第八章火山成因矿床

第七章 火山成因矿床

 一、概述

 概念:火山成因矿床是指与火山岩、次火山岩有成因联系的金属和非金属矿床。 即

与火山作用有联系的一系列矿床,统称为“火山成因矿床”。

火山作用包括火山-岩浆作用,火山次火山-气液作用、火山-沉积作用。

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 特点:

 矿床受火山机构控制。矿体上限均位于火山岩-次火山岩分布的范围内。

 矿床位于同构造旋回的火山岩浆-构造活动带中。矿区内或附近有同期的火山岩、次火

山岩或侵入体的分布。

 含矿介质复杂:岩浆、喷气、热液或加热的天水等

 成矿作用复杂,包括火山岩浆作用;火山-次火山气液作用;火山-沉积作用等。  类型多,分布广泛,矿产丰富。

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二、火山成因矿床的形成条件

 火山建造具有一定成矿专属性

 金刚石矿床产于金伯利岩、钾镁煌斑岩中;

 火山岩浆熔离Cu-Ni矿床多产在太古代科马提岩系中;

 有色金属、稀有金属、Au-Ag矿床,Au、萤石等脉状矿床常产于陆相流纹岩建造中;  铁矿常与富碱(钠)和镁的基性岩、偏碱性的中性火山岩建造有关;如我国宁芜

地区玢岩铁矿等;

 斑岩铜钼多金属矿床与含钾较高的中一酸性陆相超浅成、浅成火山一侵入岩建造

有关;

 块状硫化物矿床多产于富钠质的基性一酸性的海海相火山岩建造中(细碧岩、角

斑岩等);

 海相火山一沉积Fe Mn矿床常与含铁硅质—碧玉岩建造有关。

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 构造对火山成因矿床的控制

 控岩构造-控制火山杂岩体的构造

 长期发育的深大断裂以及它们的相连,交切,转弯,分叉和交切有利岩石的地段;

 褶皱后的准地台型活化带内的穹窿构造中,矿床常发育在穹状背斜核部的区域性

断裂的交切处;

 古老基底和较新坳陷接合处的边缘断裂带中;

 控矿构造--主要控制矿床矿体的分布的构造

 巨大的火山口、破火山口、线状断裂和环状断裂是直接的控矿构造

 另外:斑(玢)岩型矿床与浅成-超浅成次火山侵入体有关,次火山岩侵入接触构造体

系、岩体中原生裂隙构造、塌陷角砾岩体、隐爆角砾岩筒,以及放射状、环状断裂系统等,是重要的容矿构造,形成独特产状的矿体常围绕着火山一侵入活动中心分布。

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三、火山成因矿床的分类

主要根据成矿作用和成矿环境进行分类

(1)火山-岩浆成矿作用——火山-岩浆矿床

(2)火山-次火山气液成矿作用——火山气液矿床

(3)火山-沉积成矿作用——火山-沉积成矿

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四、火山岩浆矿床

 1、定义: 指地下深处岩浆房中的岩浆经过分异作用而富集某种含矿熔浆(或矿浆),

通过岩浆喷溢作用贯入到火山口中或喷溢至地表冷凝堆积所形成的矿床。

 这种含矿熔浆(或矿浆)是岩浆在深部分异而形成的,成矿物质的富集发生于较

深部的岩浆通道或岩浆房中,但矿体产出部位很浅或喷出于地表。

 按成矿机制可分为二种主要类型:火山岩浆喷溢矿床、火山岩浆熔离矿床。(有的

还划分出火山岩浆爆发矿床、岩浆喷溢—喷发矿床)

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 2、矿床类型及特点

 (1)火山岩浆喷溢矿床:由含矿熔浆(矿浆)沿断裂或火山机构上侵喷溢到地表而形

成的矿床。

 成矿组分的聚集,主要与火山活动时深部岩浆的强烈分异作用有关。即火山岩浆

分异明显时,有利于成矿组分富集(分异明显的表现是浅成岩与喷出岩的岩性变化显著)。

 含矿熔浆的喷溢可以是在火山喷发的间歇期溢出、也可在火山喷发末期呈“熔岩

流”溢流到地表或贯入到火山机构中,形成与火山岩共生的厚层状、透镜状矿体。  矿床类型:玄武—安山岩中的磷灰石—磁铁矿—赤铁矿矿床; 碳酸岩中的铌—

稀土—磷灰石矿床; 流纹岩中的铌、钽、锡、铍矿床

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岩浆喷溢矿床实例-智利北部的拉科铁矿

1—河流;2—熔岩流;3—公路;4—断层;5—时代新的小火山口;6—古老的破火山口;7—宿营地;8—第四纪盐类沉积物:9—第四纪冰碛物;10—第四纪安山岩;11—火山碎屑沉积物;12—磁铁矿熔岩;13—熔结凝灰岩;14—流纹英安岩;15—上新世-更新世安山岩;16—上新世熔结凝灰岩;17—白垩纪-第三纪陆相沉积物;18—早吉生代含铁片岩 幻灯片11

 矿床产于喷出地表的中-酸性熔岩流中(安山岩、流纹英安岩等),环绕一古老的破火

山口分布;

 破火山口的核部由流纹英安岩组成,在其四周次火山口喷出了铁矿流,由磁铁矿、赤

铁矿熔岩状铁矿石堆积形成矿体;

 矿石矿物主要是磁铁矿、赤铁矿,平均含Fe达65%,脉石矿物有磷灰石、阳起石、石

英等;

 矿体表面具特征的熔岩流动构造、绳状构造、杏仁状、管状、多孔海绵状,并且大泡

及小泡——表明是由炙热的铁矿浆溢出地表而形成的

拉科铁矿的铁质可能有两种不同来源:一是可能来自安山岩岩浆或由其分异出来的较基性的母岩浆,二是可能来自附近出露的古生代岩层中的沉积变质铁矿,在火山活动时期经再活化形成的。后一种来源越来越被多数人承认。

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 (2)火山岩浆熔离矿床:主要是指产于超基性-基性火山岩及次火山岩中的金属硫化

物矿床。

 成矿主要与熔离—贯入作用或熔离—喷溢作用有关。

 矿床赋存于地表基性熔岩流中,或产于超基性-基性次火山岩体内部(也称次火山

岩浆矿床)。

 矿石矿物主要是金属硫化物(磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铁矿、尖晶石及少量铜的

硫化物)

 矿床类型:与超基性-基性火山岩有关的镍矿床

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火山熔离矿床-科马提岩中的硫化镍矿床

 科马提岩(Komatiites):是一类超镁铁质喷出岩,由维乔恩等1969年在南非巴伯顿

山地绿岩带首次命名。主要由橄榄石+单斜辉石组成,典型具有MgO>18%和低碱、高Ni含量特征,是太古代绿岩带的一个重要组成部分。

 科马提岩是一种高温、低粘度喷发岩,可发育枕状熔岩各种形状,其中叶片鬣刺结构

为其主要诊断证据;

 硫化物镍矿的主要矿物:磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铁矿、尖晶石

 矿石构造:块状构造、浸染状构造

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在大量玻璃基质中橄榄石和辉石晶体呈骸晶状或刀片状彼此交生,常与拉斑玄武岩呈互层状产出,其中更加富镁的变种常称为橄榄岩质科马提岩

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A一岩流底部的硫化物堆积体(卡姆巴尔达型);B一补给岩流的纯橄岩通道中的低品位浸染状矿石(基思山型或杜蒙型);C一纯橄岩体中的高品位矿带(塞维伦斯型)

1—沉积岩和酸性火山岩;2—燧石质含铁层;3—玄武岩;4—橄榄岩;5—纯橄岩;6—鬣刺结构; 7—高品位硫化物;8—浸染状矿石

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类型I-岩流底部

 橄榄岩流底部的块状和浸染状磁黄铁矿、镍黄铁矿矿床:规模较小(矿石量小于500

万吨)、品位较高(Ni含量3.5%左右)

 西澳大利岩Kambalda(卡姆巴尔达)Ni-Cu矿床

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类型II -通道

 纯橄榄岩流透镜体中分布广泛低品位浸染状硫化物矿床(偶见块状硫化物分凝体):堆

积于补给熔岩流的侵入通道上部。硫化物分布于整个橄榄岩中,多为单一的镍矿床  澳大利亚基思山、加拿大魁北克杜蒙矿床

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类型III -纯橄榄岩(底部)

 纯橄榄岩中的块状硫化物分凝体:富集于纯橄榄底部,矿石量大,品位较富  西澳大利亚波塞维伦斯矿床

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科马提岩矿床实例-西澳大利岩Kambalda Ni-Cu

 世界最大、最富的Ni-Cu硫化物矿床;

 大规模科马提岩喷发形成熔岩流和坡度控制的熔岩河和河道;

 硫化物在熔岩流流动过程中对已固结底板的热侵蚀作用形成的河道底部;

 块状矿床形成于科马提岩流动过程中由湍流引起的硫化物滴逐渐从科马提岩中清除而

集中于底部堆积;浸染状矿石则可能与硫化物与科马提岩晶体静态浮力差有关

 矿床成因认为与硅酸盐-硫化物不混溶作用有关;

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五、火山喷气热液矿床

 1、概念:指在火山喷发作用的晚期或间歇期,火山喷气和热液活动非常强烈,这些喷

气和热液常含有大量重金属化合物。在一定的地质环境和物理化学条件下,这些含金属的气液与围岩、海水或气液之间发生复杂的相互作用,促使有用组分的聚集和沉淀,形成火山喷气热液矿床。

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 2、主要特点

 1)矿床主要出现于火山岩—次火山岩分布区,矿化主要在火山旋回晚期或两个旋

回的间歇期;

 2)矿化发生在地表、海底或地下浅处(

水等;

 4)火山机构控矿明显,它包括火山口、火山颈、角砾岩筒、环状裂隙,放射状裂

隙等;

 5)多数矿床中蚀变作用强烈且复杂,蚀变范围广泛,与矿化关系密切;

 6)矿石物质成分和构造结构复杂多样,垂直分带间隔较小,各带重迭交错,金属

含量不均匀且不稳定。

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成矿作用与火山气液矿床分类

 火山喷气成矿作用

 火山喷发时常伴随大量的气体和重金属化合物,当它们与围岩发生复杂的相互作用,或

通过简单的升华作用,或由于不同的气体间相互反应,在火山口,喷气孔及其周围,形

成有用矿物的堆积,这种作用称为火山喷气成矿作用,由其形成的矿床称为火山喷气矿床

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 火山热液作用

 火山喷出的大量含矿气体,或由于外压力大于临界压力(如在深海盆地中),或由于温度

下降到临界温度以下时,就凝聚成为含矿热液。这些热液与火山岩或其它围岩发生作用而沉淀出有用组份,有时也直接充填在火山岩的气孔或裂隙孔洞中成矿,或与海水或地下水相互作用而发生有用物质沉淀,这种作用称火山热液成矿作用,由该作用形成的矿床称为火山热液矿床

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 次火山气液成矿作用

 在火山活动的晚期或间隙期,常伴随有浅成一超浅成相次火山岩的侵入活动,它们大多

产在火山机构的各种断裂裂隙中,与相应的次火山岩密切共生。与次火山气液有成因联系的矿床称为次火山热液矿床,又称斑岩型、玢岩型矿床。

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 火山气液矿床的分类 :

 (1)与陆相火山气液作用有关的矿床(浅成低温热液矿床)

 (2)与陆相次火山热液作用有关的矿床(斑(玢)岩型矿床)

 (3)与海相火山热液作用有关的矿床(VMS型矿床)

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(一)与陆相火山气液有关的矿床

 1、陆相火山喷气矿床:在大陆环境中,由火山喷气作用所形成的矿床叫陆相火山喷气

矿床。

 由火山喷气作用形成的矿床数量不多,规模也不大,一般仅见于现代火山活动区;  矿床产在地表或地表附近,成矿温度较高600~1100度;

 矿体呈似层状,与火山岩互层产出,也可以呈脉状或似脉状充填于火山管道裂隙

中,少数呈柱状充填于火山岩筒中;

 主要矿产:硫磺、雄黄、雌黄、萤石、硼矿等。如我国台湾和日本的自然硫和黄

铁矿矿床

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日本Kyushu Kujusan 硫磺矿

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台湾大屯火山

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台湾大屯火山

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 自然硫矿床为典型火山一喷气矿床,硫作为喷气产物在现代火山活动地区广泛分布,

矿床形成可能有下列几种方式:

 火山喷出的硫呈升华状态,喷出后由气体直接凝成为固体而沉淀,散布在火山口

附近碎屑物的空隙中;

 火山喷出的H2S气体或温泉中的H2S,经不完全的氧化而形成自然硫沉淀(2H2S+O2

=2H2O+2S);

 火山或喷气孔中,喷出的H2S和SO2气体互相反应,形成自然硫(2H2S+SO2

=2H2O+3S)。

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 2、陆相火山—热液矿床:在陆相火山活动过程中,在地表或近地表,由火山热液中的

成矿物质直接晶出或经过化学反应形成的矿床,称为陆相火山热液矿床。

 在火山喷发作用的早期,多以固、气体喷发为主,而在晚期,则以热水活动为主。

热水活动持续的时间可以很长,也可以周期性地多次进行。强烈而广泛的火山热液活动可以形成多种多样,规模较大的的矿化和蚀变;

 由于其形成深度浅,成矿温度较低,多称为“浅成低温热液矿床” (epithermal

deposits)。火山岩区浅成低温热液矿床是近年来在找矿和研究方面取得重要进展的矿床类型。

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 主要特点

 矿床主要产于喷出岩(基、中、酸)及火山碎屑岩中,主要分布于中、新生代火

山活动区;

 矿床形成于近地表条件下,一般小于l km,矿化深度为200~400m,少数超过650

m;

 矿床形态复杂多样,一般为脉状、复脉状、层状、似层状、巢状及其它不规则的

形状,主要与火山角砾岩有关;

 主要通过充填作用形成,矿石具条带状,壳层状、晶洞状、晶簇状构造和胶状一

变胶状结构,常含较高的Hg,Sb,As,Ag,Au,TI,Te,Se等;

 特征性矿物为银金矿、自然银、辉银矿、辉锑矿、辰砂、雄黄、雌黄、硫砷铜矿、

蓝辉铜矿、铜蓝、砷黝铜矿及其他含砷锑的硫盐矿物、碲化物、硒化物以及铜、铅、锌硫化物、白铁矿、胶黄铁矿、黄铁矿等

 围岩蚀变,有青盘岩化、绿泥石化、绢云母化、硅化、高岭石化、明矾石化、碳

酸盐化、石膏

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 重要的矿床类型:

 陆相火山热液(浅成低温热液)金矿床

 玄武岩中的自然铜-沸石矿床

 玄武岩、安山岩中的汞锑矿床

 流纹岩中的萤石矿床

 中酸性喷发岩中的明矾石矿床

 与火山岩有关的Pb-Zn多金属矿床

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陆相火山热液(浅成低温热液)金矿床实例

 1)形成的背景:该类型金矿是一个重要的金矿床类型,在世界范围内已发现了一批大

型及特大型金矿床。主要发育在火山活动区或地热异常区。如美国内华达地区、新西兰地区,南美智力等。我们国家属于此类的矿床有:台湾金瓜石、江苏铜井、福建紫金山

 2)矿床类型:Heald等(1987)按矿物组合划分为明矾石-高岭石型(酸性硫酸盐型)

和冰长石-绢云母型;Hendenquist(1994)按照流体性质划分为HS(高硫化型,矿床由酸性、氧化的流体形成)与LS(低硫化型,由近中性、还原的热流体形成)

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低硫化型和高硫化型浅成低温热液金矿床的主要特征

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 石英一冰长石型硫化物矿床

 主岩为各类火山岩,但以英安岩、安山岩、流纹岩为主;

 矿化受区域性断裂系统或环形断裂带控制,典型矿物组合为银金矿+自然金±辉银

矿±硫盐矿物+硒银矿,脉石矿物以出现石英+黄铁矿±冰长石+方解石±绢云母±绿泥石为特征;

 矿体呈大脉或脉带,含硫化物极少,多为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿;亦可

出现碲化物、赤铁矿、毒砂。

 矿床蚀变分带,自上而下为石英+高岭石+明矾石—石英+伊利石一石英+冰长石+伊

利石,上部无矿,然后是贵金属矿石富集部位,深部铜、铅、锌、银含量增加。  成矿流体以相对还原、pH值近中性的地下水为主,夹带少量岩浆水。

 典型矿例有我国的刺猬沟(吉林)、安徽的东溪、新疆阿希、美国克里普尔一克里克

金矿等

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 石英一明矾石型硫化物矿床

 矿体主岩为英安岩、英安斑岩,常出现于破火山口内外,基底沉积岩系中可出现碳

酸盐和膏盐;

 特征矿物组合是自然金+硫砷铜矿+蓝辉铜矿±铜蓝±含银硫盐±黄铜矿±硫碲铋

矿±贵金属碲化物±方铅矿±闪锌矿±钨锰矿+黄铁矿;

 近矿蚀变矿物组合为明矾石+高岭石±迪开石+石英,并可与高级泥质蚀变组合伴

生,深部石英-绢云母化发育,外围出现青盘岩化;

 成矿流体以相对氧化的酸性流体,以岩浆水为主,有较多的大气水加入。

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矿床纵剖面图

纵剖面蚀变分布图

菲律宾勒潘多浅成低温热液Cu-Au矿与远东南斑岩Cu-Au矿

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紫金山铜金矿蚀变模式(火山岩型)

紫金山浅成低温热液矿床形成背景

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1-石帽山群下组上段; 2-石帽山群下组下段; 3-林地组; 4-天瓦岽组上段; 5-天瓦岽组下段; 6-楼子坝群; 7-中粗粒花岗闪长岩(四方岩体); 8-细粒黑云母二长花岗岩(仙师岩岩体); 9-细粒黑云母花岗岩(金龙桥岩体); 10-中细粒二长花岗岩(五龙寺岩体); 11-中粗粒二长花岗岩(迳美岩体); 12-英安玢岩; 13-隐爆角砾岩; 14-实测正断层; 15-实测、推测逆断层 幻灯片46

1-潜水平;2-淋滤带边界;3-次生富集亚带边界;4-钻孔及编号;5-金矿体及编号;6-铜矿体及编号

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紫金山铜金矿蚀变模式(火山岩型)

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上部浅成低温热液型矿;中部中低温热液型矿;下部斑岩型矿

蚀变:

上部石英-明矾石-地开石带

中部石英-地开石-绢云母带

下部石英-绢云母带

1—强硅化带;2—石英-明矾石(地开石)带;3—石英-地开石(明矾石、绢云母)带;4—石英-绢云母带;5—铜矿体;6—金矿体(≥1×10-6)

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(三)陆相次火山—热液矿床

 主要包括两种主要矿床类型:

 1)斑岩型矿床:包括中酸性及酸性次火山岩有关的斑岩型铜矿床、斑岩型铜钼矿床、

斑岩型金矿床、斑岩型钨矿床、斑岩型锡矿床、斑岩型铅锌矿床等;

 2)玢岩型矿床:与中性、中-基性次火山岩(安山玢岩、闪长玢岩、玄武-安山玢岩)

有关的玢岩型铁矿床。

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 斑岩型矿床(porphyry deposits)指品位低但规模大,主要产于斑岩中及其内外接触

带附近的细脉浸染型矿床。

 类型

 斑岩型铜(钼)矿床

 富金斑岩型矿床

 斑岩型钼矿床

 斑岩型钨矿床

 斑岩型锡矿床

 斑岩型铅、锌矿床

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以斑岩型铜(钼)矿床为例

 以斑岩性型铜矿最有意义,研究程度

 二十世纪初,在美国发现了第一个斑岩型铜矿,即至今仍负盛名的宾厄姆(Bingham)

铜矿;

 以斑岩型铜矿为例

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美国宾厄姆(Bingham)铜矿

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宾厄姆(Bingham)铜矿

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江西城门山铜矿

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江西城门山铜矿

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江西城门山铜矿

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以斑岩型铜(钼)矿床为例

 斑岩型铜矿,又称细脉浸染型铜矿床。

 一般特征 埋藏浅、品位低、规模大、矿化均匀、易采易选。铜平均品位一般0.4%,少

数可达0.8%,单个矿床的铜储量可达几百万吨,Cu、Mo为主,其次为W、Sn、Au、Ag、Pb、Zn、Pt、Pd等,

 工业意义 占世界已探明铜矿储量的一半,钼矿储量的三分之二;美国、智利、秘鲁铜

矿储量的80~90%;我国江西、云南、黑龙江、西藏、河南等地。

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我国主要铜矿床类型分布概况

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我国主要铜矿床类型分布概况

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以斑岩型铜(钼)矿床为例

 成矿地质条件

 围岩蚀变及分带

 矿化特点

 矿床成因

 矿床成矿系列

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成矿地质条件————岩浆岩条件 成分中酸性 钙碱性系列 浅成或超浅成 (花岗斑岩、花岗闪长斑岩、石英二长斑岩等) 小型斑岩侵入体 岩体规模较小(Na2O) 岩体的酸性程度影响矿化类型 SiO2 62-68%的斑岩---以铜为主的矿床 SiO2>68%的斑岩---以钼为主的矿床

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成矿地质条件—构造条件

全球范围内三个重要的斑岩型铜矿成矿域

环太平洋成矿域 、特提斯成矿域、中亚成矿域

汇聚板块边界,洋-陆、陆-陆板块碰撞带

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我国斑岩型铜矿床类型分布大地构造位置

环太平洋成矿域:华南德兴、紫金山,东北团结沟、东安、小西南岔等;

特提斯成矿域:

藏东江达地区,有玉龙、多霞松多、莽总、马拉松多等铜矿床等;

中亚成矿域:

乌奴格吐山大型铜矿床、多宝山,四五牧场铜矿(浅成低温),新疆土屋、蒙古额仁陶勒盖等;

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成矿 地质 条件——构造条件

 含矿斑岩的侵入大多和深大断裂有关,矿床常呈带状分布,分布于深断裂两侧的次

级断裂构造系统中,矿体受更次一级的构造,即岩体和围岩中的微裂隙(层间裂隙、片理、原生裂隙等)控制。

 含矿隐爆发角砾岩体:北美58个斑岩型铜(钼)矿床,含角砾岩的占70%,我国赣西

北、豫西等

 角砾岩下限为2~3公里。角砾岩由挥发份从岩浆中逸出引起膨胀造成

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层间裂隙

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流劈理

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破劈理

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滑劈理

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成矿 地质 条件————地层条件

 围岩岩性对斑岩铜矿床的成矿有重要影响:

 围岩为硅铝质岩石,矿化在岩体顶部集中,围岩裂隙发育,含矿热液进入围岩。德兴斑

岩型铜矿床

 围岩为碳酸盐岩石,在接触带可形成矽卡岩型矿床。多宝山

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围 岩 蚀 变 及 分 带

 围岩以中心式面型蚀变为特征

 围绕侵入体中心多呈同心圆状或椭圆状,范围可达几百米至几公里。

 Lowell等(1970)根据Kalamazoo(克拉马祖)矿床的蚀变,参照美洲27个斑岩

矿床,提出了斑岩型铜、钼矿床的蚀变分带模式

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围 岩 蚀 变 及 分 带

 ①核心带

 ②钾质蚀变带

 ③似千枚岩化蚀变带

 (石英-绢云母化带)

 ④泥质蚀变带

 ⑤青磐岩化带

 ⑥边缘带

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围 岩 蚀 变 及 分 带

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围 岩 蚀 变 及 分 带

 我国斑岩型铜矿床围岩蚀变特点

① 可分为面型和线型两种

面型—岩体为中心 (玉龙、城门山)

接触带为中心 (德兴)

线型—受构造控制,沿一定方向延伸 (多宝山)

② 具有较强的石英化作用

③ 似千枚岩化带最重要、最普遍

④ 泥化带一般不发育(玉龙除外)

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多宝山铜矿围岩蚀变带线型分布

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矿 化 特 点

 矿石特征

 矿物组成:

 主要金属矿物:黄铜矿 辉铜矿

 次要金属矿物:斑铜矿 黝铜矿等

 伴生金属矿物:辉钼矿 黄铁矿 辉铋矿 磁铁矿

 磁黄铁矿 方铅矿 闪锌矿 辉 铋、金、银

矿物等

 非金属矿物:石英和重晶石等

 元素组成: Cu 、Mo、S、Au、 Ag 、Pb、Zn等

 矿石构造:浸染状构造、细脉状构造、细脉浸染状

 角砾状构造

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矿 化 特 点-矿化分带

低品位核→矿壳→黄铁矿壳→低黄铁矿壳

辉钼矿→辉钼矿+黄铜矿+斑铜矿→黄铜矿+黄铁矿→黄铁矿±硫砷铜矿±砷黝铜矿±方铅矿±闪锌矿±自然金、自然银

图 斑岩型矿床典型矿化及其分带 图 斑岩型矿床典型矿石构造及其分带 幻灯片81

奥尤套勒盖矿区细脉浸染-网脉状矿化

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奥尤套勒盖矿区钻孔岩芯矿化

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奥尤套勒盖矿区地表矿化

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矿 化 特 点

 矿化类型及矿体特征—矿体形态

 斑岩体内部的细脉浸染型矿化

 柱状矿体 筒状矿体

 与碳酸盐岩或凝灰岩接触带附近的矽卡岩型矿化

 透镜状矿体 似层状矿体 不规则状矿体

 围岩断裂中的热液脉型矿化

 脉状矿体

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矿 化 特 点

斑岩铜(钼)矿床的蚀变类型和矿化关系

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矿 床 成 因

气液包裹体测定,黑云母和钾长石化温度为400-600℃;石英-绢云母化温度为420—250℃;泥化蚀变为300-100℃;硫化物主要400-200℃,高、中温热液阶段;成矿深度2~5km,成矿流体盐度高,工业矿体内可达40~76wt%NaCl

〃矿石δ34S(‰)-6.3~+3.6‰

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矿 床 成 因

〃氢--氧同位素:成矿热液除来自岩浆外,部分可能来自下降的天水;

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矿 床 成 因

上升岩浆水和大气水发生对流循环,地下水提供部分矿质,其富含Na+、Cl-、Ca2+等,促进矿质沉淀

图 岩浆热液和地下水发生对流循环形成斑岩型铜矿床示意图

1-大气降水;2-壳状矿化带;3-岩浆热液(据Jensen,1981)

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矿 床 成 因

R.H.Sillitoe(1972)提出了板块构造成因模式

大洋板块俯冲于大陆板块之下,并向上地幔俯冲,海洋板块在贝尼奥夫带发生了局部熔融,并沿裂隙上升到地壳浅部,形成斑岩型铜矿床,铜来自原始海洋板块,这和目前大西洋和太平洋玄武岩中富含铜一致。

图 斑岩铜矿床成因的板块构造模式(据西里托,1972)

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斑岩型矿床的其它主要类型

 富金斑岩型矿床

 (1)伴生斑岩型金矿:如江西德兴、西藏玉龙

 (2)独立斑岩型金矿:如河北峪耳崖

 斑岩型钼矿床——陕西金堆城、河南上房

 斑岩型钨矿床——广东莲花山、江西阳储岭

 斑岩型锡矿床——广东银岩、湖南野鸡尾

 斑岩型铅锌矿床——江西冷水坑、安徽黄屯

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斑岩型矿床的成矿系列

矿床成矿系列是在一定地质时期和一定地质环境中,在一定的主导地质成矿作用下形成的,在时间、空间和成因上都有密切联系,但其具体生成条件有差别的1组(2个以上)矿床类型的组合。

斑岩型矿床常与矽卡岩型、热液脉型及浅成低温热液型金、银、铜、铅、锌等矿床构成火山岩地区矿床成矿系列,成矿系列的最大延深可达5~7km。

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斑岩型矿床的成矿系列

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斑岩型矿床的成矿系列

斑岩铜矿、高硫化型、低硫化型浅成低温热液矿床的成因机制示意图

(Hedenquist J W.,1994)

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斑岩型矿床的成矿系列

 运用成矿系列概念,对成矿区内可能存在的矿床类型作出较为全面的评价,还

可以根据已知的一种或少数矿床类型,预测可能存在的其他相关的矿床类型。

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斑岩型铜矿找矿方法

 1.地质标志及方法

 地质标志

 铁帽

 铁的次生矿物、铜的次生矿物

 蚀变特征

 副矿物特征

 热液金红石:很普遍,为交代榍石或交代黑云母、角闪石形成;磷灰石的溶

 含矿角砾岩带

 成矿系列 伴生的卫星矿

 地质测量

 1/20万基础上,1/5万和1/2.5万地质测量,圈定远景区域,进行更大比例尺填图  地质类比法

 剥蚀深度的判别

 2.综合方法

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斑岩型矿床

 知识点

 了解斑岩型矿床的分布、工业类型、工业意义

 理解斑岩型铜矿形成地质条件、矿床成因

 掌握斑岩型铜矿蚀变及矿化分带及其意义

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玢岩铁矿(porphyrite iron deposit)

 在陆相安山质火山岩分布的地区,与辉石闪长玢岩--次火山或火山—侵入体有时、空

及成因联系的一组以铁为主的矿床,称为玢岩铁矿。

 此类矿床由一系列不同因的矿体构成,但主要与次火山热液活动有关,其中包括:  (1)火山喷发间歇期形成的沉积型矿体;

 (2)火山热液充填型矿体;

 (3)次火山岩体上部的热液充填交代型矿体;

 (4)岩体顶部形成的高温伟晶交代-充填矿体;

 (5)岩体与火山岩和沉积岩接触带上形成的接触交代型矿体及矿浆贯入型矿体等。

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玢岩铁矿的特征性矿物组合为磁铁矿-钠柱石-透辉石-磷灰石,磁铁矿-透辉石-阳起石-磷灰石,磁铁矿-石榴石- 透辉石-磷灰石等,矿石中含钒、钛、磷较高。

蚀变分带明显,通常由次火山岩体向上、向外可分为以岩体边部钠长石化为主的下部浅色蚀变带;接触带附近以方柱石化、透辉石化、石榴石化、绿帘石化、阳起石化为主的深色蚀变带;远离接触带火山岩中以硬石膏化、硅化、泥化、黄铁矿化、次生石英岩化为主的上部浅色蚀变带。

深色蚀变带是工业矿体赋存的主要部位。

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 矿床类型(矿床式):

 岩体中心浸染状-细脉状矿化:属于岩浆到高温气液交代矿床,钠柱石(钠长石)-

透辉石-磷灰石-磁铁矿组合(陶村式)450-370

 岩体顶部及边部脉状、网脉状、角砾状矿化:属于伟晶交代高温气液交代-充填矿

床,阳起石(透辉石)-磷灰石-磁铁矿组合(凹山式)500-410

 岩体与安山岩、凝灰岩接触带上块状及脉状矿化:属于接触交代-充填矿床或矿浆

充填矿床,为透辉石-石榴子石-磷灰石-磁铁矿组合(梅山式大于450 )岩体与前火山岩系沉积岩接触带及沉积岩中的块状、角砾状、脉状矿化:接触交代-充填矿床(凤凰山式370-300)、矿浆充填矿床(姑山式大于450)和发育凹山式

 岩体附近火山岩中脉状矿化:中低温热液充填石英-镜铁矿组合(龙虎山式

300-200)、层状-似层状火山-沉积矿床(龙旗山式)

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玢岩铁矿理想模式图

1-青龙群石灰岩(T1-2);2-黄马青组沙页岩(T3);3-象山群砂岩(J1-2);4-龙王

山、大王山两旋回火山岩(J3/K1);5-辉长闪长玢岩;6-辉长闪长玢岩-辉长闪长岩;7-蚀变分界线;8-角砾岩化带及角砾状矿石;9-块状矿石;10-镜铁矿或磁铁矿脉;11-层状铁矿;12-黄铁矿化;13-浸染状磁铁矿化

①-龙旗山式;②-竹园山式;③-龙虎山式;④-梅山式;⑤-凹山式;⑥-陶村式;⑦-向山式(黄铁矿);⑧-姑山式、凤凰山式

Ⅰ-下部浅色蚀变带;Ⅱ-中部深色蚀变带;Ⅲ-上部浅色蚀变带

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海相火山-次火山热液矿床

1、概述

在海底火山活动过程中所产生的射气和热液上升到达海底或临近海底的环境中,通过与海水或与海底沉积物相互作用,使有用物质沉淀富集所形成的矿床,称为海相火山次火山气液矿床。

矿质的沉淀富集都发生于水下的海底环境中,矿床的形成主要与海相火山喷发间歇期、或晚期的火山-次火山气液作用有关;围岩主要为火山岩,次火山岩及火山沉积岩,矿体与火山岩或火山沉积岩互层产出,沿水平方向矿层有时逐渐过渡为火山岩,沉积岩。 海相火山—次火山热液矿床是一个重要的矿床类型,具有重要工业意义的矿床主要矿床有:块状硫化物矿床;流纹-安山岩建造中的菱铁矿矿床;基性-中性火山岩建造中的磁铁矿-赤铁矿矿床。

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铁锰,金属沉积物和多金属硫化物矿床

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2、块状硫化物矿床

 (1)概念

 块状硫化物矿床或火山成因块状硫化物矿床(volcanogenic massive sulfide deposit,简

称VMS矿床)。也称为黄铁矿型矿床。这类矿床产于海相火山岩系中,矿石多为块状、网脉状,主要由Fe、Cu、Pb、Zn等的硫化物组成,常伴有Au、Ag、Co等多种有益组分以及重晶石、石膏和硬石膏等非金属矿。

 块状硫化物矿床中铜的工业意义仅次于斑岩铜矿,广泛分布于造山带的不同时代的海相

火山岩系中。

 现代海底热液成矿作用仍在持续发生。目前全球已发现海底热液活动区达130多处,

主要分布于大洋中脊和裂谷盆地,海水深度较大(>1km)。

 北纬 21°东太平洋,北纬12—41º间大西洋的热水排放场为1个/90km—1个/25km。

后者见于冲绳海槽、马里亚纳盆地等。

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俄罗斯乌拉尔古生代海底喷流矿床中古喷流口

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(2)成矿构造环境

 扩张大洋中脊、岛弧、弧后盆地及大陆边缘裂陷带

块状硫化物(VMS)矿床成矿环境与板块构造的关系

(3)成矿作用

向下渗透的海水受到深部岩浆热能的影响,温度升高、化学活动性增强,不断从火山熔岩及火山碎屑岩中溶解成矿组分形成含矿热液。

这些含矿热液连同岩浆热液一起沿火山机构或其他构造上升。

由于上覆海水压力大,上升的成矿热液直至接近海底时才因减压卸载形成充填交代矿体及围岩蚀变。大量热液冲出海底与海水混合并迅速降温而沉积形成喷流沉积矿体。 幻灯片108

(4)矿床特征

 一般都具有海底喷流-沉积和热液充填交代两种成因的矿体。

 海底喷流-沉积矿体,呈层状顺层产出,其下为火山熔岩及火山碎屑岩,可有强烈的蚀

变;其上为(含铁)硅质岩、(重晶石岩)、(含炭)硅质页岩等,无蚀变或蚀变微弱。矿石多为块状、角砾状构造及层理构造。

 热液充填交代矿体位于沉积矿体之下,呈筒状、凸镜状穿层产出。围岩为火山熔岩及

火山碎屑岩,蚀变强烈。矿石呈角砾状、浸染状及细脉浸染状构造,主要有用矿物为黄铁矿、黄铜矿。

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(5)矿床类型

 按成矿地质环境、矿床特征分类,主要类型是:

 ——塞浦路斯型:Cu;

 ——黑矿型;Pb+Zn(+Cu);

 别子型:Cu-Zn

 诺兰达型;Zn-Cu

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(a) 塞浦路斯型VMS

(b)塞浦路斯之外的VMS

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A、 塞浦路斯型(Cyprus)

塞浦路斯型块状硫化物矿床:

矿床形成于洋中脊附近枕状熔岩上发育的海底热液喷流场,空间分布可能与枕状玄武岩中的高角度正断层有关。一般成矿场所有较大的海水深度。由于板块运动的结果,矿床最终分布于不同地质时期的板块缝合带上残留的蛇绿岩带。

含矿岩系属蛇绿岩套,矿床产在玄武质枕状熔岩中,通常不出现长英质火山岩,伴生的沉积岩不多,只有深水相岩石(含放射虫燧石岩)。

矿石主要矿物是黄铁矿,次为黄铜矿、闪锌矿,可见白铁矿、磁黄铁矿 。基本上不含铅,含金较高。

围岩蚀变主要是硅化、绿泥石化、绿帘石化。

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Generalized geology of the Troodos ophiolite complex in Cyprus and the distribution of VMS

style Cu–Zn mineralization.

The nature and geometry of VMS mineralization in typical Cyprus deposits. Mineralization can be concentrated at the interface between successive basaltic lava flows, as shown, or it can occur between the upper pillow lavas and the umber sediments

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B、黑矿型块状硫化物矿床

成矿环境为弧后及弧间裂谷环境,矿床与海底的钙碱系列火山岩有关,火山岩以长英质为主,富流纹岩(中酸及酸性英安质-流纹质火山岩),较多的碎屑岩(泥质岩夹层)。日本黑矿主要与中新世海底火山岩有关,分布于绿色凝灰岩区。特征矿物组合为黄铁矿+黄铜矿+方铅矿+闪锌矿。自下而上可分为:

——细脉浸染状的硅矿:主要矿物是石英、黄铜矿、黄铁矿;

——黄矿——主要由块状的黄铁矿、黄铜矿构成。

——黑矿——主要矿物为方铅矿、闪锌矿、重晶石,具块状、角砾状的构造。

另外矿体上部及侧翼可出现重晶石层、石膏层。

围岩蚀变分带:自中心向外依次为硅化、绢云母化、绿泥石化、泥化(蒙托石-沸石化)。

主要金属为铜、铅、锌,常伴生银。

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矿物组合有一定的分带性,形成温度为200 ~270℃ ,估计水深300 ~500米。矿石是在接近海底处由热液活动形成的。

日本黑矿剖面示意图

1-酸性凝灰岩;2-铁质燧石带;3-重晶石矿带;4-硅矿带;5-黑矿带;6-黄矿带;7-石膏;8-粘土;9-爆发角砾岩;10-流纹岩穹窿;11-酸性凝灰角砾岩

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五、火山—沉积矿床

 (一)概念:

 火山喷出物中经常含有大量成矿物质,这些成矿物质一旦进入水盆地后,即与

海水、湖水等发生作用并沉积下来,称为火山-沉积作用,由这种作用所形成的矿床叫做火山-沉积矿床。

 这类矿床是由火山喷出物提供成矿物质的来源,而成矿作用主要是在沉积作用过程中

发生的的。

 因此火山-沉积矿床既具有火山成矿作用(内生作用)特点,也具有沉积作用(外

生作用)的特点。

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(二)矿床特点

——分布:矿体常分布于火山碎屑岩中(以凝灰岩为主),部分产于火山岩系中的砂岩、泥质岩及碳酸盐岩夹层中。而往往沿水平方向逐渐相变为各类火山岩,在垂直方向上均可见到火山岩类沉积物。

——矿体:规则的层状、似层状、大的透镜状、延伸大、与上下层位呈整合关系,与火山岩、火山沉积岩互层,显示同生沉积的特点。

——矿石:以低价氧化物及硫化物为主,富含K质或Na质,具特征的纹层状、条带状和浸

染状,有时具块状、网脉状、豆状、鲕状等内、外生矿床的矿石组构特点。

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(三)矿床类型

——陆相火山-沉积矿床,规模小,分布少,如东南亚,印尼等。

——海底火山-沉积矿床:是在水下一定深度的海底进行的,规模大,分布广,工业意义巨大,有Fe.Cu.Pb.Zn.Ag矿床等。例如甘肃省镜铁山铁矿床最为典型。许多沉积变质型Fe(Cu)矿床等,也可归入此类。

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海相火山一沉积矿床分布示意图(指铜、铅、锌矿床)

I一火山热液一沉积矿床;Ⅱ一火山一沉积矿床;Ⅲ一次火山热液矿床1一沉积岩;2一凝灰岩;3一熔岩和火山碎屑岩;4一流纹岩株;5一深成岩;6一矿层和矿脉 幻灯片122

思考题

1、火山气液矿床有何特征及重要矿床类型?

2、陆相火山(浅成低温)热液型金矿床产于何种地质构造环境?含矿岩系及矿床有何特征?

3、斑岩型铜矿床产于何种地质构造环境?含矿岩体及矿床有何特征?

4、海相火山(次火山)热液型块状硫化物矿床有何共同特征?可进一步分为哪些类型?地质构造环境及特征有何不同?


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