第六章气水热液矿床概论

1、第六章 气水热液矿床概论气水热液矿床概论Hydrothermal Ore Deposits Contents一、气水热液及其地成矿作用中的意义二、气水热液的来源，主要成分和性质三、气水热液中成矿元素的搬运和沉淀 四、含矿气水热液的运移 五、气水热液矿床的成矿方式 六、气水热液矿床的围岩蚀变 七、气水热液矿床成矿温度和压力（深度）的测定 八、气水热液矿床的矿化期，矿化阶段和矿物生成顺序九、热液矿床及其的分类十、热液矿床的分带性一、气水热液及其地成矿作用中的意义一、气水热液及其地成矿作用中的意义1、气水热液、气水热液： 气水热液气水热液是指地一定深度（几十几十公里）下形成的，具有一定温度（几十几百

2、度）和一定压力（几十几百几千巴）的气态和液态的溶液，其成分以H2O为主，并含有F 、Cl、 Br、 S、 C等多种挥发成分，以及W 、Sn 、Mo、 Nb、 Ta、 TR、 Cu、 Pb、 Zn 、Ag、 Hg等成矿元素，因此成分以H2O为主，并主要呈液态，故称为气水热液或简称为热液。 2、气水热液在成矿作用中的意义、气水热液在成矿作用中的意义1） 气水热液广泛存在于各类成矿作用中（1） 是岩浆矿床和伟晶岩矿床演化到一定阶段的产物。（2） 是接触交代矿床和热液矿床的主要含矿介质，对矿质携带、搬运和沉淀起主要作用。（3） 对火山成因矿床和某些沉积矿床的形成具有一定影响。（4） 对变质矿床形成中矿

3、质的迁移、沉淀具重要作用。2）成矿作用过程中，热液能把深部的矿质以及分散在岩石中的成矿元素萃取出来，搬运到一定部位，以充填、交代等方式使矿质沉淀，形成矿床。 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 （一）气水热液的来源（一）气水热液的来源气水热液来源的研究途径：（1）实际资料和理论推测；（2）现代地热系统观察研究；（3）矿物流体包裹体；（4）同位素地球化学；（5）高温高压水-热体系实验等。气水热液的主要来源（成因）：岩浆的，地下水的，海水的和变质的。 1岩浆热液岩浆热液概念：岩浆热液是与岩浆处于平衡的或从岩浆中分出的气水溶液。 岩浆热液存在的证据：（1）现代地质观

4、察： （2）地质证据： （3）实验证据： 各种岩浆均含一定量的水，如:P9.7Kb, T=10800C时，出现上临界点上临界点，水在SiO2熔体中的溶解度达25%（重量），高于此临界点，水在硅酸熔体中可以无限溶解，只存在一个统一的熔体相；低于上临界点时，含水硅酸盐熔体可分为一个富水相和一个富硅酸盐相，最终都可分出热液。各种岩浆均会一定量的水，如P9.7Kb,T=10800C时，出现上上临界点临界点，水在SiO2熔体中的溶解度达25%（重量），高于此临界点，水在硅酸熔体中可以无限溶解，只存在一个统一的熔体相；低于上临界点时，含水硅酸盐熔体可分为一个富水相和一个富硅酸盐相，最终都可分出热液。上临界

5、点上临界点说明：（1）影响水从岩浆中分离的主要因素： a.岩浆中水的溶解度； b.温度和压力。（2）水从岩浆中分离的时间：可在岩浆结晶的最终阶段前很早就开始，并可在结晶的整个温度范围内持续很长时间。（3）一般情况下，在比较开放的系统中，岩浆开始分馏要比封闭系统早，即在较高的温度条件下开始，同时结束也较早。 2地下水热液地下水热液1234kmMETEORIC地下水热液的形成过程（1）： 1）下渗）下渗： 在大陆区，一定的水文条件下（主要是构造裂隙带），地下水可下渗到地下几百米几公里深处。 地下水热液的形成过程（2）：2）升温：）升温：地下水深循环的过程中会升温。其热源有：a 地 热 梯 度 ：

6、地 热 增 温 率0.60.150C/m, 500m处形成3000C。b岩浆烘烤。c放射性元素蜕变。d与高温火成热液的混合。 地下水热液的形成过程（3）：3）盐度增加：）盐度增加： 地下水循环过程中，水岩作用及其他因素导致其成分和性质发生变化。流经含盐类沉积物较多的地层时，可溶解盐类，形成地下热卤水热卤水。 地下水热液的形成过程（4）：4）含矿热液的形成：）含矿热液的形成： 深循环的地下水与岩浆接触，地下水受热和矿化，并增加萃取金属的能力。 3海水热液海水热液 由下渗的海水形成，主要产生在海洋环境。 在海洋底部，海水可沿岩隙，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

7、可以流经的围岩中萃取成矿物质，然后通过断裂，火山口或爆破带，再流入海中，与海水作用形成火山沉积矿床。 黑烟囱Oftedahl C. 1958. 喷气沉积矿床的理论，v80. part 1, p.1-19于1979年被发现1958年Chris Oftedahl已预见black smokers海水热液海水热液 有利部位有利部位：在海洋扩张中心，火山岛弧海洋岛屿和大陆边缘地区，这种下渗海水对成矿具重要意义。矿床矿床：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床。 4变质热液变质热液变质热液： 在变质作用（主要是含水矿物的脱水作用）中与变质的岩石平衡的，或从中分出的水溶液，叫做

8、变质热液。 （1）变质水的来源：含水矿物，成岩原生水，岩石中埋藏水，以前者为主。（2）变质作用能产生大量的变质水：1Km3沉积物变质，能释放出约1亿吨水。（3）变质热液受原始地质体的成因，变质作用的强度和类型（接触变质和区域变质）控制。一般变质程度增加，产生变质热液越多。不同变质强度岩石中的含水量 （原岩）绿片岩相角闪岩相麻粒岩相（原岩）绿片岩相角闪岩相麻粒岩相沉积岩 2030%6% 28% 0.5%基性火山岩 5%3.15% 1.03% 0.35% 5其它来源热液其它来源热液建造水（Formation water）地幔热液 (Mantle fluid)6不同来源热液的不同来源热液的1818O

9、 ODD特征特征海海 水水： SMOW；地下水地下水： 服从D818O10（Craig方程）；岩浆水岩浆水： 18O69； D-48-80；变质水变质水： 18O525 D-20-65。 (二二) 气水热液的成分气水热液的成分1、研究气水热液成分的途径、研究气水热液成分的途径1）气成热液矿床的矿石成分及围岩蚀变特点的研究；2）气成热液矿床中矿物中的液体包裹体成分研究；3）火山喷发物的成分及火山活动地区的热泉及其中沉淀物质成分研究；4）深层地下水（深钻和深部矿井中获得的）的成分；5）现代地热系统的详细研究。 2、气水热液的成分、气水热液的成分1）最主要组份：水（H2O）。2）基本组份：主要的造岩

10、元素和挥发性组份：Na、K、Ca、Mg、Sr、Ba、Al、Si等；Cl、F-、SO42-、P等。3）金属成矿元素： 主要是亲铜元素：Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、Sb、Bi、Hg等； 其次为过渡性元素：Fe、Co、Ni、Mn等； 稀有、稀土放射性元素：W、Mo、Be、TR、U、In、Re；4）溶解的气体：H2S、CO2、HCl等；5）其它微量元素：主要是稀散元素：Li、Rb、Cs、Br、I、Se、Te等。 3、气水热液组份的性状： （1）水）水水是气水热液的主要组分，它不仅是成矿物质的搬运介质，而且在成矿作用的地球化学过程中起着极大的作用。a.水解作用：溶解物质或使某些矿物沉淀。b.水的

11、电离：H2O H+ +OH，影响溶液的pH值，对成矿物质的迁移，搬运、沉淀均起重要的作用。 （2）二氧化碳（）二氧化碳（CO2） CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO 2H+ + CO32a. CO2的溶解量与溶液中CO32成正比，同时与pH值有关；b. CO2在溶液中的溶解度与温度呈反比，温度降低，CO2作用增强，因此，在热液矿床的中、低温阶段，常出现大量的碳酸盐矿物，以及碳酸盐化围岩蚀变。 （3）氧（）氧（O）：）： 氧在成矿过程中的活动性：a.在高温阶段：温度高，热液中CO2、H2S不能相对集中，O2起重要作用，和许多金属、非金属化合形成氧化物：O2 + Fe =Fe3O4(

12、M+); O2+Sn锡石。b.在中温阶段：溶液中H2S离形成大量S2，此时，氧的作用处于次要地位，元素主要与S作用形成硫化物。c.低温阶段：氧化作用又相对活跃，部分亲铁元素与氧化合，而亲硫元素则与S化合，这一阶段形成两类矿物：氧化物+ 硫化物。d.表生阶段：O最高、活性最大，C、S被氧化、形成H2SO4和H2CO3，于是形成大量硫酸盐矿物和碳酸盐矿物。 （4）硫（）硫（S）成矿热液中，硫以H2S形成存在，并具电离：H2S H+ +HS HS H+ + S2S2 = K1K2H2S / H+2 可见，S2-与溶解的H2S浓度成正比，与H+成反比，因此，大量S2-只有在碱性介质中形成。 H2S对热

13、液成矿作用的影响：a.高温条件下：（约4000C），H2S在高温热液中不能电离，而以H2S气体分子存在，不能参与化学反应，故高温热液中难生成的硫化物。b.中温条件下：随着温度下降，H2S在水中溶解度增加，溶液中S2增加，对硫化物大量形成具重要意义。 S对热液成矿作用的影响：S2 S22 S0 S4+ S6+ 氧化程度增加还原环境 形成自然 与O结合形成SO2，形成金属 硫，主要 近地表时+H2O形成硫化物 见于火山 亚硫酸氧化成硫酸， 喷气中 形成硫酸盐矿物。 硫的地球化学性状决定硫化物主要在中、深和碱性条件下形成，而硫酸盐只能在近地表环境下形成。 （三）气水热液的性质（三）气水热液的性质 1

14、、气水热液的物理性质 ; 2、气水热液的化学性质 .1、气水热液的物理性质、气水热液的物理性质（1）液体的蒸气压）液体的蒸气压：当液体和它的蒸气处于平衡时，气体分子的压力是一个确定值，该值被称为液体的蒸气压。（2）超临界液体）超临界液体：在一定的温度和压力条件下，H2O呈现出一种处在液体和气体之间的连续性状态，这种状态的H2O称为超临界液体。（3）临界点）临界点：气液之间不存在区别的温度和压力，叫做临界点。水在温度和压力超过临界点（374.150C和2.21107Pa）时，呈超临界流体存在。 说明：水的临界温度与水中溶解的物质有关，一般情况下，水盐体系的临界温度高于纯水的临界温度。因此，气水热

15、液的临界温度和纯水的临界温度之间有极大的差别。（4）气水热液的状态）气水热液的状态：大多数研究者认为，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，热液中除H2O以外的其它气体组分如HF、CO2、SO2、O2、H2S等 在含矿流体中主要呈气体状态存在。2、气水热液的化学性质、气水热液的化学性质 大量研究表明，在气水热液成矿作用过程中，气水热液的化学性质是变化的，以pH为例：一般出现下列演化：酸性弱酸性弱碱性碱性中性。 1）岩浆分异的气液相因含较多酸性组分，呈酸性。2）岩浆气液与围岩反应（如云英岩化、钾化）则变为碱性溶液：3KAlSi3O8 + 2CO2 +2H2O

16、 = 2KAl2(AlSiO10)(OH)2 + 2K2CO3 + 12SiO2(Ksp) （酸性溶液） (MuS) （碱性溶液） （Q）3）在一些低温热液矿床中出现的蚀变，如Ser化、Cc化等是在碱性介质条件下形成的，pH=910。气水热液的化学性质4）在一些浅成热液矿床中出现的蚀变有次生石英岩化、高岑土化、明矾石化，是在酸性介质中进行的，pH=37。O增高，SO42形成。5）矽卡岩矿床的石英包裹体研究，pH=73（苏远东），为偏碱性介质下形成。6）大多数硫化物沉淀是在碱性介质条件下形成的。 总之，气水溶液的pH值，在成矿作用过程中是有变化的，但大多数化学反应是在中性、弱碱性和弱酸性环境中进

17、行的。另外，气水热液成矿过程中，多数属于还原环境。气水热液的化学性质三、含矿气水热液的运移三、含矿气水热液的运移（一）气水热液运移的原因：（一）气水热液运移的原因：1、由于渗流作用引起热液的运移；高水源存在，引起压力差，促使渗流。2、由于压力差引起热液运移；3、由于深部热源的作用引起热液的运移；4、由于冷却中的岩浆释放出的溶解的流体引起热液运移。 由于深部热源的作用引起热液的运移（二）气水热液运移的通道：（二）气水热液运移的通道：原生通道+ 次生通道。 1原生孔隙：原生孔隙：造岩矿物的粒间间隙，层面空隙，喷发岩的晶洞和空洞。 有效孔隙度有效孔隙度：允许溶液流通的相互连通的孔洞的体积与岩石总体积

18、之比。2次生裂隙：次生裂隙： a.非构造裂隙非构造裂隙：溶解孔隙，体积膨胀裂隙，结晶重结晶引起裂隙、崩塌角砾裂隙、火山角砾空隙等。 b.构造裂隙：构造裂隙：对热液运移和矿质沉淀具十分重要意义。（三）热液活动与地质构造的关系（三）热液活动与地质构造的关系 热液活动和构造变动密不可分，热液活动过程，也是含矿构造发生发展的过程。 热液成矿构造要素分类：（1）导矿构造;（2）配矿构造;（3）容矿构造. （1）导矿构造： 热液自深部地段进入矿田范围的通道：如深断裂、陡立岩层、岩系。 （2）配矿构造： 矿液的导矿构造出来后，向成矿地段一方向运移的通道，常为与导矿构造交错或联结的断裂、裂隙或透水层。 （3）

19、容矿构造：容矿构造： 使矿体定位，并决定其形态、大小、产状等构造。（4）运矿构造：运矿构造： 导矿构造和配矿构造统称为运矿构造。 四、气水热液中成矿元素的搬运和沉淀四、气水热液中成矿元素的搬运和沉淀（一）热液中成矿物质的搬运形式及其变化（一）热液中成矿物质的搬运形式及其变化 成矿元素在热液中的搬运形式与热液和矿质的来源、性质、成矿元素的地球化学特性、成矿物理化学条件（T、P、pH、Eh）有关。共有四种假说：共有四种假说：a.以硫化物形式搬运;b.以卤化物形式搬运;c.以胶体溶液和真溶液形式搬运;d.以络合物形式搬运。 1、以硫化物形式搬运、以硫化物形式搬运 鉴于热液矿床中，矿物大多数以矿化物形

20、式出现而提出此假说。但由于绝大多数金属硫化物在水溶液中的溶解度非常低，形成规模矿床不现实。 2、以卤化物的形式搬运、以卤化物的形式搬运依据：依据：（1）金属卤化物在水中的溶解度较大；（2）火山喷出物中见含高盐度的氯化物溶液和Pb、Zn、Cu、Fe、Zn、W、Mo等的可溶性氟化物或氢化物；（3）一些矿床中出现含F、Cl的矿物，如，萤石、黄玉、氯铅矿等；（4）矿物包裹体中K、Cl、Na含量高，有时有NaCl等子晶出现。 实验表明，许多高价金属阳离子Fe3+、Zn4+、Sn4+、Nb5+、Te4+、W6+的简单卤化物溶液中是不稳定的，极易发生水解，不可能被搬运很远成矿。只有高温气化阶段的W、Sn可能

21、以卤化物方可搬运。 3、以易溶络合物的形式搬运、以易溶络合物的形式搬运（1）络合物络合物：是由简单化合物组合在一起形成的多分子化合物。络合物的溶解度是简单化合物的几百万倍，而且具有很大的稳定性，在溶液中能长距离搬运，而不发生水解和沉淀。成矿物质以络合物形式搬运已被广泛接受。 （2）络合物的组构：由三部分组成： 中心离子或络合物形成体：常为一些电价高、离子半径小、电场 络阴离子 强度大的金属离子：Fe2+、3+、Cu+、Be2+、Nb5+、Ta5+. 络合物 配位体：为阴离子，F、Cl、O2、S2、SO42、HCO3、OH、CO32等。 碱金属阳离子：K、Na 等易于与络阴离子形成稳定的络合物。

22、 （3）络合物的种类：）络合物的种类：a.卤化物络合物：PbCl42、PbCl1+、CuCl42、CuCl3等；b.硫氢化合物络合物：PbHS2、Pb(HS)3、Zn(HS)2、CuS(HS)33等；c.碳酸盐络合物：ClO(CO3)2、ClO(CO2)24等；d.羟基络合物：Sn(OH、F)62、Be(F、OH)4等；e.有机物络合物。 一般认为，在热液中两种络合物最重要，即硫化物、硫氢化物络合物和氢化物络合物。 4、以胶体溶液形式搬运、以胶体溶液形式搬运胶体溶液指分散程度在0.1m1nm之间的分散体系。 胶体的主要性质：胶体质量具特别大的表面积，因此具巨大的表面能，特殊的表面电力吸附现象等

23、；胶体质点带有一定的电荷，同种电荷相互排斥，而保持稳定状态；胶体在高温下不稳定，在低温下才较稳定。 胶体微粒的结构公式： 吸附层 胶核决定电荷的离子 +反离子反离子 固定层 胶粒 扩散层 胶团或胶包 胶粒带电，胶团则呈电中性。 例：Fe(OH)3正胶体： 胶粒 mFe(OH)3 nFeO+ (n-x)Cl+ xCl 核 决定电荷的离子！反离子 反离子 胶团 SiO2负胶体： 胶粒 吸附层 mSiO2 nSiO32 2(n-x)H+2xH+ 核 决定电荷的离子 反离子 反离子 胶团 结论：成矿物质的胶体形式存在是可能的，结论：成矿物质的胶体形式存在是可能的，但不是主要的，较低温度下，胶体作用更大

24、。但不是主要的，较低温度下，胶体作用更大。 （二）成矿元素的沉淀（二）成矿元素的沉淀 （1）成矿溶液中成矿物质沉淀的方式）成矿溶液中成矿物质沉淀的方式：a.由于温、压降低及溶剂的蒸发、热液的混合，使溶液中某些溶质发生过饱和而沉淀。此时，沉淀物与溶解物相同。b.由于发生化学反应，形成不易溶解的化合物而沉淀出来。生成物与溶解物成分不一致。自然界中，这种作用重要。 （2）影响矿液中成矿物沉淀的原因（因素）影响矿液中成矿物沉淀的原因（因素）：1）温度降低2）压力降低3）pH值的变化4）氧化-还原反应5）不同性质热液的混合6）与围岩的作用1234kmMAGMATIC-METEORIC1）温度降低a.温度

25、降低，引起一些成矿元素的化合物或络合物溶解度减小而沉淀；b.温度变化，使某些化学反应进行：MS+2H2OM(OH)2+H2S 温度降低向左进行，MS沉淀。 温度下降的原因：i）上升热液与另一种冷的地表水混合。ii）绝热的减压效应：在较短时间内，以静岩压力转变为静水压力，温度下降。iii）热的传导作用：效果较小。 2）压力降低a. 压力降低。影响热液中溶质的溶解度。b. 压力降低，引起热液“沸腾”，增加溶液浓度，且使热液中气体释放。剩余溶液碱度增高，搬运金属能力降低，引起矿质沉淀。Fe(HCO3)2=FeCO3 + H2O + CO2 3）pH值的变化引起pH值变化的因素：T、P变化；外来物质的

26、加入。pH值变化结果：许多络合物或易溶化合物只有在一定的pH值范围内才稳定，pH改变，导致溶解减小而沉淀。 4）氧化-还原反应a.氧化作用氧化作用：（低价高价），氧化作用导致沉淀。Na2HgS2 + H2O + 1/2O2 HgS(辰砂辰砂)+ NaOH + SO2b.还原作用还原作用：还原作用使高价低价，导致沉淀。 U+6U+4UO2（非晶质铀矿）（非晶质铀矿） 5）不同性质热液的混合 混合后，含矿热液系统的状态发生改变，破坏了溶液的化学平衡，导致矿物沉淀。 6）与围岩的作用：R2WO4CaCO3=CaWO3+R2CO37）水解: 2Na3FeCl6+3H2O=Fe2O3+6NaCl+6HC

27、l8）沸腾： 五、气水热液矿床的成矿方式五、气水热液矿床的成矿方式充填作用;交代作用。 （一）充填作用及充填矿床特征（一）充填作用及充填矿床特征充填作用充填作用：当含矿的气水热液在化学性质不活泼的围岩中发生运动时，由于物、化条件的改变，使含矿热液中的矿质直接沉淀在各种裂隙或也洞中，这种成矿作用叫做充填（成矿）作用。充填矿床充填矿床：由充填作用形成的矿床叫充填矿床。 充填成矿条件：含矿热液不与围岩发生化学反应;矿质沉淀的原因是物理化学条件的变化直接沉淀。 充填矿床特点：矿体产出的围岩可为各种各样岩石，对围岩无选择。矿体的形态决定于原裂隙的形状，多为脉状。矿体和围岩界限。矿体中矿物沉淀顺序的孔隙的

28、两壁向里面生长。具典型的矿石构造. 矿体的形态矿体的形态-脉状脉状 i）梳状构造：矿质沉淀的裂隙的两壁开始，由边缘向中心发展，从而形成垂直脉壁的梳状构造。 典型的矿石构造ii）晶簇状构造（晶洞状构造）： 含矿气水热液在梳状构造中心剩下的孔洞中垂直孔隙裂壁沉淀，生成完好晶体，这种构造叫晶族构造。 典型的矿石构造iii）对称条带状构造。 典型的矿石构造iv）角砾状构造。典型的矿石构造v）同心圆构造。 典型的矿石构造（二）交代作用及交代矿床特征（二）交代作用及交代矿床特征 1、交代作用、交代作用( (Alteration) )：是物质的置换作用，含矿气水热液与化学性质活泼的围岩发生作用时，发生化学反

29、应，同时，发生溶解和沉淀作用，结果使原有矿物逐渐被溶解掉，取而代之以一种或几种新矿物的出现。交代作用形成的矿床，叫交代矿床。 交代作用的特点：1）交代作用进行时，原有矿物的消失和新矿物的再现几乎是同时的；2）交代前后，岩石体积不变；但大规模的交代作用，体积变化。3）交代结果可保留原岩残留体和某些构造。 2、交代作用进行的方式（主要类型）、交代作用进行的方式（主要类型）： 扩散交代作用; 渗滤交代作用 .扩散交代作用： 组分通过不流动的粒间溶液，由浓度浓度高向浓度低的方向扩散。引起扩散过程的产生是存在浓度差或浓度递度（单位距离内的浓度差）。 渗滤交代作用： 组分通过流动的溶液产生交代作用。溶液流

30、动的原因或强度取决于压力压力差或压力递度（单位距离内的压力差）。 3、影响交代作用的因素：、影响交代作用的因素： 1）组份的活动性和浓度：组份的活动性和浓度： H2O CO2 Na2O K2O S MgO O Fe CaO SiO2 P2O5 TiO2 活动性组分 惰性组分 组分的活动性是相对的，一定条件下可以相互转化。如CaO 高温时惰性。 组分的活动性不同，影响矿物的共生组合。 2）温度和压力温度和压力 含矿气液的物态变化与温度、压强关系密切，高温时，含矿气水热液化学活动性大，扩散能力强，易于与围岩发生化学反应（交代作用）；压力变化，对气水热液的活动性和交代作用进行亦有影响。例： WO2C

31、l2 + 2CaCO3 = CaWO4 + CaCl2 + 2CO2 深部压力过大，CO2不易逸出，不利于形成交代的白钨矿，较浅部位，该交代反应才易发生。 3）围岩的物理性质和化学性质影响交代作用发生的强度围岩的物理性质和化学性质影响交代作用发生的强度：碳酸盐和中酸性火山岩较页岩、泥页岩等易于发生交代作用；岩石破碎有利于交代作用发生。 4选择交代作用：交代作用常集中发生于一定的接触带或岩层中。选择交代作用的决定因素：选择交代作用的决定因素：1）岩石的化学性质： 有利于交代作用的岩石：石灰岩、白云岩、火山碎屑岩； 不完全利于交代作用的岩石：酸性、基性和碱性成分的深成岩和熔岩、变质岩、长石砂岩等；

32、 不利于交代作用岩石；石英岩、泥质页岩、砂岩。2）取决于适宜的孔隙度：3）决定于渗滤效应。 5鉴别交代作用的标志：鉴别交代作用的标志： A宏观标志：宏观标志：交代残留体：交代岩中残余围岩碎块，产状与围岩一致。交代残留构造：矿体或交代岩的边缘地段见一些原岩的构造，如沉积层理等。不规则的接触界线：交代生成的矿体或交代岩与围岩界线不规则，呈锯齿状。呈渐变的接触关系。 B微观标志：微观标志：矿物的假象：交代后保持原矿物外形。骸晶.交代残余结构等. 6交代矿床的特点：交代矿床的特点： 交代成因矿体的外形不规则； 矿体和围岩的界限是渐变的； 交代矿体呈似层状，不规则脉状，束状等； 浸染状和块状构造为主。交

33、代矿体中常包有未交代完的残留体，且与原岩产状一致；交代矿体中常保留原生构造、边缘部位；交代作用一般形成较完好的晶体矿物；矿石中常保留交代矿物的假象和骸晶结构。 六、气水热液矿床的围岩蚀变六、气水热液矿床的围岩蚀变 （一）围岩蚀变的概念：（一）围岩蚀变的概念： Wall rock alteration: 岩石在气水热液作用下，发生一系列旧矿物为新的更稳定矿物所代替的交代作用，称为蚀变作用蚀变作用，由于热液矿床矿体周围的岩石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，叫蚀变围岩蚀变围岩。 （二）影响围岩蚀变强度的因素：（二）影响围岩蚀变强度的因素：1）原岩的物质成

34、分和化学成分；2）气水热液的化学成分、浓度、PH、Eh等；3）温度；4）压力。 （三）围岩蚀变的研究意义（三）围岩蚀变的研究意义 1理论意义理论意义：根据围岩蚀变了解成矿的物理化学条件，成矿热液的性质及其演化，成矿作用过程、矿床分布规律等，从而解决矿床成因，丰富和发展成矿理论。 2实际意义实际意义：围岩蚀变是重要的找矿标志；有时蚀变岩石本身就是矿产，如红柱石、兰晶石、叶腊石、明矾石等。 （四）围岩蚀变的主要类型及其含矿性（四）围岩蚀变的主要类型及其含矿性 1矽卡岩化2云英岩化3钾长石化4钠长石化5青盘岩化（亦称变安山岩化）6绢云母化，绢英岩化和黄铁绢英岩化7绿泥石化8粘土化（泥化）9硅化10碳

35、酸盐化 11明矾石化12蛇纹石化 Mg6Si4O10(OH)8 1矽卡岩化矽卡岩化 矽卡岩是由石榴石（钙铝榴石钙铁榴石系列）、辉石（透辉石钙铁辉石）及其它一些Ca、Fe、Mg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的接触带或其附近，在中等深度条件下，以气水热液的高温交代作用而形成。 带入组分带入组分 带出组分带出组分碳酸盐类 大量SiO2、Al2O3、Fe2O3 几乎全部CO2、部分CaO、MgO中酸性岩 大量CaO、MgO K2O、Na2O、SiO2有关矿产 W、Sn、Mo、Fe、Cu、Pb、Zn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

36、在花岗岩类中，交代反应为： 3NaAlSi3O8 + K+ + 2H+ = KAl2AlSi3O10(OH)2 + 3Na+ + 6SiO2Ab Mus Q3KalSi3O8 + H2O = KAl2AlSi3O10(OH)2 + 2KOH + 6SiO2 Ksp Mus Q 云英岩主要由石英和白云母组成，云英岩化与钾长石化、钠长石化有关。有关矿产：有关矿产：W、Sn、Mo、Bi、Nb、Ta、Be、Li等。 3钾长石化钾长石化 微斜长石化 天河石化 气化高温条件下发生； 钾长石化包括 正长石化 透长石化 冰长石化 发生在中低温热液过程中。 Li、Be、Nb、Ta 蚀变花岗岩型； W、Sn 石英

37、脉型和矽卡岩型； 有关矿产： 斑岩型 Cu、Mo 矿床； 某些 Pb、Zn、Au、U 、 REE 矿床。 4钠长石化钠长石化钠长石化分布较广，不同类型岩石都可发生Ab化，但在中基性火成岩中常见。发生顺序：Ksp化Ab化云英岩化（统称碱质交代作用）。有关矿产：稀有元素：Be、Nb、Ta、REE； 热液矿床：W、Sn、Au、Fe、Cu、P、Py。 5青盘岩化（亦称变安山岩化）青盘岩化（亦称变安山岩化）青盘岩化是指安山岩、玄武岩、英安岩及部分流纹岩，在中低温热液作用下，特别是在热液中CO2、S和H2O等作用下产生的一种蚀变作用，有时中酸性浅成侵入体也是遭受这种蚀变。蚀变发生于近地表条件。青盘岩呈暗绿

38、、绿、裼绿等褐色，外貌可保持原火成岩特征，变余结构明显，构成矿物：Chl、碳酸盐（方解石、白云岩、铁白云石、菱铁矿和菱镁矿等），Py、Ep、Ab为主，次有Q+Ser+ 黝帘石。有关矿产有关矿产：斑岩型Cu、Mo矿床；热液Py矿床、脉状Cu矿和多金属矿床，Au、Au-Ag矿床等。 6绢云母化，绢英岩化和黄铁绢英岩化绢云母化，绢英岩化和黄铁绢英岩化 绢云母化是一种广泛而重要的中低温热液蚀变，在各类火成岩中，以中、酸性火成岩最易Ser化。 3KAlSi3O8 + 2H+ KAl2AlSi3O16(OH)2 + 2K+ +6SiO2 Kf Ser Q 绢云母化伴随Q、Py产生，形成绢英岩化和黄铁绢英岩

39、化（Py 5%）。 有关矿床：有关矿床：热液成因多金属：Au、Cu、Pb、Zn、Mo、Bi； 非金属：萤石、红柱石、刚玉。 7绿泥石化：绿泥石化：绿泥石化是常见的中低温热液蚀变，主要由含Fe、Mg硅酸盐矿物蚀变而来，其原岩多种多样。2K(MgFe)3AlSi3O10(OH)2 + 4H+ = (MgFe)5Al2Si3O10(OH)8 + (MgFe)2+ + 2K+ + 2SiO2 Bio chl Q 2NaAlSi3O8 + 4(FeMg)2+ + 2(FeAl)3+ + 10H2O = (MgFe)4(FeAl)2Si2O10(OH)8 + 4SiO2 + 2Na+ + 12H+ Ab

40、Chl(亚种)有关矿产：Cu、Pb、Zn、Au、Sn和Py矿床。 8粘土化（泥化）粘土化（泥化）基、中、酸、碱性火成岩易受粘土化，形成的矿物集合体。深度粘土化：地开石 + 高岑石 + 叶腊石 + 石英, 有时中Ser，构成某些Cu、Pb、Zn矿床内带。中度粘土化：高岑石 + 蒙脱石、由Pl蚀变而来，可作Au、Ag、Cu、Pb、Zn矿床找矿标志。 9硅化硅化 是最广泛的热液蚀变，高温低温皆可形成。蚀变结果，蚀变岩石的Q或蛋白石含量增加。1）石英化石英化：高温和部分中温硅化结果，形成密集的石英集合体，结构较粗；2）似碧玉化或石髓化或蛋白石化似碧玉化或石髓化或蛋白石化：低温硅化，细粒结构，细粒石英+

41、 半晶质石髓及非品质蛋白石组成。3）次生石英岩（化）次生石英岩（化）：中性或酸性火山岩经强烈的石英化后，可形成次生石英岩。有关矿产：Cu 、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、Sb、Py,明矾石、重晶石。 10碳酸盐化碳酸盐化a.碳酸盐化进一步分为：方解石化、白云岩化、菱铁矿化、菱镁矿化等。b.有关岩石： 基性、中性火成岩； 碳酸盐沉积岩； 碱性超基性岩。 (Fe.Mg)2SiO4 + 2H2O + CO2 = 2(Fe.Mg)CO3 + H4SiO4c.有关矿化：Cu、Pb、Zn。d.白云石化： 是寻找低温热液Pb、Hg、Sb矿床良好标志。 白云岩受菱镁矿化后，形成具工业价值的菱镁矿矿床。 菱镁矿

42、矿床。e.基性超基性岩分布区的碳酸盐化与Mo、Ta、Zr、REE矿化相关。 11明矾石化明矾石化：富含碱性长石的喷出岩受含亚硫酸或硫酸根的热液蚀变后 ， 长 石 转 变 成 明 矾 石 。 称 为 明 矾 石 化（KAl3SO42(OH)6）。这种蚀变常发生在近地表环境。有关矿产：低温金、银和多金属矿床；明矾石、叶腊石和粘土矿床。 12蛇纹石化蛇纹石化 Mg6Si4O10(OH)8含Mg较多的白云岩或超基性岩，由于热液作用发生蛇纹石化。蛇纹石化常和Cc化和Chl化伴生。有关矿产： 白云岩蛇纹石化有关：石棉、滑石、菱镁矿。 超基性蛇纹石化有关：Co、Ni、Cu, 石棉矿。 含Mg碳酸盐岩石接触交

43、代Cu、Fe矿床。 七、气水热液矿床成矿温度和压力七、气水热液矿床成矿温度和压力（深度）的测定（深度）的测定 （一）成矿温度的测定（一）成矿温度的测定 现代热泉 直接测温法 火山口 熔浆 有限制。 矿坑和钻孔 方法 间接测温法 广泛应用。 1、矿物测温法、矿物测温法（矿物温度计法） ：利用矿物的某些物理化学标志来判断其生成时的温度。 矿物的熔点：ol(18900C)、自然 Bi（264-2710C） 、自然硫（1190C） ； 多形矿物的转变点：石英 石英；磁赤铁矿 赤铁矿； （同质异象的转变点） 5730C 5000C 固熔体分解温度：指示均一矿物相存在时的极限温度。 辉钼矿兰铜矿（750C

44、） ， Cp磁 Py（2500C） 。 斑铜矿黄铜矿（3000C） ， Cp方 Cp（4500C） 。 矿物重结晶温度：自然银（2000C） ，自然 Cu（4500C） 。 矿物温度计法 共结温度：辉 Cu 矿-gn-辉银矿、4000C 时共结连生；Mt-铁尖晶石，5000C； 矿物的某些物理性质变化 黄玉、Ga、金云母； 高温矿物（3000C） ； RO：Fe3O4、Fe2O3、SnO2；XS：Fe1-nS、NiS、MoS； 矿物组合 中温矿物（200-3000C） ；Cp、Sph、gn、黝 Cu 矿； 低温矿物（3Km。 Lithostatic Pressure八、气水热液矿床的矿化期，矿

45、化阶八、气水热液矿床的矿化期，矿化阶段和矿物生成顺序段和矿物生成顺序 （一）矿化期（一）矿化期（Metallogenic epoch）：）：（1）较长的成矿作用过程，显著的物、化条件改变来判定。（2）一个矿化期包括若干个矿化阶段。 （二）矿化阶段（二）矿化阶段（Metallogenic stage） ：1代表一个相对较短的成矿作用过程；2一组或一组以上矿物在相同或相似的物理化学条件下形成；3在一矿化阶段代表一次热液活动。划分矿化阶段的标志标志： 1）穿截； 2）破碎被后来矿物胶结； 3）交代蚀变作用。 （三）矿物生成顺序（三）矿物生成顺序（paragenetic sequence）1、同一矿化

46、阶段中不同矿物结晶的先后顺序矿物的生成顺序.2、生成顺序已在定标志：1）穿插；2）交代；3）包围；4）粒间位置；5）假象：Mt假象显铁矿；6）构造：对称带状构造。晶细。 九、（气水）热液矿床及其矿床成因分类九、（气水）热液矿床及其矿床成因分类MagmasMagmatic fluidsConnate waterMeteoric waterSea waterMetamorphic waterMantle fluidsHydrothermalfluids(一一)、热液矿床热液矿床概念、矿床特点概念、矿床特点及工业意义及工业意义1-1-热液矿床热液矿床概念概念Hydrothermal Ore Depo

47、sits: 热液矿床是指含矿溶液在一定的物理化学条件下，在各种有热液矿床是指含矿溶液在一定的物理化学条件下，在各种有利的构造和岩石中，由充填和交代作用等成矿方式形成的有用矿利的构造和岩石中，由充填和交代作用等成矿方式形成的有用矿物堆积体。物堆积体。 热液矿床热液矿床：是指含矿热液在一定的物理化学条件下，在各种有利的构造和岩石中，由充填和交代等成矿方式形成的有用矿物堆积体。 2热液矿床的特点热液矿床的特点（1）形成矿床的含矿热液是多来源的：来源及成矿物 质环境不同，形成各具特征的矿床类型。（2）含矿溶液物质成分复杂，形成矿床种类多。（3）成矿物、化条件广泛性：T：600500C，通常400.C1

48、00.CH：深中深浅超浅地表： 4.51.5Km；1.5Km0。热液矿床的特点热液矿床的特点（4）构造控矿显著：迁移通道、沉淀场所。（5）属后生矿床：成矿时代晚于围岩，围岩蚀变明显。（6）成矿过程的多期、多阶段性。（7）成矿方式以充填作用和交代作用为主，矿体特征及组构兼有二者特征。（8）矿石物质成分复杂。3主要矿产主要矿产 热液矿床种类多，工业意义大。 种类：有色金属黑色金属TR、分散性元素放射性元素非金属。 （二）、热液矿床的分类（二）、热液矿床的分类 （一）林格伦的分类（一）林格伦的分类：依据T、h。 高温深成热液矿床（ Hypothermal Deposits ）；中温中深热液矿床（ M

49、esothermal Deposits ）；浅成低温热液矿床（ Epithermal Deposits ）。 （二）我国常用分类（二）我国常用分类： 高温热液矿床（5503000C、4.51Km）；中温热液矿床 (3002000C、31Km)；低温热液矿床(200500C、1.5几百米)。 (三)本书分类：依据成矿地质环境+兼顾矿液来源： (1)与蚀变花岗岩有关的钠长石化 TR、REE； 1)岩浆气液交代矿床 (2)与蚀变花岗有关的云英岩化 W、Sn 矿； (3)与蚀变基超基性岩有关的蛇纹石石棉滑石。 I岩浆气液矿床 2)岩浆热液充填交代矿床 (1)高温热液矿床：W、Sn、Mo、etc. （2

50、） 中温热液矿床： Cu、Pb、Zn， （3） 低温热液矿床： Mg、Sb、As。 热液矿床 （1）碳酸盐岩层中的脉状铅、锌矿床； （2）碳酸盐建造中的金矿床； II非岩浆热液矿床 （3）砂页岩中的层状铜矿床； （4）砂岩中的V 矿床； （5）碳酸盐岩、矽岩中的脉状水晶矿床。 袁见齐等，袁见齐等，1985热液矿床：热液矿床：（一）、矽卡岩矿床（一）、矽卡岩矿床 矽卡岩铁矿床 矽卡岩铜矿床 矽卡岩钼矿床 矽卡岩钨矿床（二）、斑（玢）岩型矿床（二）、斑（玢）岩型矿床 1、斑岩型矿床、斑岩型矿床 斑岩型铜矿床 富金斑岩型矿床 斑岩型钼矿床 斑岩型钨矿床 斑岩型锡矿床 斑岩型铅锌矿床 2、玢岩型铁矿床、玢岩型铁矿床（三）