矽卡岩型矿床ppt课件.ppt
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1、第四章 接触交代矿床(矽卡岩矿床),一、概念:是指在中酸性-中基性侵入岩与碳酸盐类岩石的接触带上,由于含矿气水热液发生复杂的交代作用而形成接触交代岩(矽卡岩)及矿床,这种矿床被称为接触交代矿床,或称为矽卡岩(skarn)矿床。最早是Tornebohm(1875)首次提出了“矽卡岩”的概念,意指与某些矿石伴生的石榴子石、透辉石、绿帘石和透闪石等蚀变矿物组合构成的杂色岩石。后又多经改变。Park的书中记叙了赫斯Hess在1919年时采用了“接触岩”(Tactite),强调在“接触带”上。现在用“Skarn”和“Tactite”都可通用于在二者变质晕中因交代形成具有复杂矿物组合的硅酸盐类岩石的统称。
2、,GarnetA32+B23+C34+O12石榴石PyroxeneA12+B12+C24+O6辉石OlivineA12+B14+O4 橄榄石PyroxenoidA12+B14+O3类辉石EpidoteA22+B33+C34+O12(OH)2绿帘石AmphiboleA11+B22+C52+D84+O22(OH)2角闪石MicaA1B2-3C4O10(OH,F)2 云母CarbonateA12+CO3碳酸盐矿物Others其它,矽卡岩矿物 Skarn mineralogy,Garnet石榴石A32+B23+C34+O12,Grossular 钙铝榴石Ca3Al2(SiO4)3Andradite 钙
3、铁榴石Ca3Fe2(SiO4)3,Grandite,Pyroxene辉石A12+B12+C24+O6,Diopside 透辉石CaMgSi2O6Hedenbergite 钙铁辉石CaFe Si2O6Johannsenite钙锰辉石CaMnSi2O6,Salite,Courtesy of Larry Meinert,石榴石和辉石成分的图示Garnet and pyroxene composition diagrams,矽卡岩矿物 Skarn mineralogy,Pyroxenoid类辉石A12+B14+O3,Epidote绿帘石A22+B33+C34+O12(OH)2,Epidote 绿帘石C
4、a2FeAl2Si3O12(OH)Clinozoisite斜黝帘石Ca2Al3Si3O12(OH),矽卡岩矿物 Skarn mineralogy,其它常见矿物,Scapolite,Ca-rich plagioclase,vesuvianite,amphibole,ilvaite,prehnite,biotite,chlorite,quartz,carbonate 方柱石,富钙斜长石,符山石,角闪石,黑柱石,葡萄石,黑云母,绿泥石,石英,碳酸盐,Olivine,periclase,humite,amphibole,phlogopite,chlorite,brucite,serpentine,ta
5、lc橄榄石,方镁石,硅镁石,角闪石,金云母,绿泥石,水镁石,蛇纹石,滑石,矽卡岩分类 Classification of skarns,主要成矿元素-Fe,Cu,Pb-Zn,Au,W,Sn,Mo,Magnetite is abundant in many types:大量磁铁矿存在于多种矽卡岩中-Cu,Au,Sn,Pb-Zn skarns mostly polymetallic(e.g.,with Ag)铅锌矿多含多种金属(+银 等),矽卡岩分类 Classification of skarns,Ca-skarn:钙矽卡岩-Garnet,pyroxene,vesuvianite,epidote
6、,chlorite-石榴石,辉石,符山石,绿帘石,绿泥石 Mg-skarn:镁矽卡岩-Olivine,humite,phlogopite,chlorite,serpentine,talc-橄榄石,硅镁石,金云母,绿泥石,蛇纹石,滑石等Mn-skarn:锰矽卡岩-Johannsenite,Spessartine,rhodonite,pyromangite,矽卡岩矿物及组合,显微镜下的各类矽卡岩矿物,二、矽卡岩形成背景、成因和类型,1.形成背景,2.形成作用,反应矽卡岩(双交代)-变质作用通过扩散作用形成的矽卡岩,A,B,反应矽卡岩(渗滤交代),通过渗滤作用实现钙、镁、铁、硅等元素的迁移而形成的矽
7、卡岩,规模较小。,接触交代成因矽卡岩,指在中酸性-中基性侵入岩与碳酸盐类岩石的接触带上,由于气水热液发生复杂的交代作用而形成接触交代岩,由富含钙、镁、铁质的碎屑岩或富含硅质、铁质的碳酸盐岩经区域变质作用形成的矽卡岩,没有明显的物质迁移与交换,主要是原矿物发生变质作用形成新的矽卡岩矿物,区域变质作用形成的矽卡岩,按成因分为接触交代矽卡岩,区域变质矽卡岩、反应交代矽卡岩(类矽卡岩)、渗滤交代矽卡岩按主要矽卡岩矿物来分,可分为石榴石矽卡岩、透辉石矽卡岩、绿帘石矽卡岩等;按主要组分来分,可分为钙质矽卡岩,镁质矽卡岩,锰质矽卡岩等;按产出在侵入体的部位分,可分为内矽卡岩(主要由岩浆岩石被交代形成,外矽卡
8、岩(主要由围岩地层交代形成),3.矽卡岩的类型,4.矽卡岩与成矿的关系,矿化多发生在矽卡岩内或其附近,但有矽卡岩不一定有矿化;矽卡岩多由碳酸盐岩形成,因为碳酸盐岩石从其物理性质和化学性质,都有利于矽卡岩矿床的形成。矽卡岩岩石性脆,常因构造应力破坏容易破裂产生裂隙,有利于矿液的渗滤通过,因此为成矿溶液的流动和矿质的沉淀聚集提供了良好的通道及有利的空间。另外,由于这类岩石化学性质活泼,因此其组分如CO2可参与交代反应,或是供给部分成矿物质(如Ca.Mg.S,有机质、盐类)、挥发份(如CO2),或是改变成矿溶液的化学性质如PH值,Eh值等。,三、矽卡岩矿床形成的条件 1.岩浆岩条件:与矿床形成有关的
9、岩浆岩种类很多,但主要的是中酸性、酸性及中基性的钙碱系列的花岗岩类岩石:花岗岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长岩、辉长闪长岩、辉长岩等,有时碱性系列的花岗正长岩、正长岩和石英二长岩、二长岩等。侵入岩的侵位深度515km,岩体直径不大于50km2,且岩浆岩富钾、钠、硅质,贫钙、镁、锰等。,矽卡岩矿床的成矿专属性,显示了岩浆岩类型与成矿关系:酸性、中酸性侵入体(如花岗岩、黑云母花岗岩、白云母花岗岩、二云母花岗岩),多与W.Sn.Be.Pb.Zn矿床有关,如湖南瑶岗仙东坡白钨矿,广西大厂锡石-硫化物矿床(Sn):湖南水口山铅-锌矿;湖南香花岭铍矿(Be)。中基性侵入体(如闪长石、石英闪长石
10、),多与铁矿床有关,如河北邯邢铁矿,湖北大冶铁矿,宁芜百象山铁矿。花岗闪长岩类岩石(似乎介于酸、中酸性与中基性之间)则与 铜、钼矿床有关,如湖北铜山口铜矿,安徽月山及凤凰山铜矿。,成矿岩浆成分的影响,与矽卡岩铁矿和金矿有关的岩体演化程度较低;与矽卡岩钼矿和锡矿有关的岩体演化程度较高和/或受地壳混染程度高,多为钙碱性;拉斑玄武质和碱性不常见,Meinert,1995,Meinert,1995,与矽卡岩锡矿有关的岩体为过铝质,与矽卡岩锡矿和金矿有关的岩体还原性较高;与矽卡岩铜、锌和钼矿有关的岩体氧化性较高,Meinert,1995,2.地层围岩条件 形成矽卡岩矿床的有利围岩,主要是各类碳酸盐岩石或
11、含碳酸盐的岩石,其中最主要的有石灰岩(或大理岩)、白云质灰岩、白云岩、泥灰岩和钙质页岩等,其次有火山岩如安山岩、英安岩、凝灰岩等。特别是当火山岩系中夹有灰岩的夹层时往往更有利于矽卡岩矿床的形成。,矽卡岩型铜矿床模式图(据翟裕生(1995)原图稍加修改)1-矽卡岩型矿体;2-可能伴生的斑岩型矿床;3-可能伴生的爆破角砾岩型矿体;4-脉型矿体;5-可能伴生的层控(沉积-改造)型矿体;6-砂岩及粉砂岩;7-碳酸盐岩;8-泥质岩及页岩;9-石英闪长岩;10-花岗闪长岩/闪长玢岩,围岩的影响,CaCO3+SiO2(aq)=CaSiO3+CO2方解石+二氧化硅(溶液)=硅灰石+二氧化碳(气体)C+O2=C
12、O2,Courtesy of Larry Meinert,W:硅灰石;P:辉石;G:石榴石,3.构造条件:作为一类气水热液矿床,既要有有利的通道为其含矿热液的流动提供运输迁移条件,也要有合适的空间与场所为其矿质的沉淀堆积准备储存条件,因此区域上的以及矿区的构造条件则是最重要的地质因素:区域性:由于矽卡岩矿床与岩浆的侵入活动关系密切,因此区域上的大构造则是控制岩体的侵入就位及矿床分布的首要条件。,收敛板块边缘的岛弧及岩浆弧带;弧后拉张的岩浆活动带;大陆造山带;陆内深断裂构造-岩浆带,例如在我国的长江中下游断裂拗陷带,华南地区海西-印支期拗陷带,湘桂粤北拗陷带广泛产有等矽卡岩型矿床。矿区范围构造:
13、矿区范围的构造对矿体的就位,产状,形状,具体的富集地段,都具有重要的控制作用。这些构造又可分为以下5种类型:,.接触带构造:岩体与碳酸盐岩的接触部位。,控制矿体的构造接触带构造,接触带形状复杂,矿体形状也复杂,.捕虏体构造:火成岩中的捕虏体,或岩浆侵入时顶盖的残留体),往往可以形成相当规模的矿体。因为这些捕虏体与岩浆成分相差极大,易发生强烈的交代作用矿和物,岩体凹部多形成不规则矿体,质的交换反应,它们在岩浆侵入挤压改造下,构造裂隙十分发育,因此这些捕虏体常常有利于矿床的形成,有时在捕虏体的边部,有时整个捕虏体都被交代成矿。,.断裂和裂隙构造断裂构造,与接触带重合及相交的断裂有利成矿。,.围岩层
14、间破碎带及层理;.褶皱构造;,矽卡岩型锡矿床模式(据赵一鸣(1995)原图微加修改)W1-白云质灰岩;W2-灰岩;-斑状黑云母花岗岩;-中-细粒黑云母花岗岩;-钾长石交代岩,伴有白钨矿(锡石)矿化;-钠长石化花岗岩;-云英岩或云英岩化花岗岩,可伴有铍、锡、钨、钼、铌、钽、铪矿化;-钙矽卡岩型铜、锡、(钨、铋、金)矿体;-镁矽卡岩型铜锡(钨)矿体;-产于石英-萤石-磷酸盐岩中的锡铜铅锌(银)矿体;-层间交代(锡、铜、铅、锌)矿体;-脉状交代(锡、铜、铅、锌)矿体;-电气石锡脉带型锡(钨、铍、锂、铜)交代矿床;-砂锡矿,在上述5类构造中,接触带构造最为重要,它有时可以起到矿质的运移搬迁的通道作用,
15、又充当了矿质沉淀富集的合适场所,因此在找矿过程中接触带构造应当尤为重要。,4.热力学条件温度范围:矽卡岩矿物:800-300;金属氧化物 600-400;金属硫化物:500-200;深度:15公里;压力:3107 3108 Pa;,距成矿母岩的距离,Courtesy of Larry Meinert,Cu,Zn,Pb,矽卡岩矿床的形成大都经过了一个复杂的过程,对于矿床形成的不同矿化期或矿化阶段,所处的物化条件有很大的差异,因此也就形成了不同的矿物共生组合。归纳起来,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:,四、矽卡岩矿床的形成过程,1.矽卡岩期:这是矽卡岩和矽卡岩矿床形成过程中的
16、早期产物,类似与前进变质作用,主要生成各种的硅酸盐矿物,也即是矽卡岩的主体形成时期。在这个时期一般不会有石英出现,这一时期又可分为三个阶段:早矽卡岩阶段(干矽卡岩阶段)(无矿阶段):在800500的高温超临界条件下,SiO2和Fe等组分结合形成各种硅酸盐矿物如Ca-Al榴石、Ca-Fe榴石、透辉石、Ca-Fe辉石、硅灰石、方柱石等。这些矿物构成了矽卡岩的主体。由于这个阶段发生于高温的超临界条件下,因此形成的矽卡岩矿物不含水份,因此又可称“干矽卡岩阶段”,典型的反应可代表如下:,CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2;CaCO3+MgCO3+2SiO2CaMgSi2O6+2CO2 3CaCO3
17、+Al2O3+3SiO2Ca3Al2Si3O12+3CO2 CaCO3+Fe2O3+3SiO2Ca3Fe2Si3O2+3CO2 也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。因此此阶段不出现有用的矿石矿物,因此又称“无矿阶段”。,方解石 石榴石,密度增加,体积减少,开放空间增加,空隙度和渗透性增加,流体流动方向,矽卡岩矿物形成的顺序和分带,晚矽卡岩阶段(湿矽卡岩阶段)(磁铁矿阶段):在这一 阶段,由于形成温度逐渐降低,约500400,因此挥发份过剩逐渐明显,和硅酸盐等组分形成含水的硅酸盐矿物,如阳起石、透
18、闪石、普通角闪石、绿帘石等,故又称“湿矽卡岩阶段”,类似与“退变质作用”。也正由于在这一阶段,温度降低到近临界温度,因此矿液中的铁质便不再参加到硅酸盐矿物的晶格中,铁元素的活动性减弱,构成单独的铁矿物磁铁矿,由于磁铁矿开始析出并堆积,故又可称“磁铁矿阶段”。在这一阶段过后,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。,湿矽卡岩阶段,Pyroxene 辉石,Talc 滑石,Courtesy of Larry Meinert,Courtesy of Larry Meinert,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。在这一阶段,形成温度环境是在
19、400300条件下发生的。形成的主要有:钾长石、酸性斜长石、云母类如金云母、白云母少量黑云母及石英。在这一阶段,形成了大量金属氧化物和含氧盐,故称“氧化物阶段”:白钨矿CaWO4、锡石SnO2、赤铁矿Fe2O3、少量磁铁矿、另外,少量硫化物开始出现,如辉钼矿、磁黄铁矿、毒砂等。,磁铁矿晚于湿矽卡岩;硫化物晚于磁铁矿,Garnet 石榴石,Chl+mt绿泥石+磁铁矿,Qtz-cal-py-cpy石英-方解石-黄铁矿-黄铜矿,Garnet 石榴石,Garnet 石榴石,Garnet 石榴石,Mt+chl磁铁矿+绿泥石,Py+cpy黄铜矿+黄铁矿,Py+cpy黄铜矿+黄铁矿,2.石英-硫化物期:这个
20、时期总的特点是由于温度大大降低,SiO2不再和Ca、Mg、Al、Fe等结合形成矽卡岩类矿物。由于活泼性减弱,因此独立形成大量的石英SiO2。也由于温度降低,热液中含有大量的金属组分和矿化剂H2S等结合形成大量金属硫化物,还有方解石、绿泥石。这个时期又可分为两个阶段:,早硫化物阶段(铁-铜硫化物阶段):在这一阶段,温度下降至300200,相当于中温热液阶段,形成的主要脉石矿物有绿泥石、绿帘石、绢云母、碳酸盐矿物、石英和萤石等,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。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”。,晚硫化物阶段(铅锌硫化物阶段):在这一阶段,
21、温度下降至200以下,因此在这一阶段,水的作用十分明显,交代早期矿物生成大量 中-低矿物,如绿泥石、绢云母、石英,尤其是碳酸盐矿物明显增多。金属矿床主要是铅、锌硫化物方铅矿、闪锌矿,少量黄铜矿及黄铁矿,因此又可称为铅锌硫化物阶段。,Magnetite 磁铁矿,Chalcopyrite 黄铜矿,Sphalerite 闪锌矿,Galena 方铅矿,500-400C?,400-250C?,300-200C?,接触交代(矽卡岩)矿床,矽卡岩期,石英硫化物期,Early skarn stage(dry),late skarn stage(wet),Oxide stage,Wollastonite,Dio
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