在變質地區中,受區域變質作用影響形成的礦床。在區域變質作用和區域混合巖化作用(超變質作用)下,原巖建造中的含礦建造、礦源層和原有礦床受到變質重結晶、變質熱液和混合巖化熱液、混合巖漿及混合巖化後期熱液等作用的影響,它們之中的含礦組分或礦物經過活動、遷移、搬運,最後可集中形成變質礦床。

  變質礦床的主要礦產如鐵、銅、鉛、鋅、金、鈾、錳、鉻、鎳、鈷、鈮、鉭、白雲母、硼、石墨、菱鎂礦、藍晶石、紅柱石、夕線石和石棉等的儲量占世界該礦礦產儲量的較大比例,如鐵為70%、銅為60%、錳為63%等。在中國前寒武紀克拉通和結晶基底中,變質礦床占有重要位置,組成一系列工業基地。

  成礦條件 變質礦床是一種內生的復雜的再造礦床。它的地位介於沉積礦床和巖漿礦床之間,礦床的形成取決於變質地區中變質作用發生時的大地構造環境和區域變質作用類型,它們的主要控制條件是含礦建造和礦源層、變質作用的溫度和壓力、應力變形、溶液效應以及富集時的構造位置等。

  含礦建造和礦源層 變質礦床形成的主要控制條件是原巖建造中的含礦建造和礦源層。礦源層是指那些所含成礦組分雖有一定富集,但未形成礦床的巖石。含礦建造是具有工業礦物或含礦組分的巖石組合,它包括礦源層或礦床,也包括它們的圍巖組合。含礦建造的重要類型大都屬於沉積成因或火山沉積成因。

  溫度和壓力效應 在變質作用中,溫度和壓力反映著區域熱流格局的變化,它們主要起著:①促進變質重結晶和變質反應的進行,形成新的變質礦物和礦床;②促使變質熱液和混合巖化流體的發生和運移,使含礦組分得以富集,而形成礦床。

  含礦組分的運移 含礦組分,受其元素本身的化學性質和流體性質的控制,在區域變質作用的不同階段中表現各異。根據熱流格局的變化,有時一個變質地區的區域變質作用過程可分為狹義的變質作用階段和混合巖化作用階段。在這兩個階段中,含礦組分的遷移、流體的性質和運移都不相同。

  一些元素在變質作用階段的變化特點可歸納如下:①親石元素,常形成矽酸鹽礦物,大部分不易活動,鈾、釷易被帶出,錳一般比較活動,鐵因價態不同,可呈現出不同的活動性,鐵、鎂、鈣的碳酸鹽常有熱液變化,形成變質熱液礦床;②親銅元素,大部分都易活動,形成變質熱液礦床,砷、硒、碲、汞、銻和一部分金、銀在低溫時即可運移,銅、鉛、鋅、金、銀(鎘)則根據它們的化學性質,在低-中溫下開始活動;③親鐵元素,大部分表現穩定,鎳、鉻、鉑族元素的活動雖有一些報道,但缺乏具體材料。

  混合巖化作用階段是變質作用階段轉變為深熔階段的中間過程。在這個階段中,含礦組分有較大的運移,在有揮發組分的參與下,造巖元素出現瞭鉀、鈉、矽、鋁、鈣、鐵、鎂的帶入和帶出,親銅元素則在已有的變質作用的基礎上,進一步發生運移,直至混合巖化熱液階段。由於這一階段有大量的流體參與,交代作用普遍存在,鐵、鎂、鈣、銅、金、鈷、錳、鋰、鈹、鈮、鉭常被帶出,或集中於某一控礦構造帶內。流體包括來自於巖石中的粒間溶液、去水反應中晶體格架中的氫氧根離子OH-、混合巖化作用形成時的流體(包括部分由地幔上升的流體)、混合巖漿和局部貫通的混合巖化後期的熱液。由這些變質溶液交代生成的蝕變礦物常具有區域性分佈,與變質礦物成世代關系。

  應變效應 應力產生的應變效應是變質礦床的又一重要控礦弱件。應力能產生變質溶液的定向遷移,變質礦床可出現於構造減壓部位,包括褶皺的傾斜頂端、層間滑動以及大斷裂帶附近,而塑性流動亦可導致礦層加厚,形成較大的礦床。

  礦床類型 變質礦床的類型復雜,目前尚未有統一認識的分類方案。根據中國變質礦床的研究現狀,並參照國際方面的分類,可分為以下3類。

  受變質礦床 原已形成的礦床,後又受區域變質作用的改造。常見的是一類與火山作用有關或與基性巖漿有關的硫化物或氧化物礦床。變質作用的影響主要是應力的疊加,出現變質結晶和定向結構,礦體本身可拉長或成長條狀,有時亦成局部浸染狀。含礦組分很少有運移和再集中,有些硫化物礦床可出現硫化物組合的多樣性以及部分金、銀、砷、銻的集中現象。一般來說,變質作用對已形成的礦安的影響並不顯著,礦床的特征基本由原有礦床類型所決定。

  變成礦床 原有的含礦建造中的礦源層(包括含微量元素的微礦源層)在區域變質作用影響下而形成的礦床。其主要特點是:礦床的礦物組合與圍巖的礦物組合屬同一變質相;礦石常由具有工業價值的變質礦物(如磁鐵礦、藍晶石等)形成,它們位於礦源層內,具層狀控制特點。由於常有變質熱液參與,又可分為2類。①變質重結晶型礦床。以變質重結晶作用為主,含礦組分遷移不明顯,主要是矽鐵建造、錳礦床和某些非金屬礦床如石墨、藍晶石、夕線石等。②變質熱液型礦床。以變質熱液作用為主,變質熱液來自粒間溶液和晶格所含水分,載礦流體多為從晶格析出的含較多鹵族元素或含有高能量的水分。礦床主要有鐵、銅、鉛、鋅、金和某些非金屬礦床。主要特征為:礦體常伴有區域性蝕變礦物,如矽化、綠泥石化、鈉長石化、方柱石化等,它們經常來自圍巖並與圍巖的變質礦物有世代關系;礦體位於礦源層內,呈層狀或脈狀,層狀控制明顯;礦石結構常成定向或絲縷定向排列,有時有海綿狀結構。

  混合巖化礦床 這一類型與變質作用後期的區域混合巖化作用及部分深熔作用有關。礦源層的含礦組分受混合巖化流體(包括地幔上升流體、混合巖漿及熱液)的運移,可集中成為礦床。它們與巖漿礦床的區別在於:含礦組分來自礦源層;蝕變礦物具區域性分佈,並與圍巖的變質礦物成世代關系,較多地成為退化變質礦物組合;成礦時期與區域混合巖化作用一致。根據混合巖化作用的特點,混合巖化礦床又可分為以下2類。

  ①原地交代型礦床。與混合巖化主期同步,礦源層中的成礦組分受混合巖化流體和混合巖漿的影響,形成較大的運移。主要礦床有含白雲母、稀有元素和磷灰石的偉晶巖型,含鈾、釷和稀有元素的混合花崗巖型及某些非金屬礦床。主要特征為:礦床常位於礦源層內,部分受構造控制明顯;蝕變礦物與原有礦物成世代關系或為退變質組合,有綠泥石化、白雲母化、簾石化、透輝石化、矽化及碳酸鹽化,一般堿性交代作用明顯,往往形成脈狀、浸染狀透鏡體。

  ②後期熱液交代型礦床。屬於混合巖化晚期熱液作用形成的礦床。熱液來自構造期後由於張力影響而形成的流動溶液,可形成延伸較長的礦化帶和礦床。主要礦床有富鐵礦床、硼礦床、銅礦床、部分稀有元素偉晶巖以及與交代巖(鈉長石巖、黃鐵細晶巖等)有關的稀有元素礦床。主要特征為:蝕變礦物與圍巖變質礦物之間存在有世代關系,重要的有鐵鋁石榴石-鐵鎂閃石化、堇青石-直閃石化、金雲母-透輝石化、鈉長石化和矽化等;含礦組分基本來自含礦建造,但常受一定的構造和層位的控制;礦石結構與混合巖化結構相似,表現為殘留結構、雲霧狀浸染及絲縷狀結構;礦體成透鏡狀、層狀,往往不連續,但常有一定的排列方向。