第十二章++層控礦床

第十二章層控礦床一、概念、特點及意義（－）層控礦床（StratabounddePosits）的概念

目前，對層控礦床含義有不同理解A與巖漿作用無關(guān)，只是受沉積和熱液疊加改造而形成的礦床；B將一切層狀礦床(如風化、沉積)、甚至產(chǎn)于層狀侵入體內(nèi)的巖漿礦床都歸入層控礦床；C甚至將遭受花崗巖化后產(chǎn)在某一較大的地層單元中的非層狀礦床，也劃入層控礦床。根據(jù)比較多數(shù)學者的見解，“層控礦床”－系指那些受多種成礦作用影響，但礦體呈層狀或基本呈層狀，包括部分不規(guī)則狀，但仍受一定地層層位控制的礦床。層控礦床往往是多成因的，它是以外生成礦作用為基礎，又受到內(nèi)生成礦作用包括巖漿、變質(zhì)和熱液等作用的疊加和改造而形成的復成因礦床。即介于內(nèi)生和外生礦床之間的一類復成因礦床。層控礦床是一類既具有同生成礦作用標志，又具有后生成礦作用標志的復成因礦床。（二）層控礦床的基本特征巖層控制巖層控制是層控礦床最主要特征之一。巖層控制首推礦源層的控制。許多層控礦床定位于礦源層中，同時成礦作用中有用組分活化、遷移和再沉淀往往發(fā)生于礦源層內(nèi)或者其附近，因而礦源層的控制作用非常明顯；巖性控制明顯，在特定的地層層位中，不同巖性的聚礦能力差別較大，那些氧化－還原電位低、能使親硫元素形成硫化物或起到還原作用的巖層（含碳的灰色層和含硫化鐵的黑色層）能夠促進親硫元素聚集和沉淀礦床產(chǎn)于一定地層層位中，因而“時控”特征明顯。例如湘黔一帶寒武系礦源層對汞礦帶的控制西成盆地泥盆系安家岔組鉛鋅礦的控制河南銀洞坡歪頭山組對金銀礦帶的控制我國川西會理一帶、揚子地臺北緣的陜西、湖北鉛鋅礦產(chǎn)于震且系碳酸鹽巖建造中；湘、黔的汞礦產(chǎn)于寒武系石灰?guī)r一白云巖建造中；湘南、桂北的鉛鋅礦主要產(chǎn)于泥盆系碳酸鹽巖建造中；川西、滇中的紅層銅鈾礦床主要產(chǎn)于侏羅一白堊系。如綠巖帶金礦主要產(chǎn)于太古界；哈薩克斯坦銅、鉛鋅礦產(chǎn)于中一上石炭統(tǒng)；德國、波蘭的頁巖銅礦產(chǎn)于下二疊統(tǒng)；波蘭西里西亞鉛鋅礦產(chǎn)于三疊一侏羅系如銀洞坡歪頭山組包括黑云母石英片巖、炭質(zhì)云母石英片巖、變粒巖以及角閃片巖等，但95％以上的礦體賦存于炭質(zhì)云母石英片巖中；西成地區(qū)的鉛鋅含礦層位或者位于石英片巖/大理巖或者泥質(zhì)巖碎屑巖/灰?guī)r的接觸面附近，顯示明顯的巖控或“界面”控礦特點揚子臺地區(qū)黑色巖系有關(guān)的礦床同樣顯示明顯的巖控或相控特征巖相控制由于層控礦床多是在沉積作用基礎上經(jīng)進一步改造而形成的，特別是改造輕微的層控礦床，往往顯示較多的同生或準同生特點，保留了某些礦床與沉積環(huán)境相關(guān)的種種痕跡。某些特殊相，如礁灰?guī)r相、碳酸鹽相等控制礦床的分布富有機質(zhì)相、膏鹽相和一些特殊的巖相過渡帶等3、含礦地層中礦質(zhì)的活化與遷移原始含礦地層或礦源層中金屬一般達不到工業(yè)利用的富集程度?；罨w移是重要的控制因素。形成層控礦床的元素多以變價元素居主導地位。變價元素特點一般低價穩(wěn)定、高價活潑，即在氧化、酸性條件下易活化、溶解和遷移；在還原條件下則變位穩(wěn)定而易于沉淀。在溫度和壓力升高的情況下，礦源層或礦源巖常發(fā)生形變和破裂，可能引起氧逸度的提高，成礦元素向高價易溶的方向轉(zhuǎn)化，由高壓向低壓的方向轉(zhuǎn)移。在此過程中如果遭遇礦液的稀釋、不同溶液的混合、地層中還原劑或吸附劑的存在，都可引起成礦物質(zhì)的重新沉淀。4、局部構(gòu)造控制雖然層控礦床總體上嚴格受地層層位控制，但礦體往往僅賦存于該層位的某些特殊地段或部位。這些部位多是減壓地帶，即各種構(gòu)造帶。如層間剝離帶、層間破碎帶、褶皺虛脫部位、斷裂、水力破裂等流體將成礦物質(zhì)攜帶到減壓帶構(gòu)造沉淀，因此這些構(gòu)造不僅是容礦的空間，也控制者礦體的形態(tài)5、熱液活動的標志礦質(zhì)的活化與遷移是層控礦床的主要環(huán)節(jié)，而活化遷移的主要媒介是各種流體，因此各種流體活動所留下的產(chǎn)物，是區(qū)別層控與沉積礦床的重要標志熱液活動標志主要表現(xiàn)在含礦地層中出現(xiàn)切層的細脈、網(wǎng)脈和規(guī)模不等的不規(guī)則或較規(guī)則的脈體；礦體的圍巖蝕變現(xiàn)象較明顯；礦石具有充填和交代構(gòu)造等。礦床的形成溫度變化范圍較大，蝕變種類眾多，但多數(shù)情況下表現(xiàn)為中等溫度和低溫蝕變，常見的硅化、絹云母化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等；沉積一改造型層控礦床中，往往保存有原生沉積組構(gòu)，又有后生重結(jié)晶和交代作用組構(gòu)，二者同時出現(xiàn)在相同的空間范圍內(nèi)。6、礦床常具有成群、成帶展布和一定的“層”、“相”、“位”集中的特點。滇中砂巖型銅礦床主要集中在白堊紀盆地的東緣、東北緣的河、湖相沉積層中，并受一定的地質(zhì)構(gòu)造部位控制揚子臺上神農(nóng)架和黃陵背斜地區(qū)在震旦系地層中集中產(chǎn)出多個磷礦、釩礦、鉛鋅礦在成帶的層礦礦床中，往往具有特征的元素組合，如Pb-Zn-Cu,Au-U-Cu,W-Sb-Au,Hg-Sb-As，Au－Ag－Pb－Zn組合等；特殊的元素組合特征實際是層控礦床對所在地區(qū)區(qū)域地球化學背景的一種反映。在某些較大層位或沉積建造內(nèi)，由于巖相或巖性在橫向上或縱向上的變化，出現(xiàn)不同礦物或礦床的組合西成鉛鋅礦田鄧家山礦床－后期熱液活動石英方解石脈華南揚子地塊早寒武世礦床分布1.泥砂質(zhì)及硅質(zhì)巖沉積區(qū);2.泥質(zhì)碳質(zhì)頁巖沉積區(qū);3.濱海、淺海砂泥質(zhì)與碳酸鹽沉積;4.深海沉積區(qū);5.重晶石礦;6.磷礦;7.古島嶼;8.Ni－Mo－PGE沉積區(qū)7、礦體形態(tài)，大多數(shù)與地層整合產(chǎn)出，呈層狀、似層狀或凸鏡狀礦體。也有少數(shù)不規(guī)則的穿層礦脈，但其礦化范圍仍局限在一定地層層位之中；8、礦床與巖漿侵入體的關(guān)系一般不明顯，礦區(qū)附近或一定范圍內(nèi)，沒有或未發(fā)現(xiàn)與成礦有直接關(guān)系的侵入體。故以往曾稱其中某些礦床為“超低溫熱液礦床”或“遠成熱液礦床”等。但不排斥某些層控礦床，如層控矽卡巖礦床和變質(zhì)層控礦床與巖漿侵入活動有密切的時間、空間和成因關(guān)系。9、礦床具有多成因、礦質(zhì)和流體的多來源特征（三）層控礦床的意義理論意義：突破了傳統(tǒng)礦床的單一作用的范疇，將內(nèi)生和外生成礦作用，深部與淺部成礦作用、單成因與復成因成礦作用、單階段與多階段成礦作用等有差異但又有聯(lián)系的成礦作用有機的聯(lián)系起來經(jīng)濟意義：層控礦床分布范圍廣、規(guī)模大、品位較穩(wěn)定。占據(jù)銅鉛鋅等多金屬的大部分儲量需要強調(diào)的是不論是層狀礦床或者層控礦床都不受成因限制，既可以是同生礦床也可以是后生礦床，也可以是二者的疊加層控礦床需要進行科學的分類，既要避免概念上的混亂，也要更有效的指導找礦實踐華南地區(qū)尋找同生沉積的寧鄉(xiāng)式鐵礦，主要是根據(jù)地層、巖相、古地理進行找礦，可以不考慮熱液的影響；對于大冶式、邯邢式鐵礦等層控礦床，就必須考慮地層、巖體、構(gòu)造和熱液等因素，只有結(jié)合起來才能指導找礦和勘探工作，離開后三者而只根據(jù)地層找礦事實已經(jīng)證明是不正確的因此對層控礦床同樣需要礦床的成礦機制疊加改造成礦作用是層控礦床研究的核心問題二、層控礦床的成礦作用機理和模式由于層控礦床是介于內(nèi)生和外生礦床之間的一類復成因礦床，故地質(zhì)特征及時、空分布特征也必然反映出內(nèi)生和外生成礦作用的某些綜合特征。層礦礦床的成因和定位機制相對復雜，因此需要考慮（1）礦床的成因，單成因或多成因；（2）成礦物質(zhì)來源，單源或多源；（3）成礦溶液的來源，單源或多源（4）使成礦物質(zhì)活化轉(zhuǎn)移的各種因素；（5）控制層控礦床最終定位的地層、巖性、構(gòu)造、侵入體、火山作用等因素區(qū)分主要與次要來源或控制因素是正確研究層控礦床的關(guān)鍵（一）成礦物質(zhì)來源問題層控礦床的成礦物質(zhì)是多來源任何地層都可能成為層控礦床的礦源層礦源層存在是層控礦床形成的基礎，其中礦質(zhì)的活化與轉(zhuǎn)移程度控制著層控礦床的規(guī)模礦源層和礦源巖提供礦質(zhì)的地層稱之為“礦源層”或者礦質(zhì)的“來源層”能夠提供礦質(zhì)的所有巖石稱之為“礦源巖”礦質(zhì)的來源既可以來自沉積的地層，也可來自沉積地層之外的基底巖石或火成巖（如SEDEX礦床）能否成為礦源巖或?qū)拥囊蛩氐V源層中成礦元素的賦存狀態(tài)、活化－遷移能力、豐度一般說巖石中成礦元素的含量對改造成礦是有利的，所以在許多文獻中根據(jù)圍巖的含量較高，而推斷其為礦源巖事實上許多礦床的圍巖含量并不高，離開蝕變帶的圍巖中基本不顯元素異常，有時甚至還低于區(qū)域背景值；元素的賦存形式和可析出性則是其成為礦源巖的條件之一（二）成礦物質(zhì)的初步富集問題在內(nèi)生或外生礦床所介紹過的元素富集機制，都可能成為層控礦床的成礦物質(zhì)預富集或初步富集機制——可以形成所謂的“礦胚”；（三）成礦物質(zhì)的疊加改造再富集一般來講，礦床的形成多經(jīng)歷了多次多階段成礦演化，礦床從礦質(zhì)初始沉淀到最終富集成礦，往往經(jīng)了多次或多種不同成礦作用的疊加改造作用；礦床的改造作用所謂改造，系指先期形成的礦床層（或礦體）遭受到后期地質(zhì)作用的影響，礦質(zhì)發(fā)生活化、遷移和再聚集的過程。在此過程中一般無新的礦質(zhì)加入改造的程度主要取決于礦石的物理化學性質(zhì)改造方式多種多樣，主要有巖漿熱液改造、地下水熱液改造、構(gòu)造改造等

礦床的疊加作用所謂疊加，系指先期成礦基礎上受到后期地質(zhì)作用的影響而發(fā)生種種變化，同時有新的成礦物質(zhì)加入。換言之，后期地質(zhì)作用不僅使原礦體或礦化層發(fā)生變化，而且還帶入新的物質(zhì)，構(gòu)成一類多礦質(zhì)源的礦床；根據(jù)礦質(zhì)來源特征，疊加礦床可分為同源疊加礦床和異源疊加礦床同源疊加礦床雖然成礦作用多次發(fā)生，礦質(zhì)多次帶入，但礦床的基本組分同出一源異源疊加礦床通過多次不同的成礦作用形成，成礦物質(zhì)的來源也不相同主要疊加作用方式：熱液疊加改造作用變質(zhì)疊加改造作用巖漿疊加改造作用主要疊加作用方式之一熱液疊加改造作用

主要是指地下水熱液對原始成礦物質(zhì)所起的活化、遷移和再富集作用。流體主要為天水向下的淋濾作用和向上的滲濾作用以及地熱系統(tǒng)控制的對流循環(huán)作用，由流體淋濾、萃取圍巖的成礦物質(zhì)帶至已經(jīng)初步富集的有利空間或巖性再富集成礦。主要疊加作用方式之二變質(zhì)疊加改造作用

即由變質(zhì)熱液對原來沉積巖或火山－沉積巖中的成礦物質(zhì)起到活化、遷移和再沉積的富集過程。主要疊加作用方式之三巖漿疊加改造作用

系指在先期形成的同生礦床（或礦源層）之上又為后期巖漿熱液所帶來的成礦物質(zhì)所疊加改造和再富集，即晚期巖漿成礦作用疊加改造了早期的沉積成礦作用成礦機理層控礦床的成礦機理是復雜的，多因素的，成礦的歷史也很長，在不同的歷史階段中各種因素所起的作用也不盡相同。層礦礦床形成至少包含兩個階段：表生成礦作用階段（同生成礦階段），成礦通過各種沉積成礦作用過程得到初步的富集；在此基礎上，經(jīng)過巖漿、變質(zhì)或構(gòu)造作用下流體再造階段（后生成礦階段），最終形成工業(yè)礦床或富礦體任何礦床的成礦機理都包括礦質(zhì)礦源區(qū)的活化萃?。刂欣穆窂桨徇\、遷移－在合適部位沉淀富集過程。層礦礦床也不例外，但層控礦床除注意礦源層的形成機理外，應該更多注意疊加改造作用對已有礦源層或礦胚的再造作用機理關(guān)于復成礦床與成礦時期問題指經(jīng)歷過多成礦作用、多成因和多礦質(zhì)來源的礦床即稱為復成礦床或復式礦床層礦礦床具有復成礦床的性質(zhì)，因此其成礦時間往往是一復雜問題層礦礦床早期礦化與晚期富集間隔時間較長的，將整個時間看作成礦的時間顯然不合適如果在同生成礦階段已有了礦質(zhì)的工業(yè)堆積，那么同生成礦期便可視為成礦時期倘若同生成礦階段礦質(zhì)雖有堆積，但未達到工業(yè)要求的程度，而是經(jīng)過了后期的活化、遷移和再堆積過程后，礦質(zhì)的堆積才達到工業(yè)要求者，則成礦時期應指活化、富集時期三、層控礦床的分類層礦礦床不代表一個獨立的成因系列，而是分屬不同的成因類型由于目前對層控礦床的認識和理解有差異，使用的分類原則不同，因此對層礦礦床的分類還比較混亂，可謂名目繁多劃分的原則主要包括：主要地質(zhì)作用就位機制主巖的巖性物質(zhì)來源后期改造的強度等如朱上慶、鄭明華依據(jù)成礦作用和礦質(zhì)來源給出的分類：I、地下（鹵）水溶慮型層控礦床大陸區(qū)的地下（鹵）水溶液層控礦床陸緣區(qū)的地下（鹵）水溶液層控礦床海盆區(qū)的的地下（鹵）水溶液層控礦床II、海底噴流型層控礦床沉積－噴流層控礦床火山－噴流層控礦床III、變質(zhì)熱液和超變質(zhì)熱液型層礦礦床變質(zhì)熱液層控礦床超變質(zhì)熱液層控礦床IV、巖漿－氣液疊生型層控礦床巖漿－氣液改造型層控礦床巖漿－氣液疊加型層控礦床涂光熾先生依據(jù)改造強度的分類是：1、沉積后經(jīng)受輕微改造的層控礦床，如陜西柞水銀硐子銀鉛多金屬礦床。2、沉積后經(jīng)受強烈改造的層控礦床，如廣東凡口鉛鋅礦床。3、沉積后經(jīng)受變質(zhì)的層控礦床，如云南東川銅礦，東北遼河群地層中的鉛鋅礦床。4、沉積后經(jīng)受變質(zhì)作用和混合巖化作用改造的層控礦床，如東北鞍山鐵礦中的弓長嶺富鐵礦床，新疆天湖鐵礦，山西交城鉛鋅礦床。

5、沉積后經(jīng)受氣—液疊加改造的層控礦床，如內(nèi)蒙的白云鄂博鐵礦床，廣西大廠錫—多金屬硫化物礦床。

6、沉積后經(jīng)受表生作用改造的層控礦床，如前蘇聯(lián)庫爾斯克和克里沃羅格前寒武紀風化淋漓型富鐵礦床。四、礦床實例密西西比河谷型礦床（MVT）是以廣泛分布于美國中部的寒武紀至石炭紀碳酸鹽建造中的許多巨大鉛鋅礦床而得名。主要特點：MVT礦床金屬量（Pb+Zn）從幾千噸到幾百萬噸不等，并且一般成群成帶分布，密西西比河谷地區(qū)就有近400個礦床。此類礦床成礦時代多見于古生代及中生代，礦床規(guī)模較大，常伴生同類型的黃鐵礦礦床、沉積菱鐵礦礦床、重晶石-螢石-閃鋅礦礦床等。已知礦床如（廣東）凡口、（廣西）泗頂、（美）密蘇里的Viburnum、田納西的Mascott-Jefferson、（加拿大）RobbLake、（波蘭）UpperSilesia。有利于形成此類礦床的大地構(gòu)造環(huán)境是穩(wěn)定的大陸板塊、大陸邊緣拗拉古、裂谷。含礦巖系為以淺海相碳酸巖鹽為主，可夾有砂巖、頁巖及礫巖的沉積建造。碳酸鹽巖包括生物礁相、潮坪相灰?guī)r、白云巖、礁角礫巖及崩塌角礫巖等。礦床形成于主巖成巖之后，礦區(qū)范圍內(nèi)一般不出露火成巖，少數(shù)礦區(qū)發(fā)現(xiàn)有火成巖，經(jīng)證實也和成礦無關(guān)。MVT礦體大多以開放空隙充填方式形成，具后生成礦特征。礦體有似整合和不整合兩類。似整合礦體為層狀、似層狀，與地層產(chǎn)狀一致；不整合礦體呈脈狀、網(wǎng)脈狀，受斷裂和裂隙控制。此類礦床的礦體多為不規(guī)則狀、似層狀、凸鏡狀產(chǎn)于白云巖中，產(chǎn)出部位多為碎屑沉積盆地的邊緣、沉積基底突起部位、砂巖尖滅部位、巖屑堆積層及其尖滅部位、生物礁、斷裂擴容部位、不整合面及其附近的巖溶崩塌角礫巖。礦石的主要金屬礦有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、白鐵礦、（黃銅礦）等。常見脈蝕礦物為白云石、方解石、菱鐵礦、重晶石、螢石、膠狀二氧化硅等。礦石多具交代結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、草莓狀結(jié)構(gòu)及團粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀、細脈浸染狀、角礫狀、條紋及條帶狀、膠狀構(gòu)造。礦體的圍巖蝕變微弱，常見白云巖化、硅化、方解石化及退色化。產(chǎn)于白云巖中呈浸染狀似層狀交代的鉛鋅礦體剖面圖成礦流體源自沉積建造水，成礦過程中演化為含礦熱鹵水，成礦溫度50~150℃（<200℃），成礦溶液鹽度（15-20）wt%NaCl（高的可達30%）。硫化物的δ34S為8.03‰~31.36‰，且一般認為礦床的硫主要來源于海相蒸發(fā)巖，如膏鹽層。蒸發(fā)巖中的硫酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)镸VT礦床中硫化物的還原態(tài)硫的機制可能是通過熱化學還原作用實現(xiàn)的。近年來，多數(shù)人傾向于認為，這類礦床中的鉛、鋅礦化在沉積和成巖時已初步富集，后經(jīng)地下熱鹵水對富含鉛、鋅的沉積層進行溶濾和搬運，在有利的地層和構(gòu)造環(huán)境中充填、交代而成礦床。碳酸鹽巖型鉛鋅礦床成礦模式成礦模式參與深部循環(huán)的地下水或盆地沉積物封存的鹵水受地熱增溫的影響溶解了地層中的鹽分、鉛等成分形成含礦的低溫熱鹵水。此種熱鹵水沿斷裂、不整合面、砂巖及角礫巖等滲透性層運移并在有利的部位沉淀成礦。貴州萬山汞礦汞礦床主要位于古陸外圍。礦體多產(chǎn)在中、下寒武統(tǒng)條帶狀白云巖及泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r中，為多層成礦。礦體呈扁豆狀、似層狀、脈狀及鞍狀，大多發(fā)育在萬山主斷層百米以外的穹窿狀褶皺鞍部和角礫破碎帶中。受層位與角礫破碎帶控制。圍巖蝕變以硅化、白云石化為主，金屬礦物主要為辰砂及少量的自然汞、輝銻礦、閃鋅礦、黃鐵礦及雄黃。非金屬礦物以石英、白云石為主，次為方解石、重晶石等。礦床的形成過程分為兩階段，早階段形成礦源層，晚階段經(jīng)熱液疊加改造成礦。1-上部泥質(zhì)白云巖、泥灰?guī)r、頁巖；2-條帶狀白云巖；3-下部泥質(zhì)白云巖、泥灰?guī)r、頁巖；4-含石英的白云巖脈帶；5-礦體巖漿熱液疊生礦床新橋礦床冬瓜山礦床廣西大廠Sn-多金屬礦床(韓發(fā),1997)泥盆紀噴流沉積＋燕山期巖漿熱液成礦中國大陸疊