矿床学复习资料 36页

第二章基本概念一组：矿产矿产是地壳中产出的由地质作用形成的有用（天然）物质资源。根据矿产的工业用途和性质分为：1、金属矿产（1）黑色金属——Fe、Mn、Cr（2）有色金属——Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi（3）轻金属——Al、Li（4）贵金属——Au、Ag、Pts（5）放射性金属——U、Th、（6）稀有稀土金属——Nb、Ta、Be、Rb、Cs、Zr、Hf、REE2、非金属矿产冶金辅助原料化工原料工业制造原料压电光学原料陶瓷玻璃工业原料建筑水泥原料宝石工艺美术原料3、可燃有机矿产固体矿产——煤、石煤、油页岩、地蜡、地沥青、可燃冰液体——石油气体——天然气4、水气矿产地下水卤水矿泉水碳酸气中国矿产资源特点中国是一个人口众多的矿产资源大国，矿产资源总的特点是:资源总量大，矿产资源总量占世界第三位，但人均占有量不足;种类齐全，配套程度高，但资源结构不尽如人意;二组：矿床(OreDeposit／MineralDeposit)1、矿床是地壳中矿产的集中产地，是矿化集中区的最小单位。包含有用地质体（矿体）及其赖以产出的地质环境。矿床不是一个地质体。成矿域>成矿省>成矿带>成矿亚带>矿田>矿床‖>矿体‖>矿石>矿物>元素P2：矿床是矿产在地壳中的集中产地。它是指在地壳中由地质作用形成的，其所含有用矿物资源的数量和质量，在一定的经济技术条件下能被开采利用的综合地质体。2、同生矿床(syngenetic)——矿体与围岩在同一地质作用过程中同时或近于同时形成的矿床。例如：沉积矿床／岩浆矿床3、后生矿床(epigenetic)——矿体明显地晚于围岩形成的矿床。不属于同一地质作用过程。例如：沉积作用形成围岩／／热液作用形成矿床4、叠生矿床(diplogenetic)——由两次或两次以上成矿作用形成的矿床。例如：黑色页岩型多元素矿床沉积赤铁矿床受到岩浆侵入，在接触带形成磁铁矿床5、内生矿床（endogenetic)——由内力地质作用在地下深处形成的矿床。6、外生矿床（exogenetic)——由外力地质作用在地表或近地表形成的矿床。三组：矿体1、矿体——由地质作用形成的，通常情况下由矿石和脉石组成的，具有确切的形态、边界和规模的地质体。矿体形态：一向延长——柱状两向延长——板状、层状三向延长——囊状矿体的产状产状要素——走向、倾向、倾角＋侧伏向、侧伏角、倾伏向、倾伏角侧伏向——矿体走向与矿体最大延伸成锐角的一侧的方向。侧伏角——在矿体延伸面上，矿体最大延长线与走向线的夹角。倾伏向——矿体最大延伸线所指的空间方位。倾伏角——矿体最大延伸线与水平面的夹角（与其水平投影线之间的夹角）。矿体与地层、构造、和岩浆岩的关系。矿体的埋藏情况（露天的／隐伏的）2、围岩（wallrock,countryrock）——包围矿体的岩石。3、母岩（motherrock,parentrock）——提供主要成矿物质的岩石。\n4、主岩（hostrock）——矿体寄宿的岩石。5、矿源岩（sourcerock）——初步富集某种或某些成矿元素，并为后期热液成矿提供主要成矿物质的岩石。如果具有这种功能的岩石是地层——矿源层。（……的层状岩石。）四组：矿石(ore)1、矿石——所含有用物质（元素、化合物、矿物）达到工业要求的矿物集合体。矿石是一种特殊的岩石矿石通常由有用矿物和无用组份组成。矿石是一个物质概念，是不可数名词，不能论个数，一定要加上量词（块、吨、车…）。2、脉石（gangue,gang）——矿体中不能利用的物质。岩块、矿物、夹石。3、夹石——矿体中不符合工业要求的岩石。如果这种岩石超过一定的规模（厚度），就要从矿体中剔除，这个规模限度称为“夹石剔除厚度”。4、矿石结构(texture)——矿石中矿物的形态、大小及相互嵌布关系所构成的图案。粒状、片状、柱状结构粗粒、中粒、细粒、隐晶质结构自形、半自形、它形结构5、矿石构造(structure)——矿石中矿物集合体的形态、大小和相互关系所构成的图案。致密块状、浸染状（稠密、中等、稀疏）、条带状、梳状、晶洞状、斑点状、斑杂状、角砾状等。6、矿石组构（fabric）——矿石结构与构造的统称。五组：品位1、矿石品位(grade)——矿石中有用组分的单位含量。有用组分计量：元素——多数金属矿床化合物——WO3、P2O5等矿物——金刚石、石棉、云母等品位单位表示：ωt%、g/t、g/m3、Kg/m3、克拉（1克拉＝0.2克）2、边界品位(cutgrade)——区分矿石与岩石的有用组分的最低要求。对于单样品而言。3、工业品位（paygrade）当前能供开采的矿体或矿段的最低平均品位。矿石品位处于下降趋势，因素：需求的增加、高品位矿石竭尽、回收的工艺水平提高。Cu：10％———2％———0.3％Au：3g/t——5g/t-----------1g/t——3g/t同一矿种不同矿床的工业品位可能是不一样的，取决于：矿床规模——Mo大矿0.06％———小矿0.2％－0.3％综合利用价值大小矿石加工技术性能——Ti钛铁矿（>8-10％）／／金红石（>3-4%）4、有益组分——矿石中能作为副产品回收利用的、能够改善主产品性能的、能改善矿石冶炼工艺的组分。5、有害组分——矿石中对产品性能和选矿冶炼工艺流程产生不良影响的组分。6、矿石品级(grade)——根据矿石品位、有益有害组份和其他技术指标划分的矿石质量等级。六、矿物1、矿石矿物（oremineral）——矿石中可以被利用的矿物。即有用矿物。2、脉石矿物(ganguemineral)——矿石中不能被利用的矿物，即无用矿物。注意：矿石矿物－脉石矿物金属矿物－非金属矿物不能交叉搭配使用七、成矿过程\n（一）成矿旋回不同的地质作用形成的多个成矿过程。如：同生沉积成矿旋回—变质成矿作用旋回同生沉积旋回—热液叠加改造成矿作用旋回（二）成矿期成矿期是指一个长的成矿过程。标志：两个成矿期之间有较大的时间间隔，如岩浆岩的侵入；物理化学条件明显不同。（三）成矿阶段（矿化阶段）成矿阶段是指一个较短的成矿过程，代表成矿热液的一次脉动，形成一套矿物组合。标志：1、不同脉体的穿插关系2、晚阶段产物胶结早阶段产物3、普遍的交代关系（四）矿物生成顺序同一个成矿阶段中，不同矿物的先后晶出顺序。主要从结构上反映出来。八组：矿床类型1、矿床成因类型——根据矿床形成的成矿作用和地质条件划分的矿床类型。如：风化矿床、沉积矿床、岩浆矿床、接触交代矿床、斑岩型、黑矿型……2、矿床工业类型——在某种矿产中具有重要工业意义、作为主要找矿对象的矿床成因类型。决定矿床工业价值的因素：1、矿床自身的性质（品位高低、储量大小、伴生组分情况、埋藏情况……）2、经济地理条件（交通、能源动力、劳动力、水资源…）3、国防和国民经济发展的需求第三章成矿作用总论一、地球的圈层结构地壳大陆地壳大洋地壳地幔上地幔——正常型、富集型（交代作用）、亏损型；积极参与成矿作用（金刚石、Cr、Ni、Fe、Ti、Pts等）。下地幔——相对比较均匀（了解的不多），近年来有人认为超级地幔柱可能起源于下地幔。地核外地核内地核二、元素的分布地壳中天然存在的92种元素并非平均分布，其中Si、Al、Fe、Mg、K、Na、Ca和O就占到99.34％，其他的84种元素总共占0.66％。\n元素的分布量遵从原子序数的偶数规则、4倍规则和4Q＋3规则，以及随原子量增大而趋于减少等规则。三、元素的共生规律常量元素在地壳各圈层、各种岩石中的分配也有很大差异。如火成岩：成矿元素常常表现出与某些岩石类型之间存在不同程度的亲疏关系——岩石的“成矿专属性”由于岩石与成矿元素之间存在着专属性，导致了在矿田、矿床范围内成矿元素的共生（共同富集）。如Fe矿石中富集V、Ti、Cr…，作为有益的伴生组份，可以单独回收，也可以作为天然合金矿石提高产品的技术性能。为了说明元素的共生规律，曾有多种关于元素的地球化学分类。戈尔德施密特分类——依据地球层圈结构、原子体积和电子层结构:亲铁元素、亲硫元素、亲石元素、亲气元素上个世纪60年代皮尔逊提出了软硬酸碱理论来说明元素在成矿作用中的共生规律。认为只要表示出元素的亲合趋势就够了。能给出电子对的离子或离子团都叫做碱。酸——金属阳离子碱——阴离子／中性分子硬酸——半径小、电价高、变形性小的阳离子硬碱——电负性大、难变形、不易被极化的阴离子倾向于与硬酸结合成络合物能力的顺序：O>>S>Se>TeF>Cl>Br>I倾向于与软酸结合成络合物能力的顺序：O<50℃)和压力的气态、液态以及超临界状态的稀薄流体。（二）气水热液的化学组成载体成分——H2O基本成分——阳离子：Na+、K+、Ca2、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Si4…；阴离子：Cl-、F-、SO42-、CO32-成矿组分——各种成矿金属、非金属气体成分——H2S、CO2、HCl…其他——Li、Rb、Cs、Br、I、Se、Te…（三）几种组分的重要性质1、H2O弱电解质：H2O=H++OH-(1)水解：水对化合物的分解作用FeCl3+3H2O＝Fe(OH)3+3HCl(高温)(2)水合：将H2O或[OH]-结合到矿物晶格中CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O2、SH2S解离>400℃<400℃H2+S2＝H2S＝H++HS-HS-＝H++S2-S2-+Me＝Sulfides所以，气液矿床中，大量硫化物沉淀于中-低温阶段。当溶液为碱性时，H+浓度降低，有利于硫化氢的分解，S2-的浓度增高有利于形成金属硫化物。因此，金属硫化物在中-碱性溶液中产生。氧化-还原环境对硫的价态的影响还原增强←S2-—[S2]2—S0—S4+—S6+→氧化增强.所以，氧化环境中，生成硫酸盐；还原环境中，生成硫化物。3、O2(1)地壳表层有少量O2，溶于水成O2-,氧的含量与深度有关,一般浅部氧含量高,向下减少。因此，一般规律是：深部还原性增强，金属矿床深部以硫化物为主，浅部氧化性增强，以氧化物为主。当然，还与局部性的氧化剂或还原剂的分布有关，如有机质富集体等。既有亲氧性，又有亲硫性的金属，既可以形成氧化物，也可以形成硫化物，取决于O和S作用的相对强弱。比如Fe，可以形成黄铁矿、白铁矿；也可以形成磁铁矿、赤铁矿等。Cu：既可以形成黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等硫化物；也可以形成赤铜矿（Cu2O）、黑铜矿（CuO）等氧化物。4、CO2CO2+H2O＝H2CO3H2CO3＝H++HCO3-HCO3-＝H++CO32-碳酸的离解在300℃以下更容易.所以，碱性介质中有利于碳酸根的形成，从而有利于形成碳酸盐矿物。因此，大量碳酸盐矿物在中低温碱性介质中产生。5、Cl——最重要的矿化剂（MeCln），它们在热液中的溶解度一般都比较大。（四）气水热液的物理性质\n第四章岩浆矿床一、岩浆矿床的概念及特点1.概念岩浆矿床——在岩浆生成、运移和就位过程中，成矿物质通过分异、聚集，并在岩浆结晶阶段形成的矿床。矿体是岩浆岩体的一个组成部分，所以称为岩浆矿床。成矿作用在岩浆的固相线之上完成。2.岩浆矿床基本特点(1)岩浆矿床是同生矿床（矿体与其围岩同时形成）。(2)矿体一般产于岩浆岩母岩体内。(3)浸染状矿体与围岩多为渐变或迅速过渡关系；而贯入式矿体与围岩具有清楚的边界。(4)矿石的矿物成分与母岩基本相同，主要的脉石矿物就是母岩的造岩矿物。(5)成矿温度一般在岩浆结晶的温度范围内，而有些硫化物矿床形成温度甚至可低到300℃以下。(6)除火山岩浆矿床外，岩浆矿床形成的深度多数在地下深处。(7)形成于岩浆结晶分异早期的矿床一般不伴有围岩蚀变，而形成于岩浆结晶分异晚期的矿床可以伴有一定程度的围岩蚀变。3、岩浆的成分和结构基本成分——SiO2和K、Na、Al、Fe、Mg、Ca组成的硅酸盐。挥发性组分——Cl、F、S、B、CO2等——矿化剂。它们更多地倾向于与成矿金属结合成稳定的形态，可以影响岩浆中矿物结晶的时间和顺序。硅酸盐岩浆是由不同的Si-O或Si-O-Al四面体组成的，是一种局部有序的结构——“群聚态组”，处于动态平衡。群聚态组个体越大，岩浆的粘滞性就越大，不易流动，不利于金属的分异聚集。群聚态组个体越小，对成矿金属的聚集越有利。这就是为什么岩浆型金属矿床常常与超基性有关的原因之一。二、成矿条件（一）岩浆岩条件1、岩浆岩成矿专属性:一定类型的岩浆岩产有相应类型的矿产。二者间存在着岩石化学和地球化学的关系。(1)富镁质超基性岩:m/f=8.02~11.52：ΣPt(OsIr、Pt)-Cr-Fe矿床。(2)镁铁质超基-基性杂岩:ΣPt-Cu-Ni，m/f＝5~7，m高则Cu低、m/f低则Cu高。(3)富铁质超基-基性杂岩:m/f=0.3~1.9：V-Ti-Fe矿床。（4）超基性－碱性岩——REE、Nb、Ta等。（5）金伯利岩、钾镁煌斑岩———金刚石。2、岩体规模大对成矿有利（包括隐伏岩体）3、分异程度高的杂岩体对成矿有利（同一岩浆作用旋回多种岩石先后侵入就位）4、含有适度的挥发分有利（二）构造条件(1)造山带中的板块缝合带：原矿产于洋中脊，或陆缘裂谷带。是通达地幔的深大断裂带。控制超镁铁成矿系列。(2)陆内裂谷:为陆板块内深大断裂拉张→挤压造山带。1.大陆热点、裂谷及线性构造环境大陆热点被认为是地幔柱引起的地壳中的地质异常点，相邻热点的连接可以发展成大陆裂谷和坳拉槽。超基性杂岩、碱性玄武岩、霞石岩等碱性岩、金伯利岩和碳酸岩等。金刚石、磷灰石、磁铁矿、锆石、红宝石、蓝宝石、橄榄石、铬铁矿、铜镍硫化物、钒钛磁铁矿等金属、非金属矿床。2.洋隆及洋岛—海山链构造环境大洋中脊构造环境——形成亏损型地幔——拉斑玄武岩系列和蛇绿岩套的岩石——纯橄岩—斜方辉橄岩中的豆荚状铬铁矿矿床。大洋板块内的洋岛和海山链，可能反映大洋板块之下地幔热点或热点运动轨迹。这些岛屿和海山发育碱性玄武岩，有可能形成与大陆热点类似的岩浆矿床。3.洋壳俯冲带—岛弧环境洋壳向大陆壳下俯冲带的构造环境包括外弧、岩浆弧和弧后岩浆带（图6-1）。外弧——蛇绿岩及其中的豆荚状铬铁矿矿床。岩浆弧有时可以形成特殊类型的岩浆矿床——与中酸性岩浆有关的铁矿床。弧后岩浆带有时可以有碱性岩和碳酸岩就位，并可形成磷灰石、钛磁铁矿等矿床。4.大陆间及大陆与岛弧碰撞带环境缝合线带——蛇绿岩+塞浦路斯型铬铁矿矿床。前陆冲断层带也可以形成某些岩浆矿床，如纳米比亚的Rossing岩浆型铀矿与一种白岗岩有关；巴基\n斯坦的与含铀烧绿石有关的碳酸岩也被认为产于印度板块向亚洲板块俯冲的前陆冲断层带的构造环境。（三）围岩影响岩浆在上升和就位过程中可以同化围岩，或与围岩发生混染作用，引起岩浆成分的变化，对岩浆成矿可能起促进作用或阻碍作用。例如：富铜的超基性岩浆同化碳酸盐岩，可以降低岩浆的粘度，有利于成矿物质的分异聚集；还可以使更多的成矿金属摆脱硅酸盐晶格进入硫化物熔体相。富铬的超基性岩同化碳酸盐岩，钙的加入，使Fe游离出来形成磁铁矿，降低了铬铁矿矿石的Cr/Fe比值，起了不利的作用。岩浆同化煤层，可以获得成矿物质，形成石墨矿床，如西藏。三、岩浆成矿作用（一）岩浆结晶分异作用与岩浆分结矿床1、岩浆结晶分异作用岩浆中矿物的顺序晶出，并在重力和动力作用下发生分异的过程。影响矿物结晶顺序的因素：矿物的熔点成矿物质的浓度挥发性组分含量影响因素：比重矿物的粒度矿物自身性质矿物的形态岩浆的粘度（2）火成堆积作用岩浆中晶出的矿物在重力作用下向底部沉降，形成与沉积岩相似的堆积作用。结果形成层状的侵入体——攀枝花、河北大庙。（3）流动分异作用岩浆中晶出的矿物在岩浆流动过程中发生局部集中的作用。（4）压滤作用岩浆结晶的晚期，存在于造岩矿物粒间的含矿残浆（矿浆），在构造力的作用下发生定向汇聚，并充填于岩石裂隙固结成矿的作用。2、岩浆分结矿床（1）概念岩浆分结矿床——通过岩浆结晶分异作用形成的矿床。早期岩浆分结矿床——有用矿物（矿石矿物）在岩浆结晶过程的早期晶出并富集而成的矿床。晚期岩浆分结矿床——有用矿物（矿石矿物）在岩浆结晶过程的晚期晶出并富集而成的矿床。（2）矿床的鉴别A早期岩浆分结矿床矿石矿物自形程度高——自形结构矿石多具浸染状构造矿石的矿物成分与母岩一致矿体与围岩一般为过渡关系矿体成层状、条带状产于岩体的底部，与岩相带一致。B晚期岩浆分结矿床矿石矿物自形程度低——他形结构、海绵陨铁结构矿石为浸染状、角砾状和块状构造矿石的矿物成分与母岩基本一致，可出现热液矿物矿体与围岩过渡或截然接触矿体形态多样，产出部位多变，甚至可以脱离母岩可以发育一定程度的围岩蚀变（二）岩浆熔离成矿作用与岩浆熔离矿床1、岩浆熔离作用岩浆熔离成矿作用，是指在岩浆演化的一定阶段，而从一种均一的硅酸盐熔体中分成两种或两种以上的熔体，分别固结形成矿床的作用。熔离作用形成的矿浆称为“熔离矿浆”。熔离作用的实质是，在原来物理化学条件下相互溶解的几种物质，当物化条件改变到超过它们之间相互溶解度限制时，从均匀熔体中分离出独立的不混溶熔体相。分离作用是在液态中发生的，但是含矿岩浆早期有造岩矿物晶出可使残余岩浆成矿元素含量增高，有利于熔离作用。\n2、岩浆熔离矿床的特点在发生熔离的两个相中保留有不完全聚集的“乳滴状构造”矿体聚集在岩浆岩的底部，而矿石矿物的形成温度比岩浆岩的造岩矿物低得多矿石矿物与岩浆早期矿物共生微量元素特征指示非残浆性质深部熔离条件优于浅部，造成小母岩大矿床的不协调形象（三）岩浆爆发成矿作用1、成矿作用在深部的岩浆结晶分异作用形成有用矿物，或地幔岩的晶体，通过岩浆的爆发上侵使有用矿物得以保存而形成矿床的作用。宝石级的金刚石则是深部结晶，爆发定位而成的。爆发成矿作用也包括爆炸成矿作用，即特别高压矿物在岩浆发生爆炸的瞬间快速结晶而成矿。金伯利岩中的细粒金刚石可能由此作用形成。2、岩浆成因金刚石矿床特点（1）成矿母岩主要是金伯利岩和钾镁煌斑岩。（2）产于古老地台区（或地盾区）（3）控矿构造属于盖层中小型的断裂（4）含矿岩体成群成带分布（5）时代：Pt~N，一个地区成矿时代集中，南非865个岩体时差只有10Ma，山东蒙阴470~490Ma。（6）金刚石年龄比金伯利岩老得多：南非劳什岩筒120Ma，金刚石3300Ma，说明金刚石是地幔岩矿物。（7）含矿岩体经常是规模不大的岩筒或岩脉，含矿的与不含矿的岩体又分群聚集的现象。（四）岩浆凝结成矿作用某种成分的岩浆通过冷凝、结晶形成矿床的作用。含水较高的岩浆在地表快速冷凝可以形成珍珠岩、浮岩、黑曜岩矿床；基性火山岩中大量的气孔被后期热液物质充填可以形成装饰建材矿床，例如汝阳玉等；辉绿岩可以作铸石矿床，纯橄岩可以成为化工原料矿床；各种侵入岩因其保存条件良好、颜色、纹理、组构等称为建材矿床。四、主要矿床类型1、铬铁矿矿床（含Pts）2、铜镍硫化物矿床（含Pts）3、钒钛磁铁矿矿床4、金刚石矿床5、蓝宝石矿床6、与碱性超基性杂岩有关的稀有稀土矿床、磷灰石矿床、钛铁矿矿床等7其他非金属矿床第五章伟晶岩矿床一、伟晶岩矿床的概念和意义1、伟晶岩矿床——所含的有用组份的质和量富集到工业可利用程度的伟晶岩的集中产地。伟晶岩的基本的造岩矿物有用伟晶岩中稀有稀土金属有用各种岩浆岩对应的伟晶岩酸性岩花岗伟晶岩，含稀有金属伟晶岩碱性岩钾长石伟晶岩、霓霞伟晶岩，含稀土元素和稀有金属中性岩Nelson岩：磷灰石-磁铁矿-透辉石（阳起石/镁橄榄石）超基性岩辉长伟晶岩、古铜辉石伟晶岩花岗伟晶岩矿床最多，其次是碱性岩伟晶岩。二、伟晶岩矿床的特点1、矿物成分伟晶岩矿床化学成分和矿物成分可以非常简单（单矿物），也可以非常复杂（多达几十种矿物），富集的元素有Li、Be、Nb、Ta、W、Sn、Mo、Zr、Hf、La、Ce、U、Th、Ti、P、B、F…据资料，伟晶岩中出现的矿物累计已超过300多种。2、具有特殊结构伟晶岩矿物的粒度级别：伟晶结构—10cm造岩矿物、绿柱石、黄玉、锂辉石粗粒结构——10~1cm细粒结构——<1cm文象结构——长石与石英交生（同时生长）；或者石英沿着某一方向交代长石（似文象结构）交代结构——晚期热液生成的矿物交代早期结晶的矿物3、分带性一些伟晶岩具有结构和矿物成分的分带现象，2~>10个带，可以笼统地归并为4个带：（1）边缘带0~ncm厚，与围岩关系清楚，与内邻的带为过渡关系，主要是石英、长石、云母组成；细粒结构；没有工业价值。（2）外侧带\n较边缘带宽，除了石英、云母、长石外，可以有绿柱石、黑云母、磷灰石、石榴石等；文象结构，细粒结构；含矿性不好。（3）中间带此带一般比较宽，可以细分出多个亚带;长石、石英、云母、绿柱石、锂辉石以及许多含TR、REE和放射性元素矿物;伟晶结构、似文象结构、交代结构;工业意义大.（4）内核带位于伟晶岩体的膨大处，由石英块体组成，有时含有长石、云母、电气石、锂辉石的巨晶；伟晶结构。各个带之间一般为过渡的关系，有时可见内部带穿插外部带，界限清楚。有的伟晶岩矿体中发育晶洞构造。4、矿体形态产状脉状、透镜状、囊状，不规则状。长度几至几十米（几百米，甚至上千米）。宽度几十厘米至几十米。成群分布于大岩基的顶部及其接触带附近围岩中，构成伟晶岩田。陡倾斜的伟晶岩体有利于稀有金属矿化三、伟晶岩矿床形成条件1、温度可以用矿物中流体包裹体测温的方法测定伟晶岩形成的温度，900~<100℃。叶尔马科夫测得某伟晶岩如下：黑云母760~500℃石英1600~540℃白云母500~435℃绿柱石500~400℃黄玉510~300℃石英2300~130℃2、压力8000~1000×105Pa浅成1.5~3Km水晶矿床中深3.5~7Km稀有金属矿床深成7~11Km云母极深>11Km长石3、岩浆岩条件岩体规模大，深度不同矿床类型不同，母岩决定伟晶岩的基本成分，在伟晶岩田范围内影响伟晶岩分布的分带性。4、地质构造条件造山带——花岗岩区域构造控制母岩岩基的分布，从而控制伟晶岩田的分布。小构造控制伟晶岩体。5、围岩条件伟晶岩的围岩通常是花岗岩和中高级变质岩，沉积岩很少。围岩成分对伟晶岩流体的成分有影响，比如：围岩含硅质很低时，流体的硅质向围岩扩散，使得伟晶岩成分偏基性——去硅伟晶岩。伟晶岩流体同化了富铝的围岩，伟晶岩中可以形成富铝矿物：矽线石、红柱石、蓝晶石。四、伟晶岩矿床的成因和成矿作用三种矿床成因类型：岩浆型变质交代型重结晶型1、岩浆伟晶岩矿床的形成作用2、重结晶－交代成因扎瓦里茨基、乌斯品斯基等认为，水在岩浆中的溶解度是有限的，难以形成伟晶岩浆；岩浆期后的气水热液可以使母岩矿物重结晶，或发生交代作用，形成伟晶岩矿床。重结晶阶段——封闭的物化条件，形成的伟晶岩与母岩成分一致——简单伟晶岩。交代阶段——开放的物化条件，钠长石化、锂云母化等蚀变以及稀有金属矿化。这种伟晶岩一般与围岩为过渡的关系。3、变质交代成因拉姆贝（1956）针对格陵兰西部老变质岩中的伟晶岩提出来的。变质热液溶解了变质岩中的易活动组分，在适宜的裂隙带充填－交代变质岩而成伟晶岩。深部超变质作用形成一种低熔稀薄流体，上升侵入，结晶－交代，形成深熔变质型伟晶岩，或称为“再生变质伟晶岩”。其成岩成矿作用与岩浆型相似五、伟晶岩矿床分类对伟晶岩矿床有许多种分类方案，如：弗拉索夫——矿物共生和结构的分类金兹堡的矿物组合及特征矿物分类邹天人按云母分类以矿产和构造分类等按构造：简单位晶岩——块状，不分带，矿物成分简单。复杂伟晶岩——具分带性，矿物成分和化学成分复杂。弗拉索夫分类：\n1、文像等粒型伟晶岩型石英＋长石文像结构，等粒结构，无交代现象，无稀有金属矿化。2、块状伟晶岩型文像结构带，内侧有微斜长石＋石英块体，交代现象微弱，少量稀有金属矿化。3、完全分异型文像带—钠长石、微斜长石块体带—石英块体带，有稀有金属矿化、有云英岩化、钠长石化蚀变（后期）。4、稀有金属交代伟晶岩型文像带—长石块体带—石英带长石带中热液交代作用强烈，稀有金属矿化。5、钠长石－锂辉石伟晶岩强烈交代作用使原有的结晶分带消失，由大量的粒度细的热液矿物组成，有稀有金属矿化。1→5型代表了演化进程。第六章接触交代（矽卡岩）矿床一、概念及特点1、概念：接触交代矿床是指在中酸性—中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石的接触带上或其附近，由含矿气水热液交代作用而形成的矿床。包括Ca-SK和Mg-SK矿床。还有锰矽卡岩。接触交代矿床是气水热液矿床（简称热液矿床）的一种特例，形成于特定的环境，有特征的蚀变岩石、矿石特征。2、特点（1）成矿侵入岩：中一酸性侵入岩，也有基性岩成矿的例子。（2）侵入岩的围岩主要是碳酸盐岩，也可以是火山岩或含碳砂页岩类。（3）矿体：内带及正带呈不规则状，于外带呈似层状。（4）矿体边界有渐变也有突变。（5）矿石:Fe-氧化物、Fe-Cu硫化物、Fe-碳酸盐、特征的矽卡岩矿物组合（石榴石、透辉石、符山石、硅灰石、金云母、方柱石等）。（6）蚀变:围岩蚀变强烈——矽卡岩化及其退化蚀变。（7）成矿有多期多阶段表现（8）常有矿化分带性3、矽卡岩矿床分类⑴按矿化与矽卡岩的关系的分类同时矿化型矽卡岩矿物和有用矿物同时沉淀。伴随矿化型有用矿物的沉淀在直接交代矽卡岩矿物组合，矿化富集于矽卡岩的局部地段，如磁铁矿矿床叠加矿化型有用矿物的沉淀与较晚期的热夜活动有关，矿体明显地叠加在早阶段的矽卡岩之上。⑵按形成矽卡岩的原岩成分的分类钙矽卡岩镁矽卡岩⑶按矿床的多成因及矿化叠加的分类层控—矽卡岩矿床云英岩—矽卡岩型矿床斑岩—矽卡岩复合型矿床二、成矿条件1、岩浆岩条件岩性：钙碱性系列——闪长岩－石英闪长岩－花岗闪长岩－花岗岩碱性系列———二长岩－石英二长岩－花岗正长岩－正长岩－碱性正长岩2、围岩条件：成分——影响矽卡岩的类型，例如铜山口矿床。层理构造——矿体和蚀变岩带的形态和产状。裂隙化程度——对矿液活动的有利度。3、构造条件：侵入体与围岩的接触带构造围岩层理、层间破碎带及构造裂隙褶皱构造捕虏体构造4、物理化学条件温度：800—150℃压力：30—300Mpa深度：1~4.5KM之间三、成矿作用和成矿过程（一）交代作用接触交代矿床的成矿作用主要是交代作用，包括两种交代方式——扩散／渗滤，因成矿作用发生于侵入体与其围岩的接触带，所以称为“接触扩散交代作用”和“接触渗滤交代作用”扩散交代——流体可以是静止不动的，不同的组分在浓度差的驱动下从高浓度带向低浓度带扩散，可以形成以原岩岩性界面向两侧的蚀变矿化分带。渗滤交代——流体必须是流动的，而且必须携带形\n成蚀变岩石和矿石的主要的物质组份。流体流动输送物质，压力差以及温度差是其驱动力。渗滤交代也可以形成蚀变矿化分带现象。（二）成矿过程20世纪50年代，[俄]矿床学家E·Д·卡尔波娃提出矽卡岩矿床两期五阶段的成矿模式，具有指导意义。1、矽卡岩期（1）早期矽卡岩阶段(干矽卡岩阶段)——无水硅酸盐、无矿阶段，>500一400℃以上，高温气化（或者超临界）CaCO3+SiO2→CaSiO3(硅灰石)+CO2↑CaCO3+MgCO3+2SiO2→CaMgSi2O6(透辉石)+CO2↑3CaCO3+Al2O3+3SiO2→Ca3Al2Si3O12(钙铝榴石)+3CO2↑（2）晚期矽卡岩阶段(湿矽卡岩阶段)：含水硅酸盐，磁铁矿阶段，400℃，高温气化一热液2CaCO3+5MgCO3+8SiO2+H2O→Mg5Si8O2(OH)2(透闪石)+7CO2↑因温度降低，部分Fe不再进入硅酸盐格架，而形成磁铁矿：FeCl2+2H2O→Fe(OH)2+HCl2Fe(OH)2+FeCl3→Fe3O4+2HCl+H2铁铝榴石分解也能生成磁铁矿。早期干矽卡岩矿物水解，形成含水硅酸盐矿物—闪石类、云母类、绿泥石等。（3）氧化物阶段脉石矿物：长石、云母、石英、萤石、绿帘石；矿石矿物：白钨矿、锡石、赤铁矿、少量磁铁矿、萤石等；可以出现少量的磁黄铁矿。2、石英一硫化物期硫化物呈细脉状、网脉状、不规则状、斑块状等叠加、穿插于矽卡岩及其矿化之上。（4）早期硫化物阶段——铁铜硫化物阶段，250~350℃，高—中温热液交代早期硅酸盐成形成：绿帘石、绿泥石、绢云母、萤石、石英以及Fe、Cu、Mo、Bi、As硫化物形成:Fe2++H2S→FeS2(黄铁矿)+4H+Fe2++Cu2++H2S→CuFeS2(黄铜矿)+4H+（5）晚期硫化物阶段——铅锌硫化物阶段：<200℃，中温热液蚀变:绿泥石、绢云母、方解石。Pb、Zn硫化物形成:Zn2++H2S→ZnS+2H+Pb2++H2S→PbS+2H+成矿作用晚期一般都会出现碳酸盐类和硅质矿物等低温矿物，一般不伴有矿化现象，在矿床研究时，也可以列出这些热液作用阶段。T.Einaudi（1981）提出了一种接触交代矿床形成过程：接触变质阶段——水和二氧化碳是活动组分，主要表现为原岩组分的重结晶和重组合，形成大理岩和反应矽卡岩。交代矽卡岩阶段——Ca、Fe、Si是活动组分，形成如前述的干矽卡岩矿物组合。硫化物沉淀和退化蚀变阶段——干矽卡岩矿物与水作用，形成含水的矽卡岩矿物组合，同时硫化物大量产生。第七章热液矿床一、热液矿床一般特点二、气水热液矿床成矿方式（一）充填作用矿液沿化学性质不活泼的围岩孔隙及裂隙运移，因物化条件改变，有用组分沉淀而成矿的方式。矿床特点:围岩：多为Si-Al质岩类(火成岩、砂页岩、非碳酸盐质变质岩等)矿体：脉状，网脉状；矿体边界一般比较清楚。矿石：致密块状，或特有的梳状、晶族状、对称带状构造。矿石的成分：不随围岩的成分而明显改变。蚀变：以脉体为中心，发育对称蚀变带。（二）交代作用矿液沿化学性质活泼的围岩孔隙及裂隙运移，新矿物置换旧矿物的成矿方式。有扩散交代(浓度差)、渗滤交代(压力差)、选择交代(岩性差)。矿床特点:围岩：Ca-Mg质岩类——碳酸盐类、钙质砂页岩、火山碎屑岩等。矿体：一般不规则状，边界一般不清晰或准清晰，有时交代矿体也可以具有比较清楚的边界。围岩残余体保留原产状，与围岩的产状一致。矿石：有交代假象矿物，浸染状，交代残余结构。蚀变：明显；一般情况下与矿体与未蚀变岩石都呈过渡关系。（三）交代作用的类型1、扩散交代作用\n——流体可以是静止不动的，不同的组分在浓度差的驱动下从高浓度带向低浓度带扩散，可以形成以原岩岩性界面向两侧的蚀变矿化分带。2、渗滤交代作用——流体必须是流动的，而且必须携带形成蚀变岩石和矿石的主要的物质组份。流体流动输送物质，压力差以及温度差是其驱动力。渗滤交代也可以形成蚀变矿化分带现象。3、选择性交代作用——气水热液在岩性差异大的互层状岩石中活动时，化学性质活泼的岩石被交代，而不活泼的岩石未被交代的现象。三、热液蚀变（围岩蚀变）（一）概念岩石在气水热液作用下，发生一系列旧矿物被更稳定的新矿物所代替的交代(置换)作用，称蚀变作用，蚀变结果形成蚀变岩。蚀变岩属于变质岩，它是由气水热液作用形成的，因此也叫“水热变质岩”，这种作用叫“水热变质作用”。围岩蚀变引起原岩一系列变化：化学成分变化、矿物成分变化、结构构造变化、以及物理性质的变化（颜色、硬度）。（二）围岩蚀变的命名蚀变岩的命名：蚀变程度较轻，易辨认原岩者称为：＊＊化+原岩名称蚀变程度很强，原岩不易辨认者称为：蚀变矿物（组合）+岩蚀变作用命名：1、以生成矿物命名（金云母化、萤石化、钾长石化等）2、以注入元素命名（钾化、硅化等）3、以典型蚀变矿物组合命名（矽卡岩化、青磐岩化、黄铁绢英岩化等）4、以颜色命名（红化、浅色蚀变、深色蚀变等）（三）围岩蚀变研究意义1、蚀变矿物组合是热液作用温度的标志高温蚀变：矽卡岩化、云英岩化、钾长石化、钠长石化、电气石化、磁铁矿化、电气石化等；中温蚀变：透闪石化、阳起石化、绢云母化、绢英岩化、绿泥石化、硅化（石英化）、碳酸盐化等；低温蚀变：泥化（粘土化）、明矾石化、蛋白石化等。有些矿物形成的温度范围很宽，这样的矿物不具有单独指示温度的作用。如硅化。2、研究蚀变作用是矿床学的重要任务之一，它可以提供成矿过程、成矿条件的信息，为矿床成因研究提供支持3、蚀变带是重要的找矿标志4、有些蚀变岩本身构成了非常规矿产（四）几种常见蚀变(1)矽卡岩化碳酸盐岩及基性火山岩受高温气液作用所发生的蚀变，多发生于中酸性侵入岩与碳酸盐岩接触带。石榴石、透辉石、金云母、符山石、方柱石、橄榄石、透闪石、阳起石等为标志矿物。为高温蚀变类型。可分出钙矽卡岩、镁矽卡岩、锰矽卡岩。(2)钾长石化岩石受高温气液作用，斜长石变成钾长石的一类蚀变，简称钾化。早期为高温，蚀变晚期的冰长石为中-低温。NaAlSi3O8+K+→KAlSi3O8+Na+该反应发生在气液酸性增强的过程。（3）青磐岩化原岩为中基性—中酸性火山岩，经受了中温热液作用，形成以绿泥石、绿帘石、低温钠长石、碳酸盐等矿物组合为特征的灰绿色蚀变岩。（4）黄铁绢英岩化硅铝质岩石（砂页岩、中酸性岩浆岩）经受中温热液蚀变作用，形成以绢云母、石英为基本组合，并有较多的黄铁矿的蚀变岩石。热液金矿、铜矿常见的蚀变作用四、矿化分带1、分带的规模矿化蚀变产物在空间上表现出的有序分布。区域分带——环太平洋成矿带（矿种）矿田分带——矿床类型分带矿床分带——不同矿体的规律性分布矿体分带——不同矿石或元素表现出来2、分带形式水平分带垂直分带正向分带逆向分带3、分带理论地热分带——同一成矿阶段，取决于环境的温度梯度。沉淀分带——同一成矿阶段，取决于运矿络合物的\n稳定性。脉动分带——矿液不连续地多次活动，受破裂构造控制，受空间限制。五、热液矿床分类1、物理化学条件分类：（林格伦，瑞奇）深成高温矿床（Hypothermal）—300~>600℃中温矿床（Mesothermal）——200~350℃低温矿床（Epithermal）——50~200℃远温矿床（Telethermal）——50~150℃浅成高温矿床（Xenothermal）——300~500℃2、成矿环境分类侵入接触带环境中的矿床中酸性侵入岩与活泼岩石接触带矿床中酸性侵入岩与不活泼岩石接触带矿床（非SK矿床）与侵入岩接触带无关的矿床火山次火山热液矿床3、其他分类斑岩型Cu、Mo、Au、Pb－Zn黑矿型石英脉型W、Au蚀变岩型Au矽卡岩型钠长岩型MVT型SEDEX型卡林型Au矿第八章火山成因矿床火山岩浆矿床火山气液矿床火山沉积矿床一、火山岩浆矿床成矿流体——矿质熔融体（矿浆）矿浆成因——岩浆的熔离作用、含矿建造的部分熔融作用、岩浆结晶分异作用。产状——喷出相或侵入相可能的矿产——铁矿、铜镍矿1、智利ElLaco铁矿床智利北部高原第四纪安山质火山岩类寄火山口控矿Mt+Hem（Ap+Scap+Act+Q）据说具有火山岩外貌，气管、绳状构造等说明成矿流体为熔浆成因①原始岩浆分异；②下伏古生代含铁建造的活化。2、科马提岩中的铜镍矿床南非德兰士瓦，加拿大安大略省兰米尔磁黄铁矿、镍黄铜矿、黄铁矿、尖晶石等二、火山气液矿床(一)火山气液矿床的特点:1)矿床产于一定的火山岩、次火山岩系中，矿化主要在火山旋回晚期或两个旋回的间隙期。2)矿化发生在地表、海底或地下浅处(<1~2km)，成矿温度大体在600℃~50℃之间。3)含矿介质有喷气(水蒸气及其它气体如氟、氯等的混合物)、热液，或火山口附近被烤热的湖水、地表水、海洋水、地下水等。4)火山机构控矿明显，它包括火山口、火山颈、角砾岩筒、环状裂隙、放射状裂隙等。因此矿体具有独特的形态和特征。5)多数矿床中蚀变作用强烈且复杂，蚀变范围广泛，与矿化关系密切。6)矿石物质成分和构造结构复杂多样，垂直分带间隔较小，各带重迭交错，多数矿床的金属含量不均匀，且不稳定。以成矿地质背景为基础，根据火山喷发坏境，分陆相和海相两类，再结合成矿作用分为以下四个亚类:1)陆相火山-喷气矿床2)陆相火山-热液矿床3)陆相次火山-热液矿床4)海相火山(次火山)热液矿床（二）火山气液矿床的类型和成矿作用1.陆相火山喷气矿床火山喷发时，常伴随大量的气体和重金属化合物，当它们与围岩发生复杂的相互作用，或通过简单的升华－凝华作用，或由于不同的气体间相互反应，在火山口、喷气孔及其周围，形成有用矿物的堆积作用称为火山喷气作用，由这种作用形成的矿床称为火山喷气矿床。特点:规模也有限，仅限于火山活动区。矿床产在地表或地表附近。600~1100℃。矿体呈层状、似层状，与火山岩呈互层产出，也有脉状充填于火山管道壁的裂隙中，少数呈柱状充填在火山岩筒中。有关矿产主要为自然硫、雄黄(AsS)、雌黄(As2S)、萤石(CaF2)和硼矿等。较著名的矿床有我国台湾省和日本的自然硫和黄铁矿矿床，意大利和苏联高加索等地的硼矿床等。自然硫矿床\n火山喷出的硫呈升华状态，喷出后由气体直接凝成为固体而沉淀，散布在火山口附近碎屑物的空隙中。火山喷出的H2S气体或温泉中的H2S，经不完全的氧化而形成自然硫沉淀(2H2S+O2→2H2O+2S↓)。火山或喷气孔中，喷出的H2S和SO2气体互相反应，形成自然硫(2H2S+SO2→2H2O+3S↓)。智利的自然硫矿床产在火山口中，有的沿火山坡产出。正在被开采的科皮安诺矿床的自然硫，储量达一亿吨。1936年千岛群岛发生火山喷发，火山口中连续几个月溢出了伴随炽热蒸气的熔融状态的硫99%以上的大型自然硫矿床。2.陆相火山热液矿床特点:这类矿床主要产于基性、中性、酸性火山岩及火山碎屑岩中。矿体形态复杂多样，有层状、似层状，也有脉状、巢状及其它不规则状。矿床中以中－低温矿物为主，硫盐、硫酸盐、铁的氧化物、明矾石等，有少数高温矿物组合。围岩蚀变发育，常见的有青盘岩化、绿泥石化、绢云母化、硅化、泥化(高岭土化)，明矾石化等。矿石品位较富，矿床规模不等，主要矿产有Cu、Au、Ag、Pb、Zn、Fe、萤石、冰洲石、高岭石、重晶石、明矾石、叶蜡石、沸石等。3、典型矿床1)玄武岩中的自然铜-沸石矿床2)安山岩中金-铜石英脉3)火山岩中金-银碲化物矿床4)与火山岩有关的铅锌多金属矿床5)汞和汞锑矿床6）萤石矿床7）明矾石矿床与火山作用有关的浅成低温热液矿床（1）低硫化型围岩是典型的钙碱或碱钙安山岩、英安岩、流纹岩安岩或流纹岩.流纹质火山作用与低硫化贵金属矿床具有空间关系。这类矿床共生的高硅质流纹岩含有较高的Mo、W、F、Ni、Sn，在某种意义上印证了Burt等提出的这类矿床产于含钼斑岩成矿系统的上部的说法.矿石形成于开放的充填空间中，具有脉状构造特征.胶状条带、壳状、梳状构造、角砾状构造及一些交代组构是这类矿床的典型组构.矿石矿物主要有自然砷、自然铋、汞化物、金银矿、银硫化物、硫盐、银硒化物、贱金属硫化物等.其中能反映热液流体氧化-还原状态的矿物，如毒砂和富铁闪锌矿是典型的低硫化态矿物，它们在低硫化矿床中常见，而在高硫化矿床中则少见或罕见。围岩蚀变作用是由于pH近中性的热水产生的。主要包括冰长石化、硅化、绿泥石化、绢云母化、泥化和青磐岩化.含矿流体呈中到弱酸性;具低盐度(10%~5%NaCl);CO2、CH4含量变化大;低硫;成矿温度为200~300℃;形成深度从小于400m到600m左右.（2）高硫化型围岩主要是钙碱性安山岩、英安岩、流纹英安岩.在空间上与矿床共生的火成岩是斑岩，这些斑岩、中性火山岩通常形成流纹-穹隆组合.含丰富的硫及硫酸盐和硫化物，具有特定的矿石矿物(硫化物)组合，如:Hg、As的硫化物、硫砷铜矿-四方硫砷铜矿组矿物、砷黝铜矿-黝铜矿组矿物、辉铜矿、自然银、银硫化物和硫盐、贱金属硫化物、碲化物等.矿床中含有酸性条件下稳定的矿物，如明矾石、高岭石、迪开石、叶腊石、硬水铝石和绿黄晶。遭受酸性蚀变最强烈的岩石是一种被称为多孔硅化岩的二氧化硅残余，它常常是赋矿岩石，并伴有一个高级泥质蚀变晕，该蚀变晕向外依次形成伊利石→伊利石/蒙脱石→蒙脱石分带。典型的蚀变组合为泥化、石英-高岭石-钾云母、石英-伊利石-蒙脱石、石英-高岭石、明矾石-重晶石-叶腊石等。高硫型矿床的矿石组构变化较少，最为显著的特征是残余(多孔状)石英块体，成矿溶液是200℃~250℃的酸性流体。金瓜石金矿床合湾北部金瓜石地区，从1898~1987炼出92吨Au、119101吨Cu和183吨Ag。Σ500t矿床在成因和空间分布上与本山、九分及武丹山更新统英安岩有关。本山主矿脉长2000多米，探采深度从海拔650m到海平面以下160m，共计810m。\n矿体主要是Au-Cu脉、含Au脉以及Au-Cu角砾岩岩筒。矿石矿物为:自然金、富银的银金矿、硫砷铜矿、四方硫砷铜矿及含金黄铁矿等。构造位置——菲律宾板块俯冲于欧亚板块之下成矿英安岩U-Pb年龄1.18Ma英安岩分为喷出相和侵入相，富钙斜长石的核部富钙(An70~90)，并有一偏钠质的反应边(An50)。从台湾到琉球，中性次火山岩富Au，其特点是Al2O3、K2O、Rb和Pb高，而87Sr/86Sr初始比值低。英安岩中的镁铁质矿物主要是黑云母和角闪石，其次含有少量的紫苏辉石和普通辉石。矿化均与侵入相英安岩有关，普遍发育绿泥石化。成矿与硅化和泥质蚀变围岩有关，硅化多阶段性。主矿脉——早期硅化英安岩中约含1g/tAu，晚期隐晶质石英或燧石的Au可达5~10g/t。牛伏的角砾岩——早期的黑色燧石和中期的黄色燧石3~5g/tAu，晚期白色燧石却几乎不含Au。不一致性？泥化主要是地开石化、珍珠陶土，还有叶腊石，明矾石。泥化和硅化的分带有不同情况：主脉——泥化在硅化之上角砾岩筒——泥化在硅化带之下泥化带也含金自然金、银金矿、黄铁矿是主要矿石矿物，黄铁矿含金12g/t（0~100g/t）垂向分带上部——高岭石-明矾石-硬水铝石-辰砂-银金矿-硫砷铜矿-黄铁矿（立方、五角）（200℃）中部——地开石-珍珠陶土-叶腊石-硫砷铜矿-黄铁矿（八面体）（200~300℃）下部——粗大八面体黄铁矿-脆硫锑铅矿-硫砷铜矿（375℃）2.陆相次火山热液矿床在陆相火山活动的晚期或间隙期，常伴随有浅成一超浅成相次火山岩的侵入活动，它们大多产在火山机构的各种断裂裂隙中，与相应的火山岩密切共生。与陆相次火山气液有成因联系的矿床称为陆相次火山热液矿床。陆相次火山热液矿床的典型实例有斑岩铜(钼)矿床和玢岩铁矿，它们具有重要的工业价值。(1)斑岩铜矿床(又称细脉浸染型铜矿)的特征1)母岩——年轻的斑状结构的中酸性浅成或超浅成的小侵入体。2)构造：受区域性断裂构造带控制，故常呈带状分布。矿体常受次级构造控制，即岩体和围岩中的微裂隙控制(层间裂隙、片理、原生裂隙等)。另外有的斑岩中角砾岩化或角砾岩体很发育。3)围岩影响：矿体的围岩岩性对成矿有一定影响，如为硅铝质岩石，裂隙较发育，有利于矿液在岩体内部特别是顶部和接触带成矿，如多宝山矿床。4)矿化共生类型：与脉状铜矿——美国比尤特矽卡岩铜矿床——中国玉龙、城门山5)围岩蚀变：蚀变范围可达几百米到几千米。常具明显的、有规律的水平和垂直的分带现象。钾长石化——石英绢云母化——泥化——青磐岩化——次生石英岩化自岩体中心向外可分为:钾化带(钾质蚀变带):包括钾长石化和黑云母化。主要矿物为钾长石、黑云母、石英。石英-绢云母化带(似千枚岩化带):主要矿物成分有石英、绢云母、少量黄铁矿。泥化带(粘土化带)，矿物成分有高岭土、绢云母、石英、绿泥石。青盘岩化带，矿物成分为绿帘石、绿泥石、绢云母、石英、黄铁矿。上述四个带在一个矿床中不一定都存在，可以是其中某一两个带特别发育。6)矿体特征矿体形态主要受各种复杂地质条件控制，矿体形状多呈柱状、筒状，环状、似层状等。7)矿石矿石中金属矿物有黄铜矿、辉钼矿、斑铜矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、辉钼矿、金、银等矿物，常伴有黄铁矿非金属矿物多为石英、绢云母、重晶石等。8）矿石构造以细脉浸染状为主，也有呈致密块状、角砾状等。9）矿石品位一般较低，但矿化均匀，埋藏浅，规模大。10）矿化分带明显，自斑岩体向外为:Mo→Mo、Cu→Cu→Cu、S(黄铁矿)→Au、Ag。(2)斑岩铜矿的成因认识斑岩蚀变的开始温度为600℃~800℃，金属硫化物大多数形成于350℃~250℃，并一直延续到低温阶\n段，在成矿过程中曾有沸腾现象。矿床形成的深度介于中深（6~8km）到浅成的范围。关于斑岩及铜、钼等金属来源——上地幔和地壳分界面附近分异出来的中-中酸性岩浆。成矿流体早期为岩浆水，中后期地下水比例增大。有人认为，斑岩铜矿的形成是由深部上升岩浆热液与围岩地下水对流循环相互作用的结果。不少学者试图以板块构造理论为基础，建立斑岩铜矿的成因模式，R.H.西里托提出的模式就是一例。从世界上已知斑岩铜矿多位于两个板块的接触带或地缝合线上，且与钙碱性岩浆作用有密切关系，以及斑岩铜矿床的附近岩石中常含铜很少等事实，为上述成因模式提供了实际资料。斑岩铜矿可以形成于多种构造环境：①大陆边缘弧②岛弧③大陆-岛弧-大洋碰撞带④板块内部活化带山根拆沉（3）玢岩铁矿“玢岩铁矿”是指在陆相安山质火山岩分布区，与辉石闪长玢岩——次火山岩或火山一侵入岩体有空间、时间以及成因上联系的一组以铁为主的矿床。矿化类型：1)岩体中心浸染状和细脉状矿化:属晚期岩浆到高温气液交代矿床，为浸染状及细脉状的钠柱石(钠长石)-透辉石-磷灰石-磁铁矿组合(陶村式)。2)岩体顶部及边部的脉状、网脉状、角砾状矿化:属伟晶高温气液交代-充填矿床，为阳起石(透辉石)-磷灰石-磁铁矿组合(凹山式)。3)岩体与安山岩、凝灰岩的接触带上的块状及脉状矿化:属接触交代-充填矿床及矿浆充填(?)矿床，为透辉石-石榴石-磷灰石-磁铁矿组合(梅山式)。4)岩体与前火山岩系沉积岩的接触带及沉积岩中的块状、角砾状、脉状、网脉状矿化:属接触交代一充填矿床，为(透辉石-阳起石-碱性长石)-金云母一磷灰石一磁铁矿组合(凤凰山式)及矿浆充填矿床（？）(姑山式)和伟晶高温气液交代-充填矿床(凹山式)。5)岩体附近火山岩中的脉状矿化:中低温热液充填型石英-镜铁矿组合(龙虎山式)6)层状、似层状矿化:属火山-沉积矿床(龙旗山式)。玢岩铁矿的一般特点：(1)与矿化有关的岩体岩石化学特征与铁矿有成因联系的辉长闪长岩—辉长闪长玢岩是一套中基性富钠质次火山岩(2)矿体形态与矿床构造特点紧密关联的矿体形态复杂多样:角砾岩体及角砾岩筒状矿体产于钟状构造中的钟状、环状和半环状矿体。岩体顶部及邻近围岩中的裂隙和脉状矿体。岩体中原生裂隙构造控制似层状矿体的浸染状矿化。(3)围岩蚀变早期蚀变主要形成一些不含水的铁镁硅酸盐矿物，如方柱石化、辉石化、石榴子石化，统称为类矽卡岩化。钠长石化晚于并交代方柱石而呈方柱石假像，后阶段伴随磁铁矿化。中期蚀变为青盘岩化主要形成含水硅酸盐矿物，如阳起石化、金云母化、绿帘石化、绿泥石化以及碳酸盐化等，并伴随着广泛的磁铁矿化，后阶段黄铁矿化加强。晚期围岩蚀变主要以泥化、碳酸盐化为主(或称“泥英岩化”)，伴有黄铁矿化。磁铁矿部分呈假像赤铁矿化，并在铁矿外围形成黄铁矿化外壳。蚀变带自下而上相应地可分为三个带：上部浅色蚀变带即为晚期蚀变的"泥英岩化“中部深色蚀变带，为方柱石、辉石、石榴子石岩相带。它们均为早期“类矽卡岩蚀变”。中期“青盘岩化”叠加在早期蚀变带(中、下蚀变带)内。下部浅色蚀变带，为硷性长石岩相带，铁矿石中以透辉石(阳起石)-磷灰石-磁铁矿三矿物为基本组合，以及富含钒、钛元素是这类矿床的特征性标志。(4)玢岩铁矿成因与地幔来源或幔壳混合来源的中基性岩浆有关。成矿流体以岩浆热液为主，Fe主要以Na-Fe-Cl-P的各种以溶络合物形式迁移。成矿物质的沉淀发生在自晚期岩浆→岩浆期后低温热液→湖相沉积的长链的岩浆演化过程中。不同的构造和围岩性质影响到矿化的类型:接触交代型/热液充填型;伟晶型/其他类型有人主张：在岩浆侵入的某些较深部位(相对而言，在富碱和富磷的条件下，岩浆分异较彻底，而成为两个极端：钠长岩质熔浆和矿浆(富含铁矿质的熔浆)。4.海相火山-次火山热液矿床这类矿床的成矿作用是在海水的底部或接近海底条件下进行的。它们的形成主要与海相火山喷发间隙\n期或晚期的火山气液作用有关。矿床的形成温度一般在50~350℃的范围，极限温度达到405℃。海相火山热液矿床的主要类型有：绿色凝灰岩建造中的“黑矿”矿床细碧角斑岩建造中的含铜黄铁矿型矿床流纹岩-安山岩建造中的菱铁矿矿床基性、中性火山岩建造中的赤铁矿-磁铁矿矿床等(1)与火山作用有关的热水沉积矿床（VMS）——黑矿型矿床产于岛弧环境，与第三纪中酸性海相火山岩有关的，由海底火山喷气-沉积形成的块状硫化物矿床。黑矿取名于日本，世界各地其他黑矿型矿床多易遭受变质，加拿大、澳大利亚等，我国甘肃白银厂。块状硫化物矿床如果形成于大洋中脊环境，则称为塞浦路斯型。这类矿床均产于绿色凝灰岩区，矿体附近以中性、酸性熔岩和火山碎屑岩为主，还有斑状次火山岩的侵入体和角砾岩。燧石岩和含铁建造、含锰的炭质、石墨质泥岩和页岩也很常见。"黑矿"矿床矿体大多成层状，也有呈不规则状产出者，在层状矿体的下部常有一些网脉型矿石。矿床中矿物种类繁多，最常见的有黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、银金矿、自然银、石膏、硬石膏、重晶石、赤铁矿和一些硅酸盐矿物。围岩蚀变一般为硅化、绢云母化、绿泥石化和泥化，且呈带状分布：蒙脱石-沸石带(矿体上盘外带)绢云母-绿泥石-黄铁矿带(矿体上盘内带)绢云母-绿泥石-石英带(矿体内)硅化带(矿体下盘)矿化分带(自上而下)(图9-10):黑矿:闪锌矿、方铅矿、重晶石;黄矿:黄铁矿、黄铜矿;硅矿:黄铜矿、黄铁矿、石英（网脉）石膏矿:石膏、硬石膏。黑矿上部常有薄层含赤铁矿和锰矿物的硅质泥岩，有些地方成为硅质铁矿。有时这一层含铁锰的硅质泥岩与黑矿带之间还存在一重晶石带。黄矿和黑矿带中常可见到具沉积特征的层状构造。另外，矿石碎块从底部向上由大逐渐变小，这种碎块分级的渐变性也是沉积特征之一。据黑矿的包裹体测温资料，成矿温度约为250±50℃。含盐度约为NaCl(重量)5%。Guber和大本洋(1978)根据现在海洋中有孔虫生活环境的对比，认为黑矿矿化过程中海水深度大大超过1800m。据同位素研究资料，黑矿矿液δ18O为0~+5‰，δD为-30~-3‰，介于海水与岩浆水之间。部分热液来源于岩浆，部分来源于岩石孔隙中保留的“原生水”或者下渗的海水。热液中金属的来源，是从火山岩中萃取出来的或者直接来自火山岩浆。成因模式海底火山喷流（岩浆水+海水）喷气孔含矿热液与海水快速反应，生成石膏烟囱，内壁生长硫化物烟囱增高（高度可达10m以上），坍塌，碎片堆积后经改造成矿海水中的白色烟雾是硫酸钙之类硫酸盐质点，直接沉积呈层状矿体。黑色烟雾是含矿热液与海水快速反应生成的硫化物质点。有些矿床似层状矿体可能并未喷出海底，而是在近海底含矿热液自下向上交代海底沉积物形成的。针对这种情况，Large提出4个阶段：第一阶段喷流作用的起始阶段，热液温度较低(150℃~250℃)，首先在海底沉积高孔隙度的方铅矿、闪锌矿、黄铁矿矿石;第二阶段热液温度升高(250℃~300℃)，并富含Cu;该阶段上升的热液在经过第一阶段沉积的铅-锌矿石时，热液中的铜便在其孔隙中沉淀，或以交代方铅矿和闪锌矿的方式析出，交代过程中Pb、Zn向矿层的上部活化转移;第三阶段热液温度更高(300℃~400℃)，不但使Pb、Zn进一步往矿层上部转移，也可能使Cu往上转移，从而在最下部形成了一个缺乏各种贱金属的黄铁矿核，这样，便造成了层状矿体中从下到上由黄铁矿矿石到铜矿石再到铅-锌矿石这样的垂直分带;第四阶段喷气活动减弱，热液温度降低，方铅矿、闪锌矿、重晶石和碳酸盐等叠加在早先形成的各个带之上。（2）沉积岩容矿的热水沉积矿床（SEDEX）沉积岩容矿的喷流沉积型铅锌矿床（sedimentaryexhalativedeposit），简称SEDEX型矿床。与VMS型的区别在于含矿建造无火山岩，成矿可能与岩浆作用没有联系。特点\n1、SEDEX型矿床主要形成于拉张的构造环境——受裂谷控制的克拉通内或其边缘的沉降盆地，或拉张的断裂坳陷带、地堑。2、容矿岩石主要为细碎屑岩(页岩、粉砂岩),以及部分碳酸盐岩。矿床内发育不同类型热水沉积岩,如硅质岩、钠长石岩、重晶石岩、镁铁碳酸盐岩、电气石岩等。3、矿床上部常由一个或多个层状、似层状或透镜状硫化物矿体组成,层位稳定。在层状矿体的下面,有时可看到网脉状或脉状矿化体(矿化蚀变筒。4、矿石具明显的沉积构造——条带状构造、纹层状构造、粒级层理、韵律层和软沉积滑动变形构造。5、矿石矿物以简单硫化物为主,有黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿和少量黄铜矿,有时可见白铁矿和毒砂。6、现金属分带现象从断裂带由内向外：Cu→Pb→Zn→Ba→Fe从深部至浅部：Cu→Zn→Pb→Ba→Fe第九章风化矿床一、风化矿床的概念及特点1、概念风化矿床：地壳表层的岩石和矿石在太阳能、大气、水和生物等地质外营力的作用下，发生物理的、化学的以及生物化学的变化，并使有用物质原地聚集形成矿床的地质作用，由这种作用形成的矿床叫风化矿床。2、风化矿床的特点：(1).常是第三纪(R)和第四纪的产物，若早于R,则叫古风化矿床；(2).矿床与原岩分布范围一致，或相差不远，通常情况下，风化矿床以中小型为主；(3).组成风化矿床的物质是在风化条件下很稳定的元素和物质；(4).风化矿床向地下渗透的深度一般小于200m，但大多数为裸露或埋藏浅，成面状分布，结构疏松。一、风化成矿作用（一）物理风化作用地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地产生机械破碎而不改变其化学成分的过程称物理风化作用。1、岩石释重存在于深部的岩石承受巨大的静压力。一旦上覆岩石遭受剥蚀而卸载时，岩石释重，随之而产主向上或向外的膨胀作用，形成一系列与地表平行的席裂构造，称为席理。2、岩石、矿物的热胀冷缩不同矿物体胀系数差异：石英为31×10-6，普通角闪石为28.4×10-6，长石为17×10-6。当温度反复变化时，差异胀缩能使完整的岩石破裂松散。晶体各个方向上的线胀系数也不相同，受热或冷却时各个方向上的膨胀与收缩也不一致。如石英晶体长轴的线胀系数只有短轴的l/2,从而导致晶体的破裂。我国西北沙漠地区夏季的白天气温高达47℃，而夜间气温下降到-3℃，昼夜气温差达50℃;北非的撒哈拉沙漠夏季白天气温可达53℃，而夜间气温可降至-8℃，昼夜气温差达6l℃。原苏联的卡拉库姆沙漠，当白天气温达43℃的时候，沙粒温度高达80℃;到了夜晚沙粒降温比空气快，温度降低至18℃。所以这些地区物理风化作用最为强烈。3.岩石空隙中水的冻结与融化水结冰后的体积比原来水的体积增大了1/11左右。体积增大对岩壁产生每平方厘米数百—上千巴以上的压力，这样巨大的压力就会扩大和增加岩石空隙。反复冻结融化使裂隙扩大。这个过程称为冰劈作用。在较高纬度和中纬度的高山地区，昼夜温度变化在0℃上下，冰劈作用频繁，是岩石风化的主要原因。冰劈作用的结果使岩石破裂崩解。4.岩石孔隙中盐分的结晶与潮解实验得知，明矾从溶液中结晶后体积要增大0.5%。实验证明，将花岗岩块浸泡在常温下饱和硫酸钠的溶液中17小时，然后在105℃的温度下干燥7小时，如此反复进行42次，花岗岩便发生崩解。在强烈蒸发地区：高盐度地下水沿着毛细孔隙向上运动——蒸发、过饱和、结晶——体积膨胀对围岩施加压力——夜晚温度降低，盐矿物吸水、溶解－压力解除。如此反复，导致岩石物理破坏。（二）化学风化作用1、土壤水的特点土壤水与雨水比较，其的特点是含盐量和CO2含量显著增加，并含有机酸。其CO2含量通常是大气中的10~40倍，这主要是由于有机质氧化过程中放出大量CO2所造成。土壤水一般常为弱酸性~弱碱性，但土壤水的成分和\npH值常随原岩成分及时间的变化而不断发生改变。2.化学风化作用的进行方式(1)氧化作用铁橄榄石的氧化反应为:2Fe2SiO4+O2+4H2O→2Fe2O3+2H4SiO4铁的金属硫化物如黄铁矿的氧化反应为:2FeS2+7.5O2+4H2O→Fe2O3+4SO4+8H+这说明，该反应过程除生成赤铁矿(或褐铁矿)外，还形成硫酸。硫酸的加入可大大提高水的腐蚀能力，造成岩石进一步风化。(2)水化作用(水合作用)水合作用是指把水结合到矿物晶格中去的作用。水在矿物中常呈nH2O的形式出现。硬石膏(CaSO4)转变为石膏(CaSO4·2H2O)，结晶赤铁矿(Fe2O3)转变为水赤铁矿Fe2O3·nH2O)，长石转变为水云母2K[AlSi3O8]+2H2O+K+→K<1Al2[(Si,Al)4O10](OH)2·nH2O(3)水解作用水解作用是由水电离而成的H+置换矿物中的碱金属的作用。水解的结果引起矿物的分解。OH-和矿物中的金属阳离子一起溶解于水而被带出，其中部分金属阳离子可被胶体吸附。水中的H+与铝硅酸络阴离子结合成难溶解的粘土矿物残留在风化壳中。(4)酸的作用A、碳酸的作用在硅酸盐和铝硅酸盐矿物与碳酸作用时，其中的阳离子(如Fe2+、Ca2+、K+)常形成重碳酸盐或碳酸盐，同时SiO2被分解出来。由于溶解度不同，在碱金属中，除部分K由于分解后被难溶产物吸收仍留于原地外，大部分被带出。Ca与Mg由于活泼性较小，它们的碳酸盐容易沉淀下来。但如果介质中游离的CO2多，则这些简单的金属碳酸盐生成重碳酸盐:CaCO3+H2O＝CO2+Ca(HCO3)2碳酸与硅酸盐和铝硅酸盐矿物作用的实质是使这些矿物中的阳离子及二氧化硅迁出，从而导致矿物的彻底分解。B、腐殖酸的作用生物有机体分解时，会产生大量的腐殖酸。腐殖酸虽然也是一种弱酸，但在地表条件下要比二氧化碳活泼，仍能分解铝硅酸盐矿物而形成各种易迁移的腐殖化合物。(5)胶体作用硅酸盐和铝硅酸盐矿物完全破坏，被游离出来的Al2O3和SiO2以及由含铁硅酸盐矿物分解出来的Fe2O3常形成胶体。胶体间的相互作用、凝聚与晶化对于形成许多表生矿物有着重要的作用。例如SiO2和A12O3胶体按不同比例凝聚和晶化，可以形成不同的粘土矿物。胶体具有从介质溶液中吸附离子的能力，例如带正电荷的铁和铝的氢氧化物胶体可吸附PO43-、VO3-、AsO3-、SO42-等阴离子;带负电荷的粘土胶体(如高岭石和蒙脱石等)则常吸附Be、Pb、Cu、Hg、Ag、Au等阳离子;SiO2的胶体常吸附放射性元素等。（三）生物风化作用1、生物风化作用效能（1）产生气体绿色植物的光合作用H2O+CO2=(HCOOH)n+O2产生O2；微生物的生理活动和有机体的分解能生成大量的CO2、H2、S和有机酸等。它们直接影响介质的pH值和Eh值，从而强烈影响风化作用的进程。（2）氧化和还原如铁细菌(Ferrobacillus)能将二价铁氧化为三价铁;硫细菌(Thiobacillus)能把硫化物氧化成硫酸盐。如有细菌参加的黄铁矿的氧化反应可写成:2FeS2+15O2+H2O＝Fe2(SO4)3+H2SO4氧化作用的结果产生了可溶的金属硫酸盐和硫酸，硫酸则将进一步加速岩石的风化。许多风化成因的铁或锰矿床都和微生物作用有关。还原硫酸盐细菌(如Desulfovibrio和Desulfomaculmi)则能将硫酸盐(如水溶液中的硫酸根离子)还原为H2S:SO42-+8e+l0H+==H2S+4H2O溶液中的任何金属与H2S反应都能生成硫化物沉淀。砂岩和碳酸盐岩中所含金属硫化物的成因，可能与此作用有关。（3）浓集金属生物生存期间，不断地从周围介质中有选择地吸取某些元素，然后在新陈代谢过程中以有机化合物形式把它们固定下来。\n如捷克的奥斯兰地区的一吨水木贼的灰分中存在着610g金，在另一种木贼的一吨灰份中含有63g金，而当地土壤中仅含金0.1g/t;一些有孔虫和水藻中含铁达20％以上。（4）合成有机化合物有机质之所以能影响元素的迁移和集散，主要在于它可以和原生矿物中的金属元素组成螯合物。螯合物比一般的络合物具有更大的稳定性，能在风化壳中自由迁移。2、生物风化作用的进行方式(1)生物机械风化作用根劈作用植物根长大时对围岩产生的很大压力。植物根系的楔插作用或根劈作用，可能仅次于冰劈作用。据观察，十分细小的地衣菌丝(根)可渐渐瓦解页岩，它钻入闪长岩，可从矿物表面剥开片状颗粒。(2)生物化学风化作用生物的化学风化作用是通过生物的新陈代谢和生物死亡后的遗体腐烂分解来进行的，植物和细菌在新陈代谢中常常析出有机酸、硝酸、碳酸、亚硝酸和氢氧化铵等溶液而腐蚀岩石。生物遗体腐烂分解，形成一种暗黑色胶状物质，叫腐殖质。腐殖质含有的有机酸，对岩石、矿物有着腐蚀作用。高岭土在实验室内要1000℃的高温经化学处理才能分解，而硅藻在常温下就能完成这一分解过程。利用微生物的这种能力可进行生物选矿，如石油的脱蜡，用细菌回收废矿液中的金、银、铜等。（四）风化分异元素在特定的风化条件下迁移能力的不同，引起了它们的彼此分异——"风化分异"。A·M彼列尔曼(1955)提出用"水迁移系数——Kx来衡量元素在风化带中的活动能力。计算公式如下:（五）风化作用的阶段性1、破碎阶段以物理风化为主，形成岩石或矿物的碎屑。2、饱和硅铝阶段其特点是在CO2和H2O的共同作用下，铝硅酸盐和硅酸盐矿物开始分解，游离出碱金属和碱土金属(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)阳离子组成弱酸盐，使溶液呈碱性或中性反应，并使一部分SiO2转入溶液。此阶段中形成胶体粘土矿物——蒙脱石、水云母、拜来石、绿脱石等。蒙脱石：Al2[Si4O10](OH)2•nH2O3、酸性硅铝阶段SiO2进一步游离出来。碱性条件逐渐为酸性条件所代替。(蒙脱石、水云母)又被不含K、Na、Ca、Mg盐基的粘土矿物——高岭石、变埃洛石等。高岭石：Al4[Si4O10](OH)8将达到此阶段的风化作用，称为粘土型风化作用。4、铝铁土阶段这是风化最后阶段。铝硅酸矿物被彻底地分解，主要剩下铁和铝的氢氧化物及一部分二氧化硅。它们呈胶体状态在酸性介质中聚集起来，在原地形成三水铝矿、褐铁矿及蛋白石堆积。由于它是一种红色疏松的铁质或铝质土壤，所以也称为红土。达到此阶段的风化作用，通常称为红土型风化作用。上述四个阶段是一般完整的风化过程，但在同一地区不一定都进行到底。风化作用的阶段性常受母岩岩性、气候、地形等因素的控制。长石的风化过程K[AlSi3O8](钾长石)→KAl2[AlSi3O10](OH)(绢云母),pH=9.5→K1-nnAl2[AlSi3O10](OH)2•H2O(伊利石),pH=9.5~7.8→Al2[Si4O10](OH)2•nH2O(蒙脱石),pH=8.5~7→Al4[Si4O10](OH)8(高岭石),pH=5~3.5（六）风化作用的分带性氧化作用带水解作用带淋滤作用带水合作用带水合作用带（下部）这是硅酸盐矿物通过水合作用形成水云母和水绿泥石(少量地带出碱金属)，岩石发生崩解，在裂隙和空洞中有时沉积菱镁矿。往更深处逐渐过渡为末风化的母岩。淋滤作用带这里主要发生硅酸盐矿物中的碱金属的淋滤作用，并开始形成粘土矿物。此带岩石具有粘土、云母状(鳞片状)的外貌。水解作用带（中部）此带中氧化作用刚开始，但水解作用强烈发展，使碱金属和碱土金属从硅酸盐矿物中强烈淋出，并分解为氢氧化物和硅酸。此带中最大量地聚集着Fe和Al的含水硅酸盐(粘土\n矿物)，常具绿色和黄绿色，并呈粘土状和斑点状。氧化作用带（上部）此带中主要发生着氧化作用，水解作用趋向结束，形成了化学风化的最终产物:Fe、Al、Mn、Ti的氢氧化物。它们常具疏松的构造，呈褐色、红色或淡白色。上述各带之间没有明显的界线，而呈逐渐过渡，在自然界中一般很少见到完全的分带现象。二、风化成矿的条件1、气候条件寒带、极地冻土带：风化作用弱；物理风化有一定的表现和强度。温带内陆沙漠、热带沙漠气候区：蒸发量大于降水量；物理风化强于化学风化；化学风化主要处于K、Na、Ca、Mg的淋失。热带、亚热带湿热地区：降雨量充沛，温度高——化学风化为主，风化壳发育。原矿物的彻底分解——Fe、Mn、Al大型矿床。气候与纬度、高程以及与海洋的联系有关。2、原岩条件富铁的岩石（超基性岩、基性岩、含铁的碳酸盐等）——红土型铁矿富铝岩石（碱性岩、玄武岩、变质岩等）——红土型铝矿富硅富铝岩石（花岗岩类）——高岭土矿富磷的岩石（碱性岩、富磷大理岩等）——磷矿富锰岩石（变质岩、沉积岩）——风化壳锰矿富稀土元素岩石（花岗岩）——离子吸附型稀土元素矿床3、地貌条件地形起伏大的地区：风化产物不易在原处保存，物理风化占优势，化学风化弱。地形有起伏，但是幅度不大（丘陵）地区：物理剥蚀作用受到拟制，化学风化占优势；地势的起伏影响地下水位的高低——氧化带有一定的厚度。地形过于平坦：地下水为高，不利于风化作用进行。4、 水文地质条件渗透带：地下水中氧气和二氧化碳量大，生物、微生物作用强——利于岩石风化流动带：处于潜水面与停滞水面之间，O2和CO2少，盐分高——沉淀、胶结作用停滞水带：地下水与岩石处于平衡状态，相互作用较弱，岩石变化轻微。5、 地质构造条件地壳相对升降运动将影响到风化壳的发育进程。稳定的、缓慢抬升的地质构造环境有利于风化作用的持续进行。地壳的下沉或静止不动都对风化作用不利。6、 时间条件长时间的风化作用是形成有工业价值风化矿床的重要条件之一。三、风化矿床类型1、残积矿床原生矿石或岩石遭受以物理风化作用为主的风化破坏，原生矿物在原地或稍有移动的斜坡上堆积所形成的矿床。其中残积――原地盖于基岩之上；坡积——有短距离的移动。类型：澳大利亚卡尔古丽金矿、广西富贺钟锡矿、江西会昌铌钽矿2、残余矿床原岩或矿体经强烈的化学风化作用和生物风化作用，原矿物分解，产生的难溶组份在原地以新的矿物富集所形成的矿床。矿床类型与实例：阿肯色红土型铝土矿、江西星子高岭土矿、巴西、古巴等红土型铁矿。3、淋积矿床原岩或原矿石经强烈化学风化和生物风化作用，原矿物分解，产生的有一定活动性的组分，向下渗透到潜水面附近，通过沉淀、胶结或交代作用富集而成的矿床。矿床实例：新喀里多尼亚镍矿，云南硅酸镍矿，某些磷矿四、硫化物矿床的风化1、 硫化物矿体风化壳的结构氧化带：硫化物减少，氧化物增多。完全氧化亚带——Fe、Mn氧化物、氢氧化物（铁帽）淋滤亚带——溶解度较大的盐类物质被淋滤，干旱地区的淋滤带可以有石膏、黄钾铁矾等盐类矿物。次生氧化物富集亚带——次生硫化物再次被氧化：黑铜矿、赤铜矿次生硫化物富集带：氧化带中分解出来的可活动组分置换原生硫化物的金属离子——次生硫化物。2、 风化过程氧化带：2FeS2+7O2+2H2O＝2FeSO4+2H2SO44FeSO4+O2+2H2SO4＝2Fe2(SO4)3+2H2O（细菌参与）\n2FeS2+7.5O2+H2O＝Fe2(SO4)3+H2SO4Fe2(SO4)3+6H2O＝2Fe(OH)3+3H2SO4(水解)氢氧化铁脱水：2Fe(OH)3→Fe2O3•nH2O(褐铁矿)2FeCuS2+8.5O2+2H2O=Fe2O3+2CuSO4+2H2SO4PbS(方铅矿)+2O2=PbSO4(铅矾)PbS+H2O+CO2+O2=PbCO3(白铅矿)+H2SO4ZnS+2O2=ZnSO4ZnSO4+CaCO3+2H2O=CaSO4•2H2O+ZnCO3(菱锌矿)次生硫化物富集带：Schurman系列（亲硫性有强到弱）:Hg－Ag－Cu－Bi－Cd－Pb－Zn－Ni－Co－Fe－Mn该系列前面的元素可以置换硫化物矿物中的该系列中相对靠后的元素。5FeCuS2(黄铜矿)+11CuSO4+8H2O＝Cu2S(辉铜矿)+5FeSO4+H2SO4CuFeS(斑铜矿)+CuSO4=2Cu2S+2CuS(铜蓝)+FeSO45FeS2+14CuSO4+12H2O=7Cu2S+5FeSO4(易溶)+12H2SO4PbS+CuSO4=CuS+PbSO4(难溶)ZnS+CuSO4=CuS+ZnSO4(易溶,带出风化壳)次生氧化物氧化带:3CuS+3Fe2(SO4)3+6H2O+3.5O2=Cu+Cu2O(赤铜矿)+6FeSO4+6H2SO4Cu+Cu2O+O2=3CuO(黑铜矿)其他原生矿床遭受风化也可以形成次生富集,如沉积低品位锰矿→高品位优质锰矿;沉积或沉积变质贫铁矿→风化淋滤型的富铁矿;磷矿→淋积型磷矿等.第十章沉积矿床一、沉积矿床概论（一）沉积矿床特点1、同生性—矿体与其围岩在同一沉积环境中连续沉积而成。2、成层性—矿体成层状产出；局限性水盆：扁豆状、条带状。3、整合性――矿体与围岩整合接触；成岩作用形成的小脉体可以切割层理，但一般不穿过层面。4、岩性岩相关联性——砂金与砾岩和粗砂岩相有关；粘土矿常常产于煤系地层中；沉积铜矿常常与红色岩系和盐类沉积有关等。5、成分多样性——可形成的矿产种类多；单一矿床矿物成分可以简单，也可以非常复杂（黑色页岩型多元素矿床）。6、分带性——化学沉积为主的沉积矿床常常表现出矿物的带状分布。（二）沉积成矿作用1、物质来源大陆岩石矿床的风化所产生的碎屑和可溶解物质海底火山作用喷溢喷发物质地下岩石矿物被地下水溶解带出海水2、成矿介质（1）河水、海水、湖水（2）风（3）冰川流（4）浊流3、成矿物质搬运形式矿物碎屑（多数情况下为原来基岩的耐风化矿物）胶体和细悬浮物质真溶液（离子）生物碎屑有机溶液4、物质沉淀的因素动力与重力的对比——机械沉积温度变化——胶体沉积压力的影响（CO2）——磷酸盐Eh-pH值的改变——Fe、Mn浓度提高——盐类矿床物质的溶解度大小5、沉积分异作用机械沉积分异；化学沉积分异；成岩分异。(1)机械沉积分异：水动力◄►碎屑大小、比重、形状上游——————下游砾石―――粗沙―――粉沙重矿物——————轻矿物等轴―――柱状―――片状（2）化学沉积分异：溶解度+浓度;Eh-pH近岸——————远岸溶解度小的矿物——→溶解度大的矿物\n(3)成岩分异埋深－氧化还原界面－溶解度—微生物▬►变价元素(Fe、Mn、U、V等)沉淀溶解氧化Fe3+Mn4+U6+还原Fe2+Mn2+U4+溶解沉淀6、沉积矿物分带主要受控于Eh—pH条件：Fe：Mn：主要受控于溶解度和浓度：石膏－石盐－钾石盐受控于水与矿物的相互作用：上游←含银自然金——自然金→下游7、沉积成矿演变同生阶段—沉积阶段成岩阶段—压实、排水、矿物相变、局部富集与贫化后生阶段—加热地下水溶解、再沉淀（充填／交代）→成矿物质的转移（Pb、Zn、Cu等）8、沉积矿床分类机械沉积矿床（砂矿床）蒸发沉积矿床（盐类矿床）胶体化学沉积矿床生物化学沉积矿火山沉积矿床三、沉积矿床类型（一） 机械沉积矿床主要由大陆岩石风化产生的有用矿物碎屑，经由流体搬运，在适宜的条件下沉积富集而成的矿床。火山作用也可以提供砂矿的物质供应；搬运介质主要是水（河流、海水），还有冰川、风、浊流等。根据成矿环境砂矿可分为：冲积砂矿（河流作用）；海滨砂矿；湖滨砂矿；风成砂矿；冰渍砂矿；浊积砂矿等。1、冲积砂矿(1)概念:冲积砂矿是由河流搬运沉积所成的砂矿床。(2)类型:根据河道的发育阶段，沉积砂矿可以分成若干相：河床砂矿、河漫滩砂矿、阶地砂矿；河流的上游或支流可以发育洪积砂矿。(3)冲积砂矿富集部位河道由窄突然变宽处河床坡度变缓处直流与干流汇合处河曲内弯处河底凹凸不平处河障背水处瀑布锅边(4)特点冲积砂矿的分布与河流相一致矿体呈似层状、条带状、多层状等，横向变化大品位变化较大重矿物砂矿往往与粗碎屑相伴，轻矿物砂矿与细碎屑相伴矿体易于开采和选矿2、海滨砂矿（1）概念\n海滨砂矿是由波浪和岸流作用，将河流搬运来的，或海底岩石经海浪击碎选的有用矿物碎屑，经过进一步的分选富集所形成的矿床。包含海成阶地砂矿（2）分选机制平行海岸的海流与垂直或与海岸大角度相交的波浪的联合作用，使得河流搬运来的矿沙在潮汐带反复滚动分选，并能远离入海口成带状分布。（3）特点海滨砂矿矿体的稳定性比冲积砂矿好陆源的碎屑经过了长距离的搬运和磨蚀，其磨圆度和分选性较高，但是如果剥蚀源区离海不远，则分选和磨圆都较差海滨砂矿规模一般较大。湖滨砂矿与海滨砂矿相似。风成砂矿的有用矿物碎屑聚集在风成砂丘的背风坡脚。砂矿可分为现代砂矿（新近纪及其以后）和古砂矿（新近纪之前，经历了成岩作用）。（二） 蒸发沉积矿床1、概念蒸发沉积矿床是指在局限性水盆地中，溶解度较大的无机盐分，通过蒸发作用达到过饱和而沉淀所形成的矿床。矿石矿物是在水中溶解度大的矿物氯化物：石盐、钾石盐、水氯镁石、光卤石；硫酸盐：硬石膏、石膏、无水芒硝、芒硝、泻利盐；氯化物与硫酸盐复盐类：钾盐镁矾、钙芒硝、钾芒硝、杂卤石、无水钾镁矾、软钾镁矾、白钠镁矾等；碳酸盐类：水碱、天然碱；硝酸盐类：智利硝石、钾硝石等；硼酸盐类：硼砂、钠硼解石、硬硼钙石、柱硼镁石等。2、盐类矿床的基本特点（1）产于红色碎屑岩系或蒸发碳酸盐相中（2）矿体成层状、透镜状，但是由于其可塑性强，在构造的作用下可以发生较大的变化，如发生底劈穿刺构造等；也可由液体卤水构成（3）沉积韵律明显，反映成矿条件的周期性变化（4）盐矿物常有明显的分带现象，据河水注入的方式不同，可有牛眼式和泪滴式分带（5）形成于造山带的山前凹地、山间凹地或内陆坳陷盆地中3、蒸发盐类矿床的成矿条件（1）气候——干旱气候，蒸发量大于降水量。一次大的造山运动末期都有一个干旱期。世界性的成盐时期：D、P、R中国Z、O、K、R、Q（2）构造与地貌：造山带——山前拗陷、山间盆地；地台——凹陷盆地（台向斜）；“高山深盆说”。（3）岩相、岩性——咸化泻湖相白云岩－石灰岩－泥灰岩建造；海相、内陆盐湖相红色碎屑岩建造。（4）盐类矿床的保护——隔水层。4、盐类矿床成因（1）沙洲说（Ochsenius，1877）：水下沙洲把海湾与广海隔开，涨潮时海水可以补给，但浓缩的海水不易外泻，蒸发成矿。（2）沙漠说（G.Walter，1871）盐矿形成于沙漠环境。（3）干化深盆说（许靖华，1975）：地中海与盐矿层相间产出的黑色页岩中有孔虫等微体化石，表明这种岩石沉积的水深在2000米以上，而盐的沉积水深很浅，说明地中海在中新世曾经多次干涸，又被海水多次注入。（4）“萨布哈”式成盐说（论弗洛，1974）：发生在碳酸盐浅滩；孔隙水沿着毛细孔向上运动；海水Mg2+离子交代灰岩（Ca2+）—Ca离子与海水中的SO42-结合成石膏—NaCl在裂隙中晶出。第十一章煤和油页岩一、煤和油页岩矿床的概念和特点煤和油页岩是指在沼泽盆地中堆积的大量植物(包括高等植物和低等植物)的遗体残骸，在地质作用下，经成岩作用形成的固态可燃矿产。通常以成矿物质的不同分为两类:1)腐植类：泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤2)腐泥类：藻煤、石煤及油页岩（一）矿床特点:1)煤和油页岩矿床都是产于地史上温暖潮湿气候带的沉降盆地内，分布面积很广。2)矿床产于一定时代的沼泽相或湖沼过渡相黑色或灰黑色沉积岩系内，层位稳定，产状与沉积岩层一致。3)矿体多呈层状或似层状，亦有凸镜状或豆荚状等。\n4)矿石以块状、薄层状构造为主。5)煤和油页岩中的有机组份极易氧化，所以地表露头仅见氧化残余物，主要是一些粘土矿物，故煤层地表呈现灰白色粘土线，油页岩地表风化后则呈纸状构造。二、煤和油页岩的形成作用首先需要有大量植物的持续繁殖；其次是植物遗体不致全部氧化分解，能够保存下来并转化为煤。具备这样条件的场所就是沼泽环境。1、泥炭化作用第一阶段：植物遗体暴露在空气中，或在沼泽浅部多氧条件下，由于微生物和氧的作用遭受氧化和分解，产生气体和水份+腐植酸+未遭受分解的稳定的组份。第二阶段：在沼泽水的覆盖下，出现缺氧的条件，经过第一阶段保留下来的植物成分和分解产物，经过复杂的生物化学变化合成为腐植酸、沥青等新产物。腐植酸和沥青质的形成作用，实质上是凝胶化作用：植物在弱氧化至还原坏境和厌氧细菌的参与下，其木质纤维组织一方面进行生物化学变化，一方面进行胶体化学变化，二者同时发生，导致物质成分和物理结构两方面都发生变化。2、腐泥化作用低等植物和低等动物生活在湖泊、海湾和泻湖中，当它们死亡后，在水体表层和下沉到湖底的过程中，先遭受一定程度的氧化分解作用。当其沉到水底以后，由于水层和随后沉积物的覆盖，转而处于还原坏境，这时浮游生物的主要成分，如脂肪和蛋白质等即在厌氧细菌的作用下进行腐泥化作用。腐泥化作用与泥炭化作用的区别在于:1)形成腐泥的低等植物和浮游生物皆富含脂肪和蛋白质2)腐泥化作用进行时介质的pH值在8左右，这主要与蛋白质分解产生的氨有关。3)介质的氧化还原电位亦远高于泥炭化作用，因而细菌的活动微弱，生物遗体的分解较缓慢。在这样的条件，首先在湖底形成一种含水很高的絮状胶体物质——腐胶质，然后再进一步脱水、压实即形成腐泥。与泥炭相比，腐泥的氢含量高，而氧含量低，腐泥中富含沥青质，故亦称这一过程为沥青化作用。3、煤化作用由泥炭向褐煤、烟煤和无烟煤的转变称为煤化作用。煤化作用包括成岩作用和变质作用两大阶段。煤的成岩作用是由经生物化学变化形成的泥炭，在以压力为主，并包括温度因素在内的影响下，出现压实、脱水、增碳、孔隙度减少等一系列变化，逐渐固结、煤化而转变成年轻褐煤的过程。这一过程发生在地下浅处，大致在200~400m的深度内。煤的变质作用：当褐煤继续受到地壳运动的影响，使其下降到更深处，在温度和压力不断增加的影响下褐煤烟煤无烟煤石墨。石墨则已完全不具备煤的一切特性。三、煤和油页岩的物质组成1、煤的物质组成及煤岩分类煤是一种不均一的物质，其成分很复杂化学组成分为有机质和无机质两部分：有机质组份主要是C、H、O、N、S、P等元素无机质主要指水份和矿物杂质，它们在煤中的含量愈低愈好煤中的有机质主要由植物残体组成的形态分子：有木质组织碎片，孢子、花粉、角质层、树脂和藻类等；基质则为无一定外形和轮廓的有机胶体。根据形态分子和基质(凝胶化物质)的比例和配合关系，可将煤分为四种煤岩。(1)镜煤肉眼观察呈黑色，光泽强，性脆，具贝壳状断口，具垂直层理方向的裂隙。在薄片中呈桔红－褐色，呈均一体，凝胶化物质一般约占95%以上。它的挥发份和含氢量高，灰份低，粘结性强。含镜煤成分较多的烟煤宜炼焦。(2)暗煤肉眼观察呈灰色或黑褐色，光泽暗淡，坚硬，致密，含灰份较多，韧性较大，断口粗糙不规则。在薄片中形态分子多而复杂，凝胶化物质较少，矿物质含量比较多。暗煤不适于单独炼焦。(3)亮煤它的一些性质介于镜煤和暗煤之间。光泽较强，仅次子镜煤，较脆易碎，内生裂隙发育，比重较小，有时也具贝壳状断口，均一程度较镜煤差，表面隐约可见微细层理。薄片观察由多量凝胶化物质与少量形态分子组成。\n亮煤可用以炼焦。(4)丝炭色暗黑，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽，外观象木炭，疏松多孔，硬度小脆度大，易碎染指。在薄片中，丝炭的植物组织，细胞结构保存清楚，细胞腔常为矿物填充。因此，灰份高，氢含量低，碳含量高，不宜炼焦。2、油页岩的组成油页岩的物质组成为有机质和无机质两部分。有机质组份主要是沥青质(溶于CCl4)和油母质(不溶于CCl4)组成。另外还见有少量的未经充分分解，保留下来的低等生物遗体，是有机组分中的形态分子。油页岩中的无机组分主要是石英、长石、粘土、碳酸盐类以及黄铁矿等其它矿物。一般的油页岩有机质与无机质的比例为1:4。四、煤层与含煤岩系1、煤层煤层是指泥炭层经过煤化作用，由有机质和矿物质转变而成的层状、似层状或多种复杂形态的地质体（矿体）。2·含煤岩系含煤岩系简称煤系，亦有人称为含煤建造，是指聚煤盆地中的一套含煤层的沉积岩系。其岩性特点如下：(1)在岩性组成上，主要为一套黑色、灰色及灰绿色为主的沉积岩层，从砾岩到泥岩。还经常伴生有油页岩、铝土矿、黄铁矿、菱铁矿及耐火粘土等沉积矿产，反映它们是潮湿气候条件下的产物。(2)在岩相组成方面，陆相、过渡相和海相都有，尤其是沼泽相和泥炭沼泽相的存在，是含煤岩系岩相组成上的一个重要特征。(3)具有明显的旋回结构。(4)含有丰富的植物化石，它们是研究含煤岩系形成时代的重要依据之一。根据上述特点，把含煤岩系大致分为两类：1)陆相含煤岩系：陆相含煤岩系形成于内陆地区，由山麓相、河流相、湖泊相、沼泽相和泥炭沼泽相组成。含煤岩系的岩性以碎屑岩为主，其中粗碎屑的比例显著增加，并且在横剖面上和垂直剖面上的变化都较为急剧复杂。根据陆相含煤岩系堆积时的地理环境可分为，内陆山间盆地型和内陆盆地型。2)海陆交互相含煤岩系：海陆交替相含煤系，亦称近海型含煤岩系。大面积的海侵、海退，海岸线移动。岩性和岩相在横向上比较稳定，垂向变化比较频繁，旋回结构清晰，大区域内容易对比。根据近海型含煤岩系的地理环境可分为：浅海型滨海平原型海湾型五、聚煤盆地和煤田1、聚煤盆地聚煤盆地是指地史上为形成含煤岩系，提供沉积物场所的构造成因和非构造成因的盆地。聚煤盆地有侵蚀型和拗陷型两类。(1)侵蚀盆地是指地表受侵蚀作用形成的盆地，属于非构造成因的。(2)拗陷盆地是由于构造运动引起的基底逐渐沉降，沉积物不断的补偿过程中形成的。2、煤田煤田是指聚煤盆地中，同一地质时期形成的含煤岩系，经后期改造保留下来的广大地区。六、聚煤期就成煤的时代上来看，我国主要成煤期有四个：即石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪。就空间上看，上述四个主要成煤期所形成的煤田，在分布上也有一定规律性。早石炭世在华南开始有工业意义的煤层中石炭世除祁连山之东少数地区晚石炭世和早二叠世是我国最重要的成煤时期。主要分布在华北地台上，我国有三分之一的煤储量产于该煤系中。晚二叠世在华南是重要的成煤时期。主要分布在秦岭地轴和淮阳地盾以南，即主要在华南地台上，如乐平煤系。侏罗纪煤系分布普遍，广布南北各省。但分布较零散，多成孤立煤盆地，因而各煤田间相似性较少，均为远海型煤田，储量约占全国一半。第三纪煤田在全国均有零星分布。一般北方含煤层较南方老，属陆相煤系，并与下伏基岩呈不整合接触，煤层厚，产状平缓，埋藏浅，多属褐煤或低级烟煤，如辽宁抚顺煤田。在广东、广西、台湾省也较重要。七、油页岩的矿床类型\n目前主要是根据形成油页岩的古地理环境分为近海型和内陆湖泊型两类。1、近海型是指在近海的泻湖海湾、滨海三角洲外缘，以及其它滨海坏境下形成的油页岩。这类油页岩矿床一般是油页岩与碳酸盐类岩石共生，矿床分布面积广，矿层层数多。油页岩的含油率高，有的可高达24%左右。是世界上已发现的主要矿床类型。我国著名的广东茂名油页岩矿床即属此类。2、内陆湖泊型这类油页岩矿床经常与煤共生，有时呈互层出现。矿层一般较厚，有的厚达数十米，但横向变化大。含油率一般较低。我国抚顺油页岩矿床亦很著名，它是在燕山运动后期形成的地堑盆地中形成的(图12-14)。我国油页岩遍及20多个省区，时代上从泥盆纪到第三纪，尤其以侏罗－白垩纪最为重要。总的分布是中生代主要集中于我国西部省区，第三纪则集中于东南沿海地区。石油与天然气矿床二、石油和天然气(一)石油1、概念及工业意义石油是一种可燃的液体矿产。天然石油也称原油，一般是绿色、棕色、黑色或稍带黄包的油脂状液体。比重介于0.77一0.98之间，颜色愈深，比重愈大，称为重质石油。反之，颜色浅，比重小，称为轻质石油。纯粹由碳和氢两种元素组成的化合物叫做碳氢化合物，简称烃。烃可以分成几个族。石油主要是由烷族烃(CnH2n+2)、环烷烃(CnH2n)、芳香族烃(CnH2n-6)所组成。此外，石油中还含有少量的非烃类，如硫、氮、氧等，在石油灰份中还含有30多种微量元素，其中以钒和镍最突出。2·石油的成因1)认为石油直接起源于活的有机体说，细菌是促使烃类化合物转变为更多类石油烃的主要营力。从现代沉积物中发现了类似原油的烃类组合后，这一观点被人们接受过，可由于在六十年代发现现代沉积物中的正烷烃(C24一C34正烷烃)具有奇碳优势，而原油中无此种优势，因此，认为现代沉积物不可能生成大规模的石油。2)六十年代进行的实验研究表明，脂肪酸加热后可以生成正烷烃。脂肪酸成油的观点开始受到重视。但是由于现代和古代岩石中有机质的脂肪酸含量均极低，因此，脂肪酸作为大量石油的生油母质观点与地质事实不符。3)干洛根热降解成油说沉积物中含有一定数量的有机质，据统计，泥质岩中平均含有机质为2.1%，碳酸盐岩中含0.2%，砂岩中含0.05%。其中绝大多数是高分子残渣——干洛根。干洛根系指“存在于沉积岩和沉积物中、不溶解于有机溶剂的有机质”。干洛根可以从脂肪、碳水化合物、蛋白质以及腐植酸的一部分中产生出来。1962年亨特首次在隔氧条件下加热干洛根获得了烃类化合物。尔后提出干洛根热降解成油的观点。根据许多沉积盆地中干洛根和烃类含量变化关系研究，干洛根降解成油的观点正被广泛地重视。从干洛根的生油研究表明大量生油的转化温度是在50一150℃，深度在1500m以上。根据温度和深度条件，油气生成可分三个阶段:初期生气阶段，温度低于60一65℃，在正常的温度梯度下，大致从地表到1000一1500m左右。目前国内外广泛分布的以甲烷为主的成层天然气，如我国东部沿海第四纪浅层气，苏联西伯利亚气田等，埋藏都不超过1000m。主要生油阶段:温度一般在60一210℃之间，深度在2000一4000m，尤以早期在2000m上下，温度在60一120℃为最大规模的生油期。石油裂解生气阶段：沉积物进一步深埋，有机质及烃类经受更高的温度和压力，产生热解、深度变质，最终产物是最稳定的甲烷和炭质残余。以上三个阶段是互相联系，逐渐过渡的，没有严格的统一深度界线；由于各地地热梯度的不同，三个不同阶段相应出现的深度也是不同的。有利于生油的地质环境要有大量的有机物来源，有利的还原坏境，有利于石油演化的(埋藏深度和时间)温度等。长期稳定下沉的深坳陷是形成石油最主要的地质构造因素，长期下沉的沉积盆地就有可能有大量有机质的带入。沉积厚度大小，被认为是评价含油远景的因素，含油盆地在其主体部分沉积厚度不少于1500m。\n理想的情况是在长期下沉过程中伴随有一定的振荡运动，造成有利于生油和储油沉积层的交替，形成有利的生油层、储油层和盖层的组合。3·油气藏的形成油气藏是油气聚集最基本单位，是石油勘探的对象。油气藏的形成过程是石油从生油岩中挤出，进入孔隙性岩石中，经过运移到一定的部位(圈闭)聚集后形成油气藏(1)生油岩它们都是沉积岩，富含有机质，在还原环境中沉积的结构细腻的暗色岩石，分为泥质岩类和碳酸盐岩类两种类型。中东地区最重要的油田是第三纪海相油田。我国研究证明，陆相地层不但可以生油，而且可以形成相当大规模的油气聚集，从而发展了陆相生油理论。(2)储集岩(储油岩)指能够储存石油和天然气，又能输出油气的岩石。储集岩是具有良好孔隙度和渗透率的岩石，通常所见的储集岩是砂岩，其次为石灰岩和白云岩。裂隙发育的页岩、变质岩和火山岩也可以作为储集岩。(3)盖层系指不具渗透性的岩石，如泥岩、泥灰岩，以及岩盐和石膏层等。它覆盖于储集岩之上，起着遮挡作用，防止油气外逸。(4)运移油气从生油岩中被挤出，进入油气藏的过程。油气藏形成后，又被断裂破坏时，油气如沿着断裂重新运移到新的圈闭中，聚集成新的油气藏。这叫做次生油气藏。(5)圈闭进入到储集层中的油气在运移的过程中，遇到某种遮挡物，使其不能继续向前运动，而在储集层的这一局部地区聚集起来，这种聚集油气的场所称为圈闭。通常最重要的圈闭是背斜构造，油气常聚集在背斜的顶部。圈闭的形成有三个必备条件:1)储集层，2)盖层，3)封闭。根据圈闭形成的条件和生产上的习惯，圈闭可以划分为三大类(图12-18)。构造圈闭：储集层在褶皱和断层作用下形成的圈闭。包括：背斜圈闭；断层圈闭；裂缝性圈闭；刺穿构造圈闭。岩性圈闭，储集层岩性横向变化造成的圈闭。包括：凸镜体圈闭；岩性倾向尖灭圈闭；生物礁圈闭。地层圈闭:它们总是和不整合或假整合在一起，即一组不渗透性岩层，不整合地覆盖在具有储集性岩石上面造成的圈闭。包括：不整合圈闭：潜伏剥蚀突起圈闭。(6)油气藏当圈闭中聚集了一定数量的油气之后，就形成油气藏。如果圈闭中只聚集了石油，则称油藏，同时聚集了油和气，则称油气藏。具有工业开采价值时称工业油气藏。圈闭是油气藏形成的决定因素。因此，可以用圈闭的成因类型来划分油气藏类型。即油气藏可分三大类:构造油气藏；岩性油气藏；以及地层油气藏。油气藏的上下为不渗透的岩石所限，有的仅在上面有不渗透性岩层，下面为水所限。油藏内可以适当地划分出天然气部分和含油部分。含气部分称气顶。位于石油下面的水称为底水；油水边界外的水称为边水。4·含油气盆地含油气盆地是指这样的油气聚集单元。它在地质发展的某个阶段为沉积的坳陷区;在同一盆地内有一个或若干成油(生油)期，并有相似的油气聚集过程。沉积盆地的基底在横向上常表现为分割性，即盆地的内部基底有起伏，或由于升降运动的不均衡造成的隆起和凹陷。凹陷区往往是有利的生油环境，而隆起区对油气聚集是有利的。油气分布在一定的二级构造背景下有规律地成群分布。就世界上已发现的油田资料表明，各个时代都可以产油，但油气主要蕴藏在中生代和第三纪地层中;据世界187个大油田和79个大气田的统计，比例如下:第三纪占24%;中生代占63%;古生代占13%。就产出的深度看，主要产于600一3000m。从地理分布来看，主要产于波斯湾，墨西哥湾、西伯利亚、尼日利亚、加蓬……以及我国东北、华北地区等等。从大地构造看，油气的分布主要产于地台区和一些过渡区、山前坳陷带、以及地台区内的断陷盆地中。(二)天然气\n1、天然气的概念天然气通常是指地壳中以烃类为主的天然气藏中的可燃气。2、天然气的成因类型(1)生物成因天然气系指在生物化学作用带内有机质因微生物的发酵作用而形成的甲烷气，有时也包括早期低温降解作用形成的甲烷气。(2)与成油作用有关的天然气系指分散的有机质(干酪根)在热降解成油演化过程中，与石油一起形成的甲烷气，也包括液态烃在过成熟阶段热裂解形成的甲烷气。由于这种天然气在成因上和分布上与石油关系密切，故又称之为伴生气。1)油田气包括溶解于原油中的气体和从原油中析出呈游离状态的气体。后者由于地层压力降低从原油中析出，往往形成油藏的气顶，或在油田的上方形成游离气层，它们较油藏的层位要浅。每一吨油中所溶解的天然气数量不同，从几至几百立方米，甚至几千立方米。2)凝析气是一种特殊的气田气。这种气采出地面时，由于压力和温度的下降，从气态中析出液态凝析物。它是一种轻质的，淡黄色液态烃，称为凝析油。含有凝析物(油)的气体，称之为凝析气。(3)煤成气就是指煤在变质作用过程中生成的天然气。煤矿开采过程中不时涌出或爆炸的“瓦斯”，就是煤成气。煤的变质作用阶段(褐煤转变为烟煤、无烟煤、次石墨阶段)，由于温度升高，生成大量热解成因气。煤的变质作用，按照释放出气体的成分和数量，大致可分为三个阶段。第一阶段:由老褐煤到长焰煤阶段，生成的天然气量最多，在成分上以CO2为主，甲烷和重烃的比例较低，但烃气的绝对量可达2.1－4.8m3/t(煤)。第二阶段:由长焰煤到焦煤阶段，煤成气中，CO2逐渐减少，烃气的比例不断增加，并逐渐超过CO2的比例。该阶段不仅烃气的绝对量最高，而且包含较多的重烃和一定量的液态烃，是煤成气和煤成油的主要阶段。第三阶段，包括以后直到次石墨的整个阶段，此阶段总的产气率不大，但天然气的组成以烃气为主，并且烃气产生率仅次于第二阶段，烃气中甲烷占绝对优势。世界上拥有丰富的煤炭资源，可采储量约为9×1012t，约为油气总储量的40倍。因此，煤成气的潜量是非常大的。第十二章变质矿床一、概念、特点(一)概念变质矿床——由内生作用或外生作用所形成的岩石或矿石，由于地质环境的改变，温度和压力的增加，发生重结晶、重组合以及组分的活化转移后的充填和交代作用，使有用物质富集，或成为有用的物质形态，所形成的矿床叫变质矿床。变质作用本质上属内生作用的范畴。变质作用可以是原岩的固态重结晶作用、重组合作用以及形变作用等，可以发生热液充填-交代作用，也包括混合岩化作用。变质矿床两个基本概念1)受变质矿床——含矿原岩建造原先有用组份已达到可被利用的程度，它们受变质作用的改造，通常使原岩(矿石)的矿物成分和构造结构发生不同程度的变化，但有用组份的含量一般变化不大，其工业用途未发生变化。称这类矿床受变质矿床。董申保也称其为“前变质矿床”。属于这一类的，主要是铁、锰、铜、铅、锌和金等金属矿床和磷灰石等非金属矿床。2)变成矿床——原来是一些岩石，或者是含某一有用组份的矿石，经受变质作用后，使之成为矿石，或者成为具有另一种工艺技术特性的矿石所成的矿床。前者如粘土岩经受变质作用后，可以形成矽线石、蓝晶石和石榴石等矿床；后者如媒或炭质页岩，受变质作用后，可以形成石墨矿床。（二）特点（变质矿床相对于原岩的变化）1、矿物成分和化学成分的变化变质矿床的矿物成分和化学成分与原来的岩石或矿石相比，产生了显著的变化。随着矿物成分的变化，其化学成分也相应地发生显著变化。涉及到脱水作用、还原作用、重结晶作用、重组合作用、交代作用。1)脱水作用：如褐铁矿和铁的氢氧化物变为赤铁矿或磁铁矿；硬锰矿[BaMn2O16(OH)4]和水锰矿[MnO(OH)]变为褐锰矿（Mn2O3）和黑锰矿（Mn3O4）。\n2)重结晶作用：如蛋白石和石髓变为石英，碧玉岩变为石英岩，石灰岩变为大理岩，煤变为石墨等。3)还原作用：如赤铁矿变为磁铁矿，软锰矿(MnO2)变为褐锰矿(Mn2+Mn4+)等。4)重组合作用：如粘土物质，在高温中压条件下，可形成红柱石；高压中温条件下，形成蓝晶石，高温高压条件下，形成矽线石和刚玉。5)交代作用:在区域变质过程中，往往可产生变质热液，尤其当变质强烈时，由于混合岩化作用，可以产生混合岩化热液，它们与原岩常发生广泛的交代作用，促使原岩中的多种组份进行重新组合，并通过溶液进行迁移和富集，从而发生矿化和蚀变。2、矿石的构造和结构的变化由于变质作用的影响，岩石和矿石的结构构造也发生一系列的变化。在浅变质时，由于矿物的定向排列，产生千枚状构造和板状构造。矿物重结晶不显著，结晶细小，通常为隐晶结构（海南石碌铁矿）。变质较深时，特别是动力作用显著时，由于定向压力的影响，产生劈理及破碎现象，常见到片状构造、片麻状构造，以致片理面发生小褶皱而形成皱纹构造，岩石破碎时则形成角砾状构造。各种变晶结构，如花岗变晶结构、斑状变晶结构、鳞片变晶结构、纤维变晶结构等。同时还保留各种残余结构，变余砂状结构、变余泥状结构等。在变质过程中，当变质气水溶液作用显著时，还常见到类似热液作用产生的构造和结构，例如脉状构造和各种交代结构等。3、矿体形状和产状的变化变质矿床的矿体形状一般比较复杂，如凸镜状、串珠状及不规则囊状，但也出现较规则的板状或似层状矿体。矿体产状的变化也大，常具有不同程度的褶曲和断裂，矿体倾角可以直立乃至倒转。二、变质矿床的形成条件(一)物理化学条件在变质成矿作用过程中，温度、压力以及气水溶液对成矿有重要的意义。温度温度变化是使岩石产生变质的最主要因素，多数变质作用是随温度升高进行的。在变质成矿过程中，温度的升高或降低决定了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。还使原岩中的物质成分出现变质分异现象。对变质矿床中的矿石矿物，或与其共生的脉石矿物中的气液包裹体研究表明，变质成矿作用的温度范围是很宽的，变化于70~100℃→600~800℃之间。根据矿物共生组合(或矿石矿物)的形成温度，可将变质矿床分为三类：<450℃—450~650℃—600~800℃绿片岩相—绿帘角闪岩相—角闪岩相、麻粒岩相第一类相当于低温变质相(100~120℃到450℃)——前绿片岩相和绿片岩相。第二类相当于中温变质相(400~450℃到650℃)——绿帘石角闪岩相。第三类相当于高温变质相(600℃到800℃)——麻粒岩相和角闪岩相。2、压力压力在变质成矿作用中也具有重要的意义。在一定深度下，由上覆岩层的重力而产生的静压力，是控制变质反应过程中矿物组合变化的重要因素之一。一般随增温而进行的变质反应，当压力增高时，特定反应的开始发生温度也升高。如硅灰石变质反应过程，当压力由105Pa增至500×105Pa时，发生该反应的温度相应地要由470℃升到650℃。这是由于在反应过程中，压力的增加阻止生成物CO2逸散的缘故。所以，压力会推迟变质反应的进行。对于某些具有多形变体的矿物来说，压力的意义也很重要。温度相同压力不同时，就会出现不同的变体。如Al2SiO5，在较高温度下(500~600℃)，压力较高时，则出现矽线石；压力较低时，则出现红柱石。定向压力可使岩石或矿石破碎、褶皱和流动，并使一向或二向矿物定向排列，形成片理、劈理、线理等构造。定向压力还能促使熔浆或气水溶液的流动，可以降低变质矿物的熔点。所以定向压力在变质成矿过程中，可以促使成矿物质作较大规模的迁移和富集。绿片岩相中的变质成矿作用，是在1.5×108Pa~2×108Pa的压力(相当于5~7km深度)下发生的;绿帘石角闪岩相的变质成矿作用是在2×108Pa~2.5×108Pa的压力(相当千7~9km深度)下发生的;而麻粒岩相的变质成矿作用则是在4.2×108Pa~4.4\n×108Pa的压力(相当于15~16km)下发生的。温度和压力是变质成矿作用过程中的两个重要因素，它们常联合起来发生作用。但温度仍是起主导作用的，如没有温度的明显升高，单是压力难以引起原岩矿物成分的明显变化。如有些地区，古老岩层曾长期埋藏深达10~20km，但并没有明显的变质现象。而法国中部高原的角闪岩相的岩石，由于当时地壳热流值高，变质岩石产生的深度仅是7公里。3、气水热液气水溶液在岩石变质过程中也起重要作用，其中以H2O和CO2为主，有时还包括F、Cl、B等。它们部分来源于受变质岩层本身，如沉积物成岩之后，仍含有一定量的H2O、CO2等。原岩中的含OH¯矿物和碳酸盐在脱水和去碳酸盐化的过程中，可析出大量的H2O和CO2。还有一部分挥发组份可能来源于岩浆或地壳深部。H2O和CO2在一般变质过程中都可与外界自由交换，它们不仅起着溶媒的作用，促进化学反应的进行，更重要的是，它们本身也常常作为一种组份参加反应，起着重要的控制作用。例如泥质岩石受热变质时，由于温度升高，可出现如下反应:H4Al2Si2O9=Al2SiO5+SiO2+2H2O↑高岭石红柱石石英可见PH2O对这类反应的进程起重要控制作用。又如硅质灰岩，在热变质过程中析出CO2，属于去碳酸盐化作用:CaCO3+SiO2＝CaSiO3+CO2↑方解石硅灰石其中Pco2对反应的进程也起重要控制作用。在这些反应中，随PH2O和Pco2的增大，会阻碍反应向右进行。此外，水溶液还是交代作用过程中，物质成分带入和带出不可缺少的介质。(二)地质条件1、地质时代及分布变质矿床自太古代到新生代都有产出，但以前寒武纪的变质岩在地壳中分布最为广泛。前寒武纪地盾是由年代最老的变质岩组成的，自太古代早期起到寒武纪前(38×108a以上到6×108a)，它们通常作为大陆的结晶基底形成巨大面积的古老地盾或地块。如北美地台、加拿大地盾、非洲地盾、印度地盾、俄罗斯地台以及中朝地台等。这类变质岩大多是属角闪岩相和绿帘石角闪岩相，也有属绿片岩相和麻粒岩相的。在前寒武纪地盾中，蕴藏有极为丰富的矿产，特别是金、铀、镍、铬、钴、铂、钒、钛、铁、磷、锰、云母、石棉、菱镁矿、石墨以及稀有稀土元素矿床，在世界上其大部分储量都集中在前寒武纪矿床中。显生宙造山带它们围绕着前寒武纪地盾成带状分布，如阿尔卑斯山脉变质带、海西山脉变质带以及我国的祁连山变质带、秦岭变质带和喜马拉雅变质带等。在显生宙造山带中也产有丰富的矿产，主要有铬、铁、铜、铅、锌、钨、铝、稀有、稀土和分散元素、放射性元素以及云母、压电石英、石棉等。在岛弧边缘和大洋中脊脊部，也有变质岩成带状分布。如新西兰和日本的有些活动地热区，正在发生低级变质作用，与之有关的矿产主要是受轻微变质的火山-沉积和火山-热液黄铁矿型铜、铅、锌矿床，铁和锰的氧化物矿床。此外，在各个地质时代中，都可以产生接触变质作用和动力变质作用，在一定的条件下也可产生一些矿产，如大理石、石墨、金云母和高铝矿物等。2、变质相和变质矿床通常把在一定的温度、压力和气水溶液作用范围内形成的岩石(矿石)定为一个变质相。变质相是变质条件的反映，同一个变质相不同的原岩可以形成不同的矿物。原来的岩石可分为:1)泥质的或铝土质的2)石英-长石质的3)石灰质的4)基性的5)超基性的或者高镁质的其中每一类的岩石，在受到不同程度的变质时，就会出现不同的矿物共生组合。各种变质相与不同类型的矿产有密切的关系:1)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。2)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；\n含铀砾岩矿床，如阿扎尼亚维特瓦特斯兰德和加拿大的布兰德里维等。还有块状硫化物、含金石英脉、刚玉粉、石墨以及角闪石-石棉矿床等。3)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。4)角闪石相:与其共生的呈铁燧岩和铁英岩矿床，如我国辽阳弓长岭铁矿，苏联库尔斯克和克里沃罗格铁矿。地台区结晶片岩中受变质的硫化物矿床，如澳大利亚布洛肯山铅锌矿床。此外还有刚玉矿床(苏联乌拉尔)，以及蓝晶石、石榴石、刚玉、石墨和磷灰石等。5)麻粒岩相:产有角闪石-辉石-磁铁矿石英岩矿床，如我国辽西和冀东变质铁矿，苏联乌拉尔和卡累利阿石榴石矿床。此外还有江苏东海变质磷灰石矿床、河北和印度的刚玉矿床，以及金红石和金云母矿床等。6)榴辉岩相:多半是一些榴辉岩中的金红石矿床，还有轻稀土元素矿床等。(三)原岩建造的含矿性原岩建造的含矿性是形成变质矿床的物质基础。原岩建造富集矿质：变质前已经构成矿床变质前仅仅是富含每种物质的岩石三种原岩建造类型：沉积型含矿原岩建造火山-（沉积）型含矿原岩建造岩浆型含矿原岩建造1、沉积型含矿原岩建造是由正常的沉积作用形成的一套原岩建造，以富含某些成矿元素为特征，它们的富集主要决定于古地理和当时的地球化学环境。2、古火山及火山－沉积型的含矿原岩建造含矿原岩建造是古火山的喷发作用或同时还伴有的沉积作用形成的。其中某些成矿元素的富集，与古火山活动有直接或间接关系，有些是与火山沉积作用有关的。研究证明，在前寒武纪的区城变质岩中，火山-沉积含矿建造的意义甚至超过了正常的沉积建造，特别是对铜、锌、金、铁、硼、磷等元素的富集系更有意义。判别这类含矿建造的首要标志是：变质较浅时，酸性者成为绢云母石英片岩等，中基性者成为绿片岩系，超基性者变为科马提岩，它们与副变质的岩石类似。可根据变余斑状、辉绿和凝灰质结构，以及变余流纹、气孔、杏仁状等构造来区别。变质较深时，则成为各种变粒岩、片麻岩和角闪质岩石，它们与矿物成分相似的副片麻岩较难区别，必须综合地质产状、矿物成分、结构构造等方面的资料进行判别，尤其应注意岩石地球化学特征的对比研究。3、岩浆型含矿原岩建造与古岩浆作用有关的含矿建造。例如在变质岩区，特别是古老变质岩区，赋存着规模巨大的铬铁矿，它们大部分产于太古代的绿岩带中。最著名的实例是津巴布韦中南部塞卢奎区的铬铁矿矿床，此外格陵兰和巴西也有产出。在变质超基性岩中还有含铜、镍和铂等的含矿建造，形成时代绝大部分是太古代和元古代早期，也与绿岩带有密切的成因关系。如澳大利亚西部伊尔冈地块中的绿岩带，有意义的镍矿产地就有二十余处，成为重要的产镍国家之一。在变质基性岩中有含钒钛和铁建造，常具有重大经济意义。如乌拉尔法列依区库尔金钛矿床，产于角闪岩内的块状钛铁矿-磁铁矿矿石及浸染状钛铁矿，是由辉长岩类岩石在榴辉岩相的条件下，受到变质作用形成的。湖北枣阳大阜山金红石矿床。我国河南舞阳铁矿可能属此类型。三、变质成矿作用类型和变质矿床分类根据变质矿床形成时的地质环境和条件，变质成矿作用可分为：接触变质成矿作用——接触变质矿床区城变质成矿作用——区域变质矿床混合岩化成矿作用——混合岩化矿床动力变质作用尚不具明显的工业价值。(一)接触变质成矿作用主要是由于岩浆侵位而引起围岩温度增高所产生的变质作用，而压力对其影响较小，因此也称为岩浆热变质作用。\n成矿作用主要是重结晶作用和重组合作用。由这种作用形成的矿床，称为接触变质矿床。例如煤变成石墨石灰岩变成大理岩高铝质页岩变成红柱石等高铝矿物。在某些情况下，沉积岩中铁质受接触变质作用可形成磁铁矿。我国山西有类似的铁矿，河北庞家堡有此现象。硅质灰岩或燧石条带灰岩变成硅灰石矿床，湖北大冶冯家山。(二)区域变质成矿作用在广大地区内，由于区域构造运动的影响，一般是在高温、高压以及岩浆活动的联合作用下，使原来的岩石或矿石经受强烈的改组和改造。由这种变质作用所形成的矿床称为区域变质矿床，也称为热-动力变质矿床。区域变质成矿作用除了重结晶作用和重组合作用外，往往发育有变质交代作用，即由含矿的变质热液，在变质过程中交代了含矿原岩建造，使成矿物质富集。有时含矿的变质热液，受原岩的构造裂隙控制，形成各种形态的矿脉。例如产于古老地台区的含金硅铁建造，铁和金来源于原始的海底火山喷发沉积物，经受了低、中级的变质作用。金在变质作用中得到活化转移并聚集成矿。典型的例子的是美国霍姆斯塔克金矿，我国黑龙江一个金矿亦属此类型。黑龙江一个金矿的东风山群(Pt2)为一套含金地层，原岩为一套海底火山-沉积建造，经受麻粒岩相变质作用。由三部分组成：1)上部微晶石英片岩组，含金0.045g/t。2)中部细晶大理岩组，含金0.019g/t。3)下部铁硅质岩组(即条带状硅铁建造)，铁、金、钴即赋存在此岩组内。条带状硅铁建造自上而下可划分三个层：硅质层铁矿层含锰硫化物矿层。金矿体赋存在建造下部的含锰硫化物矿层中，层状矿体厚1~4m，最厚9m。金主要以自然金产出，金的成色平均933.5。矿床的硫同位素(δ34S)变化范围大，-11.5~+10‰，极差22‰，说明东风山群的原始地层具沉积作用特征，硫的来源比较复杂。矿床的氧同位素(δ18O‰)平均值为9.79，明显区别于沉积岩，接近火山岩。反映物质可能来源于地壳深部。矿床成因是属变质的火山喷气沉积矿床，变质作用起到了提高金的成色，使金粒归并和崩解、以及金矿体的重新定位等作用。在霍姆斯塔克金矿中，含金硫化物往往富集在褶皱脊部的巨大膨胀带，而在拉扁了的两翼中，含量相对较低。这表明含金硫化物在变质作用和形变作用过程中，曾发生过迁移和富集作用。区域变质矿床分布广、矿种多、规模大，在国民经济中具有较大的意义。主要的矿产有铁、铜、金和铀等，还有磷灰石、菱镁矿、石墨和石棉等非金属矿床。(三)混合岩化成矿作用混合岩化作用是在区城变质作用的基础上的进一步发展演化，是由深部上升的流体，或由岩石部分熔融所产生的“混浆”，与不同类型的原岩经过一系列相互作用(包括渗透、注入、交代、结晶和重熔)形成的。这些流体渗透到变质岩中，以交代的方式带入K、Na、Si等组份，带出Fe、Mg、Ca，使变质岩的化学成分和矿物成分向着接近花岗质岩石的方向发展（花岗岩化）。在混合岩化过程中，由于广泛而强烈的交代作用，使一部分成矿物质发生迁移和富集，从而形成混合岩化矿床。1.混合岩化作用成矿作用的发展过程：(1)主期交代重结晶阶段主要表现为新生的长英质流体对原岩组份进行交代反应，并以碱质交代为主(钾化和钠化)，同时挥发份也起重要作用。在超变质流体作用下，首先表现为变质岩中已有硅酸盐矿物的重结晶，在含矿建造中可导致有用矿物的粒度加大和局部富集，使其具有工业价值。例如形成云母、刚玉、石榴石、石墨和磷灰石和一些稀有金属矿床(锆石、独居石、金红石或其它含钛的矿物)。在有些地区，由于长英质流体的结晶和交代作用，可形成含白云母、绿柱石、铌钽铁矿、独居石及磷灰石等伟晶岩型矿床。在混合岩化主期的进一步交代作用过程中，原岩中矿物转变成含(0H)-较多的铝硅酸盐，如透辉石被交代成为阳起石和透闪石，角闪石变化为黑云母等。同时由于碱交代，形成大量的碱性长石。\n随后长英质的流体，逐渐演变为热液，其中含有经交代作用后从原岩中带出的各种组份，它们呈氧化物或络合物存在于热液中，在构造应力作用下进一步活动，进入了中晚期的热液交代阶段。(2)中晚期热液交代阶段到中晚期，热液中含有较大量的Fe、Mg、Ca等组份，因而产生Fe、Mg质交代作用。条带状磁铁石英岩建造中的富铁矿体，有一部分属于这种成因。变质的钙镁碳酸盐，在这一阶段的热液交代过程中，白云石可分解为菱镁矿、方镁石和水镁石，或与热液中的SiO2等组份交代反应而形成滑石。辽宁大石桥滑石－菱镁矿矿床。富硼的含矿建造，硼与部分铁镁一起溶解进入热液。中晚期交代过程中，如硼大量集中，可以交代镁质大理岩而形成各种硼酸盐(硼镁铁矿、硼镁石等)。辽宁宽甸硼镁铁矿。在这一阶段中同样还可能形成磷、铀、金、铜及某些稀有、稀土等矿床。