Question

矿床类型

Answer 1

一、超基性岩中的纤蛇纹石石棉矿床

矿床主要产于蛇绿岩中的橄榄岩类，如辉橄榄岩、辉橄岩、二辉辉橄岩等所蚀变成的蛇纹岩体内。含矿岩体明显受构造控制，又为后阶段的断裂构造所切割。石棉矿体沿岩体内的断裂带分布，呈层状、透镜状、脉状、囊状等类型，大小厚度变化皆大；矿体内经常包有各种形状的蛇纹岩或蛇纹石化的橄榄岩类岩石。石棉矿体由各种纤蛇纹石石棉脉组成，可分为：单式石棉脉、复式、网状、细脉型、带状石棉脉等类型，脉中纤维可以是横纤维、纵纤维及斜纤维，横纤维石棉长度由几毫米到几十毫米，甚至一、二十厘米，纵、斜纤维一般较长。石棉脉比较平直，与围岩接触关系清楚，受蛇纹岩的裂隙控制。这类矿床规模巨大，是石棉矿床重要类型。

我国四川省石棉县石棉矿床属这一类型，其位于扬子地台西缘，由于南垭河断裂的错断分为南北两部，二者相距8km。北部为四川石棉矿（北矿），南部为新康石棉矿（南矿），以下主要介绍北矿。

区内出露地层有震旦系下统苏雄组（Z₁x），为酸性-中性火山岩系，其上为开建桥组，由流纹质凝灰岩所组成。于震旦纪早期有基性-超基性岩浆活动，形成北东向含石棉超基性岩体

和辉长岩

），晚期还有广泛的花岗岩

侵入以及一些基性、酸性的小型侵入脉岩（图12-1）。

图12-1 四川石棉矿床地质略图

（据四川地质石棉地质队，1984）

1—矿体及编号；2—辉长岩；3—花岗岩；4—下震旦统苏雄组火山岩；5—断层；6—夹石

超基性岩按岩相可分为纯橄榄岩、橄榄岩、含辉橄榄岩，岩体呈北东向分布，倾角70°～80°，长5000m，宽300～1500m，东北端收敛，向南西撒开。岩体已蚀变为蛇纹岩（图12-1）。

石棉矿体产于蛇纹岩内，明显受断裂构造控制（图12-2）。矿区内有13条控矿断裂带，其产状与超基性岩产状平行，断裂控制了石棉的矿化和富集。断裂控矿构造具有分带性（图12-2）。各带矿化特点如下：

节理裂隙带（5～7）位于控矿断裂外侧，矿化受节理裂隙控制，走向北东 南西及北西 南东两组X型共轭节理组成菱形网格状矿脉。矿脉含棉宽0.5～2cm（最宽30cm），盛产纵纤维，棉脉长0.5m以上，纤维一般长度为300mm，最长者可达2190mm。但含棉率较低。

图12-2 四川石棉县石棉矿床控矿构造分带示意图

（据《中国矿床》下册，1994）

1—断层泥带；2—糜棱岩带；3—片理带；4—构造透镜体带（主要含棉带）；5—密网状含棉带；6—稀网状含棉带；7—块状蛇纹岩带

构造透镜体带（4，主要含棉带）介于节理带与片理带之间，纵纤维围绕透镜体的叶理面生长，棉脉长度不足0.1m，纤维较短，但含棉率较高。

片理化带（3）矿脉分布于片理化带中，介于透镜体带与断层面之间，纤维沿片理面呈薄膜状分布，纤维短，但含棉率甚高。

断层带（1～2）产于断层带内碎粒岩、糜棱岩及断层泥中，与片理带矿脉属成矿期后构造叠加产物，矿化特征尚未查明，一般产Ⅵ、Ⅶ级纤维的石棉，品位较高。

含棉超基性岩体，按工业要求可圈出10个大小不一的矿体。矿体长度一般都在几百米以上，部分矿体可达三千米以上，厚度变化大，由几十米到二百多米，延长300～500m，最深可达1000m。平均品位为1.93%，矿化不均匀，北东端富，南西端贫。矿体形态简单，多为似层状，少数为透镜状，矿体有分支、复合、尖灭等现象，在平面上，由北东-南西诸矿体呈帚状构造。矿体内局部可见碳酸盐脉穿切棉脉，辉绿岩脉切矿脉，破坏矿体的完整性，影响了矿石的质量。

矿体中与石棉共生的矿物有水镁石、纤蛇纹石以及方解石、文石、白云石、磁铁矿等，偶见菱镁矿及海泡石。水镁石与石棉纤维不均匀的平行共生或连接生长，棉束中水镁石含量一般8%～50%。一般的表含量较高，深部较低。

石棉的化学成分变化大，主要成分SiO₂、MgO、H₂O尤为明显，而且Fe₂O₃、FeO 含量偏高，CaO、CO₂含量不稳定，表明纤维不纯，不同程度地含有各种杂质。

该矿床以产纵纤维为主，少量横纤维及斜纤维石棉。纤维呈白色、浅白色、浅灰色，少数呈灰色、浅灰黄色，一般具丝绢光泽至珍珠光泽，纤维具有良好的辟分性能。纤维长度一般1～100mm，较长者300mm左右。AA_Ⅲ级棉占 11.36%，密度2.42～2.87g/cm³，硬度2～4。因含水镁石，抗拉强度属中等（83.5～238.8kg/mm²），并随水镁石含量的增加而降低。由于纤维中铁的含量较高，其电绝缘性较差。导热系数为0.120～0.242W/m²·K，属良好的隔热材料。酸蚀量为53.48%～92.10%，耐酸性较差；碱蚀量为0.46%～0.74%。耐热温度可达600℃。棉脉受后期碳酸盐化作用，含有方解石、白云石时，纤维变粗、硬、脆，并随碳酸盐矿物含量的增加，蚀变随之增大。

矿床的地质特点表明，其是超基性岩中的含水镁石-纤维纹石石棉矿床。虽含棉率不高，但矿体规模巨大，为一超大型石棉矿床。因其石棉纤维较长，棉质较好，在全国石棉资源中，享有盛誉。

关于矿床的成因，一般认为矿床的形成与多期蛇纹石化有关，由岩浆热液到循环地下水作用，蛇纹石进一步石棉化，CO₂分压可能对水镁石是否出现有较大影响，成矿模式如图12-3所示。

图12-3 成矿模式图

二、超基性岩中的纤维水镁石-纤蛇纹石石棉矿床

陕南黑木林水镁石矿床是我国，也是世界上唯一的具有工业价值的纤维水镁石矿床，是水镁石矿床中一种新的成因类型。它不属于石棉，却是温石棉理想的天然代用品。

矿床分布于南秦岭加里东-海西褶皱带南缘的摩天岭蛇绿岩带内。岩带主要由震旦纪的细碧-角斑火山岩系及加里东期的超基性岩和基性岩体组成。此外，还有印支-燕山期的闪长岩、花岗岩及一些岩脉。含矿岩体已蚀变为蛇纹岩，其原岩多为辉石橄榄岩，少数为橄榄岩和纯橄岩（图12-4）。

矿床赋存于黑木林的致密块状蛇纹岩中，矿体产状与岩体一致，总长2400m，厚200m，产状347°∠60°～70°。石棉位于矿体中上部，水镁石位于中下部，二者之间存在过渡带，因此可以分为3个带。

1.纤蛇纹石石棉带（B_I）

本带石棉主要由纤蛇纹石石棉组成。B₁又可分为B_1-1·2·3·44个亚带，以B_1-1·2构成主矿体，呈长条状，平均含棉率4.2%。带内石棉脉中共生矿物有纤蛇纹石、水镁石、利蛇纹石、叶蛇纹石、磁铁矿；次生矿物有滑石、含水碳酸盐。

图12-4 黑木林FB矿床矿体蛇纹岩分布平面图

（据万朴等，1996）

1—碧口灰岩、板岩、砂质灰岩；2—黑云母煌斑岩；3—蛇纹岩；4—蛇纹石石棉带；5—混合纤维带；6—纤维水镁石带

2.纤维水镁石带（B_Ⅲ）

B_Ⅲ带有2个亚带，B_Ⅲ-1为一连续巨大的扁豆体，长240m，平均厚度170m，平均延深280m，平均含矿率为4.3%；B_Ⅲ-2位于矿体上部，呈小扁豆状，长300m，平均厚23m，平均延深94m，平均含棉率3.5%。以纵纤维为主，斜纤维可见，横纤维少见。本带矿石以纤维水镁石为主，达90%，共生的有纤、利、叶蛇纹石、磁铁矿、绢石、滑石，次生的有菱镁矿、含水碳酸盐。

3.混合纤维带（B_Ⅱ）

两种纤维含量大致相当。有2条带状矿体，B_Ⅱ-1长800m，平均厚度80m，产状331∠65°，平均含矿率为3.9%；B_Ⅱ-2长630m，平均厚40m，平均含石棉率为2.57%。B_Ⅱ矿体中的2种纤维脉相互穿插，二者含量互有高低，主要以粗网状形式出现。

矿床主要矿石类型有如下特点：

纤蛇纹石石棉矿石多为细网状脉、平行细脉和星散状脉，各种脉主要为横纤维，纤维长0.5～25mm为主。纤维水镁石矿石多以粗网状脉或单式脉、复式脉为主，脉宽1～30mm，脉距3～5cm。纤维与脉壁平行以纵纤维为主，纤维长5～20mm，宽20～50cm也常见，最长达180cm以上。本区纤维水镁石纤维长度大，具有良好的辟分性，高分散性，中等耐热性，中等机械强度和良好的绝缘性，是一种优良的增强、补强材料，目前主要用于制作轻质保温材料、水泥制品、石棉的代用品、阻燃剂、Si-Mg绝热保温材料等。

关于矿床的成因，万朴等（1996）认为，早期水镁石化可能与超基性岩结晶后的岩浆热液交代作用有关，形成星散状的水镁石，并与蛇纹石颗粒紧密共生。如下式：

2Mg₂[SiO₄]+3H₂O→Mg（OH）₂+Mg₃[Si₂O₅]（OH）₄

晚期水镁石化为成矿阶段，在应力作用下，沿岩体裂隙溶液充填与交代，形成纵纤维状水镁石，并使之富集成矿。通过水镁石H、O同位素研究表明，水镁石形成的热水，是源自岩浆期后热液为主，并混有大气降水的混合热液。

矿床内纤维水镁石储量丰富，已达大型规模，其制品销售国内外并很受欢迎。另外，与之共生的有纤蛇纹石石棉，还有巨量的蛇纹石，其中还含有镍。因此，矿床中水镁石、纤蛇纹石石棉与蛇纹石可综合开发利用的远景很大，矿床有极大的工业价值。

三、镁质碳酸盐岩石中的纤蛇纹石石棉矿床

这类矿床产于富硅（燧石）白云岩或白云质灰岩中，矿床附近常有较晚期的酸性侵入岩，或者出现有基性岩床、岩脉。接触带附近围岩广泛蛇纹石化，沿岩层层面或构造裂隙更为明显，并蚀变为蛇纹岩。在蛇纹岩中发育有各种类型的石棉脉，构成石棉脉带。石棉脉带延伸达百米以上，脉带间距几米或几十米。脉中石棉为纤蛇纹石，并呈横纤维，纤维长度一般几毫米，几厘米者也可出现。与石棉共生的除蛇纹石外，常见有方解石，有时还残留有透辉石、镁橄榄石等。矿石中石棉洁白或淡金黄色，含铁量低，质量较好，但含棉量一般较低，矿床规模不大。在我国该型矿床分布较广，有一定的工业意义。

由于矿床附近总是有岩浆岩活动，矿床的形成和岩浆热液有关，这已为大家所公认。石棉矿化的控制因素为：①含硅白云岩提供矿床形成所需的镁和硅；②构造因素起到热活动的通道和空间；③岩浆岩（酸性或基性）的活动提供热源与热水溶液，促使岩石中镁与硅之间发生化学反应：

3CaMg（CO₃）₂+2SiO₂+2H₂O→H₄Mg₃Si₂O₉+3CaCO₃+3CO₂↑

石棉的形成首先是围岩的蛇纹石化，形成蛇纹岩，蛇纹岩进一步受热液作用发展成为纤蛇纹石石棉。

我国河北省涞源石棉矿床（图12-5），属于这类型的典型矿床，其特征如下：

图12-5 勘探线剖面图

（据程国禄，1980）

1—蛇纹石化白云大理岩；2—白云岩；3—中粒斑状石英二长岩；4—石棉矿体；5—断层；6—钻孔、坑道

矿区内出露的地层为新元古代蓟县群雾迷山组含燧石白云岩层，燕山晚期的中粒石英二长岩侵入在其中。

在接触带附近形成宽300～1000m的蚀变带，可分为：①接触变质带，宽100～300m，形成白云大理岩，伴有微弱的镁橄榄石化及透辉石化；②热液蚀变带，由接触带向外，宽150～850m，主要为蛇纹石化，水镁石化。它们叠加于接触变质带上，并超过其分布范围。蛇纹石化白云大理岩中燧石结核与条带，被蚀变成蛇纹岩。蛇纹岩带宽达850m，石棉矿床即赋存于其中（图12-4）。

矿体呈透镜状或似层状，产状与围岩一致，并严格受一定层位控制。单个矿体长一般为300～800m，倾斜延伸50～400m，厚2～4m，平均含棉率为2%～4%，最高5.2%。石棉脉主要有3种类型：单式脉、复式脉和环状脉，皆为横纤维，多呈白色、褐色、棕色纤维集合体。脉石矿物主要为白云石、方解石、蛇纹石、透辉石等。石棉质软，纤细，分离性较高，纤维长度一般较短，多在1～2.5mm，最长50～70mm，多属低级棉。其中AA-Ⅲ级占2.87%，Ⅳ-Ⅵ级占60.67%，Ⅶ占36.46%。但石棉质地优良，具有很好的绝缘、隔热、耐温和防碱性能。矿床规模属大型石棉矿床。

关于矿床的成因，一般认为，围岩受岩浆侵入后，在围岩中流经的热水溶液促使Si、Mg组分发生作用，在构造有利部位发生广泛而强烈的蛇纹石化和纤蛇纹石石棉矿床。

四、变质基性火山岩及铁质岩石中的蓝石棉矿床

多数矿床分布于地槽褶皱带内，位于两个板块构造的缝合带附近的蛇绿岩上部层位的细碧岩和角斑岩中，明显受构造裂隙控制。矿体呈层状或透镜状，其中可由各种棉脉组成。袁健伟（1987）将河南蓝石棉（镁钠闪石）矿床划分为3种类型：

1.缓倾斜裂隙型蓝石棉

矿床产于块状细碧岩中，沿其缓倾斜裂隙分布，蓝石棉细脉倾角一般为5°～20°，脉长一米至几十米，宽5～15mm，最宽达240mm。石棉脉常呈雁行排列，在垂直方向上形成相对密集的细脉带，细脉间距几十厘米至几米。矿体含棉率较低，但蓝石棉质量较佳，有的纤维可达长几十厘米。

2.蚀变破碎带型蓝石棉

矿床产于强烈蚀变的细碧岩破碎带内，细碧岩钠长石化、硅化和碳酸盐化普遍。矿体长几十米至几百米，厚3～5m，在张性裂隙的膨大部位形成矿囊，在两组裂隙发育处形成网状细脉，矿体的含矿率高，但矿化不均匀，因强烈热液活动而伴生有石英、方解石、镜铁矿及土状镁钠闪石，选矿困难。

3.片理裂隙型蓝石棉

矿床产于角斑岩片理和裂隙中。蓝石棉细脉长0.3～1.5m，宽1～15mm，局部膨大呈囊状，在裂隙交汇处可形成网状细脉或囊状矿化。这类矿床矿化不均匀，矿体界线不清，但可形成长几百米，厚几米的工业矿体。

上述几种类型矿床，蓝石棉呈横纤维或纵纤维皆有，脉中共生矿物有镁钠闪石、镜铁矿、方解石、钠长石、重晶石、石英、玉髓、虎睛石、绿泥石等。矿床规模可大可小，但棉质优良，并可综合开采虎睛石，因此是我国重要的蓝石棉矿床类型。在陕东南、豫西南、鄂西北的东秦岭元古代细碧角斑岩中可构成蓝石棉成矿带。

五、镁质碳酸盐岩石中的透闪石石棉矿床

以安徽省宁国县透闪石石棉矿为代表，它是我国唯一的透闪石石棉的矿山。

含矿岩系由下寒武统荷塘组下部的碳质板岩夹泥灰质白云岩组成，其中白云岩呈透镜状，具透闪石化，沿走向尖灭并逐渐过渡为含钙泥质板岩。透闪石石棉矿床与白云岩有密切的空间关系（图12-6），具明显层控特点，含矿剖面如下所示：

1.含结核碳质板岩（上结核层） 10～30cm

2.上薄层硅质条带碳质板岩 20～40cm

3.上棉带（透镜体顶板棉带） 0～40cm

4.透闪岩（透镜体） 20～120cm

5.下棉带（透镜体底板棉带） 0～30cm

6.下薄层硅质条带碳质板岩 20～40cm

7.含结核碳质板岩（下结核层） 20～40cm

图12-6 典型的石棉脉产出层位图

（据黄国纪，1981）

①结核层；②薄层硅质条带碳质板岩；③含钙泥质板岩；④透闪岩；⑤含泥灰白云岩；⑥石棉脉（带）

泥灰质白云岩为一系列大小、厚薄、间距不等的透镜体，长轴0.5～40m，厚0.2～1.2m，棉带产于透镜体的顶底板围岩中。沿层分布，较稳定，一般白云岩透镜体透闪岩化越完全，透镜体越大，棉带越厚、含棉率越高，高级棉所占比例越大。有资料显示，该矿床可能属于层控变质热液矿床，其成矿机制应进一步研究。

本矿床所产为柔性透闪石石棉，纤维长度可达60mm，高级纤维所占比例较大（AA-Ⅲ级占10%～43%，AA-V级占30%～73%）。因其物化性能接近蓝石棉，因而可用于制造高级耐酸、耐碱、耐热制品的质优价廉的理想原料，在石棉制品工业中已可部分取代蓝石棉。