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三、论述题
1.系统表述矿体的形态和产状性质
矿体的形态根据矿体在三度空间的延伸情况,分为:
等轴状矿体:三轴在三度空间大致均衡延伸。如矿瘤、矿巢、矿襄和矿袋、凸镜状或扁豆状
板状矿体:长度和宽度延伸较大,厚度较小的矿体,也称矿脉或矿层。矿脉:产 在各种岩石裂隙中的板状矿体,为典型的后生矿床,据矿脉与围岩的关系,分为层状矿脉和切割 矿脉。矿层:指沉积生成的板状矿体,矿体与岩层是在相同的地质作用下同时形成的。基性-超基性杂岩中的铬铁矿也称层状矿体。
柱状矿体:垂向延伸很大,长宽较小的矿体。也称筒状矿体或管状矿体。
矿体的产状指矿体产出的空间位置和地质环境。主要包括以下内容:
矿体的空间位置(包括走向、倾向、倾角、侧伏角和倾伏角);矿体的埋藏情况(露天矿、隐伏矿);矿体与岩浆岩的关系(岩体内、接触带中);矿体与围岩层理、片理的关系(整合、穿层);矿体与地质构造的空间关系(矿体产于构造中的位置,如断层的上盘或下盘。)
2.斑岩铜钼矿床的主要地质特征和成矿条件。(论述斑岩铜矿床的主要控矿条件)
①地质构造环境:岛弧,特别是活动大陆边缘火山岩浆弧环境钙碱系列安山岩带有利于斑岩型铜矿的形成。矿床多分布于不同大地构造单元过渡带相对隆起的一侧,一般为深-大断裂带及其上盘。 ②成矿岩体特征:钙碱系列的小型(多<1km )中性及中酸性
(闪长岩、花岗闪长岩、石英二长岩、石英斑岩、花岗斑岩)复式
岩体。岩体形状为岩株状、岩筒状、岩墙状、脉状。
③成矿作用
④矿化与围岩蚀变分带:
斑岩中心→接触带→围岩 蚀变:核心带→钾化带→石英绢云母化带→泥化带→青盘岩
化带 矿化:钼(铜)矿化→铜(钼)矿化→铅锌矿化→金矿化
矿化类型:浸染状 → 细脉浸染状 → 细脉状 → 脉状
⑤矿体的产状与形态受侵入体的形状、接触带的情况、角砾
岩筒、构造裂隙带及围岩蚀变等因素控制。
⑥矿石为细脉浸染状构造(浸染状、角砾状),主要金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿。
成矿条件: (1)岩浆岩条件
斑 岩型铜矿床在空间和成因上主要和钙碱系列的斑岩侵入体有关。主要岩石类型 为闪长玢岩、花岗闪长斑岩、石英二长斑岩和花岗斑岩等。根据产出的地质环境及成因,斑岩侵 入体可分为两种类型:一种是与火山活动有关的次火山岩,它们大多和安山岩、流纹岩类关系比较密切, 形态多呈岩筒、岩颈、岩漏斗状。另一种是浅成的侵入岩,它们大多是多阶段复合岩体的晚期产物,有时 成为独立的浅成小侵入体群,形态常呈岩株、岩瘤状,少数 呈巨大岩基的分枝部分。含 矿的斑岩侵入体出露面积一般 不超过 10km ,尤以小于 1-2 km 者居多。化学成分以富钾为特征,K2O一般大于 Na2O。矿化类型和岩体的酸性程度有关,据统计,SiO2 含量 62-68%的斑岩主要形成铜矿床,SiO2>68%的斑岩主要形成以钼矿为主的斑岩型矿床。
(2)构造条件 含 矿斑岩的侵入大多和深大断裂有关,矿床常呈带状分布,多数分布于深断裂两 侧的次级断裂构造系统中,直接分布在深断裂带上的斑岩铜矿为数不多。矿体受更次一级的构造,即岩体和围岩中的微裂隙(层间裂隙 、片理、原生裂隙等)控制。另外,斑岩铜矿床的另一重要特征,是 含矿侵入体及其附近常具含矿的爆发 角砾岩体。角砾岩常呈筒状或脉状分布于斑岩体内或其附近,数量随 深度增加而减少,下限可能为 2-3km。角砾岩中常具金属矿化,甚至形成富矿。
(3)地层条件
(4)围 岩岩性对斑岩铜矿床的成矿有重要影响。当围岩为硅铝质岩石时,由于其化学 性质稳定,不易被含矿溶液 交代,所以矿化主要在岩体顶部集中,很少进入围岩。只有当围岩裂 隙特别发育时,含矿热液不仅在岩体 中聚集,还可沿裂隙进入围岩形成矿化。当围岩为碳酸盐岩石时,在 接触带还可形成接触交代矽卡岩型矿床,构成斑岩铜矿床和矽卡岩型矿床的矿床成矿系列。
3.以铬铁矿、钒钛磁铁矿、铜镍硫化物及金刚石等矿床为例,论述大地构造环境和岩浆岩
对岩浆矿床的成矿及找矿意义。
铬铁矿矿床:常产在大陆板块内部与热点、裂谷及深大断裂的层状基性-超基性侵入体中,阿尔卑斯型铬铁矿矿床则与板块缝合带(与蛇绿岩套 有关的)镁质超基性岩体有关,岩体多 由纯橄岩、辉橄岩、辉石岩等岩相组成,一般缺少基性岩相。
钒钛磁铁矿矿床:常产于大陆板块内部与热点、裂谷及深大断裂有关的层状基性-超基性侵入体中,辉长岩-斜长岩以及单独的斜长岩主要形成钒钛磁铁矿矿床。
铜镍硫化物矿床:常与大陆板块边缘及褶皱带的以苏长岩或苏长辉长岩为主体的基性-超基性杂岩体有关。岩体规模小,多次侵位,分异较好。常见橄榄岩-辉岩-辉长岩-(闪长岩),辉岩-辉长岩,苏长岩-辉长岩,橄长岩-辉长岩。
金刚石矿床:常与大陆板块内部与热点、裂谷及深大断裂的金伯利岩及钾镁煌斑岩有关。
4.论证气候、沉积盆地条件对各类沉积矿床的形成都具有重要的意义。(论述气候和盆地条
件对沉积矿床形成的影响。)
气候条件 :气候决定了风化壳的类型及风化产物,也就决定了输送到沉积盆地的成矿物 质种类;气候影响植 被发育状况,也就影响了相关矿床(如煤矿)的形成;气候影响盆地 水的蒸发作用,从而强烈影响
盐类矿 床的形成。不同气候条件对不同类型沉积矿床有直接制约作用,如: ①盐类矿床仅产于干旱气候环
境;② 沉积型铝土矿产于炎热气候条件;③沼泽铁矿产于温暖潮湿环境;④ 沉积型鲕状铁矿、锰矿产于潮湿和干旱季节交替环境。
沉积盆地 条件:沉积矿床是地质构造演化的特定阶段、特定条件下的产物,因 此受地质构造条件的控制。首 先大多数沉积盆地自身就是地壳拉张、沉降、断陷等地质构造运动的 产物,控制了矿床的形成与分布。此 外同沉积期影响盆地沉降的构造对成矿有重要的影响。平衡补偿性沉 积盆地的沉积速率与沉降速率相等, 意味着在沉积过程中某种有用组分的沉积部位至岸线的距离以及上覆 水体的深度基本不变,长期接受有用 组分的沉积形成厚矿层;超补偿性沉积盆地的沉积速率大于沉降速率 ,欠补偿性沉积盆地的沉积速率小于 沉降速率,都意味着盆地某个沉积部位沉积环境不断发生变化,接受 矿质沉积的时间短,因而形成薄矿层。
5.举例论述岩浆岩成矿专属性。
所谓岩浆岩成矿专属性是指岩浆岩与矿种间的对应关系,即一定的矿种仅与一定 的岩浆岩有关。而岩
浆岩的类型又与大地构造背景有对应的关系。
(1)大陆板块内部与热点、裂谷及深大断裂有关的岩浆岩和矿床
a.层状基性-超基性侵入体:铬铁矿 矿床、PGE(铂族元素)矿床、钒钛磁 铁矿矿床。我国含钒钛磁铁
矿岩体的岩石化学特征:MgO<8%、m/f<2(超基性相<3)、TiO2>2、ΣREE 高(>100ppm)、LREE 强烈富集。
b.金伯利岩及钾镁煌斑岩:金刚石矿床。
c.(碱性)超基性岩-碱性基性岩-碱性岩-碳酸岩:磷灰石-磁铁矿矿床 Nb-Ta 及 REE 矿床。
d.基性-超基性杂岩体(多与基性火山岩伴生):Cu-Ni 及 PGE 硫化物矿床。
(2)大陆板块边缘及褶皱带的基性-超基性杂岩体:Cu-Ni 及 PGE 硫化物矿床。含矿岩体特征如下:
a.岩体 规模小,多次侵位,分异较好。常见橄榄岩-辉岩-辉长岩-(闪长岩),辉 岩-辉长岩,苏长岩-辉长岩,橄长岩-辉长岩。
b.岩石化学特征:MgO=8-30%,m/f=2-6,TiO2=0.2-2.5%,ΣREE 较低(一般<50ppm,与上地幔接近)、
LREE 轻度富集。
(3)板块缝合带(与蛇绿岩套有关的)镁质超基性岩体:(阿尔卑斯型)铬铁矿矿床。岩体多由纯橄岩、辉橄岩、辉石岩等岩相组成,一般缺少基性岩相。岩石化学特征:MgO>30%,m/f>7,TiO2<0.2%,(ΣREE)N<1,HREE 富集。
6.论述矽卡岩矿床的形成条件及其成矿作用。(论述矽卡岩矿床的主要控矿条件)
(1)岩浆岩条件
①岩性:与中、酸性岩为主,显示一定程度的成矿专属性:
a.铁矿与基性-中性岩体,特别是富钠碱者(全碱>8)有关。
b.铜矿与中酸性岩体,富钾碱(全碱=7-8%)有关。
c.铅锌矿与中、酸性岩体有关。
d.钼矿多与 I 型花岗岩有关。
e.钨锡矿多与 S 型花岗岩有关。
②深度与规模:中-浅成中小型岩体(一般 2-10km2 或更小)
(2)围岩条件:化学性质活泼,主要是碳酸盐岩。
①围岩的岩石类型
a.钙质碳酸盐岩—钙矽卡岩,有利于硅灰石、白钨矿形成。
b.镁质碳酸盐岩—镁矽卡岩、有利于石棉、硼酸盐的形成。
②富含成矿物质的围岩,有利于形成相应的层控矽卡岩矿床。
a.硅质(条带、结核)的钙碳酸盐岩利于形成层控硅灰石矿床。
b.硅质(条带、结核)的镁质碳酸盐岩有利于形成层控石棉矿床。
c.含菱铁矿、黄铁矿的碳酸盐岩有利于铁矿的形成。
d.含膏盐的碳酸盐岩层有利于铁矿的形成。
③裂隙发育,渗透性强的围岩有利于矽卡岩及矿床的形成。
如薄层及与不同强度的岩层互层的碳酸盐岩,比厚层及岩性单一的同类岩石易于蚀变和成矿。
(3)构造条件
①大地构造环境:有利成矿的大地构造单元是大陆边缘弧、岛弧及断裂凹陷带。
②控制岩体的构造:大断裂、不同方向的断裂交汇部位、大型褶皱的转折端及倾伏端。
③控制矿体的构造
a.接触带构造:
平盖型—多形成规则的矿体;超覆型—多形成富而不规则状及透镜状矿体岩 体凹部—多形成不规则矿体;层理面倾向接触面的接触带有利于矿的形成。
b.捕虏体构造
c.断裂构造,与接触带重合及相交的断裂有利成矿。
d.褶皱构造:矿体多形成于接触带附近褶皱的转折端及翼部层间滑动面。
(4)成矿作用
矽卡岩型矿床的成矿作用主要包括:接触渗滤交代作用和接触扩散交代作用。
接触渗滤交代作用:热液和岩石间的组份交换是通过流经岩石裂隙的流动溶液实 现的。当上升溶液沿几乎垂直于灰岩和硅铝质岩石的接触面流动时,溶液和围岩发生反应、溶解 和吸取围岩中的组份,并将其带至上层围岩,与之交代反应形成矽卡岩。渗滤交代作用中温度梯度和压力 梯度是引起热液流动的动力,热液能作较长距离的运移,有可能形成厚大的交代带。
接触扩散交代作用:溶液和岩石间的组份交换是以停滞的岩石粒间溶液为介质, 通过组份的浓度差所引起的扩散作用实现的。上升溶液沿接触面流动时:CaO→硅铝质岩石方向扩散,A12O3和SiO2→向灰岩方向扩散, 由于这种组份的交代是由双方相互的扩散作用进行的,又称为双交代 。在扩散交代作用中,浓度梯度是扩 散组分运移的动力,随反应带厚度的增加和交代过程的停止而减小, 扩散作用不可能形成厚大的交代带
(5)形成过程
卡尔波娃认为矽卡岩矿床成矿过程分为两个矿化期(矽卡岩期、石英硫化物期)、五个矿化阶段(早矽卡岩阶段、晚矽卡岩阶段、氧化物阶段、早期石英硫化物阶段、晚期石英硫化物阶段)。
矽 卡岩期:以钙镁铝硅酸盐矿物组合为特征。
①早期(干)矽卡岩阶段:形成于早期高温(800-500ºC)条件,以不含水矽卡岩矿物组合为特征。
a.钙矽卡岩:石榴石、透辉石-钙铁辉石、硅灰石、方柱石、(白钨矿)等。
b.镁矽卡岩:橄榄石、顽辉石、紫苏辉石、尖晶石、透辉石、(硼镁铁矿)等。
② 晚期(湿)矽卡岩阶段:温度降低(600-400ºC),以含水矽卡岩矿物组合 为特征。此阶段是磁铁矿形成重要阶段,又称磁铁矿阶段。
a.钙矽卡岩:角闪石、符山石、绿帘石、阳起石等。b.镁矽卡岩:蛇纹石、透闪石、韭闪石、硅镁石等。
③氧化物阶段:形成温度约在 400ºC 左右,以过渡性矿物组合为特征,常见长石、云母、石英、绿帘石、铍的硅酸盐、赤(磁)铁矿、锡石、白钨矿、磁黄铁矿、辉钼矿、毒砂等。
石 英-硫化物期:以石英和硫化物等热液矿物大量形成为特征。
①早期 石英硫化物(铁铜硫化物)阶段:以中高温热液矿物组合为特征,如 磁黄铁矿、辉钼矿、毒砂、辉铋矿、黄铁矿、黄铜矿等。
②晚期 石英硫化物(铅锌硫化物)阶段:以中低温热液矿物组合为特征,如 方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、碳酸盐等。
a.在一个具体的矿床中各个阶段不一定全部显示;b.岩体的多次侵位可能有多期多阶段的叠加。
7.论述原岩建造和温度压力条件对变质矿床形成的控制作用。
①温度条件
温度变化是使岩石产生变质并决定变质程度(变质相)和变质矿床类型的主导因 素,多数变质作用是随温度升高而进行的。在变质成矿过程中,温度的升高或降低决定了作用进 行的方向和速度。温度的增加促使吸热反应的进行,而温度的降低有利于放热反应的进行。接触变质和中 、深带区域变质都属于吸热反应,而动力变质和一部分浅带区域变质作用则属放热反应。所以温度不仅能 影响变质反应的速度,还可使一些矿物发生重结晶和重组合作用。温度进一步的升高,可产生气水溶液的作用乃至混合岩化作用。
②压力条件 压力在变质成矿作用中也具有重要的意义。在一定深度下,由上覆岩层的重力而 产生的静岩压力,是控制变质反应过程中矿物组合变化的重要因素之一。它可以影响变质反应的温度和变质相及矿物的形成(如蓝闪石片岩相、榴辉岩相、蓝晶石类矿物的形成均取决于压力)。有气体参与的变质反应中,压力会推迟变质反应的进行。而定向压力可使岩石或矿石破碎、褶皱和流动,并使一向或 二向矿物定向排列形成片理、劈理、线理等构造。定向压力还能促使熔浆或气水溶液的流动,可以降低变 质矿物的熔点。所以定向压力在变质成矿过程中,可以促使成矿物质作较大规模的迁移和富集。
③原岩建造条件
原岩建造的含矿性是形成变质矿床的物质基础,决定着矿种、变质含矿建造及矿 体的分布规律。不同原岩建造成矿物质的富集程度是不同的。沉积型含矿建造主要形成铁、金、 铀等金属矿床以及石墨、菱镁矿、磷灰石矿及刚玉等非金属矿床;古火山及火山-沉积型含矿原岩建造主 要形成磁铁石英岩型铁矿、细碧角斑岩型块状硫化物矿床等;常见于古老变质岩区的岩浆型含矿原岩建造 主要形成铬铁矿矿床、铜镍硫化物矿床、钒钛磁铁矿矿床。
8.论述岩浆岩条件对岩浆矿床形成的控制作用。
岩浆是岩浆矿床形成的首要条件,是成矿物质的主要来源和载体,而岩浆岩即是 成矿母岩。一定类型的岩浆岩经常产有相应的一定类型的矿床,二者之间存在着内在的岩石化学 的和地球化学的联系,即岩浆岩成矿专属性。与岩浆矿床有关的岩浆岩主要有以下几类:
1)基性-超基性岩:岩体规模不等,以岩株、岩盖、岩盘、岩床最常见。据岩相组合分为三类:
①超基性岩体:由纯橄榄岩、斜方辉橄岩、单斜辉橄岩和辉石岩组成。纯橄榄岩 常与斜方辉橄岩相伴生过渡,呈凸镜状、似层状,与铬铁矿密切相关;单斜辉橄岩不与橄榄岩共 生,主要与铜镍硫化物矿床有关。
②超基性-基性杂岩:岩相复杂,基性岩相分布于超基性岩相之上,纯橄榄岩-斜方辉石岩-辉长岩组合常与铬铁矿有关,单斜辉石岩-辉长岩组合与铜镍硫化物矿床有关。
③基性岩体:有辉长岩-苏长岩(铜镍硫化物矿床)、辉长岩-斜长岩以及斜长岩三类组合(钒钛磁铁矿
床)。
2)金伯利岩:常呈浅成超浅成相产于爆发岩筒中。岩石主要由橄榄岩、 透辉石、金云母组成,具斑状结构和角砾状构造,故又称角砾云母橄榄岩。原生金刚石矿床常产于此类岩石中。
3)霞石正长岩、磷霞岩和碳酸岩杂岩体:多呈岩株产出,与之相关的矿床为 霞石-烧绿石-稀土元素矿床。
4)花岗岩:与之相关的为稀有稀土元素矿床,我国西藏有产于其中的石墨矿床。
9.论述气候和原岩条件对风化矿床形成的影响。
气候条件:气候环境是岩石风化并形成风化矿床最重要的条件之一。温度变化影响化学风 化作用的速度。水是化学风化必要的介质,降雨量的变化可以影响地表水向下淋滤的量和速度以及影响植被的发育(延长淋滤时间、加速化学风化、有利铁质淋滤迁移)。干旱及潮湿季节性气候变化对形成风化矿床的类型有决定性影 响:在极地冻土地带,由于化学风化作用很弱,一般不形成风化壳, 有时由机械碎屑物质形成残积砂矿。 在温带内陆沙漠和热带沙漠气候地区,蒸发量远远大于降水量,水的 作用很弱,生物很少,以物理风化作用为主。化学风化作用主要表现在碱金属 Na、K 等和碱土金属 Ca、Mg 等的淋滤和淀积作用。中低纬度温带 利于膨润土、蒙脱土、高岭土矿床的形成。在热带和亚热带的湿润炎 热地区,气温高,雨量充足,生物活动力强,岩石往往发生强烈的化学风化作用,利于形成与红土型风化壳有关的风化矿床。
原岩条件:风化壳的物质成分是以原岩成分为根据的,原岩是成矿物质的来源,是形成风 化矿床的基础。如 富含铁、镍的超基性岩和基性岩可形成红土型铁矿、镍矿床。富铝贫 硅的霞石正长岩和玄武岩可形成红土 型铝矿床。花岗岩类岩石可形成高岭土矿床。富含磷的碳酸盐类岩石 可形成风化型磷矿床。含锰高的沉积岩、变质岩可形成残余锰矿床。富含稀土元素的酸性岩浆岩可形成离子吸附型稀土元素矿床等等。
10.论述接触交代矿床与接触变质矿床有何异同。
接触交代 矿床:是指在中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石(或其它钙镁 质岩石)的接触带上或附近,由于含矿气水溶液进行交代作用而形成的矿床。
接触交代矿床特征:
①矿体常产于(中、酸性)侵入体与(碳酸盐岩)围岩的接触带附近,一般距正接触带 200m 之内;与矽卡岩密切共生,空间关系可分为:同一、包容和超越;形态不规则,与围岩呈渐变关系。
②矿化及矽卡岩常据明显的分带(起因于形成温度、交代程度及热液成份)。
③矿石的矿物组合复杂,脉石矿物为矽卡岩矿物。
④矿床的形成一般分两个成矿期和五个成矿阶段。
接触变质 矿床:是指由于岩浆侵入使围岩温度升高引起围岩中有用组分重结晶 及重组合而形成有用矿物的作用形成的矿床。
接触变质矿床特征: ①矿床分布于较大岩体周围的接触变质晕圈中。
②矿体受原岩建造和变质程度控制,产于特定层位并且随远离接触带常有明显的 分带(与变质温度有关)。③矿床规模取决于富矿质原岩建造、变质范围和变质程度。
④变质和成矿作用的能源来自岩浆热能;
⑤成矿物质来自受变质的原岩,与侵入体及热液无关。
11.论述岩浆矿床的成矿作用(成矿条件)。
1)岩浆结晶分异作 用 在 岩浆冷凝过程中由于不同矿物先后结晶和矿物比重的差异导致岩浆中不同组分 相互分离的作用。岩浆通过 结晶分异作用使其中的有用组分富集从而形成岩浆分结矿床。岩浆结 晶分结时,有用矿物的晶出有
两种情况: ① 在岩浆结晶过程中,有用矿物如自然铂、钛铁矿、铬铁矿、金刚石和稀土元素 矿物等随橄榄石、辉石和基性长石等较早地从岩浆中结晶出来,从而富集形成早期岩浆矿床;
② 岩浆中挥发份含量较高时,成矿元素与挥发份形成络合物,降低了它们的结晶 温度,逐渐形成富含成矿物质的熔浆或矿浆,并在最后从岩浆中结晶出来,从而形成晚期岩浆矿床。
影响有用矿物结晶的因素有:矿物结晶能力(晶格能)、有用组分的浓度、挥发组分的含量以及氧逸度。
2)岩浆熔离作用 也 称液态分离作用,指在较高温度下的一种均匀的岩浆熔融体,当温度和压力下 降时,分离成两种或两种以上不混熔的熔融体的作用。经岩浆熔离作用使有用组分富集而形成的矿床称为岩浆熔离矿床。 熔 离作用对产在基性岩中的铜镍硫化物矿床尤为典型。影响硫化物熔浆在岩浆中 熔离的主要地球化学因素包 括岩浆中硫和亲硫元素的浓度、岩浆的总成分,特别是铁、镁和硅的 含量。硫和亲硫元素浓度增加有利熔离发生;铁含量多时,硫化物溶解度增加,不利于熔离。岩浆熔离矿床的形成方式包括就地熔离(侵位之后发生的熔离作用)和深部熔离两种成矿作用。
3)岩浆爆发作用及 喷溢作用
岩 浆在内压力的作用下猛烈(爆炸)上升到地表及近地表的作用称为岩浆爆发作 用,以较宁静的方式  溢出地 表的作用称为岩浆喷溢作用。有用组分在深部结晶经爆发作用带到近 地表或在爆发过程中形成岩浆爆发矿 床;在深部分异出来的有用组分经喷溢作用带到地表或在地表附近则 形成岩浆喷溢矿床。金刚石矿床常由岩浆爆发成矿作用形成。 成 矿地质条件:
1)大地构造条件及 岩浆条件
岩浆岩成矿具有一定的专属性,指岩浆岩与矿种间的对应关系,即一定的矿种仅与一定的岩浆岩有关。而岩浆岩的类型又与大地构造背景有对应的关系。
①大陆板块内部与热点、裂谷及深大断裂有关的岩浆岩和矿床
a.层状基性-超基性侵入体:铬铁矿矿床、PGE 矿床、钒钛磁铁矿矿床
b.金伯利岩及钾镁煌斑岩:金刚石矿床。
c.(碱性)超基性岩-碱性基性岩-碱性岩-碳酸岩:磷灰石-磁铁矿矿床、Nb-Ta 及 REE 矿床。
d.基性-超基性杂岩体(多与基性火山岩伴生):Cu-Ni 及 PGE 硫化物矿床。
②大陆板块边缘及褶皱带的基性-超基性杂岩体:Cu-Ni 及 PGE 硫化物矿床。
③板块 缝合带(与蛇绿岩套有关的)镁质超基性岩体:(阿尔卑斯型)铬铁矿矿床。 岩体多由纯橄岩、辉橄岩、辉石岩等岩相组成,一般缺少基性岩相。
2)同化作用 同化作 用指岩浆在形成和上移过程中,往往会熔化或溶解一些外来物质(如围岩碎块),使岩浆成分发生改变 的作用。不完全的同化作用则是混染作用。同化作用和混染作用不仅 可以生成一系列不同成分的岩浆岩, 而且往往由于岩浆中吸收了围岩中的某些成分,还可促进岩浆的分异 和一些矿床的形成。如含铜镍硫化物的基性-超基性岩同化碳酸盐岩,既可降低熔浆的粘度,使硫化物得以聚集;也能促使更多的金属组份脱离 硅酸盐而进入硫化物熔浆中,以更有利于成矿。岩浆与被同化围岩成 分差别越大、侵入体的规模越大、侵位越深、成分愈酸性、挥发分愈多以及围岩破碎程度越高,则同化作用愈强烈而完全。
3)挥发组份作用
岩 浆中的挥发组份对岩浆的分异、同化作用以及某些成矿元素的搬运和富集有重 要作用,故也称为矿化 剂。原始岩浆中的挥发分H2O、F、Cl、B、S、C、 P等,具有熔 点低、挥发性高的特点,特别 是能与Ag、Au、Pt、Pd、W、Sn、Mo、Pb、Zn、Cu等多种金属元素组成易溶络合物,因为对成矿元素的迁移、富集成矿有重要影响。此外,由于挥发分对压力的变化特别敏感,富于流动性,故常 将岩浆中某些成矿物质,自下部带至上部,自高压地段带至低压带,集中到有利构造部位,例如于穹窿的顶部富集成矿。
4)岩浆的多期次侵 入作用
含矿岩浆岩体常是同一次构造运动所形成岩带中的较晚期的产物;矿化主要与复 式岩体的晚期岩相关系密切。复式岩体和岩浆的多期次侵入作用对成矿的控制,在铬铁矿矿床、 铜镍硫化物矿床和钒钛磁矿矿
床中都有明显表现,对形成规模大、质量好的矿床具有重要意义。
12.论述气水热液矿床的成矿方式。
1)充填作用
成矿溶液在化学性质不活泼的围岩中流动时,因物理化学条件改变,使溶液中的 成矿物质沉淀在各种裂隙和空隙中形成矿床的作用叫充填成矿作用,所形成的矿床叫充填矿床。
物理化学条件改变:降压、降温、矿化剂逸出、Ph 值、Eh 值改变;
充填矿床的特征:
①矿体多呈脉状受裂隙控制,与围岩界线清楚呈突变接触。
②典型构造:梳状构造、晶簇构造、对称带状构造、角砾状构造、同心圆状构造。
③典型构造:梳状构造、晶簇构造、对称带状构造、角砾状构造、同心圆状构造。
④矿体中矿物沉淀的顺序通常从孔隙的两壁向里面生长,其最发育的晶面指向热液供应的方向。
2)交代作用
指矿液与围岩发生化学反应或置换作用,而造成矿质的聚集。也即是在—定温度 和压力条件下矿液与围岩相互作用,由一个原生的矿物集合体,向一组更稳定的新矿物的转变。 由交代作用形成的矿床,称交代矿床。 交代作用的特点:原矿物的溶解与新矿物的沉淀同时进行;在交代过程中岩石始 终处于固体状态;交代前后岩石体积基本不变。
交代作用的类型
扩散交代作用:组分的带入和带出靠停滞的粒间溶液中离子扩散进行的交代作用 ,动力--浓度差引起组分扩散。
渗透交代作用:组分的带入和带出靠粒间及裂隙中渗透流动的水溶液进行的交代 作用,动力—压力差引起流体运动。
影响交代作用的因素
①热液组分的活动性;②温度和压力;③围岩的岩性(化学性质、渗透性,有利 围岩如碳酸盐岩、凝灰岩,不利围岩如硅质岩、石英(砂)岩、泥(页)岩)
交代矿床的特征: ①矿体形态多不规则,与围岩呈渐变接触;②矿体中常见交代残余的围岩(注意与围岩角砾的区别);③矿石交代结构、交代残余结构构造普遍;④交代矿物常有较好的晶形。
13.论述混合岩化成矿作用的过程。
混合岩化成矿作用是由于区域变质作用进一步演化,深部上升流体或岩石部分熔 融产生的“混浆”,与不同类型的原岩经过一系列相互作用形成的。从混合岩化作用的发展过程 来看,它们的成矿作用可分为两个主要阶段,即主期交代重结晶阶段和中晚期热液交代阶段。
①主期交代重结晶阶段 :
主要表现为新生的长英质熔浆对原岩组份进行交代反应,并以碱质交代为主(钾化和钠化),同时挥发分也起重要作用。交代作用中首先是硅酸盐重结晶,使矿物颗粒增大和局部 富集,使其具有工业价值。形成云母、刚玉、石榴石、石墨等非金属矿床。在混合岩化主期的进一步交代 作用过程中,原岩中矿物大量地分解,通过各种交代反应形成铝硅酸盐和大量碱性长石,长英质的熔浆逐 渐演化为热液。在构造应力作用的进一步活动下进入中晚期的热液交代阶段。
②中晚期热液交代阶段 :
混合岩化热液,在中晚期的交代阶段,既可引起围岩的蚀变,同时也可能成矿。 中晚期热液中一般含大量 Fe、Mg、Ca 等组份,因而产生铁镁质交代作用而形成各种矿床。如沉积变质硼矿床,磷、铀、金、铜、REE 等矿床。
14.论述构造对热液运移和矿质沉淀的影响。
根据构造在热液运移和矿质沉淀中所起的作用,将构造要素划分为:导矿构造、配矿构造和容矿构造。 导矿构造:是指热液自深部地段进入矿田及矿带范围的通道,控制矿田及成矿带的分布。各种类型的深断裂以 及剧烈褶皱地区陡倾斜的岩层或岩系是常见的导矿构造。导矿构造只 有某些矿化痕迹(矿化蚀变,浸染矿化),本身不含矿,但可用来在毗邻地区追踪矿床所在。
配矿构造:是矿液从导矿构造出来后,向成矿地段方向运移的构造,控制着矿床的分布。 有利于成矿的配矿构造是与导矿构造相通的断裂、深断裂上盘的裂隙带、透水层。
容矿构造:是使矿体定位,并决定其形态、产状、大小,有时决定其内部结构的构造。与 配矿构造相通的次级断裂、裂隙、层间剥离构造、透水层等都是很好的容矿构造。
16.论述变质成矿作用的方式。
①脱水作用:原来岩石或矿石中的含水矿物,由于温度和压力的升高,变成少含水或不含水矿物。如:水锰矿→褐锰矿;褐铁矿→赤铁矿。
②还原作用:高温缺氧条件下,矿物中易于还原的变价元素由高价转变为低价, 从而形成新的矿物。如:赤铁矿→磁铁矿;软锰矿、硬锰矿→褐锰矿。
③结晶及重结晶作用:高温高压下,小颗粒矿物重新结晶增大或非晶质物质结晶 形成晶体。如:磷块岩→(变晶)磷灰石;铝土矿→刚玉;含有机质的岩石及煤→石墨。
④重组合作用:温度、压力或其它物理化学条件发生变化,导致原先的矿物组合 失衡,形成新条件下稳定的矿物组合。如:粘土矿物→红柱石等矿物;含钙、铁的粘土岩→石榴子石。
⑤交代作用:变质热液及混合岩化岩浆的交代作用。原岩与变质过程产生的流体 发生化学反应,形成新的矿物组合。如:白云石→菱镁矿,白云石→滑石。
17.论述气水热液矿床的围岩蚀变
(1)围岩蚀变及其影响因素
在热液作用下,近矿围岩与热液发生反应而产生的一系列旧物质为新物质所 替代的作用,称之围岩蚀变。其结果使围岩的化学成份、矿物成分以及结构构造等均遭受不同程度的改变。
决定围岩蚀变的类型和蚀变作用强度的因素有:①围岩性质,包括围岩的化 学成分、矿物成分、粒度、物理状态(是否破碎)、渗透性等;②热液的性质,包括:热液的化学成分、浓度、 Ph 值、Eh 值、温度和压力条件,以及它们在热液作用过程中的变化。
(2)围岩蚀变的主要类型及其含 矿性
①矽卡岩化:由石榴石、辉石、角闪石等 Ca、Fe、Mg、Al 的硅酸盐矿物在中酸性侵入体与碳酸盐类围岩的接触带及附近,并在中等深度条件下经气水热液的高温交代作用形成的蚀变;其所形成的岩石称为矽卡岩。
常见金属矿物有磁铁矿、白钨矿、锡石、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、辉钼矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等。有关矿产钨、锡、钼、铁、铜、铅-锌。
②云英岩化:一种重要的高温气水热液蚀变作用,主要发生于花岗岩类中。 云英岩为蚀变后形成的岩石,主要成份为云母和石英。岩石呈浅灰、灰、灰绿色,中-粗粒,具花岗变晶 、花岗-鳞片变晶及鳞片变晶结构。与钾长石化、钠长石化关系密切,常共生。与钨、锡、钼、铋、铌、钽、铍、锂等矿床有关。
③钾长石化:微斜长石化、天河石化、正长石化、透长石化、冰长石化的总 称。蚀变岩主要有钾长岩、钠长钾长岩、石英钾长岩。与多种类型矿床相关:如锂、铍、铌、钽有关的蚀 变花岗岩、钨锡的石英脉型和矽卡岩型、斑岩型铜-钼矿床以及部分铅、锌、金、铀、稀土矿床等。
④钠长石化:不同岩石不同温度范围都可发生,中、基性火成岩最为常见。 矽卡岩型铁、铜矿床内接触带及火山岩区高温热液铁矿床中常见。与铍、铌、钽、稀土等稀有元素矿床以 及钨、锡、金、铁、铜、磷、黄铁矿等热液矿床有关。
⑤青盘岩化(变安山岩化):安山岩、玄武岩、英安岩及部分流纹岩在中低温热 液作用下,特别是在热液中二氧化碳、硫和水等作用下产生的一种蚀变。青盘岩呈暗绿、绿、褐绿等颜 色,主要由绿泥石、碳酸盐、黄铁矿、绿帘石和钠长石构成,常保留原来火成岩特征,变余结构明显。与 斑岩铜钼矿床、热液黄铁矿矿床、脉状铜矿床、多金属矿床、金和金-银矿床有关。
⑥绢云母化、绢英岩化、黄铁绢英岩化:中、酸性火成岩最易发生绢云母化 ,并常伴随石英和黄铁矿的产生,形成绢英岩化和黄铁绢英岩化,代表典型的中低温热液蚀变。热液成因 多种金属和非金属矿床中都可见到,尤以中温热液硫化物矿床如斑岩铜钼矿床、黄铁矿型铜矿和多金属矿床中最为常见。
⑦绿泥石化:主要由铁、镁硅酸盐矿物(黑云母、角闪石、辉石等)在中低温热 液条件下蚀变形成。中性-基性火成岩如安山岩、闪长岩、玄武岩和辉长岩常见,与铜、铅、锌、金、银、锡、黄铁矿矿床有关。
⑧粘土化:各类火成岩尤其是火山岩最易发生的以粘土矿物占优势的蚀变作 用。深度粘土化常为某些铜、铅、锌、矿床蚀变的内带,分布不广泛;中度粘土化可作为寻找金、银、铜、铅、锌等矿床的标志。
⑨硅化:最普遍最广泛的一种蚀变,各种温度条件下各类矿床均可见到。高 温和部分中高温热液硅化作用可形成石英化;低温热液硅化可形成石髓化及蛋白石化。中性及酸性火山岩 经强烈的石英化后,可形成次生石英岩。硅化相关矿产有铜、钼、铅锌、金、银、汞、锑、黄铁矿等。
⑩碳酸盐化:包括方解石化、白云岩化、菱铁矿化和菱镁矿化等。原岩为① 基性、中性的火成岩;②碳酸盐沉积岩;③碱性-超基性岩。①②③中的碳酸盐化分别与铜、铅、锌;铁 、镁、硼;铌、钽、锆、稀土等矿床相关。
(3)研究围岩蚀变的意义
①理论意义:围岩蚀变是整个热液成矿作用的一部分,可以根据蚀变围岩在化学成分、矿物成分上的变化,来了解成矿时的物理化学条件、成矿热液的性质及其变化、矿物沉淀原因、 分布的规律等。②找矿意义:特定的成矿作用常有特定的围岩蚀变伴随;围岩蚀变的范围远大于矿体的范 围;围岩蚀变的分带模式(垂直、水平、环状)可指矿体的位置。
18.论述玢岩铁矿的地质特征。
矿床产出的大地构造位置:活动大陆边缘内侧受洋壳俯冲作用影响形成的陆相断陷火山岩盆地。与矿化有关大岩体主要为:辉石闪长玢岩、辉石闪长岩和辉石粗安斑岩等次火山岩体。与此类矿床伴生的矿床可能有:黄铁矿矿床、铜及铜金矿床。矿体的围岩蚀变强烈,其中,I 为以岩体边部钠长石化为主的下部浅色蚀变带;II 为接触带附近以方柱石化、透辉石化、石榴石化、绿帘石化阳起石化为主的深色蚀变带;Ⅲ为远离接触带火山岩中以硬石膏化、硅化、泥化、黄铁矿化、次生石英岩化为主的上部浅色蚀变带。
19.卡林型金矿床
20 世纪 60 年代,美国内华达州卡林地区发现,主要产于碳酸盐岩建造中的微细浸染型金矿床。品位低、规模大、矿体与围岩界线不明显。金主要呈显微-次显微形式产出,普遍发育中低温热液矿物组合,以及 Au、As、Hg、Sb、Tl 等元素异常。
①大地构造环境:裂谷带和弧后盆地,地幔柱活动区。如:滇黔桂卡林型金矿位 于扬子地块西南缘的晚加里东-海西期右江裂谷带。
②岩浆岩条件:位于较大规模岩浆活动区(地幔柱活动区)的边缘和邻区。矿区仅见少量中酸-酸性(花岗闪长质-花岗质)侵入体和辉绿岩、煌斑岩等脉岩。
③含矿岩系特征:含炭质或泥质碳酸盐岩,包括含炭质粉砂质灰岩、白云质灰岩 、条带状灰岩及角砾岩等。钙质粉砂岩、泥质粉砂质凝灰岩、角砾岩。
④矿体特征:似层状、凸镜状产于一定的层位,多受不同岩性界面、层间破碎带 、不整合面及断裂控制,与围岩呈渐变关系。
⑤矿石特征:金多为肉眼不可见金,赋存于硫化物内或吸附于炭质、水云母上。 共生矿物复杂,常见黄铁矿、白铁矿、毒砂、辉锑矿、辰砂、雄黄、雌黄等(伴有 As、Sb、Hg 异常)。
⑥围岩蚀变:常见硅化、黄(白)铁矿化、毒砂化、高岭土化、碳酸盐化。
⑦矿床成因:由于成矿地质要素(岩浆岩、地层和构造)与成因要素(矿源、热源和水源)之间关系的复杂性以及认识差异,成因问题存在争论。根据对矿源的认识可分:
岩浆成因说:浅成侵入体提供矿源和热源,在岩浆热液系统的远端(大气降水为主)交代成矿。
沉积成因说:成矿物质来自地层。
目前的研究(岩石学、REE、同位素和包 裹体资料):成矿物质来自地层,流体 以大气降水和建造水为主,热源与岩浆体系的火山-侵入活动有关。
20.碳酸盐岩型铅锌矿床(MVT 矿床)
成矿时代多见于古生代及中生代,矿床规模较大,常伴生同类型黄铁矿矿床、沉 积菱铁矿矿床、重晶石-萤石-闪锌矿矿床等。
(1)地质构造背景
①构造位置:稳定的大陆板块、大陆边缘拗拉古、裂谷。
②成矿环境:容矿的碳酸盐岩建造形成于大陆板块的陆表海、大陆架的生物礁、泻湖及潮坪浅水环境。矿床形成于主岩成岩之后,与低温含矿卤水活动有关,成矿温度一般在 70-200ºC 之间。
③含矿岩系:以浅海相碳酸盐岩为主,夹有砂岩、页岩及砾岩的沉积建造。碳酸岩盐岩包括生物礁相、潮坪相灰岩、白云岩、礁角砾岩及崩塌角砾岩等。
(2)矿床特征
①矿体特征:矿体多为不规则状、似层状、凸镜状产于白云岩中,产出部位多为碎屑沉积盆地的边缘、沉积基底突起部位、砂岩尖灭部位、岩屑堆积层及其尖灭部位、生物礁、断 裂扩容部位、不整合面及其附近的岩溶崩塌角砾岩。
②矿石特征:主要金属矿有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、黄铜矿等。常见脉石矿物为白云石、方解石、菱铁矿、重晶石、萤石、胶状二氧化硅等。
③矿石结构构造:多具交代结构、粒状结构、草莓状结构、集团粒状结构,浸染状、细脉浸染状、角砾状、条纹及条带状、胶状等构造。
④围岩蚀变:蚀变微弱,常见白云岩化、硅化、方解石化及退色化。
(3)成矿作用
①成矿以充填作用为主;②参与深部循环的地下水或盆地沉积物封存的卤水受地 热增温影响溶解了地层中盐分、铅等成分,形成含矿热卤水;③此种热卤水沿断裂、不整合面、 砂岩及角砾岩等渗透性层运移并在有利部位成矿。
21.海相火山(次火山)热液矿 床
主要矿床有块状硫化物矿床、流纹-安山岩建造中的菱铁矿矿床、基性-中性火山岩建造中的磁铁矿-赤铁矿矿床。以块状硫化物矿床为例。
(1)大地构造环境:
a.现代成矿环境:大洋中脊和亲弧(裂谷)盆地;b.古代:岛弧及板块缝合带(优地槽褶皱带)。
(2)成矿作用模式
(3)矿体特征:
a.喷流-沉积矿体:呈层状顺层产出,其下为火山熔岩及火山碎屑岩,可有强烈的蚀变;其上为(含铁)硅质岩、(重晶石岩)、(含炭)硅质页岩等,无蚀变或蚀变微弱。矿石多为块状、角砾状构造及层理构造,主要金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿,脉石矿物为石英、重晶石等。
b.充填交代矿体:位于沉积矿体之下,呈筒状、凸镜状穿层产出。围岩 为火山熔岩及火山碎屑岩,蚀变强烈。矿石呈浸染状及细脉浸染状构造,主要有用矿物为黄铁矿、黄铜矿。
(4)围岩蚀变特征
主要发生在层状矿体的下部,且自充填交代矿体向外有规律分带,但因岩性而异。
a.中、酸性火山岩:硅化(次生石英岩化)→石英-绢云母化→绢云母-绿泥石化→青盘岩化
b.中、基性岩:硅化-绿泥石化→绿泥石-绿帘石化→青盘岩化。
(5)矿床类型:
①塞浦路斯 型块状硫化物矿床:产于洋脊蛇绿岩套中枕状玄武岩中, 层状矿体产于枕状玄武岩层间或其顶部,主要是沉积的层状矿体。由块状矿石构成,主要矿物石黄铁矿,含黄铜矿。围岩蚀变主要是硅化、绿泥石化、绿帘石化。
②细碧角斑岩型块状硫 化物矿床:含矿岩系为细碧角斑岩建造(弧后裂谷?)。矿体主要产于角斑岩,由块状矿石构成的层状矿体和细脉浸染状充填交代矿体均可发育。主要硫化物黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿、黄铜矿 、斑铜矿、黝铜矿、闪锌矿、方铅矿。围岩蚀变自中心向外依次出现 硅化、绢云母化、绿泥石化、青盘岩化。主要有用金属为铜、锌(铅),常伴生金。
③黑矿型块状硫化物矿 床:含矿岩系为弧后及弧间裂谷环境的中酸及酸性(英安质-流纹质)火山碎屑岩及熔岩,可含少量玄武岩。 矿体产于绿色凝灰岩中,自下而上可分为:细脉浸染状的硅矿,主要矿物为石英、 黄铜矿、黄铁矿;黄矿,主要由块状黄铁矿、黄铜矿构成。黑矿,主 要矿物为方铅矿、闪锌矿、重晶石, 具块状、角砾状构造。另外矿体上部及侧翼可出现重晶石层、石膏层 。围岩蚀变分带:自中心向外依次为硅化、绢云母化、绿泥石化、泥化(蒙托石-沸石化)。主要金属为铜、铅、锌,常伴生银。
23.陆相火山(浅成低温)热液型金矿床。
①大地构造环境:矿床形成于岛弧(Au-Te 型)及活动大陆边缘(Au-Ag 型)。产于粗面玄武质、安山玄武质、安山质、英安质、粗面质火山岩及火山碎屑岩中,多为中、新生代矿床。
②矿体产出部位浅,多呈脉状、网脉状、细脉浸染状,受断裂、环状及放射状断 裂裂隙及爆破角砾岩筒控制。
③矿石有用矿物自然金、银金矿、自然银、碲金矿、碲金银矿、碲银矿、硒银矿 等。常见硫化物:黄(白)铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿,常见脉石矿物:石英、方解石、白 云石、菱铁矿、菱锰矿、镜铁矿、重晶石、绿泥石、蛋白石、玉髓、雄黄、雌黄等。
④围岩蚀变强烈并有明显分带,深部为冰长石化,向上渐变为硅化、伊利石-绢云母化、粘土化。金银矿化通常与硅化关系密切。

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