【教学课件】第11章变质矿床.ppt
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1、矿 床 学 Ore Geology,第十三章 变质矿床,授 课 内 容,概述,变质作用及变质矿床类型,形成条件,接触变质矿床,成矿作用,区域变质矿床,混合岩化矿床,变质矿床,1.概述,变质作用由内生作用或外生作用形成的岩石和矿石,由于地质环境的变化和温度、压力的增高,其矿物成分、化学成分、物理性质及结构构造等发生变化,产生这种变化的地质作用 变质矿床遭受变质作用改造过的矿床和由变质作用形成的矿床,变成矿床若岩石中的某些组分,经变质作用后成为有工业价值的矿床,或由于变质作用改变了工业用途的矿床称为变成矿床。富铝岩石经变质后形成的刚玉矿床煤经过接触变质后形成的石墨矿床,变质矿床,1.概述,受变质矿
2、床若原来已经是矿床,受到变质作用后,矿石的成分、结构构造以及矿体的形态、产状、品位和规模等方面发生了变化 但其工业用途并未改变的矿床称受变质矿床由赤铁矿-蛋白石组成的沉积铁矿床变质后形成由磁铁矿-石英组成的变质铁矿床,变质矿床,1.概述,2、变质矿床的特点,变质矿床与变质岩产于同一地质构造环境 主要分布于:前寒武纪变质结晶基底陆块分布区 古生代造山带 中-新生代构造-岩浆活动区 特别是岛弧和活动大陆边缘,变质矿床,1.概述,变质成矿作用主要是在温度、压力作用下,使原岩/矿石建造成分、组构等发生变化的改造过程。脱水作用 重结晶作用 重组合作用 还原作用 等,变质矿床,1.概述,变余组构和变成组构
3、同时发育 变余组构如:变余层理、变余流纹、变余杏仁、变余条带等 变成组构如:板状、千枚状、片状、片麻状皱纹状、角砾状等,变质矿床,1.概述,3、变质成矿中形成的主要矿种 铁、金、铜、铅-锌、铀等金属矿床 石墨、滑石、石棉、矽线石族、石榴石、刚玉、大理岩等非金属矿床,变质矿床,1.概述,变质矿床,2.形成条件,1.变质原岩含矿性是形成变质矿床基础,原岩的岩性与组成是决定变质矿床矿物组合和变质矿床类型的基本因素之一,沉积原岩建造火山-沉积原岩建造岩浆原岩建造,变质矿床,2.形成条件,2.变质矿床形成于特定大地构造环境,前寒武古老地块显生宙造山带中-新生代构造-岩浆活化区,世界上大部分变质矿床都集中
4、在前寒武纪地块,变质矿床,2.形成条件,3.变质相与变质成矿作用,沸石相如沸石-绿泥石组合中的自然铜绿片岩相如磁铁矿-赤铁矿石英岩蓝片岩相硬玉角闪石相磁铁石英岩、刚玉、蓝晶石麻粒岩相磁铁石英岩、金红石榴辉岩相金红石,变质相与变质矿床的形成有密切的关系,变质流体从高向低变质相运移,变质矿床,2.形成条件,4.物理化学条件,温度:是岩石变质的最重要因素,决定变质反应的方向和速度,促使变质流体形成及混合岩化发生,200800,变质矿床,2.形成条件,温度升高原因 局部性温度升高 区域性温度升高 前寒武纪明显较近代大,前寒武纪时期,洋壳地热梯度比现在大数倍,太古代时地球表面温度比现在高5070。Isl
5、ey认为,当时高热流产生的热液循环速率是现在的2.54倍。,变质矿床,2.形成条件,压力:影响变质矿物组合与变质相的重要因素,负荷压力(Pl):上覆岩层的重力 单位-b、kb、Pa、GPa 范围:1-2kb7-8kb 构造应力,静压力:定向压力,动压力:非定向压力,变质矿床,2.形成条件,变质过程中,压力和温度变化同时进行,矿物形成温度随压力变化而变化,如压力为1巴时,硅灰石的形成温度为470,当压力增至500巴时,其形成温度为650。在温度相同,压力不同时,则可出现不同的矿物变体。,变质矿床,2.形成条件,压力随着变质程度的增加而增大 绿片岩相 1.52108Pa(57km深度)绿帘石角闪岩
6、相 22.5108Pa(79km深度)麻粒岩相 4.24.4108Pa(1516km深度),变质矿床,2.形成条件,变质热液流体/变质水:,直接参与变质反应良好的溶剂和催化剂利于变质成矿物质组分的活化-迁移与富集,以H2O和CO2为主,其次还包括F、Cl、B等。来源-受变质岩层、岩浆或地壳深部。促进化学反应和重结晶,或直接参加化学反应,变质矿床,3.成矿作用,1.脱水作用-dehydration,在变质作用的温度和压力影响下,变质原岩矿物或矿石矿物脱水,生成不含水或含水较少的矿物,褐铁矿 赤铁矿,硬锰矿、水锰矿 黑锰矿,变质矿床,3.成矿作用,2.重结晶作用-recrystallization
7、,变质作用使岩石中矿物晶质化或长大,蛋白石、石髓 石英,胶鳞矿 磷灰石,灰岩 大理岩,煤 石墨,变质矿床,3.成矿作用,3.还原作用-reduction,变质作用的较高温压和还原条件常使矿物中的变价元素由高价转变为低价,赤铁矿 磁铁矿,黑锰矿 蔷薇辉石,变质矿床,3.成矿作用,4.重组合作用-reorganization,变质过程中原岩/矿石组分因温度、压力及其它物理化学条件变化,形成新矿物及组合,粘土矿物 红柱石 蓝晶石+矽线石 刚玉,变质矿床,3.成矿作用,5.交代作用-metasomatism,在区域变质或混合岩化较高级变质作用过程中,由于产生大量变质流体,而发生变质交代作用,对变质矿床
8、形成具有重要意义。,6.塑性流动和变形,在区域动热变质作用过程中,对含矿岩石或已存在的矿石在定向或不均匀压力影响下,产生压碎、揉皱、塑性流动,并在一定深度条件下形成条带状、片状、皱纹状、眼球状构造,变质矿床,4.矿床类型,按照变质矿床原岩建造矿化程度划分,变成成矿-原岩石建造经变质作用形成的矿床;,受变质矿床-原矿石建造经变质作用使原矿石成分、结构构造、矿体形态、产状、品位、规模等发生变化,形成的矿床,按照变质成矿作用方式划分,变质矿床,4.矿床类型,变质矿床,4.矿床类型,区域变质成矿作用地壳深部地质作用过程中,由于区域性温度、压力升高和岩浆作用,使原岩或原生矿床中成矿组分聚集、改造形成矿床
9、的作用。区域变质矿床主要发生在前寒武纪古老的地盾或地台区,少数发生在后期造山带 分布广,矿种多,规模一般较大,具有重要的工业价值 矿产有铁、金、铜、铀以及磷、菱镁矿、石墨和石棉等,变质矿床,4.矿床类型,区域变质成矿作用 含矿原岩建造是物质基础。条带状含铁石英岩建造,含金、铁的绿岩建造,含磷、石墨的片岩建造,含钛、钒的辉石岩角闪岩建造,含硼的钠长变粒岩建造,富镁(滑石、菱镁矿)变质碳酸盐建造等,变质矿床,4.矿床类型,区域变质成矿作用含矿原岩建造中的成矿物质通过两种方式得到改造和富集:原岩中矿物经脱水、重结晶和重组合作用而富集成矿。如磁铁石英岩矿床、磷灰石矿床、石墨矿床等变质热液交代使成矿组分
10、得到富集。原岩构造裂隙,变质矿床,4.矿床类型,接触变质成矿作用压力影响很小,以热力作用为主,主要是交代作用、重结晶和重组合作用石墨、大理岩、高铝矿物原料等;较贫的沉积赤铁矿经接触变质成为较富磁铁矿矿床,变质矿床,4.矿床类型,接触变质成矿作用 围岩性质对接触变质矿床的形成具重要意义,围岩成分直接决定接触变质产物,如煤经接触变质后形成石墨,石灰岩则形成大理岩 围岩物理性质对接触变质强度和规模有一定影响,钙质岩石较泥质岩石导热性强,重结晶范围较泥质岩石大,变质矿床,4.矿床类型,接触变质成矿作用 侵入体岩性和规模对接触变质矿床的形成也有很大影响。接触带特征对接触变质发育程度有一定影响。接触变质晕
11、常呈带状分布,一般可分为三个带:即显著重结晶带,过渡带和原岩带。如湖南郴州石墨矿,靠近侵入体为石墨,稍远为半石墨,再远则为未变质的煤层,变质矿床,4.矿床类型,混合岩化成矿作用 在区域变质作用基础上,深部上升的流体作用,使原岩在地壳深处重熔成熔浆;这些流体和熔浆又渗透到变质岩中,以交代方式带入K、Na和Si等,带出Fe、Mg、Ca等组份,使变质岩的矿物成分和化学成分不断地向接近花岗质岩石的方向发展,这种由变质作用向岩浆作用转化的过程称为混合岩化作用。强烈的交代作用可使一部分成矿物质发生迁移和富集,从而形成混合岩化矿床分为:早期交代重结晶阶段和中晚期热液交代阶段,变质矿床,4.矿床类型,早期交代
12、重结晶阶段 新生长英质熔浆对原岩组份交代,以碱质交代为主,挥发份也起一定作用。温度增高,硅酸盐矿物发生重结晶,组分重组合,导致有用矿物粒度加大和局部富集,使其具有工业价值。矿床有云母、石墨、磷灰石、刚玉、石榴石、锆石、独居石和金红石等后期 交代反应使硅酸盐矿物大量分解,形成含(OH)较多的铝硅酸盐。原来长英质熔浆,逐渐演变成热液,经过交代作用后从原岩中带出的各种组份,呈氧化物或络合物存在于热液中,进入中晚期热液交代阶段,变质矿床,4.矿床类型,中晚期热液交代阶段 混合岩化热液携带早期阶段带出的有用组份,引起围岩蚀变和矿化。早期铁镁质硅酸盐被交代,使中晚期热液中含有较多的Fe、Mg、Ca等组份形
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