矿床分类及地质特征

重点矿床类型和地质特征~

(一)南美洲
1.哥伦比亚祖母绿矿区
哥伦比亚祖母绿形成于东科迪勒拉山脉附近及其延伸山脉边缘的狭窄区域,与白垩纪时期的沉积作用有关。东部的祖母绿矿区有高加拉、契沃尔和玛卡纳尔,西部的祖母绿矿区有木佐、科斯丘兹、拉帕尔马—亚科皮和马里皮(图3-24)。

图3-24 哥伦比亚主要祖母绿矿区分布地质图

哥伦比亚祖母绿矿区的成因在20世纪便引起争议。矿体赋存于白垩纪早期的黑色页岩中(图3-25),祖母绿与碳酸盐矿物、黄铁矿等矿物共生。地质学家认为,该类矿床与火山活动无关。同位素组成表明祖母绿中结构水和氧与盆地卤水有关,铍、铬和钒元素与黑色页岩有关。

图3-25 哥伦比亚东科迪勒拉山脉黑色页岩中的祖母绿矿脉

综上,哥伦比亚祖母绿的典型特征是盆地中的卤水与含沥青的黑色页岩相互作用,含有祖母绿的矿脉穿插于黑色页岩岩层内,且与角砾岩和钠长岩有关。后期的热水溶液捕获了黑色页岩中的铍、铬和钒等元素。
含祖母绿的矿脉分布于黑色页岩中,祖母绿在晶簇中与碳酸盐矿物、钠长石和黄铁矿等共生(图3-26)。超过10cm的祖母绿晶体存在于角砾岩的晶簇和黑色页岩的裂隙中。
2.巴西祖母绿矿区
与哥伦比亚东科迪勒拉山脉的祖母绿不同的是,大部分巴西祖母绿矿区(图3-27)的形成与伟晶岩和超基性岩的相互作用有关。大部分巴西祖母绿矿区与伟晶岩相关,但也有例外。例如,戈亚斯州的圣特雷济尼亚矿区没有发现伟晶岩,但是在其附近存在花岗岩体。

图3-26 黑色页岩中含祖母绿的矿脉示意图


图3-27 巴西与哥伦比亚主要祖母绿矿区分布图

巴西祖母绿的矿区主要有戈亚斯州的圣特雷济尼亚—迪戈亚斯;巴伊亚州的卡纳伊巴、索科托和萨利宁哈;米纳斯吉拉斯州的伊塔比拉、贝尔蒙特、皮特亚斯、罗恰和卡帕依拉那。图3-28是米纳斯吉拉斯祖母绿矿外观图。
目前,巴西正在开采的具有经济价值的祖母绿矿床有四个:卡纳伊巴(巴伊亚州);索科托(巴伊亚州);圣特雷济尼亚—迪戈亚斯(戈亚斯州);贝尔蒙特(米纳斯吉拉斯州)。
卡纳伊巴(图3-29)和索科托祖母绿矿床与元古宙的浅色花岗岩体有关,它们穿插到塞拉—达雅科比纳火山沉积岩系和较老的片麻岩—混合岩质太古宙基底中。卡纳伊巴矿区位于花岗岩周围,祖母绿成矿与伟晶岩有关。索科托矿区位于砍普福莫苏花岗岩北部的蛇纹岩中,蛇纹岩分布于太古宙基底的岩层中。超基性岩层中含有粗粒钠长伟晶岩脉和电气石伟晶岩脉。

图3-28 巴西米纳斯吉拉斯祖母绿矿区外观


图3-29 巴西卡纳伊巴祖母绿矿脉外观图

圣特雷济尼亚矿区位于克里沙斯绿岩带的北部,由片岩和基性—超基性岩夹层的石英岩与酸性岩的岩层组成,属于皮拉尔—迪戈亚斯群与乌鲁苏阿努造山运动期间的产物。区域变质作用和变形作用产生了南北向的褶皱,形成了滑石—绿泥石—碳酸盐片岩、石英—绢云母片岩、硅化灰岩、铁质石英岩。该矿没有伟晶岩类岩脉,祖母绿在各种黑云母片岩中成矿,是交代作用的产物。该区受过强烈的切向应力作用和变形作用(图3-30)。
贝尔蒙特矿区(图3-31)位于太古宙片麻岩与强烈变形的花岗岩之间的接触带上。该矿区元古宇的基性岩经变质作用成为黑云母片岩、滑石—绿泥石片岩。其中有许多伟晶岩脉穿插,伟晶岩脉集中产于变形花岗岩和片岩之间,祖母绿赋存在伟晶岩脉或绿泥石片岩和金云母片岩有关的交代带中。

图3-30 巴西圣特雷济尼亚矿区祖母绿赋存于金云母片岩和碳酸盐—滑石片岩中


图3-31 巴西米纳斯吉拉斯州贝尔蒙特祖母绿矿

(二)亚洲
1.阿富汗祖母绿矿区
潘杰希尔谷地的祖母绿矿脉赋存于岩层中,岩层包括4亿年前志留纪—泥盆纪时期形成的变质灰岩、钙质板岩、千枚岩、云母片岩等。祖母绿零星分布在石英—白云石—黄铁矿脉内,矿脉的最大宽度为15cm。该矿区祖母绿矿被认为是热液成因,由沿着矿脉的溶液和围岩的反应生成。
2.巴基斯坦祖母绿矿区
巴基斯坦质量最好的祖母绿来自斯瓦特河谷(图3-32),位于巴基斯坦西北边境省白沙瓦东北部200km处。巴基斯坦和阿富汗两地的祖母绿都出现在一个被称为印巴板块的科希斯坦弧序列碰撞缝合带内。

图3-32 巴基斯坦斯瓦特山谷祖母绿矿区

斯瓦特祖母绿赋存于碳酸盐—滑石片岩和石英脉中(图3-33),周围没有发现伟晶岩。矿区位于区域变质的构造混合带内,矿体主要呈结核状和脉状。祖母绿中钒、铬致色元素来源于母岩的滑石片岩和铬云母层,但铍元素的来源未知。
3.俄罗斯乌拉尔山脉祖母绿矿区
俄罗斯乌拉尔山脉祖母绿矿区位于斯维尔德洛夫斯克州(原叶卡捷琳堡)东北处。该祖母绿矿床的形成与伟晶岩、黑云母—金云母片岩、绿泥石—阳起石片岩、滑石片岩有关。其中含祖母绿的母岩为黑云母—金云母片岩。
马雷舍瓦祖母绿矿点是该地区典型与花岗岩侵入体有关的祖母绿矿床。侵入岩石的类型是花岗岩、云英岩、伟晶岩和石英矿脉。矿体主要呈透镜体状和不规则形态,分布于片岩中(图3-34)。据研究铍元素主要来源于绿柱石、长石、云母和硅铍石的分解,铬来自基性岩。

图3-33 巴基斯坦祖母绿赋存于碳酸盐—滑石片岩和石英透镜体中


图3-34 俄罗斯乌拉尔山脉祖母绿赋存于云母片岩中

4.中国祖母绿矿区
中国的祖母绿矿床主要位于新疆和云南。
新疆的祖母绿(图3-35)矿床位于新疆西部的塔什库尔干地区,距离中国与巴基斯坦北部边界120km。祖母绿赋存于石英岩脉或碳酸盐岩脉中,其围岩为沉积岩。
云南麻栗坡祖母绿矿区出露的地层为寒武系的变质岩。变质岩层中含有中生代形成的花岗岩体和伟晶岩脉,祖母绿晶体多产于伟晶岩脉的膨大部分,该部位祖母绿晶体粒度大、透明高、颜色较好,多产出宝石级晶体(图3-36)。部分祖母绿产于云英岩中,祖母绿晶体形态较好,共生矿物有石英、萤石、电气石、白云母、方解石、白钨矿和锡石等。

图3-35 新疆祖母绿晶体和围岩


图3-36 云南祖母绿晶体和围岩

(三)非洲
1.赞比亚祖母绿矿区
赞比亚祖母绿矿区位于铜带省恩多拉郊区,这个区域毗邻卡福布地区。该区域的地质背景较为复杂,祖母绿矿赋存于基性岩中,上覆花岗片麻岩,基性岩的组成包括滑石—绿泥石—阳起石片岩和磁铁矿片岩(图3-37)。
卡福布区域(图3-38)存在含铍的伟晶岩和热液矿脉,这个区域与富铬的基性岩重叠,形成时间为距今大概4.5亿年。
卡福布区域母岩——基性岩的性质可能因为有热液流入发生了改变,流体中含有硅、硼、钾、氟和其他微量元素。从地质意义上分析,形成祖母绿的含铍流体或溶液存在暗示了附近可能存在花岗岩体。流体包体的研究和区域地质特征显示,祖母绿成矿温度为360~390℃,压力为400~450百万Pa。

图3-37 赞比亚祖母绿矿脉


图3-38 赞比亚卡福布祖母绿矿区分布图

2.津巴布韦祖母绿矿区
津巴布韦桑达瓦纳祖母绿矿形成于太古宙,位于津巴布韦姆韦扎绿岩带的南部,靠近林波波河移动带的北部。姆韦扎绿岩带由一系列强烈变形、变质的超基性—基性火山岩和变质沉积岩组成,该绿岩带包括大量相对小的伟晶岩体,祖母绿集中分布在这些伟晶岩和超基性—基性岩的接触带中(图3-39)。

图3-39 津巴布韦桑达瓦纳矿区祖母绿矿脉

26亿年前,在桑达瓦纳区域发生了重要的地质事件:津巴布韦北部隆起的同时,南部的姆韦扎绿岩带形成了一系列剪切带。区域内岩层发生强烈的变形,造成岩石的破碎角砾岩化或韧性变形。
绿岩带的变质作用与广泛的岩浆和热液活动发生在同一时期,岩浆侵入到含铬的超基性的姆韦扎绿岩带中。热液流体流经伟晶岩和绿岩带的接触区域,加入了铍和铬元素并沿剪切带进入,随后逐渐结晶形成祖母绿晶体。
3.坦桑尼亚祖母绿矿区
坦桑尼亚曼亚拉湖祖母绿矿区位于坦桑尼亚北部曼亚拉湖的西南边缘,该地区祖母绿的形成是由于接触带内超基性岩和伟晶岩的交代作用成矿。该区域的主要岩石为片麻岩、片岩、花岗岩—片麻岩、带状片麻岩、石英岩和伟晶岩。该矿的祖母绿主要赋存于含斑状变晶的黑云母岩脉中,其他共生的矿物有变石、黄色金绿宝石、磷灰石、石榴子石、尖晶石、橄榄石、粒硅镁石、蓝色刚玉、红宝石、硅铍石、深色碧玺和浅色绿柱石。
坦桑尼亚另一处祖母绿矿区位于坦桑尼亚西南部松巴万加周围的山上,接近西部裂谷,距离鲁夸湖西部边缘约3km。祖母绿发现于风化地区,寄主岩石的顶部有变质带,变质带中有较新的花岗岩和云母石英侵入体。这一地区祖母绿最重要的特点是含丰富的多相固体矿物包体。多相矿物包体通常由两相组成,如石英和祖母绿或蓝柱石,有时也会出现第三个相,如硬石膏。另一种类型的固体包体是片状、针状或细粒状的硅铍石或蓝柱石集合体。祖母绿生长的温度是220~300℃,压力为700~3000个标准大气压。
4.莫桑比克祖母绿矿区
莫桑比克的祖母绿矿区位于利戈尼亚州东南部,含祖母绿的伟晶岩形成于泛非运动过程中。岩石种类有麻粒岩、紫苏花岗岩、钙长石和泛非运动后期形成的花岗岩。祖母绿赋存于前寒武纪超基性岩中的后期热液矿脉和伟晶岩中。
5.尼日利亚祖母绿矿区
尼日利亚中部卡杜纳和普拉托州的祖母绿成矿与花岗伟晶岩有关,花岗伟晶岩是两期岩浆作用的结果,即4.5亿~6亿年前的泛非造山运动和1.44亿~1.90亿年前的中生代造山运动。在后一时期同时有碱性花岗岩侵入体,碱性花岗岩中包含重要的Sn-Nb-Ta-Zn矿化。在环状复合体中,发现了一系列的热液交代过程和相关的矿化作用,每一个热液过程都以一种特定的硅酸盐矿物的结晶为标志,绿柱石类宝石的形成与钠长石化过程有关。祖母绿和绿色绿柱石结晶的温度是500~400℃。
在早期的泛非伟晶岩中,祖母绿伴随海蓝宝石、绿柱石和电气石出现。在较新的中生代花岗岩中,与祖母绿相伴生的矿物有石英、蓝色黄玉和绿柱石—海蓝宝石,它们出现在伟晶岩或黑云母碱性长石花岗岩中。这些火山岩通常在侵入体或花岗岩的顶部出现。
尼日利亚绿柱石和祖母绿形成于岩浆作用的晚期和热液作用的早期。碱性花岗岩含有丰富的铍和氟元素。通过氧和氢同位素组成分析判断其结晶溶液起源于岩浆。铍元素来自花岗岩中的云母和长石,铬元素来自火山岩。
伟晶岩型的尼日利亚祖母绿矿区没有出现片岩,祖母绿矿通常在花岗岩的顶部出现,常有伟晶岩或细晶岩脉穿插或者平行于花岗岩围岩。祖母绿与石英、长石和云母在蚀变的花岗岩晶簇中共生(图3-40)。因为生长在空洞中,所以祖母绿晶体可以达到10cm,并有发育良好的棱柱面和上下底面。

图3-40 尼日利亚祖母绿赋存于花岗岩和伟晶岩晶簇中

6.马达加斯加祖母绿矿区
马达加斯加有两个重要的祖母绿矿区,分别是马南扎里和埃纳皮尔。这两个矿床都寄主在太古宙超基性片麻岩中,且与泛非造山运动有关。
马南扎里祖母绿矿床赋存于伟晶岩和超基性的岩石中,祖母绿的生长与富含金云母的岩石相关。马南扎里矿床分为南北两个区域,北部是与蛇纹石有关的区域,南部则是伟晶岩侵入体区域。北部岩石的矿物组合为透闪石—含硅的浅闪石—金云母和含锰的祖母绿—锰铝榴石—斜长岩;南部岩石的矿物组合为有角闪石—绿泥石、金云母—祖母绿—斜长岩—方解石—石英。
埃纳皮尔矿位于马达加斯加东部,图利亚拉东350km。埃纳皮尔祖母绿赋存于金云母矿脉中,围岩是超基性岩石。岩浆侵入到埃纳皮尔超基性岩体的过程中,含铬的超基性岩通过热液交代作用改变了伟晶岩的成分,致使祖母绿结晶。

　　(1)岩浆富集作用：在基性岩浆中磷灰石、铬铁矿、榍石、金红石及锆英石等副矿物可首先结晶，紧接著是橄榄石及斜方辉石等硅酸盐矿物，其他硅酸盐矿物则结晶较晚。在很缓慢冷却条件下，最早形成的晶体，特别是铬铁矿等比重大的矿物，有可能由重力作用而在岩浆内沉降下来，并因此而富集成矿床。有时岩浆流中的应力，可使尚未结晶的部分液体从已结晶的粥状物中挤出来，而使其富集成矿床，这种作用称为压滤作用。
　　(2)接触交代作用：这个术语是指围岩与侵入体接触所产生的交代作用。在这种作用过程中，由侵入体所分泌出来富含铁镁等溶液扩散，与碳酸钙岩石反应而形成钙镁硅酸盐和氧化物的集合体。在这种矿床形成过程中，往往大约同时形成硅卡岩，并分布于矿床周围。
　　(3)热液作用：是热水溶液以物理化学作用方式，沿著其运动通道及运动地段所引起的岩石的蚀变作用、交代作用以及矿物在空隙中的沉淀作用，例如，绢云母化作用、硅化作用及硫化物矿化作用等。热水溶液，特别是重卤水，在其中可溶解浓度很高的金属。这种溶液通过断裂构造向上运动过程中，可沉积铜、银及其他矿物。
　　(4)升华作用：是固体受热后挥发的作用。当冷却时，挥发的气体可呈晶质或非晶质而沉积，如硫的升华作用可出现於火山喷气孔中。
　　(5)沉积作用和机械富集作用：层状盐类矿床是沉积作用的产物；硅藻土、富含钙的石灰岩以及某些磷酸盐岩层也是这种作用的产物。形成於地层及封闭湖盆中的铁和锰的氧化物是由氢氧化物沉淀形成的，随后转变成铁和锰的氧化物和碳酸盐。在沉积物中，矿物的其他同生富集，例如贱金属硫化物的沉淀也属於沉积作用。
　　

　　机械沉积作用在形成某些类型矿床中也是重要的营力。金、铂族金属、金刚石及其他宝石、锡石、金红石以及锆英石等砂矿床都是机械沉积作用形成的。它们是由携带著高比重矿物碎屑的运动著的砂及砾石的机械作用和簸选作用而富集形成的。
　　(6)残积矿床：是由地表或靠近地表的围岩或矿床中的矿物经过化学分解和机械崩解而富集形成的。其中包括红土矿床、铝土矿矿床、氧化锰矿床及硅酸镍矿床等。铁帽中非常富集的金矿石和含蓝晶石变质岩风化形成的蓝晶石矿床也属於这种作用的产物。
　　(7)变质作用：是指岩石或矿床在温度、压力变化和热液作用下，其形态的变化和矿物的重新组合。在变质作用下，在某些岩石中可形成蓝晶石、硅线石、红柱石或石榴子石等工业矿物。某些金属矿床在变质作用下，其矿石构造也会发生变化。地壳运动可使矿体发生强烈褶皱，并使矿石构造发生变化。变质作用和地壳运动也可以是一种机械作用，靠这种作用可使沉积地层中不大富集的金属硫化物发生活动，而且被驱赶出来使其在低温低压带中富集。

对砂金矿床的分类，不少学者从不同角度进行了划分，有的以砂金矿床的矿质来源为分类依据，有的以成矿作用为分类原则，有的则以成矿环境进行划分。吕英杰等（1992）根据砂金矿床的成矿作用、赋存的地貌部位划分为冲积型砂金矿床、洪积型砂金矿床、残积型砂金矿床、堆积型砂金矿床、岩溶型砂金矿床、海积型滨岸砂金矿床、湖积型滨岸砂金矿床、冰碛（水）型砂金矿床及风积型砂金矿床，见表5-1。

（一）冲积型砂金矿床

指产于第四系由冲积作用形成的松散堆积物中的金矿床。其中包括产于河床或河床底部砂砾层中的河床砂金矿床；产于河漫滩堆积物下部的河漫滩砂金矿床；产于老河漫滩残留部分的阶地砂金矿床（图5-1）；产于河滩的河滩砂金矿床。本类金矿床是我国最为重要的砂金矿床类型，其储量占砂金总储量的90%以上。而其中又以河漫滩砂金矿床和阶地砂金矿床最具工业意义，其储量占整个冲积型砂金矿床总储量的90%以上。国内重要砂金矿床均属此类，如黑龙江的韩家园子、兴隆沟、石头河子、古利库，陕西的月河、江西的庄湾等矿床。

表5-1　砂金矿床分类表

（据吕英杰等，1992）

图5-1　嘉荫河阶地砂金矿床及河漫滩砂金矿床（据吕英杰等）

1—腐殖土层；2—采金迹（废砂堆）；3—砂质粘土层，4—砂砾石层；5—基岩；6—河漫滩砂金矿床；7—阶地砂金矿床

（二）洪积型砂金矿床

是指分布于沟谷中、由洪水冲刷、搬运而形成的砂金矿床。这些沟谷的谷底较窄，多呈“V”字型，沟内堆积物分选性差，磨圆度低，多呈棱角-次棱角状，少量为次圆状。每当洪水袭来时，堆积物均有可能被搅动，使砂金进一步筛选而富集在有利部位。本类矿床的矿体多呈透镜状和囊状，规模小而不稳定，品位的贫富相差悬殊，富者可构成小而富的砂金矿床。代表矿床如黑龙江的万鹿沟等。

（三）残积型砂金矿床

分布于分水岭或较平坦的低洼处，是由原生含金地质体在地表条件下经风化破碎后，使金粒解离或经次生加大而在原地富集形成的矿床。其富集程度除与风化程度、形成时间长短有关之外，还取决于下伏原生含金地质体的含金性。本类金矿床迄今尚未见有重大工业意义的矿床，但可作为寻找原生矿的直接标志。

（四）坡积型砂金矿床

是残积型金矿床的下移部分，与残积型金矿床之间无明显界线。本类金矿床是冲积型河谷砂金矿床的物质提供者，其矿床本身规模小，不具有重要工业意义，但可作为岩金矿床的直接找矿标志。

（五）冰碛（水）型砂金矿床

含金地质体破碎后，含金矿物被冰川（水）搬运于有利部位富集形成矿床。包括冰碛型和冰水型两种。真正具有工业意义的不是直接由冰碛所形成，而是在冰碛经融化后，由冰水进一步搬运、分选、沉积而形成的冰水型砂金矿床。如内蒙古毛淖（图5-2），矿体产于毛淖冰碛台地上的冰水沉积物中，矿体长760m，宽160～560m，厚0.73～1.34m，品位一般为0.12～1.3g/m³，单样最高达2.73g/m³，金的粒度为0.38～1.3mm。

图5-2　内蒙古中后河毛淖冰碛台地冰水砂金矿床勘探线剖面图（据内蒙古自治区地质研究所，1985）

1—腐殖土层；2—含砾砂层；3—含粘土砂砾层；4—含砂泥砾层；5—基岩（砂质粘土岩）；6—砂金矿体

（六）湖积型滨岸砂金矿床

分布于湖泊的滨岸地带，成矿物质由河流携带，经岸流、拍岸浪长期冲刷、分选而成。

（七）海积型滨岸砂金矿床

分布于滨岸的砂堤、阶地、水下砂坝等地带。矿体多与海岸平行，并受拍岸浪和岸流方向的控制。本类矿床以山东三山岛较有前景，该矿床位于山东省掖县三山岛东南坡，其北为渤海。矿体分布在长500m、宽300m的范围内，矿层埋深3.65～30.49m，无固定层位，单个矿体长20～80m，厚0.1～1.8m，品位0.27～5.9g/m³。

（八）岩溶型砂金矿床

在岩溶发育地区，由于水的溶蚀、冲刷等作用，使岩层（或含金地质体）中的金带出并堆积成矿。矿体形态复杂，呈囊状、巢状、条带状、漏斗状、透镜状及不规则状等。矿体规模一般不大，但有的品位很高，如广西镇墟金矿床，最高品位可达几十克到百克每立方米。

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