变质矿床变质矿床.
变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
水的来源： 在原生沉积岩和火成岩中都含有一定量的水（一般 为8～12%），它们主要以同生裂隙水、层间水、毛细 水的形式，以及各种矿物中的吸附水、胶体水、结晶 水和结构水的形式存在。 在变质成矿过程中，随着温度的不断升高，这些 水变得越来越不稳定，而从岩石中不断析出。
矿床学
所谓变质相，通常将在一定的温度、压力和
气水热液作用范围内形成的变质岩石或矿石，定义
为一个变质相。在相同变质相内岩石或矿石的物化
性质达到平衡，矿石或岩石的矿物组成可以相同， 也可以不同。因此反过来，变质矿床中不同的矿物 共生组合又可以表征不同的变质条件。
矿床学
变质矿床
变质相和变质矿床（一）接触热质成矿作用矿床学变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
1.原岩建造及其含矿性：
变质矿床是原岩、原生矿石经过变质而形成。因 此，变质成矿以前的岩石、矿石的性质在很大程度上 决定着变质以后变质矿床的特征。
矿床学
变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
例如：如果变质以前的岩 石或矿石是沉积成因的，那 么变质之后形成的变质矿床， 无论在矿体的形态、产状、 矿石组成、矿床规模都反映 了沉积矿床的特征，往往由 大理岩、石英岩、云母片岩 等副变质岩系组成。矿体本 身也为比较规则的层状、似 层状，延伸广泛，分布稳定， 矿石矿物组合也 较为单一，矿石品位稳定，含矿层也有一定层位，区域上也可以对 比。 而原岩或原生矿石如果是岩浆岩、火山岩等，则一般不具备上 述特征而显得比较复杂。
矿床学
变质矿床
变质矿床形成的条件（控矿因素）
（二）外部因素—外界环境：
即指变质矿床在形成过程中所处的外界环境，这里 主要是变质矿床在形成过程中的指压力、温度、持续时 间以及气、液流体的参加与否。
变质矿床形成条件及变质作用类型
变质矿床形成条件及变质作用类型一、变质矿床形成条件1．地质条件（1）构造背景：前寒武纪古老的地盾区和地台区是变质矿床的主要分布区，显生宙造山带是另一类比较重要的变质矿床分布区，另外岛弧和大洋中脊也有变质矿床产出。
大面积分布的古老地盾和地台区蕴藏着极为丰富的变质矿产，特别是金、铀、钒、钛、铬、钴、铂、锰、稀有稀土、磷、云母、石棉、菱镁矿、石墨等，大部分储量都集中在前寒武纪矿床中；显生宙造山带中变质岩呈带状分布，其内也有较丰富的变质矿床，主要有铬、铁、铜、铅、锌、钨、钼、钴、稀有稀土、放射性元素以及云母、压电石英、石棉等。
岛弧和大洋中脊从中生代至今在发生不同程度的变质作用，与之有关的矿产主要是受到变质的火山-沉积和火山-热液硫化物型铜、铅、锌矿床、铁和锰的氧化矿床。
（2）原岩建造：原岩建造的含矿性是形成变质矿床的物质基础。
不同类型的岩石含矿性往往差别很大，而产于不同地质背景下的同类岩石含矿性也往往不同。
有些原岩在遭受变质之前，其所含的成矿物质已达工业品位和规模，变质过程中成矿物质又发生局部迁移，形成一定数量的富矿体。
但在更多的情况下，只是比其他区段岩石成矿元素相对富集，远未达到工业品位和规模，经过变质后才形成工业矿床，而绝大多数变质矿床产于富含成矿物质的原岩建造中，很少超出含矿的原岩建造范围。
因此，原岩建造的含矿性研究，对变质矿床形成机理及找矿都具有十分重要的意义。
2．物理化学条件（1）温度：温度变化是使岩石发生变质的最主要因素，因为变质作用是随温度的变化而进行的。
温度的升高和降低决定了变质作用进行的方向和速度。
温度的增加促使吸热反应的进行，而温度的降低有利于放热反应的进行。
根据研究，接触变质和中、深区域变质都属于吸热反应，而动力变质和一部分浅区域变质则属放热反应。
温度的升高促使变质含矿流体的活动性增强，从而引起成矿物质的迁移，促使交代作用的发生。
此外，温度升高还能使矿物发生重结晶和重组合，进一步可发生选择性重熔，引起复杂的混合岩化作用。
9-第九章 变质环境中的受变质矿床和变成矿床
经济意义
矿种多、分布广、储量大；变质铁矿占世界铁 矿总储量2/3以上； 金矿：黑龙江东风山金矿、美国霍姆斯塔克。 维特瓦特斯兰德含金铀变质砾岩矿床，世界上 最大的金、铀产地。 我国重要变质矿床：
云南东川铜矿－变质沉积型 山西中条山铜矿－变质火山岩型 辽宁大石桥菱镁矿－变质沉积型 江苏湖北变质磷矿 山东福建等地石墨矿
典型变质岩石
沉积岩→变质岩
Sandstone: Mudstone: Shale: Quartzite, Metaquartzite Slate Phyllite Schist Gneiss Limestone: Marble
变质相
一个变质相指一定的温度、压力区间内 的一整套变质矿物共生组合，它们在时、 空上反复出现并密切伴生在一起，一个变 质相内部其矿物组合和岩石总体化学成分 之间有着固定的因而也是可以预测的对应 关系。 ( Fyfe和Turner，1966)
变质矿床形成条件
b. 变质相与矿产
沸石相：美国苏必利尔湖沸石—绿泥石组合中的 自然铜，我国甘肃镜铁山铁矿。 绿片岩相：磁铁矿—赤铁矿石英岩，如我国山西 五台地区铁矿，美国上湖铁矿；黄铁矿型矿床， 如我国祁连山，苏联乌拉尔等，含铀砾岩矿床， 如阿扎尼亚维特瓦特斯兰德。 蓝闪石片岩相：与其相当的有新疆的硬玉矿床， 还有锰和锌的硅酸盐矿石，如西伯利亚的乌辛斯 克矿床和西班牙的古埃列夫矿床。此外，磁铁 矿—角闪石片岩矿床也属此变质相。
变质沉积矿床特征
1. 含矿建造是典型的变质沉积岩组合(石英岩、大理 岩)。 2. 含矿层或矿体通常为层状、似层状或凸镜状，产状与 围岩片理及区域构造线一致。 3. 成矿地质时代与围岩相同，地质年龄值相似。 4. 含矿层在剖面中有一定的层位，一定范围内可以比。 5. 矿石矿物简单稳定，脉石矿物与围岩中造岩矿物相 似。 6. 矿石具条带状、微层状、结核状构造，并具波痕、斜 层理等变余沉积构造，续承原岩层理的片理普遍发 育。 7. 矿层中品位均匀稳定，品位与矿石成分常随岩相变化
矿床分类
矿床以成矿作用作为主要分类依据在分类中适当考虑环境，同时在分类时再结合考虑成矿来源，分三大类：内生矿床、外生矿床、变质矿床。
(1).内生矿床包括岩浆矿床、伟晶岩矿床、接触交代矿床、热液矿床。
(2).外生矿床包括风化矿床和沉积矿床。
(3).变质矿床包括区域变质矿床、接触变质矿床和混合岩化矿床。
岩浆矿床的特点：三同、两高、一多。
同时（成矿作用与成岩作用同时形成或近于同时形成）、同地（矿体多产于岩体中，母岩就是围岩）、同源（矿石的物质组分与母岩物质组分完全相同）。
两高指高温和高压。
一多指岩浆起源和成矿方式多样化早期岩浆矿床特征 (1).矿石的矿物组成与母岩的矿物组成在成分上一致，矿体与母岩无明显界线，呈渐变关系； (2).它的矿石常呈自形、半自形结构，构造为侵染状； (3).有用矿物在动力或重力作用下，主要集中在岩体的底部或者边部，矿体的形态呈矿瘤、矿巢、凸镜、似层状。
晚期岩浆矿床特征 (1).矿石与母岩的矿物组成基本上一致，矿体与围岩界线清晰；(2).矿石一般具有海绵陨铁结构稠密侵染状构造或致密块状构造；(3).矿体呈条带状或似层状，含矿岩浆在内外力共同作用下，可形成脉状或凸镜状矿体。
伟晶矿床的物质成分特点：一杂（化学元素种类多，矿物共生组合复杂），二浓（40多种元素高度浓集，本身的克拉克值低）；种类齐全，稀有宝库（各个大类的矿物在伟晶岩中都找得到，稀有元素在伟晶岩中也找得到）；继承母岩，阶段演化（矿物成分与母岩具有一致性，演化上具有继承性，具有早期成岩晚期成矿的特点）。
气水热液的运移原因：热液自身的能量、压力差、浓度差、底部热液成矿物质的沉淀影响因素：a、温度，b、压力，c、pH值，d、氧化还原反应，e、不同性质溶液混合。
气水热液的主要成分： (1).H2o：为气水热液的基本成分； (2).基本元素：K、Na、Ca、Mg、卤族元素及各种酸根； (3).金属成矿元素：亲铜元素、过渡元素、稀土稀有元素、放射性元素；(4).气态元素组合：水蒸气、H2S、CO2。
变质矿床
变质矿床
重结晶作用
1. 概念、特点及工业意义
— 随着变质温度和压力的升高，矿物逐渐由非 晶质和隐晶质向结晶质、由小晶体向大晶体转 变（向着熵增大和自由能降低的方向进行—热 力学第二定律）
蛋白石、玉髓石英 碧玉岩石英岩 石灰岩大理岩
胶磷矿磷灰石
变质矿床
还原作用
1. 概念、特点及工业意义
主要矿床类型
变质铁矿床 变质金铀砾岩矿床 变质磷矿床
区 域 变 质 矿 床
受变质矿床
变质金属硫化物矿床
蓝晶石-矽线石矿床
变成矿床
石墨矿床 石英岩矿床 滑石-菱镁矿矿床
变质矿床
3. 变质成矿作用与变质矿床类型
区域变质铁矿床
— 多分布于前寒武纪（晚太古代－早元古代， 26-18 亿年）变质岩系中，这些古老的变质岩 系构成地台或地盾区的基底，变质程度深浅不 一（沸石相～麻粒岩性）
变成矿床(metamorphogenic deposit)
—岩石中的某些有用组分经变质作用后，成为有 工业价值的矿床，以及原有矿床由于变质作用 改变了其工业用途的矿床。
富Al的岩石
（粘土岩、富Al片麻岩）
区域变质
矽线石、红柱石 刚玉矿床
煤矿床
接触变质
石墨矿床
变质矿床
1. 概念、特点及工业意义
变质矿床的特点
Precambrian Banded Iron Formations (BIF), Australia
变质矿床
3. 变质成矿作用与变质矿床类型
—以贫矿为主（5~40%），但在贫矿体中或附近 往往有富矿体（50~70%） —主要分布于：北美地盾、南美巴西地盾、印度 地块、澳大利亚地台、非洲地块、中朝地块
变质矿床名词解释
变质矿床名词解释1. 啥叫变质矿床呀？就好比你有一块蛋糕，放久了变质了，味道和样子都不一样了。
比如说矽卡岩型矿床，原本好好的矿石，经过变质作用后，它的成分和结构都发生了变化，这就是变质矿床的一种例子呀！2. 嘿，变质矿床到底是啥玩意儿呢？就像一件衣服，本来普普通通的，经过一些特别的“加工”，就变得不一样了。
像那些变成了石墨的煤层，不就是变质矿床的一个典型嘛！3. 哎呀，变质矿床怎么理解呢？你想想看，一个普通的苹果，经过一些特殊条件后变成了果脯，这就类似变质矿床呀。
比如一些沉积岩中的矿床经过变质后形成新的矿床，这就是个例子哟！4. 变质矿床是啥？这就好像一只丑小鸭经过成长变成了白天鹅呀！像某些金属矿床，经过变质作用，矿物质的种类和含量都改变了，不就是很好的例子嘛！5. 喂，变质矿床是啥意思呢？好比一个玩具经过改造变得更酷了。
例如一些原来的铁矿床，变质后可能含有更多其他有价值的金属了，这就是变质矿床呀！6. 变质矿床到底啥概念呀？就如同一块普通的石头变得闪闪发光了呢。
像那些变质形成的金矿，不就是让人惊叹的变质矿床的实例吗！7. 嘿呀，变质矿床是啥呢？就像一个人的成长，从普通变得很厉害。
比如有些矿床经过漫长的地质过程变质后，价值大大提升，这就是很生动的例子嘛！8. 哇哦，变质矿床是什么呀？好比一只毛毛虫变成了美丽的蝴蝶呀！像某些原本普通的矿床经过变质产生了珍贵的宝石，这就是变质矿床的精彩例子呀！9. 变质矿床到底指的啥呀？就好像一场神奇的魔法，让东西大变样。
比如某些地区的矿床经过变质作用，变成了极具经济价值的存在，这就是典型的例子呢！10. 哎呀呀，变质矿床是啥呢？就跟一个普通故事变成了传奇一样！像那些因为变质而变得与众不同的矿床，不就是让人着迷的变质矿床嘛！我的观点结论：变质矿床就是这么神奇又有趣，充满了各种变化和惊喜，值得我们好好去研究和探索呀！。
第11章 变质矿床
变质矿床
“鞍山式”铁矿 鞍山式”
4. 矿床类型
变质矿床
4. 矿床类型
变质矿床
4. 矿床类型
下混合岩层; Ⅰ-下混合岩层 下混合岩层 角闪岩层; Ⅱ1-角闪岩层 角闪岩层 下含铁层; Ⅱ2-下含铁层 下含铁层 Ⅱ3-钠长变粒岩 钠长变粒岩 和片岩; 和片岩 上含铁带; Ⅱ4-上含铁带 上含铁带 石英岩层; Ⅱ5-石英岩层 石英岩层 Ⅲ-上混合岩层 上混合岩层
1. 概述
石墨、滑石、石棉、矽线石族、石榴石、 石墨、滑石、石棉、矽线石族、石榴石、刚 玉、大理岩等非金属矿床
变质矿床
2. 形成条件
1、变质原岩含矿性是形成变质矿床基础
原岩的岩性与组成是决定变质矿床矿物组合和 变质矿床类型的基本因素之一。 变质矿床类型的基本因素之一。 沉积原岩建造 火山火山-沉积原岩建造 岩浆原岩建造
变质矿床
③变质热液流体/变质水： 变质热液流体/变质水： 直接参与变质反应 良好的溶剂和催化剂
2. 形成条件
利于变质成矿物质组分的活化利于变质成矿物质组分的活化-迁移与富集
变质矿床 1、脱水作用- dehydration 脱水作用-
3. 成矿作用
在变质作用的温度和压力影响下， 在变质作用的温度和压力影响下，变质 原岩矿物或矿石矿物脱水，生成不含水或 原岩矿物或矿石矿物脱水， 含水较少的矿物。 含水较少的矿物。
变质矿床 2、变质矿床的特点
1. 概述
① 变质矿床与变质岩产于同一地质构造环境 主要分布于: 主要分布于: 前寒武纪变质结晶基底陆块分布区 古生代造山带 中-新生代构造-岩浆活动区 新生代构造特别是岛弧和活动大陆边缘
变质矿床
1. 概述
变质成矿作用主要是在温度、压力作用下， ② 变质成矿作用主要是在温度、压力作用下， 使原岩/矿石建造成分、 使原岩/矿石建造成分、组构等发生变化的改 造过程。 造过程。 脱水作用 重结晶作用 重组合作用 还原作用 等
变质矿床变质矿床.
产出
变 质 矿 床 形 成 条 件—地质条件
原岩建造
原岩建造的含矿性研究，对变质矿床形成机理
原岩建造的含矿性是形成变质矿床的物质基础。 及找矿都具有十分重要的意义
变 质 矿 床 形 成 条 件—物理化学条件 温度
是岩石发生变质作用的最主要因素。 温度升高 含矿流体活动性增强，引起成矿物质迁移，促使交代 作用发生； 矿物发生重结晶和重组合； 选择性重熔，复杂的混合岩化作用
变质矿床的基本 特 征
矿物成分和化学成分的变化
矿石结构和构造的变化 矿体形状和产状的变化
变
质
矿
床
的
特
点
矿物成分和化学成分的变化
1. 脱水作用：温度和压力升高，使原来岩石或矿石变成 少含水或不含水矿物。 2. 重结晶作用：在高温高压作用下，原来小颗粒矿物会 逐渐结晶长大。 3. 重组合作用：由于温度、压力或其它物理化学条件发 生变化，使得原来稳定的矿物平衡组合，被在新的条件 下稳定的矿物组合所代替。 4. 还原作用：在高温缺氧条件下，矿物中一些易于还原 的变价元素，常由高价转变为低价，而使一种矿物变为 另一种矿物。 5. 交代作用：在变质过程中，当有大量化学活动性流体 存在时，原岩组分与化学活动性流体起积极化学反应， 而形成新的矿物或矿物组合。
变 质 矿 床——变质作用类型
中晚期热液交代阶段
混合岩化热液携带早期阶段带出的有用组份，引起围
岩蚀变和矿化。早期铁镁质硅酸盐被交代，使中晚期 热液中含有较多的Fe、Mg、Ca等组份 形成磁铁石英岩中的富铁矿体、滑石、菱铁矿、硼、 磷、铀、金、钼及某些稀有、稀土等矿产
变 质 矿 床 的 主 要 类 型
变 质 矿 床 形 成 条 件—物理化学条件 流体作用
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650℃。在温度相同，压力不同时，则可出现不同的矿物
变体。如 Al2SiO5 在 500~600℃，当压力较高时成为矽线 石，压力较低时成为红柱石 由构造应力产生的定向压力
变 质 矿 床 形 成 条 件—物理化学条件 压力
压力随着变质程度的增加而增大 绿片岩相 1.5~2×108Pa（5~7km深度） 绿帘石角闪岩相 2~2.5×108Pa（7~9km深度） 麻粒岩相 4.2~4.4×108Pa（15~16km深度）
变质矿床在国民经济中占有十分重要的地位
变质矿床的矿产种类繁多，主要有铁、金、铀、铜、
金刚石、云母、宝石及石棉等非金属矿产以及部分稀有 分散元素矿床等 一些变质矿床分布广，储量大
铅、锌、锰等金属矿产和滑石、菱镁矿、硼、磷、石墨、
如变质铁矿床、变质金矿床、变质铀矿床
变 质 矿 床 的 形 成 条 件
变质矿床的基本 特 征
矿物成分和化学成分的变化
矿石结构和构造的变化 矿体形状和产状的变化
变
质
矿
床
的
特
点
矿物成分和化学成分的变化
1. 脱水作用：温度和压力升高，使原来岩石或矿石变成 少含水或不含水矿物。 2. 重结晶作用：在高温高压作用下，原来小颗粒矿物会 逐渐结晶长大。 3. 重组合作用：由于温度、压力或其它物理化学条件发 生变化，使得原来稳定的矿物平衡组合，被在新的条件 下稳定的矿物组合所代替。 4. 还原作用：在高温缺氧条件下，矿物中一些易于还原 的变价元素，常由高价转变为低价，而使一种矿物变为 另一种矿物。 5. 交代作用：在变质过程中，当有大量化学活动性流体 存在时，原岩组分与化学活动性流体起积极化学反应， 而形成新的矿物或矿物组合。
产出
变 质 矿 床 形 成 条 件—地质条件
原岩建造
原岩建造的含矿性研究，对变质矿床形成机理
原岩建造的含矿性是形成变质矿床的物质基础。 及找矿都具有十分重要的意义
变 质 矿 床 形 成 条 件—物理化学条件 温度
是岩石发生变质作用的最主要因素。 温度升高 含矿流体活动性增强，引起成矿物质迁移，促使交代 作用发生； 矿物发生重结晶和重组合； 选择性重熔，复杂的混合岩化作用
变 质 矿 床——变质作用类型
区域变质成矿作用
地壳深部地质作用过程中，由于区域性温度、压力升高 和岩浆作用，使原岩或原生矿床中成矿组分聚集、改造形
成矿床的作用。区域变质矿床
主要发生在前寒武纪古老的地盾或地台区，少数发生在
后期造山带
分布广，矿种多，规模一般较大，具有重要的工业价值
矿产有铁、金、铜、铀以及磷、菱镁矿、石墨和石棉等
地质条件
构造背景 原岩建造
物理化学条件
温度
压力
流体作用
变 质 矿 床 形 成 条 件—地质条件
构造背景
前寒武纪古老的克拉通是变质矿床（金、铀、钒、钛、 铬、钴、铂、锰、稀有稀土、磷、云母、石棉、菱镁矿、
石墨等）的主要分布区
显生宙造山带是另一类比较重要的变质矿床（铬、铁、 铜、铅、锌、钨、钼、钴、稀有稀土、放射性元素以及 云母、压电石英、石棉等）分布区 岛弧和大洋中脊也有变质矿床（铜、铅、锌、铁和锰）
变 质
矿
床
变 质
矿
床
变质矿床的概念、特点及工业意义
变质矿床形成条件及变质作用类型 变质矿床的主要类型
变 质 矿 床 的 概 念
变质作用—由内生作用或外生作用形成的
岩石和矿石，由于地质环境的变化和温度、 压力的增高，其矿物成分、化学成分、物理 性质及结构构造等发生变化，产生这种变化 的地质作用 变质矿床—遭受变质作用改造过的矿床和 由变质作用形成的矿床
变 质 矿 床 形 成 条 件—物理化学条件
温度
变质矿床形成的温度可分为三类：
• • • 沸石相－绿片岩相（100~450℃） 绿帘石角闪岩相（450~650℃） 角闪岩相和麻粒岩相（600~800℃）
温度升高原因
局部性温度升高 区域性温度升高 前寒武纪明显较近代大，前寒武纪时期，洋壳地热梯度比现在大
变 质 矿 床 形 成 条 件—物理化学条件 流体作用
以H2O和CO2为主，其次还包括F、Cl、B等。
来源 受变质岩层、岩浆或地壳深部。 促进化学反应和重结晶，或直接参加化学反应，如
H4Al2Si2O9 → Al2SiO5＋SiO2＋2H2O
CaCO3＋SiO2 → CaSiO3＋CO2↑ PH2O和PCO2的高低对变质反应方向有明显制约
变 质 矿
床
的 特
点
矿石结构和构造的变化
• 变余结构、构造—指岩石或矿石经变质后保留 原来岩石或矿石的结构、构造 变成结构、构造—指变质过程中形成的结构、构 造
变
质
矿
床
的
特
点
矿体形状和产状的变化
受原来岩层或矿体的控制 变质作用类型和强度
变质过程中成矿组份活化转移能力
变 质 矿 床 的 工 业 意 义
变 质 矿 床——变质作用类型
区域变质成矿作用
含矿原岩建造是物质基础。
条带状含铁石英岩建造，含金、铁的绿岩建造，含磷、
石墨的片岩建造，含钛、钒的辉石岩－角闪岩建造，含硼 的钠长变粒岩建造，富镁（滑石、菱镁矿）变质碳酸盐建 造等
数倍，太古代时地球表面温度比现在高 50~70℃。 Isley 认为，当
时高热流产生的热液循环速率是现在的2.5~4倍。
变 质 矿 床 形 成 条 件—物理化学条件
压力
由上覆岩层重力而产生静压力的增高，使变质反应向
体积变小的方向进行 变质过程中，压力和温度变化同时进行，有些矿物形成 温度随压力变化而变化，如压力为1巴时，硅灰石的形成 温 度 为 470℃ ， 当 压 力 增 至 500 巴 时 ， 其 形 成 温 度 为
变成矿床—若岩石中的某些组分，经变质作用 后成为有工业价值的矿床，或由于变质作用改 变了工业用途的矿床 如富铝岩石 → 刚玉矿床 煤 → 石墨矿床 受变质矿床—若原来已经是矿床，受到变质作 用后，矿石的成分、结构构造以及矿体的形态、 产状、品位和规模等方面发生了变化，但其工 业用途并未改变的矿床 如赤铁矿－蛋白石组成的沉积铁矿床 → 磁铁 矿~石 英组成的变质铁矿床等