1、 矽卡岩矿物分类表矽卡岩类型及形成阶段矿物名称有关矿产钙矽卡岩早期主要石榴子石（钙铝石榴子石-钙铁石榴子石） 辉石（透辉石-钙铁辉石）铁 钨 铍（钼） 锡次要符山石 硅灰石 方柱石晚期绿帘石 阳起石 透闪石铜 铅 锌（钼）绿泥石镁矽卡岩镁橄榄石 透辉石铁尖晶石 硅镁石 硼镁铁矿硼蛇蚊石、金云母铜矽卡岩型矿床具有重要的工业价值。从世界范围看，这类矿床是世界钨的最主要来源，是铜、铁、钼、锌的主要来源之一，同时也是钴、金、银、铅、铋、锡、铍、稀土、硼等相对次要的来源。这类矿床在中国也占有特殊地位，如矽卡岩型铜矿占中国铜矿储量的第三位（16.4%），占富铜矿储量的第二位；铁矿占富矿储量的第一位（38.
2、0%）。矽卡岩型矿床中经常伴生镍、铋、硒、碲、金、银等稀有、分散和贵金属元素，有的含量较高，可综合回收利用。二、矽卡岩矿床的特征 （一）矿体的产状、形态与规模 矿体多分布于中酸性岩浆岩与碳酸盐类岩石的接触带中，一般不超出热变质晕的范围，并多产于外接触带上，一般距接触面100200m范围内（图5-1），少数产于内接触带。图5-1矽卡岩型矿床的产出位置示意图 （转引自袁见齐等，1985） 由于矿床的形成明显地受岩浆分异冷凝、围岩性质、接触带构造以及交代作用强度的影响，故矿体的产状、形态均比较复杂，矿体连续性也差。常呈似层状、透镜状、巢状、柱状、脉状、复杂树枝状以及各种不规则形状。规模大小不一，有直
3、径数米的小矿体，也有长数千米、延深达千米以上的巨大矿体。一般为中等规模，厚1030m ，沿走向长200500m。除有的钨、钼、锡、铁、铜等类矿床可达大型外，多数矿床为中小型。（二）矿石特征 矿石物质成分复杂，金属矿物以氧化物和硫化物为主，如磁铁矿、赤铁矿、锡石、白钨矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、辉钼矿、毒砂等；硼及铍矿物次之，如硼镁铁矿、硼镁石、硅钙硼石、日光榴石、香花石、硅铍石等。非金属矿物主要为矽卡岩矿物，如钙铝-钙铁石榴石系列、钙铁辉石及透辉石系列以及其他Ca、Mg、Fe、Al的硅酸盐矿物，如镁橄榄石、硅镁石、符山石，方柱石、蛇纹石、透闪石、阳起石、绿泥石、绿帘石、金云母
4、等。此外还有石英、黄玉、萤石、绢云母、白云母和含铁、镁的碳酸盐矿物。由于矿物成分复杂，形成的温度范围也广，所以矿石的结构构造也多种多样，有块状构造、浸染状构造、条带状构造、晶洞构造等。又由于成矿温度较高，有挥发性组分的参与，因而矿石一般多为粗粒结构和各种交代结构等。（三）矿床的分带性 矽卡岩型矿床常具分带性，尤其是矽卡岩的矿物种类繁多，往往呈不同的矿物组合产出，在空间上常具带状分布，特别是在侵入接触带附近，这种分带现象尤为明显。按出露位置，矿床可分内带和外带两个带：内带为交代岩浆岩形成的矽卡岩带，外带是指交代碳酸盐岩等围岩形成的矽卡岩带。内带主要由较高温矿物组成，如石榴子石、辉石等，次要矿物有
5、符山石、方柱石等，外带主要由高温-中温矿物组成，如石榴子石、辉石、角闪石、绿泥石、绿帘石、阳起石等，次要矿物有硅钙硼石等。距接触带较远的围岩中，温度降低，广泛发育有石英、方解石，有时有萤石、重晶石。与矽卡岩分带特点对应，金属矿化也具有明显的分带性。金属氧化物（磁铁矿、赤铁矿等）主要分布在靠近岩体一侧的接触带上，和内矽卡岩带共生，很少产于远离接触带处。金属硫化物（黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等）主要分布在靠近围岩一侧的外接触带上，和外矽卡岩带共生，少数可直接产于碳酸盐类围岩中。此外，金属矿化往往还和某些特定的矽卡岩带密切共生，如铁矿化常富集于透辉石、石榴子石矽卡岩带内，铜矿化经常和绿帘石、透闪
6、石等矽卡岩伴生，铅锌矿化则在矽卡岩体之外，靠近灰岩的地段沉淀。按形成时间，由早期矽卡岩形成的带称为原生矽卡岩带，由晚期矽卡岩叠加在早期矽卡岩上形成的带称为叠加矽卡岩带。各矽卡岩带中，由侵入体至围岩，SiO2和Al2O3含量由高逐渐降低，CaO含量则由低逐渐升高，侵入体中的Fe2O3向围岩方向迁移。第二节 矽卡岩型矿床的形成条件一、物理化学条件 1形成温度 矽卡岩型矿床的形成温度范围在900200，为气化至热液阶段的产物，是一类特殊的热液矿床。据实验所知：典型的矽卡岩矿物组合形成温度在900500，金属氧化物的形成温度一般在600350，而金属硫化物的形成温度在450200。2形成压力与深度 接
7、触交代过程中，CaCO3分解生成CaO+ CO2，这对形成矽卡岩具有重要意义，如：CaCO3+ MgCO3+2SiO2CaMgSi2O6（透辉石）+2CO2 如果接触交代作用的形成部位过深，所处的压力过大，上式中的CO2就难以从CaCO3中分出，从而不利于矽卡岩的形成。据Einaudi等（1981）对130个研究较好的矽卡岩型矿床的统计，其形成压力为31073108Pa 。因此，矽卡岩型矿床可形成于从浅成到中深成的环境。除用化学反应的条件来判断成矿深度外，还可以利用一些地质标志来判断成矿深度。中等深度的标志为：岩浆岩具细粒及斑状结构，斜长石常具环带状构造，反环带构造常见，角闪石中有辉石残余物构
8、成反应边结构；很少或不与伟晶岩共存；矿体延深较大，垂直分带明显，矿化均匀，矿石中固熔体分离结构发育。深度较浅的标志为：矿化与小侵入体、次火山岩及喷出岩有关；矿体延深小，垂直分带不很清楚，各带间常有重叠现象；成分复杂，有大量的各种硫盐，分布不均匀；有大量晶洞、晶簇及胶状构造。二、岩浆岩条件 由于矽卡岩型矿床是岩浆气水热液交代围岩的结果，所以岩浆岩的成分、形成深度、形态、规模等对矽卡岩型矿床的形成有决定性的影响。有利于形成矽卡岩型矿床的岩浆岩主要为中酸性岩浆岩，按岩性又可分为两个系列：（1）钙碱性系列：花岗岩-花岗闪长岩-石英闪长岩-闪长岩 （2）碱性系列：碱性正长岩-花岗正长岩-石英二长岩-二长
9、岩 与成矿关系密切的为钙碱性系列。在矽卡岩矿区中，常出现多阶段的、由不同岩相组成的岩浆岩杂岩体。总的来看，与矽卡岩矿床有关的岩体化学成分，K、Na含量明显较同类岩石高，Mg、Fe、Ca含量偏低，且表现出一定的成矿专属性，如铁矿床往往和石英闪长岩、闪长岩有关；铜矿床、铅锌矿床大多和花岗闪长岩、石英二长岩有关，钨、锡、钼、铍矿床主要和花岗岩类有关。就岩体的产状与规模而言，一般侵位于中深到中浅成条件下的中小型侵入体与成矿关系较为密切，岩体出露面积一般小于50km2，大多数在210km2左右，常呈岩株、岩瘤、岩钟、岩脉状产出，岩石具有明显的中深到浅成的岩相特征。规模巨大的岩基状侵入体，除了由它分出的小
10、型岩枝外，一般不形成矽卡岩型矿床。侵入体的产状对矽卡岩和矿体的分布有较大影响。一般情况下，矽卡岩和矿体大多分布在侵入体的上盘接触带，层状侵入体或多层侵入体可形成多层矿化，但以上盘接触带为主。侵入体的形态对矽卡岩和矿体的形成和分布也有一定的影响，凹凸不平的接触面比平整的接触面更有利于形成矽卡岩和矿体。据已有资料统计，岩体的凹入部位要较凸出部位更有利于成矿（图5-2）。侵入体表面的这些奇特形态多数是由于围岩中存在裂隙以及岩浆的多期活动造成的。由于这些裂隙为后期含矿溶液的运移和交代作用创造了条件，所以常常影响和控制着矽卡岩和矿体的分布。图5-2辽南铜矿地质剖面示意图 （转引自姚凤良等，1983） 1
11、铜矿体；2花岗岩类；3大理岩 据统计，中国的矽卡岩型矿床大多和较年轻的岩浆岩有关，时代较老的岩浆岩很少形成接触交代矿床。三、围岩条件 围岩岩性对矽卡岩型矿床的形成有重要的影响，最有利的围岩是碳酸盐类岩石。石灰岩、白云质灰岩，白云岩等碳酸盐类岩石以其化学性质活泼、脆性较大、特别是硅化后易破碎，渗透性强和富含CaO或MgO而易被交代，形成各种类型的矽卡岩。疑灰岩、安山岩等火山岩在一定条件下也可以形成矽卡岩型矿床，如中国长江中下游一些矽卡岩型铁矿床的围岩即为火山岩。就围岩本身的特点而言，厚层的、成分单一的灰岩往往不利于成矿，而薄层碳酸盐岩石或成分不纯的碳酸盐岩，如泥质灰岩、白云质灰岩、含燧石条带灰岩
12、、含有机质灰岩等对成矿较为有利。特别是薄层灰岩与火山岩、粉砂岩、页岩互层时，由于它们的物理性质有明显差异，层面间的结合比较虚弱而有利于热液的流通，所以热水溶液更易于交代薄层灰岩而形成矽卡岩和矿体。围岩的节理、裂隙及孔隙度等对矿化富集及矿体的形态、产状等也有重要的影响。四、构造条件 构造对矽卡岩型矿床的形成有重要的控制作用。对矿体形态、分布和规模有影响的地质构造主要有下列几类。1接触带构造 根据侵入岩和围岩的接触关系可把接触带构造分成两种类型：“整合”接触型，接触面与围岩层面平行一致，这类构造所形成的矽卡岩及矿体的形态比较规则，以似层状或透镜状为主，产状和围岩层理基本一致（图5-3）；“不整合”
13、接触型，接触面产状和围岩产状斜交，矽卡岩及矿体的形态复杂多变，除沿接触带分布外，还可沿围岩层理分布，围岩中的矽卡岩或矿体常呈分枝状与接触带相连，形成一个形态复杂多变却又统一的矽卡岩体或矿体（图5-4）。当侵入体局部超覆围岩之上形成超覆接触时，由于超覆接触面的倾斜经常比较陡，所形成的矽卡岩和矿体的产状也较陡（图5-5）。 图53整合接触的矽卡岩型矿床矿体剖面示意图 （转引自姚凤良等，1983） 1浮土；2大理岩；3花岗岩；4锡矿体；5铜矿体；6铅锌矿体；7矽卡岩图5-4不整合接触的矽卡岩型矿床矿体剖面示意图 图5-5超覆接触型矿体（湖北铁山） （转引自姚凤良等，1983） （转引自湖北地质一队）
14、 1-第四系；2-上部嘉陵江灰岩；3-下部嘉陵江灰岩； 1-大理岩；2-黄铜矿磁铁矿矿体；3-石英闪 4-大冶灰岩；5-白云岩；6-花岗闪长斑岩；7-钼矿体； 长岩；4-辉石闪长岩；5-矽卡岩化石英闪长 8-铜矿体 岩；6-钠长石化闪长岩；7-透辉石化闪长岩 2围岩层理和层间破碎带 围岩的层理面本身就是构造脆弱带，不同岩性岩层之间的接触面、层间断裂、破碎带和层间剥离，对形成矽卡岩型矿床有特殊的意义，它们常为矿液的流动和矿质沉淀提供了有利场所，也可使含矿气水热液在远离侵入体的围岩中形成稳定的似层状矿体或透镜状矿体（图5-6）。图5-6受围岩层理、层间碎破带控制 图5-7受背斜控制的矿体 的矽卡岩
15、型矿床地质剖面示意图 1-闪长岩；2-辉长闪长岩；3-石榴 （转引自姚凤良等，1983） 石矽卡岩；4-铜矿体 1-浮土；2-大理岩；3-矽卡岩；4-白云岩；5-砂岩；6-页岩；7-花岗斑岩；8-铜矿体；9-铜锌矿体；10-角砾岩 3断裂和裂隙 岩浆岩的侵入接触带往往就是断裂构造带，穿切接触带的断裂可使气水热液进入围岩，形成脉状或分枝状的矽卡岩体和矿体，也可使晚期含矿热液在矽卡岩中形成脉状矿体。在断裂构造交会处还可形成囊状、柱状富矿体。值得注意的是，未经错动的接触带对形成矽卡岩型矿床是不利的。据统计几乎所有形成矿化的接触带都存在有构造破碎现象。4褶皱构造 褶皱构造主要表现在对岩体及含矿热液流通
16、的控制。与矽卡岩型矿床有关的褶皱构造主要是背斜构造，这类背斜构造往往是岩体侵入时的同期构造，有的甚至就是由岩体侵入所引起的“被动”褶皱，背斜构造形成时所派生的层间空隙、轴向断裂以及环状或放射状断裂等，为含矿热液流通提供了有利的空间。背斜构造的轴部、倾伏端、轴线转折处等，因空隙较大而有利于矿液的流动，所以是形成矽卡岩和矿体的有利部位（图5-7）。5围岩捕虏体 侵入岩中的灰岩捕虏体也可形成一定规模的矽卡岩和矿体。一般情况下，捕虏体大多位于接触带附近，所形成的矽卡岩体和矿体经常与接触带断续相连。和捕虏体有关的矽卡岩化和矿化同样受捕虏体接触面的控制，少数情况下矽卡岩和矿体几乎交代了整个捕虏体。捕虏体的
17、褶皱、断裂和层间破碎等构造同样影响着矽卡岩和矿体的形态和分布。第三节 矽卡岩型矿床的成矿作用和成矿过程 一、成矿作用 矽卡岩型矿床是由热液交代作用形成的，主要包括接触渗滤交代作用和接触扩散交代作用。1接触渗滤交代作用 热液和岩石间的组分交换是通过流经岩石裂隙的流动热液实现的。当上升热液沿着几乎垂直于灰岩和硅酸盐岩石的接触面流动时，将下层中的活动组分带到上层，并与之发生交代反应形成矽卡岩。渗滤交代作用的发生是由于热液不断地运移，使热液-围岩处于不平衡状态所引起，而温度梯度和压力梯度又是引起热液流动的动力，因而热液能作较长距离的运移，故有可能形成厚大的矽卡岩带。接触渗滤交代作用形成的矽卡岩体多成火
18、焰状（图5-8）。 图5-8 沿裂隙发生的接触渗滤交代作用形成矽卡岩 图5-9双交代作用示意图 （转引自袁见齐等，1985） 1-石灰岩；2-花岗岩；3-矽卡岩 2接触扩散交代作用（双交代作用） 溶液和岩石间的组分交换，是以停滞的岩石粒间溶液为介质，通过组分的浓度差所引起的扩散作用实现的。上升溶液沿石灰岩和硅酸盐岩石接触面流动时，灰岩中的CaO通过粒间溶液，以上升溶液为媒介向硅酸盐岩石方向扩散。相反，硅酸盐岩中的Al2O3和SiO2以同样方式向灰岩方向扩散。由于这种组分的交代是由双方相互的扩散作用进行的，所以又称为双交代作用。双交代作用的结果，接触带两侧的岩石发生成分置换而形成矽卡岩（图 5-
19、9），其反应如下： 3CaCO3+Al2O3+3SiO2Ca3Al2Si3O12（钙铝石榴子石）+3CO2在扩散交代作用中，浓度梯度是扩散组分运移的动力，随反应带厚度的增加和交代过程的停止而减小，因而扩散作用不可能形成厚大的交代带。接触渗滤交代作用和接触扩散交代作用常常相互伴随。二、矿床的形成过程 矽卡岩矿床的成矿具有明显的多期性和阶段性。据野外地质观察，一般矿化晚于矽卡岩成岩期，两者所处的物理化学环境有明显差异，根据研究结果，可将其成矿过程大体分为两个期五个阶段：1矽卡岩期 主要形成各种钙、铁、镁、铝的硅酸盐矿物，无石英形成。包括三个阶段。（1）早期矽卡岩阶段：为高温超临界状态，形成岛状或链
20、状无水硅酸盐矿物如硅灰石、钙铝-钙铁石榴子石、透辉石-钙铁辉石、方柱石等，组成矽卡岩的主体，一般又称干矽卡岩阶段。该阶段除少量磁铁矿外，一般不形成有用矿物，通常是不具工业意义的，故这一阶段也可称之为无矿矽卡岩阶段。典型的化学反应有：CaO+SiO2CaSiO3（硅灰石）+CO2 CaO+MgCO3+2SiO2CaMgSi2O6（透辉石）+2CO2 CaCO3+FeO+2SiO2CaFeSi2O6（钙铁辉石）+CO2 3CaCO3十A12O3+3SiO2Ca3A12Si3O12（钙铝榴石）+3CO2 3CaCO3+Fe2O3+3SiO2Ca3Fe2Si3O12（钙铁榴石）+3CO2 （2）晚期矽
21、卡岩阶段：在接近临界状态下，在H2O、CO2和H2S等矿化剂的参与下，对早阶段矽卡岩进行交代，形成一些复杂链状的含水硅酸盐矿物如阳起石、透闪石、绿帘石等，故又称湿矽卡岩阶段，该阶段磁铁矿大量出现，有时构成富集的磁铁矿矿体，故又称为磁铁矿阶段。主要化学反应如下：2CaCO3+5MgCO3+8SiO2+H2OCa2Mg5Si8O22（OH）2（透闪石）+7CO2 FeCl2+2H2OFe（OH）2+2HCl 2Fe（OH）2+FeCl2Fe3O4（磁铁矿）+2HCl+H2 生成磁铁矿的反应是不稳定的可逆反应，生成的盐酸对磁铁矿有溶解作用。为使反应向生成磁铁矿的方向进行，需要有中和盐酸的条件。而接触
22、带上的石灰岩可起中和作用：2HCl十CaCO3CaCl2+H2O+CO2 （3）氧化物阶段：在次临界状态下的高温热液作用中，生成层状或架状硅酸盐（如正长石、酸性斜长石、金云母、白云母及少量黑云母）、氧化物（如锡石、白钨矿、磁铁矿、赤铁矿等）及少量硫化物矿物（辉钼矿、磁黄铁矿）。石英、萤石等矿物开始少量出现。2石英-硫化物期 在这一成矿期中，SiO2一般不再和Ca、Mg、Fe、Al组成矽卡岩矿物，而是独立形成大量石英，并有典型的热液矿物如绿泥石、方解石等和大量金属硫化物形成。该成矿期又可分为两个阶段：（1）早期硫化物阶段：矽卡岩矿物被大量交代，开始形成绿泥石、绢云母等，这一阶段中出现大量石英和萤
23、石，成为矿石的主要脉石矿物。金属矿物主要有磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、毒砂和部分辉钼矿等，金属氧化物已很少见，所以也可称为铁铜硫化物阶段。它们是在高-中温热液条件下形成的，主要化学反应如下： Fe3+As+H2SFeAsS（毒砂）+2H+ （ Fe2+2H2SFeS2（黄铁矿）十4H+ Fe2+Cu2+2H2SCuFeS2黄铜矿）+4H+ （2）晚期硫化物阶段：在这一阶段中，除交代早期形成的硅酸盐矿物如绿泥石和绢云母等外，石英和萤石的数量继续增加，开始出现大量方解石。金属矿物主要为闪锌矿、方铅矿和黄铁矿，所以也可称之为铅锌硫化物阶段，是中温热液条件下形成的，主要反应如下： Pb2+H2S
24、PbS（方铅矿）+2H+ Zn2+ H2SZnS（闪锌矿）+ 2H+ 上述成矿阶段的期次和顺序只是接触交代矿床的一般规律，不同矽卡岩型矿床的成矿发展可以是不完全相同的。它和侵入岩浆的演化、构造裂隙的间歇活动以及含矿气水热液的成分等密切相关。有的矿床只见有早期几个成矿阶段，后期矿化作用不甚发育，有的甚至只形成早期矽卡岩，而无后期热液矿化活动。但当矽卡岩型矿床发育有若干个成矿阶段时，其形成顺序通常符合上述规律。在一个阶段中，所形成的金属矿物常常只是以某种类型为主，同一阶段形成几种矿化类型的现象是不多见的。第四节 矽卡岩型矿床的类型和特征矽卡岩型矿床的分类，目前尚无统一的分类标准。有按矿化与矽卡岩的
25、关系进行分类，分为同时矿化型、伴随矿化型、叠加矿化型；有按形成矽卡岩的原岩成分进行分类，分为钙矽卡岩型和镁矽卡岩型；有按矿床的多成因及矿化叠加情况进行分类，分为层控-矽卡岩型、云英岩-矽卡岩型、斑岩-矽卡岩复合型。为了应用方便，也有按矿种进行分类，分为矽卡岩型铁、铜、钨、锡、钼、铅、锌、铍、硼矿床等，本书采用此分类，并选取几种主要的类型加以分析。一、矽卡岩型铁矿床 矽卡岩型铁矿床就世界范围来说大多产于大洋岛弧地带，多与中-浅成的闪长岩-辉长岩类有关，有少量与花岗闪长岩和斜长花岗岩有关，常有同源的安山岩-玄武岩层。侵入岩普遍具钠化现象（钠长石化、方柱石化）。矿石成分简单，以铁的氧化物为主，硫化物
26、较少，常伴有铜、钴、锌和金。其次为产在大陆边缘造山带中的镁矽卡岩型铁矿，与中到浅成的长英质侵入岩（石英二长岩和花岗闪长岩等）有关，围岩主要为白云质灰岩、灰岩，这类矿床经常是与矽卡岩型铜矿的过渡产物，成分复杂，常伴有锌、锡等。此外在大陆边缘裂谷带中的辉长岩体接触带上，也常伴有矽卡岩型铁矿。矽卡岩型铁矿床是铁矿床中的一个重要类型，在中国铁矿生产中占有特殊地位。这类铁矿的规模大小不等，以中型规模居多，部分储量可达1亿t以上。由于多数为富矿，所以储量小于百万吨的小型矿床常常也有工业价值。矿体形态为层状、似层状、透镜状、囊状以及豆荚状、契状和其他不规则状。矽卡岩成分比较简单，以石榴子石、透辉石矽卡岩为主；矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿，有少量的黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等；非金属矿物主要为透辉石、钙铁辉石、钙铁榴石，其次有方柱石、阳起石、绿帘石等。矿石构造以致密块状为主，也有浸染状、条带状等。矿石品位较富，含铁一般为4050，常可综合利用Co、Cu等元素。矿床实例：湖北大冶铁矿床 矿床位于长江中下游断裂坳陷成矿带中大冶复向斜的铁山背斜的北翼。矿区内出露的地层以三叠系下统为主，围岩主要为含膏盐层的嘉陵江组及大冶组灰岩，走向近东西略偏北西。矿区北
