成矿期、成矿阶段及矿物共生组合

成矿阶段划分~

根据矿化脉的相互穿插关系和矿物共生组合（图3-5A,B,C,D），可将银金矿床成矿作用划分为4个阶段。它们是：早期硅化－石英成矿阶段（Ⅰ）、石英－黄铁矿成矿阶段（Ⅱ）、多金属硫化物成矿阶段（Ⅲ）和碳酸盐－石英成矿阶段（Ⅳ）。不同阶段矿物生成顺序见表3-1。

图3-3　庞西垌矿床－100m标高矿体品位变化曲线

单位：Ag—100g/t;Au—g/t;Pb和Zn—%

图3-4　庞西垌矿床Ⅰ号矿体不同标高品位变化曲线

（据广东704地质队，1986）
单位：Ag—100g/t;Au—g/t;Pb和Zn—%
第一阶段：硅化－石英阶段。是早期成矿热液的产物，形成为庞西垌－金山含矿断裂带内广泛分布的硅化蚀变岩和石英脉。石英脉由粗粒石英矿物组成，分布在绢云母化蚀变岩中，有时可见粗晶黄铁矿。
第二阶段：石英－黄铁矿阶段。以较多量的黄铁矿出现为特征。黄铁矿呈细晶、细脉状产出。
第三阶段：多金属硫化物阶段。为矿床的主要成矿阶段。成矿溶液对早阶段形成的构造破碎蚀变岩交代、充填，形成由星点浸染状黄铁矿和方铅矿及多金属石英硫化物细脉组成的蚀变岩和含矿石英脉。石英脉分白色和黑色两种，二者呈过渡关系，含有黄铁矿、方铅矿等硫化物。
第四阶段：碳酸盐－石英矿化阶段。形成于主成矿阶段之后，局部分布。该阶段形成局部含金属硫化物的石英－方解石脉和萤石脉等，它们沿裂隙充填。

图3-5　不同矿化阶段形成的矿物相互间穿插关系


表3-1　矿物生成顺序和成矿阶段

注：细实线表示该矿物可见，粗实线表示该矿物常见，虚线表示该矿物少见。

1.矿物形成作用类型与矿物组合的概念
矿物是自然作用的产物，其形成有着一定的物理化学条件。地质作用是形成矿物的最重要作用，按性质及能量来源的不同，一般将其划分为内生作用、外生作用和变质作用。
内生作用（endogenic process）主要指由地球内部热能导致形成矿物的各种地质作用，主要包括岩浆作用、伟晶作用和热液作用。外生作用（exogenic process）又称表生作用，指主要在太阳能作用下，地球表层系统的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用过程中形成矿物的各种地质作用，主要有风化作用和沉积作用。变质作用（metamorphism）是指已形成的矿物受到岩浆活动和地壳运动的影响，其成分与结构发生变化而生成新的矿物的各种地质作用，主要包括接触变质作用和区域变质作用。上述几种作用间经常存在着一些过渡性质的作用类型，如火山作用与沉积作用之间的火山沉积作用等。
不同或相同的自然作用在一定空间中可形成几种矿物，我们将这些矿物之间的关系称为组合关系，而将同处于一定空间中的几种矿物的集合称为“矿物组合”（mineral association）。显然，矿物组合本身不具有任何成因意义，它只表示有关矿物的空间联系。在一定的时空范围内和一定的物理化学条件控制下，由一定的自然作用所形成的几种矿物的集合，称为“矿物共生组合”（mineral paragenetic association）。显然，共生在一起的矿物不仅满足“同空间”这个一般矿物组合的要求，其形成过程还应基本满足“同时间”、“同介质”和“同条件”这3个条件，即是在同一时空域发生的同一种自然作用。如果处在一定空间范围内的几种矿物分别是在不同时间、或相同时间的不同介质在不同物理化学条件下形成的，这样的矿物组合称为“矿物伴生组合”（mineral accompanying association）。在近地表有时见到黄铁矿被褐铁矿包裹，褐铁矿是黄铁矿形成后的氧化产物，它们只不过是在近地表这个特定空间的伴生矿物而已。还应指出，有的矿物彼此间从不共生，或者说是“禁止”共生。如橄榄石绝不与石英共生，因为橄榄石属硅酸不饱和矿物，当有游离SiO2存在时，它必然要与橄榄石反应形成辉石族矿物，而不可能析离出来形成石英；同理，似长石、霓石也不能与石英共生。
矿物共生组合的研究在探讨矿物岩石成因及指导找矿勘探方面具有重要意义，也有助于野外较简单地质体中矿物的鉴定。如何判断哪些矿物具有共生关系呢？对于复杂地质作用形成的矿物，这是需要通过系统的野外地质观察和详细的室内研究（包括普通光学显微镜、阴极发光分析、矿物相平衡和矿物相律分析等）才能准确回答的问题。通常，共生矿物的晶粒比较均匀，晶粒间常呈三角接触，彼此穿入程度基本相同，不存在先后结晶和矿物间溶蚀、交代、包晶、穿脉、环带及放射状等结构。这些特征是矿物共生的重要标记，在矿物共生分析中普遍采用。一般来说，一定的地质作用总是有一定的矿物共生组合与之相对应，了解几种主要地质作用所形成的矿物共生组合，是深入研究矿物共生关系的基础。
2.岩浆作用及其矿物共生组合
岩浆作用（magmatism）是地下深处高温高压下形成的岩浆熔融体在上侵运移过程中与周围环境不断交换能量及成分并逐渐冷却形成岩浆岩的地质作用。已知岩浆岩主要为硅酸盐质，极少数为碳酸盐质。它们主要来源于上地幔物质的分熔或地壳物质的局部熔融。由于来源及成因不同，硅酸盐岩浆可分为超基性（SiO2含量小于45%）、基性（SiO2含量45%～53%）、中性（SiO2含量53%～66%）、酸性（SiO2含量大于66%）和碱性（SiO2不足，Na2O，K2O含量高）等几种化学成分类型。
在各类岩浆岩中，最主要的造岩矿物有橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、普通角闪石、碱性长石、斜长石、黑云母、白云母、石英、霞石、白榴石等，常见的副矿物有榍石、磷灰石、锆石、磁铁矿、尖晶石、独居石等。岩浆岩成分不同，所形成的矿物种类、组合和含量便有明显差异。如超基性岩的主要矿物有橄榄石、辉石，副矿物有铬铁矿、自然铂、金刚石等，不含石英；基性岩除辉石、角闪石和基性斜长石外，还常含钛铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿和磷灰石等副矿物；酸性的花岗岩则主要由石英、钾长石、斜长石和云母组成。
当岩浆喷发或溢流到地表时，温度、压力骤降，迅速冷凝固结，以致形成的火山岩中矿物颗粒细小，呈隐晶质甚至玻璃质，斑状构造，可见透长石、β-石英、鳞石英等高温的特征矿物。由火山喷气凝华形成的矿物有自然硫、雄黄、石盐等。

图23-2 鲍文反应原理示意图

（据Klein＆Hurlbut，1993）
根据大量研究和人工实验，鲍文（1922）提出玄武岩浆冷却过程中矿物结晶的两个系列（图23-2）。位于反应系列上部的矿物早结晶，结晶温度较高；位于反应系列下部的矿物晚结晶，结晶温度较低。两个系列中温度相近的矿物可以共生。这一原理称为“鲍文反应原理”。尽管岩浆结晶的实际情况要复杂得多，但鲍文反应原理基本上能够反映正常条件下硅酸盐岩浆中矿物结晶和共生组合的总趋势。
3.伟晶作用及其矿物共生组合
伟晶作用（pegmatitization）是在地表下约3～8km的高温（约400～700℃）、高压（围岩压力大于内部压力）富含挥发分和稀有、放射性元素的残余岩浆体系中，形成伟晶岩及有关矿物的地质作用。部分伟晶岩是在岩浆发展到一定阶段时分泌出大量挥发组分并交代围岩使其矿物重结晶而成。
伟晶岩的主要矿物与有关深成岩相似，如常见的花岗伟晶岩主要由钾长石、钠长石、云母、石英等矿物组成。常富含稀有元素和挥发性组分矿物，如绿柱石、电气石、天河石、黄玉、绿辉石、锂辉石、铌钽铁矿、褐帘石等矿物。伟晶岩体呈脉状或不规则状，常具带状构造。矿物晶粒粗大或巨大，其云母可达数平方米，微斜长石单晶体可重达百吨。由钾长石和石英共结交生常形成文象结构，在晶洞中可发育完好的晶簇，其中富集的稀有、稀土和放射性元素矿物可以构成重要的矿产。
4.热液作用及其矿物共生组合
热液作用（hydrothermalism）是指在地下数千米到地表范围内来自不同源区、温度在500～50℃的汽水或热水溶液逐渐冷却或与围岩相互作用过程中形成矿物的地质作用。按来源不同可将热液划分成岩浆期后热液、火山热液、变质热液和地下水热液等主要类型。按温度不同将热液作用大致可分成高温、中温、低温3种类型。
高温热液作用的温度区间约在500～300℃，其中高于374℃时称气化作用，所形成的矿物组合以W，Sn，Mo，Bi，Be，Fe为特征：金属矿物主要有黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、白钨矿、磁铁矿、磁黄铁矿、毒砂等，非金属矿物主要有石英、云母、黄玉、电气石、绿柱石等。
中温热液作用的温度区间在300～200℃，主要形成Cu，Pb，Zn的矿物组合和相应的矿床。金属矿物有黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金等，非金属矿物有石英、玉髓、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石、绢云母、绿泥石等。
低温热液作用形成于200～50℃之间，主要形成以As，Sb，Hg，Ag为特征的矿物组合及相应的矿床：金属矿物有雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等，非金属矿物有石英、玉髓、方解石、蛋白石、重晶石、高岭石、明矾石、石英、蒙脱石、伊利石、沸石、绢云母等。
5.风化作用及其矿物共生组合
风化作用（weathering）是指在地表或近地表的常温常压条件下，矿物和岩石受太阳能、大气、水及有机物的影响而发生机械破碎和化学分解，部分易溶组分（K，Na，Ca等）形成真溶液被地表水及地下水带走，部分难溶组分（Si，Al，Fe，Mn等）残留在原地或搬运到不远处堆积形成风化壳中新矿物和岩石的过程。
在地表风化作用下，硫化物和碳酸盐最不稳定，硅酸盐、氧化物和自然元素最稳定。因此，风化壳中残留的矿物主要有自然金、自然铂、金刚石、磁铁矿、石英、刚玉、金红石、锆石、石榴子石等；新生的表生矿物主要有玉髓、蛋白石、褐铁矿、铝土矿、硬锰矿、水锰矿、高岭石、蒙脱石、孔雀石、蓝铜矿等。新生的矿物集合体常具有多孔状、皮壳状、钟乳状和土状等形态。
在硫化物矿床氧化带中，孔雀石、褐铁矿等对化学风化新生矿物的形成颇具典型意义。一般，硫化物中的黄铜矿CuFeS2在风化过程中首先分解为CuSO4和FeSO4溶液，当CuSO4与富碳酸的水溶液或碳酸盐岩发生反应时，形成孔雀石 Cu2［CO3］（OH）2；而 FeSO4极易氧化为 Fe2［SO4］3，后者又易水解为氢氧化铁Fe（OH）3胶体，其凝聚后即形成了褐铁矿Fe2O3·nH2O。
6.沉积作用及其矿物共生组合
沉积作用（sedimentation）地表风化产物及火山喷发物被流水、风、冰川和生物等搬运至适宜环境中沉积下来，形成新的矿物或矿物组合的地质作用。它包括机械沉积、化学沉积、胶体沉积和生物化学沉积等类型。
机械沉积（mechanical sedimentation）指风化壳或火山喷发物中的矿物岩石碎屑被各种外营力搬运过程中，由于搬运介质的速度降低，矿物按颗粒大小、密度高低先后沉淀的作用。机械沉积常形成大量石英、长石及少量高密度稳定矿物的堆积，但一般不形成新矿物，而只构成新的矿物组合。自然金、金刚石、金红石、锡石、黑钨矿、锆石、硬玉、独居石等在机械沉积物中可富集成砂矿。
化学沉积（chemical sedimentation）指溶解有大量化学元素的地表水或地下水溶液在运动过程中，由于水分蒸发、浓度增高、易溶盐类达到过饱和时发生的矿物结晶作用。化学沉积主要发生在内陆湖泊或封闭海湾中，形成磷酸盐、硫酸盐、硼酸盐、硝酸盐及卤化物等易溶盐类矿物，主要有石膏、芒硝、石盐、钾盐、光卤石、硼砂等。盐类矿物通常依溶解度由小到大依次晶出。
胶体沉积（colloid sedimentation）含有大量1～100nm晶质或非晶质微粒的地表水或地下水（胶体溶液）在运动过程中，因电解质中和而发生的凝聚沉淀形成胶体矿物的作用。海盆地、湖泊和沼泽是主要的胶体沉积场所，常见的胶体矿物有赤铁矿、铝土矿、软锰矿、硬锰矿等氧化物和氢氧化物。
生物化学沉积（biochemical sedimentation）指在生物新陈代谢作用下，通过复杂生物化学反应形成生物成因矿物或生物骨骼堆积形成生物矿物的作用。磷块岩中的磷灰石、部分沉积赤铁矿的形成多与生物化学作用，特别是与细菌作用有关。硅藻土中的蛋白石、贝壳灰岩中的方解石则是生物遗体堆积。
7.接触变质作用及其矿物共生组合
接触变质作用（contact metamorphism）指岩浆侵入围岩后与其发生物质或能量的交换而使接触带岩石的矿物组成和结构发生变化的地质作用。按侵入体与围岩间有无元素交换，又分为接触热变质和接触交代变质两种作用。
1）接触热变质作用（contact thermometamorphism）：指岩浆与围岩接触时，围岩受岩浆高温烘烤而使其原有矿物重结晶（如石灰岩变为大理岩，颗粒变粗）或生成一些与围岩成分相关的新矿物（如泥质岩中的红柱石和堇青石等富铝矿物）的作用。该作用发生在围岩部分，即外接触带。
2）接触交代作用（contact metasomatism）：指岩浆侵入围岩时，侵入体与围岩交换某些组分并发生化学反应而形成新矿物的地质作用。作用发生在侵入体内外接触带。常见中酸性侵入体与碳酸盐岩接触时，侵入体中富含SiO2和Al2O3及挥发性组分的气体和溶液进入碳酸盐岩，而碳酸盐岩中部分CaO和MgO组分被带出而进入侵入体，发生双交代作用（dimetasomatism），形成矽卡岩（skarn）。当碳酸盐岩富镁时，如为白云岩或白云质灰岩，形成由镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝榴石及后期热液蚀变的硅镁石、斜硅镁石、蛇纹石、金云母等组成的镁质矽卡岩；当围岩为富钙的灰岩时，则出现由钙铝榴石、钙铁榴石、透辉石、钙铁辉石、硅灰石、方柱石、符山石及后期热液蚀变的透闪石、阳起石、绿帘石、绿泥石等组成的钙质矽卡岩。接触交代作用可形成磁铁矿、黄铜矿、白钨矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿等矿物的富集，构成相应的矽卡岩矿床。矽卡岩形成温度一般为600～400℃，深度一般不超过地下4.5km。
8.区域变质作用及其矿物共生组合
区域变质作用（regional metamorphism）指伴随区域构造变动而出现的高温、高压及以H2O和CO2为主要活动组分的流体使原有岩石的结构构造和矿物组成发生大规模变化的作用。
区域变质作用的温度和压力变化范围很大。按温压条件的不同可分为高、中、低3 级区域变质作用。变质矿物的种属由原岩化学成分及变质程度所决定。低级区域变质主要形成白云母、绿帘石、绿泥石、阳起石、蛇纹石、滑石、黑云母等含（OH）-的硅酸盐矿物；中级区域变质主要形成角闪石、斜长石、石英、石榴子石、透辉石、云母、绿帘石等；高级区域变质主要形成高温高压下稳定的不含（OH）-的矿物，如正长石、斜长石、辉石、橄榄石、石榴子石、刚玉、尖晶石、矽线石、堇青石等。
区域进变质（温压升高）过程中，形成的矿物有向不含（OH）-、体积小、密度大的方向转化。在定向压力下，柱状、片状矿物趋于定向排列，形成片理和片麻理构造。

前已述及，含金角砾岩体主要为热液充填和交代围岩角砾的产物。根据对J4号角砾岩体内各种矿脉之间的穿插关系以及矿物共生组合、矿物相互穿插交代情况，可将热液活动分为两期：早期主要通过热液交代、充填作用形成了角砾岩体中的胶结物；晚期热液活动则主要沿角砾岩体中的裂隙形成硫化物矿-石英脉或密集脉带，它穿切了早期的胶结物。据此，将角砾岩型金矿化分为三个成矿期：前锋成矿期、主成矿期和表生成矿期。各成矿期又划分为不同的成矿阶段（表3-3）。

1.前锋成矿期

前锋成矿期为角砾岩体内胶结物形成期，包含以下成矿阶段。

1）石英-黄铁矿-黑云母阶段（Ⅰ）：这是成矿作用的开始，伴生的蚀变作用有硅化、黑云母化、绿钙闪石化和钾化，其中黄铁矿含量很少，但晶体颗粒粗大，自形程度较高。该阶段形成的矿物构成角砾岩筒的主体，金矿化作用很弱。

2）黄铁矿-石英-钾化阶段（Ⅱ）：形成的主要矿物为石英、黄铁矿，并伴有蚀变矿物钾长石、绿钙闪石等出现，该阶段构成的胶结物分布范围较大，但金矿化较弱。

3）黄铁矿-石英-粗晶碳酸盐化阶段（Ⅲ）：主要分布于J4、J41号角砾岩体的顶部，形成的主要矿物有方解石、石英、绿钙闪石、黄铁矿、方铅矿，其中方解石为灰黑色、结晶颗粒粗大，在局部构成胶结物的主体。本阶段有一定的金矿化，但一般构不成工业矿体。

2.主成矿期

矿化脉体主要形成于主成矿期，包含四个成矿阶段。

1）黄铁矿-石英阶段（Ⅳ）：形成黄铁矿-石英脉或网脉，局部脉体宽超过30 cm，本阶段金矿化较好，在脉体中可见明金。

2）细粒黄铁矿-石英阶段（Ⅴ）：主要集中于角砾岩体中下部，形成黄铁矿-石英细脉带，而且黄铁矿构成细脉的主体。本阶段矿化很好，有明金产出。

3）多金属硫化物-石英阶段（Ⅵ）：形成较宽的多金属硫化物-石英脉体，主要矿物有石英、黄铁矿、方铅矿、黄铜矿，且自然金大量出现，矿石品位一般可达50×10^-6，为富矿体的主要形成阶段。

4）黄铁矿-石英-方解石阶段（Ⅶ）：矿化已进入尾声阶段，只产出少量金属矿物，除黄铁矿外，还见辉铅铋矿、斜方辉铅铋矿、硫铋铅矿、楚碲铋矿、碲铋矿及镜铁矿。金矿化已很弱，鲜见明金。

3.表生成矿期

角砾岩中的金矿化体经地表氧化形成了一系列氧化矿物，并对Au起到了再次富集的作用。可见有少量黝铜矿、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、孔雀石、针铁矿、钠钾铁钒等。整体而言，表生期的成矿意义不大。

总的看来，前锋成矿期形成的矿物较富挥发分，这可能是造成气液爆破形成矿化角砾岩体的重要因素；而主成矿期流体的爆破能力减弱，成矿流体主要沿裂隙贯入，从而形成了脉状矿体（化）。在J4号角砾岩体浅部，多金属硫化物-石英脉直接构成矿体，而深部主要为黄铁矿细脉与胶结物型矿化叠加形成的矿体。

表3-3 矿物生成顺序表

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察布查尔锡伯自治县18099498042： 如何划分成矿期和成矿阶段 - ？
慎阳柏康： 不同的成矿期成矿阶段形成的矿物组合不同 可以用矿物组合反推

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