第五章 矽卡岩型矿床

物理化学条件
热液体系的氧逸度、pH、二氧化碳逸度和硫逸度也 是影响矽卡岩矿物成分、矿物组合和制约矿床形成过 程的重要参数
在高氧逸度条件下形成的矽卡岩型钨矿床中含钼较高 ;
在低氧逸度条件下形成的矽卡岩型钨矿床中含锡较高。
岩浆岩条件
来自上地幔或上地幔-下地壳的基性-中性-中酸性岩 浆岩，如辉长岩—闪长岩或辉长岩—正长岩，形成 矽卡岩型Fe、Cu、Co、Au矿床；同熔型花岗岩类 形成矽卡岩型Fe、Cu、Mo、W、Au矿床。 来自地壳的中、上部的岩浆岩（改造型花岗岩）， 主要形成矽卡岩型W、Sn、Be、Bi及部分Pb、Zn矿 床。
矽卡岩矿床的形成条件
物理化学条件
岩浆岩条件 形成条件 围岩条件 构造条件
区域构造环境
由于矽卡岩矿床与岩浆的侵入活动关系密切，因 此区域构造环境是控制岩体的侵入就位及矿床分布 的首要条件。 在大洋岛弧区、大陆边缘造山带以及大陆内部断 裂凹陷带和裂谷环境下，均能产生矽卡岩矿床。
控制岩体的构 造： 经常是大断裂、 不同方向的断 裂交汇部位、 大型褶皱的转 折端及倾伏端。
成矿专属性
铁矿多与基性-中性岩体（特别是富钠、碱，全碱（K2O+Na2O）8的岩 体)有关。此类岩石富铁而且富钠热液有利于铁的活化迁移。 铜矿多与中酸性（富钾碱，全碱=7-8%）的岩体有关。可能与富钾热液 有利于铜的活化迁移有关。 铅锌矿多与中、酸性岩体有关。
钼矿多与高硅富碱的I型（地壳同熔型）花岗岩有关。
Baidu Nhomakorabea 蚀变岩体
钙矽卡岩分带 外矽卡岩 内矽卡岩 （透辉石+石 （钙铝榴石+ 硅灰石大理 榴石，晚期 岩 方柱石，晚 绿泥石、阳 期绿帘石） 起石）
镁矽卡岩分带 外矽卡岩 （镁橄榄石+ 内矽卡岩 透辉石（蛇 透辉石，晚 蚀变岩体 （透辉石+斜 纹石）化大 期硅镁石、 长石+尖晶石） 理岩 金云母、蛇 纹石）
1. 钙质碳酸盐岩：经接触交代作用形成钙矽卡岩， 有利于硅灰石、白钨矿形成。原因是围岩为有用矿 物的形成提供了钙，钙是钨的沉淀剂。 2. 镁质碳酸盐岩：经接触交代作用形成镁矽卡岩、 有利于石棉、硼酸盐的形成。原因是围岩为有用矿 物的形成提供了镁，镁是硼和铁的沉淀剂。
构造条件
接触带构造 围岩层理和层间破碎带
工业意义
金属矿产：Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Co、As、 Be、Au、Ag等 非金属矿产：硼、石棉、石墨、硅灰石、石榴石、 金云母、滑石、萤石等
- 秘鲁Antamina矽卡岩铜锌矿：矿精粉产量全球第三（铜第三，锌第七位） - 全球矿山中成本最低的25%之一
Courtesy of Cam McCuaig
围岩条件
（1）最有利的岩性是各种碳酸盐岩石，包括：灰岩 或大理岩、白云质灰岩、白云岩、泥灰岩和钙质页岩 以及膏岩层等 （2）其次是火山岩，包括：安山岩、英安岩和凝 灰岩等； （3）薄层、含有杂质的地层或岩层/石，在物理化 学性质上有明显差异的火山岩或页岩呈互层时，有 利于矿化。 （4）围岩的物理、化学性质影响成矿物质的沉淀， 也影响成矿作用方式、矿体规模和矿石物质组成。
断裂构造，与接触带复合及相交
某铁矿床地质构造剖面图（示断裂—接触带构造）
褶皱构造
褶皱构造 常表现在对岩 体及矿液流动 的控制，也有 利于在岩体顶 缘及围岩层间 剥离带中形成 矿床。 矿体多形 成于接触带附 近褶皱的转折 端及翼部层间 滑动面。
褶皱构造和矽卡岩型矿化的关系（转引自袁见齐等，1985） 1.岩浆岩；2.灰岩；3.砂岩；4.矿体；5.断层
钨、锡矿多与高硅富碱的S型（陆壳改造型）花岗岩有关。
岩体凹部与凸部—多形成不规则矿体
由于接触面常不规则，形成凹凸面，其中岩体的凹部往 往对成矿有利，这是由于凹部一般断裂裂隙发育，围岩易破 碎，矿液常易于集中，并能与有利围岩进行充分的交代作用 而成矿。
岩体与矿体的空间位置
多数矽卡 岩 矿 床 （ 7080% ）都分布在 岩体侵入的前 缘带。 岩体在上 侵过程中，使 围岩作用最强 的部位，是岩 体上侵的前锋， 也是岩浆热液、 构造活动最强 某地锡石—硫化物矿床地质图 1—上三叠系泥质灰岩、灰岩互层（T2K21)；2—下三叠系灰岩、白云质灰岩互层（T2K12)；3—上三叠系灰岩（T2K21)； 的部位。 4—变辉绿岩；5—含斑黑云母花岗岩及其过渡带；6—矽卡岩；7—矿体（Cu、Zn、Pb、Be）；8—断层
第五章 矽卡岩型矿床
湖北大冶矽卡岩型铁矿床
矽卡岩型矿床
在铝硅酸盐与碳酸盐类岩石（或其它钙镁质岩
石）的接触带上或其附近，由于热液交代作用而形成
的矿床，称为接触交代矿床。
这类矿床中一般发育有矽卡岩，矿石与矽卡岩在
空间上和时间上有一定的联系，又称为矽卡岩矿床。
铁门坎矿段 狮子山矿段 矿体位于接触带上 象鼻山矿段
当含矿气水热液沿接触带流动 时，引起接触带两侧岩石中的一些 组分相互扩散而发生的交代作用。 为接触扩散交代作用。 在接触扩散交代作用中，各种 组分的浓度差是引起扩散组分运移 的主要动力，流动的热液是媒介。
CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO2↑ 硅灰石 CaCO3+MgCO3+2SiO2→CaMgSi2O6+2CO2↑ （透辉石） 3CaCO3+Al2O3+3SiO2→Ca3Al2Si3O12+3CO2↑ （钙铝榴石） CaCO3+Fe2O3+3SiO2→Ca3Fe2Si3O2+3CO2↑ （钙铁榴石）
矽卡岩
SiO2 CaCO3 MgCO3 石灰岩
Al2O3、FeO
花岗岩
含矿热液
接触渗滤交代作用
含矿热液沿切割接 触带的裂隙渗滤（流 动），携带因压力差而 发生迁移运动的各种组 分与岩石进行物质交换 的作用，为接触渗滤交 代作用。 在接触渗滤交代作 用中，压力梯度和温度 梯度是引起组分运移的 动力，裂隙系统是热液 流动的主要通道。
致密块状石榴石矽卡岩
From:Changzhaoshan
石榴石矽卡岩穿插闪锌矿化
绿帘石矽卡岩中浸染状铅锌矿化
矽卡岩矿床的地质特征
矿体的产状、形态与规模
矿石特征
矿床的分带性 成矿阶段
成矿作用
矿床成因
矿体的产出位置
矽卡岩矿床相对于接触带的分布情况
程潮铁矿地质略图
矿体与矽卡岩的关系
（a）同时矿化型:矽卡 岩矿物与有用矿物形成 基本同时，矿体与矽卡 岩体空间一致。 （b）继承矿化型：有用 矿物形成紧接矽卡岩之 后，矿体分布于矽卡岩 体的局部地段 （c）叠加矿化型：有用 矿物形成明显晚于矽卡岩， 矿体可以分布在矽卡岩中， 也可分布在围岩中。
From:Changzhaoshan
China: by 1984
-
中国，截至到1984 年，矽卡岩型占全 国储量 70% Sn (~22% of world) 61% W (~ 45% of world) 23% Mo (~10% of world) 31% Cu, 20% Au, 18% Pb-Zn, 11% Fe
断裂和裂隙构造
岩体接触带生成后， 又受到区域构造的叠 加，因而形成复合的 接触—断裂带、接 触—破碎带和接触— 角砾岩带等，致使原 始接触构造的局部或 整体受到改造，进一 步成为利于矿液渗流 和矿石停积的构造薄 弱带。
辽宁杨家杖子钼矿床断层与羽状裂隙交汇处形成富矿体 1.花岗斑岩；2.断层泥；3.逆断层；4.富矿体； 5.挤压应力方向6.羽状裂隙；
磁铁矿细脉穿切早期形成的矽卡岩（梨子山铁矿）
磁铁矿细脉胶结早期形成的矽卡岩化围岩碎块 （黄岗梁铁矿）
矿石的物质组成
金属矿物 • 氧化物和硫化物为主 非金属矿物 • 主要是组成矽卡岩的 主体矿物，以硅酸盐 矿物为主，如石榴石 族、辉石族、角闪石 族、绿帘石族,根据 围岩的性质不同，又 可以分为钙矽卡岩和 镁矽卡岩两大类。
构造条件
断裂和裂隙
褶皱构造 捕虏体构造
接触带构造
侵入接触面形态示意图 a-平直的；b-波状的；c-港湾状的；d-锯齿状的，e-枝杈状的；e-浸染状的 1-花岗岩体；2-接触变质带；3-围岩
平盖与超覆接触
平盖型接触构造剖面图
平盖型—多形成规则的矿体
超覆型接触构造剖面图
超覆型—多形成富而不规则状及透镜状矿体
物理化学条件
成矿温度：成矿作用一般是从简单矽卡岩化到 矿化结束，温度不断下降。 矿物
矽卡岩矿物 金属矿物
形成温度
800-300℃ 500-200℃
600-350℃（集中在500金属氧化物（如磁铁矿） 400℃） 金属硫化物（如黄铁矿、 450-100℃（集中300℃左 闪锌矿等） 右）。
物理化学条件
捕虏体构造
火成岩中的捕虏
体，或岩浆侵入时
顶盖的残留体，往
往可以形成相当规 模的矿体。
产于捕虏体内的矽卡岩型铁矿地质图
1-石灰岩； 2-闪长岩； 3-铁矿体
接触带形态复杂，矿体形状也复杂
矽卡岩型矿床的成矿作用
渗滤交代作用 矽卡岩型矿床成矿作 用
扩散交代作用(双交 代作用)
接触扩散交代作用（双交代作用）
矿石的结构构造
块状构造、 浸染状构造、条 带状构造、晶洞 构造等；
块状磁铁矿矿石
石榴石矽卡中浸染状磁铁矿化
石榴石矽卡岩中条带状磁铁矿化
成矿温度较高+有 挥发性组份的参与→矿 石多为粗粒结构。
石榴石矽卡岩中粗粒闪锌矿
矿床分带性
从岩体到地层围岩的 分带性为： 岩浆岩→矽卡岩化岩 浆岩→矽卡岩→矽卡 岩化碳酸盐岩→碳酸 盐岩 内矽卡岩→外矽卡岩 内接触带→外接触带
锰质矽卡岩：钙铁石榴石-钙铝石榴石、透辉石-钙 铁辉石、蔷薇辉石、锰橄榄石。
条带状石榴石绿帘石矽卡岩
阳起石矽卡岩
Garnet 石榴石
Garnet veins 石榴石细脉
Pyroxene 辉石
Veins 细脉
Garnet 石榴石
From:Changzhaoshan
Meinert et al., 2005
金属矿物
金属氧化物：磁铁矿Fe3O4，赤铁矿Fe2O3，镜铁矿Fe2O3，锡 石SnO2，白钨矿CaWO4 金属硫化物：黄铜矿CuFeS2，黄铁矿FeS2,磁黄铁矿Fe1-xS，辉钼 矿MoS2，辉铋矿BiS3，方铅矿PbS，闪锌矿ZnS，毒砂FeAsS 硼矿物：硼镁铁矿，硅钙硼石，硼镁石
铍矿物：日光榴石，金绿宝石，硅铍石
世界：文献中记 录的矽卡岩矿床 有1900多个
-
矽卡岩
矽卡岩：是由石榴石（钙铝榴石－钙铁榴石系 列）、辉石（透辉石－钙铁辉石）及其它一些钙、铁、 镁的铝硅酸盐所组成的岩石。 钙质矽卡岩：钙铁石榴石-钙铝石榴石、透辉石-钙 铁辉石、符山石和硅灰石； 镁质矽卡岩：钙铝石榴石、透辉石、斧石、金云母、 硅镁石、粒硅镁石；
围岩层间破碎带及层理
在接触带附近的有利 围岩中，层理发育，尤 其不同岩性岩层间的层 间破碎带常构成热液运 移的通道，控制似层状 矿体产出。
受围岩层理、层间破碎带控制的矽 卡岩型矿床地质剖面示意图（引自 姚凤良等，1983）
1.浮土； 2.大理岩； 3.矽卡岩； 4.白云岩； 5.砂岩；6.页岩；7.花岗斑岩； 8.铜矿体； 9.铜锌矿体；10.角砾岩
龙洞矿段
尖林山矿段 尖山矿段
工业意义
世界范围内钨的首要来源，铜、铁、钼、锌的重要来源。 Co、Au、Ag、Bi、As、Sn、Be、B等的次要来源。
我国该类矿床比较重要的矿产是Cu和Fe，W、Sn、Mo、 Be等，都有大型至特大型矿床。 Cu—在铜矿总储量中占第三位（16.4％）；在富矿总储量 中占第二位；在总开采量中占第一位（41.2％）; Fe—占铁矿总储量的第五位；在富矿总储量中占第一位总 开采量占第三位；富矿开采量中分别第二位。
形成深度约 1 ～ 4.5km ，其压力可达 3×107 ～ 3×108Pa，属于浅成-中深条件下形成的矿床。 较 浅 环 境 ： P=3107 ～ 1108Pa 、 t=575 ～ 240℃， 较 深 环 境 ： P=1108Pa ～ 3108Pa 、 t=800300℃。 深度和压力过大的条件不利于矽卡岩矿物形成， 如： CaCO3+SiO2=CaSiO3↓+CO2↑
1-花岗闪长岩；2-石灰岩；3-含矿矽卡岩； 4-矿体；5-无矿矽卡岩
大冶铁矿19线
程潮铁矿8线
矿体的产状、形态与规模
矿体形态 :似层状、透镜状、巢状、柱状、脉状、囊状、 瘤状，规模大小不等，一般长200-500m、厚10-30m、延深100300m至千米。
大冶铁矿28线
程潮铁矿0线
受围岩层理、层间碎破带控制的矽卡岩型矿床剖面图 l-浮土；2-大理岩；3-矽卡岩；4-白云岩；5-砂岩；6-页 岩；7-花岗斑岩；8-铜矿体；9-铅锌矿体；10-角砾岩