伟晶岩矿床

后勤部长 · 发表于 2010-6-1 22:32

伟晶岩矿床

本章介绍了伟晶岩矿床的概念与特征，阐述了伟晶岩矿床的形成条件与成因，描述了伟晶岩矿床的几个主要类型与地质特征，并列举了几个典型矿例。

第一节 概述

一、基本概念

伟晶岩是一种矿物成分与母岩体基本一致，而矿物结晶特别粗大的脉状岩体。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。
自然界中的各类岩浆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许多宝石类矿物。如黄玉、水晶、绿柱石、电气石等。
二、伟晶岩矿床的特征

（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。伟晶岩通常呈脉状、透镜状、囊状、筒状、网状及不规则状等多种形态（图3-1），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在现现象（图3-2）。

图3-1　伟晶岩的几种常见形态示意图

（转引自袁见齐等，1985）

1-片岩；2-板岩；3-伟晶岩体；(1)规则的脉状；(2)透镜状；(3)不规则脉状；(4)囊状体；(5)串珠状脉群

图3-2　侧列状伟晶岩

（转引自胡受奚等，1981）

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，一般都是左右对称的，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°之间的，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，长度几米至几百米，甚至2000m以上，但以20-300m的居多；厚度由几厘米至几十米，甚至达300m，以0.5-30m为主；延深通常由几十至几百米。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、Na、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、几百倍甚至几千倍。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分别可达1%~2%和1%，大约富集了476~952倍和7692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、正长石）、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、磷锂铝石和锂电气石等）、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、钍石和晶质铀矿等。
（3）稀土元素矿物：独居石、磷钇矿、褐帘石、氟碳钇钙等。
（4）其他金属矿物：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。
（6）宝石类矿物：除上述各类中的黄玉（黄宝石）、电气石（碧玺）、绿柱石（祖母绿、海蓝宝石及其它绿宝石）外，还有石榴石（子牙乌）、刚玉（红宝石、蓝宝石）及各色水晶（以紫水晶最为名贵）等。
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，复杂伟晶岩一般是在简单伟晶岩的基础上经交代置换作用而形成的。
（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
伟晶岩的结构既有结晶结构，还有交代结构。结晶结构是早期由岩浆结晶而成，按石英、长石和云母的粒度又可以分为细粒结构（粒径<lcm）、粗粒结构（粒径1~l0cm）和巨晶结构（又称伟晶结构，粒径>l0cm）。例如，伟晶岩中已知最大的微斜长石重达100t，绿柱石达32t、铌钽铁矿达300kg，锂辉石晶体长达14m，黑云母面积可达7m[sup]2[/sup]，白云母达32m[sup]2[/sup]。当石英和微斜长石共结连生时还可形成文象结构。交代结构是伟晶岩形成晚期的热液交代早期结晶矿物形成的，许多稀有、稀土和放射性元素矿物即是交代作用的产物。
2．伟晶岩的构造
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、斑杂状构造和树枝状构造等。
伟晶岩矿床中的带状构造是最重要和常见的。其特征是由伟晶岩体内不同结构类型呈环状分布或平行脉壁呈带状分布。发育完好的带状构造自伟晶岩体的边缘向中心，一般可以分为四个带（图3-3）：

图3-3 伟晶岩体带状构造示意图

(引自袁见齐等，1985)

1-边缘带；2-外侧带；3-中间带；4-内核；5-裂隙充填和交代；6-花岗岩

（1）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，又称细粒结构带。该带厚度不大，仅为几厘米。形态常不规则，分布不连续，一般不含矿。
（2）外侧带：矿物颗粒较粗，由文象结构及粗粒结构的长石、石英和云母组成，又称文象粗粒结构带。外侧带的厚度比边缘带大，有时稳定，有些情况下也不对称和不连续，一般不含矿，但有时可出现绿柱石。
（3）中间带：呈粗粒结构和伟晶结构（巨晶结构），又称块状长石-石英带。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，是伟晶岩矿产产出的主要部位。此带的厚度一般较前两带大，对称性和连续性也更好些。
（4）内核：由石英块状集合体或石英和锂辉石块状集合体构成。
上述带状构造系伟晶岩岩浆结晶作用的产物，属于原生带状构造。但不同的伟晶岩体，其带状构造发育的程度不尽一致，一方面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。另一方面受交代作用的影响较大，在一些伟晶岩矿床中，由于交代作用非常强烈，可使原生带状构造遭到破坏而不完整，甚至出现稀有元素矿物富集且蚀变发育的交代带，从而导致伟晶岩的带状构造变得十分复杂。

第二节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℃之间。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

绝大部分伟晶岩，特别是花岗伟晶岩的形成深度较大，亦即形成于相当大的压力条件下。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，除有极少含稀有金属矿化的似伟晶岩（块状长石-石英脉）形成外，一般没有典型伟晶岩的形成。通常认为，较大的深度有利于伟晶岩生成的原因主要归于两个方面，一是较大的深度可使热量散失缓慢，从而利于体系长时间结晶作用的进行；二是较大深度造就的高压条件使钾、钠等碱金属及锂、铍等稀有金属可以大量溶解在熔体-流体或流体体系中，同时也使体系内的挥发分得以长时间保留，从而有利于伟晶岩体的形成。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。
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的深度很大的特征。
二、挥发性组分的作用

H[sub]2[/sub]O、F、Cl、B、S、CO[sub]2[/sub]、P等挥发性组分的存在和数量的多少，对形成伟晶岩矿床有十分重要的意义，主要表现在3个方面：①挥发性组分具有高的热容，所携带的热量大，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。②挥发性组分可与稀有元素等结合形成易溶或易挥发的配合物，随着温度的下降和挥发性组分的增加，稀有元素在伟晶岩形成的后期得到高度富集，并逐渐转入气水热液、发生交代作用，从而形成丰富的稀有元素矿物。③矿化剂的存在增加了伟晶岩浆的内应力，在构造应力的作用下，容易侵入到母岩的外壳或围岩构造裂隙中去，形成伟晶岩脉。
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千米。通常情况下，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。金兹堡等指出，各种类型伟晶岩矿床的形成深度不同，稀土元素伟晶岩在最深处（超过8~9km）形成，白云母伟晶岩通常深5~8km，稀有金属伟晶岩深3.5km，水晶伟晶岩深约3km左右。它们是有关岩浆分异的最后产物。
空间上，伟晶岩可产于母岩侵入体的顶部和边部，也可分布在母岩附近的沉积-变质岩中（图3-4）。在巨大的花岗岩基中，伟晶岩多集中在外接触带，或分布在岩体顶盖的围岩残余体中。在一些地区的伟晶岩矿田中，经常可见不同类型的伟晶岩围绕花岗岩体呈带状分布（图3-5），这种带状分布从花岗岩到围岩方向表现为：

                                                         图3-4　花岗伟晶岩产状示意图

1-花岗岩；2-伟晶岩；3-片岩

（1）伟晶岩的类型愈来愈复杂，依次出现微斜长石型伟晶岩→微斜长石钠长石型伟晶岩→钠长石型伟晶岩→钠长石锂辉石型伟晶岩→钠长石锂云母型伟晶岩；
（2）伟晶岩脉中的交代作用愈来愈强烈，交代作用的类型依次为白云母化→钠长石化→锂云母化；
（3）伟晶岩中稀有金属愈来愈富集，富集的元素依次为稀土→铌（钽）→铍→钽(铌)→钽、锂、铷和铯。含稀土伟晶岩通常产于母岩体内，含钽、锂、铷和铯的伟晶岩通常产于母岩体边缘或围岩中。

图3-5　陕西某地不同类型伟晶岩分布示意图

1-黑云母花岗岩；2-类型分带线；3-铀、钍、稀土斜长石伟晶岩；4-微斜长石伟晶岩；

5-铍、铌、钽微斜长石、斜长石伟晶岩；6-锂、铍、铌、钽、铯、锂云母、锂辉石伟晶岩

四、围岩条件

伟晶岩矿床均产于区域变质作用比较发育的地区，所以伟晶岩矿床的围岩往往是各类片岩、片麻岩、混合岩和花岗岩等。由于伟晶岩矿床类型与其形成深度有关，因此也与围岩的变质相有一定的联系，如稀土伟晶岩是产生在水分压较小的麻粒岩相或角闪岩相下部；白云母伟晶岩产于水分压较大的高级角闪岩相中；而稀有金属伟晶岩则多产于低级角闪岩相中；水晶伟晶岩则产于绿片岩相中。在未经变质的沉积盖层以及火山岩中，伟晶岩比较少见。
围岩条件对伟晶岩矿床的影响主要表现在两个方面：一是由于围岩的物理性质影响裂隙的性质及其发育程度，因而也影响到伟晶岩的形态，如在片岩化的围岩（片状岩石）中易形成板状伟晶岩，在片麻岩和花岗质岩石（块状岩石）中常形成透镜状和柱状伟晶岩。二是围岩的成分对伟晶岩中某些元素的分散和富集也有一定的影响，如围岩为灰岩时，可使伟晶岩中的锂富集，形成大量锂辉石；围岩是角闪岩、黑云母片岩、镁铁质岩等含镁岩石时，由于镁和锂的地球化学性质相似，易于发生类质同象置换，部分锂分散到围岩中，而引起伟晶岩中锂的贫化。
五、地质构造条件

地质构造对伟晶岩的分布具有明显的控制作用。大量资料表明，伟晶岩主要分布在褶皱带内的区域断裂带附近、古陆边缘或内部的基底出露区、或者不同构造单元的结合部位。沿着区域性断裂带，伟晶岩带延伸常达数十、数百甚至数千千米以上，宽度往往只有几千米到十几千米。
伟晶岩带内的伟晶岩分布也是不均匀的，一些地段伟晶岩稀少，一些地段伟晶岩密集，密集地段常被称为伟晶岩区或伟晶岩田。伟晶岩区（田）内的伟晶岩和其相邻的花岗岩体大都来源于同一岩浆源，是岩浆演化不同阶段的产物。
伟晶岩区（田）常受背斜轴部、地层接触带、区域性断裂带等的次一级区域构造控制。伟晶岩区（田）内的伟晶岩脉的分布常受各种断裂，裂隙、层理、片理、劈理等局部构造控制。
应该指出，伟晶岩矿床的形成，是各种成矿因素的综合作用的结果，因此在研究伟晶岩矿床的成因时，应该分析各种因素在成矿中的作用，从而获得比较全面和深入的认识。

第三节  伟晶岩矿床的成因

一、伟晶岩的成矿作用

（一）结晶作用

结晶作用主要发生于伟晶岩矿床形成的早期，主要由于温度的降低，使长石、石英、云母及一些稀有元素矿物如绿柱石和铌-钽铁矿等从伟晶岩浆中逐渐结晶出来。在比较稳定的封闭环境中，在挥发组分的参与下，随着结晶作用的进行，可产生分异现象，从而形成带状构造。例如，形成花岗伟晶岩的熔浆，在结晶作用进行的初期，挥发组分及稀有元素组分并未浓集，故不影响长石-石英的共结关系。当熔浆与围岩接触的边缘部分温度降低到长石-石英的共结温度时，长石-石英同时晶出，形成伟晶岩体的边缘带。随着结晶作用的进行，温度和冷却速度降低，挥发分（特别是水分）相对富集，长石与石英的共结关系开始受到影响，熔浆结晶分异而形成外侧带和中间带。在结晶作用的末期，由于挥发性组分和稀有元素的富集，除晶出大颗粒的长石、石英晶体外，有时也能形成绿柱石、铌-钽铁矿等的巨大晶体，形成内核。
（二）母岩的重结晶作用

当母岩（花岗岩、细晶岩）基本固结以后，残存的富含母岩组分和挥发组分的气态溶液，若继续保留在母岩中，则将引起母岩的重结晶，形成母岩中造岩矿物的巨大晶体。此种重结晶作用，有助于伟晶岩的主体部分（中间带）的形成和扩张，且也可形成带状构造。
（三）交代作用

交代作用发生在伟晶岩主体形成的后期，是一种改变早期晶出矿物的化学作用。按矿物的变化，可将交代作用分为以下几种：
（1）白云母化作用。当大量钾长石形成后，由挥发组分与块状钾长石（主要是微斜长石）起化学反应形成白云母。此种作用称为白云母化作用，其反应式为
3K[AlSi[sub]3[/sub]O[sub]8[/sub]]+H[sub]2[/sub]O→KAl[sub]2[/sub][Si[sub]3[/sub]AlO[sub]10[/sub]][OH][sub]2[/sub]+6SiO[sub]2[/sub]+K[sub]2[/sub]O
钾长石          白云母
在反应生成物中，白云母多呈细小鳞片状、羽毛状集合体或细脉状，有时也呈大片集合体出现。白云母也常与石英共生在一起，形成一种石英-白云母的交代集合体。
在伟晶岩矿床中，白云母化作用常多期出现。此种作用又与Be、Nb的矿化有密切关系。
（2）钠长石化作用。在岩浆结晶分异过程中，当微斜长石、锂辉石和石英大量晶出后，热液中钠的浓度便显著增高，这种含钠热液与早期晶出的矿物发生化学反应形成钠长石即为钠长石化作用。钠的交代作用表现为钠交代微斜长石并出现钠长石与锂辉石的集合体。由于钠的交代作用，使早期晶出矿物中K和Li不断转入溶液中，又为以后的钾长石化和锂云母化准备了条件。钠长石可呈薄板状、叶片状或糖粒状；颜色为浅灰色、褐色、淡黄色或白色；其集合体常呈细脉状、细小网脉状及团块状出现在伟晶岩各带中。钠长石化与Be、Nb、Ta的矿化有密切关系。
（3）锂云母化。由于结晶分异过程中，溶液内锂的含量相对增加与已晶出的矿物起
化学反应形成锂云母，促使锂云母化发育，形成的锂云母常呈细小的片状、鳞片状出现，但也可呈大片晶体出现。在锂云母化作用中，还可形成其它含锂矿物如锂辉石等。在锂云母化和钠长石化大量发育的伟晶岩矿床中，常伴随产生Li、Be、Nb、Ta、Rb、Cs及Hf的综合稀有元素矿化。
上述各种交代作用，通常都可发生在伟晶岩矿床中并常多期出现。此种情况与稀有金属元素的矿化关系密切。原因是这些稀有金属元素未晶出前可与K、Na等物质组成易溶解的配合物存在某种溶液中，当此种溶液与早期晶出的矿物发生化学反应时，K、Na等物质的析出破坏了配合物的稳定性，从而促成了稀有金属矿物的沉淀。
交代作用并不是在所有伟晶岩矿床中都很发育，有的伟晶岩岩体中，甚至没有交代作用产生。交代作用的是否发育，与伟晶岩矿床本身的组分、形成时的物理化学条件和地质条件有关。
二、岩浆伟晶岩矿床成因假说

由岩浆作用形成伟晶岩的假说较多，归纳起来主要有如下三种不同观点：
（一）岩浆结晶观点

此种观点认为在高温、高压下，挥发性组分能无限溶解于岩浆中，因此在岩浆结晶末期，聚集了大量Si、Na、K以及挥发组分和稀有元素的残余岩浆，在相对封闭和高温高压的环境中缓慢冷却，使组成伟晶岩的主要矿物如长石、石英和云母，以及一些稀有元素矿物如绿柱石、铌-钽铁矿等从伟晶岩浆中逐渐结晶出来，形成伟晶岩。在整个伟晶岩浆的结晶过程中，与围岩没有物质交换发生，气化热液作用在整个作用过程中仅占次要地位。根据这一假说推断，如果没有专门的、富含挥发分的高温伟晶岩浆，便不可能形成伟晶岩。关于伟晶岩浆的来源，有两种不同的认识：费尔斯曼等认为伟晶岩浆是花岗岩浆结晶作用末期，从粒间挤压出的残余岩浆集中而成的。这些残余岩浆富含稀有元素和挥发分，沿着花岗岩或围岩的裂隙贯入和结晶，形成了伟晶岩或伟晶岩矿床。弗拉索夫则认为伟晶岩浆的形成与花岗岩浆的结晶作用无关，而是由于“射气作用”使大量挥发性化合物和稀有元素聚集在花岗岩浆的上部而形成的。
（二）热液交代观点

此种观点否认有专门的伟晶岩浆的存在，认为伟晶岩是汽化热液对原岩交代改造形成的。花岗伟晶岩矿床的具体形成过程分为两个阶段：
第一阶段为母岩重结晶阶段。岩浆凝固后残余下来的气化热液在封闭系统内对母岩发生作用，使早期形成的造岩矿物发生重结晶形成伟晶岩的主体，与此同时，发生长石和石英的带状分异，随分异程度的不同，形成各种不同的带状构造。
第二阶段为交代作用阶段。交代作用是在开放系统内进行的。当气化热液引起母岩重结晶之后，随着分馏作用的进行，热液成分逐渐得到改变，和母岩矿物之间的平衡状态也随之被打破，于是发生了一系列的交代作用，最后导致伟晶岩中稀有元素的富集。
（三）岩浆结晶与热液交代兼容的观点

这一观点认为伟晶岩是按照一种复杂的方式通过综合途径形成的，其形成过程可以分为两个独立的阶段：首先是岩浆阶段，在这一阶段，残余熔体充填了空隙，按照岩浆结晶的方式形成简单成分的带状伟晶岩。这时，体系是半封闭的，即对带出是开放的。第二阶段是交代阶段，在这一阶段，系统是完全开放的，通过深部岩浆房来的气化热液对简单伟晶岩的交代改造，形成成分和结构复杂的伟晶岩体。
三、变质伟晶岩的成因

该观点认为有些伟晶岩是混合岩化和花岗岩化作用的产物。混合岩化和花岗岩化作用发生于区域变质作用的后期，由超变质的深熔作用或选择重熔作用形成的一种深熔流体（混合岩化热液），随着挥发组分的聚集，对固态岩石发生重结晶作用及交代作用，或沿构造裂隙贯入而形成伟晶岩或伟晶岩矿床。　

第四节  伟晶岩矿床的主要类型及实例

伟晶岩矿床类型很多，根据有用组分的不同，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、水晶伟晶岩矿床和宝石（刚玉、黄玉、绿柱石等）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，但也有的分布于远离岩体达数千米以外的围岩中。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、磷灰石、电气石、白云母、绿柱石、铌铁矿、钽铁矿、锡石、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。此类矿床在中国分布广泛，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。
矿床实例：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3-6）：

  图3-6　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-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

（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；
（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、石榴子石、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、石榴子石、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。此外，还含少量微斜长石、白云母、石榴子石、磷灰石、电气石、绿柱石和铌铁矿等。
（7）白云母-钠长石带：由白云母、薄板状钠长石等组成，含有细晶石、钽锰矿、铯榴石等矿物；
（8）钠长石-锂云母带：由钠长石及鳞片状锂云母组成，含有细晶石、铯榴石等；
（9）石英-铯榴石带；
（10）块状微斜长石和块体石英带：含铯榴石等。
阿尔泰三号脉以富含稀有元素锂、铍、铌、钽、铯、铪为特征。锂多呈锂辉石和锂云母，富集于5、6带；铍多呈绿柱石产出，分布于1、2、4带；铌主要富集于1~4带；钽主要富集于5、6、7带，铯大部分分散于绿柱石、白云母、锂云母和钾长石中，只有少部分在晚期形成铯榴石，铪主要富集于锆石中，从脉壁到中心，锆石中含铪量递增。
阿尔泰三号伟晶岩体规模巨大，不仅是一个重要的综合性稀有金属矿床，而且是研究伟晶岩形成和演化的一个极好范例。
二、白云母伟晶岩矿床

空间上，这类矿床绝大多数产于前寒武纪的深变质岩中，围岩往往是花岗片麻岩、片麻岩、结晶片岩、大理岩以及角闪岩等。区域上常有花岗岩浆的侵入活动。矿体就是含白云母的花岗伟晶岩。伟晶岩体呈板状、凸镜状或巢状，长数十米至数千米，厚数十厘米至数十米，延深可达一、二百米。矿脉常成群出现。脉体分带清楚。
矿物成分较为简单，主要为长石、石英和白云母，次为黑色电气石，磷灰石、石榴子石、偶见绿柱石、铌钽铁矿、晶质铀矿等。
此类矿床是工业用白云母的主要来源。白云母既可由伟晶岩浆直接结晶形成，也可由热液交代而成。巨大的白云母片都是由伟晶岩浆直接结晶形成的，他们常常富集在倾斜伟晶岩脉的上部，其下紧接石英-长石块体带；热液交代形成的白云母都分布于石英-白云母交代带或交代集合体中，白云母片小，杂质多，往往在开采巨片状白云母时顺便回收。
除开采白云母外，此类矿床还可开采长石（作为陶瓷原料）。少数矿床还可开采绿柱石和晶质铀矿。
这类矿床广泛分布于中国，其中内蒙古丰镇土贵乌拉是中国白云母伟晶岩矿床的主要产地。

矿床实例：内蒙古土贵乌拉白云母伟晶岩矿床

伟晶岩脉产于寒武纪片麻岩中，呈较规则状，长100余米，厚2~3m，倾角30°左右。伟晶岩脉分异良好，围岩有清楚的黑云母化。脉体由于倾角较小，常呈现不对称的带状构造（图3-7）,自上而下可分为以下几个带：
（１）下部细晶结构带：与围岩直接接触，厚约10cm；
（２）文象结构带：呈不连续的带状分布，厚约20~30cm;
（３）似文象结构带：位于文象结构带之上，厚约0.5~1m；

图3-7  内蒙古丰镇土贵乌拉白云母伟晶岩矿床剖面图

(引自袁见齐等，1985)

1－细晶结构；2－文象结构；3－似文象结构；4－块状石英；5－-块状长石；

6－巨晶板状白云母；7－石英-白云母交代体

（４）块状结构带：由石英和长石块体组成，厚约1~1.5m；
（５）石英-白云母交代带：位于块状结构带的上部，系石英-白云母交代块体长石而成，白云母面积一般小于20cm[sup]2[/sup]；
（６）巨晶板状白云母带：位于石英-白云母交代带之上。白云母呈巨大板状或块状晶体，面积可达100~200cm[sup]2[/sup]，个别达600~800cm[sup]2[/sup]，具重要工业价值；
（７）上部细晶结构带：与围岩直接接触，含较多的鳞片状白云母，厚约10cm。
三、长石伟晶岩矿床

长石伟晶岩矿床分布较广，主要产于花岗岩、片麻岩和结晶片岩中。矿体呈规则的板状，长几十米到数百米，厚几厘米到20m。伟晶岩主要由钾长石（微斜长石、正长石和条纹长石）和石英组成。此外，有云母和少量的锂辉石、绿柱石、铌矿物、钽矿物，常可综合利用。
具分带结构的长石伟晶岩矿床，长石常形成巨大的晶体，质量好。不具有分带结构的长石伟晶岩矿床，只能将长石与石英混合采出，质量较差。
此类矿床中，单个矿体一般规模不大，但在一个区域往往成群分布，所以总储量较大。
四、水晶伟晶岩矿床

这类矿床多分布于时代较新、变质程度较浅的褶皱带地区、围岩一般为千枚岩、片岩及砂岩等。含水晶的伟晶岩多分布在花岗岩侵入体的顶部接触带附近，形态常呈岩株状，平面上呈等轴状、不规则状、向下延伸有膨缩现象，在膨大部分有希望找到水晶。
水晶伟晶岩是一种带晶洞的伟晶岩，晶洞多位于脉体的中部或中央，晶洞壁上生长着晶形完整的矿物晶体或晶簇，如水晶、绿柱石、黄玉、萤石等。水晶大多为墨晶、烟晶、茶晶和紫晶，其中往往含有具压电性的单晶。水晶大小不一，小的仅有几厘米到几十厘米，大的可在0.5m以上，巨大的单晶可重达几百千克，甚至达10t。与水晶伴生的矿物有微斜长石、正长石、绿柱石和萤石等，充填物主要有高岭土、绢云母、碳酸盐等矿物。





小结

1．本章重点是伟晶岩矿床的特征，矿床的成矿条件与成因。
2．自然界中的各类岩浆均可形成相应的伟晶岩，而与花岗岩浆有关的伟晶岩最为重要、最为普遍。因此伟晶岩矿床一般指花岗伟晶岩矿床。有关矿产主要是稀有、稀土金属及长石、水晶、云母、宝石等。
3．由于矿体受裂隙控制，因而形态复杂，产状多样。通常呈各种规则或不规则的脉状，走向和倾向变化较大。分布于古老结晶片岩地区，产于侵入体的顶部和边部及顶盖围岩中。矿体与围岩界线一般比较清楚（变质成因伟晶岩除外）。
4．伟晶岩矿石的伟晶结构、交代结构和带状构造是矿床最突出的特征。交代结构是伟晶岩形成晚期的热液交代早期结晶矿物形成的。带状构造显示了伟晶岩先后发展的不同阶段，一般的伟晶岩矿床，由两侧向中心，可分为边缘带、外侧带、中间带和内核带四个带。
5．根据结晶分异和交代作用的强弱，可把矿床分为结晶型和交代型伟晶岩矿床，结晶型通常称为简单伟晶岩，稀有元素矿物一般很少，但可成为开采长石、石英、云母等非金属矿产的主要对象。交代型通常称为复杂伟晶岩，常发生强烈的稀有元素矿化，因而成为开采稀有元素矿物的主要对象。其分带不清、交代作用又不强烈者一般无工业意义。
6．学习本章内容后，要通过典型矿例的实训，学会分析伟晶岩矿床的成矿条件和成因，掌握观察、描述、归纳实训矿床地质特征的技能。

复习思考题

1．何谓伟晶岩矿床？
2．伟晶岩矿床在矿物成分及化学成分上有何特点？
3．伟晶岩矿床在结构构造方面有何特点？
4．试述伟晶岩的带状构造，每一带的特点及其与矿化关系的密切程度。
5．伟晶岩矿床的形成需要哪些物理化学条件？
6．伟晶岩矿床的形成需要哪些地质条件？
7．挥发分在伟晶岩矿床的形成中有哪些作用？
8．伟晶岩内的交代作用有哪几种？各与矿化有何关系？
9．在某些伟晶岩区内，不同类型的伟晶岩围绕花岗岩体所形成的带状分布，通常有一些什么样的规律？

10．试述关于伟晶岩矿床的几种成因假说。

11．简述花岗伟晶岩矿床的几种主要类型及特征？
12．新疆阿尔泰含稀有金属花岗伟晶岩矿床3号矿脉共分几个带？每带有何特点、与何种矿产有关？
13．内蒙古土贵乌拉白云母伟晶岩矿床共分几个带？每带有何特点、与何种矿产有关？

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