变质矿床

是对于某些同质多形的变质矿物来说，这种联合作用
显得更为重要。如在变质岩中的二氧化硅和三氧化二 铝同质多相变质矿物：Al2O3+SiO2_——Al2SiO5 高温中压——蓝晶石； 中温中压——红柱石；
高温高压——矽线石；
矿床学 变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
3.变质流体：
在变质过程中形成的流体，主要有水溶液以及二氧 化碳、氧、氢、硫化氢、甲烷和气液态烷烃等。这些流体 物质化学性质活泼，易迁移又具有较高的温度压力，因此 在变质成矿过程中是一种重要的成矿物质。 在变质流体中，水溶液往往占很大比例（如在95%以
矿床学
变质矿床
根据地质环境和成矿特点，可分为接触变质成矿 作用、区域变质成矿作用和混合岩化成矿作用三类。 1）接触变质成矿作用 发生在侵入体和围岩的接触带附近，由于岩浆侵 入引起围岩温度升高，使围岩的矿物发生重结晶、组 份重新组合，有用组份达到工业要求而形成矿床。这 类矿床称之为接触变质矿床。 矿产资源：非金属为主（如大理岩、石墨等） ; 少量 金属矿产，（如接触变质交代磁铁矿矿床等）。
矿床学
变质矿床
变质矿床的概念
我们要讨论的问题是：
原先在地表、近地表 条件下形成的岩石和矿 床（如沉积岩、沉积矿 床、侵入到地表浅处的 火成岩火山岩、次火山 岩），当处于地下深处 时，又会发什么样的变 化呢？它们会在一种高 温、高压、较封闭的条 件下，发生变质作用， 形成变质岩和变质矿床。
矿床学 变质矿床
矿床学 变质矿床
2）区域变质成矿作用
概念——区域变质成矿作用是指地壳深部地质作 用过程中，由于区域性的温度、压力升高和岩浆 活动的联合作用，使原岩或原生矿床中的成矿组 份聚集或改造形成矿床的作用，由此形成的矿床 称为区域变质矿床。
矿床类型：区域变质矿床分布广泛，矿种繁多， 规模一般较大，具有重要的工业价值。主要矿产 有Fe、Au、Cu、U以及磷、菱镁矿、石墨和石棉等;
上）。在变质成矿过程中，水溶液具有许多重要的作用：
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变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
变质成矿过程中水的作用
——有许多变质作用，尤其是一些变质程度高的变质成矿 作用，就是在有水参与的情况下发生复杂的交代作用，是在有 水的环境中进行的； ——水蒸气有较高的压力，可以决定变质压力的高低，影 响变质作用的进行，决定相应的变质相的类型； ——降低变质作用的温度（在固体状态下、以及有水参加 时不一样）； ——加快变质作用的速度； ——增强矿物的结晶能力； ——可以有效地溶解、萃取部分物质，进行有选择的转移。 例如在含铁石英岩的变质过程中，由于原岩中K、Na等物质的析 出，而使水溶液具有碱性，因而有利于二氧化硅的溶解析出， 结果使铁质留下，在原地形成铁矿。 矿床学 变质矿床
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变质矿床
变质相和变质矿床 （二）区域变质成矿作用和混合岩化变质 成矿作用
区域变质成矿作用是在相对高的温度、压力条
件下形成的；
混合岩化成矿作用往往是区域变质成矿作用的 最高阶段。这时候，常常伴随有变质流体的参与， 而这种成矿作用是温度和压力联合发挥作用。
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变质矿床
变质相和变质矿床
1.区域变质相
第十一章
一 二 三 四
变质矿床
变质矿床的概念 变质矿床形成的条件（控矿因素） 变质相和变质矿床 变质矿床的一般特点 变质矿床的分类 变质矿床的主要工业类型
五 六
矿床学
变质矿床
一 变质矿床的概念
变质作用和矿床
地壳内的岩石及矿床，由于所处地质环境的变 化，导致温度、压力的增高，使其矿物成分、化学 成分、物理性质和结构构造等发生不同程度的变化， 这种地质作用称为变质作用。 在变质过程中，原岩（矿石）的物质成分发生 强烈的改造和活化转移，并在新的条件下产生富集， 所形成的矿床即为变质矿床。
矿床学 变质矿床
变质矿床的概念
2.变质成矿作用的三个普遍性质
⑴形成原因：内因是原岩或原生矿床；外因是时间、 温度、压力，有时有流体溶液。 ⑵上述三大类变质成矿作用，除“接触热变质”外， 其余两大类主要形成于较古老的地层中，尤其是前寒武 纪变质岩地层中。 ⑶变质成矿作用的能量来自地球内部 ，因此变质成矿 作用实质上是一种内生成矿作用
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变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
1.原岩建造及其含矿性：
变质矿床是原岩、原生矿石经过变质而形成。因 此，变质成矿以前的岩石、矿石的性质在很大程度上 决定着变质以后变质矿床的特征。
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变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
例如：如果变质以前的岩 石或矿石是沉积成因的，那 么变质之后形成的变质矿床， 无论在矿体的形态、产状、 矿石组成、矿床规模都反映 了沉积矿床的特征，往往由 大理岩、石英岩、云母片岩 等副变质岩系组成。矿体本 身也为比较规则的层状、似 层状，延伸广泛，分布稳定， 矿石矿物组合也 较为单一，矿石品位稳定，含矿层也有一定层位，区域上也可以对 比。 而原岩或原生矿石如果是岩浆岩、火山岩等，则一般不具备上 述特征而显得比较复杂。
矿床学 变质矿床
二 变质矿床形成的条件（控矿因素） （一）内部因素——原岩或原生矿石：
即指原生岩石或原生矿石本身已具有的性质，
例如他们的化学成分、矿物组成、矿物的物化性质 （晶格类型、结晶格架的离子密度）、岩石或矿石 的组构、热容量、导热性等。 这些是变质矿床形成的物质基础，是变质矿床
的形成及矿床类型的先决条件。
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变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
（1）在低温低压条件下，除了少数几个组分外，大部分元素 的氧化物表现为惰性； （2）当温度和压力不断加大， 变质程度加深，上述序列靠 近前部的表现为活泼，而后部则为惰性。 由于化学活泼性质的差异，因此便产生了物质的变质分异作 用。 这样，活动的组分可以由深变质带向浅变质带迁移，而在浅 变质带常发生碳酸盐、Na、K等活泼组分的交代作用，于是在 深变质带中惰性组分残留下来富集形成变质矿床。 有人据此认为，我国前震旦纪深变质带区域变质型Fe、P矿 床分布广泛，储量巨大，可能是这种原因引起的。 矿床学 变质矿床
（1）沸石相： 形成温度100—350℃，压力＜3000kg/cm2,主要 矿物有石英、钠长石、沸石、绿泥石、绿纤石。相应 的矿产有产于沸石-绿泥石组合中的自然铜矿床。如 美国苏比利尔湖自然铜矿床，我国甘肃的镜铁山铁矿。
矿床学 变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
2.压力:
由于上覆岩石产生的静压力，在高压、高温状态
下，不稳定的矿物的脱水、离解作用的产生的气相压
力，以及在构造活动中的构造应力，这些压力也是控 制变质成矿作用的重要外界因素。
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变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
温度和压力的联合作用
单靠压力很难引起原岩发生明显的变化。一般说来， 温度和压力常常是在变质过程中联合起作用的，尤其
是在高温的物理条件下产生的，如岩浆烘烤。因此温
度对于这种成矿作用的影响最为重要。 根据温度的上升顺序，可以将接触热变质成矿阶段分为 四个相，在不同的变质相中形成的变质矿床类型也不同： （1）钠长石---绿帘石角岩相，形成温度 300—400℃； （2）角闪石角岩相，形成温度 600℃±； （3）辉石角岩相，形成温度 800℃±； （4）透长岩相，形成温度 900℃±。
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变质矿床形成的条件（控矿因素）
2.元素的地球化学性质：
从地球化学的角度讲，参与变质成矿作用的各种元素
的地球化学性质是决定成矿类型的根本因素。我们将参与 变质成矿作用的主要元素，以它们的氧化物为代表，按照
它们的地球化学活动性排成如下顺序：
CO2 —H2O — Na2O — K2O — MgO — CaO — FeO — P2O5 — Fe2O3 — Al2O3 — TiO2 — SiO2 在这个顺序表中的氧化物，排在前面的要比后面的活 泼。因此我们可以发现两种现象：
变质矿床的概念
1.变质作用与变质矿床
我们在矿床学中讨论的“变质作用”，主要指 “接 触变质作用” 、“区域变质作用”,“混合岩化作用” 三大类，以及相对应的变质矿床。 而不包括岩浆的 “岩浆气水热液接触带变质作用”、 “自变质作用”等，这些相应的作用和矿床，已在前面 “岩浆矿床”和“矽卡岩矿床”中讲了。
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另外，变质作用发生的地区对变质成矿作用也
有明显的制约：区域性变质作用中温度升高的原因
是深部热流的上升，地壳深部上升的热流值，不同 时期和不同地区是不一样的，前寒武纪显然较近代 为大，与区域变质作用有关的成矿在前寒武纪；古 生代以后，热流值的增高以造山带最为剧烈。
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三 变质相和变质矿床
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变质矿床形成的条件（控矿因素）
（二）外部因素—外界环境：
即指变质矿床在形成过程中所处的外界环境，这里 主要是变质矿床在形成过程中的指压力、温度、持续时 间以及气、液流体的参加与否。
1.温度：
在变质成矿过程中，温度是最重要的外界因素。温 度的提高或降低，可以决定变质成矿作用进行的方向和 速度，这就如同在实验室作化学试验一样。同时也就决 定变质成矿作用的类型。根据对变质矿物的研究表明， 变质成矿作用的温度范围较大，变化于100℃~800℃之间。
矿床学 变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
很显然，变质作用的温度不同，变质相也不同，所 形成的变质矿床的类型也不同。变质温度的升高，使原 生或原生矿石中的矿物发生重结晶，这样，就可能使原 来不具有工业价值的非晶质、隐晶质物质通过原子的重 新排列、组合形成可被工业利用的结晶矿物。 最典型的例子是炭质的岩石经过中—高级的角闪石 相变质作用的改造可结晶形成石墨矿床。我国山东南墅 石墨矿床即为原始含炭建造经辉石角闪石相变质重结晶 的产物。 此外，还有富铝质岩石的浅变质重结晶形成刚玉、 蓝晶石矿床等。
矿床学 变质矿床
3）混合岩化成矿作用 概念—— 区域变质作用后期的气液和重熔熔浆， 渗透到变质岩中，以交代方式带入 Na2O 、 K2O 、 SiO2、带出FeO、MgO、CaO等组份，使变质岩的成 分发生不断地变化，在向接近于花岗质岩石的方 向发展，形成各类混合岩和花岗质岩类过程中， 由于强烈的交代作用使一部分成矿物质发生迁移 和富集，这种作用称之为混合岩化成矿作用。 矿床：片麻岩中的石墨、磷灰石、白云母和刚玉 矿床，角闪片麻岩中的独居石、金红石矿床等。
变质矿床形成的条件（控矿因素）
3.成矿物质的含量（浓度）:
在变质成矿过程中，变质矿物的形成与参加变质成矿 作用的物质的浓度有关。 例如：氧化铁和氧化锰的含量如果较低，在变质作用 下就不可能形成独立的铁、锰矿物，由于其含量不够而只 能够用来供给岩石中铁、锰等暗色矿物的需要，如成为石 榴石、角闪石、绿泥石等暗色矿物的铁的类质同像混入物。 当其浓度达到一定程度时，才可以形成独立的磁铁矿、 黑锰矿等矿物。
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变质矿床形成的条件（控矿因素）
有人计算过：从绿片岩相变质到“干”的麻粒岩相， 可以析出6～8%的水，也就是说一立方米的岩石变质后可以 产生几十公斤的水。 体积为1 Km3 的比重为2.5的变质岩从绿片岩相变质到 麻粒岩相这可以产生几千万吨至一亿吨的变质水。
含水量 变 质 程度 water content 绿片岩相 gree源自文库 facies 原岩 primary rock 沉 积 岩 sedimentary rock 20~30% 基性火山岩 basic volcanic rock7.5% 3.5% 1.03% 0.35% 6% 2~!% 0.5% schist 角闪岩相 hornblendite facies 麻粒岩相 granulite facies
所谓变质相，通常将在一定的温度、压力和
气水热液作用范围内形成的变质岩石或矿石，定义
为一个变质相。在相同变质相内岩石或矿石的物化
性质达到平衡，矿石或岩石的矿物组成可以相同， 也可以不同。因此反过来，变质矿床中不同的矿物 共生组合又可以表征不同的变质条件。
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变质相和变质矿床
（一）接触热变质成矿作用
变质矿床形成的条件（控矿因素）
水的来源： 在原生沉积岩和火成岩中都含有一定量的水（一般 为8～12%），它们主要以同生裂隙水、层间水、毛细 水的形式，以及各种矿物中的吸附水、胶体水、结晶 水和结构水的形式存在。 在变质成矿过程中，随着温度的不断升高，这些 水变得越来越不稳定，而从岩石中不断析出。
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