第四章 伟晶岩矿床,矿床学,2,第四章 伟晶岩矿床,1 概述 2 形成条件 3 成矿作用和矿床类型,3,1 概述,一、概念 二、矿床特征 三、工业意义,4,一、概念 1、伟晶岩 1）伟晶岩 指矿物成分与母岩相似、结晶颗粒粗大、具一定内部构造特征，且呈脉状或透镜状的地质体称为伟晶岩。属晚期岩浆产物，是在侵入体冷凝的最后阶段形成，位于侵入体的顶部。矿物晶粒一般多在1-10cm以上，大者可达1-2m ，富含挥发性组分，稀有元素组分，形态主要成脉状或其它不规则形状的岩体。,5,伟晶岩矿床都与相同成分的侵入体有关。伟晶岩可分岩浆伟晶岩变质伟晶岩。岩浆伟晶岩依据其岩性分为花岗伟晶岩，碱性伟晶岩和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。,伟晶岩,岩浆伟晶岩,变质伟晶岩,花岗伟晶岩,碱性伟晶岩,基性超基性伟晶岩,2）伟晶岩类型,碱性伟晶岩,基性超基性伟晶岩,花岗伟晶岩,碱性伟晶岩,基性超基性伟晶岩,6,2）伟晶岩类型 （1）岩浆伟晶岩： 属晚期岩浆产物，是在侵入体冷凝的最阶段形成，位于侵入体顶部。深成岩浆岩常见以花岗伟晶岩最多，碱性伟晶岩较少见，基性超基性伟晶岩更少见。 （2）变质伟晶岩： 主要是前寒武纪岩石变质改造的各个阶段形成的伟晶岩。,7,2、伟晶岩矿床 是指一种矿物颗粒结晶粗大的、具内部构造特征的脉状或凸镜状地质体，当其有用组分富集达到工业要求时，即称为伟晶岩矿床。 地壳深处的熔浆（在封闭环境中）通过缓慢结晶或重结晶作用形成晶粒粗大的脉状或凸镜状岩体，当其有用组份富集达到工业要求时称为伟晶岩矿床，即 具有经济价值的伟晶岩。,8,二、矿床特征,1、矿床产出 2、矿床分带性 3、矿体形态产状 4、矿石组构 5、矿石组份 6、主要矿产,9,1、矿床产出,伟晶岩矿床主要产于岩浆作用或变质作用形成的花岗伟晶岩中,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,伟晶岩岩体内部常具明显的带状构造是伟晶岩（矿床）的另一个突出的特征。 从脉的边部到脉体中心，无论矿物成分或岩石的结构构造，均呈有规律的变化。一般情况下，一个发育比较完整的伟晶岩体，从外到内可以划分出以下四个带：,2、矿床分带性,边缘带,外侧带,中间带,内核,11, 边缘带：主要由细粒的长石和石英组成，成分相当于细晶岩，故又称细晶岩带，厚度一般仅几厘米，形态不规则并不连续，与围岩界线清楚，其该带中最常见的少量共生矿物是电气石、磷灰石和石榴石。,伟晶岩内部分带示意图（据中国地质大学） 1-边缘带；2-外侧带；3-中间带；4-内核；5-交代矿物带,12, 外侧带：位于边缘带内侧，矿物颗粒较粗，由文象结构和粗粒结构的长石，石英和云母组成。成分与花岗岩相似，厚度比边缘带大而稳定。带中常见绿柱石等伴生矿物。由于具有典型的文象结构、成分与花岗岩相似，又称为文象花岗岩带。,13,此带内有时长石和石英集中的部位有所不同，又可进一步分成亚带，靠外侧带处先晶出的一般主要为长石，靠内核部分则常出现钾长石和石英，前者称中间外带，后者称中间内带。这主要根据实验工作的需要。, 中间带：位于外侧带和内核之间，由巨晶结构的长石和石英组成，常见矿物除长石、石英外，还常有绿柱石、锂辉石等稀有元素矿物。此带中的交代作用已较发育同时与交代作用有关的稀有元素矿物也增多，成为矿化发育的地段，是伟晶岩矿床的主要部分。此带厚度较大，可几十厘米到数十米。,14,内核：因位于伟晶岩体的中央，所以称为内核，矿物组成主要是颗粒粗大的石英，其次还有长石、锂辉石等矿物。在内核的中心部位由于结晶的作用往往有空洞形成（晶洞）。内核的形态常不规则，核的大小常取决于伟晶岩体的大小和岩体膨胀部分的特征，同时也取决于岩体分异程度或构造明显程度。,1-边缘带；2-外侧带；3-中间带；4-内核；5-裂隙充填和交代；6-花岗岩,15,在伟晶岩形成的整个过程，结晶首先从边缘开始，早期形成边缘带，矿物颗粒细小，他形结构；随后形成外侧带，矿物颗粒增大，以文象结构、自形-半自形结构为主。随着温度降低，矿物不断的晶出，矿物粒度愈来愈大，残余熔浆挥发分不断增多，到晚期形成则以交代结构最为特征。稀有元素化合物由于具较低浓度，因而不可能在早期阶段晶出，往往被挤向伟晶岩体的中部或顶部，在晚期阶段富集起来。 中间带是伟晶岩矿床发育的主要地带（如稀有金属矿床），次为外侧带（如绿柱石等）。,16,3、矿体形态产状,伟晶岩产出的形态多呈各种类型的脉状体，故又通称为伟晶岩脉。最常见的矿体形态呈脉状、囊状和透镜状及不规则状（如串珠状、树枝状、网状等）。工业意义最大的是纺锤状透镜体(表面积最小，散热慢，内部晶形大，有用组份富集） 。,伟晶岩体形态图 1规则的脉状体； 2不规则脉状体； 3凸镜状体；4囊状体；5串珠状体,17,1）形态控制因素 构造：压性裂隙中的伟晶岩脉，形态规则延伸较远，常作雁行状排列。张裂隙中的伟晶岩体，多呈透镜状，规模较小。 围岩：片麻岩、片岩中多呈板状，墙状，产于花岗岩类岩石中常呈脉状、珠状瘤状。 伟晶岩形态:对成矿最有利的伟晶岩形态是纺缍状透镜体，因为形态表面积最小，与外界接触面积小，散热缓慢，有利于形成颗粒粗大的矿物及挥发份的聚集，使稀有元素富集成矿。 伟晶岩体的大小差别很大，厚度从几厘米到几十米，沿走向长几米几百米甚至上千米，延深可达几百米。稀有元素矿物往往聚集中在厚大的伟晶岩中。,18,2）产状 陡立：内部构造表现为对称的带状构造，稀有元素和矿物主要分布于脉体的上部。 平缓：内部的带状构造不对称，稀有元素矿物主要分布于脉体的上盘。 根据研究和实际工作中的经验，对稀有金属成矿最有利的产状：板状伟晶岩倾角为45-90。因为当岩脉倾角陡立时，有利于挥发分和易熔化合物向上移动而集中，使得稀有元素成矿物质分异彻底而充分富集，形成富矿。而产状过于平缓的伟晶岩脉，由于挥发分和易溶化合物向上移动困难，不能进行彻底的分异作用，使得挥发分和成矿物质分散在岩脉的上盘，不利于矿质集中。,19,4、矿石组构,1）矿石结构 （1）结晶粒状结构：以矿物自形程度好，晶粒巨大的巨晶结构为特点；按粒度大小分为细粒结构（粒径数mm-10mm），中粒结构（1-5cm），粗粒结构（5-10cm），巨晶结构（10cm）。 巨晶结构又称伟晶结构。 有的绿柱石重50t（我国新疆），黄玉重60kg（乌拉尔）石英重40t，黑云母7m2，白云母30m2。,20,长石伟晶岩,21,云母伟晶岩,22,电气石伟晶岩,23,（3）交代结构： 交代形成的矿物由白云母、钠长石及稀有元素矿物组成，为后期热液交代作用的产物。,（2）文象结构及似文象结构： 主要是岩浆共结的产物，由长石、石英共结生成。少部分由石英交代长石（井百、双晶面而成）。,24,2）矿石构造 矿石主要具块状构造、晶洞状构造（发育在石英核中，伟晶岩形成晚期）。,5、矿石组份,1）矿物成分 伟晶岩的矿物成分以硅酸盐和氧化物为主。 （1）硅酸盐矿物如石英、长石(斜长石、正长石、微斜长石)、云母(黑云母、白云母)、霞石、辉石等； （2）稀有和放射性元素矿物主要有含锂矿物如锂云母、锂辉石等，含铍矿物如绿柱石、硅铍石，含铌钽矿物如钽铁矿、烧绿石等，含锆矿物如锆石等； （3）稀土元素矿物如独居石、磷钇矿、褐帘石等； （4）金属矿物如锡石、黑钨矿、磁铁矿等； （5）含挥发份矿物如萤石、电气石、磷灰石等。,26,2）化学成分 （1）主要为与母岩相同的氧和亲氧的造岩元素如Si、Al、Na、K、Ca等； （2）稀有、分散、稀土和放射性元素如Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、Hf、La、Ce、U、Th等； （3）金属元素如W、Sn、Mo、Fe、Mn等； （4）挥发组份如F、Cl、B、P等。,2）化学成分： 组成伟晶岩的元素，主要是一些与母岩相同亲氧的造岩元素：O、Si、Al、Na、K、Ca、Mg、Fe、Mn等。另外还有高度集中的稀有元素：Li、Be、Nb、Ta、Zr、Hf、U、Th、TR、Cs等40余种元素。 大多数集中于伟晶岩矿床中的稀有元素，仅占花岗岩体积的极小部分，其总量不超过万分之一；而伟晶岩矿床中这些稀有元素含量可超过花岗岩母岩中的数十、数百乃至数千倍。如Li在花岗岩等酸性岩中为410-5而在伟晶岩矿床中，可富集到12%，即大约增加了250-400倍；又如Be在酸性岩中的含量为5.510-6，但在工业伟晶岩中含量可达1%以上，即浓度富集达2000倍左右。,28,6、主要矿产： 稀有金属， 稀土元素， 云母，水晶， 陶瓷原料等,29,三、工业意义,是某些稀有元素(Li、Be、Nb、Ta、Cs)和稀土元素(REE)矿产的重要来源； 有关重要金属矿产有W、Sn、Mo、U、Th。 伟晶岩矿床的主要矿产为云母、长石、石英等。 其它非金属矿床有萤石、磷灰石、压电石英等。常见宝石类矿产是海蓝宝石（绿柱石）、碧玺（电气石）、黄晶（黄玉）、水晶等。,30,据斯米尔诺夫（1985）报道： 乌拉尔：一个采石场整个都在一个天河石晶体中；一黄玉晶体重60 kg 美国锂辉石晶体长14 m，绿柱石晶体长5.5 m；白云母达5 m2，黑云母达7 m2， 俄罗斯一颗黑晶近10 t， 哈萨克斯坦石英晶体重70 t， 挪威一微斜长石晶体重100 t,31,2 形成条件,一、温度压力 二、岩浆岩条件 三、构造条件 四、围岩条件,32,一、温度压力 1、温度：700150，边缘带700600，主体部分600300；不同矿物形成于不同的成矿温度，如晶洞中的矿物形成于150左右，稀有金属矿物形成于500200。,2、压力： 伟晶岩形成时的压力为800500 MPa，到结束时的压力为200100 M Pa。伟晶岩矿床形成的深度较大，深度小的近地表和浅成带不利于伟晶岩的形成，因为压力大，挥发份才能保存在矿床中。 不同深度可形成不同类型的伟晶岩矿床。.金兹堡等将其分为四种：即 较小深度（1.53km），形成与水晶有关的矿床； 中等深度（3.57km），形成与稀有金属有关的矿床； 较大深度（78到1011km），形成与云母类有关的矿床； 极大深度（超过1011km），形成与陶瓷原料有关的矿床。,34,二、岩浆岩条件,1、不同类型的岩浆岩形成不同类型的伟晶岩矿床 1）花岗伟晶岩分布极广，通常形成与稀有、稀土元素、白云母、长石、刚玉等有关的矿床。 2）碱性伟晶岩分布很少，通常形成与锂、铍、钍和稀土元素有关的矿床。 3）基性和超基性伟晶岩很少出露，目前仅见与磷灰石、磁铁矿等有关的矿石,35,2、与伟晶岩有关的花岗岩类常呈岩基状或巨大的岩柱状产出，因为一般的“小侵入体”不可能形成伟晶岩的大量挥发物质。 3、不同深度的花岗岩类形成不同的伟晶岩矿床 1）浅成花岗岩类侵入体可形成水晶伟晶岩矿床； 2）中深成花岗岩类侵入体可形成稀有金属伟晶岩矿床。,36,三、构造条件,1、在空间上伟晶岩分布明显受区域构造控制。伟晶岩很少单独出现，而是成群成带地产出，并形成断续延伸数十-数百公里的伟晶岩带。即褶皱带（地槽区）、地台区的边缘深大断裂控制着伟晶岩带的分布。,37,2、伟晶岩矿田分布受次一级构造控制，矿田内所有伟晶岩都与同一侵入体或同时侵入的不同岩体有关。 3、伟晶岩脉的分布受更次一级断裂构造控制，如羽状裂隙、帚状裂隙、围岩的片理岩体内部的次生裂隙等次级构造为伟晶岩脉所充填。,38,四、围岩条件,由于伟晶岩矿床主要产于强烈褶皱带和侵入体大规模发育的地区，故伟晶岩矿床的主要围岩是区域变质岩及一些基