区域变质成矿作用及其矿石*

     一、区域变质成矿作用

 

     在广大地区内，由于区域性构造运动的影响，在热力、动力、变质气化热液的作用下，使原岩或原矿床（石）发生重结晶、变形、交代等改造作用，称为区域变质作用。由于区域变质作用而产生成矿物质的迁移富集，由此形成的矿床称为区域变质矿床。

 

    区域变质矿床主要是受热力和动力的影响而形成的有用矿物堆积体，因而亦称为热力—动力变质矿床。这类矿床受区域性构造运动的影响，分布范围广大，因而称之为区域变质矿床。

 

     在区域变质成矿作用过程中，原岩（原矿）在温度、压力及H₂O、CO₂等挥发组分的作用下，通常表现为下列变化：原来沉积铁矿中的氢氧化铁经脱水    和重结晶作用变为磁铁矿或赤铁矿；矿石中蛋白石结晶为石英；使原来致密隐品质的铁质碧玉变为条带状磁铁（或赤铁）石英岩。矿物粒度增大，特别是磁铁矿的出现，很有利于工业加工利用，有时，原矿受变质之后，铁矿石中的磷和硫等有害杂质也会降低，进一步提高了矿石质量。

 

     沉积锰矿在区域变质过程中，锰的氢氧化物如硬锰矿、水锰矿等经脱水和重结晶变为褐锰矿（Mn₂O₃）和黑锰（Mn₂O₄）等，提高了矿石工业价值。但当变质作用很强烈时，锰的氧化物或碳酸盐则与SiO₂等组合成为蔷薇辉石（MnSiO₃）、锰铝石榴石及红帘石等富锰的硅酸盐和铝硅酸盐，使矿石改变了原有的经济价值，可以作为宝石来开采。

 

     含铜、铅、锌等的层状硫化物矿床，经过区域变质作用后，也可以产生很大的变化。例如，原先的金属硫化物经过变质后彼此可以重组合，并可形成广泛的类质同象和固溶体的分解结构；重结晶的现象也很显著，使矿物颗粒变得粗大，胶体构造完全消失；脆性矿物发生破碎；变质过程中在变质气化热液的作用下，可使一部分矿的还原，如黄铁矿转变为磁黄铁矿，在高温影响下闪锌矿可变为结晶的红锌矿等。

 

    变质含金铀砾岩矿床有重大工业意义，它产于前寒武系的变质砾岩层内，金呈细小颗粒散布于胶结物中，部分金产于黄铁矿细脉中。原岩是一套河流及三角洲相的沉积物，在厚度最大、分选最好的砾岩层底部，金的品位最高。随远离盆地边缘，矿石品位下降，最后变为不含矿的砾岩及石英岩，说明古地理对当时砂金矿的富集起主要控制作用。但是变质过程中的改造也是明显的，变质热液对金起到迁移富集作用。如金的鳞片状晶体。

 

    沉积磷矿床，特别是品位较低的磷酸盐—碳酸盐矿床，经过区域变质作用重结晶，可使非品质磷酸盐变为磷灰石晶体，使很难分选的白云石—磷块岩变为易于选矿的磷灰石—透辉石—石英—碳酸盐组合的岩石，从而提高了它们的工业价值。

 

     原来的一些岩石，或者某种矿石，经受变质作用后使之形成了矿石或者成为具有另一种工艺技术特性的矿石。如石墨、金刚石、石棉刚玉、矽线石、蓝晶石和石榴石等。广义地说，板岩、大理岩等也属这类矿床。

 

    二、主要矿石

 

    区域变质成矿作用绝大部分是沉积岩或沉积矿床的基础上进行的。因而区域变质矿床分布广，矿种多、规模大，在国民经济中具有较大的意义。主要的矿产有铁、锰、铜、金、铀、磷、菱镁矿、石墨、滑石、石棉、大理岩和石英岩等。现将最重要的几种金属及非金属矿石类型介绍于后：

 

     区域变质型铁矿石

 

    产于前震旦系片岩、片麻岩、石英岩、大理岩、千枚岩等变质岩系中。矿石的主要矿物是磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿及石英，角闪石等。次要矿物有针铁矿、褐铁矿、菱铁矿、绿泥石、绢云母和辉石等。矿石以条带状、皱纹状构造为主，部分为块状构造。矿石呈现呈粒状变晶结构。多为贫矿矿石，平均含Fe25%～40%，一般为30%～35%，富矿石含Fe50%～70%；含SiO₂存在40%～50%，富矿石含SiO₂小于10%；S、P的含量一般很低，为万分之几。这类铁矿床在世界上分布很广泛，为世界上最重要的铁矿类型。辽宁鞍山铁矿及海南石碌铁矿均属此类型。

 

    区域变质型含铜铁矿石

 

     产于钠质熔岩、层凝灰岩、凝灰角砾岩等变质火山岩系中。矿石中主要金属矿物为磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿和黄铜矿。次要矿物为钛铁矿、斑铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿。非金属矿物主要有钠长石、白云石、黑云母、绿泥石和石英等，次要的有石榴石。角闪石、磷灰石和电气石等。矿石呈现知带状、条纹状、皱纹状、浸染状和块状构造。矿石结构为粒状结构、粒状变晶结构、固溶体分解结构等。粒度大小不等。磁铁矿一般0.2～0.5mm，大者达5mm，赤铁矿一般0.2～0.4mm，菱铁矿粒度为0.3～0.7mm，黄铜矿的粒度在0.03mm左右，贫矿石含Fe28%左右，富矿石含Fe50%～60%，含Cu0.02%～0.2%。伴生组分有钛和钒，含TiO₂高可达1.4%，含V₂O₅高可达0.63%，可以综合利用。由于含SiO₂为6%～35%，故铁矿石为高硅低磷的酸性矿石，以富矿石为主。矿床规模为大型，有一定工业意义。

 

     区域变质型含金铀砾岩矿石

 

     产于前寒武系变质岩系古老底砾层中。砾层中砾石以石英岩卵石为主，形态为椭圆形板状，大小不一，平均直径3.5mm左右。胶结物为细粒，其中石英占70%～80%，已硅化成灰色玻璃状石英岩，其余为绢云母、绿泥石、金红石、电气石、锆英石、方解石等。硫化物呈浸染状分布于充填物及胶结物中，以黄铁矿为主。其次还有镍黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿和毒矿等。自然金呈现微粒状，直径大多在0.01～0.06mm之间，呈浸染状分布于胶结物中，常被磙黄铁矿或石英包裹，金含量可达10～17g/t。铀主要呈晶质铀矿、沥表铀矿、碳铀钍矿等，其次有含铀独居石和锆英石。矿石中平均含U₃O₈0.03%。还含Ag5～10g/t不等，可以结实合利用。本类矿石金产量占世界资本主义国家金总产量的75%，铀储量占世界铀储量的45%，工业意义巨大。

 

     区域变质型石默矿石

 

    产于前寒武系大理岩、斜长片麻岩和石墨片麻岩中。矿石中主要矿物是石墨、黑云母、透闪石、石英和斜长石，其次有白云母、微斜长石和少量斜黝帘石、石榴石、磷灰石、榍石等。矿石构造为片麻状构造，石墨鳞片大致均匀分布和定向排列，有的按不同矿物显示平行细条纹，反映原始的微层理。矿石结构是鳞片状变晶结构、粒状变晶结构。在各种石墨矿石中，石墨含量一般在5%～10%左右。矿床规模大，品位较稳定，石墨质量好，易于选矿，是沉积变质成因矿床，这是石默矿床的最重要类型。山东南墅石墨矿床属于此类型，该矿床经历了区域变质作用，后又经历了混合岩石化作用的热液改造。

 

    区域变质型菱镁矿矿石

 

     产于前寒武系条带状菱镁矿、白云质千枚岩中。矿石的主要矿物组成是菱镁矿，其次为白云石、铁菱镁矿、滑石、透闪石、直门石、方柱石、石英、碳质物及少量黄铁矿。矿石构造右分为块状、条带状、放射状，还经常可见到变余层理构造。矿石结构为粒状变晶结构，因受多次变质作用影响，矿石普遍发生重结晶、菱镁矿结晶颗粒大小不等，最大的颗粒直径右达150mm,一般为3～10mm。矿石有益成分为MgO，有害组分为CaO、SiO₂。其中MgO含量为35%～47%，CaO的含量一般为0.2%～4%,SiO₂含量在0.2%～8%之间，其化学组分的平均含量分别为：MgO47.78%，CaO0.76%，SiO₂1.47%。矿床的规模为特大型，该矿床在工业上主要是在耐火材料、建筑制品等方面有广泛利用。辽宁海城一大石桥菱镁矿矿床属于此类型。

 

     区域变质型滑石矿矿石

 

     产于早前寒武系白云石大理岩和菱镁矿中。矿石多是极纯的滑石、少量白云石、菱镁矿、透闪石、阳起石，其次有石英、斜绿泥石。矿石构造为块状和片状构造，结构为鳞片状变晶结构、交代结构、交代残余结构。该矿床一般发育在菱镁矿层与白云石大理岩夹层之间，它是由海相沉积形成镁碳酸盐地层受到区域变质作用的同时，还遭受强应力作用，并伴有含大量SiO₂热液的活动，从而使岩石中菱镁矿与白云岩遭受交代形成滑石矿床，滑石矿物的形成可用以下化学反应式来表示：

                                                                                                                                     

2MgCO₃＋CaMg（CO₃）₂＋4SiO₂＋H₂O＝Mg₃Si₄O₁₀（OH）₂＋CaCO₃（带走）＋3CO₂↑

A菱镁矿     白云石                        滑石

 

    这类矿床的矿石质量较好，规模较大，是滑石矿床的主要类型。辽宁海城滑石矿床属于此类型。