:由純橄欖巖、斜方輝橄巖、單斜輝橄巖和輝石巖組成。純橄欖巖 常與斜方輝橄巖相伴生過渡,呈凸鏡狀、似層狀,與鉻鐵礦密切相關;單斜輝橄巖不與橄欖巖共 生,主要與銅鎳硫化物礦床有關。
②超基性-基性雜巖:巖相復雜,基性巖相分布于超基性巖相之上,純橄欖巖-斜方輝石巖-輝長巖組合常與鉻鐵礦有關,單斜輝石巖-輝長巖組合與銅鎳硫化物礦床有關。
③基性巖體:有輝長巖-蘇長巖(銅鎳硫化物礦床)、輝長巖-斜長巖以及斜長巖三類組合(釩鈦磁鐵礦
床)。
2)金伯利巖:常呈淺成超淺成相產于爆發巖筒中。巖石主要由橄欖巖、 透輝石、金云母組成,具斑狀結構和角礫狀構造,故又稱角礫云母橄欖巖。原生金剛石礦床常產于此類巖石中。
3)霞石正長巖、磷霞巖和碳酸巖雜巖體:多呈巖株產出,與之相關的礦床為 霞石-燒綠石-稀土元素礦床。
4)花崗巖:與之相關的為稀有稀土元素礦床,我國西藏有產于其中的石墨礦床。
9.論述氣候和原巖條件對風化礦床形成的影響。
氣候條件:氣候環境是巖石風化并形成風化礦床最重要的條件之一。溫度變化影響化學風 化作用的速度。水是化學風化必要的介質,降雨量的變化可以影響地表水向下淋濾的量和速度以及影響植被的發育(延長淋濾時間、加速化學風化、有利鐵質淋濾遷移)。干旱及潮濕季節性氣候變化對形成風化礦床的類型有決定性影 響:在極地凍土地帶,由于化學風化作用很弱,一般不形成風化殼, 有時由機械碎屑物質形成殘積砂礦。 在溫帶內陸沙漠和熱帶沙漠氣候地區,蒸發量遠遠大于降水量,水的 作用很弱,生物很少,以物理風化作用為主。化學風化作用主要表現在堿金屬 Na、K 等和堿土金屬 Ca、Mg 等的淋濾和淀積作用。中低緯度溫帶 利于膨潤土、蒙脫土、高嶺土礦床的形成。在熱帶和亞熱帶的濕潤炎 熱地區,氣溫高,雨量充足,生物活動力強,巖石往往發生強烈的化學風化作用,利于形成與紅土型風化殼有關的風化礦床。
原巖條件:風化殼的物質成分是以原巖成分為根據的,原巖是成礦物質的來源,是形成風 化礦床的基礎。如 富含鐵、鎳的超基性巖和基性巖可形成紅土型鐵礦、鎳礦床。富鋁貧 硅的霞石正長巖和玄武巖可形成紅土 型鋁礦床。花崗巖類巖石可形成高嶺土礦床。富含磷的碳酸鹽類巖石 可形成風化型磷礦床。含錳高的沉積巖、變質巖可形成殘余錳礦床。富含稀土元素的酸性巖漿巖可形成離子吸附型稀土元素礦床等等。
10.論述接觸交代礦床與接觸變質礦床有何異同。
接觸交代 礦床:是指在中酸性-中基性侵入巖類與碳酸鹽類巖石(或其它鈣鎂 質巖石)的接觸帶上或附近,由于含礦氣水溶液進行交代作用而形成的礦床。
接觸交代礦床特征:
①礦體常產于(中、酸性)侵入體與(碳酸鹽巖)圍巖的接觸帶附近,一般距正接觸帶 200m 之內;與矽卡巖密切共生,空間關系可分為:同一、包容和超越;形態不規則,與圍巖呈漸變關系。
②礦化及矽卡巖常據明顯的分帶(起因于形成溫度、交代程度及熱液成份)。
③礦石的礦物組合復雜,脈石礦物為矽卡巖礦物。
④礦床的形成一般分兩個成礦期和五個成礦階段。
接觸變質 礦床:是指由于巖漿侵入使圍巖溫度升高引起圍巖中有用組分重結晶 及重組合而形成有用礦物的作用形成的礦床。
接觸變質礦床特征: ①礦床分布于較大巖體周圍的接觸變質暈圈中。
②礦體受原巖建造和變質程度控制,產于特定層位并且隨遠離接觸帶常有明顯的 分帶(與變質溫度有關)。③礦床規模取決于富礦質原巖建造、變質范圍和變質程度。
④變質和成礦作用的能源來自巖漿熱能;
⑤成礦物質來自受變質的原巖,與侵入體及熱液無關。
11.論述巖漿礦床的成礦作用(成礦條件)。
1)巖漿結晶分異作 用 在 巖漿冷凝過程中由于不同礦物先后結晶和礦物比重的差異導致巖漿中不同組分 相互分離的作用。巖漿通過 結晶分異作用使其中的有用組分富集從而形成巖漿分結礦床。巖漿結 晶分結時,有用礦物的晶出有
兩種情況: ① 在巖漿結晶過程中,有用礦物如自然鉑、鈦鐵礦、鉻鐵礦、金剛石和稀土元素 礦物等隨橄欖石、輝石和基性長石等較早地從巖漿中結晶出來,從而富集形成早期巖漿礦床;
② 巖漿中揮發份含量較高時,成礦元素與揮發份形成絡合物,降低了它們的結晶 溫度,逐漸形成富含成礦物質的熔漿或礦漿,并在最后從巖漿中結晶出來,從而形成晚期巖漿礦床。
影響有用礦物結晶的因素有:礦物結晶能力(晶格能)、有用組分的濃度、揮發組分的含量以及氧逸度。
2)巖漿熔離作用 也 稱液態分離作用,指在較高溫度下的一種均勻的巖漿熔融體,當溫度和壓力下 降時,分離成兩種或兩種以上不混熔的熔融體的作用。經巖漿熔離作用使有用組分富集而形成的礦床稱為巖漿熔離礦床。 熔 離作用對產在基性巖中的銅鎳硫化物礦床尤為典型。影響硫化物熔漿在巖漿中 熔離的主要地球化學因素包 括巖漿中硫和親硫元素的濃度、巖漿的總成分,特別是鐵、鎂和硅的 含量。硫和親硫元素濃度增加有利熔離發生;鐵含量多時,硫化物溶解度增加,不利于熔離。巖漿熔離礦床的形成方式包括就地熔離(侵位之后發生的熔離作用)和深部熔離兩種成礦作用。
3)巖漿爆發作用及 噴溢作用
巖 漿在內壓力的作用下猛烈(爆炸)上升到地表及近地表的作用稱為巖漿爆發作 用,以較寧靜的方式  溢出地 表的作用稱為巖漿噴溢作用。有用組分在深部結晶經爆發作用帶到近 地表或在爆發過程中形成巖漿爆發礦 床;在深部分異出來的有用組分經噴溢作用帶到地表或在地表附近則 形成巖漿噴溢礦床。金剛石礦床常由巖漿爆發成礦作用形成。 成 礦地質條件:
1)大地構造條件及 巖漿條件
巖漿巖成礦具有一定的專屬性,指巖漿巖與礦種間的對應關系,即一定的礦種僅與一定的巖漿巖有關。而巖漿巖的類型又與大地構造背景有對應的關系。
①大陸板塊內部與熱點、裂谷及深大斷裂有關的巖漿巖和礦床
a.層狀基性-超基性侵入體:鉻鐵礦礦床、PGE 礦床、釩鈦磁鐵礦礦床
b.金伯利巖及鉀鎂煌斑巖:金剛石礦床。
c.(堿性)超基性巖-堿性基性巖-堿性巖-碳酸巖:磷灰石-磁鐵礦礦床、Nb-Ta 及 REE 礦床。
d.基性-超基性雜巖體(多與基性火山巖伴生):Cu-Ni 及 PGE 硫化物礦床。
②大陸板塊邊緣及褶皺帶的基性-超基性雜巖體:Cu-Ni 及 PGE 硫化物礦床。
③板塊 縫合帶(與蛇綠巖套有關的)鎂質超基性巖體:(阿爾卑斯型)鉻鐵礦礦床。 巖體多由純橄巖、輝橄巖、輝石巖等巖相組成,一般缺少基性巖相。
2)同化作用 同化作 用指巖漿在形成和上移過程中,往往會熔化或溶解一些外來物質(如圍巖碎塊),使巖漿成分發生改變 的作用。不完全的同化作用則是混染作用。同化作用和混染作用不僅 可以生成一系列不同成分的巖漿巖, 而且往往由于巖漿中吸收了圍巖中的某些成分,還可促進巖漿的分異 和一些礦床的形成。如含銅鎳硫化物的基性-超基性巖同化碳酸鹽巖,既可降低熔漿的粘度,使硫化物得以聚集;也能促使更多的金屬組份脫離 硅酸鹽而進入硫化物熔漿中,以更有利于成礦。巖漿與被同化圍巖成 分差別越大、侵入體的規模越大、侵位越深、成分愈酸性、揮發分愈多以及圍巖破碎程度越高,則同化作用愈強烈而完全。
3)揮發組份作用
巖 漿中的揮發組份對巖漿的分異、同化作用以及某些成礦元素的搬運和富集有重 要作用,故也稱為礦化 劑。原始巖漿中的揮發分H2O、F、Cl、B、S、C、 P等,具有熔 點低、揮發性高的特點,特別 是能與Ag、Au、Pt、Pd、W、Sn、Mo、Pb、Zn、Cu等多種金屬元素組成易溶絡合物,因為對成礦元素的遷移、富集成礦有重要影響。此外,由于揮發分對壓力的變化特別敏感,富于流動性,故常 將巖漿中某些成礦物質,自下部帶至上部,自高壓地段帶至低壓帶,集中到有利構造部位,例如于穹窿的頂部富集成礦。
4)巖漿的多期次侵 入作用
含礦巖漿巖體常是同一次構造運動所形成巖帶中的較晚期的產物;礦化主要與復 式巖體的晚期巖相關系密切。復式巖體和巖漿的多期次侵入作用對成礦的控制,在鉻鐵礦礦床、 銅鎳硫化物礦床和釩鈦磁礦礦
床中都有明顯表現,對形成規模大、質量好的礦床具有重要意義。
12.論述氣水熱液礦床的成礦方式。
1)充填作用
成礦溶液在化學性質不活潑的圍巖中流動時,因物理化學條件改變,使溶液中的 成礦物質沉淀在各種裂隙和空隙中形成礦床的作用叫充填成礦作用,所形成的礦床叫充填礦床。
物理化學條件改變:降壓、降溫、礦化劑逸出、Ph 值、Eh 值改變;
充填礦床的特征:
①礦體多呈脈狀受裂隙控制,與圍巖界線清楚呈突變接觸。
②典型構造:梳狀構造、晶簇構造、對稱帶狀構造、角礫狀構造、同心圓狀構造。
③典型構造:梳狀構造、晶簇構造、對稱帶狀構造、角礫狀構造、同心圓狀構造。
④礦體中礦物沉淀的順序通常從孔隙的兩壁向里面生長,其最發育的晶面指向熱液供應的方向。
2)交代作用
指礦液與圍巖發生化學反應或置換作用,而造成礦質的聚集。也即是在—定溫度 和壓力條件下礦液與圍巖相互作用,由一個原生的礦物集合體,向一組更穩定的新礦物的轉變。 由交代作用形成的礦床,稱交代礦床。 交代作用的特點:原礦物的溶解與新礦物的沉淀同時進行;在交代過程中巖石始 終處于固體狀態;交代前后巖石體積基本不變。
交代作用的類型
擴散交代作用:組分的帶入和帶出靠停滯的粒間溶液中離子擴散進行的交代作用 ,動力--濃度差引起組分擴散。
滲透交代作用:組分的帶入和帶出靠粒間及裂隙中滲透流動的水溶液進行的交代 作用,動力—壓力差引起流體運動。
影響交代作用的因素
①熱液組分的活動性;②溫度和壓力;③圍巖的巖性(化學性質、滲透性,有利 圍巖如碳酸鹽巖、凝灰巖,不利圍巖如硅質巖、石英(砂)巖、泥(頁)巖)
交代礦床的特征: ①礦體形態多不規則,與圍巖呈漸變接觸;②礦體中常見交代殘余的圍巖(注意與圍巖角礫的區別);③礦石交代結構、交代殘余結構構造普遍;④交代礦物常有較好的晶形。
13.論述混合巖化成礦作用的過程。
混合巖化成礦作用是由于區域變質作用進一步演化,深部上升流體或巖石部分熔 融產生的“混漿”,與不同類型的原巖經過一系列相互作用形成的。從混合巖化作用的發展過程 來看,它們的成礦作用可分為兩個主要階段,即主期交代重結晶階段和中晚期熱液交代階段。
①主期交代重結晶階段 :
主要表現為新生的長英質熔漿對原巖組份進行交代反應,并以堿質交代為主(鉀化和鈉化),同時揮發分也起重要作用。交代作用中首先是硅酸鹽重結晶,使礦物顆粒增大和局部 富集,使其具有工業價值。形成云母、剛玉、石榴石、石墨等非金屬礦床。在混合巖化主期的進一步交代 作用過程中,原巖中礦物大量地分解,通過各種交代反應形成鋁硅酸鹽和大量堿性長石,長英質的熔漿逐 漸演化為熱液。在構造應力作用的進一步活動下進入中晚期的熱液交代階段。
②中晚期熱液交代階段 :
混合巖化熱液,在中晚期的交代階段,既可引起圍巖的蝕變,同時也可能成礦。 中晚期熱液中一般含大量 Fe、Mg、Ca 等組份,因而產生鐵鎂質交代作用而形成各種礦床。如沉積變質硼礦床,磷、鈾、金、銅、REE 等礦床。
14.論述構造對熱液運移和礦質沉淀的影響。
根據構造在熱液運移和礦質沉淀中所起的作用,將構造要素劃分為:導礦構造、配礦構造和容礦構造。 導礦構造:是指熱液自深部地段進入礦田及礦帶范圍的通道,控制礦田及成礦帶的分布。各種類型的深斷裂以 及劇烈褶皺地區陡傾斜的巖層或巖系是常見的導礦構造。導礦構造只 有某些礦化痕跡(礦化蝕變,浸染礦化),本身不含礦,但可用來在毗鄰地區追蹤礦床所在。
配礦構造:是礦液從導礦構造出來后,向成礦地段方向運移的構造,控制著礦床的分布。 有利于成礦的配礦構造是與導礦構造相通的斷裂、深斷裂上盤的裂隙帶、透水層。
容礦構造:是使礦體定位,并決定其形態、產狀、大小,有時決定其內部結構的構造。與 配礦構造相通的次級斷裂、裂隙、層間剝離構造、透水層等都是很好的容礦構造。
16.論述變質成礦作用的方式。
①脫水作用:原來巖石或礦石中的含水礦物,由于溫度和壓力的升高,變成少含水或不含水礦物。如:水錳礦→褐錳礦;褐鐵礦→赤鐵礦。
②還原作用:高溫缺氧條件下,礦物中易于還原的變價元素由高價轉變為低價, 從而形成新的礦物。如:赤鐵礦→磁鐵礦;軟錳礦、硬錳礦→褐錳礦。
③結晶及重結晶作用:高溫高壓下,小顆粒礦物重新結晶增大或非晶質物質結晶 形成晶體。如:磷塊巖→(變晶)磷灰石;鋁土礦→剛玉;含有機質的巖石及煤→石墨。
④重組合作用:溫度、壓力或其它物理化學條件發生變化,導致原先的礦物組合 失衡,形成新條件下穩定的礦物組合。如:粘土礦物→紅柱石等礦物;含鈣、鐵的粘土巖→石榴子石。
⑤交代作用:變質熱液及混合巖化巖漿的交代作用。原巖與變質過程產生的流體 發生化學反應,形成新的礦物組合。如:白云石→菱鎂礦,白云石→滑石。
17.論述氣水熱液礦床的圍巖蝕變
(1)圍巖蝕變及其影響因素
在熱液作用下,近礦圍巖與熱液發生反應而產生的一系列舊物質為新物質所 替代的作用,稱之圍巖蝕變。其結果使圍巖的化學成份、礦物成分以及結構構造等均遭受不同程度的改變。
決定圍巖蝕變的類型和蝕變作用強度的因素有:①圍巖性質,包括圍巖的化 學成分、礦物成分、粒度、物理狀態(是否破碎)、滲透性等;②熱液的性質,包括:熱液的化學成分、濃度、 Ph 值、Eh 值、溫度和壓力條件,以及它們在熱液作用過程中的變化。
(2)圍巖蝕變的主要類型及其含 礦性
①矽卡巖化:由石榴石、輝石、角閃石等 Ca、Fe、Mg、Al 的硅酸鹽礦物在中酸性侵入體與碳酸鹽類圍巖的接觸帶及附近,并在中等深度條件下經氣水熱液的高溫交代作用形成的蝕變;其所形成的巖石稱為矽卡巖。
常見金屬礦物有磁鐵礦、白鎢礦、錫石、磁黃鐵礦、黃鐵礦、毒砂、輝鉬礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等。有關礦產鎢、錫、鉬、鐵、銅、鉛-鋅。
②云英巖化:一種重要的高溫氣水熱液蝕變作用,主要發生于花崗巖類中。 云英巖為蝕變后形成的巖石,主要成份為云母和石英。巖石呈淺灰、灰、灰綠色,中-粗粒,具花崗變晶 、花崗-鱗片變晶及鱗片變晶結構。與鉀長石化、鈉長石化關系密切,常共生。與鎢、錫、鉬、鉍、鈮、鉭、鈹、鋰等礦床有關。
③鉀長石化:微斜長石化、天河石化、正長石化、透長石化、冰長石化的總 稱。蝕變巖主要有鉀長巖、鈉長鉀長巖、石英鉀長巖。與多種類型礦床相關:如鋰、鈹、鈮、鉭有關的蝕 變花崗巖、鎢錫的石英脈型和矽卡巖型、斑巖型銅-鉬礦床以及部分鉛、鋅、金、鈾、稀土礦床等。
④鈉長石化:不同巖石不同溫度范圍都可發生,中、基性火成巖最為常見。 矽卡巖型鐵、銅礦床內接觸帶及火山巖區高溫熱液鐵礦床中常見。與鈹、鈮、鉭、稀土等稀有元素礦床以 及鎢、錫、金、鐵、銅、磷、黃鐵礦等熱液礦床有關。
⑤青盤巖化(變安山巖化):安山巖、玄武巖、英安巖及部分流紋巖在中低溫熱 液作用下,特別是在熱液中二氧化碳、硫和水等作用下產生的一種蝕變。青盤巖呈暗綠、綠、褐綠等顏 色,主要由綠泥石、碳酸鹽、黃鐵礦、綠簾石和鈉長石構成,常保留原來火成巖特征,變余結構明顯。與 斑巖銅鉬礦床、熱液黃鐵礦礦床、脈狀銅礦床、多金屬礦床、金和金-銀礦床有關。
⑥絹云母化、絹英巖化、黃鐵絹英巖化:中、酸性火成巖最易發生絹云母化 ,并常伴隨石英和黃鐵礦的產生,形成絹英巖化和黃鐵絹英巖化,代表典型的中低溫熱液蝕變。熱液成因 多種金屬和非金屬礦床中都可見到,尤以中溫熱液硫化物礦床如斑巖銅鉬礦床、黃鐵礦型銅礦和多金屬礦床中最為常見。
⑦綠泥石化:主要由鐵、鎂硅酸鹽礦物(黑云母、角閃石、輝石等)在中低溫熱 液條件下蝕變形成。中性-基性火成巖如安山巖、閃長巖、玄武巖和輝長巖常見,與銅、鉛、鋅、金、銀、錫、黃鐵礦礦床有關。
⑧粘土化:各類火成巖尤其是火山巖最易發生的以粘土礦物占優勢的蝕變作 用。深度粘土化常為某些銅、鉛、鋅、礦床蝕變的內帶,分布不廣泛;中度粘土化可作為尋找金、銀、銅、鉛、鋅等礦床的標志。
⑨硅化:最普遍最廣泛的一種蝕變,各種溫度條件下各類礦床均可見到。高 溫和部分中高溫熱液硅化作用可形成石英化;低溫熱液硅化可形成石髓化及蛋白石化。中性及酸性火山巖 經強烈的石英化后,可形成次生石英巖。硅化相關礦產有銅、鉬、鉛鋅、金、銀、汞、銻、黃鐵礦等。
⑩碳酸鹽化:包括方解石化、白云巖化、菱鐵礦化和菱鎂礦化等。原巖為① 基性、中性的火成巖;②碳酸鹽沉積巖;③堿性-超基性巖。①②③中的碳酸鹽化分別與銅、鉛、鋅;鐵 、鎂、硼;鈮、鉭、鋯、稀土等礦床相關。
(3)研究圍巖蝕變的意義
①理論意義:圍巖蝕變是整個熱液成礦作用的一部分,可以根據蝕變圍巖在化學成分、礦物成分上的變化,來了解成礦時的物理化學條件、成礦熱液的性質及其變化、礦物沉淀原因、 分布的規律等。②找礦意義:特定的成礦作用常有特定的圍巖蝕變伴隨;圍巖蝕變的范圍遠大于礦體的范 圍;圍巖蝕變的分帶模式(垂直、水平、環狀)可指礦體的位置。
18.論述玢巖鐵礦的地質特征。
礦床產出的大地構造位置:活動大陸邊緣內側受洋殼俯沖作用影響形成的陸相斷陷火山巖盆地。與礦化有關大巖體主要為:輝石閃長玢巖、輝石閃長巖和輝石粗安斑巖等次火山巖體。與此類礦床伴生的礦床可能有:黃鐵礦礦床、銅及銅金礦床。礦體的圍巖蝕變強烈,其中,I 為以巖體邊部鈉長石化為主的下部淺色蝕變帶;II 為接觸帶附近以方柱石化、透輝石化、石榴石化、綠簾石化陽起石化為主的深色蝕變帶;Ⅲ為遠離接觸帶火山巖中以硬石膏化、硅化、泥化、黃鐵礦化、次生石英巖化為主的上部淺色蝕變帶。
19.卡林型金礦床
20 世紀 60 年代,美國內華達州卡林地區發現,主要產于碳酸鹽巖建造中的微細浸染型金礦床。品位低、規模大、礦體與圍巖界線不明顯。金主要呈顯微-次顯微形式產出,普遍發育中低溫熱液礦物組合,以及 Au、As、Hg、Sb、Tl 等元素異常。
①大地構造環境:裂谷帶和弧后盆地,地幔柱活動區。如:滇黔桂卡林型金礦位 于揚子地塊西南緣的晚加里東-海西期右江裂谷帶。
②巖漿巖條件:位于較大規模巖漿活動區(地幔柱活動區)的邊緣和鄰區。礦區僅見少量中酸-酸性(花崗閃長質-花崗質)侵入體和輝綠巖、煌斑巖等脈巖。
③含礦巖系特征:含炭質或泥質碳酸鹽巖,包括含炭質粉砂質灰巖、白云質灰巖 、條帶狀灰巖及角礫巖等。鈣質粉砂巖、泥質粉砂質凝灰巖、角礫巖。
④礦體特征:似層狀、凸鏡狀產于一定的層位,多受不同巖性界面、層間破碎帶 、不整合面及斷裂控制,與圍巖呈漸變關系。
⑤礦石特征:金多為肉眼不可見金,賦存于硫化物內或吸附于炭質、水云母上。 共生礦物復雜,常見黃鐵礦、白鐵礦、毒砂、輝銻礦、辰砂、雄黃、雌黃等(伴有 As、Sb、Hg 異常)。
⑥圍巖蝕變:常見硅化、黃(白)鐵礦化、毒砂化、高嶺土化、碳酸鹽化。
⑦礦床成因:由于成礦地質要素(巖漿巖、地層和構造)與成因要素(礦源、熱源和水源)之間關系的復雜性以及認識差異,成因問題存在爭論。根據對礦源的認識可分:
巖漿成因說:淺成侵入體提供礦源和熱源,在巖漿熱液系統的遠端(大氣降水為主)交代成礦。
沉積成因說:成礦物質來自地層。
目前的研究(巖石學、REE、同位素和包 裹體資料):成礦物質來自地層,流體 以大氣降水和建造水為主,熱源與巖漿體系的火山-侵入活動有關。
20.碳酸鹽巖型鉛鋅礦床(MVT 礦床)
成礦時代多見于古生代及中生代,礦床規模較大,常伴生同類型黃鐵礦礦床、沉 積菱鐵礦礦床、重晶石-螢石-閃鋅礦礦床等。
(1)地質構造背景
①構造位置:穩定的大陸板塊、大陸邊緣拗拉古、裂谷。
②成礦環境:容礦的碳酸鹽巖建造形成于大陸板塊的陸表海、大陸架的生物礁、瀉湖及潮坪淺水環境。礦床形成于主巖成巖之后,與低溫含礦鹵水活動有關,成礦溫度一般在 70-200oC 之間。
③含礦巖系:以淺海相碳酸鹽巖為主,夾有砂巖、頁巖及礫巖的沉積建造。碳酸巖鹽巖包括生物礁相、潮坪相灰巖、白云巖、礁角礫巖及崩塌角礫巖等。
(2)礦床特征
①礦體特征:礦體多為不規則狀、似層狀、凸鏡狀產于白云巖中,產出部位多為碎屑沉積盆地的邊緣、沉積基底突起部位、砂巖尖滅部位、巖屑堆積層及其尖滅部位、生物礁、斷 裂擴容部位、不整合面及其附近的巖溶崩塌角礫巖。
②礦石特征:主要金屬礦有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、白鐵礦、黃銅礦等。常見脈石礦物為白云石、方解石、菱鐵礦、重晶石、螢石、膠狀二氧化硅等。
③礦石結構構造:多具交代結構、粒狀結構、草莓狀結構、集團粒狀結構,浸染狀、細脈浸染狀、角礫狀、條紋及條帶狀、膠狀等構造。
④圍巖蝕變:蝕變微弱,常見白云巖化、硅化、方解石化及退色化。
(3)成礦作用
①成礦以充填作用為主;②參與深部循環的地下水或盆地沉積物封存的鹵水受地 熱增溫影響溶解了地層中鹽分、鉛等成分,形成含礦熱鹵水;③此種熱鹵水沿斷裂、不整合面、 砂巖及角礫巖等滲透性層運移并在有利部位成礦。
21.海相火山(次火山)熱液礦 床
主要礦床有塊狀硫化物礦床、流紋-安山巖建造中的菱鐵礦礦床、基性-中性火山巖建造中的磁鐵礦-赤鐵礦礦床。以塊狀硫化物礦床為例。
(1)大地構造環境:
a.現代成礦環境:大洋中脊和親弧(裂谷)盆地;b.古代:島弧及板塊縫合帶(優地槽褶皺帶)。
(2)成礦作用模式
(3)礦體特征:
a.噴流-沉積礦體:呈層狀順層產出,其下為火山熔巖及火山碎屑巖,可有強烈的蝕變;其上為(含鐵)硅質巖、(重晶石巖)、(含炭)硅質頁巖等,無蝕變或蝕變微弱。礦石多為塊狀、角礫狀構造及層理構造,主要金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦,脈石礦物為石英、重晶石等。
b.充填交代礦體:位于沉積礦體之下,呈筒狀、凸鏡狀穿層產出。圍巖 為火山熔巖及火山碎屑巖,蝕變強烈。礦石呈浸染狀及細脈浸染狀構造,主要有用礦物為黃鐵礦、黃銅礦。
(4)圍巖蝕變特征
主要發生在層狀礦體的下部,且自充填交代礦體向外有規律分帶,但因巖性而異。
a.中、酸性火山巖:硅化(次生石英巖化)→石英-絹云母化→絹云母-綠泥石化→青盤巖化
b.中、基性巖:硅化-綠泥石化→綠泥石-綠簾石化→青盤巖化。
(5)礦床類型:
①塞浦路斯 型塊狀硫化物礦床:產于洋脊蛇綠巖套中枕狀玄武巖中, 層狀礦體產于枕狀玄武巖層間或其頂部,主要是沉積的層狀礦體。由塊狀礦石構成,主要礦物石黃鐵礦,含黃銅礦。圍巖蝕變主要是硅化、綠泥石化、綠簾石化。
②細碧角斑巖型塊狀硫 化物礦床:含礦巖系為細碧角斑巖建造(弧后裂谷?)。礦體主要產于角斑巖,由塊狀礦石構成的層狀礦體和細脈浸染狀充填交代礦體均可發育。主要硫化物黃鐵礦、磁黃鐵礦、白鐵礦、黃銅礦 、斑銅礦、黝銅礦、閃鋅礦、方鉛礦。圍巖蝕變自中心向外依次出現 硅化、絹云母化、綠泥石化、青盤巖化。主要有用金屬為銅、鋅(鉛),常伴生金。
③黑礦型塊狀硫化物礦 床:含礦巖系為弧后及弧間裂谷環境的中酸及酸性(英安質-流紋質)火山碎屑巖及熔巖,可含少量玄武巖。 礦體產于綠色凝灰巖中,自下而上可分為:細脈浸染狀的硅礦,主要礦物為石英、 黃銅礦、黃鐵礦;黃礦,主要由塊狀黃鐵礦、黃銅礦構成。黑礦,主 要礦物為方鉛礦、閃鋅礦、重晶石, 具塊狀、角礫狀構造。另外礦體上部及側翼可出現重晶石層、石膏層 。圍巖蝕變分帶:自中心向外依次為硅化、絹云母化、綠泥石化、泥化(蒙托石-沸石化)。主要金屬為銅、鉛、鋅,常伴生銀。
23.陸相火山(淺成低溫)熱液型金礦床。
①大地構造環境:礦床形成于島弧(Au-Te 型)及活動大陸邊緣(Au-Ag 型)。產于粗面玄武質、安山玄武質、安山質、英安質、粗面質火山巖及火山碎屑巖中,多為中、新生代礦床。
②礦體產出部位淺,多呈脈狀、網脈狀、細脈浸染狀,受斷裂、環狀及放射狀斷 裂裂隙及爆破角礫巖筒控制。
③礦石有用礦物自然金、銀金礦、自然銀、碲金礦、碲金銀礦、碲銀礦、硒銀礦 等。常見硫化物:黃(白)鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦,常見脈石礦物:石英、方解石、白 云石、菱鐵礦、菱錳礦、鏡鐵礦、重晶石、綠泥石、蛋白石、玉髓、雄黃、雌黃等。
④圍巖蝕變強烈并有明顯分帶,深部為冰長石化,向上漸變為硅化、伊利石-絹云母化、粘土化。金銀礦化通常與硅化關系密切。

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