岩浆矿床的形成条件

岩浆矿床的形成条件

岩浆矿床主要源于岩浆，但并非所有岩浆都能形成岩浆矿床，也不是在任何地质条件下都能形成岩浆矿床。岩浆矿床是多种地质因素综合作用的产物，其中起主导作用的是成矿元素的地球化学性状、岩浆岩条件、大地构造条件和物理化学条件等。

一、岩浆矿床成矿元素的地球化学性状

与镁铁质、超镁铁质岩浆活动有关的成矿元素位于元素周期表的中部，介于亲氧元素和亲硫元素之间。其中Cu、Ni易形成硫化物，而Cr、V、Ti、Fe主要为氧化物，并且有较强的形成金属键的能力，可以形成多种自然金属和金属互化物。

Fe和Ni的地球化学性状接近Mg2+，所以在MgO含量高的岩石中Fe和Ni仅以分散状态进入含Mg的造岩矿物中，故Fe、Ni矿化常与含镁较低的镁铁岩有关，特别是在含斜长石较多的辉长岩、斜长岩中有铁矿床形成。铬的地球化学性状决定其在超镁铁岩中含量最高，通常与橄榄岩和纯橄岩有关。铂族元素的性状各有不同，Ru、Os、Ir更具亲氧性，常与铬铁矿共生；Pt相对亲硫，常常产于Cu、Ni硫化物中。

二、控制岩浆矿床形成的岩浆岩条件

岩浆是岩浆矿床成矿物质的主要提供者和携带成矿物质的介质，因此岩浆中有用组分含量的多少对能否形成岩浆矿床有重要影响。不同成分的岩浆所含有用组分的种类和数量很不相同。据统计，镁铁质-超镁铁质岩石中Cr、Ni、Co、Pt、V、Ti等元素的含量，远较中性岩和酸性岩为高（表3-1）。

一般认为，岩浆岩体的规模越大，其中所含的有用组分越多，因而越有利于成矿。铬（铂）元素在超镁铁质岩中含量最高，这就是铬铁矿矿床主要产于富镁超镁铁质岩中的主要原因。当然，有用组分富集成矿的原因是十分复杂的，除岩浆中元素的含量外，还决定于元素本身的特性及其所处的物理化学环境与地质构造条件等。

表3-1 不同岩浆岩中某些成矿元素含量（重量%）

元素

超镁铁质岩石

（纯橄榄岩等）

镁铁质岩石

（玄武岩、辉长岩等）

中性岩

（闪长岩、安山岩等）

酸性岩

（花岗岩、流纹岩）

钛（Ti）4×10-29×10-28×10-2 2.3×10-2

钒（V）4×10-32×10-21×10-24×10-3

铬（Cr）2×10-12×10-252×10-3 2.5×10-3

铁（Fe）9.85 8.56 5.85 2.70

钴（Co）2×10-2 4.52×10-31×10-35×10-4

镍（Ni）2×10-1 1.6×10-2 5.5×10-38×10-4

铜（Cu）2×10-31×10-2 3.5×10-32×10-3

铂（Pt）2×10-51×10-5- -

硫（S）2×10-23×10-22×10-24×10-2

（据A.Π.维诺格拉多夫，1962）

（一）岩浆岩成矿专属性

岩浆岩成矿专属性是指岩浆岩与内生矿床间在成因上表现出有规律的联系，一定类型的岩浆岩经常产有一定类型的矿床。

1. 与镁铁质、超镁铁质侵入岩有关的矿床

镁铁质、超镁铁质岩经常是由多种岩石类型组合而成的复杂的岩浆杂岩体，由单一岩石类型构成的岩体较为少见。岩体的规模大小不等，以小型居多，形态以岩株、岩盖、岩盘、岩床最常见。根据岩相和组合不同，镁铁质、超镁铁质岩可分为3个类型。

（1）超镁铁质岩体：由纯橄榄岩、斜方辉橄岩、单斜辉橄岩和辉岩等组成。纯橄榄岩相经常和斜方辉橄岩相伴生，相互渐变过渡。有时出现由单一纯橄榄岩岩相构成的超镁铁质岩。这类岩体形态多呈透镜状、似层状或不规则状，空间上大多成群成带分布，一般平行于区域构造线方向。岩石的镁铁比值（F/M）多大于7。我国的铬铁矿矿床多与此类岩体有关。单斜辉橄岩一般不与纯橄榄岩伴生，按单斜辉石的含量多寡也可分为若干个岩相，岩体内有时还伴生一定数量的角闪石。与这类岩体有关的主要为铜-镍硫化物矿床。

（2）超镁铁质-镁铁质杂岩体：这类杂岩体常成岩盘、岩床或似层状岩体产出。岩体的岩相组合复杂，镁铁质岩相往往分布在超镁铁质岩相之上，显示出一定程度的垂直分带特征。岩体内有时有稳定而显著的层状构造，火成层理清楚，著名的南非（阿扎尼亚）布什维尔德镁铁质-超镁铁质杂岩便具有这些特征。由纯橄榄岩-辉长岩组合成的这类杂岩常与铬铁矿有关；由斜方辉橄岩-辉长岩组合成的这类岩体主要与铜、镍矿床有关。

（3）镁铁质岩体：有辉长岩-苏长岩、辉长岩-斜长岩和单独的斜长岩侵入体三类组合，前者与铜镍矿床有关，后两种组合主要形成钒钛磁铁矿矿床。

2. 与正长岩、霞石正长岩和碳酸岩杂岩体有关的矿床

与岩浆矿床有关的这类岩石大多呈岩株状产出，岩体内不同成分的岩相带常呈环状分布，与其有关的矿床有霞石-烧绿石-稀土元素矿床。

由上述可见，岩浆矿床与成矿岩体之间有明显的成矿专属性。在一定程度上，此种专属性以成矿岩体岩石的MgO含量和镁铁比值（F/M）表现极为清晰，如我国的含铬铁矿的超镁铁岩的主要岩石类型为纯橄岩、斜辉橄榄岩和斜辉辉橄岩等，F/M值为6.5~15；含铜、镍、铂的超镁铁岩的岩石类型属橄榄岩-辉石岩（含斜长石），其F/M值为2~6.5；含钒钛磁铁矿的超镁铁岩是由辉长岩、辉石岩和橄榄岩组成的层状岩体，其F/M值为0~2；含铂族元素的成矿岩体情况较为复杂，以锇铼为主的和含铬岩体关系较为密切，而以铂为主的和含铜镍的岩体关系密切。

一般认为，成矿的超镁铁质、镁铁质岩石均是原始地幔物质完全熔融、分熔和分异的产物。根据同位素测定，某些含铬铁矿的杂岩体，如南非布什维尔德和美国蒙大拿州斯提沃特的这类岩体，其中所含硫化物及含铜镍硫化物矿体的硫同位素组成均接近陨石中陨铁矿的硫同位素组成。此外，这类岩体及矿床产出的地质构造条件，通常与超壳深大断裂有关，进一步说明其成岩成矿物质来源于上地幔的这一结论。

（二）岩浆中挥发性组分的作用

岩浆中挥发性组分的种类和数量对岩浆的结晶分异及成矿组分的运移、富集也有一定影响，因而也称为矿化剂。当原始镁铁、超镁铁质岩浆中含H2O、F、Cl、B、S、As、P等组分时，由于它们的熔点低、挥发性强，能延缓岩浆的冷凝速度，使岩浆得到更充分的分异。含Cu-Ni硫化物的熔浆成矿时，H2O、Cl等组分使部分Cu-Ni组分进入溶液，形成Cu-Ni 硫化物矿床中的部分脉状矿化，并促进和加强了超镁铁岩的蛇纹石化。当含钒钛的镁铁岩浆含磷较高时，其熔点降低，故大多数钒钛磁铁矿矿床形成于晚期岩浆阶段，并有不同程度的

磷灰石和绿帘石化等蚀变伴生，局部地段还构成磷灰石矿体。此外，由于挥发分对压力变化

特别敏感，富于流动性，故常将岩浆中的某些成矿物质，自下部带至上部，自高压地段带至低压带，集中到有利的构造部位富集成矿。

由上述可知，岩浆中各种挥发性气体（通常为混合气体）的存在将会影响到有用矿物晶出的先后。不仅如此，近代的研究结果还表明（周明宝，1993），岩浆所含混合气体中，不同成分气体的有效分压力对晶出的有用矿物种类也有很大影响，尤以O2和S2的有效分压力影响最大。其中氧的分压力（氧逸度，?O

2）的影响主要表现在：①低氧逸度下，有利于玄武岩浆中铬铁矿和钒钛磁铁矿矿床的形成；②在形成铬铁矿矿床的演化过程中，当?O

2相对较高时析出铬铁矿，当?O

2较低时析出硅酸盐晶体，如果在结晶带内?O2的升降呈脉动式的变化反复进行，就可形成层状铬铁矿矿床中的硅酸盐层和铬铁矿层的韵律构造。

根据麦克仑1969年对FeS-FeO-Fe2O3-Si2O体系的详细研究，天然硅酸盐熔浆中硫化物

熔体的产生和金属硫化物的分离，与氧逸度和硫逸度（硫逸度，?S

2）的大小密切相关。系

统中?S

2较高时，有利于硫化物的形成；反之，则有利于金属氧化物的形成。

总的来说，在岩浆分异的早期，挥发性组分的作用不显著，但随着岩浆冷却结晶，矿化剂在岩浆中的含量相对增加，其作用也逐渐重要起来。

（三）岩浆同化作用对岩浆矿床成矿的影响

岩浆在其形成和向上运移过程中，往往会熔化或溶解一些外来物质（如围岩碎块），从而使岩浆成分发生改变的作用，即同化作用。在岩浆侵位过程中，对围岩的同化作用在一定程度上影响岩浆的成分，也影响着其中的成矿组分的分异和聚集能力。

岩浆侵位时，同化作用对岩浆成分、成矿几率的影响关键在于围岩成分，在围岩成分与岩浆近似时，同化作用对岩浆成分影响不大；当围岩成分与岩浆成分相差较大时，它既降低了岩浆中成矿物质的浓度，也影响成矿物质分异、聚集的程度，如含铜镍硫化物组分的镁铁-超镁铁质熔浆，当其同化数量足够的碳酸盐岩层时，它可降低熔浆的粘度，促进熔离作用的发生，使硫化物得以聚集而有利于成矿。但这类同化作用对铬铁矿石的聚集成矿及矿石质量十分不利，因为CaCO3的加入使镁铁-超镁铁质岩浆中的铁大量游离形成磁铁矿，使铬铁比值降低，影响了矿石质量。

一般认为，在地壳活动强烈地区，岩浆与被同化围岩成分差别越大、侵入体的规模越大、侵位越深、成分越酸性、挥发分越多以及围岩破碎程度越高时，同化作用愈强烈而完全。（四）岩浆的多期次侵入作用对成矿的控制

大量的资料表明，含矿岩体往往具有如下特征：①从区域上看，它们常常是同一构造运动形成的岩浆岩带中的较晚期产物；②从一个矿区看，矿化主要与复式岩体的晚期岩相关系密切，如我国西南地区的铂族元素矿床，含矿岩体为一个先后连续侵入的镁铁-超镁铁质杂岩体，其含矿性具有一定规律性，即一般在闪长岩、辉长岩类中尚未发现矿化，而在继而侵入的橄榄辉长岩中则含铜镍硫化物，但不含铂和钯；辉石岩开始含铂钯矿体，但品位较贫；最晚侵入的橄榄岩-辉橄岩一般都含有铂钯矿体，品位也较富。此外，同源同期而不同阶段形成的复式岩体的含矿性往往较单一岩相岩体好，稍晚侵入的岩体往往分异较好，矿化较富。

复式岩体和岩浆多次侵入对成矿作用的控制在铬铁矿矿床、铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床中都有明显的表现，其对形成规模大、质量好的矿床具有很大的意义。

三、控制岩浆矿床形成的大地构造条件

大地构造对岩浆矿床的类型、分布等有重要影响。大多数岩浆矿床在成因和空间上和镁铁质、超镁铁质岩浆岩有关。由于镁铁质、超镁铁质岩浆系地幔物质部分熔融而成，所以切穿地壳而达上地幔的深大断裂对镁铁质、超镁铁岩及与之有关的岩浆矿床有严格的控制作用。地壳中不同构造单元的结合带以及同一构造单元中次级构造单元的交接处，常常是深大断裂的所在部位，它们常控制着镁铁质、超镁铁质岩浆岩及其中的岩浆矿床的空间分布。

按板块构造学说，两个板块的交接带，是地壳的强烈活动部分，它提供了地幔物质熔化、分异所需的物理化学条件和上升通道，因此它是镁铁-超镁铁质岩的侵入地带。如现今的环太平洋岛弧及其外侧的深海沟，就是太平洋板块向欧亚板块俯冲所造成的。从印尼南缘向西，北经缅甸、我国西藏，往西到伊朗、土耳其、原南斯拉夫，一直到阿尔卑斯和比利牛斯山，由于洋壳向两侧大陆之下俯冲，海槽逐渐变窄以致闭合。据此，可将世界镁铁-超镁铁质岩的分布划分为以下几个带：①环太平洋带-岛弧型；②古地中海带-地缝合线型；③乌拉尔带-古地缝合线型；④非洲及欧洲层状铬铁矿带-裂谷型。