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1、矿 床 学,第十七章 层控矿床,第十七章 层控矿床,1 概述 2 形成条件 3 成矿作用 4 矿床类型,课程回顾- 成矿作用类型,外生成矿作用,内生成矿作用,岩浆成矿作用,伟晶成矿作用,热液成矿作用,接触交代成矿作用,火山成矿作用,风化成矿作用,机械沉积成矿作用,胶体化学成矿作用,蒸发沉积成矿作用,生物-化学成矿作用,课程回顾- 矿床成因类型,外生矿床,内生矿床,岩浆矿床,伟晶岩矿床,热液矿床,接触交代矿床,火山成因矿床,风化矿床,机械沉积矿床,胶体化学沉积矿床,蒸发沉积矿床,生物化学沉积矿床,可燃有机矿床,第十七章 层控矿床 1 概述,一、概念 二、矿床特征 三、研究意义,1 概述 一、概念
2、,1 、广义 2 、狭义 3 、研究进展,1 概述 一、概念,1、广义：,指那些受层状岩石控制的矿床。指形态特征，而非成因意义，不管是同生的、后生的，还是岩浆矿床，只要是呈层状的矿体如沉积的石膏矿床、石盐矿床、煤、磷块岩矿床，甚至风化矿床（如福建漳浦铝土矿）、岩浆矿床（如攀枝花钒钛磁铁矿矿床），因其呈层状而统称为层控矿床。,1 概述 一、概念,2、狭义：,指赋存于一定地层层位中，经多种成矿作用形成的矿体，其形态呈层状，或基本呈层状，包括部分不规则状，但仍受层位控制的矿床。,成因：外生、内生,来源：陆源、内源 成矿期：同生、后生,1 概述 一、概念,3、研究进展： 1937年德国慕尼黑大学A.M
3、aucher提出了分布于阿尔卑斯造山带中的一些多金属硫化物矿床具有“层控”特征；1967年发表有关论文，1976年第25届国际地质大会将“层控矿床”作为重要专题进行讨论，相继出版发行专集。,英文版(1976-1986,14卷),英文版图书,译文图书,译文图书（1976-1986年1-9卷）,英文版图书,国内出版物-中国科学院,国内出版物-高等院校 1988 1991 1992,国内出版物-中国地质科学院,1 概述 二、矿床特征,1、矿床产出岩系 矿床（Ore deposits / Mineral deposits ）产于沉积岩系特定岩相，常具多层矿化特点。不同建造可形成不同的矿床，如 :,多层
4、矿化示意图(矿体内金、银、铅、锌的含量关系) 1-碳质云母石英片岩；2-硅化碳质云母石英片岩；3-变拉岩；4-金、银矿体,1）红色碎屑岩建造中与膏盐共生的矿床有Cu、V、K、U、Pb、Zn、Sr等，如云南金顶铅锌矿床,2）黑色硅泥岩建造中的Ni、Mo、V、U、Cu多金属矿床，如中欧页岩型铜矿，广西乐平铅锌矿床，湘西黑色页岩型镍钼矿床,3）碳酸盐建造中的Cu、Pb、Zn、Fe、Mn、Au、Ag、Hg、Sb、W、Sn等矿床，如东川铜矿床、MVT型铅锌矿床,4）火山沉积建造中的Cu、Au、Zn、Fe、Mo及磁铁矿床。如云南大红山铜矿床、甘肃白银厂黄铁矿型铜矿床,1 概述 二、矿床特征,2、矿体,矿体
5、 (Ore bodies) 呈层状、似层状、透镜状，多与地层整合产出，少数不规则状穿层矿体，但其矿化范围仍局限在一定地层层位中。,1 概述 二、矿床特征,3、矿石,1）矿石组构：矿石(ores) 既可能残留有典型的沉积组构，又具有明显的热液活动标志，如充填交代重结晶组构； 2）矿石组分：沉积改造的矿床矿石组分相对简单，火山沉积改造及岩浆叠加形成的矿床其矿石组分相对复杂。,自然铜（白色）及辉铜矿（灰色）交代木质细胞呈假象结构,磁铁矿（黑色）与石英（白色）条带在区域变质过程中被褶皱成皱纹状构造,1 概述 二、矿床特征,4、围岩蚀变： 1)矿床中围岩蚀变(Wallrock alteration)一般
6、较弱； 2)一般具有中低温围岩蚀变 常具不对称蚀变,1 概述 二、矿床特征,5、成因,矿床具“三多”特点，即多来源、多阶段和多成因;早期外生作用成矿物质的初步富集，后期内生作用叠加改造，同生沉积与后生作用。Genesis,1 概述,三、研究意义 1、工业意义 2、理论意义,1 概述 三、研究意义,1、工业意义 1）层控矿床分布广、规模大、品位较稳定，故在国民经济中占有重要地位。据不完全统计，层控矿床的矿产储量约占矿产总储量的 70 % 以上。,世界重要层控型矿产储量比例,2）矿体顺层分布，形态规则，便于现代化机械开采。,1 概述 三、研究意义,2、理论意义,1）突破了单一成矿理论，将外生与内生
7、、单因与复因、单阶段与多阶段、同生与后生、浅部与深部成矿作用等相互对立的因素有机地联系起来，这是对矿床学科的重大贡献；,3）地层对比的辅助标志。利用其时控性对比“哑”地层或遭受强烈变形地区的地层。,2）有利于指导找矿实践。如“顺层找矿”，利用矿物共生组合找矿等；,第十七章 层控矿床,1 概述 2 形成条件 3 成矿作用 4 矿床类型,第十七章 层控矿床 2 形成条件,一、区域分布,矿床具成群成带展布和一定 “层 、相 、位”集中的特点， 如长江中下游的铜矿床，川滇地区的铅锌矿，湖南沃溪地区金钨锑矿床。,沃溪地区地质略图 1-第四系；2-白垩系-第三系；3-泥盆系-三迭系；4-震系旦一志留系；5
8、-元古界；6-侵入体；7-矿带；8-主要矿区；9-地名；,铜陵地区地质略图 1-第四系；2-第三系；3-白垩系；4-侏罗系；5-三叠系；6-二叠系；7-石炭系；8-泥盆系；9-志留系；10-花岗斑岩；11-闪长斑岩；12-花岗闪长岩；13-石英二长闪长岩；14-石英闪长玢岩；15-石英闪长岩；16-闪长岩；17-实测(推测)地质界线；18-断层；19-向斜；20-背斜,2 形成条件,二、地层,矿床产于一定地层层位中，具“时控”特征。甘肃西城地区、南岭地区铅锌矿主要产于泥盆纪地层，川滇地区的铅锌矿主要产于震旦纪-寒武纪地层,2 形成条件,三、矿源层,矿源层（Resource bed）指成矿物质在
9、沉积成岩时已初步富集并能在后生期被活化迁移出来的岩层。,矿源层与储矿层（含矿层/容矿层）可是同一地层，也可是不同层位。,主成矿元素剖面上分布呈W型,2 形成条件,四、构造,矿床的定位与矿田构造密切相关； 矿体的富集与局部构造关系密切。,2 形成条件,五、岩浆岩 矿床与岩浆侵入体关系一般不明显； 但变质层控矿床和层控矽卡岩矿床与岩浆岩（Magmatic rock / Magmatite ）有密切的时、空及成因关系。,第十七章 层控矿床,1 概述 2 形成条件 3 成矿作用 4 矿床类型,第十七章 层控矿床 3 成矿作用,一、成矿物质的初步富集 二、成矿物质的活化迁移 三、叠加改造再富集作用,3
10、成矿作用,一、成矿物质的初步富集 矿源层 1、成矿物质来源 2、成矿作用,1、成矿物质来源 1）成矿元素来源 （1）陆源 （2）海源 （3）幔源 2）成矿流体来源 （1）地表水 （2）地下水,3 成矿作用 一、成矿物质的初步富集,3）搬运方式 （1）机械 （2）悬浮 （3）胶体 （4）真溶液,3 成矿作用 一、成矿物质的初步富集,2、成矿作用,1）同生沉积作用 2）成岩作用,3 成矿作用,二、成矿物质的活化迁移 1、活化转移介质 2、物理化学作用 3、生物化学作用,3 成矿作用 二、成矿物质的活化迁移,1、活化转移介质 含矿溶液（成矿流体） 1）表生 地表水、地下水、热卤水 2）内生 深层循环
11、热液、变质水、岩浆水,3 成矿作用 二、成矿物质的活化迁移,2、物理化学作用,1）温度（T）、压力（P）：溶解物质；,2）Eh、pH：溶解物质；,3）挥发组分：盐类物质与气体，活化剂、搬运剂；,4）金属络合物：提高溶解度，利于成矿物质迁移。,3 成矿作用 二、成矿物质的活化迁移,3、生物化学作用,1）微生物氧化还原作用,2）金属有机络合作用,3）选择性吸附,4）有机酸护胶,3 成矿作用 二、成矿物质的活化迁移,1）微生物氧化还原作用 生物自身的生命活动过程产生CO2、O2、H2、H2S等，将改变环境物理化学条件，尤其是pH、Eh，从而促使金属元素迁移能力变化而成矿；微生物还参与硫酸盐的还原作用
12、，提供大量硫；,2）金属有机络合作用 促使金属离子在水溶液中形成稳定度较高的金属有机络合物进行迁移，并对成矿元素产生吸附、螯合和化学反应； 3）选择性吸附 微生物通过自身躯体或器官的吸收、表面吸附成矿元素，使其直接沉淀、富集； 4）有机酸护胶 有利于金属离子的迁移。,3 成矿作用,三、叠加改造再富集作用,1、概念 2、后生富集作用类型,3 成矿作用 三、叠加改造再富集作用,1、概念 1）改造成矿作用 指原始分散状态的成矿元素或物质经后期地质作用在矿源层中活化迁移，并使有用物质聚集成矿的过程。,2）叠加成矿作用 指在原来矿床基础上后来又有新的成矿作用和成矿物质叠加上去的作用。,3）再造成矿作用
13、指一个矿床形成后，经后来的地质作用改造时，转变为其它矿床类型的作用。,3 成矿作用 三、叠加改造再富集作用,2、富集作用类型 1）火山-喷流成矿作用 2）喷流-沉积成矿作用 3）盆地热卤水成矿作用 4）地下水叠加改造成矿作用 5）变质热液叠加改造作用 6）岩浆气液叠加改造作用,1）火山-喷流成矿作用 形成一系列与海底喷溢,喷气,热液活动有关,主要以块状硫化物为主的矿床,故通常称之为块状硫化物矿床(Massiv Sulfide Deposits,简称为MSD),或火山成因块状硫化物 (Massive Volcanogenic Sulfide,简称为MVS) 矿床,如日本黑矿,塞浦路斯,我国辽宁红
14、透山,甘肃白银厂等.,2）喷流-沉积成矿作用 为非火山环境的喷流-沉积(sedimentary-exhalation,简称Sedex) 矿床.主要产于陆源碎屑岩-碳酸盐建造内.如加拿大Sullivan (苏利文),澳大利亚MacArthur (麦克阿瑟),我国内蒙古东升庙,甘肃西城等.,3）盆地热卤水成矿作用 主要产于浅海相碳酸盐岩建造中,以铅锌矿尤甚.最著名的是美国密西西比流域型(Mississippi valley type,简称MVT)铅锌矿床,西欧的西里西亚型铅锌矿床.我国类似矿床有广西泗顶,广东凡口,云南金沙厂等.,主要为发育于陆源碎屑岩建造中铜铅锌钒铀矿床.最著名的砂岩型铜矿床有中
15、非铜带,前苏联的乌多坎铜矿床,我国金顶铅锌矿床.,4）地下水叠加改造作用,（1）“红层模式” （2）“萨布哈”成矿模式 （3）“对流循环” 成矿模式,3 成矿作用 三、叠加改造再富集作用,5）变质叠加改造作用： 通过变质热液对原沉积岩或火山沉积岩中的成矿物质进行活化迁移和再沉积的富集作用。据报道，1km3的岩石，通过变质作用可形成1亿吨变质水。如澳大利亚Mount Isa(芒特艾萨)铜铅锌矿床，四川拉拉铜矿床等。,6）岩浆气液叠加改造作用 指赋存于沉积建造中的各类矿床,成矿后可能受岩浆侵入作用而发生变化或叠加作用。典型的是层控矽卡岩矿床,如长江中下游地区铜官山,冬瓜山等铜矿床。,第十七章 层控
16、矿床 4 矿床类型,一、按主岩 二、按矿体与含矿建造 三、按成矿作用 四、按大地构造含矿建造成矿元素,一、按主岩 1、砾岩型 2、砂岩型 3、页岩型 4、碳酸盐岩型 5、变质岩型,4 矿床类型,二、按矿体与含矿建造 1、准同生层控矿床： 矿体与含矿建造的形成时间间隔不远，同处于一个大地构造旋回中的层控矿床。 2、后生层控矿床： 矿体与含矿建造之间整合程度较差，围岩蚀变和交代作用较强烈的层控矿床。,4 矿床类型,三、按成矿作用 1、改造型 2、叠加型 3、叠加改造型 1）地下水热液叠加改造型 2）变质热液叠加改造型 3）岩浆热液叠加改造型,4 矿床类型,四、按大地构造含矿建造成矿元素 -三级划分
17、 以美国密西西比河谷型(Mississippi valley type,简称MVT)铅锌矿床(美国最大的铅锌矿床)为例地台型冒地槽型碳酸盐建造中的铅锌矿床。,MVT矿床特点,1、产于稳定地台盆地边缘的巨厚碳酸盐岩建造；,2、矿体呈巨厚层状、似层状，规模大（单个长12km，厚3060m）;,3、矿石多具浸染状、细脉状构造，有时有角砾状、纹层状构造；,4 矿床类型,5、围岩蚀变不明显，白云石化较普遍；,4、矿石成分简单，金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿，次为黄铁矿、白铁矿及少量黄铜矿；非金属矿物主要有白云石、重晶石、萤石、方解石等，有时含菱铁矿、铁白云石及非晶质二氧化硅；,7、与岩浆活动无直接联系，成矿物质主要来于围岩；,6、成矿温度较低，一般为80-150，有时接近200；成矿溶液具高密度（1.1810kg/m3），运移速度很慢；中等盐度（15-20%），为富含有机质的Cl-Na-Ca型卤水；,8、成矿时代晚于围岩，属后生矿床。,