第三篇矿石及其成矿作用.ppt

2020/8/7,1,第三篇矿石及其成矿作用,掌握内容,岩石、矿石、矿床、矿体的概念；岩、矿石的结构构造；矿床评价的常用工业指标成矿作用及其分类各类成矿作用的主要特征矿石类型的划分,2020/8/7,2,一、形成矿物的地质作用岩石组成了整个地壳，而岩石又是矿物的集合体，尽管矿物的种类很多，五彩缤纷，但从和岩石的成因关系来看，可以分为火成作用、沉积作用和变质作用三种成因类型。,第一章总论,2020/8/7,3,2020/8/7,4,1、火成作用a.岩浆矿物矿物可形成由岩浆冷凝后直接结晶而成。由于地壳深处温度很高，压力很大，那里的物质已经成为熔融状态，这种高温熔融的物质就是岩浆。当岩浆受到地壳运动的影响，侵入到地壳上部，压力慢慢减少，温度渐渐降低，矿物就按其熔点高低顺序而结晶，形成如橄榄石、金刚石、辉石、长石等矿物。,金刚石,2020/8/7,5,b.热液矿物随着岩浆的温度不断下降，大量的水蒸气产生液化，成为热水溶液，在这种热液里溶解有各种各样有用的矿物组成，从而可以形成各种各样的矿物，如锡石、石英等。,2020/8/7,6,c.火山矿物当地下的岩浆如果遇到地壳某处裂隙，压力减小，便会沿裂隙上升，也就是人们常说的火山爆发，世界上有许多著名的山如日本富士山、长白山等就是火山喷发形成的。在火山喷发时，火山口及周围可能形成火山矿物，如硫磺、沸石、蛋白石等。,,2020/8/7,7,2、沉积作用a.风化矿物在自然界，无论岩石和矿石多么坚硬，风吹雨淋，受热膨胀，遇冷收缩，天长日久，最后整块岩石都会发生碎裂，变成大大小小的碎块。这些碎块继续受侵蚀，当其中易溶物质被水溶解带走，难溶物质残留下来，就形成了表生矿物，如黄铁矿就变成了褐铁矿，黄铜矿变成了孔雀石、蓝铜矿。,2020/8/7,8,b.沉积矿物由风化作用形成的碎块，除残留原地外，主要被流水搬运走，经过河水搬运，海水的冲刷和淘洗，比较重的矿物和坚硬、稳定的矿物聚集在一起，形成了一些有经济价值的矿物，如金刚石、金、锡石等的砂矿。而被流水溶解带走的物质，当它们进入内陆湖泊或封闭的海湾以后，水分不断蒸发，溶液达到过饱和时，就可以结晶沉淀下来形成盐类矿物，如石盐、石膏、硬石膏、方解石。,,,2020/8/7,9,3、变质作用a.热变质矿物由于岩浆向上侵入，岩浆的热能对其周围的岩石和矿物产生了作用，使它们发生变化最为常见的是石灰岩经过热变质作用变质为大理岩，进而在接触部位形成许多新的矿物组合。常有热变质矿物石榴子石、红柱石、透闪石、阳起石、堇青石等。,,2020/8/7,10,b.区域变质矿物当地壳发生强烈运动，尤其是板块边缘的运动，造成大规模地壳的升降、褶皱和断裂。使原来岩石和矿物所处的环境发生变化。当岩石上的压力足以把矿物中的水分挤压出来，且产生岩石中矿物晶体重新组构所需的能量时，就形成一系列密度更大、更坚硬的矿物，如蓝晶石、石榴石、十字石等矿物。,2020/8/7,11,二、矿石、矿体、矿床,当岩石中含有可被利用的有用矿物，并达到一定数量、可被开采利用的，则被称为矿石。通常，从金属矿床中开采出的并具有冶炼金属价值的固体物质均称作矿石。矿石一般是由有用的矿物，即由矿石矿物与其伴生的脉石矿物所构成。,2020/8/7,12,矿石矿物是指在工业上能从其中提起一种或数种有用金属元素的矿物。工业上所用的各种金属是从许多种金属矿物中提炼出来的。一种金属元素可以从几种不同的矿石矿物中提取出来，如铜可从辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、赤铜矿、自然铜及孔雀石等中提炼；同样有的矿石矿物也可以提取两种或者两种以上的金属元素，如钾钒铀矿可提取铀和钒。脉石矿物（又称无用矿物）是指矿石中目前不能利用的矿物，经选矿后进入尾矿而被抛弃。,2020/8/7,13,由矿石堆积组成具有一定形状、规模和产状的地质体时，即构成矿体。与矿体有关的概念还有围岩、夹石等。围岩是指矿体周围包围矿体的各种岩石，它与矿体之间的界线有时是明显的，有时则是过渡不清的。一定地质构造环境中由某种地质成矿作用所形成的矿体或矿体群，构成矿床。,2020/8/7,14,矿床是一个地质学专业术语，是指地壳中由各种地质作用形成的，由有用矿产资源和相关地质要素构成的地质体。构成矿床的前提是要有矿体，此外矿床也还包含矿区的围岩、与成矿有关的地质构造即与成矿有关的沉积岩、岩浆岩、变质岩等。在一个矿床中，其中的有用矿产资源必须在一定的经济技术条件下，在质和量两方面都具有开采价值。因此，矿床不仅是单纯的一个地质概念，而且也是一个严格的经济概念。,2020/8/7,15,2020/8/7,16,三、矿石的工业评价,目的是确定一种矿石的经济价值。矿石工业评价的影响因素很多。例如矿石的品位、矿石中有用有害元素的存在状态、有用矿物和脉石矿物在矿石中的粒度特性、矿石组成矿物的嵌布镶嵌特点以及有用矿物的物理性质和工艺性质等等。但从生产的全构成来看，矿石品位是衡量矿石质量的最主要标志。,2020/8/7,17,1、矿石品位,是指矿石中有用组分（元素或化合物）或有用矿物的单位含量。矿种不同，矿石品位的表示方法也不同，主要有以下几种（1）百分比法（单位x％）如果是从矿石中提取某种元素，其品位用矿石中该元素的重量百分比，或用该元素的氧化物的重量百分比来表示。（2）每吨所含克数法（单位g/t或10－6wt），对贵金属元素，一般就用每吨矿石中含有用组分的克数来表示。（3）每立方米所含克数法（单位g/m3，kg/m3）砂矿床和非金属矿床用此法表示。,2020/8/7,18,2、矿石中有用有害元素的存在状态是拟定选矿方法、工艺流程的一个主要依据，因此也是评价矿石的主要标志。就有用组分来说，对矿石质量的评价还不能只是看有用元素在矿石中的品位，还需要查明它们的赋存状态。3、矿石中的伴生组分矿石中伴生组分的百分含量、赋存状态也是评价矿石质量的主要指标之一。例如铁矿石中的Mn、Ni、Co等，一般情况下是有益组分，但如果是以硫化物形式存在，而硫又是铁矿石的有害杂质，在这种情况下，这些有益组分就需要在选矿过程中分出，另行回收。,2020/8/7,19,4、有用矿物和脉石矿物在矿石中的粒度特征和嵌布镶嵌特点，也是评价矿石质量的重要准则矿物的粒度特征和嵌布特点直接影响到矿石的选矿方法和破碎磨矿的工艺流程。如选矿厂的磨矿费用占整个选矿费用的1/2，所以根据矿物的粒度特征，确定磨矿细度和磨矿工艺流程，既能使有用矿物达到最大限度的单体解离，又符合经济原则。,2020/8/7,20,四、评价矿床的工业指标,矿床的工业评价，就是根据国民经济建设的需要和当前的经济技术条件，对矿床的工业利用价值进行的综合性地质评价。其内容包括地质的、采矿的、矿石选矿和经济效果等方面。当矿床在开采过程中，可根据矿业市场行情的变化、采选冶技术水平、矿山开发经济效益和合理保护资源等综合因素不断调整矿床开采工业指标。,2020/8/7,21,1、矿产储量及其分级矿产储量，简称储量，又称矿量。是指矿产在地下的埋藏量。根据储量的可靠程度和工业用途，国家规定了统一的标准对矿产储量进行分类分级。即两类4级（1）能用储量又称表内储量，是符合当前生产技术经济条件，可以开采利用的储量；（2）尚难利用储量或称表外储量，指当前生产技术经济条件下暂不能利用而将来可能利用的储量。,2020/8/7,22,根据储量的可靠程度和工业建设的用途将矿产储量分为4级A级储量矿山生产计划中准备开采的那部分储量，置信度约为90％；B级储量矿山初期准备开采地段的储量，置信度约为80％；C级储量分布在矿山设计开采区范围内，为矿山建设设计所依据的主要储量；置信度约为60％。A、B、C级储量也称工业储量。D级储量又称远景储量，作为进一步布置地质勘探工作或矿山建设远景规划依据的储量。预测储量是根据区域地质背景、矿床分布规律结合一致矿床的成矿规律，进行预测的储量。,2020/8/7,23,2、圈定工业矿体边界的几个指标矿产工业指标是圈定矿体计算储量的依据，也是区分能用储量、暂不能利用储量和废石三者的界线标准。主要内容有可采厚度又称最小可采厚度，是指矿石中有用组分含量符合工业品位要求时，在当前经济技术条件下可以开采出来的矿层或矿体的最小厚度。但是，有些矿体虽然厚度小于可采厚度，但是有用组分品位很高，即使把部分围岩开采进来也是有利的，这时就可用最小可采厚度与最低工业品位的乘积，即“最低米百分比”作为确定工业矿体的指标。例如一些金矿脉。,2020/8/7,24,边界品位是划分工业矿体与围岩或夹石的最低品位，即圈定工业矿体的最低品位。低于这个标准的部分一般都作为围岩处理。工业品位又称最低工业品位或最低平均品位，是指工业上可利用的块段或矿体的最低平均品位。只有矿段或矿体的平均品位达到工业品位时，才具开采价值。矿区平均品位是指整个矿区工业矿石的总平均品位，用来衡量整个矿物矿石的贫富程度。夹石剔除厚度又称最大允许夹石厚度，指矿体内允许圈出在开采中能剔除的夹石的最小厚度。有害杂质最大允许含量是指矿体内对产品质量和加工过程有不良影响的成分的最大允许含量。,2020/8/7,25,五、岩石和矿石的结构构造,任何岩石或矿石都是由一种或几种矿物组成，这些组成岩石或矿石的矿物、矿物集合体本身的特点以及彼此之间的结合方式、时间关系等，我们称之为岩石或矿石的结构构造。矿石的结构构造可以提供矿床成因方面的资料。对于选矿来说，矿石的结构构造是选择选矿方法、确定选矿工艺流程、判断回收率的一个重要因素，因为矿石选别的难易程度、磨矿粒度等都与矿石的结构构造有密切关系。,2020/8/7,26,1、矿石的构造组成矿石的不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他组成部分之间的形状、相对大小和空间上的排列方式、充填方式等方面的形态特征。它反映的是矿物集合体的特点。常见的构造有块状构造、浸染状构造、斑杂状构造、条带状构造、角砾状构造、脉状及网脉状构造、胶状构造、土状构造、蜂窝状构造等。,2020/8/7,27,常见的矿石构造特征,,块状构造,,浸染状构造,条带状构造,角砾状构造,2020/8/7,28,常见的矿石构造特征,,胶状构造,肾状构造,土状构造,晶洞构造,2020/8/7,29,2、矿石的结构,矿物集合体中矿物结晶颗粒的形状、相对大小和相互关系。包括矿石中矿物的结晶程度、自形程度、颗粒大小（相对大小和绝对大小）和镶嵌方式等方面的形态特征。它反映了矿物颗粒本身的特征。常见的结构有粒状结构又分为自形晶结构、半自形晶结构、他形晶结构固溶体分解结构、乳滴状结构、格状结构、溶蚀和交代结构等。,2020/8/7,30,常见的几种矿石结构特征,变晶结构,固溶体分离结构,自形晶结构,溶蚀交代结构,2020/8/7,31,六、地球的构造和地壳的物质组成,地球的内部构造是由同心圈层所组成，由外到内分别为地壳、地幔和地核。地壳由硅铝层和硅镁层组成；地幔又称“中间层”，介于地壳和地核之间，厚度2900公里左右，可分为上地幔和下地幔。地核半径约3500公里，可分为“外地核”和“内地核”两层。,,2020/8/7,32,地壳物质组成的不均一性,地壳的平均厚度为33公里，但变化较大。同样，由于岩石圈内各种地质作用，导致地壳内的物质组成的不均一性。总体而言，各种元素在地壳中的平均含量一般都是很低的，达不到工业利用的要求。元素通过迁移和富集作用，在局部地段堆积并达到可供工业利用的程度时，构成了矿床。,,2020/8/7,33,2020/8/7,34,七、成矿作用及分类,矿床是地壳在其长期形成、发展与演变过程中的产物，是自然界矿物质在一定的地质条件下，经一定地质作用即成矿作用而聚集形成的。不同的地质作用可以形成不同类型的矿产。依据形成矿产资源的地质作用和能量、物质来源的不同，一般将成矿作用分为内生成矿作用、外生成矿作用。,2020/8/7,35,1、内生成矿作用,在内力地质作用过程中，即在地球内能的作用下导致矿床形成的各种地质作用。包括地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用等。这类成矿作用除火山成矿作用到达地表外，一般是在地壳不同深度、温度和压力下进行的，或多或少与岩浆作用有关。根据内力地质作用方式和特征的不同，将内力成矿作用又分为岩浆成矿作用、伟晶岩成矿作用、气化－热液成矿作用、变质成矿作用和火山成矿作用。,2020/8/7,36,,,外生成矿作用,内生成矿作用,2020/8/7,37,2、外生成矿作用,在太阳能的直接作用下，在地球外应力导致的岩石圈上部、水圈、生物圈和气圈的相互作用过程中，在地壳表层形成矿床的各种地质作用。外力地质作用包括如风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩作用，一般是在常温常压下进行的。外生地质作用根据作用过程的不同，又分为风化成矿作用、沉积成矿作用。,2020/8/7,38,1岩浆与岩浆岩,一、岩浆1.什么是岩浆地下深处天然生成的，富含挥发性成分的高温（温度范围）粘稠的硅酸盐熔浆流体。2.岩浆的组成主要由两大部分组成一部分是硅酸盐熔浆，大致相当于岩浆冷却后所形成的岩浆岩的成分；另一部分是挥发组分，主要是水蒸气和其他气态物质。此外，还含有少量成矿金属（如Cu、Pb、Zn、V、Ti、Ni、Cr、Au、Ag等，约占岩浆的1～2％）。,第二章岩浆成矿作用和伟晶岩成矿作用,2020/8/7,39,二、岩浆作用,在高温、高压作用下，岩浆具有极大的物理化学活动性，可以顺着地壳脆弱地带侵入上部，或者沿着构造裂隙喷出地表。这种岩浆向着地壳上层压力减小的方向上升的活动，称岩浆活动。,,岩浆活动主要有两种方式侵入作用和喷出作用或火山活动。,2020/8/7,40,三、岩浆岩,岩浆岩也称火成岩，一般指由地下深处炽热的岩浆熔融或部分熔融物质在地下或在地表冷凝形成的岩石。岩浆岩和岩浆成分不完全相同，它是失去了大量挥发份的岩浆冷凝物。岩浆岩通常分为喷出岩岩浆喷出地表后冷凝形成的岩石和侵入岩岩浆在侵入过程中分异结晶形成的岩石两类。,2020/8/7,41,1、岩浆岩的化学成分,含量最多的是O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K和Ti等，这些元素称为造岩元素。它们的总和约占火成岩总重量99.25。在火成岩中，这些元素常用氧化物重量百分比表示，各种氧化物含量变化范围SiO234-75，Al2O310-20，Fe2O30-5，MgO1-25，CaO0-15，Na2O0-10，K2O0-10。除了造岩元素外，还有很多微量元素，如Pb，Zn，W，Mo，Sn，Nb，Ta等，这些元素含量虽然很低，但可富集成矿，所以通常称为成矿元素。,2020/8/7,42,另外，岩浆的化学组成对矿物的形成影响很大。不同化学成分的火成岩会有不同的矿物组合。,,2020/8/7,43,2、岩浆岩的矿物组成,岩浆岩中的矿物种类较多，总数有1000多种，但最常见的只有20余种。根据化学成份和颜色，可把岩浆岩矿物分为两大类铁镁矿物暗色矿物是指FeO与MgO含量较高，SiO2含量较低的硅酸盐类矿物，包括橄榄石类、辉石类、角闪石类、黑云母类矿物。。硅铝矿物浅色矿物是指K、Na、Ca等阳离子与SiO2、Al2O3组成的铝硅酸盐类矿物，这类矿物中基本不含Fe、Mg元素，主要包括石英、钾长石类、斜长石类、似长石类（白榴石、霞石）等矿物。,2020/8/7,44,3、岩浆岩的结构构造,岩浆岩的结构和构造是岩浆岩的基本特征之一。结构texture是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自形程度以及它们之间的相互关系等；构造structure是指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他组成部分之间的排列和充填方式等。火成岩的结构和构造反映岩石中的矿物或玻璃质组成岩石的方式，不仅可用来鉴定岩石，作为火成岩分类的标志，而且可借以探讨岩石的形成条件。,2020/8/7,45,常见的岩浆岩结构特征,,,,,2020/8/7,46,常见的岩浆岩构造特征,,,,2020/8/7,47,常见的岩浆岩的分类命名表,,2020/8/7,48,2岩浆成矿作用,一、岩浆成矿作用地下深处的岩浆在动力作用下，在向地壳上部运移和定位过程中，发生各种分异现象，而使某些组分富集成矿的作用称岩浆成矿作用，岩浆成矿作用所形成的矿床称岩浆矿床。按照岩浆分异的性质和作用的特点，可将岩浆成矿作用分为结晶分异作用、熔离作用及爆发作用三种基本类型。,2020/8/7,49,1、结晶分异作用,当岩浆缓慢冷却时，熔点高、密度大的矿物先结晶，一部分在重力作用下或因其他原因从岩浆中分离出来，沉入底部，聚集成熔点较高的岩石。另一部分未沉入底部，随着温度的继续下降，会同残余岩浆发生反应，使其成分发生了改变。这就导致了一个原始岩浆，因温度、压力等物理化学条件的影响，演化出一系列的岩石，这一作用过程，称之为岩浆的分异作用。结晶顺序一般是按照晶格能、键性和生成热降低的方向进行的。美国岩石学家鲍温总结上述过程，提出了著名的鲍温反应系列理论。,2020/8/7,50,,鲍温反应系列其中一条是斜长石的固溶体系列，它从高温的富钙长石开始，连续渐变到低温的富钠长石；另一条是不连续系列，表明深色矿物（铁镁矿物）从岩浆中晶出的先后顺序，从高温的橄榄石，经辉石、角闪石到黑云母。最后，上述两系列又联合成一个不连续的反应系列，依次形成钾长石、白云母和石英。通常是在最后且温度最低时才晶出。,2020/8/7,51,1有用矿物较早地从熔浆中结晶出来如铬铁矿、自然铂。与其同时结晶或稍晚结晶的矿物是橄榄石、辉石、基性斜长石等硅酸盐矿物。这些已结晶的矿物在重力作用以及岩浆内部对流作用的影响下，密度大的往下沉，密度小的向上浮。从而在岩浆下部或底部形成有用矿物和暗色硅酸盐矿物的富集带。如有用矿物的含量达到工业要求，即构成工业矿床矿体。形成的这种矿床称为早期岩浆矿床。这种情况强调了有用矿物先结晶的这一特点。因有用矿物受重力或动力作用影响，故易在岩体的底部或边部成矿。而岩体的顶部不易成矿。这类矿床与母岩没有明显的界线，往往呈逐渐过渡关系。矿石的矿物成分与母岩基本一致，仅不同的是矿物含量上有差别。矿石常具自形晶－半自形晶结构，并具有溶蚀结构，或有用矿物被硅酸盐矿物包围，形成包含结构。矿石构造常以浸染状为主。,结晶分异作用成矿有两种情况,2020/8/7,52,2有用矿物较晚地从岩浆中结晶出来。当岩浆中含有较多的挥发份时，成矿元素可与挥发份结合形成易溶的化合物，大大降低了自身的结晶温度，这样便可一直残留在岩浆熔体中，直到主要硅酸盐矿物结晶后才晶出，通常充填在早期结晶的硅酸盐矿物颗粒之间。有时，富含成矿物质的残留熔浆或矿浆在外力作用下，或受由残余挥发份造成的内应力的影响，它们可以贯入到已冷凝的侵入体的裂隙中，甚至离开侵入体，贯入到附近的地层中。这种情况强调了有用矿物后结晶的特点，形成的矿床称为晚期岩浆矿床。这类矿床的矿体与围岩一般界线分明，有时围岩发生蚀变现象。矿石中金属矿物充填在硅酸盐矿物颗粒之间，或胶结硅酸盐矿物，呈海绵陨铁结构。矿体常呈条带状或似层状。矿石构造以稠密浸染状或块状为主。,2020/8/7,53,由岩浆分异作用形成的矿石主要有超基性岩中的铬铁矿矿石和铂族元素（钌、锇、铑、铱、钯和铂六种元素）金属矿石、以及基性岩中的钒钛磁铁矿矿石。此外岩浆岩也常被用作建筑石材或装饰材料。世界上铬铁矿矿资源主要集中在阿扎尼亚和津巴布韦，两国的铬铁矿矿石资源储量占世界总储量的90％左右。我国西藏罗布莎铬铁矿矿床属晚期岩浆矿床。云南弥渡金宝山铂钯矿床是我国最大的独立铂族元素矿床，矿体产在橄榄岩中。钒钛磁铁矿如四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床，矿石产在辉长岩中。,2020/8/7,54,2、岩浆熔离作用,熔离作用是指在较高的温度下呈均匀状态的熔融体，当温度和压力下降时分离成为两种或多种不混熔的熔融体的作用。如果其中是一种金属的硫化物或氧化物熔体，可称为矿石岩浆，简称矿浆，所形成的矿床称为岩浆熔离矿床。岩浆经过熔离后，因硫化物熔浆的结晶温度比硅酸盐矿物的结晶温度低，所以硫化物晚于硅酸盐结晶，呈充填状态胶结先结晶的硅酸盐矿物，形成典型的海绵陨铁结构。晚形成的金属硫化物还可交代早形成的橄榄石和辉石等硅酸盐矿物。硫化物中普遍存在各种固溶体分离结构，如乳滴状、叶片状和格状结构等。,2020/8/7,55,影响硫化物矿浆在岩浆中熔离的主要因素是岩浆中硫和亲硫元素的浓度以及岩浆的总成分，尤其是铁、镁和硅的含量。最先熔离出来的硫化物熔体，先聚集成小球体，散布于硅酸盐熔体中，由于其比重较大，向岩浆底部下沉，并逐渐合并变大，在岩体的底部集中，形成所谓的底部矿体。如果岩浆冷凝较快或熔离过程较短，使一些硫化物不能下沉到岩体底部，而是在岩体内部（靠近下部）一定位置上形成浸染状矿石，所构成的矿体称为上悬矿体。由熔离作用所形成的最具工业价值的矿石是铜镍硫化物矿石，典型矿床如甘肃金川铜镍硫化物矿床。,2020/8/7,56,3、岩浆喷发（爆发）作用,岩浆喷发作用是指哪些经过结晶分异作用或熔离作用的岩浆，运移到地下浅部时，由于外压力的下降而产生爆破力，在爆发或喷溢过程中形成岩石或矿石的作用。岩浆爆发作用形成的矿床统称为岩浆喷发（爆发）矿床。爆发作用可分为地下隐爆和地表喷爆两种情况。当岩浆上升到地表浅部，由于构造和地球化学环境的改变，尤其是压力的骤然降低，导致岩浆的内应力释放，在地下发生爆炸，这就是地下隐爆形成的岩石叫隐爆角砾岩。如岩浆冲破地面，即为地表喷爆，也就是通常所说的火山。根据火山活动的营力，从强到弱可分为爆发、喷发和喷溢三种情况。,2020/8/7,57,天然金刚石的形成是爆发作用成矿的典型例子。金刚石是由金伯利岩浆在很高的温度和压力下，在地下200～300km深处结晶形成的。当金伯利岩岩浆在地下深处进行正常所结晶分异作用时，可晶出橄榄石和少量铬铁矿、石榴石和金刚石。当岩浆沿深断裂向上运移，并和含碳围岩发生同化混染时，便可促进金刚石的生长。当岩浆上升到地下浅处时，由于温度进一步下降，橄榄石大量晶处，挥发份大量增加，岩浆的内压力逐渐增大。若内压力持续增加，上覆围岩盖层已不能抵挡岩浆的冲力，便发生火山爆发。这时岩浆随挥发份把已结晶的金刚石、橄榄石等矿物和围岩捕虏体一起，带入已形成的构造薄弱地段，形成矿石。地下深处含有金刚石的熔浆必须在较短的时间内迅速到达地表浅处，否则，熔浆上升过程中金刚石会被熔融或分解掉。,2020/8/7,58,二、岩浆矿床的基本特征,岩浆矿床中的主要矿产矿石矿物和脉石矿物组成特征矿体形态产状特征矿石结构构造特征,2020/8/7,59,3伟晶岩及其成矿作用,一、概述伟晶岩是是在岩浆活动的晚期，当有大量挥发份存在时，在侵入体冷凝的最后阶段便有可能形成伟晶岩及相应的矿床。所以，伟晶岩一般位于侵入体的顶部或附近围岩中，其主要成分与母岩（侵入体）一致，仅在结构构造和形态、产状上与母岩体有显著区别。伟晶岩是某些稀有金属和稀土元素矿产的重要来源。长石、石英和云母等则是伟晶岩的主要矿产，此外，许多宝石类矿物，如绿柱石、黄玉、电气石、水晶、锂辉石等也产在伟晶岩中。,2020/8/7,60,二、伟晶岩成矿作用,对伟晶岩的形成和成矿作用，其认识还不完全一致，存在残余岩浆说和重结晶交代说等观点。1、残余岩浆说。2、重结晶交代说。两种观点都认同交代作用是伟晶岩的重要成矿作用。,2020/8/7,61,交代作用也称置换作用，是指溶液与岩石在接触过程中，发生了一些组分的带入和另一些组分带出的地球化学作用。交代作用的明显特征常保留有原有矿物或岩石的残留体或结构构造，并常出现矿物假相。从成矿意义而言，含有稀有金属和宝玉石矿物的伟晶岩最重要。这类伟晶岩一般属于花岗伟晶岩，其中可产锂辉石、锂云母、绿柱石、铌钽铁矿、铯榴石、电气石、水晶等稀有金属和宝石矿物。,2020/8/7,62,三、伟晶岩矿产的特点,1、化学成份复杂－伟晶岩矿石中至少集中有40种以上的化学元素；2、矿物成分－伟晶岩矿石中出现的矿物有300多种；3、矿石结构－最主要的矿石结构有以下四种（1）伟晶结构；（2）粗粒结构；（3）细粒结构；（4）文象结构。,2020/8/7,63,1气液成矿的几个基本问题,一、引言气化热液成矿作用形成的矿产不仅种类多，而且数量大。如Hg、Sb、Mo等有色金属几乎全部来自这类矿床，Cu、Pb、Zn、W、Sn等则主要由这类矿床提供。根据成矿作用方式和成矿温度，将气化热液矿床分为矽卡岩矿床和高温、中温、低温热液矿床,第三章气化－热液成矿作用,2020/8/7,64,二、气化热液及其成矿作用的概念,气化热液是在地下一定深度内自然形成的具有一定温度和压力的气态和液态的混和溶液。气化热液的成分以水为主，可含有各种元素及溶解在其中的气体，但主要呈液态。其温度一般为几十到几百摄氏度，压力随深度和地质环境的不同二变化，可从几十万帕至几千万帕。气化热液在许多类型的成矿过程中都具有参与作用。在内生成矿作用中，包括岩浆成矿作用和伟晶岩成矿作用，气化热液是它们演化过程某一阶段的产物，并且对成矿或多或少地起过积极的作用。对于热液矿床，气化热液不仅是主要的含矿介质，而且是重要的成矿营力。它们对于矿质的萃取、携带、搬运和沉淀起着极其重要的作用。,2020/8/7,65,三、气化热液成矿作用的方式,1.充填作用成矿溶液主要因体系物理化学条件的改变，如温度、压力的降低、矿化剂的散失、酸碱度的变化等，引起溶液中的成矿物质直接沉淀出来，充填在各种孔隙和空洞中。2.交代作用气化热液在围岩裂隙和空洞中运移过程中，与围岩发生各种化学反应，导致矿石矿物和脉石矿物的沉淀。,2020/8/7,66,四、围岩在气化热液成矿中的作用,在气化热液成矿作用中，围岩既作为热液的通道和活动的环境存在，同时又以自身的化学组成参与成矿的各种作用。因此，在气化热液成矿作用过程中，围岩一方面改变气液组分，影响成矿作用方式，同时控制矿床体的形态产状特征；另一方面，围岩自身的化学组成也受到改变和重组。这种气化热液对围岩的变质和交代作用称作围岩蚀变。围岩蚀变的内容包括了物质成分、物理性质、化学性质、结构构造等诸多方面。常见的围岩蚀变类型有矽卡岩化、云英岩化、白云母化、电气石化、方柱石化、硅化、青磐岩化、绿泥石化、高岭石化等。,2020/8/7,67,五、气化热液成矿作用的特点,矿体形态产状特征一般呈切穿围岩的脉状和不规则状；成矿作用的多期和多阶段性；成矿过程伴随有各种围岩蚀变；矿石构造多呈细脉浸染状、脉状穿插构造和角砾状构造；矿石结构中多见溶蚀交代、固溶体分离结构；矿体具明显的垂向和水平分带特征；在时间和空间上与岩浆岩侵入体关系密切。,2020/8/7,68,2矽卡岩矿床,矽卡岩矿床是气化热液成矿作用中的一种重要矿床类型，是接触交代成矿作用的产物。接触交代成矿作用是指在中酸性－中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石等钙镁质岩石的接触带或附近，由于含矿气化热液与围岩进行交代作用而形成矿产的作用，所形成的矿床称为接触交代矿床。由于接触交代作用能形成一套在矿物组合和结构构造等方面具有独特性的岩石，称为“矽卡岩”，所以接触交代矿床也称为矽卡岩矿床。,2020/8/7,69,接触交代作用形成的矽卡岩具有独特的矿物组合。一般情况下，含矿热液交代石灰岩时形成的矽卡岩叫钙矽卡岩。而交代白云岩时形成的矽卡岩叫镁矽卡岩。,2020/8/7,70,一、矽卡岩的成矿作用,矽卡岩成矿作用的实质是交代作用。在成矿过程中，渗滤交代和扩散交代两种方式均存在。渗滤交代作用是沿着被交代岩石的裂隙系统进行的，而扩散交代作用通常发生在接触带两种不同物理化学性质的交接部位，如沿岩浆岩与碳酸盐的接触面流动。矽卡岩矿床的形成具明显的多期性和多阶段性，矿床是在很长的时间和很大的温度范围内，通过多次含矿气化热液的活动形成的。由于不同的矿化期和矿化阶段所处的物理化学条件有很大差异，所以形成的矿物组合也有明显的差别。,2020/8/7,71,2020/8/7,72,二、矽卡岩成矿作用的一般特征,矿石的矿物组成和结构构造；矿石的有用组分特征；矿床的分带现象；矿体形态、产状特征；侵入体和围岩特征,2020/8/7,73,3热液矿床,地壳中的含矿热水热液在一定的物理化学条件下，以充填作用或交代作用的方式，将矿质沉淀在各种有利的构造和岩石中，形成矿石的成矿作用称为热液成矿作用。由热液成矿作用形成的矿床称为热液矿床。热液矿床可分为若干类型。由于研究的目的不同，分类的方案也不一致。分类的依据不外乎是温度、压力、热液来源、成矿环境和方式等。从矿石学角度出发，温度对矿石的结构构造等方面有密切关系，即成矿温度对矿石的工艺性质以下很大。因此，以温度为划分依据，将热液矿床分为三大类高温、中温和低温热液矿床。,2020/8/7,74,一、高温热液矿床,1、成矿作用及形成条件高温热液矿床的形成温度一般在600～300℃之间，压力约2107～108Pa1～4.5km左右。但也有深度小于1km的浅成高温热液矿床。矿床通常与深成相的花岗岩类岩石有成因联系，尤其与花岗岩和花岗闪长岩关系密切。矿体直接产于岩体内部，或产在岩体附近的围岩中，一般距岩体不超过1.5km。成矿围岩通常为非钙质岩石，如硅质沉积岩和变质岩，有时也产在喷出岩中。,2020/8/7,75,高温热液矿床的成矿深度和压力一般均较大，所以产生下面两个现象（1）由于高温热液矿床的成矿深度和压力一般均较大，因此，围岩中的张性裂隙不发育，一般都是压性或压扭性断裂裂隙。活动性很强的高温热液可进入压扭性裂隙，以充填方式为主成矿。（2）由于深部地下水流动困难，温度下降缓慢，酸性热液不易迅速中和，所以矿物结晶缓慢，生成粗大完好的矿物晶体。,2020/8/7,76,2、矿床地质特征,矿物共生组合为典型的高温矿物组合，典型的高温金属矿物有磁铁矿、锡石、黑钨矿、白钨矿、黄铜矿、磁黄铁矿、赤铁矿、辉钼矿、辉铋矿、铁闪锌矿和毒砂等，非金属矿物有石英、长石、锂云母、角闪石和石榴石等；伴有典型的高温热液蚀变，如云英岩化、钠长石化、阳起石化、白云母化等；矿石结构以粗粒结构、固溶体分离结构、交代残余结构等多见；构造以块状、浸染状为主；主要矿产W、Sn、Bi、Nb、Ta、稀土。,2020/8/7,77,二、中温热液矿床,1、成矿作用及形成条件中温热液矿床的形成温度一般在300～200℃之间，深度大约1.5～3.0km左右。常与中深成侵入岩有关，与不同成分的侵入岩存在成因联系，侵入体对矿床有明显的控制作用。矿体大多产于岩体附近的沉积岩、变质岩或火山岩中。,2020/8/7,78,2、矿床地质特征,矿物种类复杂，不同矿床具不同的共生组合特征；围岩蚀变类型多样；矿石结晶粒度中等，自形晶和半自形晶常见；矿石构造多呈块状、浸染状、对称带状、晶簇状等；矿床一般具垂向和平向的分带现象；矿体形态产状多样、规模大小不一；主要矿产Cu、Pb、Zn、Au、Ag、W、Sn、Mo、U等有色金属和少量非金属矿产。,2020/8/7,79,三、低温热液矿床,1、成矿作用及形成条件低温热液矿床的形成温度一般在200～50℃之间，深度大约1.5～数百米左右。矿床多产于距侵入体较远的地段，成矿作用与侵入体关系不甚明确。矿体可产于各种围岩中，但以沉积岩、火山岩居多。由于矿床形成于近地表，在地表水的补给下，成矿溶液的性质由碱性转变为酸性，可形成大量的硫酸盐矿物。,2020/8/7,80,2、矿床地质特征,矿物共生组合为典型的低温矿物组合，低温金属矿物有辰砂、辉锑矿、雄黄、雌黄、辉银矿、黄铜矿、黝铜矿、自然金、银及其碲化物等，脉石矿物有石英、玉髓、蛋白石、方解石、白云石、高岭石、冰长石、重晶石、明矾石等；伴有典型的低温热液蚀变，如绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化、碳酸盐化、白云石化、硅化、玉髓化、蛋白石化、重晶石化、明矾石化等；矿石结晶粒度较为细小；角砾状、胶状构造发育，还有梳状、环状晶洞状构造等；主要矿产Hg、Sb、Au、Ag、Cu、U、As、Pb、Zn及非金属矿产。,2020/8/7,81,1变质成矿作用,一、变质作用和变质岩1.变质作用在地下的固态岩石，因受温度、压力及化学活动性流体的作用，发生了组成、成分、结构与构造变化的地质作用，称为变质作用。变质作用所形成的岩石称变质岩；变质作用过程中，发生成矿物质的富集所形成的矿床称变质矿床。要说明的是，岩石变质基本上未发生熔融，原有岩石并未失去其整体性。,第四章变质成矿作用和外生成矿作用,2020/8/7,82,2.变质作用类型,对变质作用的类型进一步划分，自从变质岩作为一门独立学科的出现就提出许多分类，常见的变质作用类型有,2020/8/7,83,1）区域变质作用是指大面积的岩石，因为温度增高和压力的作用等多种因素下，发生了程度不等的重结晶和变形的一类变质作用。2）接触变质作用是指在岩浆作用影响下，围岩主要受岩浆体温度的影响而产生的一种局部性变质作用。通常规模不大，围岩主要受岩浆散发的热量及挥发份的作用。当围岩仅受岩浆体温度影响而发生重结晶作用、变质结晶作用，变质前后化学成分基本相同，这类变质作用称为热接触变质作用。当围岩除受岩浆体温度影响外，由于挥发组分的影响，岩体和围岩发生交代作用，致使接触带附近的岩体和围岩的化学成分也发生变化，称为接触交代变质作用。,2020/8/7,84,3）动力变质作用是一种由于构造作用过程中所产生的强应力作用下，岩石发生破碎、变形，在破碎、变形的同时，伴有一定重结晶作用。其发育常受断裂构造控制，原岩的变化主要以脆性变形和塑性变形为主。4）埋藏变质是区域变质中的一种特殊类型。当岩石随着地壳下沉而逐渐深埋，由于上覆岩层的重量所产生的静压力及较低的温度，才发生了埋藏变质。这种变质作用的发生与岩石的埋藏深度有关，但与构造运动及岩浆活动无关。5）混合岩化作用是在区域变质作用基础上发展起来的，但它以普遍发育交代现象和矿物成分、结构构造的不均匀性区别于区域变质岩。混合岩主要分布于前寒武纪结晶基底和古生代以后的某些区域变质岩发育地区。,2020/8/7,85,变质作用和沉积作用、岩浆作用之间存在一定的区别和联系。变质作用与岩浆作用之间比较容易区别，它们之间的界线是熔融，而和沉积成岩作用之间的重要标志是矿物组合的变化，一般认为以浊沸石开始出现为标志。,2020/8/7,86,3.变质岩,1）变质岩的结构和构造变质岩的结构，颇为特别，因为其是一种转化改造原岩的岩石。根据成因，其结构一般可分为四类碎裂结构，变晶结构，变余结构和交代结构。变质岩的构造是指岩石组分在空间上的排列和分布所反映的岩石构成方式，着重于矿物集合体的空间分布特征。按其成因可划分为三类变余构造，变成构造和混合岩构造。结构构造是变质岩的重要特征，常用作变质岩分类命名的重要依据。通过对结构和构造的研究，还可以了解变质岩的原岩，判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。,2020/8/7,87,常见的变质岩结构特征,等粒变晶结构大部分矿物粒度大致相近,鳞片变晶结构岩石主要由云母、绿泥石、滑石等片状矿物组成,包含变晶结构变斑晶中常含有大量基质中矿物的包体,糜棱结构矿物颗粒几乎全部破碎成微粒状呈定向排列,2020/8/7,88,常见的变质岩,2020/8/7,89,二、变质成矿作用,1.变质成矿作用的特点使原来没有工业意义的岩石变为具工业意义的矿床；使原矿床变为另一种工业意义的矿床；原矿床在变质作用下，矿石品位增高或变为有利于工业利用的矿石矿物和脉石矿物组合；原岩和矿床经受混合岩化作用而形成新的矿床。,2020/8/7,90,2.变质矿床分类,根据变质作用类型及特点，通常将变质矿床分为以下三类1）接触变质矿床2）区域变质矿床3）混合岩化矿床,2020/8/7,91,三、变质矿床的一般特征,矿物组合分为自然元素类、氧化物类、含氧盐类、硅酸盐类和硫化物类。矿石结构构造矿石中发育各种变质结构和构造特征；矿体形态、产状特征在变质作用较弱情况下，继承原来矿床的形态产状特征；变质作用较强时，形成形态产状各异的矿体形态；主要矿产Fe、Mn、P、Au、U、Cu、Pb、Zn、V、稀土和稀有元素、化工及建材等非金属矿产。,2020/8/7,92,2外生成矿作用,地球上的物质无时