矿床学 袁见奇 第五章.docx

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矿床学袁见奇第五章

第五章：

伟晶岩矿床

主要内容：

　　　　一、伟晶岩矿床的概念及工业意义

　　　　二、伟晶岩（矿床）的成因

　　　　三、伟晶岩矿床的特点

　　　　四、伟晶岩（矿床）的分类

　　　　五、伟晶岩成岩成矿地质条件

　　　　六、思考题与单元实习

5.1　伟晶岩矿床的概念及工业意义

（一）概念

　　1、伟晶岩是一种矿物颗粒粗大的脉岩，其矿物颗粒特别粗大，一般多在1－10cm以上，大者可达1－2m。

依据伟晶岩的岩性分为：

   　a、花岗伟晶岩；

   　b、碱性伟晶岩；

   　c、基性和超基性伟晶岩，各种伟晶岩的主要造岩矿物成分分别与花岗岩、碱性岩和基性超基性岩相当。

其中分布最广，与成矿关系最密切的是花岗伟晶岩，其次是碱性伟晶岩。

   　2、伟晶岩矿床是在伟晶岩形成过程中有用组分富集达到工业要求而形成的矿床。

（二）工业意义：

   与伟晶岩矿床有关的主要矿产为云母、长石、石英。

有关的重要金属矿产有Li、Be、Nb、Ta、Cs、W、Sn、Mo、U、Th、REE。

其他非金属矿床有萤石、磷灰石、压电石英等。

常见宝石矿产是海蓝宝石（绿柱石）、碧玺（电气石）、黄晶（黄玉）、水晶等。

5.2　伟晶岩（矿床）的成因

（一）伟晶岩的成因学说：

　　关于伟晶岩的成因认识可归纳为两种完全不同的观点，即岩浆成因学说和重结晶交代说。

1、岩浆说

此种观点认为，伟晶岩及伟晶岩矿床是由高挥发分岩浆在有利条件下经过缓慢、充分的结晶分异作用形成的。

挥发组分在成岩成矿过程中起到了至关重要的作用：

高挥发组分降低了岩浆的粘度和结晶温度，有利于岩浆的运移和结晶分异；挥发组分热容量大，有利于高挥发分岩浆缓慢冷凝结晶形成伟晶结构；挥发组分易与有用金属结合形成易溶络合物，使这些有用组分在高挥发分岩浆中富集并最终成矿。

有关高挥发分岩浆已知有两种成因：

一种是岩浆侵入体冷凝结晶的晚期因挥发组分逐渐汇聚形成的高挥发分残余岩浆，另一种是变质过程中岩石发生的部分熔融作用－－即混合岩化形成的高挥发分岩浆。

2、重结晶交代说

此种观点否认高挥发分岩浆的存在，认为伟晶岩及伟晶岩矿床是由已结晶的岩石在后期热液的作用下被交代、重结晶形成的。

（二）形成过程及结构构造分带

费尔斯曼等认为伟晶岩的成岩成矿作用及过程可分如下几个阶段，使伟晶岩内部常具明显的分带。

1、后岩浆阶

段该阶段岩石由岩浆冷凝结晶形成，成岩温度在600－800ºC之间。

此阶段早期是高挥发分岩浆侵入到有利构造空间后冷凝结晶的初始阶段，形成了伟晶岩的边缘带。

边缘带的主要矿物为长石和石英。

由于围岩温度较低，岩浆温度下降相对较快，因此岩石常具细粒伟晶结构。

边缘带一般不连续，不含有用矿物。

图5－1伟晶岩内部分带示意图

1－边缘带；2－外侧带；3－中间带；4－内核；5－交代矿物带

 此阶段晚期，继边缘带形成之后岩浆中挥发组分的含量相对增高，温度下降相对减缓，岩浆结晶形成外侧带。

外侧带的主要矿物为斜长石、钾微斜长石、石英、白云母等，岩石一般具细粒－中粒伟晶结构，当岩浆成分达到石英与长石共结比时则形成外侧带常见的文象结构。

外侧带一般也不连续，可出现少量绿柱石等矿物但一般不构成矿体。

2、气成阶段

随着边缘带和外侧带硅酸盐矿物的不断结晶，挥发组分含量不断增加，成岩成矿介质逐渐由岩浆转变为超临界流体，成岩成矿温度在600－400ºC之间，形成中间带和内核。

该阶段早期以结晶作用为主，形成的主要矿物为钾长石、钾微斜长石、石英、白云母，在富含稀有元素和稀土元素的条件下则还可形成绿柱石、锂辉石及稀土元素矿物。

随着温度降低、流体成分的改变和水作用的增强等条件的变化，依次发生白云母化、钠长石化及（在富含稀有元素时）稀有金属等多种交代作用，形成交代矿物构成的岩相带和大量具重要工业价值的白云母和锂辉石、锂云母等稀有金属矿物，交代作用可延续到热水溶液阶段。

此阶段形成的中间带（包括叠加的交代产物）主要矿物为钾长石、钾微斜长石、石英、白云母、钠长石，在富稀有、稀土元素条件下还有绿柱石、锂辉石、锂云母等稀有金属矿物及稀土元素矿物，岩石具粗粒伟晶结构、似文象结构及块状伟晶结构、交代结构。

中间带一般较连续，是赋矿的有利部位。

内核位于伟晶岩体（脉）的中心部位，主要矿物是具块状及巨晶结构的石英，因而又称石英核。

长石（及锂辉石），内核的发育状况取决于伟晶岩的形态和分异情况，分异完全时可具完好的内核，分异不完全时可不具内核或仅发育于伟晶岩脉膨大部位而呈断续分布。

内核是石英（硅石）矿体的产出部位，内核中常可见晶洞，是水晶及黄玉等宝石矿物的重要成矿部位。

图5－2　含水晶伟晶岩剖面图（内蒙）

1－中粗粒黑云母花岗岩；2－细晶岩带；3－文象伟晶岩带；4－长石石英块体带；5－长石块体带；

6－钠长石化长石石英块体带；7－钠长石化长石块体带；8－石央核；9－水晶晶洞；10－糖粒状钠长石交代体；

11－叶钠长石交代体；12－钠长石－云母交代体；13－钠长石－白云母－石英交代体；14－绿柱石；

15－晚期微斜长石，正长石晶体和晶簇；16－黄玉

3、热水溶液阶段

此阶段是温度下降至400ºC以下开始的。

由于环境温度已降至水的临界温度以下，成矿介质已由超临界流体转变为热水溶液。

此阶段仍有部分矿物在内核及晶洞中结晶以致成矿，如水晶等（见图5－2）。

另外，还可发生重要的交代作用，继续形成相应的矿物带以及矿体。

交代作用多发生于中间带及其与核的过渡部位，是白云母及锂辉石、锂云母的稀有金属的重要成矿部位。

5.3　伟晶岩矿床的特点

　　1、伟晶岩体（矿床）的规模、形状和产状

　　伟晶岩体大小不一，差别极大。

大者厚可达数十米，常可达数百米至上千米。

小者厚仅数厘米，长仅数米。

　　伟晶岩体的形状也是多种多样，最常见的是脉状、凸镜状及囊状，可见串珠状、网状等不规则形状。

图5－3　伟晶岩体形态图

1－规则的脉状则脉状体；3－凸镜状体体；2－不规；4－囊状体；5－串珠状体

图5－4　网状伟晶岩脉

（据胡受奚等《矿床学》，1981）

1－伟晶岩脉；2－东西向压性断裂；3－裂隙走向实线箭头表示压应力方向；虚线箭头表示张应力方向

　　伟晶岩体均产于断裂及其他形式的构造裂隙中，因此伟晶岩的分布、形状和产状均受其容矿（岩）构造的控制。

如产于剪性构造中的伟晶岩多呈形态规则、延伸较大的岩脉，产于张性构造中者则常呈延伸较小的凸镜体。

岩体形状和产状对成矿有影响，规则、近直立的岩体其内部分带多呈对称状分布，凸镜状、囊状岩体或岩体膨大部位有利于分异和成矿。

2、伟晶岩（矿床）的物质成分特征

由于挥发组分与多种金属元素结合为易溶络合物并将它们汇集于伟晶岩中，因而伟晶岩除含一般造岩元素外还经常富含F、Cl、B、P等挥发组分、稀有金属元素、稀土元素、放射性元素和Sn、W、Mo等有色金属元素及Fe、Mn等金属元素。

与其复杂化学成分相应的是矿物的多样性。

除含一般造岩矿物外，常见锂辉石、锂云母、绿柱石等多达十余种含Li、Be、Nb、Ta、Zr、Cs稀有金属元素的矿物；独居石、褐帘石、磷钇矿、晶质铀矿等稀土元素及放射性元素矿物；锡石、黑钨矿、辉钼矿等有色金属矿物及磁铁矿、钛铁矿等；萤石、电气石、磷灰石、黄玉等含挥发组分的矿物。

3、伟晶岩（矿床）的结构构造特征

伟晶岩（矿床）的最突出的特征是具伟晶结构、文象结构和似文象结构。

按矿物颗粒大小伟晶结构分为：

细粒伟晶结构（≤0.5cm，中粒伟晶结构（0．5－2cm），粗粒伟晶结构（2－10cm）和块状伟晶结构（＞10cm）。

此外，伟晶岩（矿床）还常具交代结构。

伟晶岩（矿床）的另一个突出的特征是岩体内部常具明显的带状构造（见图5－5）。

如前所述，结晶分异最完全时可从边缘到中心依次形成边缘带、外侧带、中间带和内核（各带特征如前述）。

当后期交代作用发育时还可形成具有不同矿物组合特征的交代带。

5.4　伟晶岩矿床的分类

目前对伟晶岩（矿床）仍然没有统一的分类，以下介绍两种较常用的分类。

（一）K．A．弗拉索夫的分类

依据伟晶岩分异程度、矿物共生关系和结构特征分为以下五种类型：

图5－5　伟晶岩的构造－共生类型图（据K.A.符拉索夫）

1－花岗岩；2－伟晶花岗岩；3－微斜长石；4－石英；5－接触边缘及白云母－石英－长石带；6－文象及花岗结构伟晶岩；7－块体带；8－微斜长石单矿物带；9－石英－锂辉石带；10－石英块体和石英带；11－交代组合和交代带：

钠长石、石英、白云母、微斜长诗残余体和稀有金属矿物：

锂云母、绿柱石部分含铯矿物、铌－钽酸岩矿、多色性电气石、锂辉石等；12－锂云母带；13－锂辉石；14－绿柱石；15－铯榴石；16－磷铝石；17－晶洞：

高岭石族矿物、石英晶体、锂云母、紫锂辉石等。

　Ⅰ、文象和等粒型伟晶岩　相当于仅发育到外侧带的伟晶岩，岩石矿物组合及结构构造与花岗伟晶岩的外侧带相当。

（见图5－6）

　Ⅱ、块状型伟晶岩　相当于发育到中间带但没有内核并且未发生显著交代作用的伟晶岩。

岩体中心部位具粗粒伟晶结构和块状伟晶结构，主要矿物是长石、石英和白云母，可含一定数量的稀有金属矿物。

图5－6　花岗伟晶岩脉的内部构造（据费尔斯曼）

1－花岗岩，2－长英岩带；3－文象花岗岩带；4－长石－石英带；5－晶洞带

Ⅲ、完全分异型伟晶岩  相当于结晶分异到已形成块状石英内核的伟晶岩。

此类伟晶岩内可见明显的钠长石化、云英岩化等交代作用。

主要矿物有微斜长石、石英、白云母、钠长石以及绿柱石、锂辉石，其中白云母、绿柱石和锂辉石均可能构成工业矿体。

Ⅳ、稀有金属交代型伟晶岩  相当于形成内核以后又发生了强烈的稀有金属交代作用的伟晶岩，形成了由钠长石、锂云母、绿柱石、铌钽铁矿、铯榴石、磷灰石、铀矿物等矿物组成的交代带，构成稀有金属的重要矿床。

（见图5－7）

图5－7　辽宁海城长石伟晶岩剖面图

1－岩石碎屑；2－钾长石片麻岩；3－辉绿岩；4－云斜煌斑岩；5－黑云母辉长片麻岩；

6－斜长石中粒伟晶岩；7－文象带；8－块状斜长石带；9－石英核；10－块状微斜长石带

Ⅴ、长石－锂辉石型伟晶岩  没有文象带和内核、交代作用非常强烈、主要由钠长石、锂辉石、石英和大量稀有金属元素矿物构成的伟晶岩。

此种伟晶岩构成重要的稀有金属矿床。

（见图5－8）

图5－8　新疆阿尔泰含稀有金属花岗伟晶岩脉地质平面图

1－浮土；2－块状石英带；3－块状微斜长岩带内带；4－小块状钠长石带；5－石英－锂辉石带；6－锂辉石带；

7－石英－白云母巢状体带；8－块状微斜长石带外带；9－细粒钠长石巢状体带；10－文象花岗岩带；11－辉长岩；12－锂云母带

（二）矿物组合分类

邹天仁等人依据云母类型和共生矿物将伟晶岩分成不同的类型并以主要矿物组合（石英除外）命名，如：

黑云母－更长石－微斜长石型、二云母－微斜长石型、白云母－微斜长石－钠长石－锂辉石型、锂云母－钠长石型等。

此种分类方法较简单适用，国内多有应用。

5.5　伟晶岩成岩成矿地质条件

（一）地质构造条件

伟晶岩具有呈区、呈带、呈群分布的特征，这些多是由地质构造条件控制的。

　　1、大地构造条件

   大地构造背景控制了伟晶岩的分布区域。

有利于伟晶岩成岩和成矿的大地构造单元有两种：

　　a、古生代以来的地槽褶皱带（相当于古大陆边缘弧及岛弧），如阿勒泰地区，

　　b、大陆板块内的地轴、地盾等古老变质结晶基底的出露区，如内蒙地轴。

两种地质环境共同的特征是都经历强烈的构造岩浆活动和深变质作用，属深变质岩区。

此种大地构造环境不仅有利于高挥发分残余岩浆和混合岩化岩浆的产生，而且深变质环境具有很高的环境温度，有利于高挥发分岩浆缓慢冷凝和结晶分异形成伟晶岩（矿床）。

　　2、区域构造条件

 在上述有利大地构造单元内，伟晶岩脉具有带状分布的特征，常构成宽10-20km，长数十至数百km的伟晶岩带。

控制伟晶岩带分布的有利区域性构造部位是大型复式背斜的轴部和深大断裂的上盘（见图5-9）。

这些构造部位都是区域中的相对减压带，水及深部岩浆等流体都趋向于在这样的地带运移。

高水分压可降低矿物的熔融温度，因此也有利于发生混合岩化，产生高挥发分岩浆。

在伟晶岩带中，伟晶岩体也常相对集中成群分布。

控制伟晶岩体（脉）群分布的构造部位常是次级构造或大型区域构造与不同方向构造的交汇部位（见图5-10）。

图5-9北贝加尔白云母区的白云母矿床（1—18）分布略图

1—丰富贯入体带；2—正常贯入体带；3—单一岩脉带；4—白云母矿床带；5—平移-逆掩断层和平移-正断层；

6—深断裂；7—伟晶岩的分布界限；8—伟晶岩富集程度不同的各带界限；9—实验的剪切应力线

　　3、断裂、节理、片理等次级构造条件

   如前所述，这些次级构造直接控制了单个伟晶岩体（脉）的分布及形态。

（二）岩浆岩条件

   如前所述,侵入岩浆结晶晚期可产生形成伟晶岩的高挥发分岩浆，因此众多伟晶岩及伟晶岩矿床在成因上和空间上都与花岗岩类侵入体有密切关系，多分布于岩体顶部、边部及附近围岩中（图5-11），并且形成不同类型伟晶岩环绕花岗岩体的分带。

图5-10 某构造带伟晶岩脉分布图

（据黎家祥、曹如亮等）

1—前震旦系板溪群片岩；2—板溪群捕虏体；3—燕山晚期二次侵入体；4—燕山晚期一次侵入体；5—花岗闪长岩；

6—伟晶岩；7—地质界线；8—复活断层；9—仰冲断层；10—斜冲断层；11—性质不明断层

图5-11花岗伟晶岩型锡稀有金属矿床分带模式图（据杨岳清，1995）

1-黑云母二长花岗岩；2-二云母（白云母）钾长石奥长石（早期钠长石）伟晶岩；

3-富铍白云母钠长石（奥长石）钾长石伟晶岩；4-富铍铌白云母钾长石钠长石伟晶岩；

5-富锂铷铯铍钽（铌）锡白云母钠长石锂辉石伟晶岩；6-富锡钽（铌）白云母钠长石伟晶岩；

7-前寒武系（或前泥盆系）绿片岩-低角闪岩相变质岩系

图5-12四川某地不同类型伟晶岩空间分布图

（据地质科学院地质矿产所稀有组，1975）

1—二云母花岗岩；2—微斜长石型伟晶岩；3—微斜长石钠长石型伟晶岩；4—钠长石型伟晶岩；

5—钠长石锂辉石型伟晶岩；6—钠长石锂云母型伟晶岩；7—类型分带线；8—类型分带编号

Ⅰ—微斜长石伟晶岩带；Ⅱ—微斜长石-钠长石带；Ⅲ—钠长石带；Ⅳ—锂辉石带；Ⅴ—锂（白）云母带

   与伟晶岩相关的侵入体一般为规模较大的深成花岗岩岩株及岩基（见图5-12），原因可能有如下几个方面：

1、大规模的岩浆侵入则结晶晚期有利于产生足量的残余高挥发分岩浆，为伟晶岩（矿床）的形成提供了丰富的物质基础；2、深成环境具有较大的围岩压力，使高挥发分岩浆中的挥发分不易释放；大型侵入体可有更多的热能传递于围岩中，使岩体和围岩长期保持较高的温度。

后两种因素均有利于高挥发分岩浆缓慢结晶和充分分异。

   （三）围岩条件

   围岩的力学性能和渗透性、导热性等物理性能影响构造裂隙的发育和高挥发分岩浆的封闭条件，从而可能影响伟晶岩的发育程度。

高挥发分岩浆贯入构造裂隙后可能与围岩发生一定程度的物质交换作用，因此围岩的化学成分对一些矿床的形成可发生重要影响。

例如，碳酸盐等贫硅围岩可导致熔浆中SiO流失形成去硅伟晶岩，有利于刚玉的形成；富钙围岩可导致熔浆中钙质增加，从而有利于褐帘石、锂辉石等含钙矿物的形成；富镁围岩中的Mg常可与岩浆中的Li、Cs发生交换反应，因而不利于锂、铯等元素富集成矿。

思考如下问题

1、伟晶岩矿床多形成于何种大地构造环境？

其分布有何规律？

多受何种构造控制？

2、分异完全的花岗伟晶岩内部常可分为哪些带？

各带的矿物组合及结构构造有何特征？

3、含矿的伟晶岩多具哪些特征？

常见相关矿种多产于伟晶岩的何种部位？

实习单元三：

伟晶岩矿床