1、第六章第六章 气水热液矿床概论气水热液矿床概论 一、气水热液及其在成矿作用中的意义一、气水热液及其在成矿作用中的意义 概念：概念：“气水热液”是指在一定深度（几一几十公里）下形成的，具有一定温度（几十一几百摄氏度）和一定压力（几十万一几千万一几亿帕）的气态和液态的溶液。其成分是以H2O为主，并合有氟、氯、溴、硼、硫、碳等多种挥发成分，以及W、Sn、Mo、Nb、Ta、TR、Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Hg等成矿元素。因其成分以H2O为主，并主要呈液态，故称为气水热液或简称为热液。故称为气水热液或简称为热液。作用：搬运催化萃取富集充填交代沉淀成矿。作用：搬运催化萃取富集充填交代沉淀成矿。意义：意
2、义：1.深入了解深入了解(岩浆、伟晶、接触交代、变质和热液)矿床形成矿床形成 过程和分布规律；过程和分布规律；2.提高找矿勘探工作成效。提高找矿勘探工作成效。动向：动向：1.地热系统加入热液矿床中；地热系统加入热液矿床中；(J.M 摩尔,1982；JW埃尔德，RW哈钦森，DE拉奇等人提出对流热液成矿，1980)2.幔源热液加入成矿。幔源热液加入成矿。二、气水热液的来源、主要成分和性质二、气水热液的来源、主要成分和性质 （）气水热液的来源（）气水热液的来源 气水热液的来源问题是矿床学中重要的基础理论问题之一，长期以来就存在着激烈的争论。目前，多种来源已为人们所接受。气水热液来源或成因主要有五类：
3、岩浆、地下水、海水、变质和地幔岩浆、地下水、海水、变质和地幔。1岩浆热液岩浆热液 岩浆热液是与岩浆处于平衡或从岩浆中分出的气水溶液。经计算(卡迪克)：流纹质珍珠岩和黑曜岩中，水的含量为0.24，有时为810。酸性岩浆含水不少于2，有的可达10；基性岩浆含水不少于1，有的可达5一6。水的溶解度取决于温度、压力和熔体的成分。实验研究证明，熔体内水的溶解度与硷的含量有直接关系。氧化硅熔体具有最小的溶解度，钠长石和硷金属硫酸盐熔体具有最大的溶解度。花岗岩和玄武岩熔体中，水的溶解度很近似。温度和压力的降低，是水从岩浆中分出的主要因素。从 1200 冷却到 1000 ，每一吨硅酸盐物质可析出大约 6 kg
4、水。如果压力同时降低，还可获得补充数量的水，一般认为，岩浆开始结晶前，作用于熔体的压力的降低比其冷却，对所析出的水的数量有更大的影响。在深度较浅、压力较低的条件下，由于岩浆分馏，水可以类似蒸气状态逸出，然后再凝聚成热水溶液。根据肯尼迪等人对在高温、高压条件下，水在SiO2熔融体中溶解度的实验研究表明 ：在压力为9.7x108Pa（9.7千巴），温度为1080时，出现上临界点。此时，水在SiO2熔融体中的溶解度达 2 5（重量）。如果超过此临界点，则水与SiO2熔融体可发生完全混熔，即出现一个统一的岩浆熔融体。一般不存在独立的水相。只有在上临界点之下，含水的硅酸盐熔融体，才可分熔为一个富水相和一
5、个富硅酸盐相，而这两个相各自沿着冷却结晶曲线演化，最终都可分出热液。鳞石英+液体+气体上临界点9.7千巴,1080SiO2 75%,H2O 2 5(重量)P H2O(千巴)013975液体T()180014001000P H2O(千巴)1086420上临界点气液石英+液体+气体方石英+液体+气体重量()H2OSiO26040不同P H2O 条件下的SIO2熔融曲线 （据肯尼迪等，1962）SiO2H2O系中沿上三相边界的成分 （据肯尼迪等，1962）2地下水热液地下水热液 地下水升温因素：地下水升温因素：地热梯度，岩浆烘烤，放射性元素蜕变，与火成热液混合等。如据地热增温率0.06-0.015
6、oCm推算，在5km深处可形成300oC热水溶液。地下水成分：地下水成分：当地下水向下渗透、环流时，在与其流经的岩石间的相互作用，以及其他地质作用影响下，地下水的性质和成分均会发生改变。特别是流经含盐类沉积物较多的地层时，可溶解盐类，形成地下热卤水。形成地下热卤水。该热卤水进一步流动时，便可以不断地从流经围岩中萃取大量的成矿物质，结果形成一种含矿的热液。含矿的热液。地下水循环含矿热液：地下水循环含矿热液：一般认为循环的地下水形成含矿热液，必定与深部热源有关(见右图)。根据E苏钦(Shrechen)对日本某硫化物矿床的推算，其形成时约需1010一1011 t的造矿水。热液矿床形成的时间是较长的，
7、因此并不需要大量的水。地下水热液成矿举例：地下水热液成矿举例：大量多金属矿床、斑岩型铜(钼)矿床、层控矿床都是地下水在深部与岩浆水混合形成，它们既带出原始岩浆的物质，也带出围岩中萃取的物质。右图由大气水参加的热液矿床形成图解（据BN斯米尔诺夫）一大气补给区；一热液和热液矿床形成区；一循环区；一岩浆和大气水混合区；1一岩浆岩岩株；2一热液矿床形成带，3一热液流地幔富C-H-O流体循环系统浅-表部地壳富硫流体循环系统火山弧0 Km20406080100洋壳板块MOhO面MOhO面C-H-O 流体流体 流体中-下部地壳部富硅流体循环系统C-H-O SiO2 SSH2OH2OS H2OPbCuSSZn
8、AuHOAuAuS含金流体H2OH2OAuCH2O+BH斯米尔诺夫（1981）认为，该两种成矿溶液之间有一种数量上的依赖关系。在深部成矿中，原生岩浆水起着主要的作用，而在近地表的浅成矿床和火山矿床中，占优势的则是地下水。例如美国的克莱梅克斯热液钼矿床，在形成的早期阶段，造矿溶液的87来自岩浆水，只有13来自地下水，而在结束阶段，则基本上为地下水组成。吉林夹皮沟金矿多层次循环含矿热液；山东夏甸金矿多层次循环含矿热液。含金流体层次 性循环系统 图 例 循环流体 花岗岩 深大断裂 洋壳俯冲方向 3海水热液海水热液 成因：由下渗的海水形成。成因：由下渗的海水形成。位置：主要产生在海洋环境，位置：主要产
9、生在海洋环境，大陆边缘及海洋岛屿地区，常与地下水相混合。含矿海水热液：含矿海水热液：在海洋底部，海水可沿裂隙，构造变动带下渗到地壳的深部，在地下热能的影响下，受热形成热液环流，并可从流经的围岩中萃取成矿物质。海水热液成矿：含矿海水热液海水热液成矿：含矿海水热液通过断裂、火山口或爆破带，再流入海中，与海水作用形成火山一沉积矿床。意义：意义：在海洋扩张中心、火山岛弧、海洋岛屿和大陆边缘地区，这种下渗海水对于成矿作用有着重要的意义。举例：举例：由海水热液形成的热液矿床，主要是一些与海底岩浆作用有关的块状硫化物矿。例如日本的黑矿型矿床例如日本的黑矿型矿床，根据矿床中矿物气液包裹体的氢、氧同位素的研究（
10、D为-26-18；18O在-1.5 0.3 之间），大本和雷依（Ry e）等认为海水是成矿热液流体的主要来源，但并不排除次要的(25)地下水和(或)岩浆水物质的参加，因为所得的同位素值，与海水的标准值有某些偏差（见图）。黑矿型矿床简要横剖面图黑矿型矿床简要横剖面图 （据S.M.F.谢泼德1977，依据大本和雷依(Rye与莱姆皮脱(Lambert)和佐藤修改）表示海水对流循环和可能具有地下水和（或）岩浆水参加的混合作用的模式大气水大气水网脉状网脉状流纹岩穹流纹岩穹火山岩火山岩岩浆水岩浆水块状硫化物块状硫化物石膏石膏海海 水水 4变质热液变质热液 概念：概念：变质热液(水)是由于岩石在深部受增温、
11、增压发生变质而脱水时形成。岩石含水量：岩石含水量：根据A萨乌科夫计算表明，假如泥质沉积岩的密度为2.5X103（kgm3），变质时将失水51。假设以4计，则1km3的沉积物中将释放出约一亿吨水。此数量尚未计入成岩及石化作用中释放出的更大量的水。随着变质程度的增加，岩石中含水量降低（表61）：表61 不同变质强度岩石中的含水量表 矿质来源：矿质来源：有三个，即原岩、萃取、深部。实验：实验：别列夫采夫实验表明：在温度为 200、压力为30 MPa条件下，酸性溶液中放入变质岩，经过 100 h，从中所带出的金属元素的总和，可达到岩石原始含量的40。因此一些人认为变质水的矿质主要是在运移的过程中从围岩
12、中萃取来的。温度越高，它淋滤金属的能力愈强。因此，产生在变质带内的受变质矿床和变质矿床中的一部分成矿物质，可能由于外来的变质热液而形成。举例：举例：美国田纳西州鸭镇块状硫化物矿床热液的同位素组成与围岩变质期间存在的变质水的同位素组成相似S K阿迪等(1977)（见表62）。原岩 强度绿片岩相角闪岩相麻粒岩相沉积岩20306210.5基性火山岩5 3.151.030.35表62 变质水和热液的同位素组成 弓长岭富铁矿的成因，程裕淇等认为是与区域混合岩化热液有关。东川铜矿，首先是同生沉积的，然后又经过区域变质作用使铜富集。山东夏甸金矿变质热液。不同成因水的同位素组成的简图 （据SMF谢泼德，197
13、7）由于水一岩石的相互作用和交换表示了 海水和A、B组份的地下水18O移位的趋势 根据围岩组成计算的变质水的同位素组成根据矿体和蚀变带计算的热液的同位素组成 18O SMOW 7.2 8.5 5.4 7.0CO2中 13C PDB 12.7 16.7 11.4 14.9 D SMOW 31 32 33 36SMOW水-20-15-10-5051015 20 25120100806040200变 质 水岩浆水18OD大气线玲珑混合岩本区变质岩图 51 夏甸、下庄金矿区含金石英脉DH2O对18OH2O图解 图 例 A21-6 A9 A21-5 A5 A20 夏甸金矿 三山岛金矿及蚀变岩 海水热液海
14、水天然热水 5地幔热液地幔热液 问题的提出：问题的提出：矿脉与基性脉相互穿切，仅用含矿热液的地壳来源（前边四项），已不能圆满地解释这些现象。因此有人提出地幔热液的说法。形成条件和方式：形成条件和方式：根据深震源资料，超过400km，有的深达700km，即穿透地壳一直延深到上地慢。在地幔中有大量的成矿金属，在一定的温度和压力条降下，它们可以随着地慢的排气作用而聚集。尽管地幔中含水很少（约为0.1），但在大面积长时期的排气作用下，也可形成重要的含矿气水溶液，通过直接或间接的方式，把位于深处为金属元素搬到地壳的上层或地表附近沉积下来形成矿床。举例及判别标志：举例及判别标志：吉林夹皮沟金矿。夹皮沟金矿
15、地幔热液的稳定同位素证据夹皮沟金矿地幔热液的稳定同位素证据 一碳同位素一碳同位素与非海相碳酸盐的平均值13C=-4.92.8和Fuex及Baker 对上地幔13C的估计值(-7)相近。二、二、氢、氧同位素氢、氧同位素 (1)测定庙岭、二道沟和大猪圈三个矿区样品的石英包裹体成分，CO2含量依次为106.94g/L、510.27g/L、828.63g/L,高含量CO2目前被认为主要是地幔成因。(2)H、O流体中除了含有大量CO2、H2O等化合物外，还伴有N2，含量高达44.8g/L。从研究意大利南部卡拉布里的锡山麻粒岩中首次发现高密度富N2来看，高含量N2与高含量CO2一样主要也来自地幔。(3)H
16、、O流体既不属于典型岩浆水，也不是变质水。图1 夹皮沟金矿床矿石D对18O图解 三、三、硫同位素硫同位素 34S为0左右所占比例较大。四、四、铅同位素铅同位素 图2 夹皮沟地区主要金矿床 (Pb207)/(Pb204)(Pb206)/(Pb204)源性图解 12 14 16 18 201415160Ga0.8Ga1.6Ga2.4Ga3.2Ga下地壳地幔造山带上地壳 1 2 3 4 5 6 7(Pb206)/(Pb204)(Pb207)/(Pb204)15 10 5 0 5 10 15 20 25100806040200 D68-1 3-1 4210-1 D90-1 D90-2 D90-3 D9
17、0-4 X64-1SMOW大气 水线变质水岩浆水18O/D/地幔富C-H-O流体循环系统浅-表部地壳富硫流体循环系统火山弧0 Km20406080100洋壳板块MOhO面MOhO面C-H-O 流体流体 流体中-下部地壳部富硅流体循环系统C-H-O SiO2 SSH2OH2OS H2OPbCuSSZnAuHOAuAuS含金流体H2OH2OAuCH2O+含金流体层次 性循环系统 图 例 循环流体 花岗岩 深大断裂 洋壳俯冲方向 上面介绍了含矿热液的五种来源。但在自然条件下的成矿作用上面介绍了含矿热液的五种来源。但在自然条件下的成矿作用过程中，往往不是单一的含矿热液在起作用，而是一种混合热液，过程中
18、，往往不是单一的含矿热液在起作用，而是一种混合热液，以其一种热液为主，掺和了其它来源的热液。这一点在研究热液矿以其一种热液为主，掺和了其它来源的热液。这一点在研究热液矿床时，必须充分予以特别注意。床时，必须充分予以特别注意。（二）气水热液的成分（二）气水热液的成分 获取气水热液成分的途径：获取气水热液成分的途径：1）气成热液矿床的矿石成分及其蚀变围岩；2）气成热液矿床矿物中气液包裹体的成分；3）火山喷发物的成分及火山活动地区的热泉及其中沉淀的矿物；4）深层地下水（深钻和深部矿井中获得的）的成分。近年来将地热体系与热液矿床中矿物的气液包裹体的成分对比二者非常近似，见表63如美国加利福尼亚州的萨尔
19、顿湖、苏联里海边的切列肯等）。气水热液的成分：气水热液的成分：1）最主要组份是水；2）基本组份Na、K、Ca、Mg等；3）金属Cu Pb Zn等；4）气体H2S CO2 HCI等5）微量元素；Li、Rb、Cs、Br、Se、Te等。主要成分的性状：主要成分的性状：水、氧、硫和二氧化碳，特别是硫和氧的性状的影响较大。1）水成分主要性，运矿介质性，电解性(如褐铁矿、锡石等)，酸碱性。2）硫 H2S的分解性，当T高于400、压力为1.013X105Pa时分解 2H2S=2H2+S2 ，三者均为气体。低于上述条件则形成硫化矿。3）氧 化学活动性(如重晶石等形成于地表浅部)；亲氧性(如铀矿、钨矿等)。4）
20、二氧化碳可溶性，可溶于水形成大量碳酸盐矿床。盐度与 NaCI溶液之比，以重量（）表示。（三）气水热液的性质（三）气水热液的性质 1.物理性质物理性质 液体蒸气压液体蒸气压当液体和它的蒸气处在平衡时，气体分子的压力是一确定值。超临界液体超临界液体在一定温压下，气体和液体间已不再有什么区别的连续状态。临界点临界点气液之间不存在区别的温度和压力。水温度也与水中溶解的物质有关。根据布诺罗夫的实验，在水溶液中存在0.25 mol(浓度)的Na2CO3时，临界温度比纯水的临界温度升高24，热液矿物的液体包裹体(含 10的 NaCI或KCI)具有 4 3 7的临界温度。可见热液的临界温度和纯水的临界温度之间
21、有极大的差别。热液从岩浆中分出时主要呈超临界流体，只有当外压力小于临界压力时，才出现气相。而且在热液中除H2O外，还有CO2、SO2、O2、H2S、HF、HCI等高挥发组份。目前认为，这些组份在高压含矿流体中主要呈气体状态存在的。这也是我们称为气水热液的原因。2.化学性质化学性质 气水热液化学性质是随着温度、压力的降低，流经围岩的性质的不同以及它们相互间的作用，气水热液与其它溶液的混合等因素的影响而变化。如围岩蚀变等。临界点液体水密度水蒸气超临界点流体密度(g/cm3)压力(巴)温度()100100 03001.04005000.20.5蒸气压曲线沸点曲线液体水密度和蒸气的变化图 三、气水热液
22、中成矿元素的搬运和沉淀三、气水热液中成矿元素的搬运和沉淀 ()成了元素的搬运形式成了元素的搬运形式 1以硫化物的形式搬运以硫化物的形式搬运 因溶解度n 10-5 一n 10-27 moL(浓度)低，不可能大量聚集形成矿床。2以卤化物的形式搬运以卤化物的形式搬运 由AF别捷赫琴（1953）提出，证据有氯铅矿（PbCI2）、萤石、黄玉、水铝氟石等CI和F的矿物出现；各种金属元素的卤化物在水中溶解度比较大；在火山喷出物中有As、Fe、Zn、Sn、Bi、Ph、Cu等的可溶性氟化物和氨化物。存在问题一些亲硫元素的卤化物，低温难以对金属元素进行搬运。3以胶体溶液形式搬运以胶体溶液形式搬运 因许多金属硫化物
23、在胶体溶液中的含量，比在真溶液中至少大一百万倍；胶体溶液可以在任何温度和压力，尤其低温条件下产生；溶液中如有硫化氢和硫化钠等存在，可以阻止电解质对成矿物质胶体一的凝聚作用；在气水热液矿床中发现有胶体构造的矿石。但高温和长距离的运移对胶体溶液不利。4以易溶络合物的形式搬运以易溶络合物的形式搬运 很早以前B希托夫（1859）提出，目前获多人支持。(二二)成矿元素的沉淀成矿元素的沉淀 1温度的降低温度的降低 溶解度减小，硫化氢溶解度增加，S2浓度高，有利于硫化物沉淀。PbS+2H2OPb(OH)2+H2S 2压力的降低压力的降低 引起热液产生“沸腾“作用，增加溶液的浓度。更重要的是能使挥发分从溶液中
24、析出，如菱铁矿从溶液中的沉淀，可在温度不太高的条件下，由于压力迅速降低，重碳酸盐发生分解而形成。F e（HCO3）2FeCO3 H2O CO2 3PH值的变化值的变化 如由 UO2（CO3）3）4络阴离子组成的络合物，当溶液pH值为72，即近于中性溶液时，溶解度最大。当溶液的pH值大干或小平这个数值时，它的溶解度会很快减小，产生分解和铀矿物的沉淀。4氧化还原反应氧化还原反应 NaHgS2 H2O十12O2HgS（辰砂）2NaOH（S）Fe2Fe3时，可能水解形成揭铁矿或赤铁矿。目前，在低温条件下（大约80）细菌的作用能加速还原作用的进行。5不同性质溶液的混合不同性质溶液的混合 不含硫化氢而含金
25、属的卤水和含硫化氢和不含金属的卤水的混合，引起了闪锌矿和黄铁矿的沉淀。总之，促使成矿元素沉淀因素是多方面，在成矿中是相互影响相互联系。总之，促使成矿元素沉淀因素是多方面，在成矿中是相互影响相互联系。四、气水热液的运移四、气水热液的运移 ()气水热液运移的原因气水热液运移的原因 1由于渗流作用引起热液的运移由于渗流作用引起热液的运移 如有高水源的存在，可以引起压力差，形成水的动力，促使其渗流。2由于压力差引起热液的运移由于压力差引起热液的运移 静压力、应力和形成裂隙初期，即封闭裂隙生成瞬间，产生真空状态。3由于深部热源由于深部热源(岩浆热、变质热、地热梯度等)作用引起热液的运移作用引起热液的运移
26、 特别是对流循环对一些矿床的形成起了极大的作用。图-新西兰怀拉克现代地热系统 近地表下5公里深处实测（连线）和估算（断线）的等热线垂直剖面图 （据斑韦尔1961和埃尔德1965修改）4由于冷却中的岩浆释放出所溶解的流体引起的热液运移由于冷却中的岩浆释放出所溶解的流体引起的热液运移 流体释放出时温度高，含挥发份，内应力大，能沿高渗透带进行运移。地面200 200 300 5公里350 1公里250 100 250 100 维卡答河WE (二二)气水热液运移的通道气水热液运移的通道 分原生和次生两类:1原生孔隙原生孔隙 主要为造岩矿物的粒间间隙、层面空隙、喷发岩的晶洞和空洞。如花岗岩的孔隙度很小，
27、为0.370.5，而火山喷出岩和凝灰岩的孔隙度可高达50。沉积岩中石灰岩孔隙度为 5、砂岩为 15、页岩为3 0。但对气水热液的运移来说，有意义的是有效孔隙度。即允许溶液流通的相互连通的孔洞的体积与岩石总体积之比，例如孔隙度为30的孔隙小而不相互连通的页岩比孔隙度只有5而孔隙彼此相连的石灰岩来说是难以渗透的。此外，斯米尔诺夫（1976）还认为，计算有效孔隙度时，孔洞的绝对大小很重要，根据这一标志可把孔隙分为三类：1）超毛细管孔隙或一般孔隙，其直径大于 0.5 mm，液体在其中的运动按流体静力学进行；2）毛细管孔隙，其直径为 0.0002 0.5mm，液体在其中运移决定于表面张力或外力（气体的压
28、力、静压力、构造压力等）；3）亚毛细管孔隙，直径小于0.0002mm，液体只能通过扩散作用而运移。2次生裂隙次生裂隙 又分非构造裂隙和构造裂隙两类：非构造裂隙如溶解空隙、岩石体积胀缩而产生的裂隙、矿物结晶或重结晶而形成的裂隙、崩塌角砾裂隙、火山角砾空隙等。构造裂隙主要指地壳运动所产生的断裂和与之有关的一系列裂隙。如层间和层内的剥离空隙、岩石的一般构造裂隙、单个的断层等。二者比较构造裂隙对热液运移和矿质沉淀有更为重要的意义。构造裂隙对热液运移和矿质沉淀有更为重要的意义。因此在研究热液矿床时，对构造控制因素的研究是非常重要的。因此在研究热液矿床时，对构造控制因素的研究是非常重要的。(三三)热液活动
29、与地质构造的关系热液活动与地质构造的关系 因构造成因形成的裂隙，在热液成矿作用中比其它成因裂隙更为重要，因此必须重视热液活动与地质构造关系的研究。为了查明热液活动与构造的关系，一般可根据构造在热液运移和矿质沉淀中所起的作用，将构造要素划分为：导矿构造、配矿构造和容矿构造（图）。导矿构造导矿构造是指热液自深部地段进入矿田范围的通道是指热液自深部地段进入矿田范围的通道。各种类型的深断裂是常见的导矿构造。在其周围经常星罗棋布地分布有矿田和矿床（图）。在剧烈褶皱地区，有些陡的有利于矿液循环的岩层或岩系，也可形成矿液上升的主要通道。在多数情况下，导矿构造本身不含有矿体，只有某些矿化痕迹，如矿化蚀变和浸染
30、矿化，它们虽无工业意义，但可用来在毗邻地区追踪矿床所在。配矿构造配矿构造是矿液从导矿构造出来后，向成矿地段方向运移的构造。是矿液从导矿构造出来后，向成矿地段方向运移的构造。它们经常是与导矿构造交错或联接的断裂、裂隙带或透水层。对矿液上升很有利的配矿构造，是在导矿断裂上盘方向、有向上分叉的断裂或透水层（图）。横断层或斜断层和逆断层把导矿通道切成构造块段，溶液也可沿着这些断层分散（图）。容矿构造容矿构造是使矿体定位，并决定其形态、产状、大小，有时决定其内部结是使矿体定位，并决定其形态、产状、大小，有时决定其内部结构的构造。构的构造。需要指出，由于成矿作用是一个长期而复杂的过程，因此在实际工作中，在
31、某些成矿地区，往往不易区分导矿构造和配矿构造不易区分导矿构造和配矿构造。在这种情况下，一般将二者通称运矿构造运矿构造。甚至在一些地区运矿构造与容矿构造也是一致的运矿构造与容矿构造也是一致的。二道沟菜呛子小北沟大线沟三道岔四道岔五道岔东坨腰子八家子夹皮沟庙岭1.61.321.81.21.80.10.512.53.54.52.5断断 裂裂大大 砬砬 子子夹夹 皮皮 沟沟01KM N5560-8060-7060-8070-7545-8041-5575-5075-2560-70 501.20.1金矿床金矿脉断裂产状矿床间距矿床与断裂间垂距辉发河断陷两江断陷会全栈断裂六棵松-小蒲柴河断裂石棚沟金矿带夹皮
32、沟金矿带海沟金矿带金城洞金矿带SWW向主压应力016KMNEE向主压应力板庙子 夹皮沟金矿带导矿构造与容矿构造关系图导矿、配矿、容矿构造关系图 含矿热液沿渗水断裂（a）和沉积岩层 （b）运移道路示意图（剖面图）箭头表示上升合矿热浪运移的道路导矿逆断层沿前缘不均匀运动形成的横断裂上成矿热液分散流动道路平面示意图 1一逆断层；2一横断层；3一热液分散流动的道路导矿构造导矿构造配矿构造配矿构造容矿构造容矿构造123 五、气水热液矿床的成矿方式五、气水热液矿床的成矿方式 气水热液矿床的成矿方式，主要有充填作用和交代作用两种。()充填作用及充填矿床特征充填作用及充填矿床特征 概念：概念：热液在围岩内流动
33、时，与围岩间没有明显的化学反应和物质的相互交换，只因温、压变化使热液中成矿物质直接沉淀在围岩孔洞或裂隙中，这种成矿作用叫做充填作用充填作用。形成的矿床则称为充填矿床充填矿床。特征：特征：矿体形状决定于原有空隙形状，多为脉状，与围岩界线清楚。矿物沉淀顺序通常从孔隙的两壁向里面生长，其最发育的晶面指向热液供应的方向。充填作用形成的矿石，常具有典型的构造，作为识别充填矿床的标志。如梳状构造、晶簇构造、对称带状构造、角砾状构造及同心圆状构造等（图611、612）图 611各种各样的裂隙脉 图612充填脉中矿物的生长情况A-囊状;-膨胀矿脉;C-席状;D-雁行状;E-链环状1-脉壁;2-石英晶体;3-闪
34、锌矿;4-紫水晶;5-晶洞 ()交代作用及交代矿床特征交代作用及交代矿床特征 概念：交代作用概念：交代作用系指矿液与围岩发生化学反应或置换作用，而造成矿质的聚集。也即是在一定温、压下与围岩相互作用，由一个原生的矿物集合体，向一组更稳定的新矿物的转变。由交代作用形成的矿床，称交代矿床。交代矿床。特征：特征：交代作用特征交代作用特征围岩中原有矿物溶解和新矿物沉淀几乎是同时进行。岩石始终保持固体状态。在交代作用前后，岩石体积基本保持不变。交代矿体特征：交代矿体特征：1.矿体外形不规则，矿体和围岩界线不清楚，呈过渡关系；2.矿体常含有未被交代的围岩残余，仍保留原来的构造方向而没有变动；3.保存原岩石结
35、构和构造。如火山岩的斑状结构，条带、褶曲及角砾等；4.矿物晶体完整(如黄铁矿、石榴石等),因生长不受空间限制,多方向生长；5.产生假象矿物，即一种矿物被另一种矿物交代的现象。注意：某些矿床形成是充填和交代两种作用的结果。图 交代作用的特征 1一矿体中呈悬挂状围岩碎块；2一矿体中保留围岩的层理；3一保留原来围岩的褶皱构造；4一矿体切割围岩的层理；5一晶形很好的晶体；6一切割层理的黄铁矿晶体；7一非交代成因的黄铁矿（与5、6比较）；8一矿体不规则锯齿状外形 交代作用的主要类型：交代作用的主要类型：扩散交代作用和渗滤交代作用两个主要类型。1扩散交代作用扩散交代作用通过停滞的粒间溶液，由于组份的浓度差
36、（浓度梯度）以分子或离子扩散的方式缓慢地进行。组份的带出或带入并非依靠溶液的流动。2渗滤交代作用渗滤交代作用组份移动或带出或带入通过压力差靠溶液流动进行的。影响交代作用的因素：影响交代作用的因素：1组份活动性及浓度组份活动性及浓度矿物共生组合的形成与参加作用组份的化学活动性有关。组份的浓度也对活动性有影响。当某元素浓度增高时，该元素活动性相应降低，甚至可由活动转变为惰性。因此组份活动性不同，将影响到矿物共生组合。2温度和压力温度和压力溶液的物态变化和内应力大小都和温度有关。溶液在高温条件具较大的活动性和扩散能力，易与围岩发生剧烈的交代作用。当溶液中气体增加时其内应力也相应增加，导致溶液活动性的
37、增加，有利于交代作用的进行。相反，外压力(围岩压力)增加，对溶液的活动性和交代作用的进行有很大的影响。例如 WO2CI2 2CaCO3CaWO4+CaCI2+2CO2 如在深部压力过大时，CO2不易逸出，则不利于形成交代的白钨矿，因之只有在较浅部位适宜的压力条件下，才利于反应的进行，即促使交代作用的产生。3围岩的性质和构造 选择交代作用：选择交代作用：选择交代作用对成矿有着重要意义。主要表现：交代成因的矿石严格地集中在一定的接触带或岩层中。特别是切穿不同成分岩石的交代矿脉中(图614)。图 614切穿硅质一泥质岩的石英一锡 石一电气石脉，交代作用沿 泥质薄层发育 （据民马克阿里斯特）选择交代作
38、用决定予以下三个因素：选择交代作用决定予以下三个因素：（1）决定于岩石的化学性质）决定于岩石的化学性质岩石分三类：有利于交代作用的岩石，如石灰岩、白云岩、火山碎屑岩等；不完全利于交代作用的岩石，如酸性、基性和硷性成分的深成岩和熔岩、变质岩、长石砂岩等；不利于交代作用的岩石，如石英岩、泥质页岩、砂岩等。（2）决定于最适宜的孔隙度）决定于最适宜的孔隙度这种孔隙度一方面要足以使溶液的渗滤作用，而另一方面又要使间隙水包围被交代岩石的各个颗粒。在各地层中不同岩层及层系，都有不同孔隙度特性，这种特性就决定了其中某些岩层最有利于上述的渗滤作用，并可发生选择交代作用。如苏联中亚卡拉马扎山各种岩石孔隙度变化千万
39、分之几到13之间，但对形成交代铅锌矿床最为有利的孔隙度为48的岩石。（3）决定于渗滤效应）决定于渗滤效应这种效应导致矿石在渗透性差的所谓“遮盖层”的岩石下面集中。“遮盖层”常由页岩或其他渗滤性差的岩石组成。如招平金矿带。六、气水热液矿床的围岩蚀变六、气水热液矿床的围岩蚀变 概念：概念：岩石在气水热液作用下，发生一系列旧矿物为新的更稳定的矿物所代替的交代作用，称为蚀变作用蚀变作用。由于气水热液矿床矿体四周的围岩，在成矿作用过程中经常发生蚀变作用，因此称为围岩蚀变围岩蚀变。遭受了蚀变的围岩称为蚀蚀变围岩变围岩。值得注意的是这种蚀变作用，往往并不局限于矿体的周围，可以包括热液流经的范围，它常远远地超
40、出矿体分布的范围。围岩经蚀变后不仅发生化学成分和矿物成分的变化，同时也发生不同程度的物理性质方面的变化，朝颜色、比重、硬度、孔隙度等的变化。围岩蚀变的种类很多，目前还没有一个统一的命名标准。可根据蚀变作用所产生的主要矿物来命名，如绢云母化、绿泥石化、石英化等；可根据蚀变后的岩石命名，如云英岩化、矽卡岩化、青盘岩化等；有的则以特征性的交代元素、化学组份或化合物作为命名依据，如钾化、钠化以及碳酸盐化和硫酸盐化等；甚至还有的用蚀变岩石的颜色或颜色的变化来命名，如红色蚀变、浅色蚀变和退色蚀变等。()影响围岩蚀变强度的因素影响围岩蚀变强度的因素 原岩的矿物成分和化学成分；气水热液的化学成分、浓度、pH值
41、和Eh值等；温度；压力。此外，蚀变作用进行的时间长短、围岩距矿体的远近、热液通过的数量、裂隙发育的程度或者岩石渗透性的大小等，虽然不决定形成矿物的种类，但却是决定蚀变作用强度的重要因素。(二二)研究围岩蚀变的意义研究围岩蚀变的意义 1.有利于发展成矿理论有利于发展成矿理论 由于围岩蚀变是整个热液成矿作用的一部分，蚀变矿物的形成与矿石的沉淀在成因上有着非常密切的联系。因此，可以根据蚀变围岩在化学成分、矿物成分上的变化，来了解成矿时的物理化学条件、成矿热液的性质及其变化、矿物沉淀原因、分布的规律等，从而解决矿床的成因，丰富并发展成矿理论。2有利于找矿有利于找矿 蚀变围岩是重要的找矿标志。由于蚀变围
42、岩分布的范围比矿体要大，在找矿时易被发现，所以长期以来即作为一种重要的找矿标志。它不仅可以指出地面上的矿体的形状和位置，而且也能指示地下盲矿体的存在。同时还可进一步根据蚀变岩石的组成矿物、分布范围和强度，预测矿产的种类、赋存的位置以及富集的程度。例如云英岩常伴生有钨、锡和铀矿化；青盘岩常伴随有金、银、铜、铅和锌等。围岩蚀变强烈而广泛发育者，一般可预示有大矿或富矿的存在。有时蚀变岩石本身就是矿产，如明矾石、叶蜡石和菱镁矿等。(三三)围石蚀变的主要类型及其合矿性围石蚀变的主要类型及其合矿性 1矽卡岩化矽卡岩化 矽卡岩是由石榴石（钙铝榴石一钙铁榴石系列）、辉石（透辉石一钙铁辉石）及其他一些钙、铁、镁
43、的铝硅酸盐所组成的岩石，它主要发生在中酸性侵入体与碳酸盐类岩石接触带或附近，在中等深度条件下，经气水热液高温交代作用形成。在交代蚀变过程中，从碳酸盐类岩石中，几乎带出了全部CO2及部分CaO和MgO，带人大量的SiO2、Al2O3和Fe2O3；从酸性岩中，则有大量的CaO、MgO和Fe2O3的带入和K2O和Na2O和SiO2 带出。常有含挥发份矿物，如方柱石、含氯阳起石、萤石、氟磷灰石、黄玉、斧石、电气石等。此外还有如绿泥石、石英及钙、镁、铁的碳酸盐等典型的热液矿物。在矽卡岩中常见的金属矿物主要为磁铁矿、白钨矿、锡石、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂以及辉钼矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等。与矽卡岩有关的矿
44、产主要有钨、锡、钼、铁、铜、铅一锌等。2云英岩化云英岩化 云英岩化是一种重要的高温气水热液的蚀变作用，主要产生在花岗岩类中。蚀变后的云英岩呈浅灰、灰、灰绿及灰黄色，中一粗粒结构，粒径以 1 5 mm最常见。具花岗变晶、花岗一鳞片变晶及鳞片变晶结构。主要由石英和白云母组成。云英岩化的交代反应为：3NaAISi3O8 K 2HKAI2AISi3O10(OH)2 3Na 6SiO2 钠长石 白云母 石英 或者是：3KAISi3O8 H2O KAI2AISi3O10(OH)2 2KOH 6SiO2 钾长石 白云母 石英 在作用过程中常有F、B、H2O等挥发份和其他金属元素参加。云英岩化常与钨、锡、钼、
45、铋、铌、钽、铍、锂等矿床有关。钨、锡、钼、铋、铌、钽、铍、锂等矿床有关。3钾长石化钾长石化 钾长石化包括微斜长石化、天河石化、透长石化、正长石化和冰长石化(中一低温)。由于上述矿物的区别比较困难，成分几乎完全相同，统称为钾长石化。与钾长石化有关的交代蚀变岩石，主要有：钾长岩、钠长石钾长岩、石英钾长岩、黑云母钾长岩以及霓石钠长石钾长岩等。钾长石化与许多类型矿床有成因上的联系。如在铌、钽、铍、锂铌、钽、铍、锂有关的蚀变花岗岩、钨锡钨锡石英脉型和矽卡岩型矿床。斑岩型铜一钼铜一钼矿床以及某些铅、锌、金、铅、锌、金、铀、稀土铀、稀土等矿床中，钾长石化常是一种重要的或特征性的蚀变作用。钾长石化常是一种重要
46、的或特征性的蚀变作用。4钠长石化钠长石化 钠长石化是一种分布广泛和具有重要意义的蚀变作用钠长石化是一种分布广泛和具有重要意义的蚀变作用。从气化一高温到低温阶段都可发生。不同性质岩石都可发生钠长石化，但在中、基性火成岩中常见。在与矿化有关的花岗岩中，顺序是钾长石化钠长石化云英岩化(图6-15)。三者是气化高温热液时花岗岩类蚀变(硷质交代)作用的结果，有二者在超临界状态下进行的，到云英岩化阶段变为热液状态。热液酸度逐渐上升，云英岩化以后酸度降低，变为晚期钠长石化和晚期微斜长石化。据蚀变矿物相，可划分：单矿物钠长石相；云母钠长石相；石英钠长石相；绿泥石钠长石相等等。钠长石化不仅与许多稀有元素，如铍、
47、铌、钽、稀土稀有元素，如铍、铌、钽、稀土等矿床，也与钨、锡、钨、锡、金、铁、铜、磷、黄铁矿金、铁、铜、磷、黄铁矿等热液矿床有密切的成因联系。5青盘岩化（亦称变安山岩化）青盘岩化（亦称变安山岩化）青盘岩化青盘岩化指安山岩、玄武岩、英安岩及部分流纹岩，有时中酸性浅成侵入岩，在中低温(近地表或地表)热液作用下，特别在CO2、硫和水等作用下产生的一种蚀变作用。青盘岩呈暗绿、绿、褐绿等颜色，外貌上可保持原来火成岩的特征，变余结构常较明显，如变余安山结构，变余火山碎屑结构等。构成青盘岩的蚀变矿物以绿泥石、碳酸盐（方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿和菱锰矿等）黄铁矿、绿帘石和钠长石为主。有时有石英、绢云母和黝
48、帘石等。当青盘岩化中某些主要矿物较为发育肘，可划分出蚀变相，如绿泥石一绿帘石一钠长石相；绿帘石一黄铁矿一碳酸盐一绿泥石相；黄铁矿一绿泥石一碳酸盐相和绢云母一碳酸盐一级泥石相等等。与青盘岩化有关的矿床有斑岩型铜钼铜钼矿床、热液黄铁矿黄铁矿矿床、脉状铜铜矿和多多金属金属矿床、金和金一银、金和金一银矿床等。6绢云母化、绢英岩化和黄铁绢云岩化绢云母化、绢英岩化和黄铁绢云岩化 绢云母化是一种非常广泛和重要的中低温热液蚀变作用绢云母化是一种非常广泛和重要的中低温热液蚀变作用。稳定的中低温热液条件(作用过程基本上与云英岩化相似，只不过形成温度较低)，热液中常含有钾。在各类火成岩中，以中、酸性火成岩最易绢云母
49、化。长石类铝硅酸盐类矿物最易为绢云母所交代。如正长石的绢云母化可能反应式为：3KAISi3O82HKA12AISi3O10（OH）22K6SiO2 正长石 绢云母 石英 绢云母化常伴随着石英和黄铁矿的产生，形成绢英岩化和黄铁绢英岩化(当绢英岩中黄铁矿含量超过5时，可称为黄铁绢英岩)。这两种蚀变一般代表典型的中温热液蚀变。在热液成因多种金属多种金属（An、Cu、Ph、Zn、Mo和和Bi等）和非金属（萤石、萤石、红柱石、刚玉红柱石、刚玉等）矿床中，都能看到绢云母化。但最广泛而显著的绢云母化，则常与各种中温热液硫化物矿床伴生，中温热液硫化物矿床伴生，特别是斑岩型铜钼矿、黄铁矿型铜特别是斑岩型铜钼矿、
50、黄铁矿型铜矿和多金属矿床。矿和多金属矿床。7绿泥石化绿泥石化 绿泥石化也是一种中、低温热液的重要而常见的蚀变作用绿泥石化也是一种中、低温热液的重要而常见的蚀变作用。原岩主要是一些中性一基性火成岩，如安山岩、闪长岩、玄武岩和辉长岩等，部分酸性岩和泥质岩也可产生绿泥石化。常与其它热液蚀变作用（如电气石化、绢云母化、硅化、碳酸盐化等）共生，很少单独出现。绿泥石是一种蚀变矿物，它主要由富含铁、镁硅酸盐矿物蚀变而来（如黑云母、角闪石、辉石等）。如黑云母的绿泥石化的可能反应式为：2K(MgFe)3AISi3O10(OH)2+4H+AI(MgFe)5AISi3Ol0(OH)8+(MgFe)2+2K+3SiO
