[理学]长江大学矿床学第04章 伟晶岩矿床.ppt

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1、矿 床 学 Ore Geology,第四章 伟晶岩矿床,授 课 内 容,概念、特点及工业意义,形成条件,主要类型及实例,成矿作用与矿床分类,伟晶岩伟晶岩矿床（pegmatite/pegmatite deposit）矿物结晶颗粒粗大的，具有一定内部构造特征的，常呈不规则岩墙、岩脉或凸镜状的地质体，称为伟晶岩。当伟晶岩中的有用组份富集并达到工业要求时，即成为伟晶岩矿床。,伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,伟晶岩,岩浆伟晶岩,变质伟晶岩(混合岩化伟晶岩),花岗伟晶岩,碱性伟晶岩,基性-超基性伟晶岩,伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,伟晶岩的分类,伟晶岩矿床,氧和亲氧元素：Si、Al、Na、K

2、、Ca等稀有、稀土、分散、放射性元素：Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、In、La、Ce、U、Th金属元素：W、Sn、Mo、Fe、Mn挥发份：F、Cl、B、P,1.概念、特点及工业意义,伟晶岩矿床的特点,伟晶岩矿床的物质成分特征,化学成分特征,伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,矿物成分特征,硅酸盐类：石英(包括水晶)、斜长石、微斜长石、正长石、白云母、黑云母、霞石和辉石等。长石、石英和云母为主体稀有放射性元素矿物：,霞石(Nepheline),伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,含锂矿物：锂云母、锂辉石、透锂长石、磷铝石和锂电气石等,锂云母 lepidolite,透锂长石 pet

3、alite,锂辉石 spodumene,伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,含铍矿物：绿柱石、硅铍石、硅铍钇矿,绿柱石和方解石,绿柱石和氟磷灰石,硅铍石 bertrandite,伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,硅铍钇矿（Gadolinite）,含铌、钽矿物：钽铁矿、褐钇铌矿、烧绿石、细晶石,伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,褐钇铌矿（Fergusonite）,烧绿石（Pyrochlore）,细晶石（Microlite）,伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,含锆矿物：锆石、曲晶石 铯榴石、方钍石、钍石、晶质铀矿,铯榴石（Pollucite）,钍石（Thorite）,晶质铀矿(Ura

4、ninite),伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,稀土元素矿物：独居石、磷钇矿、褐帘石,独居石(monazite),褐帘石（allanite）,磷钇矿(xenotime),伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,金属矿物：锡石、黑钨矿、辉铜矿、磁铁矿和钛铁矿,锡石(cassiterite),辉钼矿(molybdenite),磁铁矿(magnetite),黑钨矿(wolframite),钛铁矿(ilmenite),伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,挥发份矿物：萤石、电气石、磷灰石、黄玉,萤石(fluorite),黄玉(topaz),锰磷灰石(mangan apatite),电气石(tour

5、maline),伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,伟晶岩矿体的结构、构造特征,结构特征,巨晶结构（伟晶结构）：是伟晶岩特有的结构，长石、石英、云母等矿物晶体巨大，颗粒大小一般10cm几米，大者晶体可达数公斤至上百吨文象结构：长石、石英共结生成粗粒结构和似文象结构：主要由长石和石英组成，颗粒大小110 cm细粒结构：主要由石英、斜长石和微斜长石组成，颗粒小于1cm,伟晶岩矿床,构造特征,带状构造 晶洞构造,1.概念、特点及工业意义,伟晶岩矿床,伟晶岩矿体的产出特征,大小：差别很大：长几米至上千米，厚几厘米至几十米，延深数百米形态：多样，脉状、囊状和凸镜状常见,1.概念、特点及工业意义,伟晶岩

6、矿床,1.概念、特点及工业意义,产状：复杂，有陡有缓,矿化多富集在脉体的上部或顶部?,伟晶岩矿床,1.概念、特点及工业意义,伟晶岩矿床的工业意义,伟晶岩矿床有着特殊的工业意义长石、石英、云母是伟晶岩矿床的主要矿产是稀有元素和稀土元素矿产的重要来源也是宝石类矿物的重要来源：如黄玉、绿柱石、水晶、电气石是新元素和新矿物发现的摇篮,有27种化学元素是在伟晶岩中发现的 1952-1962年间在伟晶岩矿床中发现新矿物63种,授 课 内 容,概念、特点及工业意义,形成条件,主要类型及实例,成矿作用与矿床分类,伟晶岩矿床,2.形成条件,岩浆岩条件,与伟晶岩矿床有关的侵入体，可以从超基性的橄榄岩类，一直到酸性

7、的花岗岩类，但绝大多数是花岗岩类岩石与伟晶岩矿床有关的花岗岩类，常呈岩基状或巨大的岩株状产出；孤立的小侵入体基本不形成伟晶岩（挥发份）,伟晶岩矿床,2.形成条件,伟晶岩可产于母岩侵入体的顶部、边部或附近的沉积-变质围岩中,变化范围大，最早结晶温度可能在800700 一直到300 以下，主体在600200 从边缘带到内核的形成温度降低：边缘带和外侧带800600，中间带600400，内核石英400200 甚至更低不同矿种的伟晶岩形成温度有所不同，一般云母伟晶岩形成温度较低，而稀有金属伟晶岩则较高,伟晶岩矿床,2.形成条件,物理化学条件,温 度,伟晶岩矿床,2.形成条件,开始时可能达到800500

8、MPa，结束时降到200100MPa形成深度大，否则挥发组分的逸失不利于成矿,压力和深度,晶洞伟晶岩（含水晶）：1.53 km（较小深度）稀有金属伟晶岩：3.57 km（中等深度）白云母和稀土元素伟晶岩：710 km（较大深度）陶瓷原料伟晶岩：1011 km（极深）,伟晶岩矿床,2.形成条件,地质构造条件,伟晶岩带：主要分布于构造活动带，如碰撞造山带（地槽褶皱带）、古板块边缘断裂带和不同构造的结合带伟晶岩矿田：主要受区域一级构造控制，如背斜轴部、花岗岩体与变质岩的接触带、不同时代地层接触带、各种断裂带等,伟晶岩矿床,2.形成条件,伟晶岩脉（矿床、矿体）：受次一级构造控制，如羽状裂隙、断层、围岩

9、的层面、劈理、片理、侵入体顶部的裂隙等,伟晶岩矿床,2.形成条件,围岩岩性以区域变质岩石为主，如片岩、片麻岩以及混合岩，少数为基性超基性岩围岩的物理性质对伟晶岩的形态、规模和结晶作用的完善程度有一定影响，一般未遭受片理化或弱片理化的岩石易形成不同形状的裂隙，有利于形成产状陡立的伟晶岩脉,围岩条件,围岩的化学成分对伟晶岩的成分有较大影响,伟晶岩矿床,2.形成条件,围岩是石灰岩，伟晶岩体中多富锂，形成大量的锂辉石围岩是含镁的岩石（白云岩、基性岩），易使锂分散到围岩中（类质同象置换Mg2+）而造成贫化围岩为由泥质岩石变质而成的矽线石、蓝晶石片岩，则易形成白云母伟晶岩,伟晶岩矿床,2.形成条件,挥发组

10、分的作用,挥发分H2O、F、Cl、B等与稀有金属形成易溶和易挥发的化合物，并向伟晶岩体的上部迁移富集挥发分的热容大、粘度低、导热性，有利于伟晶岩熔体溶液的缓慢冷却和结晶，分异作用完全，形成巨大的矿物晶体挥发分对先结晶矿物的强烈交代作用，有利于稀有金属的矿化,授 课 内 容,概念、特点及工业意义,形成条件,主要类型及实例,成矿作用与矿床分类,伟晶岩矿床,3.成矿作用与矿床分类,伟晶岩矿床的成因,有关伟晶岩的形成过程和成矿作用，众多学者观点不一，归纳起来主要有两种观点,残余岩浆的结晶作用 费尔斯曼、尼格里、伏格特等 残余气体溶液的重结晶作用和交代作用 查瓦里斯基、尼基京等,伟晶岩矿床,3.成矿作用

11、与矿床分类,残余岩浆的结晶作用,岩浆结晶作用的末期形成富含挥发分的“残余岩浆”或“伟晶岩熔体”，在相对封闭和高温高压的条件下，通过缓慢的冷却结晶和分异而形成具有完好带状构造的伟晶岩。,残余的岩浆（伟晶岩熔体）封闭系统 结晶作用为主,花岗伟晶岩形成的5个阶段和11个地质相,伟晶岩矿床,3.成矿作用与矿床分类,伟晶岩矿床,3.成矿作用与矿床分类,支持的证据,与母岩或围岩成分差别很大的伟晶岩伟晶岩与围岩存在清晰明显的界线伟晶岩体内完好的分带结构,难于解释的现象,许多伟晶岩中普遍发育的交代和重结晶作用一些稀有金属伟晶岩离花岗岩相距甚远(动力?)某些伟晶岩与花岗岩形成时代相差很远(100-200Ma),

12、伟晶岩矿床,3.成矿作用与矿床分类,残余气体溶液的重结晶作用和交代作用,任何岩浆在冷凝结晶后，都会残留下“残余的气体溶液”（一种超临界流体），富含挥发分和硅酸盐组分。它们在封闭的条件下作用于早期形成的矿物，使之发生重结晶，形成粗粒结构的伟晶岩；后由于挥发分的不断聚集，在开放条件下发生进一步的交代作用，形成伟晶岩矿床。,残余的气体溶液而非残余的岩浆熔融体 早期为封闭系统，以重结晶作用为主 晚期为开放系统，以交代作用为主,伟晶岩矿床,3.成矿作用与矿床分类,伟晶岩矿床,3.成矿作用与矿床分类,支持的证据,伟晶岩体内普遍发育的交代和重结晶现象与母岩或围岩成分相同或差别不大的伟晶岩伟晶岩体与围岩呈渐变

13、过渡，界线不清楚,难于解释的现象,与母岩或围岩成分差别很大的伟晶岩伟晶岩良好的内部构造和矿物分带文象结构是固熔体分解的产物而非交代作用形成,伟晶岩矿床,3.成矿作用与矿床分类,伟晶岩矿床的分类,花岗伟晶岩矿床,基性-超基性伟晶岩矿床,碱性伟晶岩矿床,与混合岩有关的伟晶岩矿床,伟晶岩矿床,伟晶岩矿床,3.成矿作用与矿床分类,花岗伟晶岩矿床,授 课 内 容,概念、特点及工业意义,形成条件,主要类型及实例,成矿作用与矿床分类,稀有金属伟晶岩矿床,稀土元素伟晶岩矿床,白云母伟晶岩矿床,含水晶伟晶岩矿床,长石伟晶岩矿床,伟晶岩矿床,4.主要类型及实例,主要的伟晶岩矿床类型包括：,伟晶岩矿床,稀有金属伟晶

14、岩矿床,是Li、Be、Nb、Ta等矿产的重要来源与花岗岩关系密切，多分布在花岗岩体的内外接触带上或围岩中，围岩为各种片岩、闪长岩和辉长岩具复杂的交代作用：钠长石化和稀有元素交代作用矿物成分极为复杂，工业价值巨大典型矿例：加拿大伯尼克湖（Nb、Ta），新疆阿尔泰（Li、Rb、Ce、Be、Nb、Ta）,4.主要类型及实例,伟晶岩矿床,世界著名，富含锂、铷、铯、铍、铌、钽等，为我国开发最早的稀有金属矿产资源基地 产于辉长岩中，受两组裂隙控制，产状近乎直立，分异和交代作用极为发育，带状构造明显累计探明储量：锂(Li2O)15.5万t，铍(BeO)6.5万t，钽铌(TaNb)2O5 1314t；手选矿物

15、：绿柱石32.3万t、锂辉石50万t、铯榴石432.1t,新疆阿尔泰可可托海稀有元素伟晶岩矿床,4.主要类型及实例,1-文象及准文象带；2-糖晶状钠长石带；3-块体微斜长石带；4-白云母-石英带；5-叶钠长石-锂辉石带；6-石英-锂辉石带；7-白云母-薄片钠长石带；8-核部块体微斜长石和块体石英带；9-正断层,伟晶岩矿床,4.主要类型及实例,伟晶岩矿床,4.主要类型及实例,伟晶岩矿床,4.主要类型及实例,伟晶岩矿床,稀土元素伟晶岩矿床,4.主要类型及实例,分布在太古代岩层中，与花岗岩、混合岩和结晶片岩组成的杂岩有关岩体分异作用不明显，内部结构简单一般工业价值较小我国西北和东北等地有此类矿床,伟

16、晶岩矿床,白云母伟晶岩矿床,4.主要类型及实例,多数产于前寒武纪深变质岩中，围岩常为花岗片麻岩、片麻岩、结晶片岩、大理岩、角闪岩等伟晶岩体呈板状、凸镜状分带清楚，多属块状型（II）和完全分异型（III），矿物成分相对简单是工业用白云母的主要来源广泛分布与中国、印度、美国、巴西、俄罗斯,伟晶岩矿床,多产于时代较新、变质程度较浅地区，围岩对为千枚岩、千枚状片岩、砂岩等多分布于花岗岩体的顶部接触带附近为一种带晶洞构造的伟晶岩，晶洞中产压电石英、黄玉、绿柱石、光学萤石等分布广泛，质优者少；华北、华东及中南地区产此类矿床,4.主要类型及实例,含水晶伟晶岩矿床,伟晶岩矿床,主要产于花岗岩、片麻岩和结晶片岩中矿体多呈规则的板状，主要由钾长石（钾微斜长石、正长石和条纹长石）和石英组成单个矿体不大，常成群成带分布我国西北、东北地区，加拿大、美国、俄罗斯,4.主要类型及实例,长石伟晶岩矿床,