第六章 热液矿床各论－接触交代矿床第六章 热液矿床各论第一节 接触交代矿床一、接触交代矿床概述1、接触交代矿床(Contact-metasomatic deposit)：指产于中酸性、中性侵入体与碳酸盐岩(或凝灰岩、安山岩等火山岩)接触带及其附近（不超过200米），由含矿气水热液交代作用形成的，在时间、空间和成因上与矽卡岩关系密切的一类矿床由于此类矿床与矽卡岩关系密切，因此又称之为“矽卡岩矿床（Skarn Deposit）”2、矽卡岩：“矽卡岩”一词，是瑞典中部的矿工用来称谓那些与矿石伴生的深色钙质硅酸盐岩石以后经焦涅邦（1875）正式提出，并为Lingren（1902）所采用并被广大研究者接收并沿用指中酸性侵入体与碳酸盐岩石接触，在中等深度条件下，经气水热液的高温交代作用形成的蚀变岩石，主要由石榴石、辉石及其它一些钙、铁、镁、的铝硅酸盐（阳起石、绿帘石、方柱石、符山石、硅辉石等）矿物组成由于围岩的岩性不同，可形成不同的矽卡岩，根据围岩性质、矽卡岩成分和组合，可将矽卡岩分为钙质矽卡岩和镁质矽卡岩前者主要由石榴石（钙铝－钙铁）、辉石（透辉石－钙铁辉石）组成，有时伴有相当数量的符山石、硅灰石、方柱石及绿帘石、阳起石、透闪石等，由于这些矿物中都含一定数量的钙，故称钙质矽卡岩，是中酸性侵入体与灰岩接触交代而成。
镁质矽卡岩则是与白云岩、白云质灰岩接触交代形成的，常由镁橄榄石、透辉石、尖晶石、硅镁石、蛇纹石、金云母等组成在自然界中，镁质矽卡岩分布不如钙质矽卡岩广泛，且常与钙质矽卡岩相伴产出矽卡岩常具有分带现象根据与它们岩浆岩体的空间位置可分为内带和外带靠近岩浆岩体一侧形成的矽卡岩矿物组合，称为内带，它们主要由高温矿物组成，如磁铁矿、赤铁矿、石榴石、辉石等；靠近围岩一侧形成的矽卡岩矿物组合，称为外带，主要由高、中温矿物组成，如石榴石、辉石、角闪石、绿泥石、阳起石、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等在外接触带外侧的围岩中，广泛发育有中、低温条件下形成的石英、方解石等，有时也见有萤石、重晶石等矿物，一般情况下，从岩浆岩体经接触带到石灰岩，SiO2和Al2O3的含量降低，而CaO（MgO）和FeO的含量则逐渐增高3、接触交代矿床的工业意义：接触交代矿床具有很重要的工业价值，已发现的矿产有(1) 常是Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Co、As、Au等金属矿产及B、S、石棉、压电石英等非金属矿产的主要来源；(2) 在我国主要为铁矿(富铁储量第一（38％）、开采量总储量第五)、铜矿(富铜储量第二、总储量第三)、钨矿(可形成大矿)。
3) 矿石品位富，尚含有大量可供综合利用的元素，如铁矿中常伴有Co、Mo、Cu、Ni、Bi、Se、Te等，铜矿中常伴生Fe、S、Mo、Au、Ag、Se等，有的铜矿床一年综合回收的金相当一个中型金矿山的年产量二、接触交代矿床的形成条件1、岩浆岩条件－先决条件(前提)接触交代矿床是岩浆气水热液交代围岩的结果，所以，岩浆岩的成分、形成深度、形态、规模等队接触交代矿床的形成具决定性影响（1）岩性：主要为中酸性，按岩性可分为两个系列：①钙碱性系列：花岗岩－花岗闪长岩－石英闪长岩－闪长岩；②碱性系列：碱性正长岩－花岗正长岩－石英二长岩－二长岩据统计，与闪长岩有关的矽卡岩矿床占此类矿床总数的59%，与花岗岩有关的矽卡岩矿床占此类矿床总数的37%，与正长岩有关的矽卡岩矿床占此类矿床总数的4%成矿专属性：铁矿床与石英闪长岩－闪长岩有关；铁、铜矿床主要与富钾的花岗闪长岩体有关；铅、锌矿床主要与花岗岩、花岗闪长岩有关；、石英二长岩有关；钨、锡、铍、钼矿床与花岗岩有关2）岩体的规模：中小型为主（一般小于50km2，多数在2～10 km2），常呈岩株、岩瘤、岩钟、岩脉状产出，岩体具有明显的中深－浅成（一般为1～4.5 km）的岩相特征；（3）岩体的形态：形态越复杂，越有利于成矿，如岩株、岩脉、岩瘤等。
凹凸不平的接触面有利于形成矽卡岩矿床；（4）时代：我国西部是海西期，东部印支－燕山期，国外大多数在中、新生代2、围岩条件大量实际资料表明，许多接触交代矿床的形成除岩浆岩条件外，尚明显地受地层控制这是由于富含膏盐成分的沉积地层在岩浆的侵入活动影响下形成活动性很大的热卤水，这种热卤水可使岩体或富含成矿物质的地层中的有用组分活化转移，最终导致成矿物质的富集，形成接触交代矿床1）岩性：主要是碳酸盐岩类（灰岩、白云岩、白云质灰岩、泥灰岩、钙质页岩），由于这些岩石化学性质活泼、脆性大，渗透性强和富含CaO、MgO而易于被交代，形成各种类型矽卡岩，此外火山岩（如安山岩、英安岩、凝灰岩等）在一定条件下也可形成矽卡岩矿床2）岩石物性：围岩的节理、裂隙、孔隙的发育程度，发育越好，越有利于交代成矿；（3）围岩控制矽卡岩矿物组合，如钙质碳酸盐易形成钙质矽卡岩，镁质碳酸盐易形成镁质矽卡岩，而富硅火山岩易形成硅质矽卡岩3、构造条件从区域构造上看，地槽区及活动性较强的地台边缘或凹陷带中，有发育的火山沉积岩系，、有利的碳酸盐建造和大量的岩浆活动，在加上有利的接触带构造，不仅为成矿提供一定的物质来源，也形成了良好的成矿空间，故矿床多分布于这些区域构造单元中。
构造条件不仅控制了岩体的分布，而且亦控制着矿液的流动方向和活动空间因此，它是岩体本身的地质特征和围岩地质特征的综合因素对矿体形态、分布和规模有影响的地质构造主要有：A、接触带构造――当接触面与围岩层面一致时，形成的矿体以似层状和透镜状为主，形态规则；而当接触面与围岩层面斜交时，矽卡岩及矿体形态复杂多变，常呈分枝状 B、围岩层理、层间破碎带――可使含矿气水热液在远离侵入体的围岩中形成较为稳定的似层状和透镜状矽卡岩及矿体C、构造裂隙和断裂――穿切接触带的断裂可使气水热液进入围岩，形成脉状或分枝状矽卡岩及矿体，在断裂交汇处形成囊状、柱状矿体D、褶皱构造――主要是背斜构造，这类背斜构造往往是岩体侵入时的同期构造，有的甚至就是岩体侵入所引起的“被动”褶皱，背斜构造的轴部、倾伏端、转折端，因空隙较大有利于矿液流动，是形成矽卡岩及矿体的有利部位E、捕虏体构造――多位于接触带附近，常与接触带断续相连，捕虏体中的褶皱、断裂和层间破碎带构造同样影响矽卡岩和矿体的形态和分布4、温度、压力(深度)条件一般认为，矽卡岩矿物形成温度为800～300℃，金属矿物500～200℃大量包裹体测温数据表明，金属氧化物（如磁铁矿）600～350℃（主要500～400℃），金属硫化物一般在450～200℃；深度条件为中～浅成（1～4.5 km）三、接触交代矿床的成矿作用和形成过程1、接触交代矿床的成因接触交代矿床的形成包括矽卡岩的形成和成矿演化两个方面。
其中矽卡岩的形成有两种方式：（1）接触扩散交代作用（双交代作用）：溶液和岩石间的组分交换是以停滞的粒间溶液为介质，通过组分的浓度差所引起的扩散作用来实现的如，上升的溶液沿灰岩和花岗质岩石接触界面流动时，灰岩中的CaO通过粒间溶液，以上升的溶液为媒介向花岗质岩石方向扩散，而花岗质岩石的SiO2和Al2O3则向灰岩方向扩散，其结果发生反应而形成矽卡岩：3 CaCO3+Al2O3+3SiO2=Ca3Al2Si3O12+3CO2↑由于这种组分的交代作用是双方相互扩散作用进行的，所以又称双交代作用该观点的难点：①要形成一定体积的矽卡岩，需同体积侵入体释放70%以上SiO2②有些矽卡岩只产于围岩中或侵入体中2）接触渗滤交代作用：即溶液沿接触带流动和围岩发生反应，溶解和吸取围岩的成分，并将其带到上层围岩与之交代反应形成矽卡岩，可以形成远距离和大面积的矽卡岩形成矽卡岩的物质除主要来自两侧的围岩外，溶液的带入也是来源之一在交代作用过程中，由于组分的活动性不同，扩散能力强弱不一，活性大的组分易随溶液前进到达反应带的前缘，而惰性组分多滞留在接触带附近，因而造成交代的分带现象1）与（2）的区别主要在于：热液在（1）带来组份，而在（2）作为介质；（1）的交代方式为扩散交代，而（2）中为渗透－扩散交代。
2、接触交代矿床的形成过程接触交代矿床一般都是经历多次气水热液交代作用形成的，根据矽卡岩矿床的矿物组合的大量研究，可将矽卡岩矿床的形成过程划分为两期五个阶段（不包括表生期）(1)矽卡岩期（气相交代阶段）可划分为三个阶段①早期矽卡岩阶段：形成以硅灰石、钙铁－钙铅榴石、透辉石－钙铁辉石、方柱石、符山石等为主体的矽卡岩除符山石外，均不含水，故又称干矽卡岩阶段是在高温超临界条件下形成在该阶段除少量的磁铁矿和白钨矿外，无其它有用矿物形成所以不具工业价值因此，该阶段是无矿矽卡岩阶段②晚期矽卡岩阶段 形成以阳起石、透闪石、角闪石、绿帘石等矿物组合的矽卡岩对早期矽卡岩矿物有明显的交代作用如：4CuMgSiO6+Mg2++2H+=Cu2Mg5SigO22(OH)2+2Ca2+透辉石 透闪石因这些矽卡矿物均含结晶水，故又称湿矽卡岩阶段该阶段有大量的磁铁矿生成,并富集成矽卡岩型铁矿床因此，又称该阶段为磁铁矿阶段其反应为：FeCl3+2H2O=Fe(OH)2+2HCl2Fe(OH)2+ FeCl3=Fe3O4+2HCl+H2 ③氧化物阶段 是矽卡岩期向金属硫化物期过渡阶段该阶段出现的硅酸盐矿物主要为长石、云母（金云母、白云母、黑云母）类。
并有氧化物、石英、锡石、赤铁矿、少量磁铁矿、少量的硫化物如辉钼矿、毒砂、磁黄铁矿（FexS），此外尚有萤石、白钨矿和铍的硅酸盐矿物2）石英硫化物期（纯粹的热液交代阶段） 可划分两个阶段①早期硫化物阶段(高温硫化物阶段)：先期形成的硅酸盐矿物被大量交代，形成绿泥石、绿帘石、绢云母、碳酸盐矿物，并出现较多量的石英、萤石，金属硫化物主要有黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、辉钼矿等故又称铁铜硫化物阶段②晚期硫化物阶段 该阶段由于温度降低，出现大量的碳酸盐矿物（方解石等）和石英金属硫化物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿故又称铅、锌硫化物阶段应当指出的是，自然界接触交代矿床的形成过程不全都符合上述顺序由于成矿溶液成分、组分浓度、构造作用的间歇性等因素的影响其形成过程可能简单，也可能更复杂四、接触交代矿床的特点1、矿床形成时间晚于围岩，为后生矿床；空间上，矿床主要产于中酸性侵入体与碳酸盐接触带及其附近，一般不超过200米，一般外接触带矿体多于内接触带矿体 2、矿体形态、产状和规模：矿体呈似层状、透镜状、脉状、囊状、瘤状，分布于相关侵入体的内外接触带或附近，与矽卡岩密切相关，矽卡岩与矿体关系主要有：A、矽卡岩=矿体(吻合矿体)，二者形成时间大致相同；B、矽卡岩>矿体，矿体是矽卡岩一部分(非吻合矿体)，时间上矿体晚于矽卡岩；C、矿体产在矽卡岩内、外且时间、空间上都不一致，成矿作用远远晚于矽卡岩。
矿体规模大小不等，多为中小型矿床，W、Sn、Mo、Fe、Cu可出现大型矿床3、近矿围岩经常发育强烈的蚀变现象，如矽卡岩化、云英岩化、黑云母化、钾长石化、钠长石化、电气石化、萤石化、绢英岩化、绿泥石化、硅化、碳酸盐化等，不同矿床围岩蚀变类型及发育程度有很大差别；4、矿石的矿物组合复杂多样，既有矽卡岩矿物(石榴石、辉石、阳起石、云母、方柱石等)，又有氧化物(磁铁矿、赤铁矿、黑钨矿、锡石)、金属硫化物、碳酸盐矿物(方解石、菱铁矿)等，矿石交代结构发育；5、成矿具有多期多阶段性；6、成矿温度为中、高温，深度为中、浅成；五、接触交代矿床的主要类型1、铁矿床在我国分布广泛，是富铁的主要来源，在我国铁矿生产中占重要地位，矿床规模以中小型为主1）往往成群分布，在同一个地质构造单元内，可出现几个、十几个矿床，构成一个成矿集中区，如湖北。