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钴矿的矿石矿物特点、成矿规律,矿床时空分布及找矿标志
发布时间:2020-03-23 有334人点击

钴属于铁族元素,其主要地球化学参数与铁、镍接近,具有亲铁亲硫的地球化学性质。钴的地壳丰度仅为0.002%,,是铁族元素中含量最少的元素,但趋向于富集在地幔、地核和超基性岩中。

目前,自然界中已发现的钴矿物和含钴矿物共百余种,分属于单质、碳化物、氮化物、磷化物和硅磷化物、砷化物和硫砷化物、锑化物和硫锑化物、碲化物和硒碲化物、硫化物、硒化物、氧化物、氢氧化物和含水氧化物氢氧化物、砷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等14大类。其中以硫化物、砷化物和硫砷化物最多。常见的用于提取钴的矿物原料见表 3.11.1。


自然界中钴的存在形式有三种:

①独立钴矿物,

②呈类质同象或包裹体存在于某一矿物中,

③呈吸附形式存在于某些矿物表面。

其中以第二种存在形式最为普遍。以类质同象或显微包裹体存在于辉石、橄榄石、磁铁矿和铬铁矿中的钴不能利用,而赋存于黄铁矿和磁黄铁矿中者则可以利用。

铁矿石中以类质同象或显微包裹体存在于硫化物和硫砷化物矿物中的钴,需加设浮选流程才能加以回收,而在铜镍矿中则无需为它们加设另外的选矿流程,它们是和镍一同选出来并从冶炼镍的炉渣中回收的,所以从炉渣中提取钴的生产成本较低。

呈吸附形式存在的钴,目前不能为工业所利用。世界大洋底锰结核中含钴比较丰富,或许成为下个世纪生产钴的主要矿物原料。

二、矿床时空分布及成矿规律

钴既亲铁又亲硫,多呈类质同象分散在其他矿物中,因此,绝大多数钴是铜、镍和铁等矿床中的伴生组分,只有极少部分形成单独的工业矿床。钴矿床的分类无统一标准,共、伴生钴矿床的分类一般服从于主矿。综合有关资料,共、伴生钴矿床可分为岩浆型、热液型、沉积型和风化型四大类。 

1.岩浆硫化铜镍(钴)矿

岩浆硫化铜镍(钴)矿(这里括号中的钴代表伴生矿,以下同)是副产钴的重要矿床,此类型钴矿储量约占全国总保有储量的40%。该类型矿床主要分布于甘肃北部以及吉林南部等地。这两个地区均属于华北古陆块的边缘。岩体与古元古代地层(年龄值大于1719 Ma)呈侵入接触,而岩体单矿物Sm-Nb等时线年龄值为1508+31 Ma,因此成岩成矿时代为中-古元古代。

该类型矿床产于古陆边缘地带,沿超壳深断裂带分布。成矿作用与铁质基性-超基性岩关系密切。含矿岩体规模不大,其成矿组分的含量远超过一般超基性岩的克拉克值。矿体主要赋存在岩体中,其面积一般可占岩体总面积的50%左右。大多数矿体,特别是主矿体明显具有贯入标志和特征的海绵晶铁构造,因此,成矿作用主要不是就地熔离形成的,而是经过深部熔离后贯入的。也就是说注入深部岩浆层中的岩浆,经过深部熔离作用使成矿物质在不同层次得到不同程度的富集,自上而下为硅酸盐岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆。然后,由于深断裂活动的诱发,导致岩浆房中各种岩浆与矿浆,在深部围压与内压驱动下,沿断裂带上侵并到达上盘的次级断裂裂隙中(即现存空间中)成岩成矿。

成矿作用分为岩浆期、气化热液期和热液期。岩浆期是主要成矿期,按成因类型将矿体分为就地熔离型、深部熔离-贯入型和晚期贯入型三种,且矿体大多赋存在岩体下部或中下部。气化热液期所形成的矿体主要产于岩体与围岩接触带上。热液期主要对先成岩浆期矿体进行改造、叠加,不单独形成矿体。

赋矿岩石主要为二辉橄榄岩、橄榄二辉岩、斜长二辉橄榄岩、二辉岩和纯橄榄岩等。岩浆岩属于苦橄质拉斑玄武岩系列,SiO2和Na2O+K2O较低,Na2O>K2O,Na2O/K2O值为2左右,MgO/(Fe2O3+FeO)值为3~5,多属于铁质基性-超基性岩。岩体中各相带关系比较清楚。同一相带中不同岩石类型常呈渐变过渡关系,并往往呈同心环状分布,基性程度高的岩石分布在中心,向外基性程度依次降低。

该类矿床主要金属矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、方黄铜矿、马基诺矿、墨铜矿、紫硫镍铁矿、褐硫钾镍铁矿以及砷铂矿、自然铂、自然金、碲银矿、金银矿、锡铂钯矿等,脉石矿物主要有贵橄榄石、古铜辉石、顽透辉石、拉长石等。

该类矿床主要实例为甘肃金川铜镍矿床、吉林通化赤柏松铜镍矿、内蒙古四子王旗小南山铜镍矿床、四川冷水箐铜镍矿床。

2.夕卡岩型矿床

夕卡岩型矿床的主矿产是铁或铜,伴生有钴。矿床规模多为中小型,该类矿床的钴金属储量约占总保有储量的30%。

河北邯郸和山东莱芜地区的中小型铁(钴)矿,这类夕卡岩型铁矿床主要分布在鲁西、冀南、晋中以及苏北、豫北等地。这些地区均位于华北古陆块中部,中生代以来受大陆边缘构造活动影响,发生了较为广泛的构造-岩浆及其有关的成矿活动。岩体形成时期延续较长,170~109Ma,而成矿主要在燕山晚期。

在中朝准地台内燕山期深源中浅成的同熔型花岗岩类侵入于中奥陶统为主的碳酸盐岩中产生了较为广泛的接触交代作用与成矿作用。

主要赋矿岩石为中奥陶统马家沟组含膏(盐)层碳酸盐岩,少数为中-上寒武统与中石炭统的灰岩、白云质灰岩。矿体主要赋存于岩体与围岩接触带及其附近,少数位于假整合面、层间破碎带以及岩体的围岩捕虏体内。矿体呈似层状、透镜状、扁豆状及不规则状,长数 十米至数百米;最长近千米。但厚度变化较大,产于假整合面与层间破碎带中的矿体稳定性较高,而产于接触带上的矿体稳定性较差,厚度、形状以及规模变化都很大。

矿石矿物主要为磁铁矿、黄铁矿,其次为黄铜矿、赤铁矿和褐铁矿。脉石矿物为透辉石、蛇纹石以及少量金云母、透闪石、阳起石、石榴子石、白云石、绿泥石、石英等。

该矿床类型实例主要有河北武安、符山铁矿,山东莱芜铁矿,江苏利国铁矿等。

像湖北大冶这类夕卡岩型铁铜矿床分布于鄂东南地区。该区位于古扬子陆块北缘,元古宙末期与华北陆块对接,后又分离处于长期沉陷状态,接受巨厚的古生代地台型沉积,局部发生铁、硫等沉积成矿作用。晚三叠世末,扬子板块与华北板块再次拼接,使该区盖层发生强烈挤压,形成北西西-北东东向的弧形褶皱隆起带。中生代本区受西太平洋板块活动影响,在北北东-北东向深断裂活动同时伴有北西向和北东向盖层断裂,形成了网格状构造系统和隆坳相间的构造格局,并有广泛的燕山期岩浆活动及有关的区域性铁、铜、金、硫的成矿作用。成岩成矿时代主要为晚侏罗世和早白垩世。

矿体主要产在石英闪长岩侵入体与中下三叠统大冶灰岩接触带或断裂接触带中。与成矿有关的岩浆岩为中-中酸性岩,属壳幔同熔型高碱富钠的弱碱质-钙碱质岩系。常见的岩石有闪长岩、辉石闪长岩、石英闪长岩等。接触围岩主要为中下三叠系含膏(盐)的碳酸盐岩层,少部分为石炭系。

矿石矿物以磁铁矿、赤铁矿为主,还有菱铁矿、黄铁矿及少量穆磁铁矿、黄铁矿、镜铁矿等。脉石矿物以石榴子石、透辉石、符山石、方柱石、金云母等为主。

该类矿床主要实例有湖北大冶铁山铜铁矿、铜录山铜铁矿、程潮铁矿等。

3.沉积型铜钴矿床

该类型矿床主要分布在川西-滇中地区,其储量约占全国总储量的15%。该区位于扬子古陆块西缘,古元古代在角闪岩相-绿片岩相的康定群基础上形成了古陆缘裂陷槽,并且其中具有局限深海盆、台地、斜坡槽等构造环境。成岩成矿时代均为古元古代。

矿层产于一套富钠火山-沉积建造中(即细碧角斑岩-陆源碎屑-碳酸盐岩建造)。其下部为碳酸盐岩-砂岩-钾质角斑岩组合;中部为碳酸盐岩-泥质和泥砂质岩-钠质角斑岩组合;上部为碳酸盐岩-泥砂质岩-钠长角斑岩组合。每个组合的下部以含火山物质的沉积岩为主,往上火山物质增多,甚至全变成火山岩。中部组合为主要含矿建造。矿体主要集中在黑云石英钠长片岩、石榴黑云片岩和条纹状石英钠长岩中。

矿体赋存于中部旋回的上火山岩层中,此旋回火山活动最强烈,规模最大。矿体呈层状、似层状、透镜状和叠瓦状等,矿体相互平行产出,矿体产状与围岩产状一致,并同步褶皱。

矿石矿物以黄铜矿、黄铁矿和磁铁矿为主,次为斑铜矿、辉钼矿、辉钴矿、赤铁矿、硫铁镍矿、方硫镍钴矿、自然金、自然银、磁黄铁矿等。

该类矿床主要有四川拉拉厂地区的落函和石龙等矿。

以上三类矿床拥有的储量约占总储量的85%,其余的如西藏玉龙铜钼矿成矿时代属于燕山期末-喜马拉雅期。风化型矿床约占总储量的7%,此类矿床形成于第三纪之后。我国海南省文昌县蓬莱钴土矿床为玄武岩风化的产物。云南元江-墨江钴矿是超基性岩体风化的产物。以上可看出我国共、伴生钴矿床的类型较齐全,时空分布较广泛。

三、找矿标志

1、含铜镍矿和钒钛磁矿的超基性岩体及其氧化带,常常有钴富集成矿。

2、黑色岩系中的断裂破碎带。

3、含锰土可构成钴土矿床,矿石呈黑色或蓝黑色,具有胶状结构、结核状或同心圆状构造,由含钴、镍、铜的偏锰酸矿、锂硬锰矿钾硬锰矿和褐铁矿组成,呈片状、葡萄状、球状或珊瑚状。

4、铁、铜、金矿及个别铅锌矿有可能构成伴生钴矿。

5、老变质岩的风化壳,如康滇地轴的昆阳群风化壳。

注:以上内容整理自探矿者博客和刘继顺老师的《话说找钴矿》,致谢!

      


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