岩浆成矿作用及其矿石 2

岩浆成矿作用及其矿石

2008-8-6 17:01:15 中国选矿技术网浏览865 次收藏我来说两句

岩浆是自然形成于地下深处的一种黏度较大的熔融体，其成分以硅酸盐为主，并含有重金属和挥发组分等物质。极少数的岩浆为碳酸盐熔融体。

地下深处的岩浆在动力作用下，在向地壳上部运移和定位的过程中，发生各种分异现象，而使某些组分富集成矿的作用，称为岩浆成矿作用。按照岩浆分异的性质和作用的特点，可将岩浆成矿作用分为结晶分异作用、熔离作用及爆发作用三种基本类型。

一、结晶分异作用及其矿石

（一）结晶分异作用

岩浆在冷凝过程中，不同的组分会按照一定的顺序先后结晶出来。结晶顺序一般是按照矿物的晶格能、键性和生成热降低的方向进行的。结晶分异作用就是指矿物按顺序进行结晶，并在重力和动力影响下发生分异和聚集的过程。

结晶分异作用成矿有两种情况。一种是有用矿物较早地从熔浆中结晶出来。与其同时结晶或稍晚结晶的矿物是橄榄石、辉石、基性斜长石等硅酸盐矿物。这些已结晶的矿物在重力作用以及岩浆内部对流作用的影响下，密度大的往下沉，密度小的往上浮。从而，在岩浆下部或底部形成有用矿物和暗色硅酸盐矿物的富集带。如有用矿物的含量达到了工业要求，即成为矿石（图1）。岩浆发生结晶分异时，分异程度除了取决于矿物的密度外，还与晶出矿物的颗粒大小有关。尤其是各种矿物的密度差异不大时，颗粒大小就起决定性作用，通常大颗粒比小颗粒易沉降。此外，岩浆结晶过程中，若地壳构造活动强烈，侵入体规模较小，岩浆冷凝较快，则先结晶的有用矿物在岩浆流动过程中，形成不规则的条带状异离体，停积在岩浆流速减缓和流动受阻的地段富集成矿。这种岩浆在流动过程中产生矿物成分的分异和聚集的作用，称为流动分异作用。

图1 结晶分异作用示意图

a—岩浆开始结晶；

b—早结晶的铁镁质矿物和金属矿物（黑色）向下沉，

随后结晶的硅酸盐矿物（白色）位于上部；

c—不同密度的矿物按重力关系占据各自的位置，含矿残浆向下集中； d—底部形成矿体，含矿残浆（点状图案）受动力作用形成贯入矿体

上述岩浆结晶分异作用强调了有用矿物先结晶这一特点，形成的矿床称为早期岩浆矿床。这类矿床的矿体与母岩没有明显的界线，常呈逐渐过渡关系。矿石的矿物组分与母岩基本一致，仅是不同的矿物在含量上有区别。矿石常具自形晶—半自形晶结构，或有用矿物被硅酸盐矿物包围，形成包含结构。矿石构造常为浸染状、矿体形态多呈瘤状、巢状、透镜状或似层状。因有用矿物受重力或动力作用影响，故易在岩体的底部或边部成矿，而岩体顶部不易成矿。

结晶分异作用的第二种情况是有用矿物较晚地从岩浆中结晶出来。当岩浆中含有较多的挥发组分时，成矿元素可与挥发组分结合成易溶的化合物，大大降低了自身的结晶温度，这样便可一直残留在岩浆熔体中，直到主要硅酸盐矿物结晶后才晶出，通常充填在早期结晶的硅酸盐矿物颗粒之间。有时，富含成矿物质的残留熔浆或矿浆在外力作用下，或受由残余挥发分造成的内应力的影响，它们可贯入到已冷凝的侵入体的裂隙中，甚至离开侵入体，贯入到附近的地层中（图1—d）。形成贯入矿体的地质作用也称压滤作用。

以上的岩浆结晶分异作用强调了有用矿物后结晶的特点，形成的矿床称为晚期岩浆矿床。这类矿床的矿体与围岩间一般界线明显，有时围岩发生蚀变现象，如钠黝帘石化、绿泥石化、黑云母化、金云母化和碳酸盐化等。矿石中金属矿物充填在硅酸盐矿物颗粒之间，或胶结硅酸盐矿物，呈海绵陨铁结构。矿体常呈条带状或似层状（图2），贯入矿体则常为脉状

或透镜状。矿石构造以稠密浸染状或块状为主。

图2 攀枝花似层状钒钛磁铁矿矿体

（二）主要矿石及矿床实例

由岩浆结晶分异作用形成的矿石主要有超基性岩中的铬铁矿矿石和铂族金属矿石、以及基性岩中的钒钛磁铁矿矿石。此外，岩浆岩常被用作建筑石料或装饰石材。

1、铬铁矿矿石。铬铁矿矿石中，只有铬铁矿一种有用矿物，其理论分子式为FeCr2O4。其实，铬铁矿中的Cr3＋常被Al3＋置换，偶尔也被Fe3＋置换，部分Fe2＋时会被Mg2＋置换。所以，铬铁矿的分子式和分子量常不固定，一般有下列变种：

铬镁铁矿（Mg，Fe）Cr2O4，含Cr2O3为50%～65%

硬铬尖晶石（Mg，Fe）（Cr，Al）2O4含Cr2O335%～55%

铝铬铁矿（Fe，Mg）（Cr，Al）2O4含Cr2O335%～50%

铬铁矿FeCr2O4含Cr2O3为47%～60%

世界上铬铁矿资源的分布极不平均，主要集中在阿扎尼亚和津巴布韦，两国铬铁矿矿石储量占世界总储量的90%左右。

阿扎尼亚的布什维尔德铬铁矿矿床是世界上最著名的早期岩浆矿床。铬铁矿主要赋存在苏长岩、古铜辉石岩以及斜长岩中。矿体呈层状和似层状，储量巨大，达20亿t矿石。矿石品位较稳定，一般为42%～45%。矿石中还含有TiO2、Pt、Ni及磁铁矿等。

津巴布韦的罗德西亚铬铁矿矿石储量达6亿t。矿石主要产在斜方辉橄岩中，呈致密块状， Cr2O3含量高达50%以上。矿石特征与布什维尔德铭矿石十分相似。

中国西藏罗布莎铬铁矿矿床属于晚期岩浆矿床。矿石中金属矿物以铬尖晶石为主，并有少量磁铁矿，微量的针镍矿和斑铜矿。脉石矿物以橄榄石和蛇纹石为主，其次是辉石、铬石榴石、铬绿泥石和云母等。矿石中含Cr2O3含量为47 .68％～59 .51％，并伴生有锇、钌等铂族元素。

2、铂族元素矿石。铂俗称白金，铂族元素指钌、锇、铑、铱、钯和铂六种元素。主要矿石是以铂为主的铂金矿，以及少量的锇铱矿。也有极少量铂族元素的硫、硒、碲、砷、锑和秘等化合物，常赋存于铜矿和镍矿等矿石中。铂族元素矿石中的有用矿物粒度极细，品位通常也较低，呈微细粒稀疏浸染状构造。

云南弥渡金宝山铂把矿床是中国最大的独立铂族元素矿。矿体产在黑云角闪单辉橄榄岩中，矿石成分复杂，发现有自然元素及金属互化物、砷化物、硒化物、碲化物、锑化物、硫化物、氧化物、硅酸盐、碳酸盐、磷酸盐等类型的50多种矿物。六种铂族元素均出现于矿石中，分别赋存在近20种矿物中。Pt平均含量为0.27～0.41g/t，主要以蹄化物和与锡的金属互化物形式出现，次为铂的硫化物和砷化物，自然铂较少见。Pd的含量高于Pt，平均为0.36～0.73g/t，主要以锡化物、蹄化物及与锡的金属互化物形式存在。Os、Ir、Ru和Rh的含量很低，累计平均含量不到0.1 g/t，但氧化矿石中Ir的含量可达3g/t以上。这四种铂族元素主要以硫化物和硫砷化物的形式赋存于矿石中。铂族矿物粒度微细，90%的颗粒小于4µm。这些微细粒的铂族矿物主要嵌布在金属硫化物（黄铜矿、紫硫镍铁矿等）、氧化物（磁铁矿为主）和脉石矿物（蛇纹石为主）中。

3、钒钛磁铁矿矿石。钒钛磁铁矿一般为晚期岩浆矿床。矿石中主要有用矿物是磁铁矿，其次是钛铁矿。磁铁矿和钛铁矿两者呈格架状、叶片状紧密连生，钛铁矿是由与磁铁矿呈固溶体结构的钛铁晶石经氧化而成的。钒一般没有独立矿物，以类质同象混入物的形式分布于磁铁矿中。

四川攀枝花钒钛磁铁矿是这类矿床的典型实例。矿石产于辉长岩中，以浸染状、条带状、块状和斑杂状构造为主。钛铁晶石和氧化成的钛铁矿呈叶片状分布在磁铁矿中，组成格状结构。部分矿石具海绵陨铁结构。矿石中主要金属氧化物为磁铁矿、钛铁矿、钛铁晶石和镁铝尖晶石，次为赤铁矿、钙钛矿和锐钛矿等。硫化物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、硫钻矿和辉钻矿等。

二、熔离作用及其矿石