变质矿床

3.变质矿床的工业意义
变质矿床的矿产种类繁多 金属矿产——主要有铁、金、铀、铜、铅、锌 等金属矿产 非金属矿产——滑石、菱镁矿、硼、磷、石墨
和石棉等。
一些变质矿床分布广、储量大
变质铁矿床储量占全球铁矿总储量的2/3以上；
变质金-铀砾岩矿床则是世界上金和铀的主要来
源；
前寒武纪的变质铁矿床在全球各大陆均有分布， 占世界铁矿总量的2/3以上，其中还不乏一些大的 富矿： 澳大利亚的哈默斯利铁矿 巴西的米纳斯铁矿带 印度、南非、阿富汗的一些大的富矿 变质铁矿占我国铁矿储量的60％，以鞍山-本溪、 北京-冀东、五台-太行、内蒙阴山等地最为集中， 但总体而言以贫矿为主。
变质菱镁矿（辽宁大石桥），变质锰矿（印度、
巴西），变质磷矿（江苏、湖北、吉林）。
变质硼矿（我国辽东、瑞典）。
变质石墨矿（我国山东、黑龙江、福建、印度）。
云母、宝石及研磨原料，部分稀有分散元素矿床
等。
二.变质矿床形成的条件（控矿因素）
1．地质条件 （1）构造背景
前寒武纪古老的地盾区和地台区是变质矿床的 最重要分布区，显生宙造山带是另一类比较重要的 变质矿床分布区。 此外，在各个地质时代中，都可以产生接触变 质作用和动力变质作用，在一定的条件下也可以形 成一些矿产（大理岩、石墨、金云母等）
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：
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。
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。
原来在地表、近地表条件下形成的岩石和矿床 （如沉积岩、沉积矿床、侵入到地表浅处火山岩、 次火山岩），当处于地下深处时，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。
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。
有些原岩在遭受变质之前，其所含的成矿物质已 达工业品位和规模，变质过程中成矿物质又发生局部 迁移，形成一定数量的富矿体。 亦或原岩只是比其他区段岩石成矿元素相对富集，
远未达到工业品位和规模，经过变质后才形成工业矿
床。
而绝大多数变质矿床产于富含成矿物质的原岩建
造中，很少超出含矿的原岩建造范围。 因此，原岩建造的含矿性研究，对变质矿床形成 机理及找矿都具有十分重要的意义。
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。
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
1.变质作用与变质矿床
本章所讨论的“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。 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）。
接触变质成矿作用过程中几乎没有外来 物质的加入和原有物质带出，挥发分的影响 也很微弱，在某情况下，局部地段可发生一 定的交代作用。
在交代作用比较剧烈时，接触变质成矿
作用就过渡为接触交代成矿作用，形成矽卡
岩型矿床。
2）区域变质成矿作用
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
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。
（二）外界环境
即变质矿床在形成过程中所处的外界环境，这里
主要是指变质矿床在形成过程中的压力、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，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。
15~16km深度）。
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%以上）。在变质成矿过程中，水溶液具有许多重
要的作用：
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。
过程中，定向压力可促使成矿物质发生迁移和富集。
变质成矿过程中的压力随着变质程度的增加而增
大，在绿片岩相中是1.5×108~2×108Pa（相当于
5~7km深度）， 在绿帘石角闪岩相中是2×108~2.5×108Pa（相 当于7~9km深度）， 在麻粒岩相中是4.2×108~4.4×108Pa（相当于
石墨矿床等。
另一种是由变质热液交代使成矿组分得到富集。
有时含矿的变质热液，受原岩的构造裂隙控制，形成
各种形态的矿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
（2）原岩（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。
1）原岩建造及其含矿性 原岩建造的含矿性是形成变质矿床的物质基础。不 同类型的岩石含矿性往往差别很大，而产于不同地质 背景下的同类岩石含矿性也往往不同。
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
变质型金矿也是金矿床的重要类型之一， 美国霍姆斯塔克金矿
加拿大赫姆洛金矿
我国黑龙江东风山金矿 南非的维特瓦特斯兰德含金铀砾岩矿床是世界 上最大的金和铀产区。 变质型铜矿也极具规模， 如沉积变质型铜矿（我国东川铜矿、赞化亚-扎 伊尔铜矿带等）
火山变质型铜矿（我国中条山铜矿、澳大利亚
莱伊尔山铜矿等）
变质铅锌矿床也不乏大矿，如澳大利亚的布罗肯 山铅锌矿床，其铅锌含量大于20％，储量大于 600×104t，铜、金、银和镉可综合利用。
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。
区域变质过程中，含矿原岩建造中的成矿物质通 过2种方式得到改造和富集。 一种是由于温度升高，原岩中的矿物经脱水、重 结晶和重组合作用而富集成矿，其形成的矿体以似层 状、透镜状为主。如磁铁石英岩矿床、磷灰石矿床、
如压力为1×105Pa时，硅灰石的形成温度为
470℃，当压力增至500×105Pa时，其形成温度 为650℃。 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；
由构造应力产生的定向压力可使岩石和矿石破碎、 褶皱和流动，形成片理、劈理、线理等构造，可促使 熔体和气液运移，降低变质矿物的熔点。在变质成矿
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。
第十一章
变质矿床
一.变质矿床的概念
二.变质矿床形成的条件（控矿因素）
三.变质相和变质矿床 四.变质矿床的一般特点 五.变质矿床的分类 六.变质矿床的主要工业类型
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，
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。
变质过程中引起局部性温度升高的原因主要是： 岩浆侵入、火山喷发和地壳局部应力作用。 引起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，在不同时期和不同构造 单元内是不同的：前寒武纪明显较近代大，所以区 域变质作用和与其有关的成矿作用主要发生在前寒 武纪；古生代以后，热流值增高以造山带最为剧烈， 区域变质也限于这些地带。
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。
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。有些矿物的形成温度随着压力的变化而变化， 也有一些变质矿物在温度相近，压力不同时形成同 质多象。
大面积分布的古老地盾和地台区蕴藏着极 为丰富的变质矿产，特别是金、铀、钒、钛、 铬、钴、铂、锰、稀有稀土、磷、云母、石 棉、菱镁矿、石墨等，大部分储量都集中在 前寒武纪矿床中。 显生宙造山带中变质岩呈带状分布，其内 也有较丰富的变质矿床，主要有铬、铁、铜、 铅、锌、钨、钼、钴、稀有稀土、放射性元 素以及云母、压电石英、石棉等。
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。