硅灰石矿床地质

硅灰石矿床地质勘查与评价~

一、硅灰石矿床的工业技术指标
硅灰石矿包括矿石质量和含矿率（或硅灰石矿物含量）边界品位和工业品位的要求。
1.硅灰石矿矿石质量一般工业指标（表11-1）
表11-1 硅灰石矿矿石质量一般工业指标


2.开采技术条件（表11-2）
表11-2 硅灰石矿床开采技术条件一般要求


二、矿床勘探类型的划分
根据矿体规模、主矿体形态和内部结构、矿体厚度稳定程度、矿石质量稳定程度及矿床构造、岩浆岩、岩溶对矿体的影响和破坏程度五个方面划分为三个矿床勘查类型，即地质条件简单型，地质条件中等型，地质条件复杂型。在实际工作中应根据占矿床矿产资源/储量70%以上的主矿体（一个或几个矿体）的特征来确定勘查类型，当不同的主矿体或同一主矿体的不同地段，其特征差别很大时，也可划分为不同的勘查类型。
1.矿床勘探类型划分依据
（1）矿体规模
大型矿床主矿体的延展长度一般大于500 m，中型矿床主矿体的延展长度一般为500～200 m，小型矿床主矿体的延展长度一般小于200 m。
（2）主矿体形态及内部结构
1）规则－简单的，主矿体多呈层状、似层状或大的透镜体，边界规则，矿石类型（品种、品级）单一或主要矿石类型（品种）分布规则，不含或少含不连续夹层，夹石率一般小于10%。
2）较规则－中等的，主矿体多呈似层状、透镜状，边界较规则，主要矿石类型（品种、品级）分布较规则，不连续夹石较多，夹石率一般为10% ～30%。
3）不规则－复杂的，主矿体多呈小透镜状或不规则体或矿体群，边界不规则，主要矿石类型（品种、品级）分布不规则，不连续夹石很多，夹石率一般大于30%。
（3）主矿体厚度稳定程度
1）稳定的，主矿体厚度变化小或变化有规律，厚度变化系数一般小于40%。
2）较稳定的，主矿体厚度变化不大或变化较有规律，厚度变化系数一般为40%～70%。
3）不稳定的，主矿体厚度变化大或变化规律不明显，厚度变化系数一般大于70%。
（4）矿石质量稳定程度
1）稳定的，主矿体矿石品位或其性能的变化小或变化有规律，品位变化系数一般小于40%。
2）较稳定的，主矿体矿石品位或其性能的变化不大或变化较规律，品位变化系数一般为40%～70%。
3）不稳定的，主矿体矿石品位或其性能的变化大或变化规律不明显，品位变化系数一般大于70%。
（5）矿床构造、岩浆岩、岩溶对矿体的影响和破坏程度
1）轻微的，矿体呈单斜或开阔的向、背斜产出，断裂、岩浆岩、岩溶不发育，矿体未受到影响和破坏，或只受到轻微的影响和破坏。
2）中等的，矿体有次一级褶曲或局部褶曲较紧密，断裂、岩浆岩、岩溶较发育，矿体受到影响和破坏。
3）严重的，矿体褶曲紧密复杂，断裂、岩浆岩、岩溶发育，矿体受到强烈的影响和破坏。
2.勘查类型的划分
根据硅灰石矿床勘查规范，硅灰石矿床一般划分为3种勘查类型（表11-3）。
表11-3 硅灰石矿床勘查类型


三、不同勘探类型勘探工程间距的要求
通常采用类比法，与同类矿床类比，选择适当勘查工程间距（表11-4）。一般应首先控制勘查范围内矿体的总体分布范围和相互关系。
表11-4 探求控制的矿产资源/储量勘查工程间距　单位：m


四、采样、样品加工及化验要求
1.基本分析样品的采集
硅灰石矿的所有见矿工程和可以利用的矿体露头均应采取基本分析样品。样品应沿矿体厚度方向布置，按工程、矿体、矿石类型、矿石贫富而分层、分段连续采取。近矿围岩也应采取适当数量的样品。厚度大于0.5 m的明显夹石应单独采样。若一个样段是由矿石（单层厚大于10cm）与夹石交互组成，也可将此样段中的矿石与夹石分别合并成两个分样，此样段的成分为两个样成分的加权平均值。
基本分析样段长度（按矿体真厚度计算）一般为1～2 m。如果矿石沿厚度方向品位变化不大，且不在边界品位上下波动时，样长可适当放宽。
基本分析采样方法，在矿体露头或坑探工程中通常采用刻槽法，样槽规格一般为（5cm ×3cm）～（10cm ×5cm），采样中应保证刻槽断面规格。钻孔采样采用半心法，不同回次岩心直径或采取率相差很大时要分别采取，采集样品的半心和保留的另一半岩心其成分应基本相似。硅灰石采样时应严格控制工具铁的带入，并采取措施除去带入的工具铁。
2.组合分析样品的采集
硅灰石矿组合分析样品的采取，一般以单工程为单位，应按矿石类型、品级从连续的若干基本分析样品的副样中，按基本分析单样样长的比例，计算出每件单样应称取的质量，经充分混匀组合而成；当矿石成分变化小、矿体薄、单工程基本分析样品数量少时，也可用同一矿产资源/储量估算块段的相邻工程的同一矿体、矿石类型、品级的基本分析副样进行组合。组合分析样品应在各勘探线剖面上有代表性的工程中采取。
组合分析样长一般可用几个至十几个基本分析样组合。
3.多元素分析样品的采集
硅灰石矿的多元素分析样品应按矿体、矿石类型、品级各采1～2件。样品可从组合分析或基本分析副样中选取，也可单独采集有代表性样品。
4.化学分析项目
基本分析项目一般为CaO,SiO2, Fe2O3，灼失量，当矿石明确不同工业用途时，分别为：
1）建筑陶瓷CaO,SiO2,Fe2O3,CO2。
2）油漆涂料CaO,SiO2,Fe2O3。
3）冶金保护渣为S, P和计算硅灰石、方解石、石英矿物含量所需要的化学组分含量。
4）电焊条CaO,SiO2,MgO,S,P。
5）对Fe2O3,MnO,TiO2,MgO,S,P等有害组分分析项目，可根据工业要求和多元素分析资料确定，有些组分含量稳定并在规定含量以下，则可不作为基本分析项目，必要时列为组合分析项目。多元素分析项目可根据光谱分析资料确定。
对硅灰石等矿石为了矿物研究的需要，也可采集代表性样品，进行差热分析、X－衍射分析。一般采用物相法测定矿物含量和利用化学分析结果计算矿物含量。
五、矿床地质经济技术评价要点
1）加强综合勘探。产于接触带的硅灰石，与其共生的常常有石榴子石、透辉石，其含量有时可超过20%。特别是某些分带比较明显的矽卡岩，石榴子石和透辉石还可以构成独立的矿物带，它们也是有用的工业矿物。因此，预查阶段应了解共生、伴生矿产的种类及其特征。在详查和勘探阶段，应综合考虑与其共生的其他工业上有用或将会被利用的矿物资源的评价和勘探。
2）在目前情况下，硅灰石矿床勘探工作的重点应放在那些产于正地形部分或便于露天开采的矿区，特别是硅灰石含矿率高、采运选条件优越的矿床。
3）在勘探矿床附近，对于一些小的矿体，虽不宜较大规模工业开采，但仍有一定经济意义，如小而富的矿体，可与地方协议，顺便做一评价，交地方乡镇开采，做到物尽其用。
4）对硅灰石矿床的经济评价，取决于很多因素，其中最重要的是能否持续开采和生产出市场上富有竞争力的硅灰石产品。也就是说经过勘探、开采、选矿等过程并考虑装运费用在内的最终产品在市场上是否畅销且能获得相应利润和维持足够的开采年限。这些都必须做出充分的估量。

（一）矿体特征
矿区地表共圈出矿体90个，分布在斑岩体接触带即矽卡岩中的矿体约占75%；在斑岩体内的约占25%。根据矿体相对集中分布特点，大致分为北、中、南3个矿群。北矿群有18个矿体（编号为1～18），矿体展布面积0.9km2；中矿群在矿区中部，有59个矿体（编号为19～77），展布面积0.55km2；南矿群在矿区最南部，有13个矿体（编号为78～90），展布面积0.04km2。
矿体形态以脉状和透镜状为主，也有不规则状和分支复合变化，特别是在钻孔中表现出分支（层）较多（图4-4）。矿体规模总的说来较小，其长度一般小于200m，个别矿体大于500m，矿体宽度均小于20m，且多数小于10m，各个矿体又由若干矿脉组成，单个矿脉的长度一般小于100m，个别可达200m，宽度为1～6m。根据钻孔资料，矿体延深一般在200～300m。矿体的产状与控制其产出的侵入接触带和断裂破碎带的产状一致。矿体中矿石的铜品位为0.30%～3.68%（王永新，1994），锌品位为0.67%～0.70%（张天齐等，1998）。矿区内代表性矿体（18，55和58号矿体）特征如下：

图4-4 喇嘛苏铜锌矿床30号勘探线剖面图

1.18号矿体
该矿体位于矿区北矿群西部，含矿主岩为矽卡岩，近矿围岩主要是透辉石石榴子石矽卡岩，其次是结晶灰岩。地层产状为330°∠48°。在毗邻矿体的南侧为一条长80m，宽5m的花岗闪长岩脉，岩脉产状350°∠60°，岩体与灰岩呈不整合接触，矿体位于岩体上盘围岩中。矿体形状呈不规则长条状，长70m，平均宽13.50m。地表矿体平均品位Cu为0.54%，最高样品为1.75%，Zn平均品位为0.65%，Ag为15.98×10-6。矿体受矽卡岩控制十分明显，矽卡岩为与花岗闪长斑岩有关的外矽卡岩，岩体内未有矿化。
2.58号矿体
该矿体位于矿区中矿群，含矿主岩主要为结晶灰岩和矽卡岩，地层产状为325°∠45°。矿体形状呈似梨状，长60m，宽3.7～23m，平均宽20m。矿体长轴方向近东西向，与地层产状夹角约20°。矿体倾向北，倾角40°～50°。矿体中有一组走向北北东，倾向北北西的断裂破碎带通过。矿石品位为0.71%～3.68%。矿体受结晶灰岩和矽卡岩控制十分明显，岩体中未见矿化，该矿体具有矽卡岩型矿化特征。
3.55号矿体
该矿体位于中矿群西部，含矿主岩为透辉石石榴子石矽卡岩和花岗闪长斑岩。矿体长约170m，宽1～18.70m，平均宽10m。花岗闪长斑岩与断层（或断层破碎带）直接接触，或者与地层呈不整合接触。矿体和岩体的产状与地层大致相同。矿石中Cu品位为0.55%，最高为2.70%，Zn品位平均为0.67%。鉴于在矽卡岩和侵入岩体中均发生了铜锌矿化，该矿体具有矽卡岩型矿化和斑岩型矿化特征。
（二）矿石特征
1.矿石物质组成
（1）金属矿物：矿石中原生金属矿物为磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、磁铁矿、方铅矿、硫铜钴矿、辉钼矿和白铁矿等，次生矿物有斑铜矿、褐铁矿、铜蓝、蓝铜矿、黑铜矿、褐铁矿和孔雀石等。
磁黄铁矿：是矿区内矽卡岩型矿石中含量最多的金属硫化物，颜色呈黄棕色和褐黄色，一般呈他形粒状、板状自形晶、细脉状、团块状、似层状产出（图版Ⅳ-3～6），主要产于石榴子石-透辉石矽卡岩带和透辉石矽卡岩带中。矿石中磁黄铁矿有单斜系和六方系两种类型。
黄铁矿：反光下呈黄白色，呈立方自形晶，在矿石中的含量仅次于磁黄铁矿。根据黄铁矿的成因和产出形态可分为8种类型：自形半自形晶黄铁矿、同心环状胶状黄铁矿、鲕状胶状黄铁矿、变余草莓状黄铁矿、胶状黄铁矿、重结晶粗粒黄铁矿、脉状黄铁矿和次生胶状黄铁矿（丁乾俊等，1990）。
黄铜矿：反光下呈黄色，黄铁矿均为他形粒状结构，呈浸染状和细脉状产出，有时呈立方体假像，有时交代石榴子石环带呈环带状产出。在闪锌矿中的黄铜矿呈乳滴状分布，构成乳滴状固溶体分离结构。
闪锌矿：反光下呈灰色，均质，内反射为砖红色。矿石中的闪锌矿为细粒、粗粒他形和浸染状产于矽卡岩类矿石中。闪锌矿常与磁铁矿共生，形成闪锌矿-磁铁矿集合体。在闪锌矿内常有乳滴状黄铜矿和磁黄铁矿，构成乳滴状和格子状固溶体分离结构。
磁铁矿：反光下呈灰褐色，是矿石中主要的金属矿物，一般呈他形碎屑状，定向分布。磁铁矿常常呈镶嵌状分布，磁铁矿与其他金属硫化物构成条带状构造。
（2）非金属矿物：矿石中非金属矿物主要是石榴子石、辉石、符山石、透闪石-阳起石、帘石类、硅灰石、方柱石、绿泥石、石英、方解石、钾长石、绢云母和粘土矿物等。
石榴子石：是矿石中最主要的矽卡岩矿物，一般呈褐色、棕褐色和黑棕色，有时为淡绿色。结晶程度差异大，从隐晶质—细粒—中粒—粗粒均有。石榴子石有2种类型：钙铝榴石和钙铁榴石。钙铝榴石镜下为无色，常见环带构造及异常非均质性；钙铁榴石镜下为无色—淡褐色，基本上不具有非均质性。一般情况下，靠近岩体的矽卡岩主要由钙铝榴石，逐渐远离岩体过渡为钙铁榴石。
辉石：颜色多为绿色、浅绿色和灰绿色，镜下为无色—绿色。早期形成的辉石多呈微细粒集合体，晚期形成的辉石粒度相对较粗，结晶程度由他形至半自形。辉石属于透辉石-钙铁辉石系列，主要由透辉石、次透辉石、铁次透辉石和钙铁辉石组成。
符山石：颜色多为浅褐色、浅黄绿色和绿色，细粒他形集合体，自形晶短柱状、长柱状、棒状和纤维状晶体，棒状和纤维状晶体常常呈放射状产出。早期形成的符山石为他形细粒集合体，经过进一步结晶变为自形晶短柱状和双锥状晶体，具有正延性；晚期形成的符山石，一般呈长柱状、棒状及纤维状，常呈放射状产出，这种符山石具有负延性，有较高的重折射率，一般不具异常干涉色。
透闪石-阳起石：颜色多为淡绿色或灰白色，呈纤维状集合体。透闪石含量一般为5%～15%，但在透闪石化强烈地段，透闪石含量可达85%～90%。
帘石类：包括黝帘石、斜黝帘石和绿帘石等。可分出早期和晚期2类帘石类。早期帘石类以黝帘石和斜黝帘石为主，呈细粒集合体，沿灰岩层理分布；晚期帘石类以斜黝帘石和绿帘石为主，呈细脉产出，切穿灰岩层理。
2.矿石结构构造
（1）矿石结构：矿石结构主要有他形粒状结构、自形—半自形粒状结构、乳滴状结构、充填结构、压碎结构和交代结构等。
他形粒状结构：包括黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿、部分黄铁矿呈他形晶。
自形—半自形粒状结构：包括磁铁矿和黄铁矿，这种结构的黄铁矿和部分磁铁矿多为灰岩的成岩作用期形成的。
乳滴状结构：黄铜矿和少许黄铁矿在闪锌矿中呈乳滴状的有或无规律的分布。
充填结构：黄铜矿、磁黄铁矿在透辉石、石榴子石孔隙间呈填充状出现。
压碎结构：黄铁矿等矿物呈胶结物出现在压碎的矿石中。
交代结构：包括交代残余结构、交代网脉结构、交代假象结构和交代环边结构等。交代矿物有白铁矿交代磁黄铁矿、赤铁矿交代黄铁矿和磁铁矿、黄铜矿交代黄铁矿以及褐铁矿交代黄铁矿等。
矿石结构按成因可分为两大类型：自形—半自形粒状结构的立方体黄铁矿和碎屑状磁铁矿，同心状和胶状结构的黄铁矿，鲕状、胶状结构的黄铁矿，以及他形粒状结构的黄铜矿和闪锌矿，属于矽卡岩期成岩成矿作用时期的产物；他形粒状变晶结构、交代熔蚀结构、固溶体分离的乳滴状结构和填充结构属于热液期成矿作用（斑岩矿化）的产物。
（2）矿石构造：矿石构造以浸染状构造、脉状构造、团块状构造、胶状构造、块状构造和碎裂状构造等。
浸染状构造：包括稀疏浸染和稠密浸染，磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿等矿物呈星散状分布在矿石中。当上述金属硫化物在矿石中的含量达到10%时，就称为稀疏浸染构造；当金属硫化物在矿石中的含量达到35%以上时，称为稠密浸染构造。
脉状构造：可分为微细网脉状构造和细脉状构造，前者指黄铜矿、黄铁矿和闪锌矿的矿物集合体沿多方向贯入交代构成微细细脉，后者指含矿细脉沿一个方向的裂隙断续分布。
胶状构造：白铁矿沿磁黄铁矿裂隙交代形成的胶状构造环带。
矿石构造按成因也可分为两大类型：变余层状构造和条带构造属于矽卡岩期成岩成矿作用的产物；浸染状构造、块状构造和脉状构造等属于热液期成矿作用（斑岩矿化）的产物。
（3）矿化期次和成矿阶段：矿石的矿化期次可分为3期，即矽卡岩期、热液期（斑岩矿化期）和表生期。
矽卡岩矿化期：可分为早矽卡岩阶段和晚矽卡岩阶段2个成矿阶段。
早矽卡岩阶段：矿物共生组合主要为石榴子石、透辉石和钙铁辉石等，偶见符山石、硅灰石和方柱石等。石榴子石呈隐晶质、细粒、粗粒半自形状，分为钙铝榴石和钙铁榴石；透辉石-钙铁辉石，为微粒状、短柱状他形，介于中间还有次透辉石和铁次透辉石。符山石呈细粒他形集合体产出。
晚矽卡岩阶段：矿物组合主要为符山石、透辉石-阳起石、绿泥石和绿帘石等，叠加在矽卡岩早阶段形成的矽卡岩（石榴子石、透辉石和钙铁辉石等）之上，成为一种复杂的矽卡岩，如绿帘石、透辉石、石榴子石、矽卡岩。薄片中常见柱状绿帘石交代石榴子石，不规则状透闪石交代石榴子石、透辉石和硅灰石，方解石交代石榴子石、符山石和硅灰石。该阶段生成的金属矿物有他形粒状磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿，在光片中可见磁铁矿（他形粒状）包嵌早期黄铁矿，与黄铜矿共生，磁黄铁矿在透辉石中呈稀疏浸染状分布。
热液（斑岩矿化）期：热液以交代、充填方式改变矽卡岩矿物，并生成大量的金属硫化物、石英和方解石，可分为热液早阶段和热液晚阶段2个成矿阶段：
热液早阶段成矿热液以交代方式为主，石榴子石进一步被绿泥石、碳酸盐矿物和石英交代，透辉石被透闪石交代，石英、方解石等非金属矿物呈他形不规则状。形成的金属矿物主要为他形粒状黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿和黄铁矿等，多呈星散状分布，偶见团块状产出。
热液晚阶段是热液期的主要成矿阶段，成矿热液以充填方式为主，石英、方解石沿裂隙充填，呈细脉状分布。形成的金属矿物主要为磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿和闪锌矿等，多呈微细脉状分布，偶见团块状产出。
表生期：在地表和断裂破碎带中较为发育，矿石中的金属硫化物经次生风化淋滤后形成孔雀石、褐铁矿、铜蓝、白铅矿等矿物，矿石具薄膜状，不少地段为具土状构造的铁帽。
4.矿石矿化类型
根据含矿主岩特征及其成矿作用方式，矿区的矿石矿化类型主要分为矽卡岩型矿化和斑岩型矿化2种，前者发生早，后者发生晚。
（1）矽卡岩型矿化：是矿区内重要的矿化类型。矿化富集在含矿斑岩体接触带或捕虏体中，含矿主岩为矽卡岩或矽卡岩化灰岩。矿化与矽卡岩晚阶段的复杂矽卡岩化（“湿”矽卡岩化）关系密切，与透闪石化、阳起石化、绿泥石化、绿帘石化、硅化和碳酸盐化等蚀变有关。矿石以富含磁铁矿为特征，黄铜矿呈浸染状或细脉状产出，局部见磁铁矿和闪锌矿团块。矿化程度不均，矿石中铜锌品位高低与各种热液脉体的叠加程度有关（图版Ⅴ-1～4）。
（2）斑岩型矿化：该类型矿化主要出现在斑岩体内及其内接触带中。矿化以密集发育各种石英细脉、石英方解石（钾长石）细脉和绿泥石（透闪石）石英细脉等含矿脉体为特征。金属矿物以黄铁矿和黄铜矿为主，其次为闪锌矿、磁黄铁矿和磁铁矿，局部为辉钼矿和方铅矿。金属矿物在矿化脉体中呈浸染状或斑点状分布。
（三）围岩蚀变
根据矿区内蚀变矿物类型、组合和空间分布特点，该矿床的围岩蚀变类型主要为角岩型蚀变、矽卡岩型蚀变和斑岩型蚀变（植起汉等，1992），后2类蚀变与铜锌矿化关系密切。
1.角岩型蚀变
矿区内分布最广的一种蚀变类型，包括钙硅角岩化和大理岩化。蚀变主要沿矿区内小斑岩体（脉）分布，主要蚀变矿物为透辉石、透闪石、石榴子石、硅灰石和大理石等。透辉石结晶粗大，均匀分布，局部形成透辉石角岩。石榴子石呈浅褐色—浅棕色，结晶也粗大，常在大理岩中单独产出。透闪石和硅灰石分布普遍，在整个强片理化灰岩或大理岩化灰岩中均匀产出。这种类型蚀变是岩浆侵位时热变质作用所致，与铜锌矿化无关。
2.矽卡岩型蚀变
矿区内分布较广的一种蚀变类型，主要的矽卡岩矿物为石榴子石、辉石、符山石、透辉石、绿帘石、透闪石、阳起石、硅灰石和绿泥石等，按蚀变矿物组合可分为简单矽卡岩化蚀变和复杂矽卡岩化蚀变。
（1）简单矽卡岩化蚀变：即无水矽卡岩化，主要为透辉石和石榴子石矽卡岩化。矿物结晶较好，石榴子石和透辉石大多呈条带状分布。石榴子石主要为钙铝榴石，结晶颗粒粗大，局部可发育成块状。透辉石也可发育成块状。这种类型蚀变常与大理岩化相伴生，分布范围广，不仅出现在斑岩体的内外接触带，而且在远离斑岩体的围岩中也可见到。蚀变强度从斑岩体内部往外部有逐渐减弱的趋势。在这种类型蚀变中可出现磁黄铁矿、辉钼矿和磁铁矿等金属矿物，但铜锌矿化强度不大。该类型蚀变是矿区内矽卡岩早阶段形成的。
（2）复杂矽卡岩化蚀变：复杂矽卡岩化蚀变也称为“湿”矽卡岩化，是在简单矽卡岩基础上叠加了符山石、透闪石、绿泥石和绿帘石等含水蚀变矿物和硫化物矿物，以及石英、碳酸盐矿物、钾长石和绢云母等热液蚀变矿物，叠加交代关系明显。这种蚀变主要分布于矿区中部斑岩体与围岩接触带及其附近的构造破碎带中，规模小，呈透镜状和脉状产出。在这种类型蚀变中可出现黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿和磁铁矿等金属矿物，与金属矿化特别是铜锌矿化关系密切。与简单矽卡岩之间没有明显的界线。该类型蚀变是矿区内矽卡岩晚阶段形成的。
3.斑岩型蚀变
该类型蚀变主要发育于斑岩体内和斑岩体外接触带，蚀变主要为钾长石化、黑云母化、钠长石化、硅化、碳酸盐化、绿泥石化、伊利石化、水白云母化、绢云母化、绿帘石化。在矿区，该类型蚀变具有一定的分带性，由矿区中部向外部，蚀变变化规律为黑云母-钾长石化→石英-方解石（-钾长石）化→伊利石-水云母化；在水平方向上，由单个斑岩体的内部至外接触带，蚀变变化规律为黑云母-钾长石化→石英-方解石（-钾长石）化；在垂直方向上，根据钻孔资料，由上至下的蚀变变化规律为黑云母-钾长石化→（石英）-钾长石化→钠长石化。主要蚀变矿物类型特征如下：
（1）钾长石化：在矿区内较为发育的一种蚀变，有3种交代方式：
蚀变钾长石呈环边状、云雾状和火焰状交代斜长石斑晶，有时呈显微脉状交代，可能为岩浆粒间溶液自交代而成。
微粒状石英-钾长石集合体不仅交代斑岩体，而且在斑岩体的外接触带中也发育，可能属于热液早阶段交代的产物。
石英-方解石-钾长石细脉交代围岩，蚀变脉以石英-方解石为主，偶见绿泥石。在斑岩体的外接触带，这种蚀变脉中常常含金属硫化物，属于热液晚阶段交代的产物。
（2）黑云母化：只出现在含矿斑岩体中，热液黑云母呈细小鳞片状集合体交代斑岩体，蚀变黑云母呈显微似脉状或不规则团斑状交代基质，有时可见微脉切穿斜长石或暗色矿物斑晶。
（3）钠长石化：在青磐岩化岩石中见钠长石沿斜长石周边发育，呈钠化净化边，蚀变较强时可见新生细粒钠长石集合体交代基质。在钻孔ZK351中，强烈钠长石化已使原岩变为钠长石岩，钠长石含量高可达70%。
（4）硅化：在矿区比较普遍，但强度较小，主要呈细脉出现，如石英细脉、石英-方解石（-钾长石）细脉和石英-绿泥石细脉等。脉体中石英多呈他形粒状、镶嵌状、梳状和糖粒状产出。在石英-方解石（-钾长石）细脉或含绿泥石石英脉中，可见黄铁矿、黄铜矿和方铅矿等金属硫化物呈浸染状分布。
（5）伊利石化、水白云母化：在矿区西北部小岩脉和构造裂隙中，可见原斑晶斜长石和暗色矿物被细小蠕虫状伊利石和席状、花瓣状、透镜状水白云母集合体交代，一般水白云母含量略多于伊利石，该类型蚀变岩中还常见浸染状黄铁矿。
（6）绢云母化：在矿区不发育，仅在斑岩体的斜长石斑晶中见到绢云母细片。
表4-4 喇嘛苏铜矿区岩石、矿石稀土元素组成


（7）青磐岩化：矿区内常见的一种蚀变，在保留原岩结构的斑岩体中，暗色矿物普遍出现不同程度的绿泥石化。在暗色矿物及其附近，可见到碳酸盐矿物、石英和金属硫化物等。碳酸盐矿物呈细脉状或斑点状产出。斜长石斑晶中有星散状云母类矿物及净化边，偶见云雾状钾长石交代。绿帘石化少见，偶见透闪石。在这类蚀变岩中有微量金属硫化物散布。

一、成矿地质条件

硅灰石是典型的变质矿物。石灰岩或含硅石灰岩，在高温接触变质作用或区域变质作用下，通过CaCO₃+SiO₂→CaSiO₃+CO₂↑反应生成硅灰石。在区域变质岩系里，硅灰石主要出现在低压相区，按温度上升顺序，出现透闪石→透辉石→硅灰石(+钙铝榴石、钙铁榴石)系列。中高压相区很少出现硅灰石。硅灰石主要形成于接触变质作用，是不纯灰岩或钙质砂岩与岩浆侵入体接触带上常见的矿物，常和透辉石、钙铝－钙铁榴石以及符山石共生。具有工业意义的硅灰石矿床均属变质成因。

图11－1 CaCO₃+SiO₂=CaSiO₃+CO₂的反应曲线

对于硅灰石的形成条件有很多研究。根据硅灰石中包体均匀法测温，确定硅灰石形成温度大约在300～500℃之间，安徽狮子山硅灰石包裹体测温获得的最高值为650℃。压力条件对硅灰石的生成十分重要，除压力增高导致生成温度升高外，生成硅灰石的化学反应因压力过大使CO₂难以逸出，而不能进行。根据巴特尔、哈克和吐特尔等的研究，低的p_CO2对硅灰石的形成特别重要(图11－1)。在p_CO2局部降低的地段，硅灰石在变质岩中呈脉状或薄层状产出。根据曲元贵(1998)等对吉林长葳子硅灰石矿床的研究，矿床形成时上覆岩层厚度约2500～3000m，成矿时压力为(625～700)×10⁵Pa。

最具工业意义的硅灰石矿床是接触变质矿床，这些矿床的形成和分布，明显受岩浆岩活动和围岩岩性的控制，其次与接触带构造也有关系。

1.岩浆岩条件

岩浆的侵入带给围岩以巨大热能，近岩体围岩温度可升至500～550℃。如果岩浆侵入体侵位于中深或浅深环境，且围岩岩性有利时，通过热接触变质作用或接触交代变质作用，可形成硅灰石矿床。与硅灰石矿床有关的岩浆岩，主要是正常系列的中酸—酸性岩，如花岗闪长岩、花岗岩和石英闪长岩，以及它们的浅成相岩石。此外，斜长岩、闪长岩和偏碱性的岩浆岩，也有与硅灰石矿床有关的。这些岩体侵位于中深至浅深，甚至超浅深。我国已发现的硅灰石矿床，与华力西期和燕山期的中酸—酸性岩浆岩关系最密切。

2.围岩条件

与硅灰石矿床有关的围岩主要为碳酸盐岩和钙质砂岩，以及它们的区域变质岩石，包括石灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩、白云质灰岩、泥灰岩和大理岩。热接触变质硅灰石矿床的形成及规模、产状与空间分布，明显受围岩岩性的控制。矽卡岩型的硅灰石矿床，也受石灰岩中燧石等硅质成分的控制，硅质既来自岩浆，也可来自围岩，矿体分布于一定层位。围岩岩性还决定了矿石的矿物组合和矿石类型，对于矿石的利用有重要影响。我国已发现的硅灰石矿床，围岩均属石炭系和三叠系的碳酸盐岩。

3.构造条件

与硅灰石矿床关系最密切的构造是接触带构造、围岩层间裂隙和捕虏体构造，后者常形成优质硅灰石矿。褶皱构造轴部断裂、裂隙较为发育，有利于岩浆侵入或有利于气液流体的活动及交代作用的进行，在合适的围岩中形成矿床。

4.变质作用条件

矽卡岩型和热接触变质型硅灰石矿床，均位于热接触变质晕圈范围以内。变质作用的类型不同，形成不同类型的矿石和矿床，且具有不同的矿物组合和产状特征。变质作用的温度和压力是成矿最主要的条件，硅灰石形成于低压高温变质作用条件下。

二、主要成因类型及矿床地质特征

1.接触交代型硅灰石矿床(矽卡岩型)

这类矿床是由岩浆侵入体提供的富含SiO₂的流体，在接触带附近发生双交代作用和接触渗滤交代作用，形成硅灰石矽卡岩，其中硅灰石达到工业要求时，构成矽卡岩型硅灰石矿床。

图11－2 湖北大冶冯家山硅灰石矿区剖面图

矿床多产于中酸性—酸性岩浆岩与碳酸盐岩或钙质砂岩的接触带，少数产于侵入体或围岩中。矽卡岩体常具明显的带状构造，尤其是垂直于接触带方向更为明显，硅灰石通常富集在主要矽卡岩矿物带的外侧，与大理岩带相过渡。其分带顺序从侵入体向外一般为:矽卡岩化侵入岩带—石榴子石矽卡岩带—透辉石矽卡岩带—硅灰石矽卡岩带—大理岩带。矿体的规模、形态及产状与接触界面的形状、产状和碳酸盐地层的产状有关。矿床规模以中、小型矿床多，成矿条件好的矿床也可达大型甚至特大型矿。矿体形态多种多样，可呈似层状、层状、透镜状以及各种不规则状，常由多个矿体断续出现组成矿带。若干矿体组成矿带，沿接触面展开。矿体长几十到几百米，厚十几厘米到20m或更厚，矿带可延伸几千米。矿石的矿物组成主要有硅灰石、透辉石、石榴子石，其次有少量石英、方解石等，有时还含有Fe，Cu硫化物等热液矿物，含矿率30%～90%。

矿床实例:湖北大冶硅灰石矿床

我国湖北大冶一带的硅灰石矿床，产于华力西期花岗闪长岩、花岗闪长斑岩与二叠系、三叠系石灰岩和白云质灰岩的接触带上(图11－2)。矿石除硅灰石外，尚有透辉石(5%～25%)，石榴子石(少量～20%)，以及少量方解石、石英等，常伴生有黄铜矿、黄铁矿、辉铜矿、磁铁矿、蓝铜矿和孔雀石等矿物。有时硅灰石为脉石矿物，可自铜矿尾砂中选出综合利用。按照矿体产状又分为内接触带、外接触带和残留体－捕虏体三个亚类。内接触带矿体产于主岩体与围岩石灰岩接触带内，矿体平行接触面呈似层状或大透镜体状，规模大，含矿率较高。外接触带矿体产于小岩枝，插入石灰岩的上、下盘矽卡岩带中，矿体呈扁豆状。捕虏体式矿体的含矿率高，质量较优。本区也产有热接触变质型硅灰石。

2.接触热变质型硅灰石矿床

矿床产于岩浆岩与碳酸盐岩外接触带角岩化－大理岩化蚀变带中，一般距侵入岩体几十米至千余米。与矽卡岩型硅灰石矿床不同的是，矿床形成是由于富含硅质的石灰岩经侵入体热力烘烤发生接触变质而成，成矿过程是硅质灰岩中的SiO₂和CaCO₃经侵入体的热变质作用，重新组合而形成硅灰石，一般没有外来物质带入，矿石不具交代结构。因此，矿体的形态、产状和空间分布在很大程度上受硅质灰岩地层控制，也与侵入接触界面产状有密切关系。矿床多具明显的层控特点，矿体形态一般呈层状、似层状、透镜状，产状多与围岩一致，只有在构造复杂时才呈不规则状。

此类型矿床矿石矿物组分通常比较简单，如成矿前原岩中SiO₂和CaO的比例近似硅灰石矿物理论值，成矿过程中的温度与压力适宜，成矿反应充分时，可由硅灰石单矿物组成;如成矿前原岩中造矿物质(石英和方解石)含量不匹配，或由于成矿反应不充分，则在矿石中残留有石英、方解石，其他伴生矿物有少量透辉石、石榴子石等。矿石中硅灰石矿物含量20%～70%，一般多在50%以上，富矿可达95%以上。矿石中SiO₂和CaO含量高且稳定，Fe₂O₃等有害杂量含量较少，矿石质量较好。

矿体产于外接触带含硅质的石灰岩内，矿体形态、产状和空间分布，在热变质晕圈内严格地受地层控制，而与矽卡岩无关。矿石矿物成分简单，除硅灰石外尚有较多的方解石，有时还有透辉石和石榴子石等。矿床的规模一般较大，矿体长度一般为数百米，部分可达1000m以上，宽几米至几十米，部分可达100m以上，由于形成环境和后期风化剥蚀，矿体埋深一般较浅，多适于露天开采。此类型矿床在中国分布较多，是目前主要的开采利用对象，共计保有的硅灰石矿石储量约占中国硅灰石矿总保有矿石储量的74%。吉林磐石市长崴子和梨树县大顶山、浙江长兴县李家巷、江西新余—上高以及辽宁、广东等地的硅灰石矿床均属此类型。

矿床实例:吉林磐石市长崴子硅灰石矿床

矿床位于吉黑地槽褶皱系吉林复向斜的西南缘。出露地层主要为石炭系中统磨盘山组和上统石嘴子组，以海相碳酸盐沉积岩为主。岩性为页岩、粉砂岩、硅质灰岩、燧石条带灰岩及白云质灰岩等，常呈互层产出，总厚度达1000m以上。地层呈北西310°方向延伸，单斜产出，倾向北东，不同部位产状有变化。矿区内断裂构造十分发育，燕山中期岩浆活动强烈，较早的一期以辉长岩－闪长岩侵入为主，其后是以大规模正长岩－花岗岩的侵入为主，两期岩浆活动的侵入体，穿切和分隔了中、上石炭统地层，部分呈捕虏体状产出，改变了原来地层的面貌。由于碳酸盐岩地层中发育硅质条带，为成矿提供了物质来源。中、酸性岩体的侵入，在捕虏体中和侵入体的外接触带，由于接触变质作用而形成硅灰石矿床(图11－3)。

图11－3 长崴子硅灰石矿区地质图据于显生等，1983)

矿体多呈不规则带状分布，在2km²矿区范围内，共有6条矿带，24个矿体。主矿体埋深不足100m，向深部矿化变弱，逐渐过渡为大理岩。区内矽卡岩化较弱，有透辉石、石榴子石、硅灰石等矿物单独或组合成不规则细脉，切割了早期由接触热变质作用形成的块状硅灰石矿体和矿体中残留的硅质团块(图11－4)。

6条矿带中，以Ⅱ号矿带的规模最大，矿石质量最好。矿带由5个矿体组成，总体产状为走向北西，倾向北东40°，倾角40°～60°，长度700～800m，宽度350～400m，厚度40～50m;单矿体平均厚度3～19m，上部矿体埋深85m，倾角较陡，下部矿体倾角较缓，埋深在250m以上。矿石为致密块状构造的品位一般较富，也见有团块状，条带状构造;矿石结构有粒状变晶结构、花岗变晶结构、纤维柱状变晶结构、放射状变晶结构及斑状变晶结构等。矿石矿物成分主要为硅灰石，脉石矿物以方解石、石英、透辉石为主，含少量片沸石、石榴子石、磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿及黄铜矿。硅灰石多为三斜低温硅灰石，极少数为假硅灰石，呈白、灰白或淡粉色;晶体为他形—半自形，多呈纤维状、针状、柱状产出，除少数在矿石中显定向排列外，大部分排列无序;晶体粒度细小，一般长度为0.1～0.5mm，部分可达十几至几十毫米，长宽比约5∶1～10∶1。

本矿床矿石质量优良。矿石品位高，平均含矿率78.10%，硅灰石矿物平均含量61.06%～73.66%;矿石化学成分比较稳定。硅灰石的形成主要是硅质灰岩受侵入体热力作用重结晶的结果，没有大量新物质的带入，有害杂质含量低，其中:SiO₂47%～58%，CaO38%～47%，Al₂O₃0.2%～1.07%，MgO0.63%～1.55%，Fe₂O₃0.06%～0.24%。矿区内矿石风化深度一般为2～3m，原生矿在长期酸性雨水的淋滤下，可分解为CaCO₃和SiO₂，使矿石品位降到18%～30%。该矿床规模为特大型，是中国硅灰石主要产地之一，产品以原矿石为主，远销德国、日本等地。

图11－4吉林省磐石市长崴子硅灰石矿地质剖面图

3.区域变质型硅灰石矿床

矿床主要分布于古老的区域变质岩区，产于区域变质片岩－大理岩系中。由于原岩为硅镁质的白云岩、石灰岩，富含利于成矿的石英和方解石成分，在区域变质作用过程中，在压力相对降低的条件下，产生岩石再造作用而形成硅灰石矿。矿体为同生变质作用所形成，具有明显的层控特点，呈层状、似层状、透镜状整合产于硅质大理岩和斑状大理岩中，有时也产于大理岩和石英岩界面上。矿层稳定，矿床规模一般较大。矿石矿物组分较简单，大部分为硅灰石－石英－方解石型矿物组合，当原岩成分较复杂时，可伴生少量石榴子石、透辉石和透闪石，铁、锰等有害杂质含量低。此类型矿床在美国、芬兰、肯尼亚、纳米比亚、印度等国，是重要的开采利用对象，而在中国目前只在吉林南部浑江一带发现此类型矿点。

三、资源分布

世界上硅灰石资源主要分布在印度、中国、墨西哥、美国、俄罗斯、芬兰等国。其中亚洲占世界探明储量的63.9%，北美洲占世界探明储量的35%。

我国硅灰石矿床大多赋存在寒武纪以来的盖层建造中，主要产于石炭系和二叠系，其次为寒武系、泥盆系及志留系。与成矿作用有关的侵入岩主要是燕山期、印支期、海西期的中、酸性岩浆岩。我国已知硅灰石矿床主要分布于3个地槽褶皱系:吉黑褶皱系是最重要的成矿构造单元，分布矿床多，规模大;其次为华南褶皱系和三江褶皱系。在扬子地台和华北地台边缘也有小规模分布。在这些构造单元内，岩浆活动频繁，侵入岩分布广泛，与成矿有关的中、酸性侵入岩主要有:浅成至中成花岗斑岩、斑状花岗岩、花岗闪长斑岩、正长闪长斑岩、石英斑岩等。成矿围岩一般为含燧石结核、燧石条带等硅质成分的海相碳酸盐岩沉积建造。

我国的硅灰石储量集中分布在吉林、云南、江西、青海、辽宁5省，上述5省拥有的硅灰石资源储量约占全国的90%。至2005年底，我国共查明资源储量14392万t。查明可供硅灰石产地39处，查明资源可供储量为8823.4万t(图11－5)。

图11－5 中国硅灰石矿床分布示意图

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