【地质矿产】地质调查总论.pdf

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1、第一篇 地质调查总论 第一章地质调查概述 第一节地 质 调 查 一、地质调查的概念与目的任务 地质调查是指对某地区的岩石、地层、构造、矿产、水文地质、地貌等地质情况进 行的调查研究工作。根据地质调查工作任务的不同，主要分为两大类，即区域地质调查 （简称区调）和矿产勘查。 区域地质调查工作是一项具有战略意义的基础地质工作。其主要任务是通过地质填 图、找矿和综合研究，阐明区域内的岩石、地层、构造、地貌、水文地质等基本地质特 征及其相互关系。研究矿产的形成条件和分布规律，为经济建设、国防建设、科学研究 和进一步的地质找矿工作提供基础地质资料。 二、地质调查的种类 区域地质调查工作的分类，是按地质填图

2、比例尺来划分的，即根据地质调查工作的 详细程度的要求，分为： !“ 小比例尺区域地质调查（!#!$，!#%$） # （:;(# :;#(） 通常以粉末状或被膜状的集合体 出现。颜色为靛青蓝色，条痕灰黑 色。金属光泽。硬度 -%* ) (，相对 密度 0%* ) 0%61。一组解理完全。 性脆 形成于含铜硫化物矿床 次生富集带。常和黄铜矿、 辉铜矿等伴生 为组成铜矿石的有 用矿物 雌黄 #8 晶体呈八面体形，通常呈不规则 的颗粒，较少为致密块体。多为灰 白色，有时带浅黄、褐色。相对密 度 65= 7 ?5$，硬度 856。油脂或金刚 光泽。紫外光照射下可发浅蓝色荧 光 主要形成于接触交代型 的矿

3、床中，常与柘榴 石、 透辉石，符山石，硅灰石 等矿物共生 组成钨矿石的重要 有用矿物 黑钨矿 （钨锰铁矿） （.，#8 晶体呈厚板状或短柱状，晶面上 有纵纹，集合体多为刃片状或粒状。 褐黑色，条痕褐色。相对密度 ?59 7 956，硬度 856 7 656。半金属光泽。 一组完全解理。性脆 主要形成于高温热液的 石英脉内，常与锡石、毒 砂、辉钼矿等共生 同上 ?4 “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 地质矿产勘查规范与地质环境调

4、查、灾害监测评估实用手册 续表 矿物 类型 矿物名称及 化学成分 主要鉴定特征成因与产状用途 硫 酸 盐 硬石膏 !“#$% 晶体呈板状或厚板状，集合体呈 致密粒状或纤维状。多为白色，有 时带浅蓝、浅灰或浅红等色调。相 对密度 岩浆岩中主要氧化物之间的关系 岩浆岩的化学成分常用氧化物表示，其中 )*(!的平均含量占 %$“ 、?: 等多种成矿元素。 成矿溶液和成矿物质来源是矿床学界长期争论的问题之一，目前认识一般有四种： % 岩浆热液：岩浆在侵入和喷发过程中，随着温度和压力的下降，硅酸盐熔体不 断地结晶，.!/ 等挥发分就从岩浆中分离出来，形成高温气液。一些成矿元素倾向富集 于气液中，这种含矿

5、气液在岩体边缘和围岩的裂隙中运移，当物理化学条件发生变化 时，就可在有利的地段形成矿床。过去，将所有的热液矿床都归结为岩浆热液所形成， 具有很大片面性。已有大量的资料证明有不少热液矿床与岩浆热液无关。 ! 地下水热液：从地表渗透到地下深处的大气降水，可在地下环流中受热并与流 经的岩石发生相互作用，溶解岩石中的有用成矿元素，运移至有利的地质环境中沉淀形 成各种热液矿床。地下水下渗可达几百米至几千米，甚至达 %#A$。按地热升温率，在 BB ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

6、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一篇地质调查总论 !“# 深处即可形成 $% 达 % 5 %6 )，$?）水深 4%# 处发现走向南北，长 “# 的“黑烟囱” （现 代海底块状硫化物矿床） 。(! 年在北纬 4)、西经 A!大西洋中脊水深 4!% B A%# 处 发现高温热液活动形成的“土丘” （高 A%#、直径 4!%#）中心温度达 $) ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 地质矿产勘查规范与地质环境调查、灾害

7、监测评估实用手册 （四）矿化期与矿化阶段 气液矿床的形成经历了很长时期，在形成过程中地质构造条件和热液体系物理化学 变化导致不同的矿物组合。为了研究气液成矿作用的时间规律，引入矿化期和矿化阶段 （或成矿期、成矿阶段）的概念。 !）矿化期代表一个较长的成矿作用过程，它是根据成矿体系物理化学条件的显著 变化来确定的。如矽卡岩矿床一般分为矽卡岩成矿期和热液石英硫化物成矿期，两者成 矿物理化学条件有明显的区别。 “）矿化阶段代表一个较短的成矿作用过程，表示一组或一组以上的矿物在相同或 相似的地质或物理化学条件下形成的过程。矿化阶段与构造裂隙的阶段性发育和与此有 关的热液间隙性活动有关，每个矿化阶段代表

8、一次热液活动。早阶段的矿物组合常被晚 阶段的矿物组合穿插交代或包围胶结，据此可确定矿化价段的先后关系。 （五）气液矿床的分类 从不同角度出发，对本类矿床可以进行不同的分类。例如，可按成矿物质出来源进 行分类；也可按成矿作用方式进行分类等等。本书采用地质学界目前较常用的按照在一 定地质环境下主要成矿作用的分类方案，划分为以下两类： !# 矽卡岩矿床：和矽卡岩化围岩蚀变密切伴生，与之有成因联系；是在中等深度， 含矿气水溶液中的有用组分以化学交代作用而形成的矿床。 “# 热液矿床：不伴生有矽卡岩化围岩蚀变，有用矿物的沉淀既可有化学交代作用 又可有充填作用；这类矿床根据其成矿溶液的来源和成因，可划分为

9、：岩浆热液矿床、 地下水热液矿床和变质热液矿床。岩浆热液矿床以形成的地质环境不同，又可分为侵入 岩浆热液矿床和火山热液矿床。 二、矽卡岩矿床 这是产在中一酸性侵入体和碳酸盐岩围岩接触带中，直接和矽卡岩化有成因联系的 矿床，所以叫矽卡岩矿床或接触交代矿床。矽卡岩矿床包括很多矿种，主要的有铁、 钼、铜、钨、铅、锌、锡等，并常为富矿；规模以中、小型为主，也常有大型的。这类 矿床在我国地下资源储量比重中占有极重要的地位。 （一）矽卡岩矿床的形成过程 矽卡岩矿床的形成过程是从分泌大量气水溶液的酸性、中酸性岩浆侵入碳酸盐类围 岩开始。岩浆侵入时所带来的大量热能，为化学性质活泼的碳酸盐类围岩与气 $ 液中某

10、 些组分进行交代反应创造了条件。在这个基础之上，开始了矿床的形成过程。这个过 程，主要是向围岩渗滤的气 $ 液在温度逐步降低中与围岩交代反应，改变物态并沉淀出 % 45;。 这套火山沉积岩系由三个旋回组成，由下而上，第一旋回为基性旋回，第二旋回为 酸性旋回，第三旋回为中基性旋回，矿化集中在第二旋回的石英角斑岩及其凝灰岩中。 矿化带的形状为一大扁豆体，其产状大致与围岩一致。在一个矿化带中常含有若干个长 而窄的扁豆状矿体（图 ! “ # “ 65） 。 !6! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

11、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一篇地质调查总论 近矿围岩有强烈的蚀变现象。与成矿有明显联系的蚀变为硅化、绢云母化、绿泥石 化、金红石化和黄铁矿化等。在蚀变强烈的地段，可出现无长石带，即原岩中的长石全 部为石英和绢云母所交代，如： !“#$%/0左右提高到 ,0 *0以上。 矿床实例：江西德兴斑岩铜矿床。 此矿为我国著名的斑岩铜矿实例。矿区范围内与成矿有为的花岗闪长斑岩岩体共 =- 多个，即使是蚀变不明显的，其含铜量也可达 -;-,/0 -;-!0，远远地超过克拉克 *, “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “

12、 “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 地质矿产勘查规范与地质环境调查、灾害监测评估实用手册 值。花岗闪长斑岩侵入元古界板溪群千枚岩、板岩等岩层中（图 ! “ # “ $!） ，这些岩层 在接触带附近也发生蚀变并有铜矿化。德兴铜矿集中在朱砂红、铜厂和富家坞等三个矿 区。在这三个矿区内，均有较大的花岗闪长斑岩的出露。岩石呈浅灰色，全晶质自形中 斑结构，斑晶约占 % 以上。 （六）沉积铝土矿床的主要类型及实例 沉积铝土矿床有海相和湖相两种。我国沉积铝土矿床主要生成于石炭纪和二叠纪， 而且往往两种类型共存于一个地层剖面之中

13、（例如在华北） ，并常和煤层伴生。 矿床实例见山东淄博铝土矿：本矿规模较大，在东北和华北地区具有代表性。 #）本矿铝土矿层有二层，一层产于中石炭系底部，一层产于二叠系含煤地层中。 其地层剖面如图 # “ = “ # 所示。地层自上而下为： 侏罗三叠系：紫色砾岩、砂岩，:%3。 =# ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一篇地质调查总论 图 ! “ # “ !淄博铝矿床剖面示意图 上二叠系：杂色砂岩、泥岩和煤层，其中有上层铝土矿

14、（有些地区为铝土质泥岩） ， !$%&。下二叠系：砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层，%&。 上石炭系：砂页岩夹薄煤层、粘土层和石灰岩。 中石炭系：燧石灰岩 ( ) !*&，砂页岩 !% ) !(&。 薄层泥灰岩，% ) $&。 下层铝土矿，平均厚 *+&。 紫色泥岩（常含赤铁矿结核） ，! ) (&。 !平行不整合。 中奥陶系：石灰岩。 矿区构造简单，无剧烈褶皱，而以断层为主，岩浆活动亦不多。 *）上层铝土矿（, 层）厚度变化较大，一般呈透镜状，局部为层状；其中夹很多 粘土层，常过渡为硬质耐火粘土。矿层上下皆为紫色和杂色砂页岩或黑色碳质页岩，接 近矿层部分为泥岩。矿层越厚，质量越好。当矿层上部为碳质页

15、岩时，矿石多具豆状构 造，质量也较好。 (-! “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 地质矿产勘查规范与地质环境调查、灾害监测评估实用手册 下层铝土矿（! 层）的矿体呈似层状产出，上盘为铝土页岩或粘土页岩，下盘为紫 色页岩或铝土页岩。矿体底部常因中奥陶系灰岩古岩溶陷落而呈弯曲之状，矿层底板亦 因而起伏不平。矿石呈灰白色青灰色，局部暗绿色。矿石具鲕状构造，矿层上部细小 致密，质量一般；中下部较粗糙，质量较好。 两层铝土矿，矿石矿物主

16、要为一水型铝土矿，“#$%&，平均含量为 () * +()。 &）我国主要的沉积铝土矿是生成于石炭纪和二叠纪。它们往往与煤、炭质页岩、 铝土质页岩共生。这说明当时的气候条件是温暖而潮湿的，植物和淡水动物很发育，有 利于含铝岩石的分解、搬运和沉积。 石炭、二叠纪的铝土矿层之下，均有一个侵蚀面，含铝土矿地层覆盖下伏地层之 上。这说明铝土矿层形成以前，有一个明显的沉积间断时期。下伏地层有的是中奥陶的 马家沟灰岩（如华北各地铝土矿） ，有的则系寒武纪地层（如贵州修文铝土矿） 。这说 明，这个沉积间断的时期是相当长的，给铝土矿的形成提供了充分时间条件和相对稳定 的地质环境，使成矿物质有了丰富的来源。 四

17、、生物化学沉积矿床（以磷块盐矿床为例） （一）磷块岩矿床的形成过程 地壳中磷的含量为 (,-&)，它是一种典型的生物元素，在生物的生命循环中，磷 组成躯体的一部分。在各类成矿作用中均可生成磷矿床，其中最重要的类型是沉积成因 的磷块岩矿床。其储量约占磷矿总储量的 .()，且常呈层状分布，易于勘探，开采， 因而具有重要的工业意义。 关于磷块岩矿床的形成机理，尚有不同意见，目前较为通用的观点是“上升洋流 说” （图 - / + / -$） 。该学说认为：每年由大陆岩石风化产生的磷酸盐溶液，经河流入 海，为海洋生物所吸收，转化为它们体内的硬质组成，如介壳、牙齿、骨骼等。当海水 的物理化学条件以及温度和

18、含盐度等方面发生剧烈变化时（例如南极寒流和赤道暖流相 遇，不同盐度海水相混合，大河口区大量淡水的注入） ，这些海洋生物就会大量死 亡，其分解出来的磷就成为沉积磷块岩矿床的主要物质来源。上升洋流把这些冷的富含 磷酸盐的海水由深部带至大陆架时，由于 01 值的改变和温度的升高，磷酸盐在溶解度 降低并达到过饱和之后沉积下来，形成具有鲕状构造的胶状磷块岩矿石。 （二）磷块岩矿床的主要类型 磷块岩矿床按其矿石成分和结构构造等特点，可分为层状磷块岩矿床和结核状磷块 岩矿床两大类。 （-）层状磷块岩矿床矿体呈层状，常与硅质岩或碳酸盐岩成互层，矿石矿物主要 2- ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

19、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一篇地质调查总论 图 ! “ # “ !$磷块岩矿床的形成（上升洋流说） !海滨砂和砾石相；$磷灰岩相；%泥质和灰质沉积物相； &浮游生物遗骸下沉方向；#上升海流方向 由细晶磷灰石和胶状磷灰石组成，并有方解石、白云石、石英、云母、粘土等矿物伴 生。具致密块状或鲕状构造。矿石中 $(#含量为 $)* + %,*，规模较大，常含有钒、 铀、稀土等元素，可供综合利用。我国昆阳、开阳、襄阳、金河磷矿床属此类型。 （$）结核状磷块岩矿床多产在粘土

20、层、碳酸盐岩和海绿石砂岩中。矿层由球状、 肾状、不规则状的磷酸盐结核组成。矿石矿物主要有含水氟碳磷灰石，常与石英砂粒、 海绿石、粘土矿物等伴生。结核中 $(#含量一般为 $#* + %,*，矿床规模多属小型。 我国南方寒武系和二迭系的某些磷矿床属此类型。 五、沉积矿床的共同特征及其对开采工作的影响 （一）沉积矿床的一般特征（主要为胶体化学沉积矿床） !）围岩特征沉积矿床与其围岩基本上是同时生成的，属于同生矿床。它们的围 岩都是沉积岩，如石灰岩、砂岩、页岩等。矿体与围岩界线清楚，与围岩产状一致，并 具有一定层位；可与围岩一起在构造运动之下，发生变形和位移。 $）矿体特征矿体多呈层状，少数呈透镜状

21、；沿走向及倾向均可延伸很远；分布 面积可以很广，矿床规模可以很大。 %）矿石特点矿石的矿物成分比较稳定，单一，变化小。矿石矿物以高价氧化物 为主，如赤铁矿、铝土矿、硬锰矿和软锰矿等；其次为碳酸盐类矿物（如菱铁矿）以及 硅酸盐类矿物（如鳞绿泥石、鲕绿泥石）等。脉石矿物以石英为主，其次为长石及 粘土类矿物。矿石常具有作为胶体成因标志的豆状、肾状及鲕状构造。 （二）对开采的影响 !）由于矿体多呈规则层状，而且多数倾角不大，有利于采用斜井 “ 平巷开拓系统 进行开采。 -&! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

22、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 地质矿产勘查规范与地质环境调查、灾害监测评估实用手册 由于矿体形状变化小，所以形状对开采影响不大。但由于矿床分布面积广，在大面 积内往往要遇到一些构造变化（如褶曲、断层） ，从而使开采条件复杂化。因此，开采 这类矿床时，必须先掌握其地质构造规律，以便使矛盾转化，化有害为无害。例如，以 断层为界划分采场或采区，这样可减少断层对采掘工作的危害。 !）本类矿床的沉积岩围岩，除页岩外，如石灰岩、砂岩、砾岩等常具有透水性强、 蓄水性大的特点，因此，矿坑涌水问题在开采中必须引起重视，应加强防、排水措施， 如利用页岩作隔水层，在开

23、采中尽量不破坏它的完整性等。 “）沉积矿床的围岩和矿体，其结构、构造（特别如层理构造）以及某些矿物成分 （如二氧化硅类矿物、碳酸盐类矿物、粘土类矿物）对采掘工作的强烈影响，详见沉积 岩部分，不再赘述。 #$% ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一篇地质调查总论 第六章变 质 矿 床 第一节变质矿床概述 一、变质矿床的概念 变质矿床是原岩或原矿床经变质作用的转化再造后形成的或改造过的矿床。生成变 质矿床的地质作用称为变质成矿作

24、用，主要有以下几种： !）脱水作用。当温度和压力升高时，原岩中的含水矿物经脱水形成一些不含水矿 物，如褐铁矿变为赤铁矿； “）重结晶作用。细粒、隐晶质结构变为中粗粒结构，如灰岩变成大理岩，蛋白石 变为石英； #）还原作用。矿物中一些变价元素由高价转变为低价，使矿物成分变化，如赤铁 矿变为磁铁矿； $）重组合作用。温度、压力等变化使原来稳定的矿物平衡组合被新条件下稳定的 矿物组合代替，如粘土矿物转变为蓝晶石和石英； %）交代作用。在区域变质作用和混合岩化过程中产生的变质热液交代原岩，使其 矿物成分发生变化； &）塑性流动和变形。在高温、高压条件下岩石可发生揉皱、破碎和塑性流动，使 岩石产生定向构

25、造； ）局部熔融。高温、高压及流体的参与，岩石出现选择性重熔和局部熔融，形成 混合岩化岩石。 按变质成矿作用范围可分为：接触变质成矿作用和区域变质成矿作用。 接触变质成矿作用的影响范围较小（几十米到几百米） ，在变质过程中，几乎没有 或很少有外来物质的加入和原有物质的带出。它的成矿作用，主要表现在原岩或原矿床 在岩浆热力影响下所发生的结晶或再结晶作用，从而提高了或改变了其工业意义。例如 石灰岩之变质成为大理岩，煤之变质成为石墨等等。经由此种变质成矿作用所形成的矿 床，叫做接触变质矿床。 (%! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

26、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 地质矿产勘查规范与地质环境调查、灾害监测评估实用手册 区域变质成矿作用影响范围很广，可达几百甚至几千平方公里，变质作用复杂而强 烈，不仅使岩石或矿石在矿物组成及结构、构造上发生强烈变化，而且可使某些成矿组 分在变质热液或混合岩化交代作用之下发生迁移富集现象。有很多大型金属矿床，特别 是铁矿床，是在区域变质作用之下形成的。经由这种变质作用所形成的矿床，叫做区域 变质矿床。 区域变质铁矿床是世界铁矿资源的主要来源，占我国铁矿储量的 !“#，占世界铁 矿储量的 $%#。除铁矿床外，部分金矿、锰矿、

27、铀矿、磷灰石矿以及其他许多非金属 矿（例如大理岩、石墨等）也来自于区域变质矿床，因此，区域变质矿床的研究具有重 大的实际意义。 二、变质矿床的成因分类 如上所述，从成因上，变质矿床首先可分为接触变质矿床和区域变质矿床两大类。 区域变质矿床又可分为受变质矿床和变成矿床两种。 & 受变质矿床即在变质作用之前已经是矿床，变质之后不改变矿床的基本工业 意义。如沉积铁矿床之变质成为变质铁矿床。 ( 变成矿床原来是没有工业价值的岩石，经过变质改造之后而成为矿床；或者 原来是矿床，但在变质改造之后，发生深刻变化，而成为另外一种具有不同工业意义的 新矿床。在这种变成矿床之中，金属矿床很少，主要是一些非金属矿床

28、。由于它们是在 高温、高压下形成的，所以矿石常具有特殊的物理化学性质，在工业上可供研磨材料、 耐火材料以及建筑材料等之用。属于这类矿床的有用矿产，有大理岩、石英岩、板岩、 滑石、石棉、石墨、石榴石、菱镁矿等。 在这几种变质矿床之中，工业价值最大的是区域变质矿床中的受变质矿床。在各种 金属受变质矿床之中，最具有工业意义的是沉积变质铁矿床。下面的讨论，就是以沉积 变质铁矿床为重点。 第二节区域变质矿床的成矿条件和成矿过程 一、区域变质矿床成矿条件 （一）成矿原岩条件 （&）沉积型含矿原岩具典型的变质沉积岩组合，如大理岩、石英岩、云母片岩、 &)& ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

29、 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一篇地质调查总论 含矽线石片麻岩等。常见波痕、斜层理和结核等。 （!）火山沉积岩型含矿原岩具典型的变质火山岩组合，如绢云石英片岩、绿泥片 岩和斜长角闪岩等。有时具变余斑状结构、变余、流纹、气孔和杏仁状构造等。规模巨 大的磁铁石英岩型铁矿即产于此。 （二）成矿构造背景 变质岩和变质矿床的分布与地质时代关系密切。地壳中广为分布的是前寒武纪变质 岩，以大面积产出的结晶岩基底为特征，如加拿大地盾区、俄罗斯地台区、中朝陆台 （含我国华北陆台）等。显生

30、宙以来，全球变质岩区以带状分布为特点，如阿尔卑斯山 脉变质带、我国秦岭 “ 大别山变质带。中、新生代变质作用主要发生在岛弧、洋脊等板 块边缘地区，如日本、新西兰，变质范围更窄。 （三）物理化学条件 变质矿床形成的温度可从 #$%至 &$%，不同的温度可生成不同的矿物组合，引 起变质的温度常与较高的地热流有关，这些地区一般有较强的构造 “ 岩浆活动。压力是 控制变质反应过程中矿物组合变化的主要因素。对某些具多型变体的矿物，压力作用尤 为重要，如 (!)*+,的多型变体，在 ,$ - .$%压力较高时生成蓝晶石。压力较低时生 成红柱石。定向压力可使岩石破碎、褶皱或发生流动，并使矿物定向排列，形成片

31、理、 线理等构造。各种流体，特别是 /!+ 和 0+!流体不仅可以促进化学反应和重结晶作用 的进行，而且还可直接参与化学反应，如 010+23 )*+!4 01)*+23 0+!。 二、含矿原岩的变化 在区域变质过程中，含矿原岩在温度、压力增高以及 /!+、0+!等挥发性组分的影 响下，发生重结晶、重组合及变形等作用，改变了矿物成分和结构、构造；但一般情况 下，含矿原岩总的化学成分基本不变。含矿原岩或矿床，在变质成矿过程中的变化可有 以下两种情况： （一）含矿原岩或原矿床的改造 矿石的矿物成分和结构构造，一般均发生有不同程度的变化，从而对其经济价值有 一定的影响，但矿石品位一般变化不大。区域变

32、质成矿作用改造过的矿床，即所谓的受 变质矿床，主要有铁、锰、铜等金属矿床，其次还有磷灰石矿床。 在区域变质作用中，以沉积铁矿床为例，其氢氧化铁经脱水和重结晶作用变为赤铁 矿，赤铁矿又可还原为磁铁矿；矿石中的蛋白石矿物类，则重结晶为石英；结果，使原 来的致密隐晶质的铁质碧玉岩，变为条带状的磁铁矿石英岩、赤铁矿石英岩或磁铁矿及 赤铁矿石英岩。由于在这一改造中，矿石颗粒增大，特别是磁铁矿的形成，有利于磁力 !,# ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

33、! ! ! ! 地质矿产勘查规范与地质环境调查、灾害监测评估实用手册 选矿方法的利用，因而原来品位不够工业要求的贫矿成为可利用的矿石；如我国冀东某 地的变质铁矿，虽然品位较低，但由于这种原因，仍能大量利用。此外，受变质之后， 铁矿石中硫、磷等有害杂质的含量也有所降低。又如某些含磷很高的磷 ! 铁矿床，也只 有经过区域变质作用，磷结晶成为具有一定粒度的磷灰石之后，才能通过选矿加以分 离，从而使这种磷 ! 铁矿石成为可以利用的矿石。 （“）新矿床的形成 某些原岩虽含有某些有用组分，但没有工业价值；只有在区域变质过程中，经过重 结晶作用，形成新矿物之后，才能作为工业原料来利用，成为新矿床（即变成矿床

34、） 。 这类矿床主要是一些非金属矿床，如富含有有机碳的原岩，经重结晶后可成为石墨矿 床；富铝的原岩，在不同的物理化学条件下，可重组合、重结晶分别成为刚玉、矽线 石、蓝晶石及石榴石等矿床；更广义地说，区域变质中形成的板岩、大理岩、石英岩等 也属于这类矿床之列。 三、变质热液的产生及其成矿作用 变质热液又称变质水，是在区域变质过程中产生的，在变质成矿过程中占有重要地 位。这种热液和岩浆成因的气化热液不同，它一部分是来源于原岩颗粒空隙中的水分 （粒间溶液） ，一部分则是变质过程中矿物间发生脱水反应时所析出的。在某些地区，变 质热液还和裂隙水及地下水有一定联系。 变质热液中，除 #“$ 为其主要组分外

35、，还常含有 %$“及硫、氧、氟、氯等易挥发 组分；其物态可为液态，也可为气态；既能成为不能自由活动的粒间溶液；在某些情况 下，也可成为能流动的热液，可起溶剂和矿化剂的作用，促进岩石中各种组分重新分配 组合以及迁移搬运，在原岩发生重结晶作用的同时，形成各种新矿床或使原矿床中有用 组分进一步富集。例如在含铁岩系中，就可发生如下的变化。 铁的氧化物（如磁铁矿）或碳酸盐（如菱铁矿） ，在一定的物理化学条件下，也可 溶解于变质热液之中，有利于成矿作用。如巴西东南部米纳斯吉拉斯矿区，巨大富铁 矿体赋存于磁铁石英岩中，由致密块状赤铁矿和镜铁矿或假象赤铁矿及极少量石英组 成，平均品位大于 &( ) *(。据研

36、究，该矿床就是在高温、高压下，由变质热液溶 解含铁层中的铁质，迁移至压力较低地带、交代贫矿层中的石英引起去硅作用，把铁质 沉淀下来，富集堆积而成。 四、混合岩化中富矿体的形成 混合岩化作用是区域变质作用的高级阶段。这个阶段的成矿作用可分为两期，即早 +&, ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一篇地质调查总论 期以碱性交代为主的成矿时期和中、晚期以热液交代为主的成矿时期。在早期交代阶 段，伴随着各种混合岩及花岗质岩石的形成，在

37、某些含矿原岩中，可有云母、刚玉、石 榴石、磷灰石等非金属矿床以及某些非金属、稀有金属伟晶岩矿床的形成。 到了混合岩化的中、晚期阶段，混合岩化作用中分异出来的热液，已含有一定量的 铁分，而更重要的是，在高温高压条件下，它们可通过溶解作用从贫矿石中取得更多的 铁分。它们运移着这些铁质至压力较低地段，交代贫矿石中的石英引起去硅作用并把铁 质沉淀下来，形成富铁矿体。鞍山铁矿的某些富矿体，据认为属于这种成因。 第三节受变质矿床 一、受变质矿床的一般特征 （一）矿石特点 成分简单，品位变化较均匀。有用矿物有磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿等；脉石矿物以 石英为主，其次是方解石、长石、角闪石、阳起石、绿泥石、云母等。

38、结构为全晶质。 矿石构造以条带状、片理状为主。 矿石以贫矿为多，平均含铁量 !“# $ %“#；但在构造活动较强烈地段的含铁石英 岩（贫矿）中，赋存着有相当规模的，由致密块状矿石构成的富矿体，平均含铁量可达 &“# $ “#。 （二）矿体持点 多呈层状、似层状，少数为不规则的其他形状。在产状上一般变化较大，倾角较 陡，矿体中褶曲、断裂、直立、倒转等现象较为普遍。矿体在剖面中具有一定的层位。 （三）围岩特点 都是变质岩（包括有火山岩型沉积变质岩，如角闪石岩等） 。常见的有各种片岩、 片麻岩、大理岩以及混合岩等。 此类铁矿床在我国前寒武系中有广泛的分布，而以鞍山 ( 本溪地区为最丰富。矿床 位于鞍

39、山群及辽河群地层中，属中、低级区域变质，并遭受强烈的混合岩化作用。其地 质年龄为 )* 亿年 $ !% 亿年。 矿床实例见辽宁弓长岭铁矿： )）矿区地层属太古界鞍山群变质岩系，主要由角闪岩、长石石英云母片岩、绿泥 石石英片岩和千枚岩等组成（图 ) ( + ( )） ，厚达 !“,，混合岩化比较发育。 %&) ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 地质矿产勘查规范与地质环境调查、灾害监测评估实用手册 图 ! “ # “ !鞍山铁矿弓

40、长岭矿区地质简图 !花岗岩；$混合岩；%硅质岩；&蚀变岩石；富矿体；#含铁石英岩； (黑云母钠长片岩；)角闪岩；*角闪片岩；!+断层 矿区内含矿层位及岩层顺序（图 ! “ # “ $）如下（由下而上） ： 图 ! “ # “ $鞍山弓长岭铁矿区地质剖面简图 !下混合岩：粗粒片麻岩、混合质花岗岩、混合岩及石英粒变岩“含矿带：!角闪岩； $下含铁带；%黑云母钠长石片岩；&上含铁带（夹富矿体） ；石英岩 #上混合岩 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

41、 ! ! ! ! ! 第一篇地质调查总论 下混合岩下部为灰白色、红色粗粒片麻岩，向上渐变为混合花岗岩，上部为混合 片麻岩及长石石英变粒岩。 含矿带 !角闪岩；“下含铁带；#黑云母钠长片岩（标志层） ；$上含铁带；% 石英岩。 上混合岩岩性与下混合岩相似。 矿区构造主要为一单斜，走向大致东西，倾向北，倾角较陡（平均约 !“#） 。横断层 较发育。 $）上、下含铁带各有三层铁矿，矿体呈层状及透镜状，层位稳定。矿体绝大部分 是贫矿（品位平均 $%& (“&） 。矿石具条带状构造（磁铁矿与石英相间成薄层） 。矿 石矿物以磁铁矿为主，有少量赤铁矿；脉石矿物以石英为主，其次为角闪石、阳起石、 绢云母等。矿

42、物颗粒较细。一般直径在 “)%* 以下。 矿体围岩主要为角闪石岩、长石石英云母片岩、绿泥石石英片岩以及千枚岩和混合 岩等。矿层厚度可达百余米，延长可达数百米至数公里，产状陡倾斜，延深达千米以 上。 在贫矿体中有富矿体的分布。富矿体的矿石成分主要为磁铁矿，局部有少量赤铁矿 富矿体。矿石构造主要为致密块状，品位可达 +“&。富矿贫矿之间呈渐变过渡关系。 富矿体多分布于断裂带及其附近，或分布于褶曲的转弯部位，明显地受构造控制。 富矿体呈似层状，厚度由几十厘米至数十米，延长由几十米到千余米，延深与之相 近似。富矿体一般上部小而零散，至下部则逐渐增大以至连成一片。 (）根据矿体呈层状，且有一定层位，其产

43、状又与围岩一致以及矿石多具条带状构 造和围岩为中变质岩石等特征，一般认为贫矿是沉积 , 中变质矿床。但对于铁质的来源 和当时的沉积环境，曾有过不同的看法。现在为多数人所接受的看法是火山沉积说，即 认为铁质是来自于海底火山喷发。这种说法可从岩石共生组合中含有大量角闪质岩石得 到证明。这类岩石的化学分析资料，表明它们的原岩是基性火山岩。因此认为火山作用 可提供大量的铁质和二氧化硅，通过海水中的化学沉积作用，先形成铁质碧玉岩，变质 后成为磁铁石英岩贫矿体，所以贫矿部分应属火山岩型沉积变质矿床。 富矿产于贫矿中，且多分布在构造裂隙带附近，围岩有显著的热液蚀变现象（绿泥 石化等） ，矿石中有硫化物出现，

44、气化 , 热液活动迹象明显；考虑到矿区范围内没有岩 浆岩侵入体的出露；但发育有大片混合岩，而且面向混合岩铁含量有增加之势以及根据 同位素年龄测定，混合岩中白云母与富铁矿中蚀变白云母年龄一致等等；可以认为混合 岩化过程中的变质热液溶解部分贫矿石和岩石中的铁质，并把它转移到适当地段重新沉 积并通过去硅作用因而形成了富矿石。目前，大多数人均认为富矿的形成与混合岩化有 关，应属混合岩化热液矿床。 !%- ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

45、! 地质矿产勘查规范与地质环境调查、灾害监测评估实用手册 二、沉积受变质铁矿的开采特点 !）由于本类矿床的围岩和矿体（贫矿体） ，都是正常沉积岩和火山岩型沉积岩的区 域变质产物，仍然保持其沉积原岩的某些特点，形状比较简单，因而矿体的形状并不是 开采中的重要影响因素。但由于变质过程中地壳运动较强烈，矿床的地质构造条件是较 为复杂的，这对开采工作是不利的一面。然而地质构造复杂的地段，常是热液活动的良 好场所，对成矿作用来说，则是有利的一面。在这种地质构造复杂的地段，经常发生铁 质的再富集，形成富矿体，矿石品位可达 “#$以上，是良好的平炉富矿，应予以分采。 由于热液活动，富矿体的围岩常发生剧烈蚀变

46、，使围岩稳固性大为降低，开采中需要加 强安全措施。 %）本类矿床暴露在地表和接近地表的部分，经氧化作用，磁铁矿被氧化成赤铁矿； 假如赤铁矿储量很大，就应考虑分采、分选，以提高选矿回收率。 &）本类矿床中的某些大型矿床，具有规模大、矿体厚等特点；如果埋藏较浅，则 特别适于露天开采。 ）矿床内变质岩石和矿石的矿物成分，有的与岩浆岩相似，有的与沉积岩相似， 凡硅酸盐类矿物、碳酸盐类矿物、氧化物类矿物均含有之。它们对采掘的影响，可参考 前几章有关内容。 第四节关于层控矿床和矿床工业类型 一、层 控 矿 床 （一）层控矿床概念 从矿床成因来看，某些矿床若归入内生矿床、外生矿床或变质矿床中任一类都是不 合

47、适的，不少矿床是复合成因或是多种成矿作用叠加形成的。多年来，地质学家们提出 了二次成矿作用、叠加成矿作用、再造成矿作用等观点。 “层控矿床”的提出代表了近 年来对矿床成因认识的飞跃，它将内生成矿作用、外生成矿作用、变质成矿作用及二次 成矿作用、叠加成矿作用、再造成矿作用等有机地联系起来，考虑了多种地质因素对成 矿的影响。通过近年来的实践，在找矿勘探工作中起到了很好的指导作用。层控矿床的 概念目前尚无严密而统一的定义，一般是指在一定区域内受一定的地层层位控制的矿 床，其形成和分布与一定的岩相和岩性有关；这类矿床不包括典型的沉积矿床、岩浆矿 ()! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

48、! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 第一篇地质调查总论 床和岩浆热液矿床。 （二）层控矿床成矿作用 层控矿床成矿作用包括三个方面： !）成矿物质来源有陆源风化产物、地下水溶解物质或海水 “ 海底热液中溶解物质； #）成矿物质初步富集（矿源层的形成）是通过同生沉积、成岩和后生过程中的水 “ 岩间相互作用、介质物理化学条件的突然变化以及生物 “ 生物化学作用等实现的； $）成矿物质的叠加改造作用 “ 对矿源层的活化、转移、再改造和再富集，包括热 液叠加改造作用和变质叠加改造作用，

49、前者主要有流体的参与并发生大规模的元素的带 入带出，后者主要为温度压力的变化引起。热液叠加改造作用具有更重要的意义。 （三）层控矿床的特征 !）矿床严格受一定地层层位和岩性的控制，其矿体多局限出现于一个或少数几个 层内，且与这些层位的岩性密切相关。 #）矿体形态多样，既可出现层状、似层状的矿体，又可出现脉状、囊状或其他不 规则形状的矿体；矿体既可与围岩呈整合接触，也可呈非整合接触。而形态复杂的富矿 体多出现于局部地质构造复杂地段。这意味着矿源层中成矿物质在转移再富集过程中， 还受到地质构造的制约。由此可知，层控矿床并不等于层状矿床，也就是说层控矿床虽 赋存于一定地层的层位中，但在该层位中却可以出现不同形状的矿体。这种特点在找矿 勘探和开采中都必须给予足够的重视。 $）围岩为沉积岩、火山岩或变质岩，后者也是从前两者经变质作用而形成的。 %）矿床的分布成群成片常构成统一的成矿区，正由于如此，层控矿床往往储量大， 分布广。例如，美国密西西比河谷铅锌矿区，含矿范围约 &()#，金属储量约 #