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1、第三章岩浆矿床第三章 岩浆矿床主要内容：一、岩浆矿床概述二、岩浆成矿作用及矿床类型三、岩浆矿床的成矿条件四、岩浆矿床的主要类型及其地质特征第一节 岩浆矿床概述一、岩浆矿床的概念岩浆矿床的概念(Magmatic Deposit)：岩浆矿床系指各类岩浆在侵入地壳或喷出地表过程中，经过结晶作用、分异作用、熔离作用及爆发作用，使分散其中的有用组分发生聚集而形成的矿床。由于它们是在正岩浆期形成的，因此又称为正岩浆矿床。地壳和上地幔中存在多种类型的岩浆，但能形成岩浆矿床的主要是源于上地幔的镁铁-超镁铁质岩浆。这是因为镁铁-超镁铁质岩浆粘度较小，有利于分散其中的元素和成矿物质扩散、对流和聚集，从而形成矿床。
2、中酸性岩浆虽然含有种类更多、含量丰富的各类成矿元素，但由于岩浆的粘度较大，金属元素等成矿组分不易在其中扩散、对流和聚集，故难于在岩浆的成岩阶段富集成矿，所以中酸性岩浆很少形成岩浆矿床。二、岩浆矿床的工业意义岩浆矿床具有十分重要的工业意义，因为火成岩中含有很多重要的矿产资源，但它们通常散布于整个火成岩体中，由于数量太少而无法利用，只有通过某些特殊的富集作用把这些有用资源聚集起来才能被开采利用，聚集的结果就是岩浆矿床。岩浆矿床具有十分重要的工业意义。世界上绝大部分的铬、镍、铂族元素以及大部分铁、铜、钒、钛、钴、磷、铌、钽和稀土元素等矿产资源均来自岩浆矿床。这些矿床大部分是钢铁工业的基本原料或国防工
3、业、尖端工业必需原料的来源。它们大多在我国具有较富的储量，但有些比较稀缺，如铬、铂族元素等。因此，研究岩浆矿床的成矿条件、矿床成因和分布规律等具重要意义。第二节 岩浆成矿作用及矿床类型岩浆中的有用组份析出、聚集和定位的过程称为岩浆成矿作用。按成矿作用的方式和特点，可以分为结晶分异成矿作用、熔离成矿作用和爆发成矿作用三种一、结晶分异作用与岩浆分结矿床（Crystallization-differentitation deposit）岩浆侵位和冷凝过程中，矿物按一定顺序（矿物的晶格能、键性和生成热降低顺序）依次从岩浆中结晶，并在重力作用下发生分异和聚集的过程，称之为结晶分异作用。如果是在动力（流动
4、）作用下发生分异和聚集，则称之为流动分异作用。由结晶分异作用和流动分异作用形成的岩浆矿床，称为岩浆分结矿床。含矿的镁铁质超镁铁质岩浆侵入地壳后，由于温度缓慢下降而开始结晶。最早晶出的金属矿物主要有自然铂（比重1419）、铬铁矿（比重4.34.6）、金刚石、钛铁矿和稀土元素矿物等，与这些金属矿物同时或稍晚结晶的硅酸盐矿物有橄榄石、辉石、斜长石等。由于重力作用和对流作用的影响，比重大的矿物在岩浆内逐渐下沉，比重小的逐渐上浮，于是岩浆就发生了分异，结果在岩浆底部堆积形成镁铁质程度较高的铁镁硅酸盐矿物和铬铁矿、自然铂等金属矿物所构成的矿体（姚22页图21）。当岩浆中富含熔点较低的金属矿物组分，或者由于
5、岩浆中挥发性组分较多并和金属组分结合成易熔化合物而降低了金属矿物的结晶温度时，这些金属组分便可长时间停留在岩浆中。随着硅酸盐矿物的大量晶出，金属组分在残余岩浆中相对富集，形成了含矿残余岩浆。在地质构造相对稳定的条件下，含矿残余岩浆中的金属矿物组分，就地充填在硅酸盐矿物的粒间，胶结硅酸盐矿物，在岩体底部形成似层状矿体。在地质构造比较活动的条件下，由于受构造应力的作用，含矿残余岩浆可被挤入岩体的原生裂隙或附近围岩的构造裂隙中，形成贯入式矿体，这种成矿作用也称为残浆贯入作用或压滤作用。根据有用金属矿物与硅酸盐矿物的结晶先后，岩浆分结矿床进一步分为：1、早期岩浆矿床(Early magmatic mi
6、neral deposit)：在岩浆冷凝、结晶分异的过程中，有用矿物早于硅酸盐矿物结晶，或与早期硅酸盐矿物同时结晶，分异富集而形成的矿床，称为早期岩浆矿床。此类矿床主要是产于超镁铁质岩中的铬铁矿矿床。其特点是：A、成矿岩体主要是镁质超镁铁质岩体，岩性主要是纯橄榄岩、斜方辉橄岩、单斜辉橄岩和辉岩等；B、由于结晶分异和重力沉降的影响，空间上矿体常分布于侵入体的底部或边部，矿体形态以透镜状或似层状为主，少数呈矿瘤、矿巢；C、矿石的组成与母岩一致，矿体与围岩没有明显的界限，两者为渐变过渡关系，矿体边界需按品位圈定；D 、除铬铁矿外，矿石的矿物主要为铬尖晶石和部分橄榄石、辉石；E、由于矿石矿物结晶较早，
7、矿石常呈自形-半自形结构、包含结构（23页图2-2），矿石构造主要是浸染状，少数为致密块状。影响因素：(1)矿物密度；(2)密度相差不大时，颗粒大者在上，小者在下；(3)岩浆流动速度(岩浆流动过程中，有用矿物常在流速减慢或受阻碍部位富集)典型实例：南非阿扎尼亚的布什维尔德铬铁矿床。 2、晚期岩浆矿床(Late magmatic mineral deposit)：在岩浆冷凝、结晶分异的过程中，有用组分（矿物）在挥发份的影响下，在硅酸盐矿物结晶后的晚期岩浆阶段，结晶富集形成的矿床称之为晚期岩浆矿床。这类矿床主要是产于辉长岩、斜长岩中的钛磁铁矿矿床和橄榄岩中的铬铁矿矿床。形成条件主要表现在：（1）由
8、于岩浆结晶晚期，挥发份含量增高，与有用组份形成络合物，于岩浆结晶晚期富集；（2）构造作用（3）由于挥发份造成岩浆内压作用，导致矿体穿插早期侵入体。其特点是： A、矿体多呈层状、似层状或透镜状，不一定产于岩体的底部或边部，可分布于母岩体底部，与基性程度较高的岩相伴生；有时呈脉状分布于母岩体中，少数贯入到附近的围岩中，受构造控制明显； B、矿体与围岩（母岩）的界限清楚，两者为突变关系；C、呈典型的海绵陨铁结构；致密浸染状、致密块状构造；D、矿石的组成基本与母岩一致；E、具微弱的围岩蚀变现象，如钠黝帘石化、绿泥石化、金云母化、碳酸盐化等，同时可出现矿化剂矿物，如铬云母、铬符山石、铬绿泥石。典型实例四
9、川攀枝花钒钛磁铁矿床、河北大庙钒钛磁铁矿床、陕西松树沟铬铁矿床二、岩浆熔离作用及岩浆熔离矿床（Liquation deposit）1、熔离作用：也称之为岩浆液态分离作用（不混熔），即高温下的一种均匀的岩浆熔融体，随着温度、压力的下降，分离成两种或两种以上互不混溶的熔融体，该作用成为岩浆熔离作用。由岩浆熔离作用形成的矿床称为岩浆熔离矿床。奥尔善斯基不混溶实验：将铁橄榄岩的硅酸盐组分和金属硫化物按一定比例放入坩锅中，加热到1300，保持2小时后，冷却后发现，出现两种情况：（1）熔离初期，金属硫化物呈微滴状分散于硅酸盐熔体中，进一步熔离硫化物微滴逐渐汇合、变大，并在重力作用下，在岩浆槽的底部汇聚呈熔
10、融的金属硫化物层；（2）如快速凝固，硫化物熔浆来不及下沉而结晶则形成上悬矿体。岩浆熔离成矿作用主要表现在铜镍硫化物矿床中。如温度在1500以上的镁铁质岩浆，当其含有挥发分时，可熔解一定数量的金属硫化物，据实验证实，镁铁质岩浆在1300以上时可熔解67的Fe-Ni-Cu的硫化物。随着温度、压力的降低和挥发分的外逸，以及同化作用而使熔体中SiO2、Al2O、CaO增加，岩浆中金属硫化物的熔解度降低，从而发生熔离作用。在熔离作用的初期，金属硫化物呈微滴状分散在硅酸盐熔体中，随着岩浆的进一步熔离，硫化物微滴逐渐汇合、变大，并在重力作用下，在岩浆槽的底部汇聚呈熔融的金属硫化物层，于是均一的岩浆熔体就分离
11、成硅酸盐熔体和金属硫化物熔体。随着温度的继续下降，两种熔体分别结晶，由于金属硫化物结晶温度较低，在硅酸盐完全结晶后的300200时结晶成矿，形成岩浆熔离矿床。熔离作用的主要影响因素：（1）岩浆本身的地球化学特征，硫和亲硫元素含量高，有利于硫化物的熔离作用； Fe、Mg、Ca、Al、Na的氧化物则有利于熔离作用（2）同化混染作用中加入Al、Na、Si有利于熔离作用发生（3）物理化学条件，如fO2的升高、T下降、P降低，有利于熔离作用发生2、熔离矿床的特点与晚期岩浆矿床相类似，表现在以下几个方面（1）成因上常与镁铁质岩（辉长岩、苏长岩和橄榄辉长岩）和某些超镁铁质岩（橄榄辉石岩和辉石橄榄岩）有关（2
12、）熔离作用形成的硫化物矿体的空间位置有五种情况：、浅部熔离1）上悬矿体：熔离作用中，岩浆熔体快速凝固，滴状硫化物未能达到底部，形成上悬矿体，多呈浸染状，与母岩呈渐变过渡关系；2）底部层状矿体：缓慢凝固，硫化物沉于侵入体底部，多呈稠密浸染状或致密块状，与母岩呈渐变关系；3）脉状矿体：构造作用下，硫化物熔体贯入到母岩原生裂隙或围岩裂隙之中；、深部熔离4）岩矿同体：深部熔离成富含硫化物的硅酸盐熔融体，同时上侵到地壳表部，侵位后整个岩体即为矿体，如红旗岭七号岩体；5）纯硫化物后成交切矿体：深部熔离成的硫化物矿浆沿岩体的裂隙、边部或底部充填形成。（3）由于硫化物熔浆的结晶温度比硅酸盐矿物结晶温度低，形成
13、典型的海绵陨铁结构，此外还可见到硫化物交代橄榄石、辉石、钛铁矿等（4）矿石中的金属矿物主要是磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、紫硫镍矿等，此外还有含铂族元素的矿物。研究表明，除了硫化物外，氧化物也可产生熔离作用，可形成一定数量的含矿熔浆甚至矿浆，沿着一定的通道喷溢至地表或贯入到火山构造中，冷凝形成矿床，这类矿床称为岩浆喷溢矿床，此类矿床分布非常局限，智利的拉科铁矿床最为典型。另外，我国长江中下游宁芜地区某些铁矿（陶林式）也为熔离形成的铁矿浆喷溢形成（玢岩铁矿床）。典型实例吉林红旗岭铜镍硫化物矿床、加拿大肖得贝里铜镍硫化物矿床、甘肃金川镍矿床、四川力马河铜镍硫化物矿床等。三、岩浆爆发作用及岩浆爆发矿床
14、1、概念：是指那些经过岩浆的结晶分异或熔离作用后，岩浆上侵至近地表，当内压大于外压时，就产生了爆发，称之为岩浆爆发作用，由岩浆爆发作用形成的矿床称为岩浆爆发矿床。目前研究表明，由岩浆爆发作用形成的矿床主要是金伯利岩中的金刚石矿床。金伯利岩是由上地幔富含Mg质、碱质的岩浆结晶而成，主要矿物成分为橄榄石、金云母、镁铝榴石、金刚石，岩石具有角砾状构造，定名为角砾云母橄榄岩。因最早（1887年）发现于南非的金伯利地区，故名金伯利岩，该类岩石主要分布于地台边缘的深大断裂的火山角砾岩筒中，属“深源浅成”的岩石，主要形成时代为中生代和新生代，其次为晚古生代。2、爆发矿床的形成过程：A、深源（上地幔20030
15、0km）富Mg、富碱的超镁铁质岩浆，首先晶出金刚石、橄榄石、镁铝榴石等；B、沿超壳型深大断裂快速上升（不能缓慢减压，否则金刚石就被炭化分解、熔融）达到地表；C、地表24 km 盖层阻止了岩浆上升；D、岩浆降温、结晶，析出大量挥发分，当内压大于外压时，就产生了爆发作用，这种作用可能反复数次；E、爆发作用过程中，金刚石被岩浆带入岩筒、裂隙或爆发分散，爆发过程中也有新生细小的金刚石；F、形成金刚石的碳质来源于上地幔，这已被碳同位素研究结果所证实。最适宜的压力条件61097109 Pa （上地幔200300km），温度12001800。3、爆发矿床的特点：（1）矿体产于金伯利岩（角砾云母橄榄岩）中，岩
16、体即为矿体（2）岩体规模较小，呈岩管、岩筒、岩脉（少量）产出（3）矿床度产于深大断裂附近，受断裂控制明显（4）矿石中的矿石矿物是金刚石，而橄榄石、镁铝榴石、铬钛铁矿、金云母等是脉石矿物，矿石具斑状结构、角砾状构造。典型实例南非普利米尔岩筒、辽宁复县金刚石矿床、山东蒙阴金刚石矿床第三节 岩浆矿床的成矿条件一、岩浆矿床的总体特征每种矿床的特点不外乎包括以下几个方面：（1）时空分布；（2）与相关地质体和构造的关系；（3）矿床自身特点：A矿体的形态、产状；B矿石的矿物组合及组构；（4）成矿的物理化学条件。这里所讲的岩浆矿床特点是指所有岩浆矿床总的特点：1、矿床主要与镁铁质、超镁铁质岩石有成因联系，如纯橄榄岩、橄榄岩、辉岩、苏长
