成矿理论-2010-4

边缘带：以辉石岩为底，具骤冷结构，其上为辉长岩，与之呈侵入关 系；
底部带：呈多个韵律旋回，每一完整旋回均由古铜辉岩、斜辉橄榄岩、 纯橄榄岩组成。产少量铬铁矿，一般没有工业意义，只在个别地区有 工业矿层；
临界带：为含铬铁矿的辉石岩及斜辉橄榄岩组合，铬铁矿有数十层， 每层厚从小于1cm到2m左右，多数为1cm。其沿走向最长达90km， 一般也达数十公里。临界带顶部为一呈伟晶状的超镁铁岩，称梅林斯 基层，其中含数厘米至数米厚的铂矿层，主要为砷铂矿和铁铂矿，含 少量Cu-Ni硫化物，其上为苏长岩、斜长岩； 主带：为含磁铁矿的苏长-辉长岩群；
早期岩浆矿床 晚期岩浆矿床(残余矿浆贯入) 矿床成因 • 我国的铬铁矿矿床都属于受构造控制类型； 如： 西藏罗布莎铬铁矿矿床 陕西松树沟铬铁矿床、 河北放马峪铬铁矿矿床
实例7 层状镁铁质—超镁铁质铬铁矿矿床
铬铁矿是一种极为重要的矿产，是工业铬的唯一 矿石矿物。
铬是不锈钢及其他一些钢材和非铁合金必不可少 的组分。铬铁矿还可作为耐火材料，在电镀、制 革、颜料和染料等工业部门用作铬化工制品原料。 铬铁矿几乎都采自超镁铁质和镁铁质火成岩中的 块状、稠密浸染状矿石，由其风化剥蚀形成的砂 矿产量只占产量的一小部分。
• 上部封闭分异阶段(Upper Main Zone • and Upper Zone), 没有大的岩浆加入 • (除上部开始前外),在巨厚的岩层内发生结晶 分异作用
• 成矿模型 • 铬铁矿层：分布于上、下关健带，属带入 岩浆体积增多时，如果“碰到””顶板”， 则混入顶板长英质组分，引起铬铁层形成。 这可由锶同位素值说明。
• 一、矿床地质模型 • 特征描述 成层的铬铁矿产在大型复层镁铁 质—超镁铁质岩体的下部中带 • 成矿环境 • 岩石类型 侵入体由苏长岩、辉长—苏长岩、 纯橄揽岩、方辉橄投岩、檄揽岩、辉石岩、 橄长岩、斜长岩及辉长岩组成。 • 岩石结构 堆积结构、自形晶比例渐变，部 分为嵌晶状基质
• 地质时代 一般为前寒武纪，但有的岩体也 可能晚至第三纪 • 成矿环境 岩体侵位于花岗片麻岩或火山— 沉积岩层中。 • 构造背景 克拉通式，主要位于前寒武纪地 盾区内。 • 伴生矿床类型 斯蒂尔沃特镍－铜矿床；梅 林斯基铂族元素合矿层及布什维尔德铁— 钛－钒矿床；铂族元素砂矿
具有层状序列的岩 石出露在分别称为 东、西和北布什维 尔德的3条大致为弓 形的岩带内，具有 相似的层状序列; 布什维尔德岩筒中 包含了早期岩浆矿 床、晚期岩浆矿床 和熔离矿床等所有 的岩浆矿床成因类 型和有关矿产。
图3-4 布什维尔德东矿带地质图 1-未划分地层；2-浦利脱尼亚系；3-花岗岩及伴生岩石；4-临界带；5-过渡带及冷凝带；6主苏长岩带及上带；7-斜长岩中矿层（中组）；8-斯蒂尔波特矿层（下组）；9-梅林斯基层 （含铂）；10-断层；11-西矿带矿层；12-地质界线；13-主铬铁矿亚带；14-花岗岩残留体
分布——产在造山带或离散板块边缘、大 洋地壳环境下的阿尔卑斯型超镁铁质杂岩 体中，其中不少被认为属于蛇绿岩套，成 因上一般与纯橄榄岩关系密切;
• 主要控矿构造 板块缝合线控制蛇绿岩的分布；而蛇绿 岩中地幔橄榄岩的塑性流变构造控制矿体的分布。矿 体严格受岩体控制 • 赋矿岩石特征——受超壳断裂控制，常成群成带分布， 具有多期侵入特点。岩体规模由数平方公里至数百平 方公里不等，产状和围岩有时一致，有时呈斜交侵入 接触; • 岩石组合为纯橄岩、方辉橄榄岩和二辉橄榄岩，矿体 主要赋存于纯橄岩与方辉橄榄岩构成的杂岩带中，且 纯橄岩越多，矿化越好 • 成岩成矿时代 大多为中泥盆世，部分为燕山期 • 共生矿床类型 滑石菱镁岩型金矿床、石棉矿床
根据矿床产出的地质构造特征和几何形态以及含 矿岩石的岩性特征，铬铁矿矿床可分为层状和非 层状（阿尔卑斯型）两类。有人把与蛇绿岩有关 的铬铁矿矿床也列入非层状铬铁矿床中。
• •
层状铬铁矿矿床
占总储量的98% 世界铬铁矿总产量的45%

•
•
非层状（豆荚状）－－阿尔卑斯型
占总ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量占2%
世界铬铁矿总产量的55%
顶部带：为含钒磁铁矿、含铁辉长岩、橄长岩、斜长岩、闪长岩类， 含磁铁矿二十多层。
整个布什维尔德岩筒，以临界带顶部的梅林斯基含铂镁铁岩为界，其 下为超镁铁岩群，富产铬铁矿；其上为镁铁岩群，富产含钒磁铁矿。 镁铁岩群系侵入超镁铁岩群而成。
表 3-2 布什维尔德杂岩体层状岩系剖面层序 岩带 亚带 亚带 D 亚带 C 顶部带 亚带 B 亚带 A 亚带 C 主带 亚带 B 亚带 A 梅林斯基层 临界带 上亚带 岩石组合 橄榄闪长岩、闪长岩 斜长岩、磁铁矿层 磁铁辉长岩、橄长岩 橄榄辉长岩、磁铁矿层 磁铁辉长岩、长石辉岩、磁铁矿层 辉长苏长岩、苏长岩、辉长岩 辉石标志层 辉长苏长岩、苏长岩 苏长岩、斜长岩、辉石岩 苏长岩、斜长岩、铬铁岩、梅林斯基层
块状和基质浸染状铜 镍硫化物（斯蒂尔沃 特铜-镍矿）
• 矿床特征 • 矿物组合 铬铁矿＋钛铁矿＋磁铁矿十磁黄铁矿＋ 镍黄铁矿土黄铜矿＋铂族元素矿物 • (主要为硫钌锇矿、硫铂矿及硫镍铂钯铂矿)。 • 结构／构造 致密块状一浸染状，堆积结构。 • 蚀变 与成矿无关。 • 控矿条件 矿体可能产于纯橄榄岩，斜方挥橄岩 或斜长岩中。盆地的凹陷部位铬铁矿层增厚
堆积铁辉长岩 至闪长岩
钒-钛磁铁矿层 （布什维尔德Fe-Ti-V）
堆积辉长岩和 辉长-苏长岩
Base of UZ V-Ti magnetite 典型镁铁-超镁铁 质层 状杂岩体的图解 （据Norman J. Page(1986)）
堆积斜长岩、橄 长岩、辉长岩
堆积苏长岩、斜长岩、 少量橄榄岩
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矿体类型
矿体产状 矿体形态
岩相控制的矿床
岩体底部 扁豆状、透镜状、 似层状、巢状
构造控制的矿床
岩体的边部或岩体 内部的原生裂隙中 脉状、透镜状、 豆荚状和串珠状
与围岩关系 矿石构造
矿石结构
渐变过渡 浸染状、条带状构造
中－细粒自形、半自 形结构
突变关系 块状、浸染状、豆状、角砾 状构造
半自形、它形结构
岩浆成分变化：岩浆混合或同化作用；氧逸度变化；总压力增加
可以，有的岩体中 出现花岗岩包体，
布什维尔德需 硅铝质物质太多 另岩体上部成分 并不是富碱和硅， 而是富铁铁
演化到一定程度的岩浆
更原始的基性岩浆
• 正堆积岩 Orthocumulate 堆积矿物之间残余岩 浆为上覆堆积矿物所封存，它结晶后的总成分相 当于初始岩浆的成分 结晶作用发生于连续降温 条件下，长石环带内外有别 有新产生的分异矿 物 • 补堆积岩Adcumulate 堆积矿物之间的残余岩 浆与其上述的岩浆整体上发生缓慢扩散，在温度 没有明显下降的条件下，堆积矿物连续结晶，长 大，并相互联接，固结成岩，堆晶矿物成分均匀， 缺乏不同于堆积物矿物成分的后堆积矿物。 • 中堆积岩Mesocumulate：特征介于前两者之间
斯蒂尔波特铬铁岩层 （LG6） 辉石岩、斜辉辉橄岩 下亚带 上古铜辉岩亚带 铬铁岩、斯蒂尔波特层 古铜辉岩 斜辉辉橄岩、纯橄岩 古铜辉岩 长石古铜辉岩、斜辉辉橄岩、纯橄岩 辉石岩群、辉长岩群 （转引自任启江等，1993）
底部带
斜辉辉橄岩亚带 下古铜辉岩亚带 底部亚带 边缘带
• 二、经典成矿理论解释 • 早期岩浆矿床：形成于岩浆冷凝结晶的早 期阶段，有用矿物结晶早于硅酸岩矿物的 岩浆分结矿床。
含镍的硫化物
豆荚状铬铁矿
• 矿体赋存部位 矿 体主要赋存在蛇绿 岩剖面中的纯橄岩 方辉橄榄岩杂岩带 和超镁铁质堆积岩 下部，前者中矿体 具工业意义，后者 中矿体一般不具工 业意义。
• 矿体基本特征 呈扁豆状、透镜状，与地幔 橄榄岩中的叶理呈整合或次整合相交；矿 体“成群分布、分段集中 • 矿石矿物组合 铬铁矿+铝铬铁矿+亚铁铬铁 矿。
铂族元素带 （梅林斯基层铂族元素）
堆积辉长岩
Base of MZ Merensky reef
铬铁矿层可能出现 （布什维尔德Cr）
堆积方辉橄榄岩、 纯橄榄岩、辉石岩
UCZ Cr with high Pt LCZ Cr layer LZ
堆积辉石岩、苏 长岩、辉长岩 辉绿岩和苏长 岩石墙及岩床 变质沉积岩 40021
受动力挤 压流动的 含矿残余 熔体被挤 压到裂隙 中去，形 成贯入式 矿体
• 铬铁矿等具有高晶格能的氧化物，在岩浆挥发组 分低、氧逸度较高和有用组分含量较高等有利条 件下，有用矿物可早于硅酸盐矿物或与橄榄石同 时结晶。 • 结晶的矿物因比重大于岩浆而下沉。 • 依据斯托克斯公式，下沉速度与矿物比重成正比， 与矿物半径的平方成正比。 • 岩浆中氧化铬的含量远低于硅酸盐，与铬铁矿稍 晚或同时结晶的橄榄石常因颗粒大沉降快而先堆 积于岩浆房的底部形成橄榄岩，而后是小颗粒的 铬铁矿在其上部堆积形成矿层 • 再后，应依次为较晚结晶的斜方辉石、单斜辉石 堆积形成斜方辉岩、二辉岩、单斜辉岩等岩相带。
• V-Ti 磁铁矿矿床 • 位于UZ底部，在杂岩体的南部，直接与围 岩片麻岩接触，相当于岩体底部，形成下 部矿体；在杂岩体的西部、东部和北部等， 未形成矿床，但出现UZ底部的辉岩层
• 实例 8 • 蛇绿岩中(阿尔卑斯型）豆荚状铬 铁矿矿床
• 蛇绿岩铬铁矿可以划分为富铬(铬尖晶石的 Cr# = 100Cr/(Cr+ A l) > 60) • 富铝(Cr#< 60) 2 种类型 • 富铬富铝型(Cr# > 60～ <60)
岩浆结晶分异及重力聚集理想模式示意图
在冷凝 带形成 后，早 期岩浆 结晶；
早结晶的 图 3-1 岩浆结晶分异及重力聚集理想模式示意图 较晚结晶 含矿残浆 不同比重的 铁镁质矿 比重小的 向下（通 （转引自姚凤良， 1983） 矿物按重力 物和矿石 硅酸盐晶 过粒间空 关系占据各 a-镁铁岩浆结晶； b-冷凝带；c-铁镁质矿物结晶；d含矿残余岩浆 矿物向下 体向上漂 隙）集中； 自位置；如 沉坠，随 浮，结果 富含挥发组 后结晶的 在下部形 分，此时在 成矿体； 硅酸盐矿 硅酸盐晶体 物位于上 的间隙内就 部； 会被富含金 属的残余岩