《成礦作用總論中國地質(zhì)大學(xué)地學(xué)院礦床學(xué) PPT課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《成礦作用總論中國地質(zhì)大學(xué)地學(xué)院礦床學(xué) PPT課件（72頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、成礦作用總論n 地殼地幔元素富集和成礦n 成礦物質(zhì)聚集方式和來源n 礦床形成地質(zhì)環(huán)境和背景n 礦床成因分類方案和依據(jù)第1頁/共72頁一、地殼和上地幔與成礦作用第2頁/共72頁地殼地幔地核 地球系統(tǒng)科學(xué)的一大難點(diǎn)，在于表層系統(tǒng)與地球深部的結(jié)合。 地幔對流模型地核與地磁場第3頁/共72頁威爾遜時期模式與地幔翻轉(zhuǎn)威爾遜時期模式與地幔翻轉(zhuǎn) 和主要造山和主要造山(MOMO)期期MOMO Mantle Overturn, Major Orogeny威爾遜期板塊構(gòu)造控制第4頁/共72頁全球中生代和新生代主要的巨大火成活動區(qū)全球中生代和新生代主要的巨大火成活動區(qū) 150-50 Ma 150 Ma50 - 0

2、Ma第5頁/共72頁第6頁/共72頁第7頁/共72頁黑煙囪深海熱液作用， 正是表層與深部之間的窗口 第8頁/共72頁第9頁/共72頁第10頁/共72頁巖石圈大洋巖石圈：同陸殼相比，洋殼較薄，一般在46km之間。多數(shù)人認(rèn)為，它是由玄武質(zhì)層加上不厚的（km）海洋沉積層構(gòu)成大陸巖石圈：上地殼主要由沉積巖及花崗巖類組成 ；中地殼由相當(dāng)于混合巖的物質(zhì)組成 ；下地殼是由麻粒巖相組成（從上到下，由長英質(zhì)麻粒巖過渡到鎂鐵質(zhì)麻粒巖） 第11頁/共72頁歐州典型大陸地殼結(jié)構(gòu)（據(jù)（據(jù)Wedepohl K.H.， 1995） 第12頁/共72頁第13頁/共72頁上地幔上地幔：物質(zhì)組成是通過對天體化學(xué)、地球物理、地球化

3、學(xué)及地幔巖石學(xué)的研究而獲得的，其巖石成分主要是超鎂鐵巖和鎂鐵巖類，包括二輝橄欖巖、方輝橄欖巖和橄欖拉斑玄武巖。 第14頁/共72頁殼幔物質(zhì)偱環(huán)與成礦張本仁（1998）指出，應(yīng)當(dāng)重視殼-幔物質(zhì)再循環(huán)對成礦的意義。從理論上分析，大多數(shù)金屬元素在地幔巖石圈部分熔融和抽取熔體形成地殼的過程中均屬不相容元素，它們有向地殼中富集的傾向。 第15頁/共72頁常見的殼幔物質(zhì)偱環(huán)方式v俯沖碰撞俯沖碰撞v地幔底辟地幔底辟v巖石圈拆沉巖石圈拆沉v地幔柱作用地幔柱作用第16頁/共72頁地幔對流第17頁/共72頁元素豐度對成礦的控制 礦床是地殼的一個組成部分，成礦物質(zhì)主要來自地殼和上地幔。因此了解元素在地殼及上地幔中的

4、分布量，對研究礦床的成因和分布規(guī)律，具有重要意義。第18頁/共72頁二、元素在地球中的豐度黎彤(1976) ：Fe32、O29、Mg16和Si13 4種元素就占了地球總重量的90其它豐度值較大的S、Ni、Ca、Al、Na、Cr、Mn、P等8種元素占8.09其余的元素豐度值總和只有1.91 第19頁/共72頁元素豐度三維直方圖解 BSE“Bulk Silicate Earth”第20頁/共72頁322916133.81.60.92FeOMgSiSNiCa主要元素在地球中的豐度第21頁/共72頁克拉克值元素在地殼中的豐度值稱克拉克值克拉克Clarke：美國地球化學(xué)家，1924年發(fā)表地殼化學(xué)元素豐度

5、表第22頁/共72頁298.35.85.22.82.346OSiAlFeCaMgNa主要元素在地殼中的豐度99.4%第23頁/共72頁4320219.52.52.20.91OSiMgFeAlCaNa主要元素在上地幔中的豐度99.11%第24頁/共72頁元素在地殼和上地幔中分布規(guī)律1. 各種元素在地殼和上地幔中的分布量，相差極為懸殊。分布量 最多的為O，地殼46，上地幔43 最少的為He，地殼1.6109 ，上地幔1.91010 ，兩者相差達(dá)1112個數(shù)量級第25頁/共72頁2. 地殼、上地幔中分布最多的7種元素： O、Si、Al、Fe、Ca、Na、Mg 占地殼總成分的99.4 上地?？偝煞值?

6、9.11 是地殼中各類巖石的基本成分 通稱造巖元素 其余85種元素分布量總計不到1% 第26頁/共72頁3.上地幔中： 鐵族元素（Fe、Cr、Co、Ni）、鉑族元素（Pt、Ru、Rh、Pd、Os、Ir）和Mg比較集中，分布量比地殼大幾倍到十幾倍 地殼中： 稀有元素（Li、Be、Nb、Ta）、稀土元素和放射性元素（U、Th、Ra）比上地幔的分布量大幾倍到十幾倍 揮發(fā)份元素（S、P、F、Cl、B）在地殼中分布量比上地幔大24倍第27頁/共72頁4. 在地殼中分布量最多的前7種元素，其中不少是在國民經(jīng)濟(jì)中占重要地位的金屬和非金屬元素 它們的克拉克值高，在地殼中易富集成礦，形成數(shù)量眾多，分布廣泛，而規(guī)

7、模巨大的礦床，如鐵礦、鋁土礦、石灰?guī)r和鹽類礦床等第28頁/共72頁元素在各類巖石中的分配1. 豐度值較高的元素，如O、Si、Al、Ca在各類巖石中含量變化不大，它們是各類巖石的重要組份 而Na和K在中性巖和酸性巖中含量較高 Mg在超基性巖中比共它巖石高出1-2個數(shù)量級第29頁/共72頁2. Fe、Cr、Co、Ni、Pt在超基性巖中豐度值最大，從超基性巖到酸性巖，其豐度急劇降低 U、Th、Li、Be、Nb、Ta、W、Sn、Pb在酸性巖中豐度值最大，從超基性巖到酸性巖豐度值逐漸增高 V、Ti、Cu、Zn、Sb、Mo在基性巖中豐度值最高 B、F、Cl、S、P等揮發(fā)份元素，從超基性巖到酸性巖豐度值逐漸

8、增大第30頁/共72頁3. 沉積巖中S、B、C、Hg、Sn、Mo、Pb、W、Cu、Zn的含量很高 其它元素大多介于基性巖與酸性巖的含量之間第31頁/共72頁三、元素地球化學(xué)分類第32頁/共72頁根據(jù)元素地球化學(xué)性質(zhì)分類地球化學(xué)周期表The Geochemical Periodic Table, in which elements are grouped according to their geochemical behavior第33頁/共72頁戈爾德施密特的元素地球化學(xué)分類原子序數(shù)/ /容積第34頁/共72頁戈爾德施密特的元素地球化學(xué)分類第35頁/共72頁戈爾德施密特的元素地球化學(xué)分類親石

9、；親鐵；親銅；親氣；親生物第36頁/共72頁親鐵元素(Fe,Ni,Co等) 具有最小的原子容積，它們位于曲線的最下端，離子的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，內(nèi)層有未填滿的電子層。這些元素常與Fe一起集中，因而最富集于地球的內(nèi)核，在地球的化學(xué)演化中，這些元素與基性和超基性巖有十分密切的聯(lián)系第37頁/共72頁親硫元素(S,Se,Te,As等) 不大的原子容積，離子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，與硫的親和力較大 這些元素富集于地球的中間帶，與各種巖漿巖之間有密切關(guān)系，尤其是與中性和中酸性巖漿巖有關(guān)第38頁/共72頁 親石元素(O,Si,Al等) 較大的原子容積，離子結(jié)構(gòu)比較簡單，與氧有較大的親和力 比較富集于地殼表層的巖石圈和水圈

10、在地球化學(xué)演化中，比較富集于酸性巖和堿性巖中第39頁/共72頁 親氣元素(C,H,N,O等) 較大的原子容積，這些元素在自然界中多為化學(xué)性質(zhì)不活潑、呈原子或分子狀態(tài)的氣體，主要集中于氣圈及某些天然氣礦床中 親生物元素(C,H,O,N,P,S) 生物體內(nèi)主要元素第40頁/共72頁查瓦里茨基的分類方法原則：以門捷列夫的周期表為基礎(chǔ)，以外層電子數(shù)為橫座標(biāo)，以原子的電子層數(shù)為縱座標(biāo),來表示元素的性質(zhì)與原子的電子層結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并結(jié)合原子半徑和離子半徑以及元素的地球化學(xué)性質(zhì)的相似性，劃分了11個地球化學(xué)族第41頁/共72頁查瓦里茨基的分類方法氫族氫族放射性元素族放射性元素族惰性氣體族惰性氣體族親硫元素

11、族親硫元素族造巖元素族造巖元素族鉑族元素族鉑族元素族巖漿射氣族巖漿射氣族半金屬和金屬礦化劑族半金屬和金屬礦化劑族鐵族元素鐵族元素重鹵素族重鹵素族稀有元素族稀有元素族第42頁/共72頁查瓦里茨基的分類 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba TR Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At

12、Rn Fr Ra Ac Th Pa U 1.氫族氫族2.惰性氣體族惰性氣體族3.造巖元素族造巖元素族4.巖漿射氣族巖漿射氣族5.鐵族元素鐵族元素6.稀有元素族稀有元素族7.放射性元素族放射性元素族8.親硫元素族親硫元素族9.鉑族元素族鉑族元素族10. 半金屬和金屬半金屬和金屬礦化劑族礦化劑族11. 重鹵素族重鹵素族第43頁/共72頁四、元素的富集與成礦元素是不斷運(yùn)動著的元素的運(yùn)動轉(zhuǎn)移現(xiàn)象或過程稱元素的遷移第44頁/共72頁濃度克拉克值 指地質(zhì)體(礦床、巖石或礦物等)中的平均含量與克拉克值的比值 意義：反映元素在礦床、巖石、礦物等的濃集程度 大于1：富集 小于1：分散 對錳來說： 軟錳礦：632

13、；薔薇輝石：419 含錳50%的硬錳礦：500第45頁/共72頁濃度系數(shù)工業(yè)品位與該元素的克拉克值之比鐵：30%除以5.8%，即要富集5倍才成礦銅：0.006%，要達(dá)到0.5%工業(yè)品位，要富集80倍以上鉬460多倍汞10000倍鉍1250000倍第46頁/共72頁濃集系數(shù)第47頁/共72頁成礦作用總論n 地殼地幔元素富集和成礦n 成礦物質(zhì)聚集方式和來源n 礦床形成地質(zhì)環(huán)境和背景n 礦床成因分類方案和依據(jù)第48頁/共72頁成礦物質(zhì)聚集作用方式 結(jié)晶作用 巖漿結(jié)晶作用 凝華作用 蒸發(fā)作用 化學(xué)作用 化合作用 膠體化學(xué)作用 生物化學(xué)作用 交代作用 離子交換及類質(zhì)同象置換作用第49頁/共72頁交代作用

14、 交代作用：溶液與巖石接觸過程中，發(fā)生了一些組份的帶入和另一些組份帶出的地球化學(xué)作用，也稱為置換作用特點(diǎn)： 巖石與溶液的作用 溶解與沉淀同時進(jìn)行 巖石為固態(tài)，前后體積不變 巖漿作用晚期與偉晶作用期，氣成熱液期最為重要標(biāo)志：殘留體及殘留結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物假象第50頁/共72頁離子交換與類質(zhì)同象置換作用 內(nèi)生外生作用中廣泛存在 對稀有、分散元素礦床的形成有重要作用 如巖漿中鈮鐵礦、鉭鐵礦等 2Na(Nb、Ta)O8+Fe2+硅酸鹽Fe (Nb、Ta)2O6+2Na+硅酸鹽 類質(zhì)同象置換作用：通過原子、分子、離子以及絡(luò)陰離子的交換而生成，但不改變晶體構(gòu)造類型，仍保持離子下負(fù)電荷平衡現(xiàn)象。 如黃鐵礦中Co

15、Ni置換Fe第51頁/共72頁成礦作用總論n 地殼地幔元素富集和成礦n 成礦物質(zhì)聚集方式和來源n 礦床形成地質(zhì)環(huán)境和背景n 礦床成因分類方案和依據(jù)第52頁/共72頁 成礦作用：地球演化過程中，使分散在地殼和上地幔中的化學(xué)元素，在一定的地質(zhì)環(huán)境中相對富集而形成礦床的作用。是一種特殊的地質(zhì)作用 根據(jù)作用的性質(zhì)和能量來源，劃分為三大類： 內(nèi)生成礦作用 外生成礦作用 變質(zhì)成礦作用 第53頁/共72頁內(nèi)生成礦作用主要由地球內(nèi)部熱能的影響導(dǎo)致的成礦作用 放射性元素蛻變 地幔及巖漿熱能 重力場物質(zhì)調(diào)整過程中釋放的位能 表生及上部物質(zhì)傳入地殼內(nèi)部在高壓下變化(脫水、礦物變化、礦物相變)不同溫壓條件，總體較高的

16、溫壓形成于地殼深處，難于直接觀測第54頁/共72頁復(fù)雜多樣，主要由巖漿及熱液作用影響 上地幔重熔形成玄武巖漿和超基性巖漿 硅鋁層重熔形成酸性巖漿 大洋板塊俯沖產(chǎn)生安山巖漿根據(jù)成礦作用物理化學(xué)條件不同，又分為 巖漿成礦作用 偉晶成礦作用 接觸交代作用 熱液成礦作用第55頁/共72頁外生成礦作用指在太陽能的影響下，在巖石圈上部、水圈、氣圈和生物圈的相互作用過程中，導(dǎo)致在地殼表層形成礦床的各種地質(zhì)作用能量主要源于太陽輻射、部分生物能和化學(xué)能較低溫壓(一般常溫常壓)下進(jìn)行的包括風(fēng)化成礦作用和沉積成礦作用兩大類第56頁/共72頁物質(zhì)來源：地表的礦物巖石、礦床、生物有機(jī)體、火山噴發(fā)物、部分可來源于外星(隕

17、石)大部分沉積礦產(chǎn)來源于大陸風(fēng)化殼鋁硅酸風(fēng)化形成粘土礦物鐵硅酸鹽風(fēng)化分解出鐵前寒武紀(jì)鐵錳礦可能與海底火山噴發(fā)作用有關(guān)生物有機(jī)質(zhì)第57頁/共72頁變質(zhì)成礦作用 是一種變質(zhì)作用，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)生成礦作用的一種，是指由于地球內(nèi)力影響，使固態(tài)巖石或礦石不經(jīng)過熔融階段而直接發(fā)生礦物成分和構(gòu)造結(jié)構(gòu)改變的各種作用 不包括巖漿自變質(zhì)作用和巖漿氣水溶液的交代作用，也不包括沉積物在成巖階段和表生階段的各種后生變化 包括：接觸變質(zhì)成礦作用、區(qū)域變質(zhì)成礦作用和混合巖化成礦作用第58頁/共72頁疊生成礦作用先期形成的礦床或含礦建造的基礎(chǔ)上，又有后期成礦作用的疊加。是一種復(fù)合成礦作用如內(nèi)蒙古白云鄂博：中元古含稀土的貧鐵礦床疊

18、加了海西期的花崗巖有關(guān)的稀土-鈮礦化疊生成礦作用是我國區(qū)域成礦的一個特征第59頁/共72頁成礦作用總論n 地殼地幔元素富集和成礦n 成礦物質(zhì)聚集方式和來源n 礦床形成地質(zhì)環(huán)境和背景n 礦床成因分類方案和依據(jù)第60頁/共72頁反映了人們對礦床成因和成礦過程的認(rèn)識程度，也是人類對礦床研究成果的高度概括對了解成礦作用的本質(zhì)、指導(dǎo)產(chǎn)生實(shí)踐具有重要意義不同歷史、不同分類依據(jù)有不同的分類是一個逐漸深入的過程，分類也逐漸完善第61頁/共72頁 最早以形狀為依據(jù)分為脈狀、層狀等 隨著自然科學(xué)的發(fā)展，1906、1911林格侖提出以成礦物理化學(xué)作用為基礎(chǔ)的成因分類 19世紀(jì)三十年代，德國斯奈德洪據(jù)成礦、成巖關(guān)系的

19、礦床共生組合分類：巖漿、沉積和變質(zhì)三大類 五十年代，地球物理和同位素地質(zhì)有了較大發(fā)展，有可能從成礦物質(zhì)來源探討礦床分類。謝家榮1961年據(jù)此分為四類：地面來源的；地殼表層的；硅鋁層再熔化巖漿來源；硅鎂層巖漿來源第62頁/共72頁 礦床形成主要影響因素：成礦物質(zhì)及其來源；成礦環(huán)境和成礦作用 以成礦作用為主要分類依據(jù)，適當(dāng)考慮成礦地質(zhì)環(huán)境，盡可能反映成礦物質(zhì)來源 一級分類與成礦地質(zhì)作用對應(yīng)，分為內(nèi)生、外生、變質(zhì)礦床和疊生礦床四類 二級劃分按照在一定地質(zhì)環(huán)境下的主要成礦作用系列來劃分 三級劃分則由于各類礦床形成環(huán)境的復(fù)雜性和成礦方式的多樣性，難于統(tǒng)一。如采用礦床的主要特征、成礦方式、含礦建造、成礦環(huán)

20、境第63頁/共72頁礦床成因分類斷裂礦床沉積地層非巖漿熱流體成因礦床(?)變質(zhì)巖層變質(zhì)礦床火山礦床風(fēng)化殼礦床湖河沉積礦床海相沉積礦床沉積成因礦床灣湖礦床巖漿成因礦床變質(zhì)成因礦床巖漿巖體地層第64頁/共72頁 內(nèi)生礦床 巖漿礦床 巖漿分結(jié)礦床 巖漿熔離礦床 巖漿爆發(fā)礦床 偉晶巖礦床 接觸交代(矽卡巖)礦床 熱液礦床 巖漿氣液礦床 非巖漿熱液礦床 火山成因礦床 火山巖漿礦床 火山-次火山氣液礦床 火山-沉積礦床第65頁/共72頁內(nèi)生礦床第66頁/共72頁外生礦床風(fēng)化礦床沉積礦床機(jī)械沉積蒸發(fā)沉積膠體化學(xué)沉積生物化學(xué)沉積可燃有機(jī)礦床第67頁/共72頁外生礦床第68頁/共72頁變質(zhì)礦床接觸變質(zhì)礦床區(qū)域變質(zhì)礦床混合巖化礦床疊生礦床層控礦床第69頁/共72頁第70頁/共72頁習(xí)題 元素在各類巖石中的分布特征如何？ 元素的地球化學(xué)分類？ 礦床是如何分類的？ 名詞： 克拉克值 濃度克拉克值 濃度系數(shù) 交代作用 成礦作用第71頁/共72頁感謝您的觀看。第72頁/共72頁