偉晶巖礦床課件

偉晶巖礦床第一節(jié)偉晶巖礦床及其地質(zhì)特征一、偉晶巖與偉晶巖礦床二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征第二節(jié)偉晶巖礦床的形成條件及成礦作用一、偉晶巖礦床的形成條件二、偉晶巖礦床的成因第三節(jié)偉晶巖礦床的主要類型一、稀有金屬偉晶巖礦床二、白云母偉晶巖礦床三、水晶偉晶巖礦床四、長石偉晶巖礦床一、偉晶巖與偉晶巖礦床偉晶巖是指由特別粗大的礦物晶體所組成，具有一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，常呈規(guī)則或不規(guī)則巖墻、巖脈或凸鏡狀產(chǎn)出的地質(zhì)體。偉晶巖礦床若偉晶巖中的有用礦物或金屬元素富集達到工業(yè)要求時，便構(gòu)成了偉晶巖礦床（pegmatiteoredeposits）。巖漿偉晶巖——自然界中的各種火成巖均可形成相應(yīng)的偉晶巖，但最具工業(yè)價值、分布最廣的偉晶巖是花崗偉晶巖，其次是堿性偉晶巖，其他偉晶巖一般不具有工業(yè)價值。變質(zhì)偉晶巖——是變質(zhì)作用達到高級階段，發(fā)生偉晶巖化作用的產(chǎn)物第一節(jié)偉晶巖礦床及其地質(zhì)特征一、偉晶巖與偉晶巖礦床偉晶巖的巨大礦物晶體往往是良好的非金屬原料，其中也常常發(fā)生稀有元素的高度富集。因此，偉晶巖礦床有著特殊的工業(yè)意義，某些稀有元素和稀土元素礦產(chǎn)的重要來源，有些偉晶巖礦床中的U、Th以及Sn、W等也很重要，長石、石英和云母等則是本類礦床中的主要礦產(chǎn)。在一些偉晶巖礦床中還產(chǎn)出許多寶石類礦物，如黃玉、水晶、綠柱石、電氣石等。第一節(jié)偉晶巖礦床及其地質(zhì)特征（一）偉晶巖的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模形態(tài)——偉晶巖的形態(tài)復(fù)雜，產(chǎn)狀多樣。偉晶巖通?？砂l(fā)育脈狀、透鏡狀、囊狀、筒狀、網(wǎng)狀及不規(guī)則狀等多種形態(tài)（圖4-1），其中以各種規(guī)則或不規(guī)則的脈狀占主導(dǎo)地位。第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征（一）偉晶巖的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模產(chǎn)狀——偉晶巖脈在走向和傾向上可以膨大、收縮，也可呈雁行排列和尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象（圖4-2）。第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征（一）偉晶巖的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模產(chǎn)狀——偉晶巖既可與圍巖產(chǎn)狀一致，也可切割圍巖，產(chǎn)狀有陡有緩。陡傾斜或直立的巖體，一般是左右對稱的，礦化富集在脈的上部或頂部，特別是脈體的膨大部分。而緩傾斜的偉晶巖體，上下可以不完全對稱，礦化多富集在脈體的上部。據(jù)不完全統(tǒng)計，在板狀偉晶巖中，傾角在45°~90°之間的，對稀有金屬礦化富集最為有利。規(guī)?！泄I(yè)價值的偉晶巖大小差別很大，長由幾米變化到幾百米，甚至2000m以上，但以20~300m居多；厚度由幾厘米變化到幾十米，甚至達300m，以0.5~30m為主；延深通常由幾十到幾百米。偉晶巖脈在三維空間上的延長并無一定的對應(yīng)關(guān)系，地表又長又厚的偉晶巖脈并不一定延深就大，反之亦然。第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征（二）偉晶巖礦床的物質(zhì)組成1.化學(xué)成分偉晶巖礦床中至少集中了40種以上的化學(xué)元素，主要是氧和親氧元素Si、Al、Na、K、Ca等，其次為稀有、分散、稀土和放射性元素Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、Hf、La、Ce、U、Th等。此外，W、Sn、Mo等金屬元素和F、B、Cl、P等揮發(fā)份含量也較高。稀有、稀土和放射性元素，在偉晶巖中常常高度富集，其含量可以超過克拉克值的幾倍、幾十倍、幾百甚至幾千倍。例如，Li和Be的克拉克值分別是0.0021%和0.00013%，而在偉晶巖礦床中含量可分別達1%~2%和1%，大約富集了476~952倍和7692多倍。第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征（二）偉晶巖礦床的物質(zhì)組成2.礦物成分，由于偉晶巖中化學(xué)成分的多樣性，因而偉晶巖中的礦物成分也是豐富多彩的。據(jù)統(tǒng)計，偉晶巖中礦物種類在300種以上，主要包括：（1）硅酸鹽礦物：石英（包括水晶）、長石（斜長石、微斜長石、正長石）、云母（白云母、黑云母）、霞石和輝石等，其中長石、石英和云母常構(gòu)成偉晶巖的主體部分。（2）稀有和放射性礦物。（3）稀土元素礦物：獨居石、磷釔礦、褐簾石等。（4）其他金屬礦物：錫石、黑鎢礦、輝鉬礦、磁鐵礦和鈦鐵礦等。（5）含揮發(fā)分礦物：螢石、電氣石、黃玉、磷灰石等。第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征（二）偉晶巖礦床的物質(zhì)組成花崗偉晶巖的化學(xué)成分和礦物成分與有關(guān)的花崗巖基本一致。習(xí)慣上將單純由長石、石英、云母組成的偉晶巖稱為簡單偉晶巖；而含有Li、Be、Nb、Ta等稀有元素礦化的偉晶巖不僅礦物成分復(fù)雜，而且交代現(xiàn)象也十分明顯和普遍，因此稱為復(fù)雜偉晶巖，其往往是在簡單偉晶巖基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征（三）偉晶巖（礦床）的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1.偉晶巖的結(jié)構(gòu)礦物晶體粗大是偉晶巖有別于其他巖脈的重要特征之一，它?？杀然◢弾r中同種礦物大幾倍、幾十倍，甚至幾千倍，因此巨晶結(jié)構(gòu)（偉晶結(jié)構(gòu)）是偉晶巖所特有的結(jié)構(gòu)。例如，偉晶巖中已知最大的微斜長石重達100t，綠柱石達320t，鈮鉭鐵礦達300kg，鋰輝石晶體長達14m，黑云母面積達7m2，白云母達32m2。偉晶巖的粒度劃分與一般的侵入巖不同，有其獨特的標(biāo)準(zhǔn)：細粒為0.5~2cm，中粒為2~5cm，粗粒為5~15cm，塊狀體為大于15cm。第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征（三）偉晶巖（礦床）的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造1.偉晶巖的結(jié)構(gòu)除偉晶結(jié)構(gòu)外，在不同類型的偉晶巖中，常常發(fā)育一些共同的結(jié)構(gòu)，常見的有細粒偉晶花崗結(jié)構(gòu)、文象結(jié)構(gòu)和似文象結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、文粒結(jié)構(gòu)等。各種交代結(jié)構(gòu)也廣泛發(fā)育，如溶蝕結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)等?；◢弬ゾr的特征結(jié)構(gòu)是文象結(jié)構(gòu)，這是區(qū)別偉晶巖與似偉晶巖的重要標(biāo)志。第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征（三）偉晶巖（礦床）的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造2.偉晶巖的構(gòu)造偉晶巖的內(nèi)部構(gòu)造也比較復(fù)雜，偉晶巖礦床中，特別是早期堿交代發(fā)育完全的偉晶巖中，帶狀構(gòu)造是最主要和常見的。第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征具體表現(xiàn)為沿巖體的走向和傾向，由偉晶巖不同結(jié)構(gòu)的部分組成的條帶，呈有規(guī)律的帶狀分布。發(fā)育完好的帶狀構(gòu)造，從偉晶巖的邊緣到中心，一般可分為如下四個帶（圖4-3）：（三）偉晶巖（礦床）的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造從偉晶巖的邊緣到中心，一般可分為如下四個帶（圖4-3）：邊緣帶：偉晶巖邊部與圍巖接觸帶，由細粒結(jié)構(gòu)的石英和長石組成；外側(cè)帶：由文象結(jié)構(gòu)及粗粒結(jié)構(gòu)的長石、石英和云母組成，有時可出現(xiàn)綠柱石；中間帶：呈粗粒結(jié)構(gòu)和偉晶結(jié)構(gòu)，除長石、石英、云母外，出現(xiàn)大量的稀有、放射性、稀土元素礦物，且交代作用發(fā)育，是偉晶巖礦床產(chǎn)出的主要部位；內(nèi)核：由石英塊體或石英和鋰輝石塊體組成；第一節(jié)二、偉晶巖礦床的地質(zhì)特征（一）形成溫度和壓力（深度）1.溫度邊緣帶細晶巖的形成溫度為1000℃左右；中間帶的細粒、中粗粒及塊體的形成溫度為800~500℃；晶洞礦物的形成溫度可降至160℃或更低；各種交代礦物（鈉長石化、白云母化、云英巖化、鋰云母化、石榴石化等）的形成溫度為500~200℃。偉晶巖形成溫度的范圍較大，約為1000~160℃之間，其主體部分則約形成于700~200℃之間，稀有金屬礦化主要發(fā)生于500~300℃之間。在偉晶巖形成過程中，從邊緣到中心，礦物的形成溫度是逐漸降低的。第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件（一）形成溫度和壓力（深度）2.壓力（深度）偉晶巖形成時的壓力，根據(jù)Б.施馬京的實驗資料，開始時可能達到800~500Mpa，結(jié)束時降至200~100Mpa。絕大部分偉晶巖形成深度均較大，特別是花崗偉晶巖，即它們在相當(dāng)大的壓力條件下形成的。理論和實踐都證實，花崗偉晶巖產(chǎn)于3~9km，有的可能更深些。這是因為只有在相當(dāng)大的壓力下，揮發(fā)性組分才能保留在巖漿中，形成偉晶巖，否則，這些揮發(fā)性組分在超臨界溫度下發(fā)生沸騰、氣化和外逸，不利于偉晶巖形成。另外，較大的深度可使熱量散失緩慢，從而有利于體系長時間結(jié)晶作用進行。第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件（一）形成溫度和壓力（深度）2.壓力（深度）證明偉晶巖形成深度很大的地質(zhì)資料很多：①偉晶巖均出露于那些在地質(zhì)歷史上經(jīng)受過長期強烈上升或剝蝕的地區(qū)；②與偉晶巖伴生的往往是角閃巖相，甚至是麻粒巖相變質(zhì)巖；③與偉晶巖有關(guān)的花崗巖均屬深成巖相；④偉晶巖形成時代大多較老，多屬古生代或前古生代，中生代偉晶巖多不典型；⑤偉晶巖地區(qū)一般不伴生同時代的角礫巖。第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件（一）形成溫度和壓力（深度）2.壓力（深度）按偉晶巖礦床的形成深度可以分出4個偉晶巖相：（1）較小深度的水晶偉晶巖相，深度為1.5~3km；（2）中等深度的稀有金屬偉晶巖相，深度為3.5~7km；（3）較大深度的云母偉晶巖相，深度從7~8km到10~11km；（4）極深的陶瓷原料偉晶巖相，形成深度超過10~11km。第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件（二）揮發(fā)性組分的作用水、氟、氯、硼、二氧化碳、磷等揮發(fā)性組份的存在和數(shù)量的多寡，對形成偉晶巖礦床有十分重要的意義。首先，揮發(fā)性組分能降低巖漿的粘度和礦物的結(jié)晶溫度（含水1%能降低熔點30~50℃），延緩結(jié)晶時間，有利于形成巨大的礦物晶體和良好的帶狀構(gòu)造。其次，揮發(fā)性組分可與稀有元素等結(jié)合形成易溶化合物，隨著溫度的下降和揮發(fā)性組分的增加，稀有元素在偉晶巖形成作用的后期得到高度富集，并逐漸轉(zhuǎn)入氣水熱液并發(fā)生交代作用，從而形成豐富的稀有元素礦物。另外，揮發(fā)性組分具有高的熱容，所攜帶的熱量也大，因此有利于長期、緩慢的結(jié)晶。第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件與花崗偉晶巖礦床有成因聯(lián)系的花崗巖多呈巖基狀產(chǎn)出，出露面積可達數(shù)百平方公里。通常情況下，花崗巖體愈大，偉晶巖脈數(shù)量越多，構(gòu)成的偉晶巖區(qū)規(guī)模愈大。不同類型的偉晶巖礦床，總是與一定深度相的花崗巖類有關(guān)。例如，水晶偉晶巖礦床在成因上是與淺成的花崗巖類侵入體有關(guān)；而稀有金屬偉晶巖礦床則是與中深成的花崗巖類侵入體有關(guān)，它們是有關(guān)巖漿分異的最后產(chǎn)物。（三）巖漿巖條件第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件空間上，偉晶巖可產(chǎn)于母巖侵入體的頂部和邊部，也可分布在母巖附近的沉積-變質(zhì)巖中（圖4-4）。（三）巖漿巖條件第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件在一些地區(qū)的偉晶巖礦田中，經(jīng)常可見不同類型的偉晶巖圍繞花崗巖體呈帶狀分布，這種帶狀分布從花崗巖到圍巖方向表現(xiàn)為（圖4-5）：（三）巖漿巖條件第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件（四）圍巖條件偉晶巖礦床往往產(chǎn)于區(qū)域變質(zhì)作用較發(fā)育地區(qū)，所以偉晶巖礦床的圍巖往往是各類片巖、片麻巖等，此外還有粗?；◢弾r，少量產(chǎn)在鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖石中。在未經(jīng)變質(zhì)的沉積蓋層以及火山巖中，偉晶巖比較少見。圍巖條件對偉晶巖礦床的影響主要表現(xiàn)在2個方面：一是由于圍巖的物理性質(zhì)影響裂隙的性質(zhì)及其發(fā)育程度，因而也影響到偉晶巖的形態(tài)，如在片巖化的圍巖中易形成板狀偉晶巖，在片麻巖和花崗巖質(zhì)巖石中常形成透鏡狀和柱狀偉晶巖。另一是圍巖的成分對偉晶巖中某些元素的分散和富集也有一定影響，如圍巖為灰?guī)r時，可使偉晶巖中的鋰富集，形成大量鋰輝石；圍巖是角閃巖、黑云母片巖、鎂鐵質(zhì)巖等含鎂巖石時，由于鎂和鋰的地球化學(xué)性質(zhì)相似，易于發(fā)生類質(zhì)同象置換，使部分鋰分散到圍巖中，而引起偉晶巖中鋰的貧化。第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件地質(zhì)構(gòu)造對偉晶巖的分布具有明顯的控制作用。大量資料表明，花崗偉晶巖主要分布在褶皺帶內(nèi)、地臺邊緣的區(qū)域斷裂帶附近或不同構(gòu)造單元結(jié)合部位。偉晶巖帶——沿著區(qū)域性斷裂帶，偉晶巖帶延伸常達數(shù)十、數(shù)百甚至數(shù)千公里以上，寬度往往只有數(shù)公里到十幾公里。偉晶巖區(qū)（田）——偉晶巖帶內(nèi)的一些地段偉晶巖密集，密集的地段有人稱為偉晶巖區(qū)或偉晶巖田。偉晶巖區(qū)（田）內(nèi)的偉晶巖和其相鄰的花崗巖體大都來源于同一巖漿源，是巖漿演化不同階段的產(chǎn)物。偉晶巖區(qū)（田）常受背斜軸部、地層接觸帶、斷裂帶等構(gòu)造控制。偉晶巖脈——偉晶巖區(qū)（田）內(nèi)的偉晶巖脈的分布常受各種斷裂、裂隙等次一級構(gòu)造的控制。（五）地質(zhì)構(gòu)造條件第二節(jié)一、偉晶巖礦床的形成條件（一）巖漿偉晶巖礦床成因由巖漿作用形成偉晶巖的假說較多，歸納起來主要有如下3種不同觀點：1.巖漿結(jié)晶觀點——以費爾斯曼、尼格里、弗拉索夫等為代表。他們認為，在高溫、高壓下，揮發(fā)性組分能無限溶解于巖漿中，因此在巖漿結(jié)晶末期，形成富含揮發(fā)組分的巖漿，緩慢冷卻而結(jié)晶形成偉晶巖。2.熱液交代觀點——贊成這一觀點的以查瓦里斯基和尼基京為代表?；◢弬ゾr礦床的具體形成過程分為2個階段：第一階段為母巖再結(jié)晶階段。第二階段為交代作用階段。3.巖漿結(jié)晶與熱液交代兼容的觀點——這一觀點以美國地質(zhì)學(xué)家瓊斯、赫斯、舍列爾等為代表。他們認為偉晶巖形成的過程可以分為2個獨立的階段：首先是巖漿階段，第二階段是交代階段第二節(jié)二、偉晶巖礦床的成因（一）巖漿偉晶巖礦床成因第二節(jié)二、偉晶巖礦床的成因變質(zhì)成因的偉晶巖大多與前寒武紀(jì)變質(zhì)雜巖有關(guān)。它是由超變質(zhì)的深熔作用或選擇重熔作用形成的一種深熔流體，隨著揮發(fā)組分的聚集，對固態(tài)巖石發(fā)生重結(jié)晶作用及交代作用，或沿構(gòu)造裂隙貫入而形成偉晶巖脈。眾所周知，稀土偉晶巖是產(chǎn)在水分壓較小的麻粒巖相或角閃巖相下部；白云母偉晶巖產(chǎn)于水分壓較大的角閃巖相的十字石-藍晶石亞相中；而稀有金屬偉晶巖則產(chǎn)于角閃巖相的低級巖相或綠片巖相中；壓電石英偉晶巖則產(chǎn)于綠片巖相中。偉晶巖的成分與變質(zhì)相的相應(yīng)關(guān)系，是變質(zhì)偉晶巖的主要特征之一。（二）變質(zhì)偉晶巖的成因第二節(jié)二、偉晶巖礦床的成因第三節(jié)偉晶巖礦床的主要類型1、稀有金屬偉晶巖礦床——是鋰、鈹、鈮、鉭等礦床的重要類型。新疆阿爾泰稀有金屬偉晶巖礦床河南官坡稀有金屬偉晶巖礦床2、白云母偉晶巖礦床——內(nèi)蒙古土貴烏拉白云母礦床3、水晶偉晶巖礦床4、長石偉晶巖礦床一、稀有金屬偉晶巖礦床稀有金屬偉晶巖礦床一般分布在相關(guān)花崗巖體的內(nèi)外接觸帶中，但也有分布于遠離巖體達數(shù)公里的圍巖中。圍巖主要為各種片巖、閃長巖和輝長巖。偉晶巖礦體的形態(tài)復(fù)雜多樣，如巖株狀、各種脈狀以及似層狀等。這類偉晶巖礦床最重要的特征是具有復(fù)雜的交代作用，主要為鈉長石化作用和稀有元素礦物的交代作用。礦石礦物成分十分復(fù)雜，除微斜長石和石英外，還有鈉長石、鋰輝石、鋰云母、磷輝石、電氣石、白云母、綠柱石、鈮鐵礦、鉭鐵礦、錫石、磷灰石、透鋰長石、銫