宝石矿产的摇篮伟晶岩矿床
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岩浆矿床是各类岩浆从深部向上运动的冷凝过程经过结晶分异、熔离、爆发作用使其中的成矿物质聚集而成的矿床,按成矿作用分为岩浆结晶分结矿床、岩浆熔离矿床和岩浆爆发矿床。
伟晶岩矿床成因有两种,一是参与岩浆的结晶作用,一是残余气体溶液的重结晶和交代作用。
有时二者皆有,在不同类型的伟晶岩中重要性不一样。
分为花岗伟晶岩矿床,碱性伟晶岩矿床,基性超基性伟晶岩矿床和变质伟晶岩矿床。
二者都属于内生矿床。
二者特征对比如下表:岩浆矿床与伟晶岩矿床成矿特征对比对比特征早期岩浆矿床晚期岩浆矿床岩浆爆发矿床岩浆熔离矿床伟晶岩矿床矿体形态与产状矿瘤、矿巢、凸镜状或似层状位于岩体的底部或边部似层状,位于岩体的底部;贯入式矿体为脉状,透镜状筒状管状、少数脉状;产出往往与深大断裂有关,尤其是断裂交汇处似层状,位于岩体底部贯入式矿体为脉状透镜状脉状,囊状,凸透镜状常见,产状复杂,有陡有缓与围岩的界限不明显,呈渐变过渡不明显呈渐变过渡,贯入式矿体界限清楚围岩破碎严重时不清楚;轻微破碎时较清楚不明显呈渐变过渡,贯入式矿体界限清楚结晶作用形成的明显,交代作用形成的不明显岩浆岩条件浆矿床中岩浆是成矿物质来源和载体,与其有关的岩浆岩以基性超基性岩浆为主。
与伟晶岩有关的侵入体可以从超基性的橄榄岩类,一直到酸性的花岗岩类,但70%左右为花岗类岩石。
有用矿物较早或与造岩的硅酸盐矿物几乎同时结晶并重力的作用下沉淀,在岩浆房的下部或底部发生富集岩浆中挥发组份含量较高,成矿元素与挥发组份结合形成易溶的化合物,在岩浆熔融体中一直残留到主要硅酸盐矿物结晶之后沉淀富集在较高温度和压力下均匀的岩浆熔融体,当温度和压力降低时分离成两种或两种以上互不混溶的熔融体的作用经过岩浆结晶分异作用和熔离作用后,岩浆中的挥发组份越来越富集,当压力增大到某一阀值时爆发到近地表成矿温度及深度多数岩浆矿床的成矿温度较高(1500~700℃),金刚石矿床成矿温度可达1200~1800℃。
国内伟晶岩型锂辉石矿山现状及开发前景报告人:新疆有色冶金设计研究院有限公司张韧副总经理近年来,随着我国新能源汽车及锂相关产业的快速发展,有力的促进了锂产业规模的不断扩大。
锂盐需求强劲,但国内锂辉石精矿的供应绝大部分为国外生产商所控制。
目前国内企业为应对这个局面,也在通过兼并重组等各种形式积极投入到对锂辉石矿山的开发之中。
今天借这个机会,给大家介绍一下我国伟晶岩型锂辉石矿山的现状及开发前景。
1、锂辉石矿简介锂矿床可分为五种类型,即:伟晶岩矿床、卤水矿床、海水矿床、气成热液矿床和堆积矿床。
目前国内开采的基本是伟晶岩矿床和卤水矿床。
锂矿物主要有锂辉石、透锂长石和锂云母。
目前国内主要利用的锂矿物是锂辉石。
锂辉石,化学式为:LiAl(SiO3)2,其主要金属氧化物为Li2O。
属单斜晶系晶体,一般呈柱状,也有粒状和板状。
颜色有灰白、灰绿、紫色和黄色。
玻璃光泽,半透明到不透明。
硬度为6.5-7。
密度为3.03-3.22g/cm3。
2、我国锂工业的摇篮-可可托海说到我国的锂辉石矿山,就绕不开新疆可可托海。
可可托海,哈语意为“绿色的丛林”。
上世纪30年代,前苏联地质学家在额尔其斯河下游淤泥中发现了稀有金属,1935年发现了可可托海稀有金属矿床,1941年对三号矿脉进行了勘察和开采,采出的矿石全部运回苏联。
1950年至1954年,可可托海由中苏合营,1955年1月1日我国收回了矿山管理权。
根据《新疆可可托海3号脉露天采矿场闭坑地质报告》,累计探明锂矿石储量371.71万t,氧化物总量49496.53t。
矿山从1951年中苏合营后即开始了地下开采,当时主要开采绿柱石。
1957年转入露天开采,锂辉石主要采用手选。
1961年7月1日处理能力50t/d的88-59选矿厂投产,标志着我国正式进入锂辉石机选时代。
1976年10月建成处理能力750t/d选矿厂(八七选厂),其中锂辉石选矿系列初期处理能力250t/d,经过几番改造,后期达到500t/d,锂辉石选矿回收率达到83%。
伟晶岩矿床的形成条件及成矿作用一、伟晶岩矿床的形成条件(一)形成温度和压力(深度)1. 温度近年来,通过对伟晶岩中斜长石、正长石、黑云母、石榴子石、白云母及气液包裹体进行的测试,取得了不少数据。
根据这些数据,边缘带细晶岩的形成温度为1000℃左右;中间带的细粒、中粗粒及块体的形成温度为800~500℃;晶洞矿物的形成温度可降至160℃或更低;各种交代矿物(钠长石化、白云母化、云英岩化、锂云母化、石榴石化等)的形成温度为500~200℃。
由此可见,伟晶岩形成温度的范围较大,约为1000~160℃之间,其主体部分则约形成于700~200℃之间,稀有金属矿化主要发生于500~300℃之间。
在伟晶岩形成过程中,从边缘到中心,矿物的形成温度是逐渐降低的。
2. 压力伟晶岩形成时的压力,根据Б.施马京的实验资料,开始时可能达到800~500Mpa,结束时降至200~100Mpa。
绝大部分伟晶岩形成深度均较大,特别是花岗伟晶岩,即它们在相当大的压力条件下形成的。
理论和实践都证实,花岗伟晶岩产于3~9km,有的可能更深些。
在小于3km深度范围内,除形成极少数含稀有金属矿化的似伟晶岩(块状长石-石英脉)外,一般没有典型的伟晶岩形成。
这是因为只有在相当大的压力下,挥发性组分才能保留在岩浆中,形成伟晶岩,否则,这些挥发性组分在超临界温度下发生沸腾、气化和外逸,不利于伟晶岩形成。
另外,较大的深度可使热量散失缓慢,从而有利于体系长时间结晶作用进行。
证明伟晶岩形成深度很大的地质资料很多:①伟晶岩均出露于那些在地质历史上经受过长期强烈上升或剥蚀的地区;②与伟晶岩伴生的往往是角闪岩相,甚至是麻粒岩相变质岩;③与伟晶岩有关的花岗岩均属深成岩相;④伟晶岩形成时代大多较老,多属古生代或前古生代,中生代伟晶岩多不典型;⑤伟晶岩地区一般不伴生同时代的角砾岩。
这些现象均可说明伟晶岩形成深度很大的特征。
按伟晶岩矿床的形成深度可以分出4个伟晶岩相:(1)较小深度的水晶伟晶岩相,深度为1.5~3km;(2)中等深度的稀有金属伟晶岩相,深度为3.5~7km;(3)较大深度的云母伟晶岩相,深度从7~8km到10~11km;(4)极深的陶瓷原料伟晶岩相,形成深度超过10~11km。
伟晶岩矿床的主要类型伟晶岩矿床的类型很多,根据有用组分的不同,伟晶岩矿床可分为稀有金属伟晶岩矿床、稀土金属伟晶岩矿床、放射性元素伟晶岩矿床、白云母伟晶岩矿床、长石伟晶岩矿床、水晶伟晶岩矿床和刚玉伟晶岩矿床等。
现简述几种主要的伟晶岩矿床类型。
一、稀有金属伟晶岩矿床稀有金属伟晶岩矿床一般分布在相关花岗岩体的内外接触带中,但也有分布于远离岩体达数公里的围岩中。
围岩主要为各种片岩、闪长岩和辉长岩。
伟晶岩矿体的形态复杂多样,如岩株状、各种脉状以及似层状等。
脉体规模大小不等,一般规模大者,都有良好的分带现象;规模小的脉体,则往往属于不分带或弱分带的伟晶岩。
这种不分带或弱分带的稀有金属伟晶岩矿床也可能是后期强烈交代作用的结果。
这类伟晶岩矿床最重要的特征是具有复杂的交代作用,主要为钠长石化作用和稀有元素矿物的交代作用。
强烈的交代作用致使某些伟晶岩的原生结构构造全遭破坏,大部分块体微斜长石和块体石英被后期热液交代,微斜长石和条纹长石等只剩一些残留体。
矿石矿物成分十分复杂,除微斜长石和石英外,还有钠长石、锂辉石、锂云母、磷辉石、电气石、白云母、绿柱石、铌铁矿、钽铁矿、锡石、磷灰石、透锂长石、铯榴石、硅铍石、黄玉、沥青铀矿、锆石、磁铁矿、钛铁矿及一些硫化物矿物等。
稀有金属伟晶岩矿床是锂、铍、铌、钽等矿床的重要类型。
此类矿床在我国分布广泛,其中不乏规模较大的矿床。
新疆阿尔泰含稀有金属花岗伟晶岩矿床是这一类型的典型代表。
新疆阿尔泰含稀有金属花岗伟晶岩矿床该矿为世界著名的伟晶岩矿田,产有丰富的稀有金属元素矿物。
现举典型的三号脉,简述此类矿床的地质特征。
三号脉稀有金属伟晶岩产于角闪辉长岩中,受其中的裂隙控制,走向NNW,产状近直立。
伟晶岩呈岩株状出露,平面上呈椭圆形,长250m,宽150m,向下延深300m以上。
该伟晶岩体分异良好,交代作用发育,有多种稀有元素富集。
伟晶岩具有明显的带状构造,由脉壁到中心可分为以下几个带(图4-6):(1)文象结构带:厚3~7m,由石英、微斜长石及钠长石组成,与角闪辉长岩直接接触;图4-6 新疆阿尔泰三号伟晶岩体平面示意图(转引自袁见齐等,1985)1-文象结构带;2-糖粒状钠长石带;3-块体微斜长石带;4-石英-白云母带;5-叶钠长石-锂辉石带;6-石英-锂辉石带;7-白云母-钠长石带;8-钠长石-锂云母带;9-核部块状微斜长石带;10-块体石英带; 11-角闪辉长岩(2)糖粒状钠长石带:厚达7m,钠长石呈巢状分布于微斜长石和条纹长石中,含有鳞片状绿色白云母、石榴石、磷灰石、电气石、绿柱石及铌铁矿等;(3)块体微斜长石带:厚10~35m,主要由巨大的块体微斜长石和条纹长石组成,长石直径一般为0.5~1.5m;(4)石英-白云母带:呈断续的巢状分布,系交代块状微斜长石而成,其中含钠长石、石榴石、磷灰石、电气石、绿柱石和铌铁矿等;(5)叶钠长石-锂辉石带;(6)石英-锂辉石带;上述两带呈过渡关系,总厚度3~10m,叶钠长石逐渐被石英代替,锂辉石常呈巨大晶体,有的长达10m。
伟晶岩矿床实习报告一、新疆可可托海含稀有金属花岗伟晶岩矿床1、核部块状石英带:灰白色,巨晶结构,块状构造,不规则粒状,粒径在5—10mm之间,玻璃光泽,贝壳状断口,断口油脂光泽,硬度大于小刀。
2、白云母—薄片状钠长石带:浅灰绿色,中细粒结构,块状构造,主要矿物有主要由薄片状钠长石和鳞片状白云母组成,有少量微斜长石和石英。
钠长石:淡绿色,薄片状集合体,玻璃光泽,含量约50%;斜长石:灰白色,含量约30%;白云母:银白色,细小鳞片状集合体,粒径在0.2—0.5mm之间,丝绢光泽,含量约15%。
3、核部长石带:浅黄白色,粗粒(准)文象结构,块状构造,主要为斜长石,含石英5%左右。
斜长石:白色,灰白色,粒状,透明—半透明,玻璃光泽,硬度略大于小刀,可见两组解理。
4、钠长石—锂云母带:块状构造,中细粒结构,浅紫色,硬度小于小刀。
主要矿物有钠长石、锂云母、锂辉石、石英。
锂云母:淡紫色,玻璃光泽,呈小薄片集合体,极完全解理,含量约25%。
钠长石:灰白色,他形中粒,块状,粒径1mm-5mm,含量约45%。
锂辉石:淡蓝色,细小片状构成致密块状集合体,蜡状光泽,贝壳状断口,硬度与小刀相似,含量约15%。
石英:白灰色,自形粒状,粒径在1-5mm,油脂光泽,含量约5%。
二、辽宁海域伟晶岩矿床1、斜长岩:灰白色,伟晶结构,块状构造,主要矿物有钾长石、斜长石。
钾长石:肉红色,粗粒状玻璃光泽,含量约15%;斜长石:白色,灰白色,粒状,玻璃—油脂光泽,含量约80%。
2、文象伟晶岩:灰白色,文象结构,块状构造。
主要矿物有长石、石英。
长石:灰白色,微带些绿色色调,中—粗粒状,粒径多在5—10mm 之间,含量约50%;石英:无色透明,不规则粒状,呈细条带穿插在长石之间,含量约45%。
3、黑云母斜长片麻岩:浅灰黑色,中细粒变晶结构,粒径在0.2—2mm 之间,片麻状构造,主要矿物为钾长石、石英、斜长石、黑云母。
黑云母:黑色,深褐色,细小鳞片状,玻璃光泽—半金属光泽,透明,硬度小,极完全解理,含量约10%。
伟晶岩矿床的概念和特点
伟晶岩矿床是指含有大量伟晶岩矿石的矿床。
伟晶岩是由矽酸盐矿石和辉石矿石组成的一种具有块状或大块状结构的岩石。
伟晶岩矿床主要由深成岩和岩浆活动形成,通常与火山活动和大规模岩浆喷发有关。
伟晶岩矿床的特点包括:
1.大规模:伟晶岩矿床通常规模庞大,岩石体积较大,矿石的
储量丰富。
2.富集度高:伟晶岩矿床中的矿石通常富含有价值矿物,如金、铜、铁等。
这些矿物在伟晶岩矿床中以形成大块状结构的矿石的形式保存。
3.复杂性:伟晶岩矿床的岩石组成复杂多样,常见的矿物有石英、辉石、斜长石等,其中可能夹杂着其他矿物。
4.成因多样:伟晶岩矿床的形成与多种岩浆活动有关,常见的
成因包括火山喷发、深部岩浆的侵入、热液等。
不同的成因决定了伟晶岩矿床的产状和矿化类型。
5.分布广泛:伟晶岩矿床分布广泛,通常与火山地区、地壳断
裂带等地质环境有关。
总的来说,伟晶岩矿床具有大规模、富集度高以及复杂多样的特点,是重要的矿产资源。
伟晶岩型矿床勘查方法伟晶岩型矿床勘查方法主要包括以下几种:1.高分辨率地震勘探:通过地震波在地下的传播速度和反射特征,可以识别出地下岩层的边界和形态。
高分辨率地震勘探可以提供关于伟晶岩脉状或层状产状的信息。
2.电法勘探:电法勘探利用地下不同材料导电性质的差异,通过测量地下电阻率或电导率的变化来推断地下岩层的产状。
伟晶岩通常具有与周围岩石不同的电导率特征,可以通过电法勘探来识别。
3.遥感解译提取技术:在拟开展研究地区通过高精度遥感解译提取技术、大比例尺地质调查初步识别出伟晶岩脉空间展布形态。
根据区域地质背景以及岩浆岩分布区,利用高精度遥感解译提取伟晶岩脉。
遥感信息源选用ikonos卫星数据与美国etm+数据,应用高精度卫星图像、地形图、数据统计等综合手段,采用不同波段及组合方式的图像进行对比研究,结合地面实况调查及所研究区内地质特征等进行图像解译标志的综合,辅以羟基、铁染异常与稀有金属矿产空间相关性分析。
解译提取出区内伟晶岩脉分布、规模等空间展布特征。
4.地质调查:利用大比例尺地质调查手段进行重点区段1:1万地质草测,以穿越法为主,辅以适当的追索路线,基本网度为200×50-100m(线距×点距),地质观察路线尽可能的垂直于地层走向布置。
在伟晶岩脉、构造破碎带等成矿有利地段,网度可适当加密,必须对伟晶岩脉进行追索观察,查明其形态、产状及规模、矿化线索等;地质点应布置在具有代表性的地段,定点以gps定位系统定位,并在实地显示观测点的位置标记、标注点号;点位误差要求不大于20m,地质点每平方公里不少于30个;宽度大于5m、长度大于50m 的伟晶岩脉体在图上应有所反映,在1:1万地质图中可做夸大表示。
对伟晶岩脉矿化、蚀变、构造形迹等进行重点观察,绘制素描图或照相;初步筛选出伟晶岩脉分布区,精确编制伟晶岩脉分布规律图。
这些方法仅供参考,建议咨询专业人士获取更准确的信息。
第五章:伟晶岩矿床主要内容:一、伟晶岩矿床的概念及工业意义二、伟晶岩(矿床)的成因三、伟晶岩矿床的特点四、伟晶岩(矿床)的分类五、伟晶岩成岩成矿地质条件六、思考题与单元实习5.1 伟晶岩矿床的概念及工业意义(一)概念1、伟晶岩是一种矿物颗粒粗大的脉岩,其矿物颗粒特别粗大,一般多在1-10cm以上,大者可达1-2m。
依据伟晶岩的岩性分为:a、花岗伟晶岩,b、碱性伟晶岩,c、基性和超基性伟晶岩,各种伟晶岩的主要造岩矿物成分分别与花岗岩、碱性岩和基性超基性岩相当。
其中分布最广,与成矿关系最密切的是花岗伟晶岩,其次是碱性伟晶岩。
2、伟晶岩矿床是在伟晶岩形成过程中有用组分富集达到工业要求而形成的矿床。
(二)工业意义:与伟晶岩矿床有关的主要矿产为云母、长石、石英。
有关的重要金属矿产有Li、Be、Nb、Ta、Cs、W、Sn、Mo、U、Th、REE。
其他非金属矿床有萤石、磷灰石、压电石英等。
常见宝石矿产是海蓝宝石(绿柱石)、碧玺(电气石)、黄晶(黄玉)、水晶等。
5.2 伟晶岩(矿床)的成因(一)伟晶岩的成因学说:关于伟晶岩的成因认识可归纳为两种完全不同的观点,即岩浆成因学说和重结晶交代说。
1、岩浆说:此种观点认为,伟晶岩及伟晶岩矿床是由高挥发分岩浆在有利条件下经过缓慢、充分的结晶分异作用形成的。
挥发组分在成岩成矿过程中起到了至关重要的作用:高挥发组分降低了岩浆的粘度和结晶温度,有利于岩浆的运移和结晶分异;挥发组分热容量大,有利于高挥发分岩浆缓慢冷凝结晶形成伟晶结构;挥发组分易与有用金属结合形成易溶络合物,使这些有用组分在高挥发分岩浆中富集并最终成矿。
有关高挥发分岩浆已知有两种成因:一种是岩浆侵入体冷凝结晶的晚期因挥发组分逐渐汇聚形成的高挥发分残余岩浆,另一种是变质过程中岩石发生的部分熔融作用——即混合岩化形成的高挥发分岩浆。
2、重结晶交代说此种观点否认高挥发分岩浆的存在,认为伟晶岩及伟晶岩矿床是由已结晶的岩石在后期热液的作用下被交代、重结晶形成的。
可可托海伟晶岩矿床简介021102班高立秦一、地质背景1.构造位置该区域大地构造位置上处于西伯利亚板块的阿尔泰陆缘活动带,离哈萨克斯坦板块和西伯利亚板块的缝合线不远,一个巨大的、东西向的、延绵数千公里的天山- 蒙古- 兴安的加里东- 海西造山带在这里通过。
在海西期, 由于准噶尔-北天山洋壳向西伯利亚大陆板块的俯冲, 该区形成了一个完整的沟弧盆体系。
根据卢焕章等人的研究, 可将包括阿尔泰在内的新疆北部由南向北即从洋壳到陆壳依次划分为五个地质构造单元, 即: Ⅰ前寒武纪基底,Ⅱ前寒武构造单元, Ⅲ1-1)早古生代构造单元, Ⅳ中古生代构造单元, Ⅴ晚古生代构造单元。
( 见图二、矿区地质特征2.1矿区构造特征举世闻名的可可托海稀有金属宝石矿区分布在青河一哈龙岩浆岩带。
该带东西长300km , 南北宽30-40 , 北以红山嘴断裂为界与尔特火山岩带为邻, 南东侧以玛尔卡库里一玛因鄂博断裂为界与额尔齐斯弧后盆地相邻, 南西侧以康布铁堡大断裂为界, 与克兰火山岩带为邻。
以卡依尔特大断裂(可可托海一二台断裂)为界, 以西构成加里东褶皱带, 以东为青河断块隆起。
构造活动可分成矿前、成矿期和成矿期后3 种:(1)成矿前构造走向大致为310 ~ 340 , 向南西:倾斜, 最发育的缓倾裂隙与大致同一走向范围内次发育的陡倾斜裂隙都是成矿前的构造裂隙, 即容矿构造裂隙。
由于缓陡两组裂隙相交, 联合控矿与容矿, 才使矿脉呈缓倾的阶梯状产出。
(2)成矿期构造最常见的是早期结晶出的矿物或矿带被相对晚期的矿物或矿带所切穿。
在伟晶岩演化过程中, 由于伟晶岩内部压力平衡而引发的脉动式构造活动, 几乎在所有伟晶岩脉内部都可随处见到。
如晚期烟灰色石英经常胶结和切穿早期结晶的微斜长石、锂辉石、钠长石、绿柱石等。
(3)成矿期后的构造, 主要有节理裂隙和断裂构造两种类型。
节理裂隙分布有: 走向310 ~ 330 , 倾向北东, 倾角75 ; 走向55 , 倾向南东, 倾角60 , 这两种裂隙既切穿围岩, 也切穿伟晶岩脉。
宝石矿产的摇篮--伟晶岩矿床2009-06-11 03:36第四章伟晶岩矿床第一节伟晶岩矿床及其地质特征一、伟晶岩与伟晶岩矿床伟晶岩是指由特别粗大的矿物晶体所组成,具有一定的内部结构、构造特征,常呈规则或不规则岩墙、岩脉或凸镜状产出的地质体。
若伟晶岩中的有用矿物或金属元素富集达到工业要求时,便构成了伟晶岩矿床(pegmatite ore deposits)。
自然界中的各种火成岩均可形成相应的伟晶岩,但最具工业价值、分布最广的伟晶岩是花岗伟晶岩,其次是碱性伟晶岩,其他伟晶岩一般不具有工业价值。
人们通常所说的伟晶岩矿床一般即指花岗伟晶岩矿床。
因此,下面着重介绍花岗伟晶岩与花岗伟晶岩矿床。
伟晶岩的巨大矿物晶体往往是良好的非金属原料,其中也常常发生稀有元素的高度富集。
因此,伟晶岩矿床有着特殊的工业意义,是某些稀有元素和稀土元素矿产的重要来源,有些伟晶岩矿床中的U、Th以及Sn、W等也很重要,而长石、石英和云母等则是本类矿床中的主要矿产。
另外,在一些伟晶岩矿床中还产出许多宝石类矿物,如黄玉、水晶、绿柱石(海蓝宝石、金绿宝石等)、电气石(碧玺)等。
伟晶岩矿床除具用特殊的经济意义外,在矿床成因分类中也有其特定的位置。
作为一个单独的矿床类型,在成矿条件、成矿作用、分布规律和矿体的内部构造上都有其特点。
因此,研究伟晶岩矿床也有成矿理论上的意义,对研究其他内生矿床的成矿作用也有很大影响。
二、伟晶岩矿床的地质特征(一)伟晶岩的形态、产状及规模受围岩岩性和构造的影响,伟晶岩的形态复杂,产状多样。
伟晶岩通常可发育脉状、透镜状、囊状、筒状、网状及不规则状等多种形态,其中以各种规则或不规则的脉状占主导地位。
伟晶岩脉在走向和倾向上可以膨大、收缩,也可呈雁行排列和尖灭再现现象。
伟晶岩既可与围岩产状一致,也可切割围岩,产状有陡有缓。
陡倾斜或直立的岩体,一般是左右对称的,矿化富集在脉的上部或顶部,特别是脉体的膨大部分。
而缓倾斜的伟晶岩体上下可以不完全对称,矿化多富集在脉体的上部。
据不完全统计,在板状伟晶岩中倾角在45~90度之间,对稀有金属矿化富集最为有利。
有工业价值的伟晶岩大小差别很大,长由几米变化到几百米,甚至2000m以上,但以20--300m居多;厚度由几厘米变化到几十米,甚至300m,以0.5--30m为主;延深通常由几十到几百米。
伟晶岩脉在三维空间上的延长并无一定的对应关系,地表又长又厚的伟晶岩脉并不一定延深就大,反之亦然。
(二)伟晶岩矿床的物质组成1、化学成分伟晶岩矿床中至少集中了40种以上的化学元素,主要是氧和亲氧元素Si、Al、K、Ca等,其次为稀有、分散、稀土和放射性元素Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、Hf、La、Ce、U、Th等。
此外,W、Sn、Mo等金属元素和F、B,Cl、P 等挥发分含量也较高。
稀有、稀土和放射性元素,在伟晶岩中常常高度富集,其含量可以超过克拉克值的几倍、几十倍、几百甚至几千倍。
例如,Li和Be的克拉克值分别是0.0021%和0.00013%,而在伟晶岩矿床中含量可分别达1%--2%和1 %,大约富集了476 --952倍和7692多倍。
2.矿物成分由于伟晶岩中化学成分的多样性,因而伟晶岩中的矿物成分也是丰富多彩的据统计,伟晶岩中矿物种类在300种以上,主要包括:(1)硅酸盐矿物:石英(包括水晶)、长石(斜长石、微斜长石)、云母(白云母、黑云母)、霞石和辉石等,其中长石、石英和云母常构成伟晶岩的主体部分。
(2)稀有和放射性矿物:主要包括含锂矿物(锂云母、锂辉石、透锂长石、磷铝石和锂电气石等)、含铍矿物(绿柱石、硅铍石和硅铍钇矿等)、含铌钽矿物(钽铁矿、褐钇铌矿、烧绿石、细晶石等)、含锆矿物(锆石、曲晶石等〉以及铯榴石、方钍石和晶质铀矿等。
(3)稀土元素矿物:独居石、磷钇矿、褐帘石等。
(4)其它金属矿物:锡石、黑钨矿、辉钼矿、磁铁矿和钛铁矿等。
(5)含挥发分矿物:萤石、电气石、黄玉、磷灰石等。
可见,花岗伟晶岩的化学成分和矿物成分与有关的花岗岩基本一致。
例如,在矿物成分上,微斜长石、白云母、石英、黑云母和奥长石通常要占花岗伟晶岩总体积的90%--95%以上;在化学成分上,花岗岩的造岩元素(O、Si、Al、Na、K、Ca等)和亲花岗岩的微量元素(Li、Be、 Nb、Ta、Cs、Rb、Zr、Hf、La、Ce等)是基本组分。
习惯上将单纯由长石、石英、云母组成的伟晶岩称为简单伟晶岩;而含有Li、Be、Nb、Ta等稀有元素矿化的伟晶岩不仅矿物成分复杂,而且交代现象也十分明显和普遍,因此称为复杂伟晶岩,其往往是在简单伟晶岩基础上发展起来的。
(三)伟晶岩(矿床)的结构和构造伟晶岩中的矿物总是以一定的共生组合出现。
每一个矿物共生组合的生成,反映了一定的物理化学条件和地质条件,形成了一定的结构和构造,并出现在伟晶岩的一定部位。
因此,研究这些结构和构造,对了解伟晶岩矿床的成矿过程、矿化强度、规模以及某些规律性都很重要。
1、伟晶岩的结构矿物晶体租粗是伟晶岩有别于其他岩脉的重要特征之一,它常可比花岗岩中同种矿物大几倍、几十倍,甚至几千倍,因此巨晶结构(伟晶结构)是伟晶岩所特有的结构。
例如,伟晶岩中已知最大的微斜长石重达100t,绿柱石达32Ot,铌钽铁矿达300Kg,锂辉石晶体长达14m,黑云母面积达7m2,白云母达32m2。
伟晶岩的粒度划分与一般的侵入岩不同,有其独特的标准:细粒为0.5--2cm,中粒为2--5cm,粗粒为5--15cm,块状为大于15m。
除伟晶结构外,在不同类型的伟晶岩中,常常发育一些共同的结构,常见的有细粒伟晶花岗结构、文象结构和似文象结构、粒状结构、文粒结构等。
此外,各种交代结构也广泛发育,如溶蚀结构和交代残余结构等。
花岗伟晶岩的特征结构是文象结构,这是区别伟晶岩与似晶岩的重要标志。
2、伟晶岩构造伟晶岩的内部构造也比较复杂,有由一种结构单元组成的块状构造,也有由两种或两种以上结构单元组成的混杂状构造、斑杂状构造和树校状构造等。
在伟晶岩矿床中,特别是早期碱交代发育完全的伟晶岩中,带状构造是最主要和常见的。
具体表现为沿岩体的走向和倾向,由伟晶岩不同结构的部分组成的条带,呈有规律的带状分布。
发育完好的带状构造,从伟晶岩的边缘到中心,一般可分为如下四个条带:边缘带:伟晶岩边部与围岩接触带,由细粒结构的石英和长石组成;外侧带:由文象结构及粗粒结构的长石、石英和云母组成,有时可出现绿柱石;中间带:呈粗粒结构和伟晶结构,除长石、石英、云母外,出现大量的稀有、放射性、稀土元素矿物,且交代作用发育,是伟晶岩矿床产出的主要部位;内核:由石英块体或石英和锂辉石块体组成。
上述带状构造系伟晶岩浆结晶作用的产物,属于原生带状构造。
一般情况下,从边缘带到内核带其形成顺序由早到晚。
此外,这种原生带状构造的发育和分布状况常与伟晶岩体的产状有关,陡立状伟晶岩体的分带往往规则而对称;缓倾斜伟晶岩体的分带往往不对称,从脉体的下盘到上盘多显示单向分带,粗粒和伟晶结构大多位于岩体的上盘。
需要指出的是,不同的伟晶岩体,带状构造的发育程度很不一致,这与其形成的条件有关,此外,在一些伟晶岩矿床中,交代作用非常发育,分带现象可受到局部甚至全部改造,仅不同程度地保留下原有构造的残余。
因此,伟晶岩的带状构造,往往需要经过详细观察和分析才可能划分出来。
第二节伟晶岩矿床的形成条件及成矿作用一、伟晶岩矿床的形成条件(一)形成温度和压力(深度)1、温度近年来,通过对伟晶岩中斜长石、正长石、黑云母、石榴子石、白云母及气液包裹体进行的测试,取得了不少数据。
根据这些数据,边缘带细晶岩的形成温度为1000℃左右;中间带的细粒、中粗粒及块体的形成温度为800--500℃;晶洞矿物的形成温度可降至160℃或更低;各种交代矿物(钠长石化、白云母化、云英岩化、锂云母化、石榴子石化等)的形成温度为500--200℃。
由此可见,伟晶岩形成温度的范围较大,约为1000--160℃之间,其主体部分则约形成于700--200℃之间,稀有金属矿化主要发生于500--300℃之间。
在伟晶岩形成过程中,从边缘到中心,矿物的形成温度是逐渐降低的。
2、压力伟晶岩形成时的压力,根据B.施马京的实验资料,开始时可能达到800--500MPa,结束时降至200--100MPa。
绝大部分伟晶岩形成深度均较大,特别是花岗伟晶岩,即它们是在相当大的压力条件下形成的。
理论和实践都证实,花岗伟晶岩产于3 ~9km,有的可能更深些。
在小于部部3Km深度范围内,除形成极少数含稀有金属矿化的似伟晶岩(块状长石-石英脉)外,一般没有典型的伟晶岩形成。
这是因为只有在相当大的压力下,挥发性组分才能保留在岩浆中,形成伟晶岩,否则,这些挥发性组分在超临界温度下发生沸腾、气化和外逸,不利于伟晶岩形成。
另外,较大的深度可使热量散失缓慢,从而有利于体系长时间结晶作用进行。
证明伟晶岩形成深度很大的地质资料很多:①伟晶岩均出露于那些在地质历史上经受过长期强烈上升或剥蚀的地区;⑨与伟晶岩伴生的往往是角闪岩相甚至是麻粒岩相变质岩;③与伟晶岩有关的花岗岩均属深成岩相;④伟晶岩形成时代大多较老,多属古生代或前古生代,中生代伟晶岩多不典型;⑤伟晶岩地区一般不伴生同时代的角砾岩。
这些现象均可说明晶岩形成深度很大的特征。
金兹堡等按伟晶岩矿床的形成深度可以分出4个伟晶岩相:(1)较小深度的水晶伟晶岩相,深度为1.5----3km;(2)中等深度的稀有金属伟晶岩相,深度为3.5----7Km。
(3)较大深度的云母伟晶岩相,深度从7----8km到10----11km;(4)极深的陶瓷原料伟晶岩相,形成深度超过10----11km。
(二)挥发组分的作用水、氟、氯、硼、二氧化碳、磷等挥发性组分的存在和数量的多寡,对伟晶岩矿床有十分重要的意义。
首先,挥发性组分能降低岩浆的黏度和矿物的结晶温度(含水1%能降低熔点30----50℃),延缓结晶时间,有利于形成巨大的矿物晶体和良好的带状构造。
其次,挥发性组分可与稀有元素等结合形成易溶化合物,随温度的下降和挥发组分的增加,稀有元素在伟晶岩形成作用的后期得到高度的富集,并逐渐转入气水溶液、发生交代作用,从而形成丰富的稀有元素矿物。
另外,挥发性组分具有高的热容,所携带的热量也大有利于长期、缓慢的结晶。
(三)岩浆岩条件与花岗伟晶岩矿床有成因联系的花岗岩多呈岩基状产出,出露面积可达数百平方公里,花岗岩体愈大,伟晶岩脉数量越多,构成的伟晶岩区规模愈大。
一般孤立的“小侵入体”基本上不形成伟晶岩,因为这种“小侵入体”不可能产生形成伟晶岩的大量挥发性物质,而且它们产出的地质环境也不利于伟晶岩的形成。
不同类型的伟晶岩矿床,总是与一定深度相的花岗岩类有关。
例如,水晶伟晶岩矿床在成因上与浅成的花岗岩类侵入体有关;而稀有金属伟晶岩矿床则与中深成的花岗岩类侵入体有关,它们是有关岩浆分异的最后产物。