偉晶岩

偉晶岩

偉晶岩是指與一定的岩漿侵入體在成因上有密切聯系、在礦物成分上相同或相似、由特別粗大的晶體所組成並常具有一定內部構造特征的規則或不規則的脈狀體。偉晶岩的巨大礦物晶體往往是良好的非金屬原料,同時,其中常常伴有高度富集的稀有元素。若偉晶岩中的有用礦物或金屬元素富集達到工業要求時,便構成了偉晶岩礦床。各種成分的深成岩漿岩體均可形成相應的偉晶岩,但是,最具于業價值、分布最廣的偉晶岩是花崗偉晶岩,其次是鹼性偉晶岩,其他偉晶岩一般不具工業價值。因此, F面主要介紹花崗偉晶岩。人們通常所說的偉晶岩礦床一般即指花崗偉晶岩礦床,這類礦床對于某些稀有金屬元素,如鋰、銣、銫、鈹、鉭等以及某些非金屬礦產具有極其重要的意義。

  • 中文名稱
    偉晶岩
  • 主要成分
    主要為石英、長石和白雲母
  • 簡    介
    由巨粒礦物組成的淡色結晶岩
  • 分    類
    五種

簡介

​偉晶岩(Pegmatite):由巨粒礦物組成的淡色結晶岩。具有巨粒或粗粒結構的酸性鹼性脈岩。常呈脈狀,並成群產出。礦物晶體很粗大,數釐米至數米。有時具帶狀構造。是富含揮發分矽酸鹽殘漿,侵入到火成岩或圍岩裂隙中緩慢結晶而成的,按礦物的組合可以分為:花崗偉晶岩、霞石正長偉晶岩(nepheline syenite pegmatite)和輝長偉晶岩(gabbro pegmatite)。按形成過程中礦物種類的復雜程度,可分簡單偉晶岩和復雜偉晶岩。花崗偉晶岩中除水晶、長石和白雲母為重要礦產外,還經常伴生有含稀有元素的礦物,如綠柱石鈮鉭鐵礦等,故為稀有元素礦床的重要母岩。該名詞源自希臘語pegma,意為聯合、結合、格架等。

偉晶岩偉晶岩

偉晶岩因為其經常含有大粒晶體而得名,具有粗粒或巨粒結構,粒徑通常超過50毫米,晶體最大可以達到數米甚至十米以上長,一般顏色較淺,是一種淺成岩,但常產于深成岩的體內或周圍,其包含的晶體經常是有價值的礦物,對于其產生的原因,有多種解釋,有的理論認為是由于火山殘餘的溶漿緩慢結晶而成,也有認為是由于高壓造成的強烈擴散條件影響,目前尚沒有一致公認的理論。

主要成分

主要為石英、長石和白雲母,也含稀有元素的礦物,如錫、鎢、、釔、、鈮、鉭、鈹、銫、稀土元素、和鉿等

分類

文象和等粒型偉晶岩

相當于僅發育到外側帶的偉晶岩,岩石礦物組合及結構構造與花崗偉晶岩的外側帶相當。

塊狀型偉晶岩

相當于發育到中間帶但沒有核心並且未發生顯著交代作用的偉晶岩。岩體中心部位具粗粒偉晶結構和塊狀偉晶結構,主要礦物是長石、石英和白雲母,可含一定數量的稀有金屬礦物。

偉晶岩偉晶岩

完全分異型偉晶岩

相當于結晶分異到已形成塊狀石英核心的偉晶岩。此類偉晶岩內可見明顯的鈉長石化、雲英岩化等交代作用。主要礦物有微斜長石、石英、白雲母、鈉長石以及綠柱石鋰輝石,其中白雲母、綠柱石和鋰輝石均可能構成工業礦體

稀有金屬交代型偉晶岩

相當于形成核心以後又發生了強烈的稀有金屬交代作用的偉晶岩,形成了由鈉長石、鋰雲母、綠柱石、鈮鉭鐵礦、銫榴石、磷灰石、鈾礦物等礦物組成的交代帶,構成稀有金屬的重要礦床

長石-鋰輝石型偉晶岩

沒有文象帶和核心、交代作用非常強烈、主要由鈉長石、鋰輝石、石英和大量稀有金屬元素礦物構成的偉晶岩。此種偉晶岩構成重要的稀有金屬礦床

成因學說

岩漿說

此種觀點認為,偉晶岩及偉晶岩礦床是由高揮發分岩漿在有利條件下經過緩慢、充分的結晶分異作用形成的。

揮發組分在成岩成礦過程中起到了至關重要的作用:高揮發組分降低了岩漿的粘度和結晶溫度,有利于岩漿的運移和結晶分異;揮發組分熱容量大,有利于高揮發分岩漿緩慢冷凝結晶形成偉晶結構。揮發組分易與有用金屬結合形成易溶絡合物,使這些有用組分在高揮發分岩漿中富集並最終成礦。

偉晶岩偉晶岩

有關高揮發分岩漿已知有兩種成因:一種是岩漿侵入體冷凝結晶的晚期因揮發組分逐漸匯聚形成的高揮發分殘餘岩漿,另一種是變質過程中岩石發生的部分熔融作用--即混合岩化形成的高揮發分岩漿。

重結晶交代說

此種觀點否認高揮發分岩漿的存在,認為偉晶岩及偉晶岩礦床是由已結晶的岩石在後期熱液的作用下被交代、重結晶形成的。

形成條件

物理條件

發育完整的偉晶岩形成過程很長,其物理化學條件變化也很大。根據測溫資料,偉晶岩的形成溫度大約從700℃:以下一自持續到100℃左右。其中, 早期形成的長英岩帶形成于700-600~E之間,偉晶岩主體形成于600-150℃,稀有金屬礦化通常發生在500-300℃之間。理論和實踐都證實偉晶岩產;于3-8km甚至更深的條件下。

偉晶岩偉晶岩

通常認為,較大的深度有利于偉晶岩生成的原因主要有兩個方面,一是較大的深度可使熱量散失緩慢,從而利于體系長時間結晶作用的進行;二是較大深度造就的高壓條件使鉀、等鹼金屬及鋰、鈹等稀有金屬可以大量溶解在熔體一流體或流體體系中,同時也使體系的揮發分得以長時間保留,從而有利于偉晶岩體的形成。

化學條件

礦化劑的作用:礦化劑在有工業價值的偉晶岩中鹼質交代現象(如鉀長石化、鈉長石化、雲母化、雲英岩化等)通常十分普遍,而Li、Be、Nb、Ta等稀有元素礦化也往往在鹼交代過程中發。

形成過程

後岩漿階段

段該階段岩石由岩漿冷凝結晶形成,成岩溫度在600-800oC之間。

此階段早期是高揮發分岩漿侵入到有利構造空間後冷凝結晶的初始階段,形成了偉晶岩的邊緣帶。邊緣帶的主要礦物為長石和石英。由于圍岩溫度較低,岩漿溫度下降相對較快,因此岩石常具細粒偉晶結構。邊緣帶一般不連續,不含有用礦物。

此階段晚期,繼邊緣帶形成之後岩漿中揮發組分的含量相對增高,溫度下降相對減緩,岩漿結晶形成外側帶。外側帶的主要礦物為斜長石、鉀微斜長石、石英、白雲母等,岩石一般具細粒-中粒偉晶結構,當岩漿成分達到石英與長石共結比時則形成外側帶常見的文象結構。外側帶一般也不連續,可出現少量綠柱石等礦物但一般不構成礦體

氣成階段

隨著邊緣帶和外側帶矽酸鹽礦物的不斷結晶,揮發組分含量不斷增加,成岩成礦介質逐漸由岩漿轉變為超臨界流體,成岩成礦溫度在600-400oC之間,形成中間帶和核心。

該階段早期 以結晶作用為主,形成的主要礦物為鉀長石、鉀微斜長石、石英、白雲母,在富含稀有元素和稀土元素的條件下則還可形成綠柱石、鋰輝石及稀土元素礦物。

隨著溫度降低、流體成分的改變和水作用的增強等條件的變化 ,依次發生白雲母化、鈉長石化及(在富含稀有元素時)稀有金屬等多種交代作用,形成交代礦物構成的岩相帶和大量具重要工業價值的白雲母和鋰輝石、鋰雲母等稀有金屬礦物,交代作用可延續到熱水溶液階段。

此階段形成的中間帶(包括疊加的交代產物)主要礦物為鉀長石、鉀微斜長石、石英、白雲母、鈉長石, 在富稀有、稀土元素條件下還有綠柱石、鋰輝石、鋰雲母等稀有金屬礦物及稀土元素礦物,岩石具粗粒偉晶結構、似文象結構及塊狀偉晶結構、交代結構。中間帶一般較連續,是賦礦的有利部位。核心位于偉晶岩體(脈)的中心部位,主要礦物是具塊狀及巨晶結構的石英,因而又稱石英核。長石(及鋰輝石),核心的發育狀況取決于偉晶岩的形態和分異情況,分異完全時可具完好的核心,分異不完全時可不具核心或僅發育 于偉晶岩脈膨大部位而呈斷續分布。核心是石英(矽石)礦體的產出部位,核心中常可見晶洞,是水晶及黃玉等寶石礦物的重要成礦部位。

偉晶岩偉晶岩

熱水溶液階段

此階段是溫度下降至400oC以下開始的。由于環境溫度已降至水的臨界溫度以下,成礦介質已由超臨界流體轉變為熱水溶液。此階段仍有部分礦物在核心及晶洞中結晶以致成礦,如水晶等 。另外,還可發生重要的交代作用,繼續形成相應的礦物帶以及礦體。交代作用多發生于中間帶及其與核的過渡部位,是白雲母及鋰輝石、鋰雲母的稀有金屬的重要成礦部位。

形態特征

偉晶岩的形態復雜,產狀多樣,可與圍岩產狀一致,也可切割圍岩;與圍岩關系既可漸變,又可突變。通常可發育脈狀、透鏡狀、囊狀、筒狀及不規則狀等多種形狀,其巾以各種規則或不規則的脈狀佔據主導地位。偉晶岩脈在走向和傾向上可以膨大、收縮,也可呈雁行排列和尖滅再現,構成側列狀、串珠狀脈群。偉晶岩脈的大小差別很大,長由幾米變化到幾百米,厚度由幾釐米變化到幾卜米,延深通常由幾十到幾百米。偉晶岩脈在三度空間上的延長並無一定的對應關系,地表又長義厚的脈並不一定延深就大,反之亦然

化學成分和礦物成分與其有關的花崗岩或混合岩基本一致,例如,在礦物成分上,石英、長石和雲母等通常要佔花崗偉晶岩整體積的90%-95%以上;在化學成分亡,花崗岩的造岩元素(O,Si,A1,K,Ns,ca等)是基本組分

特別富集親花崗岩的稀有金屬元素。在花崗偉晶岩中,稀有元素Li、Rb、cs、Be、NL、To、zr、Ⅲ和稀土元素、放射性元素(U、Th等,以及u、P等揮發分元素可比其相應的地殼卞度高出幾十、幾百乃至幾千倍。能形成多種稀有元素礦物,較常見的稀有金屬礦物,如鋰輝石、鋰雲母、綠柱石、銫榴石、鉿鋯石、釷石、獨居石、鈮-鉭鐵礦、細晶石等;含揮發組分的礦物有電氣石、黃玉、螢石等。

習慣上將單純由長石、石英和白雲母組成的偉晶岩稱為簡單偉晶岩;而含有Li、Be、Nb、Ta等稀有元素礦化的偉晶岩不僅礦物成分復雜,而且交代現象也十分明顯和普遍,因此稱為復雜偉晶岩,它往往是在簡單偉晶岩的基礎上發展起來的。

構造特點

礦物晶體粗大是偉晶岩有別于其他岩脈的重要特征之一,它常常比花崗岩中同種礦物大兒倍、幾十倍,甚至兒千倍。例如,偉晶岩中已知最大的微斜長石重量達lOOt,綠柱石達32t,鋰輝石晶體長達14m,黑雲母面積達7m2,白雲母達32m,。

偉晶岩的粒級劃分與一般的侵入岩不同,有其獨特的標準:細粒為o.5-2cm,中粒為2-5cm,粗粒為5~15cm,塊狀體,15cm。偉晶岩具有兩種獨特的結構,一是以礦物結晶顆粒特別粗大為特點的偉品結構;二是岩石十鉀長石和石英呈有規律交生為特點的文象結構。各種交代結構在偉晶岩中也較常見。偉晶岩體的內部構造最重要的是帶狀構造,表現為一條偉晶岩脈從邊部到中心其結構構造、礦化特征等呈有規律的帶狀排列。發育完好的帶狀構造一般可劃分四個帶:

偉晶岩偉晶岩

1.邊緣帶:主要由細粒結構的K石石英構成,又稱細粒結構帶。該帶厚度一般很小,從幾釐米到十幾釐米,形狀不規則且不連續,一般不含礦。

2.外側帶:由義象結構和粗粒結構的長石、石英所組成,又稱文象粗粒結構帶。該帶厚度較大,但不穩定。一般不含礦。

3.中間帶:該帶位于外側帶和核心帶之間,主要由巨品、塊狀的微斜長石和石英組成,厚度較大,連續性較好,又稱塊狀K石一石英帶。此帶礦化發育,是稀有、稀土金屬礦產及白雲母、長石的富集地段。

4.核心帶:形態常不規則,常位于偉晶岩脈中間,特別是其膨脹部分的中心,通常由石英塊體或石英、鋰輝石塊體組成。在核心中心部位有時出現晶洞,並有寶石類礦物產出。

歷史事件

1997年隨著南美兩個大鹽湖礦床的投產,使世界傳統理資源的供求型式發生了重大變化,地域上,從以北美供應為主轉移到以南美為主,資源來源上,以開採高成本的偉晶岩礦石為主轉向從鹵水中提取低成本的理資源。中國早幾年在雲南元陽一帶花崗偉晶岩中首次發現祖母綠,其數量較多的祖母綠晶體標本和原石,1996年出現在國際市場上,十分暢銷。

1990年,在中國雲南省首次發現祖母綠礦床,該礦床產于古陸深變質岩系的花崗偉晶岩脈中。1987年,中國學者羅谷風教授等利用電子衍射的實驗手段確認產于河北承德黑山蘇長偉晶岩中的紫蘇輝石。

1987年8月,從龍羊峽水電站的征戰中尚未脫去戰袍的中國水利水電第四工程局的4000多名建設大軍揮師李家峽,在人跡罕見的高山峽谷間點響了第一聲開山炮。李家峽水電站所處位置的岩層是10億年前地殼活動時,從地球深處噴發的堆積體,在地質學上稱為"4-5類"的"圍岩"其特點是裂縫發育迅速,峽底岩層斷槽縱橫,為黑雲更長質帶狀混合岩,黑雲角閃斜長片岩,間夾有花崗偉晶岩脈,破碎的岩體隨處可見。

1983~1985年6月,中國福建地質礦產局閩北地質大隊、測試中心協作,對南平地區的偉晶岩進行了較系統的研究工作,發現該地區偉晶岩中礦物成分十分復雜,達80餘種,特別是稀有元素和磷酸鹽礦物種類之多,在中國同類偉晶岩中是極罕見的。

1985年,中國陝西地礦局西安測試中心.也報道了在陝西商縣偉晶岩中發現有含鐵較高的該類礦物。

1985年在中國福建南平花崗偉晶岩田的白雲母-鈉長石鋰輝石型偉晶岩中發現了這兩種礦物。1984年在中國福建南平稀有金屬花崗偉晶岩中發現了典型的磷鐵鋰礦

偉晶岩偉晶岩

1984年,在對中國福建省南平稀有金屬花崗偉晶岩礦田進行研究工作時,在偉晶岩中發現了光彩石,這在中國內尚屬首次。中國是1984年首次發現于福建南平花崗偉晶岩田中的白雲母-鈉長石-鋰輝石型偉晶岩中,沿粗粒原生綠柱石中的微裂隙分布,是偉晶岩形成晚期熱液蝕變作用的產物。

1983年,在中國福建南平地區工作時,在該區的溪源頭花崗偉晶岩中,首次發現了中國的磷鋁鐵鋇石。

1980年,在新疆青河偉晶岩中發現了該系列的中間成員-磷錳鐵銼礦。此外,早在1980年還在新疆青河富鈹偉晶岩中發現了成分介于該類質同象系列中間的磷錳鐵鋰礦

偉晶岩

1974年發現于加拿大一地區上白要統菱鐵礦建造的裂隙中,中國的磷鋁鐵鋇石是筆者于1983年在南平偉晶岩中所發現"主要產于IV類型石英一羥磷鋁理石帶中。

1972年蘇聯在烏拉爾偉晶岩找到了石川石。

1972年蘇聯在烏拉爾偉晶岩找到了石川石。

1967年中國台灣浦裏鎮也發現蘭寶石偉晶岩脈。

1954年7月,普委二辦派出了由拉祖特金和普委二辦的負責人高之杕領導的包括楊士文和曾卓榮等在內的技術小組,到遼寧海城,對大房身偉晶岩露天長石採場進行放射性調查。

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1948年以後陸續報道了產于稀有金屬花崗偉晶岩中的光彩石。

1944年,日本關東軍秘密開採中國海城偉晶岩產出的含鈾的稀土鈮酸鹽礦物-黑稀金礦、鈮酸釔礦及褐釔鈮礦,用飛機運往日本,秘密地進行提鈾和製造核子彈研究。

1927年,施瓦茨等人曾經描述過銼輝石偉晶岩與片岩圍岩的接觸帶,發現偉晶岩中貧磷,但較富集于片岩中,偉晶岩富鏗,但未發現理被帶入片岩的明顯跡象。

1912年Schaller首次報道產于美國加利福尼亞州偉晶岩中的褐磷鋰礦以來,先後在瑞典、蘇聯、法國、摩洛哥等國家的鋰偉晶岩中均有發現,而國內尚未見有報道。

1901年在格陵蘭的偉晶岩中第一次發現,但無工業價值,半個世紀後,在中國蝕變花崗岩中首次發現,且含量較高,具工業價值。

1887年首先發現于挪威南部阿勒(Ard)島的鹼性偉晶岩中,隨後在西南非洲)阿蘭德斯花崗岩接觸帶附近大理岩內的錫礦脈中又有所發現。

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藏品信息

中國地質博物館偉晶岩藏品圖片中國地質博物館偉晶岩藏品圖片

圖片描述:中國渾沅黑狗背的偉晶岩(pegmatite)的標本照片。灰白色 肉紅色;粗粒結構;晶洞構造;主要礦物組成為長石、石英

收藏單位:中國地質博物館

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