第四章偉晶巖礦床

PegmatiteOreDeposit第三章

偉晶巖礦床本章內(nèi)容一偉晶巖礦床的概念及工業(yè)意義二偉晶巖礦床的特點(diǎn)三偉晶巖礦床的成礦作用四偉晶巖礦床的形成條件五偉晶巖礦床的主要類型

在巖漿作用的晚期形成的、或其它成因的富含高揮發(fā)份的“殘余熔漿”，經(jīng)過結(jié)晶作用和交代作用形成粗大礦物集合體并產(chǎn)生有用組分聚集形成的礦床叫偉晶巖礦床。

一偉晶巖礦床的概念

電氣石鋰云母綠柱石水晶偉晶巖礦床的概念

各種成分的侵入體都具有其相應(yīng)的偉晶巖產(chǎn)出。但是在地殼中分布最廣，具有最大工業(yè)價(jià)值的是花崗偉晶巖，其次是霞石正長偉晶巖?；?、超基性巖質(zhì)的偉晶巖分布較少，工業(yè)價(jià)值也很低。

因此平常人們指的“偉晶巖礦床”一般指的是“花崗質(zhì)偉晶巖礦床”。

此外，變質(zhì)過程和混合巖化過程中還可形成“變質(zhì)偉晶巖礦床”和“混合巖化偉晶巖礦床”?！艄I(yè)意義

1、主要礦產(chǎn)：云母、長石、石英。

2、重要金屬礦產(chǎn)：Li、Be、Nb、Ta、Cs、W、Sn、Mo、U、

Th、REE。

3、其他非金屬礦床：螢石、磷灰石、壓電石英等。

4、寶石礦床：海藍(lán)寶石（綠柱石）、碧璽（電氣石）、黃晶（黃玉）、水晶。白云母：muscovite－KAl2(AlSi3O10)(OH)2黑云母：Biotite－K(Fe,Mg)3(Al,Fe)Si3O10(OH,F)2鋰云母：Lepidolite－K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(OH,F)2電氣石：Tourmaline－(Na,Ca)(Mg,Fe,Mn,Al)3(Al,Mg,Fe)6Si6O18(BO3)3(OH,F)4綠柱石：Beryl－Be3Al2Si6O18黃玉：Topaz－Al2SiO4(F,OH)2方柱石：Scapolite－(Na,Ca)4[(Al,Si)4O8)]3(Cl,CO3)鈉長石：Albite－(Na,Ca)AlSi3O8鉀長石：Orthoclase－(K,Na)AlSi3O8鋰云母（lepidolite）（KLi1-5Al1-5）[AlSi3O10]（F,OH）2銫榴石（Cs,Na）[AlSi2O6].H2O獨(dú)居石：monazite（Ce,La）[PO4]磷釔礦:Xenotime（YPO4）鈦鈮鈣鈰礦（Na,Ce,Ca）（Nb,Ti）O3褐簾石（Ca,Ce）2（Fe2＋,Fe3＋,Al）Al2[Si04][Si207]O（OH）鋰輝石（LiAlSi2O5）氟碳鈣鈰礦Ca（Ce,La）2[CO3]3F2氟碳鈰礦（Ce,La,Pr）[CO3]F2透鋰長石LiAlSi4O10鋰輝石LiAlSi2O5綠柱石Be3Al2[Si6O18]礦物中含有大量的揮發(fā)性成分二偉晶巖礦床的特點(diǎn)

1.偉晶巖礦床產(chǎn)出的地質(zhì)背景

偉晶巖礦床的產(chǎn)出與構(gòu)造的關(guān)系密切，偉晶巖礦床可以產(chǎn)在造山帶，也可以產(chǎn)在板塊內(nèi)部。但大多數(shù)規(guī)模巨大的偉晶巖礦床都分布于造山帶的褶皺帶內(nèi)。例如我國新疆阿爾泰造山帶、秦嶺造山帶、以及內(nèi)蒙、四川等地的偉晶巖礦床。

有工業(yè)價(jià)值的偉晶巖礦床，其母巖侵入體大多數(shù)是花崗巖類，如黑云母花崗巖，白云母花崗巖，和二云母花崗巖。少數(shù)為堿性花崗巖。此外，原巖為長英質(zhì)物質(zhì)的變質(zhì)巖和混合花崗巖也是常見的偉晶巖礦床形成母巖。

2.形成偉晶巖礦床的主要巖石類型

3.偉晶巖礦床的圍巖特征

偉晶巖脈的圍巖多為化學(xué)性質(zhì)不活潑的透滲性不好的巖石，如變質(zhì)巖、片麻巖、片巖、花崗巖，很少產(chǎn)于未經(jīng)變質(zhì)的沉積巖及火山巖中。

偉晶巖體的產(chǎn)出形態(tài)多為脈狀體，故常稱“偉晶巖脈”,少數(shù)呈串珠狀、透鏡狀、囊狀。脈的大小變化很大，長一般幾米～幾十米，少數(shù)可達(dá)數(shù)百米；寬一般幾十厘米～幾十米，個(gè)別可達(dá)百米寬。

1.規(guī)則的脈狀；2.不規(guī)則的脈狀；3.透鏡狀；4.囊狀；5.串珠狀4.偉晶巖體的大小及形狀5.空間分布特征

偉晶巖在空間分布上明顯受到構(gòu)造控制，常成群出現(xiàn)，成帶分布。

成千上萬條偉晶巖脈，大體相互平行，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)相對(duì)集中，構(gòu)成“偉晶巖田”；若干個(gè)偉晶巖田斷續(xù)分布，延伸幾十到幾百公里，寬幾公里到10-15公里，構(gòu)成“偉晶巖帶”。北貝加爾白云母區(qū)的白云母偉晶巖礦床（1—18）分布略圖1—復(fù)雜貫入體帶；2—正常貫入體帶；3—單一巖脈帶；4—白云母礦床帶；5—平移-逆掩斷層和平移-正斷層；6—深斷裂；7—偉晶巖的分布界限；8—偉晶巖富集程度不同的各帶界限；9—實(shí)驗(yàn)的剪切應(yīng)力線空間分布特征6.結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1)結(jié)構(gòu)

偉晶結(jié)構(gòu)（巨晶結(jié)構(gòu)）：晶體大小一般5～10㎝，但也有十分巨大的晶體，這方面的報(bào)導(dǎo)很多。例如，美國緬因洲一個(gè)綠柱石晶體重18噸，長5.5米。挪威一個(gè)微斜長石晶體重達(dá)100噸，大約有10米長，10米寬。一塊白云母面積寬達(dá)30平方㎡。鋰輝石晶體長14米。

又如，我國新疆發(fā)現(xiàn)重約60噸的綠柱石晶體，36.2噸的鋰輝石以及9噸的銫榴石晶體。

江蘇北部東海縣1958年挖到3.5噸的大水晶，83年又挖到3噸大水晶。

蘇聯(lián)烏拉爾的伊爾明，有一個(gè)天河石礦的整個(gè)采石場及礦山就坐落在一個(gè)龐大的天河石晶體上。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)文象結(jié)構(gòu)：石英分布于長石晶體中，二者形成有規(guī)律的連晶，組成一種文字狀圖案。

細(xì)粒（晶）結(jié)構(gòu)：礦物晶體<1㎝。粗粒（晶）結(jié)構(gòu)：礦物晶體10～1㎝。磁鐵礦粗晶細(xì)粒紫水晶晶簇結(jié)構(gòu)

偉晶巖體內(nèi)部具有分帶性，是偉晶巖脈的一個(gè)重要性質(zhì)。在巖脈內(nèi)，一般都有幾個(gè)帶，環(huán)繞內(nèi)核作帶狀分布?；◢弬ゾr脈的內(nèi)部構(gòu)造（據(jù)費(fèi)爾斯曼）1－花崗巖；2－長英巖帶；3－文象花崗巖帶；4－長石－石英帶；5－晶洞帶2）構(gòu)造

偉晶巖礦床的分帶1－浮土；2－塊狀石英帶；3－塊狀微斜長巖帶內(nèi)帶；4－小塊狀鈉長石帶；5－石英－鋰輝石帶；6－鋰輝石帶；7－石英－白云母巢狀體帶；8－塊狀微斜長石帶外帶；9－細(xì)粒鈉長石巢狀體帶；10－文象花崗巖帶；11－輝長巖；12－鋰云母帶例如我國新疆阿爾泰地區(qū)一條偉晶巖脈，由于具有良好的封閉條件，分異作用充分徹底，因而在巖鐘狀膨大處的偉晶巖脈體內(nèi)可以劃分出多達(dá)10余個(gè)呈同心環(huán)狀的偉晶巖帶。遼寧海城長石偉晶巖剖面圖1－巖石碎屑；2－鉀長石片麻巖；3－輝綠巖；4－云斜煌斑巖；5－黑云母輝長片麻巖；6－斜長石中粒偉晶巖；7－文象帶；8－塊狀斜長石帶；9－石英核；10－塊狀微斜長石帶Ⅴ、長石－鋰輝石型偉晶巖

沒有文象帶和內(nèi)核、交代作用非常強(qiáng)烈、主要由鈉長石、鋰輝石、石英和大量稀有金屬元素礦物構(gòu)成的偉晶巖。此種偉晶巖構(gòu)成重要的稀有金屬礦床。（1）邊緣帶：該帶與圍巖接觸，帶內(nèi)礦物結(jié)晶不好，具典型的細(xì)粒結(jié)構(gòu)（<1㎝），斷續(xù)不連。主要由長石、石英、云母組成，有時(shí)可見少量的石榴石、電氣石、綠柱石、偶見稀有元素礦物。其中金屬礦物不具工業(yè)意義。偉晶巖礦床的分帶一般說來，偉晶巖脈大體可分為四個(gè)帶：偉晶巖礦床的分帶（2）外側(cè)帶：礦物組成與邊緣帶基本相同。這一帶內(nèi)綠柱石（Be）,白云母常具工業(yè)價(jià)值，礦物主要呈粗粒和文象結(jié)構(gòu)；（3）中間帶：巖脈的主體部分，礦物成分復(fù)雜，除主要礦物之外，還含有大量金屬礦物等有用組分，如稀有、稀土、分散元素礦物等、綠柱石、鋰輝石，因此此帶是稀有稀土分散元素礦化最為集中的部位，具較大的工業(yè)價(jià)值。呈粗粒結(jié)構(gòu)、文象結(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造；

有時(shí)在實(shí)際工作中，根據(jù)工作的需要可進(jìn)一步細(xì)分為多個(gè)亞帶。（4）內(nèi)核：位于偉晶巖體的中心部位，常由結(jié)晶粗大的石英和長石組成，或僅由石英以及電氣石、鋰輝石等組成致密塊狀內(nèi)核。有時(shí)亦可構(gòu)成晶洞，可有質(zhì)量較好的水晶產(chǎn)出。此外，在許多偉晶巖礦區(qū)，常有更晚期的裂隙充填-交代型石英脈疊加在上述各帶之上，而往往在這種具有充填-交代作用的脈中有更具工業(yè)價(jià)值的金屬組分。

偉晶巖礦床的分帶

花崗偉晶巖礦床的主要礦物成分與花崗巖母巖的差別不大，即主要由：

——石英、

——長石（斜長石、微斜長石、鈉長石、正長石），

——云母（黑云母、白云母）組成。這三大類礦物占偉晶巖礦體的90～95%左右。在偉晶巖中，大約集中了四十余種元素，其中稀散元素很多。組成偉晶巖的礦物亦多達(dá)300余種，比組成巖漿巖的成分要復(fù)雜得多。6.礦物、組分礦物、組分

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國各地偉晶巖中產(chǎn)出的稀散元素礦物主要有:

鋰礦物（Li）：鋰輝石、鋰云母、透鋰長石、磷鋰礦…

鈹?shù)V物（Be）：綠柱石、金綠寶石、硅鈹石、硅鈹釔礦…

鈮鉭礦物(Nb.Ta)：鈮鉭鐵礦、鈮鐵礦、鉭鐵礦、細(xì)晶石、褐釔鈮（鉭）礦…

稀土礦物（TR）：獨(dú)居石、鈮釔礦、褐簾石、氟碳鈰礦…

鋯鉿礦物（Zr-Hf）：鋯英石、曲晶石、水鋯石…

銫礦物：銫榴石銣礦物：天河石鈾釷礦物：晶質(zhì)鈾礦、方釷石、釷石…

鈦礦物：榍石、金紅石、銳鈦鈰礦…

此外，還有錫石、黑鎢礦、輝鉬礦、磁鐵礦、輝銅礦等其它金屬硫化物，以及含有揮發(fā)份的礦物如磷灰石，黃玉，電氣石，螢石等。礦物、組分主要礦產(chǎn)有：

——稀有元素，稀土元素（REE），分散元素，放射性元素：Li.Be.Ta.Nb.Cs.Rb.Zr.Hf.La.Ce.U.Th.Y.

——長石、云母、水晶（石英）,

——寶石類：黃玉、水晶、綠柱石、電氣石、石榴石…三偉晶巖礦床的成礦作用

偉晶巖礦床是一種多期多階段形成的產(chǎn)物，它經(jīng)歷了一種十分復(fù)雜的地質(zhì)演化過程?？偟恼f來，偉晶巖礦床的形成主要經(jīng)歷了以結(jié)晶作用為主的結(jié)晶作用階段和以交代作用為主的交代作用階段?；蛘哒f，在偉晶巖形成的早期，以結(jié)晶作用為主，在晚期則以交代作用為主。而不論是早期的結(jié)晶作用階段，還是晚期的交代作用階段，揮發(fā)份在偉晶巖礦床形成的整個(gè)過程中都起著十分重要的作用。

即在偉晶巖和偉晶巖礦床形成的早期，揮發(fā)份逐漸增多，在揮發(fā)份的影響下殘余的熔漿保持為液體狀態(tài)，構(gòu)成所謂“花崗偉晶巖巖漿”。當(dāng)溫度下降至800℃時(shí)，長石、石英、云母等主要礦物便從偉晶巖漿中結(jié)晶析出，構(gòu)成偉晶巖脈的主體。

2.偉晶巖礦床形成的早期結(jié)晶作用

在這時(shí)，僅有少量的綠柱石、鈮鉭鐵礦等含稀散元素的礦物結(jié)晶。

若此時(shí)構(gòu)造活動(dòng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，由于巖漿內(nèi)部揮發(fā)份的影響，溫度下降緩慢，有利于巖漿房內(nèi)結(jié)晶分異作用的進(jìn)行，因此可形成粗大的晶體以及完好的帶狀構(gòu)造。并且，長石和石英達(dá)到共結(jié)比，形成典型的文象結(jié)構(gòu)。

在這一階段，交代作用不明顯，或處于次要地位。所形成的礦物主要是呈結(jié)晶方式析出的長石、石英、云母。稀有和稀土元素或進(jìn)入礦物晶格或在揮發(fā)組份中殘留富集，有利于稀有元素偉晶巖礦床形成。結(jié)晶作用

偉晶巖礦床的交代作用，主要發(fā)生在偉晶巖主體形成的后期。早先形成的巖石或礦物（長石、石英、云母）與殘存的氣液流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。早期形成的礦物分解，釋放出稀有或稀散金屬元素，有利于稀有金屬偉晶巖礦床形成。

3.偉晶巖礦床形成的晚期交代作用NaAlSi3O8+K＋3Li++OH－+F-K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(OH,F)2鈉長石鋰云母四偉晶巖礦床的形成條件

1.巖漿巖條件

富含揮發(fā)份的巖漿。以形成一系列富含揮發(fā)組分的結(jié)晶礦物為特點(diǎn)。如白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2

，鋰云母K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(OH,F)2,電氣石(Na,Ca)(Mg,Fe,Mn,Al)3(Al,Mg,Fe)6Si6O18(BO3)3(OH,F)4

，黃玉Al2SiO4(F,OH)2

，銫榴石（Cs,Na）[AlSi2O6].H2O

，褐簾石（Ca,Ce）2（Fe2＋,Fe3＋,Al）Al2[Si04][Si207]O（OH），氟碳鈰礦（Ce,La,Pr）[CO3]F2，水晶等。據(jù).斯米而諾夫巖漿巖條件造山中晚階段花崗巖及板內(nèi)堿性花崗巖有利偉晶巖礦床形成。巖漿巖條件偉晶巖礦床是在巖漿結(jié)晶后期富含揮發(fā)份的殘余巖漿冷凝結(jié)晶、交代而成。甲基卡稀有金屬礦床成礦模式圖1-二云母花崗巖漿；2-偉晶巖漿；3-偉晶巖脈；4-偉晶巖類型界限；5-偉晶巖類型；6-構(gòu)造裂隙；7-西康群地層⑴偉晶巖脈圍繞二云母花崗巖呈同心圓狀分布;(2)礦床的控礦構(gòu)造是構(gòu)造裂隙，特別是巖體內(nèi)部賦存?zhèn)ゾr脈的構(gòu)造屬于巖體收縮冷卻斷裂，這說明，偉晶巖的形成要晚于二云母花崗巖的形成;(3)根據(jù)巖體和偉晶巖的地質(zhì)、地球化學(xué)和流體特征表明，二者為同一母巖漿發(fā)生液態(tài)不混溶作用的結(jié)果;(4)深部巖漿房內(nèi)的偉晶巖熔體是在瞬間侵位的;偉晶巖脈多分布與巖體頂部、邊部及附近圍巖中。巖漿巖條件

偉晶巖與花崗巖體的關(guān)系示意圖（Cěrny,1991b）A-花崗巖體向外分離結(jié)晶，外圍為偉晶巖脈帶；B-偉晶巖脈產(chǎn)于由巖體冷卻產(chǎn)生的裂隙中；C-偉晶巖熔體在自母巖漿上升的過程中結(jié)晶成脈1）大地構(gòu)造背景（控制成礦區(qū)域）：

a.前寒武地軸、地盾區(qū)－白云母偉晶巖帶（內(nèi)蒙古土貴烏拉白云母偉晶巖礦床）；

b.顯生宙地槽褶皺帶（造山帶）－稀有金屬偉晶巖（新疆阿爾泰稀有金屬偉晶巖礦床）；

c.古板塊內(nèi)部或邊緣深斷裂－堿性稀有金屬稀土偉晶巖（四川冕寧牦牛坪稀土偉晶巖礦床）；

2）區(qū)域構(gòu)造部位（控制偉晶巖帶的分布）：——（相對(duì)減壓帶）

a.復(fù)背斜的軸部，尤其是地槽內(nèi)部坳陷區(qū)中的隆起構(gòu)造；

b.深大斷裂的上盤；

3）構(gòu)造的交匯部位：控制偉晶巖群的分布；

4）次級(jí)斷裂、節(jié)理、片理：控制偉晶巖脈的分布及形態(tài)；2.構(gòu)造條件區(qū)域構(gòu)造及構(gòu)造交匯部位對(duì)偉晶巖帶及偉晶巖礦田的控制北貝加爾白云母區(qū)的白云母偉晶巖礦床（1—18）分布略圖1—復(fù)雜貫入體帶；2—正常貫入體帶；3—單一巖脈帶；4—白云母礦床帶；5—平移-逆掩斷層和平移-正斷層；6—深斷裂；7—偉晶巖的分布界限；8—偉晶巖富集程度不同的各帶界限；9—實(shí)驗(yàn)的剪切應(yīng)力線斷裂及節(jié)理構(gòu)造對(duì)偉晶巖脈的控制1—偉晶巖脈；2－東西向壓性斷裂；3－裂隙走向?qū)嵕€箭頭表示壓應(yīng)力方向；虛線箭頭表示張應(yīng)力方向；

據(jù)胡受奚等<礦床學(xué)>,1981

1)物理性能對(duì)偉晶巖脈形態(tài)的影響;2)化學(xué)成分對(duì)成礦的影響：如，去硅偉晶巖利于剛玉（Al203）的形成；富鈣圍巖利于褐簾石（Ca,Ce）2（Fe2＋,Fe3＋,Al）

Al2[Si04][Si207]O（OH）、鋰輝石（LiAlSi205）的形成； 富鎂圍巖不利于鋰、銫等元素富集成礦；3.圍巖條件

偉晶巖形成的物理化學(xué)條件屬于現(xiàn)代礦床學(xué)中最有爭議的問題之一。

1）溫度－－變化范圍很大

A.費(fèi)爾斯曼認(rèn)為花崗偉晶巖漿開始結(jié)晶溫度在800-7000C，而偉晶巖作用的主要階段為600－4000C；鄒天人等（1975）對(duì)我國新疆阿爾泰偉晶巖形成溫度研究表明其形成溫度為553－4650C；4.物理化學(xué)條件

H.葉爾馬科夫等對(duì)偉晶巖中連續(xù)晶出的礦物中的汽液包裹體測溫研究表明：黑云母結(jié)晶溫度為760-5000C，早期晶出的石英為600-5400C，白云母為500-4350C，綠柱石為500－4000C，爾后晶出的石英和黃玉為510－3000C，更晚期的石英為300－1300C，而紫水晶上的玉髓外殼為90－5500C；盧煥章等（1996）對(duì)我國新疆阿爾泰偉晶巖不同相帶中礦物中的熔融包裹體、流體熔融包裹體和流體包裹體進(jìn)行溫度測定，其結(jié)果表明熔融包裹體的均一溫度為700-900