Pegmatite Ore Deposits
河北工程大学 资源学院
第四章 伟晶岩矿床
Pegmatite Ore Deposits
一、伟晶岩矿床概念及一般特征
三、伟晶岩矿床的主要类型
一、伟晶岩矿床概念及一般特征
（一）伟晶岩和伟晶岩矿床
1、伟晶岩：是指由特别粗大的矿物晶体所组成，具有一定的内部结构、构造特征，常呈规则或不规则岩墙、岩脉或透镜状产出的地质体。
花岗伟晶岩 granite pegmatite
碱性伟晶岩（霞石正长伟晶岩 nepheline syenite pegmatite）
基性超基性伟晶岩
2、伟晶岩矿床：伟晶岩中有用矿物或金属元素富集达到工业要求时就构成伟晶岩矿床。
非金属矿产：云母、长石、石英和压电石英、萤石、磷灰石
金属矿产：稀有元素、稀土元素、U、Th、Sn、W等
宝石矿物：水晶、绿柱石、碧玺、黄玉、月光石、电气石
（二）伟晶岩矿床的一般特征
伟晶岩（矿床）形态、产状和规模
物质组成
结构和构造大爆炸理论
伟晶岩体形态图
1－规则的脉状； 2－不规脉状；
3－凸镜状；4－囊状体；5－串珠状体
网状伟晶岩脉
1－伟晶岩脉；
2－东西向压性断裂；
3－裂隙走向
实线箭头表示压应力方向；虚线箭头表示张应力方向
伟晶岩体均产于断裂及其他形式的构造裂隙中，因此伟晶岩的分布、形状和产状均受其容
矿（岩）构造的控制。如产于剪性构造中的伟晶岩多呈形态规则、延伸较大的岩脉，产于张性构造中者则常呈延伸较小的凸镜体。岩体形状和产状对成矿有影响，规则、近直立的岩体其内部分带多呈对称状分布，凸镜状、囊状岩体或岩体膨大部位有利于分异和成矿。
（1）化学成分多样
造岩元素：O、Si、Al、Na、K、Ca
稀有元素：Li、Be、Nb、Ta、Cs、Rb、Zr
稀土元素：La、Ce
放射性元素：U、Th
金属元素：W、Sn、Mo
挥发分：F、B、Cl、P
（2）矿物种类繁多
硅酸盐矿物：石英、长石、云母、霞石、辉石
稀有和放射性矿物：锂云母、锂辉石、锂电气石；绿柱石、硅铍石；钽铁矿、褐钇铌矿、烧绿石、细晶石；锆石；铯榴石、钍石、晶质铀矿
稀土元素矿物：独居石、磷钇矿、褐帘石
其它金属矿物：锡石、黑钨矿、辉钼矿
含挥发分矿物：萤石、电气石、黄玉、磷灰石
（1）伟晶岩的结构
伟晶岩（矿床）的最突出的特征是具伟晶结构、文象结构和似文象结构。
①按矿物颗粒大小伟晶结构分为：
细粒伟晶结构 0.5－2cm
钠长石
中粒伟晶结构 2－5cm
粗粒伟晶结构 5－15cm
块状伟晶结构 ＞15cm。
②伟晶岩（矿床）还常具交代结构。
微斜长石
天河石（Rb）
绿柱石(Be)
黑云母
白云母
文象结构
（2）伟晶岩的构造
伟晶岩（矿床）的另一个突出的特征是岩体内部常具明显的带状构造。
结晶分异最完全时可从边缘到中心依次形成4个带：
①边缘带：与围岩接触，细粒结构，石英、长石六氯环己烷
②外侧带：文象结构、粗粒结构，长石、石英、云母，有时绿柱石
③中间带：粗粒结构、伟晶结构，大量其它矿物，交代作用发育，是伟晶岩矿床的主要部位
④内核：石英块体或石英和锂辉石块体组成
当后期交代作用发育时还可形成具有不同矿物组合特征的交代带。
花岗伟晶岩脉的内部构造（据费尔斯曼）
1－花岗岩，
2－长英岩带；
3－文象花岗岩带；
4－长石－石英带；
5－晶洞带
二、伟晶岩矿床的形成条件
及成矿作用
（一）伟晶岩矿床的形成条件
1、温度和压力（深度）
2、挥发性组分的作用
3、岩浆岩条件
4、围岩条件
5、地质构造条件
（二）伟晶岩矿床的成因（成矿作用）
（一）伟晶岩矿床的形成条件
1、温度和压力（深度）
（1）温度：从边缘到中心，矿物形成温度逐渐降低。
边缘带：1000℃左右
中间带：800－500 ℃
交代带：500－200 ℃
晶洞：160 ℃左右
1、温度和压力（深度）
（1）温度：范围大，从边缘到中心，矿物形成温度逐渐降低。
（2）压力：绝大部分伟晶岩形成深度较大，特别昌花岗伟晶岩，即压力相当大的条件。
花岗伟晶岩形成于3－9km或更深。一般较岩浆矿床形成深度小得多，而大于气成热液矿床的形成深度， 100－800MPa。（挥发性组分）
证据：①出露于强烈上升地区，②与角闪岩相、麻粒岩相伴生，③相关花岗岩均为深成岩，④时代老，古生代及以前，⑤无同时代角砾岩伴生。
（一）伟晶岩矿床的形成条件
2、挥发性组分的作用（H2O、F、Cl、B、P）
①降低岩浆粘度和矿物结晶温度；
②与稀有元素结合成易溶化合物利于富集、交代成矿；
③热容高，有利于长期、缓慢结晶。
（一）伟晶岩矿床的形成条件
3、岩浆岩条件：伟晶岩矿床在成因上与相应的侵入岩有密切的成因联系，即伟晶岩矿床是在岩浆结晶后期富含挥发份的残余岩浆冷凝结晶、交代而成 。
与伟晶岩矿床有成因联系的花岗岩多呈岩基产出。
某构造带伟晶岩脉分布图
（据黎家祥、曹如亮等）
1—前震旦系板溪片岩；2—板溪捕虏体；3—燕山晚期二次侵入体；4—燕山晚期一次侵入体；5—花岗闪长岩；6—伟晶岩；7—地质界线；8—复活断层；9—仰冲断层；10—斜冲断层；11—性质不明断层
众多伟晶岩及伟晶岩矿床在成因上和空间上都与花岗岩类侵入体有密切关系，多分布于岩体顶部、边部及附近围岩中，并且形成不同类型伟晶岩 环绕花岗岩体的分带。
花岗伟晶岩型锡稀有金属矿床分带模式图（据杨岳清，1995）
1-黑云母二长花岗岩；2-二云母（白云母）钾长石奥长石（早期钠长石）伟晶岩；3-富铍白云母钠长石（奥长石）钾长石伟晶岩；4-富铍铌白云母钾长石钠长石伟晶岩；5-富锂铷铯铍钽（铌）锡白云母钠长石锂辉石伟晶岩；6-富锡钽（铌）白云母钠长石伟晶岩；7-前寒武系（或前泥盆系）绿片岩-低角闪岩相变质岩系
四川某地不同类型伟晶岩
空间分布图
（据地质科学院地质矿产所稀有组，1975）
1—二云母花岗岩；2—微斜长石型伟晶岩；3—微斜长石钠长石型伟晶岩；4—钠长石型伟晶岩；5—钠长石锂辉石型伟晶岩；6—钠长石锂云母型伟晶岩；7—类型分带线；8—类型分带编号强风化
Ⅰ—微斜长石伟晶岩带；Ⅱ—微斜长石-钠长石带；Ⅲ—钠长石带；Ⅳ—锂辉石带；Ⅴ—锂（白）云母带
从花岗岩体到围岩，伟晶岩带的特征：
①伟晶岩类型变复杂②交代作用变强烈
白云母化、钠长石化、锂云母化
③稀有金属更富集
稀土、铌钽、铍、锂、铌锂铷铯
（一）伟晶岩矿床的形成条件
4、围岩条件：伟晶岩矿床往往产于区域变质作用较发育的地区，围岩往往是各类片岩、片麻岩等，此外是粗粒花岗岩，少量产于镁铁质、超镁铁质岩中。未变质的沉积岩和火山岩中少见。
围岩作用：①围岩的物理性质影响裂隙的性质及其发育、渗透性、导热性 ，从而影响到伟晶岩的形态；②围岩成分对一些矿床的形成可发生重要影响。例如，碳酸盐等贫硅围岩可导致熔浆中SiO流失形成去硅伟晶岩，有利于刚玉的形成；富钙围岩可导致熔浆中钙质增加，从而有利于褐帘石、锂辉石等含钙矿物的形成；富镁围岩中的Mg常可与岩浆中的Li、Cs发生交换 反应，因而不利于锂、铯等元素富集成矿。
（一）伟晶岩矿床的形成条件 5、地质构造条件：
大地构造条件：伟晶岩矿床的空间分布明显受大地构造的控制，伟晶岩带的总体延展方向也与大地构造方向一致。
a、古生代以来的地槽褶皱带(相当于古大陆边缘弧及岛弧)，如阿勒泰地区；
b、大陆板块内的地轴、地盾等古老变质结晶基底的出露区，如内蒙地轴。两种地质环境共同的特征是都经历强烈的构造岩浆活动和深变质作用，属深变质岩区。此种大地构造环境不仅有利于高挥发分残余岩浆和混合岩化岩浆的产生，而且深变质环境具有很高的环境温度，有利于高挥发分岩浆缓慢冷凝和结晶分异形成伟晶岩（矿床）。
区域构造条件：伟晶岩脉具有带状分布的特征，常构成宽10-20km，长数十至数百km的伟晶岩带。控制伟晶岩带分布的有利区域性构造部位是大型复式背斜的轴部和深大断裂的上盘。区域中的相对减压带，水及深部岩浆等流体都趋向于在这样的地带运移。有利于发生混合岩化，产生高挥发分岩浆。在伟晶岩带中，伟晶岩体也常相对集中成分布。控制伟晶岩体（脉）分布的构造部位常是次级构造或大型区域构造与不同方向构造的交汇部位。
范长秘
断裂、节理、片理等次级构造条件：这些次级构造直接控制了单个伟晶岩体（脉）的分布及形态。
北贝加尔白云母区的白云母矿床（1—18）分布略图
1—丰富贯入体带；2—正常贯入体带；3—单一岩脉带；4—白云母矿床带；5—平移-逆掩断层和平移-正断层；6—深断裂；7—伟晶岩的分布界限；8—伟晶岩富集程度不同的各带界限；9—实验的剪切应力线
（一）伟晶岩矿床的形成条件
1、温度和压力（深度）
2、挥发性组分的作用
3、岩浆岩条件
三维仿真
4、围岩条件
5、地质构造条件
（二）伟晶岩矿床的成因（成矿作用）
1、岩浆伟晶岩成因
（1）残余岩浆结晶：富含挥发分残余岩浆；
（2）热液交代：汽化热液对原岩交代形成，两阶段：母岩再结晶＋交代作用；
（3）岩浆结晶与热液交代共同作用：两阶段，岩浆阶段形成简单成分的带状伟晶岩＋交代阶段形成复杂伟晶岩。
2、变质伟晶岩成因
深熔作用。伟晶岩成分与变质相具有对应关系。稀土伟晶岩－麻粒岩或角闪岩相下部；白云母伟晶岩－角闪岩相十字石蓝晶石亚相；稀有金属伟晶岩－角闪岩相低级岩相或绿片岩相；压电石英伟晶岩－绿片岩相。
（3、热液矿床：早期岩浆结晶、中晚期热液交代是主要成矿期。）
三、伟晶岩矿床的主要类型
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
水晶伟晶岩矿床
长石伟晶岩矿床
刚玉伟晶岩矿床
（一）稀有金属伟晶岩矿床
一般分布于相关花岗岩体内外接触带，或远离岩体的围岩中。围岩主要是各种片岩、闪长岩、辉长岩。
形态复杂，岩株状、脉状、似层状；规模大小不等，大者分带明显，小者不分带。
交代作用复杂而强烈。钠长石化、稀有金属交代。
矿物成分复杂，微斜长石、石英，钠长石、锂辉石、锂云母、磷辉石、电气石、白云母、
绿柱石、铌铁矿、钽铁矿、锡石、磷灰石……
新疆阿尔泰含稀有金属花岗伟晶岩脉地质平面图
产于角闪辉长岩中
1－浮土；2－块状石英带；3－块状微斜长岩带内带；4－小块状钠长石带；5－石英－锂辉石带；6－锂辉石带；7－石英－白云母巢状体带；8－块状微斜长石带外带；9－细粒钠长石巢状体带；10－文象花岗岩带；11－辉长岩；12－锂云母带
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