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俄罗斯、美国加州和危地马拉也产有翡翠,但目前还没有发现宝石级的翡翠,只能做工艺品,达不到加工工艺要求。
真正宝石级的翡翠只有缅甸才有,而且已经接近开采殆尽。以后很难采到真正的优质翡翠了。翡翠的主要市场在中国,占世界市场的95%,具有商业价值的翡翠95%产于缅甸北部伊洛瓦底江支流雾露河流域。
由于缅北纵横百余里的矿区道路险恶,加上缅甸加工技术落后。所以,至今缅甸仅作为翡翠毛料出口国,而毗邻之地云南,自古就成为翡翠最主要加工、贸易集散地。
日本
日本的翡翠产地散布在日本新泻县、鱼川市、青海町等地。主要为原生矿,较多是粗粒结晶的硬玉集合体,颜色以绿色、白色为主,质地较干。
美国
美国翡翠,主要发现在加州。有原生矿也有次生矿,和缅甸翡翠相比,美国翡翠大多只能用作雕刻材料,缺少首饰级的祖母绿色的翡翠。质地干且结构较粗。门多西诺县的翡翠矿床是利奇湖矿,主要由透辉石、硬玉、石榴石及符山石的细脉体组成。
哈萨克斯坦
哈萨克斯坦的翡翠原生矿主要为伊特穆隆达和列沃-克奇佩利矿,矿化和蛇纹岩体有关。硬玉主要呈浅灰、暗灰、浅绿、暗绿等颜色具中粒和细粒交代结构。其质量大多和缅甸商品级不透明、水头差、结构粗的雕刻料相当。
危地马拉
危地马拉的翡翠矿是1952年在埃尔普罗格雷素省曼济尔村附近发现的麦塔高翡翠矿床,其翡翠主要由硬玉及透辉石、钙铁辉石组成。
危地马拉的翡翠据说在许多年以前的Maya文明中就已非常有名,后来随着Maya文明的神秘消失而失传,直到1975年一对美国夫妇Jay和Lou Ridinger在该国重新发现和开发出这一瑰宝。目前危地马拉的翡翠主要由他们的公司控制开采。市场上只销售成品而不卖原料,使该地翡翠更添神秘色彩。
目前市场上见到的品种有绿色、紫色、蓝色、黑色和彩虹系列的翡翠。该地还发现一种同时可见到银、镍、黄铁矿和黄金、白金包体的独特的Galactic Gold翡翠。由于该地翡翠全部天然,没有B货和C货等改善处理的品种,因而受到欧美市场的认同,开始成为缅甸翡翠强有力的竞争者。
俄罗斯
曾经有一段时间都说俄罗斯产出了高品质的翡翠,会冲击到缅甸翡翠的价格,结果,时间检验一切;俄罗斯所谓的高品质翡翠没了消息,只能在观望吧。
由于围岩成分和组成矽卡岩的矿物不同,可分为钙质矽卡岩和镁质矽卡岩,两者有时是渐变过渡的。
1钙质矽卡岩类
钙质矽卡岩(calcareous skarn)主要产于地壳中等深度及浅处的中酸性侵入岩体与石灰岩、方解大理岩或其他富含钙质岩石的侵入接触带中。其矿物主要是钙质石榴子石(钙铝榴石-钙铁榴石系列)和单斜辉石(透辉石-钙铁辉石系列),除了这两种矿物伴生或单独组成矽卡岩以外,还可以有符山石、硅灰石、方柱石等矿物。岩石中常有高温气成矿物,如锂云母、日光榴石等。最主要的岩石类型有石榴矽卡岩、透辉矽卡岩、石榴辉石(或辉石石榴)矽卡岩,此外,还常有硅灰矽卡岩、符山矽卡岩、方柱矽卡岩等。
(1)石榴矽卡岩(granet skarn)石榴矽卡岩是最常见和分布最广的矽卡岩,其矿物主要由钙质石榴子石(钙铝-钙铁榴石的类质同象系列)组成的,有时还有少量辉石、符山石、硅灰石等矿物。在石榴子石之间常有碳酸盐矿物、长石和石英。钙质石榴子石的成分主要是钙铝榴石和钙铁榴石。钙铝榴石颜色较浅多呈**、浅黄绿、浅黄褐色。钙铁榴石的颜色较深多为暗褐色、棕褐色。钙质石榴子石与其他成分的石榴子石的重要区别是,部分钙质石榴子石在显微镜下,经常具有非均质性光性异常的干涉色、双晶和环带,尤其是钙铁榴石中光性异常现象更为发育和常见。在正交偏光下,光性异常所显示的是一级灰、灰白、白和黄白的干涉色,有的钙质石榴子石有黑十字的消光影,六连晶、四连晶和三连晶的有六个、四个和三个锥体呈对顶消光,锥顶多聚合在晶体中心,锥底面即是其晶面。钙质石榴子石大多都有环带状构造,尤其是在正交偏光下,由钙质石榴子石的干涉色清晰显示了同心环带状的特征(照片7-1,2)。有的矽卡岩中的钙铝、钙铁榴石也具有均质性,有时也可看到均质和非均质的钙质石榴子石同时存在,甚至在同一石榴子石的中心部位是均质的,而在其边缘具有光性异常的石榴子石,显示其比中心的均质性的石榴子石形成要晚。
石榴矽卡岩中的石榴子石有的呈完好的自形晶,有的呈半自形,也有为他形粒状集合体。石榴子石的粒径粗细不一,有细、中、粗粒,有时呈巨粒(>5mm)的粒状变晶结构或岩石中石榴子石粒径相差很大的不等粒粒状变晶结构,也常有各种交代结构。石榴矽卡岩的构造主要有块状、斑杂状和斑块状构造,有时有条带状和角砾状构造。
若岩石中以钙铝榴石为主时,可定名为钙铝榴矽卡岩,分布于岩体边缘带中的内矽卡岩大多是钙铝榴矽卡岩;如以钙铁榴石为主时,可定名为钙铁榴矽卡岩(照片7-1,2),如不能确定石榴子石种类时,可统称为石榴矽卡岩。在石榴矽卡岩中次要矿物是透辉石(或次透辉石、钙铁辉石)、硅灰石、符山石等,可分别定名为透辉(硅灰、符山)石榴矽卡岩(照片7-3)。
(2)透辉矽卡岩(diopside skarn)透辉矽卡岩也是分布较广和常见的矽卡岩之一。其矿物主要是透辉石-钙铁辉石类质同象系列中的透辉石、次透辉石、低铁次透辉石和钙铁辉石,其中以透辉石和次透辉石较常见,而以钙铁辉石为主的矽卡岩较少。透辉石多呈浅绿色、绿色、灰白色,柱状或粒状晶体。显微镜下透辉石与其他单斜辉石的区别是:无色、或具有很浅的绿色,横断面呈方形的八边形,其中四个边显然小于另四个边,似为四边形缺了四个角。此外,透辉石的消光角c∧Ng=38°~44°。而钙铁辉石的颜色较深,多呈暗绿色,绿褐色,显微镜下钙铁辉石为浅绿色、绿色或黄绿色,多色性不明显,消光角稍大,c∧Ng=47°~48°。在标本上主要是以颜色来区分两者,也可笼统称为辉石,或辉石矽卡岩。透辉矽卡岩的结构是柱状(或粒状)变晶结构,也有的柱状晶体的集合体组成放射状、扇状、束状变晶结构。有的透辉石呈细粒及显微粒状变晶结构时,则形成致密块状构造。当岩石中辉石粒径粗细相差很大时,则组成不等粒柱状(粒状)变晶结构(照片7-5)。
当岩体侵入白云质灰岩和白云岩在它们的接触带附近,透辉矽卡岩是最常见的。此外,在侵入岩体的内接触带的矽卡岩中,透辉石也较发育。
在透辉矽卡岩中,次要矿物有钙质石榴子石、符山石和硅灰石,可分别命名为石榴透辉矽卡岩(照片7-4)、石榴硅灰透辉矽卡岩或硅灰符山透辉矽卡岩。
(3)硅灰矽卡岩(wollastonite skarn)在各类矽卡岩中硅灰石常作为次要矿物产出,但单独形成硅灰矽卡岩的则较少。由于硅灰石多为白色、灰白色,所以硅灰矽卡岩也多为白色和灰白色。柱状硅灰石晶体有弱的丝绢光泽。硅灰石与透闪石十分相似,两者的区别可参阅大理岩的有关章节(第三章、第四节的第一部分)。其结构以柱状变晶结构为主,块状构造(照片7-6)。在硅灰矽卡岩中常有钙质石榴子石、符山石、透辉石等次要矿物时,可进一步命名为符山石榴硅灰矽卡岩等(照片7-7)。
硅灰石含量高的硅灰矽卡岩,如具有一定规模和经济价值,可作为硅灰石矿床开采。硅灰石主要用于陶瓷工业、涂料工业,在塑料工业中用作填充剂。
(4)符山矽卡岩(vesuvianite skarn)符山石呈灰绿、黄绿及黄褐色,柱状晶体、解理不发育。显微镜下无色,正高突起,横断面呈方形,具有灰黄褐、丁香紫色和靛蓝色的异常干涉色,平行消光,大多为负延性,以一轴晶负光性为主。符山石的上述特征可与矽卡岩中呈柱状的透闪石、硅灰石和透辉石等矿物区别开。符山矽卡岩的结构主要是柱状变晶结构(照片7-8)或放射状变晶结构(照片1-18),块状及斑杂状构造。
符山矽卡岩常含有一定量的钙质石榴子石、透辉石、硅灰石等矿物,可形成石榴(透辉、硅灰)符山矽卡岩。
符山石是含有水和挥发分的钙铁镁铝硅酸盐矿物,它的形成一般要比石榴矽卡岩、透辉矽卡岩和硅灰矽卡岩等无水的矽卡岩略晚。成分中Al2O3是其主要组分之一,因而符山矽卡岩常发育在围岩是泥质灰岩的外矽卡岩中。
(5)方柱矽卡岩(scapolite skarn)岩石多呈浅色,常有浅灰色、灰白色、浅绿**和**。方柱石呈柱状晶体,有两组解理。在显微镜下无色、正中低突起,其横断面呈方形,干涉色大多在二级—三级,平行消光,负延性,一轴晶负光性。上述特征可与矽卡岩中呈柱状的透闪石、符山石、硅灰石和透辉石等矿物相区别。岩石多具有柱状变晶结构,或柱粒状变晶结构,块状及斑杂状构造(照片7-9)。
大多数方柱矽卡岩也是硅质矽卡岩的主要岩石类型,也常产于侵入岩体边部的内矽卡岩中,常与含铝较高的钙铝榴石、符山石、斜长石共生,它代表早期钠质交代的产物。
上述石榴矽卡岩、透辉矽卡岩、硅灰矽卡岩、符山矽卡岩和方柱矽卡岩大多属于早期简单矽卡岩阶段,在这一阶段中很少形成含有金属的矿物,仅与磁铁矿、白钨矿及日光榴石的铍矿有关。
2镁质矽卡岩类
镁质矽卡岩(magnesian skarn)是分布在酸性、弱酸性、中性(个别为镁铁质)侵入岩体与富含镁的白云岩(白云石大理岩)、白云质灰岩(白云质大理岩)等碳酸盐岩石的侵入接触带中。
组成岩石的矿物主要有镁橄榄石、硅镁石类(粒硅镁石、斜硅镁石和硅镁石)、尖晶石、金云母、蛇纹石、滑石、顽火辉石、透辉石、白云石、菱镁矿。此外,还有透闪石、电气石、磁铁矿和榍石等。由于矽卡岩型的硼矿床总是与镁质矽卡岩有密切关系,因而,在含硼的镁质矽卡岩中,常有硼镁石类矿物和硼镁铁矿等镁的硼酸盐矿物。在上述矿物中,镁橄榄石、尖晶石、硅镁石类、硼镁石和硼镁铁矿等可作为镁质矽卡岩的特征性矿物。在镁质矽卡岩中,也常见到透辉石,由于透辉石是含钙-镁的硅酸盐矿物,在钙质矽卡岩和镁质矽卡岩中均可单独形成透辉矽卡岩,因此,透辉石不属于镁质矽卡岩的标志性矿物。但透辉石也常与镁橄榄石、硅镁石类和尖晶石等典型的镁质矽卡岩矿物共生产出。
镁质矽卡岩分布较局限,不像钙质矽卡岩那样普遍,与其有关的矿床有铁矿和硼矿及其他的非金属矿床(如滑石、菱镁矿等),其次要的金属矿床是铜、铅、锌、锡、铍、钼和金等。镁质矽卡岩的主要岩石类型如下所述。
(1)镁橄矽卡岩(forsterite skarn)镁橄榄石、透辉石、金云母和碳酸盐矿物(方解石、白云石)经常共生产出,岩石中碳酸盐矿物<50%,这类矽卡岩与镁橄透辉大理岩呈渐变过渡关系。岩石呈浅绿色、黄绿色、绿色,粒状变晶结构,当镁橄榄石、透辉石呈变斑晶产出时则形成斑状变晶结构。镁橄榄石常被后期的蛇纹石交代,而形成交代假象结构,交代残余结构和交代网状结构(照片7-13)。岩石具有块状构造,但由于镁橄榄石和透辉石在矽卡岩中常分布不均匀,而形成斑块状或斑杂状构造。岩石中透辉石少于镁橄榄石时,则形成透辉镁橄矽卡岩。
(2)硅镁矽卡岩(humite skarn)在镁质矽卡岩中硅镁石类矿物以单斜晶系的粒硅镁石最为常见,其次是斜硅镁石,而斜方晶系的硅镁石很少见,它们经常与镁橄榄石、尖晶石、透辉石、石榴子石和金云母共生产出,个别情况下也见符山石与硅镁石类矿物共生。单斜晶系的粒硅镁石和斜硅镁石的主要特征是,具有**、褐**和褐红色,粒状、板状,具一组不完全解理。显微镜下为无色—浅**、金**多色性,正中突起,干涉色达二—三级,具聚片双晶,斜消光,二轴晶正光性。而粒硅镁石与斜硅镁石之间的区别则在于前者的消光角较大,c∧Np为22°~29°(据Tröger,1952),而斜硅镁石的消光角较小,c∧Np为7°~15°。上述硅镁石矿物都属单斜晶系,均为斜消光,而它们与斜方晶系的硅镁石之间的区别是后者为平行消光。硅镁石类矿物的上述特征可与镁质矽卡岩中的其他矿物区别开。硅镁矽卡岩多为粒状变晶结构、块状构造(照片7-15)。其他的岩石类型有镁橄硅镁矽卡岩(照片7-14),镁橄透辉硅镁矽卡岩,在福建龙岩铁矿还见有符山硅镁矽卡岩。
(3)含硼矽卡岩(boron-bearing skarn)矽卡岩型硼矿床的围岩常是含硼矽卡岩。在含硼的镁质矽卡岩中,除了常见的镁质矽卡岩矿物以外,还常有一定量含有镁的硼酸盐矿物(硼镁石、硼镁铁矿)及含硼的铝硅酸盐的矿物如电气石等。含硼矽卡岩中有上述硼酸盐矿物可与其他镁质矽卡岩相区别。硼镁石呈白色、灰白色、浅绿色和**。晶体呈纤维状、板状和柱状,一组解理完全。显微镜下无色、正低一中突起,具高级白干涉色、斜消光,消光角小(c∧Np=7°~8°),负延性,二轴晶负光性,2V角小。硼镁铁矿为黑色,暗绿色到近于不透明的柱状,常呈纤维状、放射状、簇状的集合体。含硼矽卡岩中除了上述含有硼酸盐矿物以外,还常有镁橄榄石、斜硅镁石、金云母、碳酸盐矿物、磁铁矿等矿物共生,有时岩石中还有透闪石、蛇纹石等晚期矿物。
3条纹状含铍矽卡岩(条纹岩、含铍条纹岩)
条纹状含铍矽卡岩(streaky beryllium-bearing skarn)是一种很少见的特殊矽卡岩类型。由于其产于侵入岩体与碳酸盐地层的接触带中,与矽卡岩型铍矿床在成因上,空间上和成分上有十分密切的关系,而且在岩石中含有石榴子石、符山石、粒硅镁石等矽卡岩矿物,因而将其归入矽卡岩类中。含铍矽卡岩以我国湖南香花岭地区最为著名。
条纹状含铍矽卡岩的矿物种类很多,有些矿物较少见和特殊。
常见矽卡岩矿物有:石榴子石、符山石、粒硅镁石、尖晶石、金云母、硼镁铁矿;
含铍矿物有:香花石、日光榴石、铍镁晶石、金绿宝石、塔菲石、铍榴石;
含有金属矿物有:磁铁矿、锡石、黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿;
另外还常有:锂云母、铁锂云母、黑鳞云母、电气石、萤石、碳酸盐矿物、长石。
条纹状构造是这类矽卡岩的主要特征之一,故条纹状含铍矽卡岩(照片7-16)又称为条纹岩或含铍条纹岩。条纹的宽度只有零点几到零点零几毫米,颜色不同的条纹是由不同矿物组合相间形成的,深色条纹大多是由磁铁矿-绿色尖晶石、绿色云母-黑鳞云母-磁黄铁矿等矿物组成。浅色条纹由:金云母-金绿宝石、金云母-萤石、石榴子石-金绿宝石、塔菲石-萤石及完全由浅色云母或碳酸盐矿物组成。绿色条纹由铍镁晶石、绿色云母、黑鳞云母、绿色尖晶石等矿物组成。由不同矿物组合和不同颜色相间组成了细而密集的条纹构造。条纹状含铍矽卡岩的命名原则是:
条纹状+次要矿物(前少后多)+主要矿物+矽卡岩
除了含铍的条纹岩以外,矽卡岩型铁矿床在局部也有分布不太典型的条纹状构造。当条纹岩中含铍矿物相对集中、富集,且具有一定的工业价值时,则形成矽卡岩型的铍矿床。
4其他矽卡岩
(1)简单矽卡岩(simple skarn)在矽卡岩化的早期阶段,经常形成矿物较简单的矽卡岩,如单纯由钙质石榴子石(透辉石)组成的石榴矽卡岩(透辉矽卡岩)。但由于气水热液活动的脉动性及矽卡岩化多阶段性的特征,可以见到早阶段形成的石榴矽卡岩的裂隙中被晚阶段形成的石榴子石细脉穿插交代,在早阶段形成的细粒透辉矽卡岩中,晚阶段的粗粒透辉石呈脉状或不规则交代细粒透辉石。至于早阶段的石榴矽卡岩被晚阶段的透辉石交代或是透辉(或硅灰)矽卡岩被晚阶段石榴子石交代现象,在早期简单矽卡岩中是经常见到的。
(2)复杂矽卡岩(complex skarn)在晚期矽卡岩化阶段温度降低,形成主要由含(OH)的硅酸盐矿物组成的矽卡岩,故也称为湿矽卡岩。复杂矽卡岩中最常见的矿物是透闪石、阳起石和绿帘石,此外还有云母类矿物(绢云母、白云母、黑云母有时有锂云母)、绿泥石等。也有一些长石化、硅化、碳酸盐化作用形成的钾长石、钠长石、石英、碳酸盐矿物等,它们大多是交代石榴子石、透辉石等早期矽卡岩矿物(照片7-10),因此,在晚期复杂矽卡岩中常有早期矽卡岩矿物的残余(照片7-11)。由于晚期矽卡岩中矿物种类比早期矽卡岩更多,它们在矽卡岩中含量变化大,因此也称为复杂矽卡岩,最常见的复杂矽卡岩有透闪矽卡岩、阳起矽卡岩、绿帘矽卡岩、绿帘阳起矽卡岩(照片7-12)等。晚期的复杂矽卡岩中各种交代结构十分发育,岩石中矿物的世代关系也更为复杂。由于铁、铜、钨、锡、铅、锌等矿化作用都与该阶段矽卡岩化作用有关,因而复杂矽卡岩也是找矿的重要标志。
(3)含矿矽卡岩(ore-bearing skarn)在早期矽卡岩形成后,经多阶段气水热液和含矿溶液作用下,形成复杂矽卡岩和含矿矽卡岩。在复杂矽卡岩中含有各种金属的矿物,它们多呈分散浸染状、脉状和不规则的团块状不均匀地分布于岩石中,由于这些金属矿物并未达到具有工业价值的含量,所以,仍属于矽卡岩的范围。含矿矽卡岩主要有含磁铁矽卡岩、含黄铜矽卡岩、含白钨矽卡岩、含锡石矽卡岩、含辉钼矽卡岩和含铅、锌硫化物矽卡岩。上述含矿矽卡岩常与矽卡岩型的磁铁矿床,铜矿床、白钨矿床、锡石矿床、辉钼矿床、铅-锌矿床和金矿的关系十分密切,是寻找上述矽卡岩型矿床的主要标志。
本族矿物的化学式为A3B2[SiO4]3。A为Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等二价阳离子,B为Al3+、Fe3+、Cr3+等三价阳离子。按阳离子间的类质同象关系可将本族矿物分为两个系列:
(1)铝榴石系列该系列包括镁铝榴石Mg3Al2[SiO4]3、铁铝榴石Fe3Al2[SiO4]3。锰铝榴石Mn3Al2[SiO4]3,其化学通式为(Mg2+,Fe2+,Mn2+)3Al2[SiO4]3。它们的共同特点是三价阳离子为半径较小的Al3+,在Mg2+、Fe2+和Mn2+间为完全类质同象。
(2)钙榴石系列该系列包括钙铝榴石Ca3Al2[SiO4]3、钙铁榴石Ca3Fe2[SiO4]3、钙铬榴石Ca3Cr2[SiO4]3,其化学通式为Ca3(Al3+,Fe3+,Cr3+)2[SiO4]3。它们的共同特点是二价阳离子为半径较大的Ca2+,在Al3+、Fe3+和Cr3+间为完全类质同象。
两系列之间只能有限地互相代替,因此,在自然界发现的石榴子石总是可以从成分上归入两系中的一系。在自然界最常见石榴子石的成分可表示为:镁铝—铁铝榴石(Mg,Fe)3Al2[SiO4]3和钙铝—钙铁榴石Ca3(Al,Fe)2[SiO4]3。
石榴子石族矿物的晶体结构为等轴晶系,结构中孤立四面体被三价阳离子联结成牢固的骨架,二价阳离子充填于骨架的空隙中。因此,其硬度大,抗风化力远远超过纯由二价阳离子联结的橄榄石。
由于石榴子石族各种矿物具有相同的形态,相似而彼此过渡的性质。因此,把它们合并描述。
[化学组成]见表15-3。还可含Ti、Y等。
[形态]等轴晶系,经常呈现菱形十二面体{110}和四角三八面体{211}等晶形(图15-11),集合体呈粒状和块状。
表15-3石榴子石族矿物的化学组分
图15-11 石榴子石的晶形
[物理性质]常呈暗红色、红褐色至红褐黑色,条痕白色或略呈淡黄褐色;玻璃光泽。硬度7~75;无解理。相对密度变化较大,353~432。现将具有理想组分的石榴子石物理性质列于表15-4中。
表15-4石榴子石族矿物的性质
[成因产状]主要产于变质岩中。
产于区域变质形成的各种片岩中的石榴子石主要为铝系石榴子石,其成分为铁铝石榴子石(Fe,Mg)3Al2[SiO4]3。
产于接触变质形成的矽卡岩中的石榴子石主要为钙系石榴子石,其成分近于钙铁榴石Ca3(Fe,Al)2[SiO4]3。
产于高温条件下的超基性岩石(如金伯利岩)和高压变质带的榴辉岩中的石榴子石常为镁铝榴石。在含铬超基性岩可见到钙铬榴石。
石榴子石硬度高,化学性质稳定,常可见于漂砂中。强烈风化可使铁质石榴子石分解形成褐铁矿。
[鉴定特征]良好的晶形、带红的色调、断口上的油脂光泽以及高硬度均可为其鉴定依据。其矿物种或精确成分的确定需借助于仪器。
[用途]最常见的变质岩造岩矿物。可作研磨材料,称为金刚砂,可减少患硅肺病的几率,也可作水的过滤砂。结晶好的红色、紫色镁铝榴石可做宝石,称“火红榴石”、“紫牙乌”,褐红色的铁铝榴石称“深红榴石”。浓绿色的钙铁榴石称“翠榴石”。
蓝晶石族
图15-12 Al2O3·SiO2同质多象变体的稳定范围(据潘兆橹等,1993)
本族矿物成分同为Al2O3·SiO2,有蓝晶石、红柱石和矽线石三个同质多象变体(图15-12),其中矽线石具有链状硅氧骨干,属链状硅酸盐亚类。因三者关系密切,故在此一并叙述。
蓝晶石、红柱石和矽线石在晶体结构上的关键性差别在于Al3+的配位数。在蓝晶石中Al3+的配位数均为6,即晶体结构中每个Al3+离子均位于6个O2-的包围之中,其化学式写为Al2[SiO4]O;在红柱石中Al3+的配位数一半为6,一半为5,即有一半的Al3+不在6个O2-的包围中,而在5个O2-的包围中,其化学式写为AlAl[SiO4]O;在矽线石中Al3+的配位数除一半仍保持6不变外,另一半为4,即和Si4+一道进入四面体中,因而矽线石为铝的铝硅酸盐,其化学式为Al[AlSiO5]。
由于三种矿物中Al的配位数不同,因而它们的形成条件也不一样,蓝晶石形成于高压下,矽线石形成于高温下;而红柱石则在中温、中压条件下稳定,其稳定范围见图15-12。
在这三种矿物的结构中,平行c轴方向都存在牢固的Al-O八面体链。因此,虽然蓝晶石和红柱石为岛状硅酸盐,结构中没有硅氧四面体链状骨干,但它们和矽线石一样,都具有平行c轴延长的柱状、针状、板条状等形态。
[用途]由于这三种矿物的成分和结构与耐火高温矿物莫来石(或高铝红柱石3Al2O3·2SiO2,)相近,高温下体积稳定、强度高、抗热冲击性好,故用于高温耐火材料,称为“三石”。
蓝晶石Al2[SiO4]O
[化学组成]Al2O36292%,SiO23708%,可含少量Cr3+、Fe3+(代替Al3+)等。
[形态]三斜晶系,晶体呈沿c轴延长的板条状(图15-13a、b),常依双晶面(100)或(121)成双晶(图15-13c,d),集合体有时呈放射状。
[物理性质]一般为浅蓝色、亦有灰白、绿、粉红色者;条痕白色;透明;玻璃光泽。硬度具明显的异向性,在(100)面(即晶体上最大的板面或解理面)上刻划,平行延长方向(c轴)为45,垂直此方向为6,故名二硬石;解理平行{100}完全,平行{010}中等。相对密度356~368。
图15-13 蓝晶石的晶形(a、b)和双晶(c、d)
[成因产状]蓝晶石为区域变质作用的产物,是结晶片岩中的典型矿物,它是由富铝岩石在相当大的压力下变质而成的。蓝晶石常与十字石、铁铝榴石共生。
[鉴定特征]据板条状晶形、浅蓝色以及硬度的异向性易于识别。
[用途]为中级、高压区域变质作用的标型矿物;也是相当好的耐火材料;色泽好、透明且晶粒粗大者可作宝石原料。
红柱石AlAl[SiO4]O
[化学组成]同蓝晶石,可有Fe3+、Mn3+代替Al3+。
[形态]斜方晶系,晶体常呈柱状,横截面近正方形,晶体的主要单形为斜方柱{110}和{101},以及平行双面{001}(图15-14a)。某些红柱石由于生长过程中俘虏的部分泥质和炭质在横截面上呈黑十字状定向排列,这种红柱石称为空晶石(图15-14b),其集合体呈放射状者又称之为菊花石。
图15-14 红柱石的晶形(a)和空晶石断面(b)
[物理性质]新鲜面呈浅红色,但极易风化成白色、灰白色;条痕白色;透明;玻璃光泽;硬度65~75,但风化成白色者硬度很低,解理平行{110}中等,平行{100}不完全,两组{110}解理夹角89°12',近于正交。相对密度31~32。
[成因产状]主要产于富铝的泥质岩石与岩浆岩的接触变质带中。
[鉴定特征]其晶形、断面、集合体形态以及新鲜面的淡红色和风化后的灰白色等为其主要特征,如为空晶石则更易识别。
[用途]制造高级耐火材料和雷达天线罩原料;空晶石和菊花石为观赏石;结晶好、透明度高的红柱石及绿色红柱石是稀罕品种,可作宝石。
矽线石Al[AlSiO5]
[化学组成]同蓝晶石。
[形态]斜方晶系,呈针状、纤维状或放射状集合体。
[物理性质]通常为透明无色至灰白色;条痕白色;玻璃光泽。硬度7;解理平行{010},完全。相对密度323~327。
[成因产状]是典型的高温变质矿物,主要产于富铝泥质变质岩的高级变质带中,如刚玉、矽线石片麻岩及矽线石、堇青石片麻岩等岩石中。
[鉴定特征]针状、放射状或纤维状形态以及其产状可作为鉴定特征。
[用途]同蓝晶石。
十字石族
十字石FeAl4[SiO4]2O2(OH)2
[化学组成]FeO169%,Al2O3538%,SiO2282%,H2O11%。其中Fe2+可被Mg2+代替;Al3+可被Fe3+代替。
[形态]单斜晶系(呈假斜方晶系),晶体呈柱状,常具穿插双晶(图15-15),偶有近于直交的十字形双晶出现,故命名十字石,有时也呈粒状产出。
图15-15 十字石的晶形(a)和双晶(b、c)
[物理性质]红褐色、暗褐色或黄褐色;玻璃光泽。硬度75;解理平行{010},中等。相对密度374~388。
[成因产状]十字石系较高温的变质矿物,主要见于区域变质作用形成的结晶片岩中,与铁铝榴石、蓝晶石、白云母、石英等共生。
[鉴定特征]十字石的双晶形态最为特征;无双晶时,可根据斜方柱状晶形(断面近菱形)、红褐色和高硬度鉴别。
[用途]是典型中等程度区域变质作用的标型矿物,因而具重要地质标型意义。
黄玉族
黄玉(黄晶)Al2[SiO4](F,OH)2
[化学组成]含Al2O35654%,SiO23322%,F1761%,F-与(OH)-的含量是不固定的,形成时的温度越高,F-的含量也越高。
[形态]斜方晶系,晶体常呈柱状(图15-16),柱面具纵纹,以{110}和{120}两种斜方柱最为发育(图15-16);集合体常呈柱状、粒状或块状。
图15-16 黄玉的晶形
[物理性质]无色透明或呈浅**;玻璃光泽。硬度为8;解理平行{001},完全。相对密度349~36。
[成因产状]形成于高温并富含挥发组分的条件下,主要产于花岗伟晶岩、云英岩和气化高温热液矿脉中,常和锡石、电气石、萤石和白云母等矿物共生。
在表生作用下,由于其化学性质很稳定而可转入漂砂中。
[鉴定特征]以斜方柱状晶形、断面呈菱形、柱面具纵纹、平行{001}的完全解理和高硬度为其特征。
[用途]可作研磨材料和仪表轴承。结晶好、透明度高者可作为宝石。
榍石族
榍石CaTi[SiO4]O
[化学组成]CaO286%,TiO2408%,SiO2306%,常有稀土元素替代Ca。
[形态]单斜晶系,晶体常见,多呈扁平的信封状,横截面呈菱形(图15-17);集合体多为粒状。
[物理性质]多呈棕**、灰褐色至褐黑色;金刚光泽。硬度5~55;性脆;{110}解理中等。相对密度329~356。
[成因产状]榍石是酸性和中性岩浆岩中的常见副矿物之一,在富含锆、铌、钽的碱性正长岩及与之有关的伟晶岩中特别富于此种矿物,而且晶体有时较大,当含榍石的岩石遭受风化破坏后,由于榍石化学稳定性较强而可富集于砂矿中。当榍石遭受到含碳酸热水溶液的作用后,可分解成方解石、石英和金红石。
[鉴定特征]以其楔状晶形为鉴别特征,可用简易化学方法试Ti,其步骤见金红石的描述。
[用途]为岩浆岩中常见副矿物。富集时可作为钛的原料。
图15-17 榍石的晶形及其横截面
绿帘石族
绿帘石Ca2Al2(Fe3+,Al)[SiO4][Si2O7]O(OH)
[化学组成]成分变化于Ca2Al2Fe[SiO4][Si2O7]O(OH)和Ca2Al3[SiO4][Si2O7]O(OH)之间。当含Fe2O3达5%(重量百分比)以上时,即化学式中Fe原子数达03以上时为绿帘石,含Fe在此值以下时为斜黝帘石,两者间为完全类质同象。
图15-18 绿帘石的晶形
[形态]单斜晶系,晶体沿b轴延长呈柱状,柱面上常有纵纹(图15-18);集合体常呈粒状、柱状、放射状。
[物理性质]呈黄绿至黑绿色,晶粒越细颜色越浅;条痕白或略呈淡黄绿色;透明;玻璃光泽。解理平行{001},完全,{100}中等。硬度65;相对密度321~349,随含铁量增加而加大。
[成因产状]绿帘石主要是热液作用于含Ca的岩石而形成的。矽卡岩中的含钙石榴子石、符山石等矿物在后期热液作用中可变为绿帘石;基性岩浆岩中的含钙长石蚀变后,也会变成斜黝帘石或绿帘石。
[鉴定特征]细粒集合体以其特殊的黄绿色为主要特征。较大的柱状晶体则以强玻璃光泽,深绿色的柱体、碎裂处的黄绿色、硬度很高以及柱面上的纵纹识别。
[用途]常见的蚀变矿物。结晶好、透明度高的黝帘石可作宝石,蓝色略带浅紫色的黝帘石称“坦桑石”(坦桑尼亚)。
符山石族
符山石Ca10(Mg,Fe)2Al4[SiO4]5[Si2O7]2(OH)4
[化学组成]成分变化很大,含CaO33%~37%,Al2O313%~16%,SiO235%~39%,MgO2%~6%,FeO4%~9%,H2O2%~3%。此外,尚有各种混入物,含BeO高者,称铍符山石(可达95%),富含Cr2O3者(可达49%)称铬符山石。另外,其成分中常含F-(可达2%)替代(OH)-。
[形态]四方晶系,晶体呈四方柱状(图15-19);集合体常呈放射状或粒状。
图15-19 符山石的晶形
[形态]四方晶系,晶体呈四方柱状(图15-19);集合体常呈放射状或粒状。
[物理性质]颜色以灰绿、灰黄、棕褐为常见,玻璃光泽。{110}柱面解理,不完全;硬度65。相对密度333~345。
[成因产状]为常见的矽卡岩特征蚀变矿物,与石榴子石、透辉石等常见的矽卡岩特征蚀变矿物共生。
[鉴定特征]以四方柱(针)状晶形、横截面正方形,颜色,晶面上的强玻璃光泽以及高硬度等为鉴定特征。
[用途]为常见的蚀变岩(矽卡岩)造岩矿物。
学习指导
学习本亚类应注意从以下两方面进行总结:
1由于络阴离子和阳离子的电价高、结构比较紧密,因而本亚类矿物结合力强、硬度高、相对密度较大、晶形较好、解理不太发育,常形成于内生或变质作用,在这方面本亚类与氧化物有许多相似之处。但大家可以比较两者的区别,尤其是含过渡型离子的氧化物和含同样过渡型离子的岛状硅酸盐,看看两者的颜色、条痕、光泽、相对密度等有什么异同。通过比较,抓住本亚类的特点及其形态和物性变化的规律。
2在本亚类许多重要矿物族中,由于存在完全类质同象(主要是Mg2+-Fe2+-Mn2+、Al3+-Fe3+-Cr3+两组)使矿物的性质受到很大影响。学习中要总结成分和性质的关系,掌握其变化规律;同时,还要注意最经常出现的成分和性质特点(一般都是位于端员之间的中间情况),以便在大多数情况下能认识该矿物。在硅酸盐中,类质同象系列矿物非常普遍(如本亚类中的镁橄榄石—铁橄榄石、钙铝榴石—钙铁榴石、斜黝帘石—绿帘石等)。看到某种矿物呈不同的颜色、相对密度等出现时,不必奇怪,这正说明其类质同象成分比例不同,反映其形成条件不完全一样。
硅酸盐矿物的肉眼鉴定比较难,但相对而言,本亚类矿物利用其形态、颜色、性质和产状比较容易识别,应注意加强肉眼鉴定的反复实践。
复习思考题
1何谓岛状硅酸盐本亚类矿物晶格中有哪几种硅氧骨干试写出硅氧骨干的晶体化学式。
2岛状硅酸盐中的阳离子成分有何特点
3为什么橄榄石只能形成于SiO2不饱和的岩石中橄榄石硬度高,为什么不富集于漂砂中
4如何划分石榴子石的成分系列其成分和成因各有何特点
5Al2O3·SiO2有几种同质多象变体其构造上的主要区别是什么与成因有何联系试写出这几种矿物的晶体化学式。
6红柱石的硅氧骨干是孤立四面体而不是硅氧四面体链,为什么它的形态呈柱状呢
7绿帘石的柱体延长方向与其他矿物有何不同从晶体化学式判断绿帘石晶体构造中有几种硅氧骨干
焦里矽卡岩银多金属矿床位于江西上犹县(经度:114°18'40″,纬度:25°53'27″),是江西省地质局908地质队1958年发现的。该队(1958~1961)和江西省地矿局赣南地质调查大队(1984~1989)曾先后对矿区进行过勘查工作,并分别提交了有关普查和详查报告,确定为一中型矽卡岩银铅锌钨矿床,还伴生一定量Bi,Cd和萤石。矿石的Ag平均品位154×10-6,Pb202%,Zn119%,WO30296%。李赞春和唐尚熹(1990)对该矿区的矿床地质特征做过报导,但对矿区的矽卡岩矿物学、岩石学和流体包裹体方面未做深入研究。笔者等于2001年秋对该矿区进行了野外调研,通过有关室内研究工作,着重对岩浆岩特征、矿化矽卡岩分带、矽卡岩矿物成分和流体演化进行了较系统深入的研究和探讨。
(一)地质背景
焦里矿区位于华南造山带赣州地体之上犹断隆带西侧,南岭成矿带的东端。
1地层
矿区出露地层是上寒武统水石群,为一套浅变质的碎屑岩夹碳酸盐岩岩系,分两个岩性段。
第一岩性段分布于矿区中心部位,主要岩性为变质细粒石英砂岩、变质粉砂岩,夹四层结晶灰岩,局部见砂质板岩。该岩性段厚度大于246m。结晶灰岩呈似层状、透镜状,厚度变化较大,一般1~30m,为主要赋矿层位。灰岩含CaO4525%~508%,MgO205%~396%,SiO2519%~1047%,Al2O3103%~252%,Fe2O3066%~137%。
第二岩性段为一套变质中细粒长石石英砂岩、变质粉砂岩、砂质板岩和云母板岩,厚352m,分布于矿区东南部和西南角。
2构造
区内发育一组线型紧密同斜倒转褶皱,轴线方向北西340°~353°。轴面倾向东,倾角约70°。它们是控制区内地层分布及矿体产状、形态和分布的主要构造(图16-10,图16-11)。
复式背斜轴位于石灰窑一带,轴部西翼出露上寒武统水石群第一岩性段,两翼出露第二岩性段地层。东翼地层倾向东,倾角60°~70°,轴面近直立,整体平缓向南倾伏。
图16-10 江西上犹焦里矽卡岩银多金属矿区地质略图(据李赞春等,1990,修改)
图16-11 江西上犹焦里矽卡岩银多金属矿床24线矿化矽卡岩分带剖面(据李赞春等,1990,修改)
北北西向压性断裂是区内规模最大的一组断裂,多为层间破碎带,尤以结晶灰岩与变质(粉)砂岩的接触部位最发育,具多次活动特征,在成矿期起导矿作用,成矿后继续,对矿体有破坏作用。
3岩浆岩
在矿区的西北部出露营前岩体之南缘部分(图16-10)。该岩体侵入于焦里复背斜的轴部,出露面积约50km2,呈不规则椭圆形岩株状产出,东、西、南三面向外倾斜,倾角45°~60°。岩体中心部分为花岗闪长岩,边缘为似斑状花岗闪长岩,斑晶主要为中长石和钾长石,一般大小为2~5cm,基质由斜长石、钾长石、石英和黑云母组成,粒径05~3mm。副矿物有磁铁矿、磷灰石、榍石和锆石。花岗闪长岩的K-Ar同位素年龄为1716~1733Ma(李赞春等,1990)。
在340m坑道中花岗闪长岩的边缘,还可见钾化细粒二长花岗岩的侵入,其宽度5~15m不等。
表16-10列出了花岗闪长岩、似斑状花岗闪长岩和钾化细粒二长花岗岩的主元素化学成分、微量元素和稀土元素的分析结果。从表中可以看出,钾化二长花岗岩的Pb,Mo和W等金属元素含量明显比花岗闪长岩要高一个数量级以上,而REE含量普遍比花岗闪长岩要低,但REE分配模式(图16-12)则和花岗闪长岩相似,即呈右倾的曲线,均有一个小的Eu负异常,反映了S型花岗岩和Ⅰ型花岗岩的过渡特征。
图16-12 焦里矿区花岗闪长岩类稀土元素分布模式
(二)矽卡岩类型、矿物成分及其分带
在焦里矿区存在两类矽卡岩,即钙矽卡岩和锰质矽卡岩,前者主要伴生白钨矿矿化,后者则主要伴生银、铅、锌矿化。
含白钨矿钙矽卡岩产于靠近花岗闪长岩岩体的接触带,包括1,2,3号矿体。矽卡岩的组成矿物主要为透辉石(Di798~860Hd133~233Jo06~11)和钙铝榴石(Gr743~863Ad112~233Sp07~09),次有钙铁辉石(Di481Hd495Jo24),钙铁榴石(Gr352Ad585Sp33)和硅灰石(图16-13,图16-14)。白钨矿的生成比上述矽卡岩矿物要晚,形成于退化热液交代阶段,并与萤石、石英等矿物紧密共生。
表16-10 焦里矿区花岗闪长岩的化学成分、微量元素和稀土元素分析结果
注:氧化含量单位为%,微量元素和稀土元素含量单位为01-6,分析者为国家地质实验测试中心许俊玉和陈晓青。
含银铅锌矿锰质矽卡岩(4~17号矿体)产于离花岗闪长岩体有一定距离的外接触带。其组成矿物主要为锰质钙铁辉石(Di25~313Hd410~463Jo263~293)、锰质透辉石(Di391~455Hd340~409Jo263~293)、锰质钙铝榴石(Gr466~502Ad84~164Sp111~374),局部有锰铝榴石(Gr410Ad65Sp465)、钙蔷薇辉石和锰质符山石(表16-11,表16-12;图16-13,图16-14)。与其伴生的铅、锌、银矿物也形成于退化热液交代阶段,共生矿物为锰质阳起石、石英、萤石和方解石。
野外观察表明,锰质矽卡岩的形成明显晚于钙矽卡岩,前者常呈脉状穿切早期的钙矽卡岩。
表16-11 焦里矿区代表性石榴子石和符山石电子探针分析结果
注:样品由中国地质科学院矿产资源研究所电子探针室余静分析。
表16 -12 焦里矿区辉石电子探针分析结果
注:样品由中国地质科学院矿产资源研究所电子探针室余静分析。①CaMgSi2O6;②CaFeSi2O6;③CaMnSi2O6。④据江西省地质矿产局赣南地质大队。
图16-13 焦里矽卡岩银多金属矿床榴石成分三角图
图16-14 焦里矽卡岩银多金属矿床单斜辉石成分三角图
(三)矿体、矿石及其分带
矽卡岩白钨矿体和银-铅-锌矿体呈似层状或透镜状产于上寒武统水石群第一岩性段的灰岩透镜体中。它们沿结晶灰岩与变质石英细砂岩(粉砂岩)接触面产出,并选择性地交代了灰岩。矿区共有17条矿体,分布于营前岩体东南缘的外接触带,距岩体0~500m范围内。钙矽卡岩白钨矿矿体(1,2,3号)产于距花岗闪长岩体较近的外接触带,而锰质矽卡岩银铅锌矿体(4~17号)则产于距岩体接触带相对较远的围岩中,构成了明显的分带。
矿体产状与地层产状一致,即走向北北西350°~355°,在平面上呈近于平行的透镜体。受同斜倒转褶皱的制约,倾向东或北北东,倾角60°~85°。矿体走向延长一般200~300m,最长480m,延深100~200m,最大倾斜延深400m,厚度一般1~3m,局部可达10~13m。
与上述钨和银铅锌矿体相对应,矿石类型明显分为两种:一种是白钨矿矿石,其组成矿物为白钨矿,伴有少量闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿和黄铁矿及微量银矿物(辉银矿、螺状硫银矿、自然银等)。脉石矿物主要为透辉石、钙铝榴石、萤石、石英等。
另一种是银铅锌矿石,组成矿物主要有方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿和黄铁矿,伴有少量白钨矿和微量辉银矿、螺状硫银矿、碲银矿、自然银、自然铋、硫铋铅矿和斜方辉铋铅矿等。脉石矿物主要为锰质钙铁辉石、锰质透辉石、锰质钙铝榴石、锰质阳起石、方解石、萤石和石英,局部有钙蔷薇辉石和锰质符山石。
在空间分布上,白钨矿矿石(体)产于靠近花岗闪长岩的外接触带约100m范围内,而银铅锌矿矿石(体)则产于距花岗岩闪长岩接触带有一定距离(100~500m)的上寒武统围岩中,构成一定分带。但其中6号矿体西部由白钨矿组成,而东部则为银铅锌矿体,似乎是两类矿石(体)之间的过渡带。
(四)成岩成矿阶段
焦里矿床经历了一个较复杂的成岩成矿过程,具有多阶段的成岩成矿特点。根据野外和室内显微镜观察所获得的矿物共生组合关系,可大致划分为3个阶段:即早期钙矽卡岩阶段、晚期锰质矽卡岩阶段和矽卡岩期后的退化热交代阶段(酸性淋滤交代阶段)。
1)早期钙矽卡岩阶段:本阶段主要形成不含锰的无水矽卡岩矿物,如透辉石、钙铁辉石、钙铝榴石和硅灰石。
2)晚期锰质矽卡岩阶段:该阶段形成的矽卡岩矿物普遍含Mn较高但大多不含水,如锰质透辉石、锰质钙铁辉石、锰质钙铝榴石、锰铝榴石,局部有钙蔷薇辉石和锰质符山石。
3)矽卡岩期后的退化热液阶段:退化热液交代阶段是矿区最主要的成矿阶段,形成大量萤石、石英、方解石和含水硅酸盐矿物:锰质阳起石、绿帘石、葡萄石和绿泥石等,它们明显地叠加在早阶段的钙矽卡岩和锰质矽卡岩之上,并交代这两类矽卡岩,伴生钨、铅、锌、银等矿化。该成矿阶段又可进一步划分为3个亚阶段,即萤石-白钨矿亚阶段、锰阳起石-闪锌矿-磁黄铁矿亚阶段和碳酸盐-方铅矿-银矿物-硫盐矿物亚阶段。石英是这3个亚阶段的贯通矿物,它甚至在矽卡岩阶段已有少量生成。
(五)流体包裹体特征及其演化
1包裹体类型和分布
焦里矿区中流体包裹体分为4类:即:A类(液体包裹体):由气、液两相组成,气相百分数< 50%,是最常见的类型,分布于各类矽卡岩和矿石中;B类(气体包裹体):
由气、液两相组成,气相百分数>50%,加热时,多数气泡扩大,均一为气相,个别气泡初期不变,而在某一温度点突然消失,这是临界状态下捕获的包裹体特征,主要分布于钙矽卡岩带内1,2号钨矿体中;C类(多相包裹体):由气相、液相和一种以上固相子矿物组成,气相百分数通常小于50%,见到的子矿物有磁铁矿(Fe3O4)和赤铁矿(Fe2O3)等,但很少见,局部分布于近岩体的钙矽卡岩接触带中;D类(含液相CO2包裹体):由液相CO2、气相CO2和水溶液组成,较小体积的液相CO2常呈“双眼皮”结构包于气泡外,加热时,先是液相CO2和气相CO2均一为液相CO2或气相CO2,直至液相CO2和气相CO2与水溶液相均一为液相或气相,少量见于锰质矽卡岩带或银铅锌矿化带中。
2包裹体特征
含钨钙矽卡岩带的钙铝榴石和透辉石中,A类和B类包裹体均发育,C类次之,且个体直径一般在15~40μm之间,最大可达80μm,分布形态通常以孤立状长条形、不规则形居多,气相百分数变化悬殊(15%~80%)。石英和萤石中的包裹体一般呈群状、线状分布的不规则形、负晶形和多边形,个体大小8~30μm,气相百分数较低(10%~30%)。
含银铅锌锰质矽卡岩带的锰铝榴石、锰质钙铝榴石、锰质透辉石和锰质钙铁辉石中,A类包裹体发育,B类和D类较少。其个体大小在10~35μm之间,气相百分数10%~40%,形态多样,部分还含CO2和子晶多相包裹体。石英和萤石包裹体常呈线状或串珠状分布的长条形、菱形和不规则形,个体普遍小(8~25μm),气相百分数低(10%~20%)。
3均一温度、盐度和密度
由于矽卡岩矿物的透明度低,且包裹体少而小,难以获取较多的数据。对17件样品共测得均一温度点200多个。图16-15分别展示了钙矽卡岩带和锰质矽卡岩带包裹体均一温度数据,其温度范围较宽,并显示出复杂得多峰态直方图,反映了该矿床具有多阶段的成岩成矿特点。
图16-15 焦里矿区包裹体均一温度直方图
钙矽卡岩带中包裹体的均一温度在160~540℃之间变化。其中,340~420℃峰值区代表的是早期钙矽卡岩蚀变流体的温度,它们主要发育于钙铝榴石和透辉石中;160~380℃则反映的是矽卡岩期后的退化热液对早期钙矽卡岩的多次叠加和改造,应属石英、萤石等及其伴生的钨、铅、锌、银矿化形成的温度,其主要集中在340~360℃和220~260℃峰值区。
锰质矽卡岩带包裹体的均一温度变化于180~400℃之间,基本上可分为320~360℃和240~260℃两组峰值区。前者代表的是晚期锰质矽卡岩蚀变流体的温度区间,它们主要发育于锰质钙铁辉石和锰质钙铝榴石中;后者显然也反映了矽卡岩期后的退化热液对晚期锰质矽卡岩的叠加和改造的主要温度范围。
根据所获得的77个冰点数据(-20~-88℃之间)表明,矿区流体包裹体的盐度较低(图16-16),为3%~127%,密度变化于065~093g/m3之间。其中,钙矽卡岩带钙铝榴石和透辉石中的流体包裹体盐度集中在8%~127%之间,密度为065~08g/cm3;锰质矽卡岩带锰质钙铁辉石和锰质钙铝榴石中的流体包裹体盐度集中在53%~11%之间,密度为077~085g/cm3;而石英、萤石中的流体包裹体盐度范围很宽,为3%~115%,密度为077~092g/cm3。
图16-16 焦里矿区流体包裹体均一温度和盐度的关系
中国矽卡岩矿床
综上所述,焦里矿区流体包裹体均一温度和盐度及其与花岗闪长岩体接触带的关系显示:自岩体接触带往围岩方向(由西往东),流体总体呈现温度逐渐降低、盐度逐渐减小的演化趋势。即由早期较高温度和盐度的钙矽卡岩,向晚期相对较低温和盐度的锰质矽卡岩及更低温、低盐度的矽卡岩期后退化热液阶段呈规律性演化。
通过与我国主要类型矽卡岩矿床的流体包裹体资料(赵一鸣等,1990)进行对比,焦里矽卡岩银铅锌钨矿床流体包裹体以较低的均一温度和盐度为特点,明显区别于国内铁、铜、钼、钨、锡、金矽卡岩矿床(包括钙矽卡岩和镁矽卡岩),后者的矽卡岩矿物中的流体包裹体均一温度一般为450~700℃,盐度一般为30%~50%,但与辽宁八家子矽卡岩银铅锌矿床基本相类似。它也不同于国内斑岩铜(钼)矿床的高温、高盐度的流体包裹体(芮宗瑶等,1984;张绮玲等,2003;李大新等,2003)。
(六)结语
1)由于焦里矿区的围岩是上寒武统变质砂岩和结晶灰岩,因此,含Ag,Pb,Zn锰质矽卡岩的矿物组成主要为锰质钙铁辉石、锰质透辉石、锰质钙铝榴石、锰质符山石、钙蔷薇辉石和锰质阳起石等。它与福建马坑矿区的含Pb,Zn锰质矽卡岩较为相似,但与白云质大理岩为围岩的辽宁八家子Ag,Pb,Zn矿床的锰质矽卡岩有一定差别。
2)焦里矿区的矽卡岩矿化分带十分明显,从靠近花岗闪长岩体向围岩方向分带序列依次为:含白钨矿钙矽卡岩→含Ag,Pb,Zn锰质矽卡岩带。这是评价矽卡岩银多金属矿床的重要标志之一。
3)矽卡岩矿化作用经历了3个阶段:即早期钙矽卡岩阶段、晚期锰质矽卡岩阶段和矽卡岩期后退化热液交代阶段。钨、铅、锌、银矿化主要形成于退化热液交代阶段。
图16-17 焦里矿区流体包裹体均一温度与岩体接触带的关系
4)流体包裹体研究表明,自岩体接触带从西向东往围岩方向,流体的温度呈现逐渐降低、盐度逐渐减小、密度值逐渐变高的演化趋势。成岩成矿作用是在温度160~540℃和盐度为3%~127%条件下进行的。这说明,成矿流体是从岩体东南部接触带向更东部的围岩方向流动演化的,而不是从北向南(图16-17)。
(一)亚系列的厘定
该系列主要成矿发生在侏罗纪—白垩纪碰撞造山阶段,形成的有银、锡多金属矿、稀有金属、钨、锡及水晶等矿产。按与成矿有关花岗岩浆侵入的构造环境、类型,以及成矿作用与矿产组合的差异,可将其进一步划分为两个亚系列,即:①雀儿山-格聂地区与碰撞期后花岗岩有关的Sn-W-Ag-Pb-Zn成矿亚系列;②雅江-九龙地区与同碰撞期后花岗岩有关的Li-Be-Nb-Ta-W-Sn-水晶成矿亚系列。
(二)雀儿山-格聂地区与碰撞期后花岗岩有关的Sn-W-Ag-Pb-Zn成矿亚系列
1成矿地质背景
如前所述,产于德格-乡城断裂带与德来-定曲断裂带之间,呈NNW-SN向展布的雀儿山-格聂花岗岩带,各主要岩体为燕山期产物,总体具由似斑状钾长花岗岩→似斑状黑云母二长花岗岩和钾长花岗岩演化,属钙碱性岩系,偏碱性,具壳源(陆壳改造型)花岗岩特点,经综合判别为造山后花岗岩,其形成应主要与“义敦岛弧”与东部扬子陆块和西部藏东“江达弧”碰撞造山成地壳叠覆增厚有关。
各岩体侵入于上三叠统中,并形成了与之有关的Sn-(W)-多金属-Ag等系列矿产。与成矿直接有关岩体主要为似斑状钾长花岗岩、似斑状黑云母花岗岩、黑云母二长花岗岩及黑云母正长花岗岩,岩体所含Sn、Ag、Pb、Zn、Cu、W 等均高出克拉克值3~6倍,应为区内银、锡、多金属矿床的重要的矿源。
区内总体构造线方向为SN 向,甘孜-理塘和理塘-夏塞NW向的平移走滑断层穿切了早期形成的SN 向主干断裂和构造-岩浆岩带,在其构造交切(会)处,是银、锡多金属矿的富集成矿的最有利地段,遥感解译显示了十分清晰的环形影像。
根据矿产地产布特点、形成富集条件和找矿远景,可将其划分为两个远景区,即:石渠-德格银、锡、铜多金属远景区(北段)和义敦银锡多金属远景区(南段)。该次主要讨论义敦银锡多金属远景区(南段)。
1∶20万区域化探圈定综合异常38个,Ag、Sn、Pb、Zn异常17个,Cu、Au异常7个,Sn、W异常3个。异常均具高大全特点,峰值高,浓集中心明显,梯度清楚。综合异常面积23~180km2,元素重叠性好,异常带主要沿岩体外接触带呈NW向展布,与已知矿产地吻合性好。
在夏塞-玉忠一带,存在一条长百余千米,宽约50km的NNE向重力负异常带,含有两个负值中心,一个在夏塞-赤琼之间,一个在玉忠北东9km 处。夏塞矿床位于正负异常交界处。
本区磁场强度弱,北纬30°40′以南的大部分地区均处于航磁负异常区,30°40′以北地区为弱正磁异常区。亥隆、夏塞、砂西和杠日落等矿床都处于航磁异常的零值线上,措莫隆矿床接近零线。
区内已发现矿产地90余处,其中包括大型2个(夏塞、砂西),中型7个(硐中达、渣陇、措莫隆、连龙、亥隆、吕顶贡、热隆)和小型10个,其余为矿点、矿化点。矿种以银、锡、铅、锌、铜为主。成矿作用主要与白垩纪岩浆作用有关。矿床类型以接触交代型、热液型为主,次有云英岩型。矿体主要受NW 向构造控制,并围绕岩体外接触带分布。构造破碎带内发育硅化、碳酸盐化、矽卡岩化、云英岩化、黄铁矿化、褐铁矿化。
目前已发现的矿床(点),大多数产于花岗岩岩体与围岩接触带及外接触带,距岩体最远的有5km。在义敦地区主成矿元素在水平方向,从岩体接触带向外有由高温富锡(热隆、脚跟玛)→中低温富银铅锌(夏塞、砂西)组合变化,矿床类型为接触交代型(措莫隆式)→热液型(夏塞式);在垂向上,自地表向下银铅含量逐渐降低,锌则逐渐升高并出现铜矿物,构成较完整的矿床成矿系列。这与国外的相似岩体所具有矿化水平分带和垂直分带特征,即远离岩体为Ag、Pb、Zn富集带,岩体接触带内与W、Sn、Mo、Bi富集带的特征相似。
区内多数矿产地为产于接触带的锡多金属矿和产于外接触带或远离岩体的银铅锌矿,但在岩体的内外接触带和近岩体的过渡带上,由于工作程度低,目前所取得的有关的矿化资料还很少,对成矿密切的母岩如昌多阔、辛果隆巴、措普、若洛隆、绒衣措、哈嘎拉、格聂等岩体深部的含矿性也未详细研究。
2矿床式
(1)夏塞式银多金属矿
夏塞银多金属矿位于四川省甘孜藏族自治州巴塘县措拉乡境内,区内海拔为4450~5050m。
四川省地矿局区调队开展1∶20万义敦幅区域地质调查时(1980),在夏塞一带发现铅、锌矿点并圈定出化探异常。四川省地矿局化探队(1992)在夏塞外围圈出了银、铅、锌、锡、铜组合异常,经Ⅱ级查证发现夏塞矿床。四川省地矿局108队(1993~1999)开展普查,证实夏塞为一个大型岩浆期后热液脉型银多金属矿。近年来,四川省地质调查院在大调查中,又发现了与夏塞相同的砂西大型银多金属矿及脚跟玛、热隆和夏隆等银多金属大中型矿床。使之成为川西高原令人注目的多金属矿集区之一。
矿区大地构造位置位居西南三江构造成矿带中段,近SN向雀儿山-格聂花岗岩体群中段。赋矿围岩主要为上三叠统图姆沟组下段浅海-滨海相浅变质火山碎屑沉积岩系,岩性为变质长石石英砂岩、板岩和含流纹质火山碎屑砂岩。矿区断裂构造发育,走向以NNW 向、NW向为主,倾向SSW,断面呈波状,断层性质多为逆冲断层,并发育构造破碎带,破碎带宽5~30m不等,主要矿体(带)均受该组断层的控制,产状与断裂基本一致(图9-5)。
矿区侵入岩主要出露绒衣措和若洛隆黑云母二长花岗岩,两者具有相似的岩石特征;前者出露于矿区西南2km 处,后者出露于矿区的西侧,与夏塞银多金属矿床有密切的空间关系。绒衣措黑云母二长花岗岩体向北倾伏于矿区地层之下,出露面积122km2,大致呈NW向展布,岩石化学性质为高酸性、碱性和分异程度高的酸性岩,稀土元素含量和配分特征与“S”型花岗岩一致(胡世华等,1996),绒衣措花岗岩40Ar/39Ar结晶年龄为93M(a应汉龙等,2006)。
矿区内已控制16个矿体,沿NNW向断裂带呈大脉状、透镜状、囊状间隔产出,赋存于次级NW和NNW 两组断裂破碎带中,且近于平行分布,矿体在破碎带中具有尖灭再现、分支、复合、膨缩现象。矿体长30~2800m,厚度宽5~80m。其中(1)号矿体长2200m,厚度平均为18m,控制垂深213m,平均品位Ag为34385×10-6,Pb 287%,Zn 265%。(2)号矿体长2800m,平均厚度151m,控制垂深274m,平均品位Ag为33901×106,Pb 402%,Zn 123%。(14)号矿体长2200m,平均厚度137m,控制垂深169m,平均品位Ag 为46597×10-6,Pb 658%,Zn285%。
矿区主要有4种类型的矿石:富银铅锌矿石、银铅锌矿石、银多金属矿石和银锌矿石。矿石具块状构造、斑杂状构造、条带状构造、角砾状构造、脉状-细脉状构造等。
矿石中主要金属矿物有如下5类:
图9-5 夏塞银多金属矿床地质简图
(据邹光富等,2002)
1—上三叠统图姆沟组第一段;2—上三叠统图姆沟组第二段;3—上三叠统图姆沟组第三段;4—上三叠统图姆沟组第四段;5—绒衣措黑云母二长花岗岩;6—矽卡岩;7—银多金属矿体及编号;8—逆冲断层;9—推测断层;10—平移断层;11—地质界线;12—矿带编号
含银矿物为深红银矿、辉锑银矿、银黝铜矿、银金矿;
硫化物矿物为磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉锑矿、毒砂等;
硫盐矿物为柱辉铋铅矿、斜方辉铋铅、硫锑铅矿、黝铜矿、黄锡矿;
自然元素类为自然铋、铋锑矿、自然锑;
氧化物为锡石。
围岩蚀变以硅化、绢云母化、钠长石化、萤石化、绿泥石化、黄铁矿化、碳酸盐化为主,次为角岩化、矽卡岩化等。矿化特征和围岩蚀变表现为从近岩体到远离岩体,具有水平分带的现象,即距绒衣措岩体较近(西南处),局部发育矽卡岩化,围岩蚀变以硅化、绢云母化和钠长石化为主,矿石含银较低,矿石矿物组合为复杂的锡石-硫化物;离岩体较远处(北东),围岩蚀变以绢云母化、萤石化和硅化为主,矿石含银较高,矿石矿物组合银矿物-硫化物,更远处为铅、锌、银矿化。矿体从中深部至浅部,围岩蚀变有帘石化变为硅化和绢云母化,矿石的铜含量逐渐降低,而银和铅的含量增高。
成矿作用过程主要包括了矽卡岩期、热液期及表生期3个成矿期,其中热液期是最重要的矿床形成时期,根据矿物组合、生成顺序和物理化学条件,可划分为四个阶段(胡世华等,1996):即氧化物阶段,早期硫化物阶段,晚硫化物-银阶段,碳酸盐化阶段。根据石英过剩氩和氩来源的理论分析,以及近年来测定的大量石英Ar-Ar年龄,并根据地质情况推断与成矿时代一致的报道(桑海青等,1994),夏塞银多金属矿床主要成矿作用阶段,即晚期硫化物-银成矿阶段的石英40Ar/39Ar年龄为75Ma左右,可以代表银矿化的时间(应汉龙等,2006)。矿床流体包裹体均一温度为95~230℃(邹光富等,2002)。矿石中的硫、铅同位素研究成果表明,硫可能来源于花岗岩和铅变质沉积围岩,矿石铅主要来源于上地壳,少量来源于下地壳。成矿作用与花岗岩浆作用有密切的关系(应汉龙等,2006)。矿床成因类型为岩浆期后中低温热液型银多金属矿床。
(2)措莫隆式锡多金属矿
措莫隆锡多金属矿位于四川省巴塘县茶洛乡境内。范围13km2,海拔3700~5401m。
该矿为四川省地矿局区调队在1∶20万区调时发现,1978~1982年和1987~1988年108、402地质队分别对措莫隆锡多金属矿区进行了初步普查和主矿体的勘探,储量规模达到中型(图9-6、图9-7)。
矿区出露地层为上三叠统中上段,为一套浅变质碎屑岩、中酸性火山碎屑岩夹碳酸盐岩,其中砂板岩含锡量较高,最高达90×10-6。区内褶皱断裂发育,主要构造线呈NNW-SN向,NNW-SN向次级断裂为主要的控岩控矿断裂。区内中酸性侵入岩和岩脉发育,主要有若洛隆和措莫隆似斑状黑云母二长花岗岩,为高酸度、碱性和分异程度高的酸性岩,具典型钾质演化系列,稀土元素含量和配分特征与S型花岗岩一致。同位素测定的成岩年龄为77~85Ma(侯立玮等,1994),93Ma(应汉龙等,2006)。
成矿作用主要发生在措莫隆与若洛隆似斑状花岗岩与图姆沟组碳酸盐岩和变质碎屑岩石接触带中,矿体围岩主要是矽卡岩、黑云透辉长英角岩、绿泥长英角岩、石英角岩及大理岩。矽卡岩以措莫隆花岗岩为中心,在2km 范围内呈环带分布,从花岗岩向外为内矽卡岩带(绿帘透辉矽卡岩和石榴透辉矽卡岩)→外接触带矽卡岩带(阳起透辉矽卡岩)→远接触带矽卡岩带(绿帘透辉矽卡岩和透辉矽卡岩)。含矿矽卡岩距花岗岩体0~500m,其产出受层间破碎带及岩性控制,多产于外接触带,少数产于内接触带及陡倾断裂带中。
已发现的含矿矽卡岩有37个,呈似层状、透镜状及不规则囊状、脉状等,产状与围岩一致,围绕岩体成群成带平行产出,走向NNW,与区域构造线一致。
已圈定25个矿体,其中长度大于1000m 厚度大于1m 者有12个,以措莫隆岩体为界,分为东西两矿带:东矿带发育较好,以锡矿化为主,矿体呈似层状、透镜状、及不规则囊状,具弯曲、膨缩尖灭再现和分支复合现象,矿带地表长80~650m,厚138~846m,最厚4848m,Sn 01%~6563%,最高1332%;西矿带(于措莫隆与若洛隆岩体之间)以铜、锡、铅、锌矿化为主,矿体长40~120m,厚1~6m,Sn 0005%~023%。
矿石类型以矽卡岩型锡石-硫化物型矿石为主,少量为云英岩型石英(萤石)型及镜铁-磁铁矿型铜锡矿石。主要有益元素为锡、铜、铅、锌和铂族元素。矿石具细粒晶结构、自形-半自形-他形晶结构及交代结构,浸染状构造及条带状、团块状构造。主要金属矿物有锡石、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、闪锌矿、方铅矿、黝铜矿、毒砂等;非金属矿物有绿泥石、绿帘石、石榴子石、透辉石、阳起石、萤石、石英、方解石、绢云母、长石、符山石等。
图9-6 措莫隆锡矿床地质略图
(据川地108地质队修改)
1—上三叠统图姆沟组;2—流纹质凝灰岩;3—中粒似斑状花岗岩;4—细粒似斑状二长花岗岩;5—矿化矽卡岩;6—实测及推测地质界线;7—侵入接触热变质带;8—推测压性断层;9—推测张性断层;10—侵入接触界线及产状
围岩蚀变按蚀变矿物组合由岩体内接触带→外接触带→远离岩体的水平方向显示水平分带,即内接触带主要是云英岩化、萤石化;外接触带以阳起石化、萤石化、硅化为主,次为镜铁-磁铁矿化、黄铁矿化;远离岩体主要是碳酸盐化、绿泥石化。锡矿化主要与外接触带阳起石化、萤石化、硅化关系密切。矿化表现为从花岗岩向外为Cu→Pb→Zn→Ag→Sn;垂向上从深部向上,依次为含锡磁铁矿→铜锡矿化及锡多金属矿化→锡铅锌银矿化。
矿床的形成大致可分为4个成矿期,6个矿化阶段,即:矽卡岩成矿期(早期矽卡岩阶段、晚期矽卡岩-磁铁矿阶段)→过渡期(锡石-萤石阶段)→石英硫化物成矿期(铁铜硫化物阶段、铅锌硫化物碳酸盐化阶段)→表生期(次生矿物阶段)。矿石石英流体包裹体均一温度220~450℃,矿床形成温度为中-高温。
图9-7 措莫隆锡多金属矿床地质剖面图
(据川地108地质队)
1—第四系残坡积物;2—长英角岩;3—黑云石英角岩;4—大理岩;5—石英角岩;6—斑点状石英角岩;7—透辉石英角岩;8—石榴透辉矽卡岩;9—阳起透闪透辉矽卡岩;10—符山石矽卡岩;11—碎裂岩;12—实测及推测断层;13—表内矿Sn>02%;14—表外矿Sn 01%~019%;15—细粒似斑状黑云二长花岗岩;16—细-中粒似斑状黑云二长花岗岩
根据硫同位素研究成果,δ34S均值为-45‰,具轻硫型特点,反映其岩浆硫源的基本特征,硫源主要来自地壳的下部。但含矿溶液δ34S值与矿体产出部位的不同而有所差异:靠近接触带的同一矿体的不同矿物,或不同矿体中的同种矿物,其δ34S值离差很小,表现出较高的均一性;远离接触带的矿体δ34S值变化范围很大,离差达1877‰,反映含矿流体受围岩交代作用强弱而改变,显示有非岩浆硫源的参与(侯立玮,1994)。从矿体和岩体稀土配分极为相似,围岩Sn、Cu、Pb的高背景值判断,成矿物质主要来源于花岗岩体,部分来源于围岩。
(三)雅江-九龙逆冲-滑脱带与同碰撞期后花岗岩有关的Li-Be-Nb-Ta-W-Sn-水晶成矿亚系列
1成矿地质背景
界于扬子陆块与甘孜-理塘断裂带之间,散布于雅江-九龙雅江复理石逆冲-滑脱带上三叠统内的花岗岩,岩性为白云母(二云母)花岗岩、花岗闪长岩,以及花岗伟晶岩等,为陆-弧碰撞及陆-陆碰撞期后陆壳重熔型花岗岩的组成部分,其同位素年龄主要介于210~110Ma之间,具Li、Be、Nb、Ta、W、Sn、水晶等成矿作用。
含矿花岗伟晶岩母岩为二云母花岗岩。含矿岩体主要沿不同方向褶皱横跨叠加所形成的穹窿状背斜核部侵入,单岩体呈圆形、纺锤形产出,岩体边缘常具片麻状构造,显示为同构造侵位。成矿作用主要与花岗伟晶岩及岩浆期后热液作用有关。
含矿伟晶岩主要产于花岗岩母岩体顶部或内外接触带,属该成矿亚系列主要代表性矿床为:甲基卡伟晶岩型锂-铍-铌-钽-水晶矿床和赫德石英脉型钨-锡矿床。在道孚容须卡、哈若山,道孚-雅江长征、瓦多,九龙三岔河、洛木,石渠扎乌陇,以及研究区外的金川可儿因等地,亦有相关大中型矿床形成。
在以上各已知矿床中,含矿花岗伟晶岩脉多成群产出,伟晶岩的类型由母岩体中心向外,具由含绿柱石微斜长石钠长石型伟晶岩和钠长石型花岗伟晶岩→钠锂型花岗伟晶岩→含铌、钽花岗伟晶岩→石英脉的变化。
据初步统计,研究区及相邻地区迄今已发现锂铍铌钽、水晶矿产地30余处(包括了马尔康、金川地区),其中特大型1处,大型5处(包括石渠扎乌陇),中型3处,小型12处,其余为矿点。根据四川矿产储量平衡简表(2004)的统计,锂的总量居全国第三位。
2甲基卡式伟晶岩型稀有金属矿
甲基卡伟晶岩型稀有金属矿床位于四川省西部康定、雅江和道孚三县交界处,矿区面积60km2。海拔4300~4600m。
该矿床系由群众报矿(1959年),经四川省甘孜队和丹巴队检查评价后发现。1960~1962年甘孜队、402队进行了初步普查,1965~1972年404队完成了矿床的详查和主要矿脉的勘探。锂规模达特大型,伴生的铍等稀有金属储量也达到了大型规模。是我国规模最大,品位最富的花岗岩伟晶岩型矿床。
矿区出露地层为于上三叠统西康群变质砂板岩(图9-8),经历了多期变形-变质作用,发育与碰撞造山早期深层次滑脱-推覆有关的低压热流变质作用。深熔壳源岩浆底辟侵位-热隆伸展,同构造的动热变质和期后酸性岩枝及花岗伟晶岩侵位形成的热接触变质带与气热蚀变带发育,从岩浆穹窿边部到核部依次发育稳定的具环形分布和递增变质特点的绢云母带-绿泥石带→黑云母带→柘榴子石带→红柱石带→十字石带→矽线石带。
含矿花岗伟晶岩母岩为二云母花岗岩。含矿岩体常沿不同方向褶皱横跨叠加所形成的穹窿状背斜核部侵入,呈单岩体呈圆形、纺锤形产出,岩体边缘多具片麻状构造,显示为同构造侵位。唐国凡等人研究成果表明(1984),化学成分属硅铝过饱和、富碱、低铁、镁和K2O> Na2O;稀土元素及微量元素分析结果和稀土元素分布型式,主要显示地壳上部硅铝层富轻稀土,贫铕的特点;在Rb-Y+Nb和Rb-Yb+Ta关系图上,均主要落于碰撞花岗岩区。二云母花岗岩Rb-Sr年龄2147M(a唐国凡,1984),K-Ar年龄变化于190~210Ma之间(1∶20万康定幅区调报告)。矿化伟晶岩为二云母分异演化的产物。K-Ar年龄变化于183~188Ma之间(1∶20万康定幅区调报告)、Rb-Sr年龄189Ma(唐国凡,1984),Ar-Ar变化于1989~1957Ma之间(王登红等,2005),即早侏罗世。
区内伟晶岩极为发育,成群分布,主要产于母岩体内外接触带(岩浆热穹窿顶部及翼部)的上三叠统西康群变质碎屑岩中。
受张性断裂层间虚脱空间控制,强交代、强矿化伟晶岩一般产于穹窿顶部附近封闭条件较好的张性空间。由于控脉构造主要是成脉前和成脉期节理裂隙控制,脉体形态多样,可形成单脉或各类复合形态,一般远离母岩的伟晶岩形态较单一,以单脉状为主,岩体内或近岩体接触带的伟晶岩形态较为多样。伟晶岩脉因系主动强力侵位形成,故在主脉的周边有较多根须状小支脉(图9-9)。
图9-8 甲基卡矿区伟晶岩分布图
1—二云母花岗岩;2—伟晶岩及编号;3—石英脉;4—蚀变中性岩
伟晶岩的规模相差悬殊,一般长100~500m,最长为1450m,厚1~10m,最厚为630m,延深50~300m,最深>500m。脉长×厚度大于20m 者共计约500条,其中具有工业价值的矿化伟晶岩有114条,包括锂矿脉78条,铍矿脉18条,铌钽矿脉18条。最具工业价值的是锂辉矿石。矿床的工业类型主要有锂辉石矿床、绿柱石矿床、锂云母矿床、铌钽铁矿矿床,以及铌钽铁矿锂辉石矿床。
图9-9 甲基卡矿田伟晶岩带综合剖面图
Ⅰ—矽线石带;Ⅱ—十字石带;Ⅲ—十字石红柱石带;Ⅳ—红柱石带;V—黑云母带;PBe—含绿柱石伟晶岩;PLi—含锂辉石伟晶岩;PNbTa—含铌钽铁矿伟晶岩
伟晶岩的类型由母岩体中心向外,具有含绿柱石微斜长石钠长石型伟晶岩和钠长石型花岗伟晶岩→钠锂型花岗伟晶岩→含铌、钽花岗伟晶岩→石英脉的变化(或分带)。伟晶岩脉一般分异欠佳,单脉带状构造不甚发育,标准的环带状全分异脉极少。大多数为文象和等粒类型及块状类型。原生结构带一般内部为块体结构带,向两侧由粗到细晶结构带,大致对称或不对称。矿化伟晶岩矿物组成:稀有矿物主要为锂辉石、绿柱石、铌钽铁矿、锂云母、锡石等;脉石矿物主要为微斜长石、钠长石、石英、白云母。
含稀有元素的矿物在单脉体内的变化规律为沿走向方向一般为中间富,两端贫;沿深度方向中上部分异好,交代强,矿化强。沿厚度方向,陡倾者常为对称分布,锂矿脉两侧贫,中间强,铌钽矿脉中间稳定,边缘相对较富;缓倾斜矿脉具单向分带,中上部矿化强,中下部矿化较弱。如果矿化主要发生在晚期交代,则不具上述规律,而表现为与交代作用强弱呈现正相关。
伟晶岩交代作用十分发育,主要为钠长石化,其次有白云母化、锂云母化、云英岩化以及绢云母化。交代强弱程度和类型与伟晶岩的类型和距母岩体的距离有关;时间上早期阶段不甚发育,晚期阶段增强;与矿化的关系上,锂辉石与中晚期钠长石化有关,绿柱石与早期白云母化与钠长石化有关,铌钽铁矿、锡石与晚期交代生成的白云母共生。交代作用属自交代。
综合分析前人有关成果,矿床地球化学成分与稀有微量元素显示:
1)由母岩二云花岗岩内向外,伟晶岩从微斜长石型(Ⅰ)→微斜长石钠长石型(Ⅱ)→钠长石型(Ⅲ)→锂辉石型(Ⅳ)→锂(白)云母型(V),SiO2,CaO,MgO,K2O等递减,而Al203,Na2O递增;在Ⅰ型中K2O>Na2O,Ⅱ~Ⅴ型中则K2O<Na2O,其中以Ⅲ型的Na2O含量最高,K2O含量最低,表明有钠长石化强度渐增强,微斜长石含量减少,伟晶岩脉最为发育,钠长石化作用强烈,锂辉石含量最多。
2)挥发组分较高,平均大于1%,由母岩体向外,伟晶岩类型的演化有增高趋势。
3)稀有微量元素由母岩体向外,随伟晶岩类型的变化有增高趋势,其中Li、Be、Ta、Cs、(Sn)增加明显,但变化幅度不一致Nb/Ta、Rb/Cs等比值递减。稀有元素演化顺序为Be(Nb)→Li→Ta(Cs、Sn)。
矿区内石英脉广泛发育,一部分产于伟晶岩脉中,另一部分则产于伟晶岩带的外部围岩之中。伟晶岩带的外围分布的石英脉常受张性裂隙控制,在伟晶岩浆演化末期,即气成热液阶段的产物,石英体规模较大,形态及成分简单,部分脉中发育晶洞构造。此类石英脉分布区是寻找水晶和熔炼水晶的有利地区,已知矿床有哈若山、烧炭沟等大型水晶矿床。产于伟晶岩中的石英脉,形态较复杂,偶见锂辉石、绿柱石、铌钽铁矿等。
据侯立玮、付小方等研究(2002),甲基卡递增变质带形成温度为615~445℃,地温梯度为30~0℃/km。经估算环状十字石带形成压力P=4×105kPa,边缘P=35×105kPa,伟晶岩为P≤2×105kPa。
看着五颜六色的宝石,有没有好心动,不过宝石是怎么形成的,你知道吗以下就是我给你做的整理,希望对你有用。
宝石矿物的生成要有一定的地质环境。
由于地质境不同,所「南非盛产钻石而缅甸则产红宝石,宝石可以由沉积作用、岩浆作用和变质作用生成。沉积作用可以经过水在常温或在高温冷却而生成宝右矿物; 由于水分的蒸发,海水或湖水中的硫酸钙可取沉淀而成为石膏。含碳酸钙的溶液,因为压力减少而使二氧化碳逸出,因此沉淀方解石和霰石。温度降低可使二氧化矽的熔解度减少,因而沉积水晶玛瑙和蛋白石:由溶液中硫化氢与铁作用可以沉积FeS、而成为黄铁矿等等,有些先前生成的岸石,由于机械的风化作用和化学的侵蚀作用 可以把原先在岩石中的比较耐侵蚀的宝石留下,而成为冲积矿床或砂砾矿床 o 金世界有很多重要的钻石产左这种矿床。
岩浆作用
是指地下称为岩浆的高热熔融的岩石"冷却的侍候生成矿物的作用d通常冷却愈慢,矿物生长愈大g如果有气体作为促进生长的矿化剂,叫更容易形成此较大的宝石矿物。含镁和铁非常多的岩浆,冷却之后会造成超趣镁铁岩石由矽铝的增加,逐渐生成基性岩石、中性岩石和酸性岩石。超镁铁岩石含橄榄石比较多的称为橄概榄巖, 由地下深处突然冲出地面的角砾云母橄榄岩即属于此种岩石的一种,是成钻石的火成岩。超镁铁岩石,也是白金的来源。在岩浆作用后期,由于氟; 氯、:碳酸气水气等等矿化剂的增加使酸性岩浆生成一种结晶巨大的伟晶花冈巖,是绿宝石、蓝宝石、红宝石、金绿宝石 电气石、黄晶、水晶和多种石英,多种长石; 和有些特别宝石如锐钛矿、磷灰石、斧石、赛黄精、透辉石;萤石、钠柱晶石、蓝昂石、天蓝右、矽铍石、金红石、方柱石、楣石、尖晶石、锂辉石与锆石等宝石的主要来源。
沉积作用
可由火成岩或其他岩石,经过机械的侵蚀和化学的风化、搬运沉积,最生成宝石矿由沉积作用生成的矿床可以称为冲积矿床或砂砾矿床很多宝石都由这种矿床产出像俄国的钻石锡南的猫眼眼石和变石,缅甸的红宝石;马来西亚的锡石,多数是砂砾矿床产生; 由水分蒸发因而沉积的有雪花石盲之类的蒸发岩石宝石由于左物造成的宝石 有珍珠和珊瑚 d蛤和珊瑚类的生物在海水吸收钙,而沉积碳酸钙造成方解石和霰石
热水作用
地质上所谓的热水,是指摄氏50至500度的水 ,当温度下降,溶解度降低,许多宝石就会形成。虽然二氧化矽之辑的宝石左成的温度很复杂,但二氧化矽的沉积和温度的降低有重要的关系是无可置疑的。二氧化矽之类红宝石,包括玛瑙、石髓、水晶;蛋白石和许多其他矿物。
矿脉 Vein
常由热水带的各种元素,沉积在各种岩石乏中而造成这种作用也可以由于热水中的硫化氢或其他气体,与铁、锌和其他元素作用,而生成黄铁矿闪锌矿和其他矿物。矿脉是许多宝石的主要来源,包括 : 紫水晶、黄水晶、碧玉 绿宝石、石榴石、蛋自石和电气石。经风化、侵蚀、搬运和沉积所造成的岸石有砾岩、砂岩和页岩。经由化学沉淀或生物作用而沉积的岸石有石灰岩和蒸发巖等砾岩和砂岩产金。石灰岩因为容易与热水所带夹的元素作用,很容易沉淀多种宝石。哥伦比亚国的绿宝石产在石灰岩中,晶洞是有矿物或矿物结晶的岩石空洞。晶洞通常自数公分至数十公分大小,在石灰岩、页岩及伟晶花冈巖中特别多 晶洞中的矿物有水晶、玛珀、萤石和多种矿物。在晶洞中的矿物结晶时常向晶洞中间生长
变质作用
藉压力热和液体使原来的矿物变成一种新的矿物,或改变这些矿物原来的特性,可以分为接触变质作用和区变质作用; 接触变质作用是由于岩浆侵入,热和新增的物质; 使原来岩石中的矿物变化。通常在侵入石灰岩中时,这种变质作用最显著。在接触变质带生成的宝石有石榴石、红枉石;尖晶石和符山石。区域变质作用是指很大的地区所受的变质作用。通常涵盖面积可以自一百公里至数干公里,而岩石所受的温度约自摄氏20O至6OO度由区域变质作用造成的宝石有辉玉、闪玉;金绿宝石i石榴石,十字石和蓝晶石。蛇纹石由超镁铁火成岩经变质作用造成。' 尖晶石和青金石主要产在变质石灰岩中,也有不少红宝右和蓝宝石产在这种岩石之内。
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