矿床学-西北班课件

矿床学第一章绪论一、矿产及其意义矿产是自然界产出的有用矿物资源是一种基本的生产资料和劳动对象是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础

矿产资源的开发和利用，在社会生产的发展过程中起着极其重要的作用与动物和植物资源不同，矿产基本上是不能再生的自然资源

矿床学，或称矿床地质学，是研究矿床在地壳中形成条件、成因和分布规律的科学。由于矿床学是直接应用于矿物资源的开发和利用的地质学科，所以也称为经济地质学。矿床学以矿床为研究对象，其基本任务是：第一，正确认识各类矿床的地质特征、形成条件和形成过程，查明矿床的成因。第二，查明矿床在时间上和空间上的演化特征，认识矿床在地壳中的分布规律，以便预测在何种地质环境中，可以找到何种矿产和矿床类型。为了完成上述两项基本任务，矿床学需要研究以下具体内容：1)研究矿石的物质成分、结构构造及其在矿体中的分布和变化，并了解矿石的形成条件，确定矿产的质量和加工工艺性质；2)测定矿体的形状、大小、产状及其与围岩的关系，查明矿床的规模，产出位置和开采条件；3)研究矿床与地层、构造，岩石及岩浆活动、沉积作用、变质作用，生物活动、气候、地貌等因素的关系，查明它们对成矿的控制作用；4)研究矿床形成的物理、化学、生物等作用和演化过程，阐明矿床的成因；5)研究矿床所在区域的大地构造、地球化学和地球物理特征及其对矿床分布的控制作用；研究矿床形成和分布与地壳发展演化的关系，阐明矿床的时间，空间分布规律。三、矿床学的研究方法在具体研究一个矿床时，一般采用以下的方法：(一)野外(现场)观察(二)实验室研究(三)成矿模拟实验(四)综合研究一、矿产的种类矿产按产出状态可分为气体矿产、液体矿产和固体矿产三种，根据矿产的性质及其主要工业用途，又可分为金属矿产、非金属矿产、可燃有机矿产和地下水资源四类。(一)金属矿产从中可提取某种金属元素的矿物资源，按工业用途分为：

1)黑色金属：包括铁、锰、铬、钒、钛等。2)有色金属：铜、铅、锌、镍、钴，钨、锡、钼、铋，锑、汞等。3)轻金属：铝、镁等(有的分类将其归入有色金属中)。4)贵金属；金，银、铂、钯、锇、铱，钌、铑等。5)放射性金属：铀、钍、镭等。6)稀有、稀土和分散金属，可分为三类：①稀有金属：钽、铌、锂、锂、铬、铯、铷，钯等。②稀土金属，包括原子序数39和57—71的16个元素，可分为二类：轻稀土金属（铈族元素）重稀土金属（钇族元素）③分散金属：如锗、镓、铟等

(二)非金属矿产从中可提取某种非金属元素或可直接利用的矿物资源。工业上除少数非金属矿产是用来提取某种非金属元素，外，大多数非金属矿产是利用矿物或岩石的某些物理、化学性质和工艺特性。例如金刚石、云母、水晶、石灰岩、花岗岩。按非金属矿产的工业用途可分为：1)冶金辅助原料：如萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩和石灰岩等。2)化学工业(包括化肥工业)原料：如磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、矾石、石灰岩等。3)工业制造业原料：如石墨、金刚石，云母、石棉、重品石、刚玉等。4)压电及光学原料：如压电石英、光学石英、冰洲石和萤石等。5)陶瓷及玻璃工业原料：如长石、石英砂、高岭土和粘土等。6)建筑及水泥原料：如砂岩，砾岩、浮石、白垩，石灰及有用元素(溴，碘、硼、镭等)含量达到提取标班的卤水等。二、同生矿床和后生矿床(一)同生矿床是指矿体与围岩是在同一地质作用过程中，同时或近于同时形成的。例如由沉积作用形成的沉积矿床以及在岩浆结晶分异过程中形成的岩浆分结矿床等，都属同生矿床。(二)后生矿床指矿体的形成明显地晚于围岩的一类矿床。例如沿地层层理面产出的或穿印层理的各种热液矿脉，属后生矿床。三、矿体的形状和产状矿体是矿床的主要组成部分，是开采和利用的对象。一个矿床往往是由多个矿体组成的。矿休具有一定的形状和产状。(一)矿体的形状根据矿体在三度空间长度比例的不同，可将矿体的形状分为三种最基本的类型1．等轴状矿体按其规模又有不同名称：直径达数十米以上的称为矿瘤；直径只有几米的称为矿巢；直径更小的是矿囊和矿袋。如果矿体在一个方向上较短，并且中厚边薄，即成为凸镜体或扁豆体。这类矿体在同生矿床或后生矿床中都很常见。2．板状矿体（矿脉或矿层）矿脉是产在各种岩石裂隙中的板状矿体，按矿脉与围岩的产状关系，又可分为层状矿脉和切割矿脉两种。矿层一般是指沉积生成的板状矿体，矿体与岩层是在相同的地质作用下同时形成的，因此二者的产状一致。3．柱状矿体是指一个方向(大多是垂直方向)延深很大，而另外两个方向延伸较小的矿体，通常称为柱状、筒状或管状矿体。如阿扎尼亚和苏联的原生金刚石矿床的管状矿体，直径可达数百米，延深很大。(二)矿体的产状矿体的产状是指矿体产出的空间位置和地质环境，包4．矿体与围岩层理、片理的关系矿体是沿层理，片理呈整合产出，还是穿切层理或片理。5．矿体与地质构造的空间关系是指矿体产于构造中的部伍与褶皱和断剃在空间上的联系等。四、围岩和母岩(一)围岩围岩即是指矿体周围的岩石。(二)母岩母岩即是在矿床形成过程中，提供主要成矿物质的岩石，它与矿床在空间上和成因上有着密切的联系。有一些矿床，矿体的围岩就是母岩，如由岩浆结晶分异作用形成的富镁质超基性岩中的铬铁矿矿床。根据近代矿床学的研究，发现有不少的矿中是受地层控制的。而这些地层中往往相对富集了某些成矿组份，但还未达到工业要求，当后来有热液在这些岩层中活动时，使成矿组份发生活化和转移，井在附近有利的岩层和裂隙构造中富集成矿。这些能为后期热液活动提供成矿物质的岩层，称之为矿源层，它与成矿母岩具有相似的意义。五、矿石和脉石矿石是从矿体中开采出来的，从中可提取有用组份(元素、化合物或矿物)的矿物集合体。矿石一般由矿石矿物和脉石矿物两部分组成。矿石矿物是指可被利用的金属或非金属矿物，也称有用矿物，如铬矿石中的铬铁矿，铜矿石中的黄铜矿。脉石矿物是指矿石中不能利用的矿物，也称无用矿物。如铬矿石中的橄榄石和辉石，铜矿石中的石英。脉石一般泛指矿体中的无用物质，包括围岩的碎块、夹石和脉石矿物，它们通常在开采和选矿过程中被废弃掉。夹石是指矿体内部不符合工业要求的岩石，它的厚度超过了允许的范围，就得从矿体中别除。六、矿石的构造和结构矿石的构造是指组成矿石的矿物集合体的特点，即矿物集合体的形态、相对大小及其空间相互的结合关系等所反映的形态特征。矿石的结构是指矿石中矿物颗粒的特点，即矿物颗粒的形态、相对大小及其空间相互的结合关系等所反映的形态特征。(二)国民经济和国防建设对矿产的要求(三)矿区的经济因素九、矿床成因类型和工业类型的概念地壳中的矿床种类繁多，要对它们进行分类以便于研究。按照矿床的形成作用和成因划分的矿床类型，称为矿床成因类型。如岩浆矿床，伟晶岩矿床、气成一热液矿床以及风化矿床，沉积矿床。变质矿床等。矿床工业类型是在矿床成因类型基础上，从工业利用的角度来进行矿床的分类。一般把这些作为某种矿产的主要来源，在工业上起重要作用的矿床类型，称为矿床工业类型。对多数矿床来说，其成因类型是多种多样的：但在工业上具有重要意义、作为主要找矿对象的，常常是其中的某些类型。以锡矿为例，它的矿床成因类型多达十几种，但就个旧来讲，工业价值大的有砂矿、层间氧化矿、矽卡岩型矿等。第三章成矿作用总论

2)亲硫元素：S、Se、Te、As、Sb、Bi、Ca、In、Tl、Pb、Zn、Cd、Hg、Cu、Ag、Au、Ni、Pd，这些元素多与各种岩浆岩之间存在比较密切的联系，但最主要的是与中性和中酸性岩浆岩有关。3)亲石元素：O、Si、Ti、Zr、Hf、Th、F、Cl、Br、I、B、Al、Ga、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、U。在地球化学演化中，这些元素比较集中于酸性岩和碱性岩中。4)亲气元素：H、N、C、O、Cl、Br、I、He、Ne、Ar、Kr、Xe。这些元素在自然界大多为化学性质不活泼，呈原子或分子状态的气体，主要集中在气圈以及某些天然气矿床中。5)亲生物元素：它们是生物体内的主要元素。C、H、O、N、P、S、Cl、I、B、Ca、Mg、K、Na、V、Mn、Fe、Cu。这类元素的集中与生物有机体的生命活动有密切的关系二、元素的富集和成矿元素的迁移元素在地壳和上地幔中的含量不是固定不变的，它们总是处在不断地运动状态中。运动的结果，或是导致元素的分散，或是导致元素的集中。元素的这种运动转移现象或过程，称为元素的迁移。

克拉克值元素在地壳中的重量百分含量。丰度元素在某一地质体或地质单元中的的重量百分含量。浓度克拉克值元素某一地质体(矿床、岩体或矿物等)中的平均含量与克拉克值的比值。内生成矿作用大都在地壳深处、较高温度和较大压力下形成的。这种作用人们不能直接观察到，只有根据作用的结果，即对矿床地质特征的研究以及高温高压下的模拟实验，来追溯成矿作用的过程。内生成矿作用按其物理化学条件不同，可分为岩浆成矿作用、伟晶成矿作用、接触交代成矿作用和热液成矿作用。(二)外生成矿作用主要是指在太阳能的影响下，在岩石圈上部、水圈、气圈和生物圈的相互作用过程中，导致在地壳表层形成矿床的各种地质作用。外生成矿作用的能源，主要是太阳的辐射能，也有部分生物能和化学能。在有火山活动地区，还可能有与之有关的热能参加。外生成矿作用基本上是在温度、压力比较低(常温、常压)的条件下进行的。外生矿床的成矿物质主要来源于地表的矿物，岩石和矿床、生物有机体，火山喷发物，部分可来自星际物质(陨石)。外生成矿作用可分为风化成矿作用和沉积成矿作用两大类。(三)变质成矿作用在内生作用或外生作用中形成的岩石或矿床，由于地质环境的改变，特别是经过深埋或其它热动力事件，它们的矿物成分、化学成分、物理性质以及构造结构等都要发生改变，甚至可使原来的矿床消失(特别是盐类矿床)，也可以产生某种有用矿物的富掘而形成新矿床，或者使原来的矿床经受强烈的改造，成为具有另一种工艺性质的矿床，这些都称为变质矿床。(四)叠生成矿作用这是一种复合的成矿作用，在先期形成的矿床或含矿建造的基础上，又有后期成矿作用的叠加。这样，不但对原来矿床或含矿建造有所改造，并有新的成矿物质的加入。如内蒙白云鄂博稀土—铁矿床，在中元古代的沉积型含稀土的贫铁矿床基础之上，叠加了与海西期花岗岩有关的稀土—铌矿化。易门、东川的铜矿，广西大场的锡矿都认为上叠生成矿作用的结果层控矿床是叠生成矿作用的产物。是在层状含矿建造(矿源层)之上，有后期内生作用的影响，使成矿物质发生活化转移，并在附近的适宜构造条件下富集成为矿床。例如层控铜矿床、汞锑矿床和铅锌矿床等。四、矿床的成因分类矿床的形成作用受成矿物质及其来源，成矿环境和成矿作用三个因素的控制。成矿物质及共来源是成矿的基础和前提，成矿环境是外界条件，而成矿作用则是成矿物质在一定的环境下富集而形成矿床的机制和过程。一个比较完整的矿床分类中，应该包括这三个基本因素。其中成矿作用应该是划分矿床成因类型的主要依据，因此，以成矿作用作为分类的主要依据，适当考虑成矿地质环境，同时在分类中还尽可能地反映成矿物质来源这一主要因素。首先，根据成矿作用将矿床氛围内生矿床、外生矿床、变质矿床和叠生矿床四大类。再根据成矿环境来划分。如分为岩浆矿床、伟晶岩矿床，接触交代矿床、热液矿床等等。第四章岩浆矿床

一、概念、特点及工业意义

岩浆矿床是由各类岩浆在地壳深处，经过分异作用和结晶作用，使分散在岩浆中的成矿物质聚集而形成的矿床。其中以与上地幔来源的镁铁质熔浆(基性—超基性岩浆)有直接成因联系的岩浆矿床最为主要。岩浆矿床的一般特征；1.成矿作用和成岩作用基本上是同时进行的，即岩浆矿床的形成过程和母岩体的冷凝结晶过程，在时间上大体一致。2.矿体主要产在岩浆岩母岩休内。在有的矿床中，整个岩体就是矿体，如含金刚石的金伯利岩筒，含浸染状铬铁矿的纯橄榄岩体等。3.浸染状矿体与母岩一般呈渐变或迅速过渡关系，贯入式矿体则具清楚，明显的界线。围岩蚀变一般不发育，但自变质作用较普遍。4.矿石的矿物组成与母岩的矿物组成基本相同，仅矿石中矿石矿物相对富集。如在纯橄榄岩中，铬尖晶石一般含量小于1%，作为副矿物出现，但当其含量富集到15%，即矿石中的Cr2O3含量达10%以上时，则构成了铬铁矿矿体。5)岩浆矿床的成矿温度较高，达1500--1200℃。而其中硫化物矿床的形成温度较低，在1100--500℃之间，甚至有些硫化物形成温度低至300℃左右，表明是在岩浆演化到热液阶段下形成的。形成的深度或压力的变化范田也很大，如金刚石矿床是在距地表一、二百公里以下开始形成的。多数岩浆矿床是在地下几—几十公里深处形成的。岩浆矿床在国民经济建设中具有重要地位，产有铬、镍，钴，铂族元素、钒、钛、铁、铜，铌、钽和稀土元素等金属矿产，还有金刚石、磷灰石和建筑材料等非金属原料。二、岩浆矿床形成的地质条件岩浆矿床的形成，是由多种因素综合作用的结果，其中起主导作用的是岩浆岩条件和大地构造条件。其次有同化作用、挥发组份作用以及岩浆的多期多次侵入作用等。（一）岩浆岩条件岩浆是岩浆矿床形成的首要条件。—般认为岩浆是成矿物质的主要来源和载体，即岩浆岩是成矿母岩。因此原始岩浆的性质和含有用组份的多少，对能否形成岩浆矿床有重要影响。例如铬、镍，钴、铂、钒和钛等元素在基性，超基性岩中的含量，远较中性岩和酸性岩中的高，所以它们与基性和超基性岩有密切的空间上和成因上的联系。而酸性岩中的锂，铍、铌、钽、钨，锡等较之基性、超基性岩为高，因此它们常与之市空间和成因上的联系。利于形成岩浆矿床的岩浆岩主要有以下几类：1．基性—超基性岩通常是由多种岩石组合而成的、复杂的岩浆杂岩体，岩体规模大小不等，形状以岩株、岩盖、岩盘、岩床为最为常见。根据岩相组合，可分三大类：(1)超基性岩体

铬铁矿、铜镍硫化物矿床与之有关。(2)超基性—基性杂岩体

也形成铬铁矿、铜镍硫化物矿床。(3)基性岩体

铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿床与之有关。2．金伯利岩这是一种弱碱性超基性岩，常成浅成或超浅成相(或呈次火山岩)产于爆发岩筒中。岩体常成群山现，形态多呈岩筒状，岩石主要由橄榄石、辉石、金云母组成。具斑状结构和角砾状构造，故又称角砾云母橄榄岩。原生金刚石矿产于这类岩石中。3．花岗岩与之有关的为某些稀有和稀土元素矿床，在我国西藏还有产于其中的石墨矿床。(二)大地构造条件大地构造条件对岩浆岩的类型、分布及岩石化学特征等方面部有重要影响。因而也控制着不同类型的演讲矿床的产出。1.造山带(地槽区及岛弧)以镁质超基性岩为代表根据造山运动的发展阶段，又可分为三种类型：(1)优地槽早期形成的镁质超基性岩体，为拉斑玄武岩类和科马提岩类的一部分。产出铜镍硫化物矿床和铬铁矿矿床。(2)地槽造山运动发生挤压期间侵位的镁质超基性岩体（阿尔卑斯型岩体），受深断裂或超壳断裂所控制，常呈线状或带状分布，断续延长可达几百至几千公里，如我国的内蒙地槽，祁连—秦岭地槽、昆仑地槽、苏联的乌拉尔地槽、阿尔卑斯—喜马拉雅造山带以及环太平洋带。产铜镍硫化物矿床和铬铁矿矿床。(3)地槽造山运动隆起后期侵位的镁质超基性岩（阿拉斯加型），是由沿着阿拉斯加东南陆地与内列诸岛出露的一系列岩体而得名。钒钛磁铁矿矿床具有经济价值。2.地台区主要是一些巨大的层状的超基性—基性杂岩体，如阿扎尼亚的布什维尔德，加拿大的肖德贝里和穆斯科克斯等层状侵入体。产有铬铁矿、铜镍硫化物以及钒钛磁铁矿矿床。

(三)同化作用岩浆在其形成和向上运移过程中，往往会熔化或溶解一些外来物质(如围岩碎块)，从而使岩浆成分发生改变的作用，这就是同化作用，不完全的同化作用则是混染作用。同化和混染作用不仅可以生成一系列不同成分的岩浆岩，而且往往由于岩浆中吸收了围岩中的某些成分，还可促进岩浆的分异和一些矿床的形成。例如西藏花岗岩中的石墨矿床，即为花岗岩同化了煤层形成的。

(四)挥发组份作用岩浆中的挥发组份，对岩浆的分异、同化作用以及某些成矿元素的搬运和宙集有着重要影响，因而也称为矿化剂。原始岩浆中的挥发份，主要有H。O、F、Cl、B、S、As、C、P等，由于它们的熔点低，挥发性高，特别是能与As、Au、Pt、Pd、W、Sn、Mo、Pb、ZnCu等多种金屈元素组成易溶络合物，因而这些金属得以保留在岩浆的残余溶液中，并可能富集成矿。此外，由于挥发份对压力的变化特别敏感，富于流动性，故常将岩浆中某些成矿物质，自下部带至上部，自高压地段带至低压带，集中到有利构造部位富集成矿。

成矿元素的搬运和宙集有着重要影响，因而也称为矿化剂。原始岩浆中的挥发份，主要有H。O、F、Cl、B、S、As、C、P等，由于它们的熔点低，挥发性高，特别是能与As、Au、Pt、Pd、W、Sn、Mo、Pb、ZnCu等多种金屈元素组成易溶络合物，因而这些金属得以保留在岩浆的残余溶液中，并可能富集成矿。此外，由于挥发份对压力的变化特别敏感，富于流动性，故常将岩浆中某些成矿物质，自下部带至上部，自高压地段带至低压带，集中到有利构造部位富集成矿。

(五)岩浆的多期多次侵入作用对成矿的控制岩浆矿床的实际资料表明，含矿岩体往往具有如下的特征：从区域上看，它们常常是同一次构造运动所形成岩带中的较晚期的产物，从一个矿区看，矿化主要与复式岩体的晚期岩相关系密切。铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床中部有明显的表现，对形成规模大、质量好的矿床都有很大意义。三、岩浆矿床的形成作用和矿床分类岩浆中成矿物质的析出和聚集，是岩浆分异作用的结果。岩浆的各种分异作用，也就是岩浆矿床的成矿作用。岩浆在地壳深处岩浆房中，可视为与围岩呈平衡状态的热力学系统。当岩浆在内动力和外动力作用下，向浅部运移时，不仅温度，压力降低，且与围岩处于新的不平衡状态，于是使各种组份相继从岩浆中析出并富集成矿。按照分异作用的性质可分为结晶分异作用和熔离作用两大类。(一)岩浆结晶分异作用与岩浆分结矿床岩浆是一种成分复杂的物理化学系统。一股由硅酸盐、重金属和一些挥发组份组成的。岩浆在冷凝过程中，各种组份将按照一定的顺序先后结晶出来，并导致液相的成分改变。矿物按顺序进行结晶，并在重力和动力影响下发生分异和聚集的过程，称为结晶分异作用。岩浆结晶分异时，有用矿物的晶出有两种情况：第一，在岩浆结晶过程中，一些有用矿物，如自然铂、钛铁矿、铬铁矿，金刚石和稀土元素矿物等较早地从熔浆中结晶出来。与其同时结晶或稍晚结晶的是硅酸盐矿物，如橄榄石、辉石和基性斜长石等。这些矿物在重力作用以及岩浆内部的对流作用的影响下，比重大的往下沉，比重小的往上浮。因而就在岩浆的下部或底部形成了暗色硅酸盐矿物和有用矿物的富集带，这就像机械沉积分异作用一样，发生了轻重矿物的分离和聚集。如加拿大穆斯柯克斯层状超基性侵入体中的富铬铁矿层的成因模式（图)。阶段1—铬矿与橄榄石共同结晶沉淀，形成橄榄岩层。阶段2—因为出现了斜方辉石，铬矿与橄榄石停止了结晶，但是残存的颗粒还在继续下沉。橄榄石颗粒粗大，沉降得快，因而在阶段3中，橄榄石已达到岩浆体的底，第一批斜方辉石只下沉了一段距离，而在中间的是落后于橄榄石的稀疏分散的微细铬铁矿颗粒（阶段3）。阶段4——铬铁矿单独地聚集成一个富集的岩层。随后是斜方辉石的沉淀(阶段5)，随后是斜方辉石和单斜辉石(阶段6)形成斜方辉岩及二辉岩层。在岩浆结晶过程中，若地壳构造活动频繁，侵入体规模又较小，岩浆冷凝较快，则先晶出的有用矿物在岩浆流动过程中，形成不规则的条带状异离体，停积在岩浆流速减缓和流动受阻的地段富集。岩浆在流动过程中产生矿物成分的分异和聚集的作用称为流动分异作用。第二，在岩浆的结晶分异过程中，有用矿物较晚地从岩浆中结晶出来。当岩浆中挥发组份含量较大，岩浆中的成矿元素与挥发组份结合形成易溶的化合物，大大降低了自身的结晶温度，它们在岩浆熔融体中一直残留到主要硅酸盐矿物结晶之后。形成富含成矿物质的熔浆或矿浆，并且最后从岩浆中结晶出来。一般充填在早期结晶的硅酸盐矿物颗粒之间，形成典型的海面陨铁结构根据上述的两朴情况，可将岩浆分结矿床相应地分为两个亚类：1)早期岩浆矿床：是指岩浆冷凝结晶时，有用矿物较早地从岩浆中结晶和富集所形成的矿床。矿体与母岩没有明显的界线，一般呈逐渐过渡关系，矿石常具自形晶—半自形晶结构，或被硅酸盐矿物包围，形成包含结构。矿石构造以浸染状为主。世界上最著名的早期岩浆矿床是阿扎尼亚的布什维尔德铬铁矿矿床。产在金伯利岩中的金刚石矿床，也属早期岩浆矿床。2)晚期岩浆矿床：在岩浆冷凝过程的晚期阶段，在矿化剂的影响下，有用矿物较硅酸盐矿物从熔浆中晶出较晚，主要金属矿物（矿石矿物）充填在硅酸盐类矿物颗粒间或胶结硅酸盐矿物，形海绵陨铁结构。矿体常呈条带状或似层状，矿石以稠密浸染状为主。含矿熔浆在内，外应力作用下，可以形成脉状和凸镜状的贯入式矿体。由于成矿过程中有部分挥发份参加，有时也出现一些含矿化剂的矿物，如铬云母，铬符山石、铬绿泥石等。属此类型的矿床有，产于超基性岩中的铬铁矿、铂和铂族金属矿床；产在基性岩中的钒钛磁铁矿矿床等。例：四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床（岩浆分结矿床）矿床位于康滇地轴中段西缘的安宁河深断裂带。含矿辉长岩体长约35km，宽约2km，为一走向北东45°、倾向北西，倾角50°~60°的单斜状岩体(图)。矿床属层状型，岩体分异较好，具明显的韵律结构，从上到下岩石基性程度和含矿性增高，TFe、TiO2、V205、Cr2O3、Co、Ni、Gu递增，矿物颗粒增大。岩体自下而上由五个岩相带组成，含有九个矿带，各矿带之间常有律性变化。图4—12即显示岩相带和矿带之间的关系，自下而上为：1)底部边缘带；厚10-300m，以暗色细粒辉长岩为主，含矿性差。2)下部暗色中粗粒层状挥长岩含矿层：厚60-520m，底部为数米厚的橄榄岩或橄辉岩。为主含矿层，共包括六个矿带(Ⅸ、Ⅷ、Ⅶ、Ⅵ、V及Ⅳ矿带)。3)中部暗色层状辉长岩带：厚160-600m，夹含铁辉陡岩薄层。Ⅲ矿带由含铁辉长岩薄层及矿条组成，矿体厚仅2-3m，与下部含矿层为过渡关系。4)上部浅色层状辉长岩含矿层：厚10-120m，以含铁辉长岩为主，夹稀疏浸染状矿条，含磷灰石约5%。本包含两个矿段（Ⅱ、I矿带）。5）顶部层状挥长岩相：厚500-1500m，夹有暗色辉长岩条带及稀疏浸染状矿条。含矿性差。矿体呈似层状，厚数米至数百米，较稳定，延长数公里至二十余公里矿石中主要金属氧化物为磁铁矿、钛铁矿、钛铁晶石、镁铝尖晶石，次为磁铁矿、钙钛矿、锐钛矿等。硫化物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、硫钴矿等。矿石以层状、块状和斑杂状构造为主，具海绵陨铁结构，磁铁矿和叶片状钛铁晶石(氧化后为钛铁矿)呈格状结构。钒主要呈类质同象含于磁铁矿中。矿床规模大，矿石富，为天然的合金矿石，具有很大工业价值。矿床属晚期岩浆结晶分异成因，在岩浆分异过程中，重力分异起了主导作用。(二)岩浆熔寓作用与岩浆熔离矿床岩浆熔离作用也称液态分离作用，是指在较高温度下的一种均匀的岩浆熔融体，当温度和压力下降时，分离成两种或两种以上不混熔的熔融体的作用。熔离作用对产在基性岩中的铜镍硫化物矿床尤为典型。对格陵兰的斯卡埃加德含矿辉长岩侵入体和我国金川的二辉橄榄岩的研究表明，随着岩浆的入侵和逐渐冷却，一个富含硫化铜的熔浆便开始从硅酸盐熔浆中分离出来。不断积累，最后形成了岩浆熔里矿床。根据硅酸盐熔浆冷却时间的长短，硫化物矿体的位置可有下列五种情况：1)岩浆在不太深处而相当快速凝固时，有一部分硫化物熔浆滴未能达到侵入体底部，形成由浸染状矿石组成的上悬矿体。由于重力作用的影响，上悬矿体的下部由磁黄铁矿组成，而上部由黄铜矿组成。2)在较缓慢冷却结晶时，硫化物熔浆可以聚集在侵入体的下部，形成由稠密浸染状和致密块状矿石组成的底层状矿体。3)由于构造作用，使部分硫化物熔浆从岩体的底部和中心部分挤入裂隙和下伏岩石的层理中，形成硫化物脉和层状矿体。4)含矿岩浆在比较深的地方发生熔离，硅酸盐熔浆和硫化物熔浆同时被挤到地壳上部，形成规模大，品位高的底层状矿体。5)含矿岩浆在深部发生熔离，但进行得更为缓慢时，开始可能有硅酸盐熔浆贯入，而在其晶出后，从深部又有硫化物—硅酸盐熔浆进入，形成后成交切矿体，如加拿大的肖德贝里。岩浆经熔离后，由于硫化物熔浆的结晶温度比硅酸盐矿物的结晶温度低，形成海绵陨铁结构。岩浆熔离矿床，具有最重要工业价值的是铜，镍和铂族元素，组成矿物主要是磁黄铁矿、黄铜矿和镍黄铁矿。例：甘肃金川铜镍硫化物矿床（岩浆熔离矿床）矿区位于古隆起边缘深断裂的次级断裂：含矿岩体呈北西向不整合地侵入于前震且纪变质岩中，长约6km，宽200-300m，倾向西南，倾角大于70°，呈岩墙状。岩体沿走向、倾斜有明显的膨缩和分支现象，岩体横剖面呈楔状、板状和歪漏斗状。岩体属纯橄榄岩—二辉橄榄岩—斜长橄榄岩型，具对称分异特征，岩相沿走向呈带状分布，横剖面上呈同心壳状。岩体普遍遭蛇纹石化、绿泥石化、透闪石化，局部有碳酸盐化。全区共发现矿体数百个，按成矿作用主要分以下三类：1)熔离矿体：呈似层状、凸镜状，分布在岩体各个部位及各岩相中。矿石以稀疏浸染状为主，矿体与围岩呈渐变关系。2)深部熔离—贯入矿体：呈似层状，凸镜状或筒状，具膨胀分支现象。长数百至千余米，厚数十至百余米，赋存于岩体底部纯橄榄岩中或贯入围岩中(图4—14)。矿体形态产状与地表岩相及分异程度无关，其走向与岩体走向有10°-20°交角。矿石结构以海绵陨铁结构为主，呈浸染~稠密浸染状构造。

3)贯入矿体：呈凸镜状、脉状及团块状，规模很小，常成群出现。主要赋存在熔离—贯入矿体下部、岩体尖灭部位及其上下盘围岩中。产状受原生裂隙和围岩片理控制。矿石致密块状，与围岩界线清楚。4)接触交代型矿休：赋存于矿体上下盘围岩及大理岩捕虏体中。离岩休远近不一，最远达百余米。矿体形态复杂，多呈不规则扁豆状．由浸染、稠密浸处和网脉状矿石组成。矿体与围岩无明显界线。矿石中金属硫化物主耍有磁黄铁矿，黄铁矿、镍镍黄铁矿、紫硫镍铁矿和黄铜矿。次要的有方黄铜矿、四方硫铁矿、墨铜矿、白铁矿及针镍矿。伴生有用组份有铂族元素、钴、硒、蹄、金和银。铂、钯、金和银在熔离—贯入型矿体中含量最高。矿床成因：据研究，主要为岩浆熔离作用形成的。在成矿过程中曾发生过深部的熔离作用和浅部的熔离作用，同时还有贯入作用。除此之外还有接触交代作用和热液作用等，形成了多种成矿作用的复合矿床。(三)岩浆爆发作用和岩浆爆发矿床岩浆爆发矿床是指那些经过岩浆的结晶分异作用或熔寓作用后，喷发至近地表所形成的矿床。这类矿床主要有产于金伯利岩中的金刚石矿床。据研究，天然金刚石的形成是由金伯利岩浆，在较高的温度和很大的压力下，在地壳深处(200--300km)结晶而成的。并且需要在很短的时间之内，迅速地到达地表浅处，否则在它上升的过程中将被分解、熔融。因此形成含金刚石的金伯利岩简，一般为爆发型侵位于地表浅处。金伯利岩中的角砾构造，就是最好的证明。例：南部非洲金伯利岩中的金刚石矿床由同学自己看。第五章

伟晶岩矿床

一、概述伟晶岩是一种矿物颗粒结晶粗大的，具有一定内部构造特征的，常呈不规则岩墙，岩脉或凸镜体状的地质体。当伟品岩中的有用组份富集并达到工业要求时，即成为伟晶岩矿床。伟品岩一般可分为岩浆伟品岩和变质伟晶岩两大类。岩浆伟晶岩是在岩浆活动的晚期，在侵入体冷凝的最后阶段形成的。它可位于侵入体的顶部或附近的围岩中，其主要成分与母岩一致，只是在结构、构造上和形状、产状上与母岩体有明显的差别。各种不同成分的侵入体，在一定的条件下都可以形成伟晶岩。但能形成具工业价值的伟晶岩矿床的侵入体，主要是花岗岩、碱性岩、基性和超基性岩。相映形成花岗伟晶岩矿床、碱性伟晶岩矿床、基性和超基性伟晶岩矿床。花岗伟晶岩矿床：在成因上与花岗岩类有关，分布最为广泛，也最具有工业价值。碱性伟晶岩矿床：碱性伟晶岩的分布较花岗伟晶岩为少。在碱性伟品岩中，以霞石正长伟晶岩较为普遍。基性和超基性伟晶岩矿床：本类型伟晶岩矿床极少发现。变质伟晶岩是混合岩化晚期阶段，伟晶岩化作用的产物。它们主要分布于地台区以及褶皱带的中间隆起带。伟晶岩脉的成分与变质相的关系密切，反映了这类伟晶岩的形成是受地质构造条件、变质作用以及围岩性质等因素控制的。伟晶岩很少单独产出，而是成群、成带出现并形成规模较大的伟晶岩区。为数众多的伟晶岩体的分布，总是与区域构造有密切关系。然而，在这些伟晶岩中，一般仅有少数具有工业意义。伟晶岩矿床是某些稀有元素和稀土元素矿产的重要来源。有些伟晶岩矿床中的U、Tn以及Sn、W等也很重要。而长石、石英和云母等则是本类矿床中的主要矿产。另外在一些伟晶岩矿床中，还产出许多宝石类矿物，如黄玉、绿柱石、水晶、电气石等。伟晶岩矿床在成矿条件，成矿作用、分布规律和矿体的内部构造上都有其特点，因此，研究伟晶岩矿床，不仅有经济意义还有成矿理论上的意义，对研究其他内生矿床的成矿作用也有很大影响。

二、伟晶岩矿床的特点(一)伟晶岩矿床的物质成分特点1．化学成分复杂在伟品岩矿床中至少集中有40种以上的化学元素，主要是氧和亲氧元素Si、Al、Na，K、Ca等，稀有、分散、稀土和放射性元素Li、Be、Nb，Ta、Cs、Rb、Zr、Hf、La，Ce、U、Th等，以及Sn、W、Mo、Fe、Mn等金属元素和F，CI、B，P等挥发组份等。2．矿物成分多样由于伟晶岩中的复杂，因而其矿物成分也丰富多彩。常见的矿物可归纳为以下几类：(1)硅酸盐类矿物石英(包括水晶等)、斜长石、微斜长石、正长石、白云母、黑云母、霞石和辉石等。其中，长石、石英和云母构成伟晶岩的主体部分。(2)稀有和放射性元素矿物：含锂矿物；锂云母、锂辉石、透锂长石，磷铝石和锂电气石等。含被矿物：绿柱石、硅铍石和硅铍钇矿等。含铌、钽矿物：钽铁矿、褐钇铌矿、烧绿石，细晶石等。含锆矿物：锆石、曲晶石等。(3)稀土元素矿物独居石、磷钇矿、褐帘石等。(4)其它金属矿物锡石、黑钨矿，辉钼矿、磁铁矿和钛铁矿等。(5)含挥发份矿物萤石、电气石、磷灰石，黄玉等。(二)伟晶岩(矿床)的结构和构造特点1．结构特点在伟晶岩中最主要的结构有如下几种：(1)巨晶结构(伟晶结构)这是伟晶岩所特有的结构．常由长石、石英、云母及其它一些矿物的巨大晶体组成。这些矿物的晶体大小一般为10cm到l一2m．也有更为巨大的晶体，如一个长石的晶体重达100t；一片白云母面积达5m2，而一个绿柱石晶体可达18t。(2)文象结构主要是由长石和石英共结生成的。但也有部分文象结构是由石英沿长石晶体的解理面，或双晶面交代而形成的。(3)粗粒结构和似文象结构也是由石英、长石组成，颗粒大小一般征l一10cm左右，有时石英成不规则状分布在长石晶体中，组成似文象结构。(4)细粒结构主要由石英、斜长石和微斜长石组成，为半自形或它形粒状结构。此外，在伟品岩中，由于交代作用的结果，形成许多交代结构，如溶蚀结构，交代残余结构等。2．构造特点在伟晶岩矿床，带状构造是最主要而常见的。它是由伟晶岩不同结构的部分组成的条带，沿岩体的走向和倾斜，成有规律的分布而形成的。发育完好的带状构造，从伟晶岩体的边缘到中心，一殷可分如¨如下几个带(图5—1)。(1)边缘带矿物晶体比较细小，主要由细粒结构的石英、长石组成，厚度不大，约为几厘米。形状不规则，有时并不连续。与围岩界线是明显的，但有时为渐变关系。(2)外侧带矿物结晶颗粒较粗，主要呈细粒结构或文象结构。由斜长石、钾微斜长石、石英、白云母等组成，有时也有绿柱石等稀有矿物山现。外侧带的厚度比边缘带大，但变化也大，有时不对称也不连续。(3)中间带矿物结晶颗粒更大，常呈粗粒结构、似文象结构和块状结构。矿物成分也较复杂，除块状的长石、石英和云母外，还可能有绿柱石、锂辉石等稀有元素矿物。在本带内，交代作用有时也比较发育，与交代作用有关的稀有元素矿物也较多。因此也常常是稀有金属矿化发育的地段。此带厚度变化也比较大，有的为几十厘米，有的可达数十米，是伟晶岩矿床的主要部分。(4)内核矿物颗粒结晶特别粗大，常由石英，石英—长石或石英——锂辉石等矿物组成，多分布在伟晶岩体的膨胀部分的中央，或发育良好的厚大伟晶岩体的中心部位。(三)伟晶岩体(矿体)大小、形状和产状特点伟品岩体的大小差别很大，厚度从几厘米到几十米，沿走向长几米到几百米，甚至上千米。延深可达几百米。伟晶岩的形状电是多种多样的，最常见的是脉状、囊状及凸镜状。此外，还可见到串珠状、树根状、网状等复杂奇特的形态(图5—5)。伟品岩脉的产状有陡有缓。陡倾斜的，甚至直立的岩体，一般多是左右对称的，矿化富集在脉的上部或顶部，特别是脉体的膨大部分。而缓倾斜的伟晶岩体，上下可以不完全对称，矿化多富集在脉体的上部。三、伟晶岩矿床的形成条件(一)物理化学条件1．温度主要是在600--200℃范围内。2．压力开始时可能达到800-500MPa，结束时降到200-100MPa。(二)岩浆岩条件花岗伟晶岩在成因上和空间上都与花岗岩类侵入体有关，它们主要形成于各时代的地槽褶皱带中。如我国古生代的祁连一秦岭加里东褶皱；阿尔泰及内蒙海西褶皱带等。也有许多伟晶岩分布于稳定的地台或地盾区，如内蒙地轴土贵乌拉地区，胶辽古陆的海城地区等。与伟晶岩有关的花岗岩类，常呈岩基状或巨大的岩株状产出。一船孤立的“小侵入体”，基本上不形成伟晶岩。不同类型的伟晶岩矿床，总是与一定深度相的花岗岩类有关。例如水晶伟品岩矿床，与浅成的花岗岩类侵入体有关。而稀有金属伟晶岩矿床则是与中深成花岗岩类侵入体有关。(三)地质构造条件伟晶岩在空间分布上，明显地受地质构造的控制，如地槽—褶皱带、古地块边缘断裂带，不同构造单元的结合地段等，形成断续延伸几十公里到几百公里以上，宽几公里到l0-20km的伟晶岩带。在伟品岩带内，伟晶岩的分布是不均匀的，一些地段稀少，而另一些地段则较集中。伟晶岩成群出现的地段，构成伟品岩矿田。伟晶岩矿田的分布，受到次级构造的控制。更次一级的断裂构造，则为伟晶岩脉所充填，构造的性质及组合特点，对伟晶岩的形态、规模及含矿性都具有很大的影响。(四)围岩条件伟晶岩矿床主要产生在强烈褶皱带和花岗岩侵入体发育的地区。因此伟品岩矿床的围岩经常是区域变质的岩石，如片岩、片麻岩以及混合岩。在未经变质的沉积岩盖层中以及火山岩中，伟晶岩比较少见。四、伟晶岩矿床的形成过程和成矿作用伟晶岩矿床的形成过程是很复杂的，经历的时间也是漫长的。A．费尔斯曼认为花岗伟晶岩的形成是有阶段性的。他把花岗伟晶岩的形成过程分为五个阶段和十一个地质相(表5—2)

伟晶岩矿床的成矿作用表现为化学成分间的交代替换作用。五、伟晶岩矿床的成因伟晶岩矿床可以由岩浆作用形成，也可由变质作用形成。(一)岩浆伟晶岩矿床成因由岩浆作用形成伟晶岩的假说较多，归纳起来主要有如下两类：费尔斯曼、尼格里等人认为在高温，高压下，挥发组份能无限溶解在岩浆中。在岩浆结晶的末期能形成富含挥发份的伟晶岩岩浆。在相对封闭和高温、高压的条件下，缓慢冷却结晶而形成伟晶岩。查瓦里茨基等人则注意到水在花岗岩浆中的有限溶解性，因而否认有特殊的富含挥发组份的伟晶岩岩浆的存在。认为任何一种岩浆，在冷凝过程中都会残留残余的气体溶液，它是一种超临界状态的流体，富含成矿物质和辉发组份和硅酸盐组份。因此，这种气体溶液对母岩成分来说是饱和的。在封闭的条件下，作用于早期形成的矿物，使它们发生重结晶，形成伟晶岩的粗粒结构，以后进一步发生交代作用，形成伟晶岩矿床。(二)变质伟晶岩矿床的成因变质成因的伟晶岩大多与前寒武纪变质杂岩有关。它是由超变质的深熔作用或选择重熔作用形成的一种深熔流体，随着挥发组份的聚集，可对固态岩石发生重结晶作用及交代作用，或沿构造裂隙贯入而形成伟晶岩脉。六、伟晶岩矿床的分类伟晶岩矿床的类型很多，目前，还没有一个理想的伟晶岩矿床的分类。符拉索夫的分类方案为较多人接受：K．A．符拉索夫根据花岗伟晶岩矿床中矿物的共生关系和结构特征，将伟晶岩矿床分为下面五个类型。第一类型——文象和等粒型伟晶岩这种类型伟晶岩成分简单，主要矿物为钾—钠长石和石英它代表伟晶岩结晶作用的开始。长石和石英有规律的连生，构成文象结构，或者是等粒结构。没有明显的带状构造，无稀有元素的集中，亦无交代现象。长石和石英大致是同时形成。第二类型——块状伟晶岩在边缘带内靠近岩脉的中心部分，常常还有粗大结晶的一个带，由大小数十厘米至数米的微斜长石晶体或晶块和同样大小的石英晶块所组成。长石比石英析出的时间稍早，有一定数量的稀有金属矿物产于块状石英中，此类型伟晶岩交代现象也不显著。第三类型——完全分异类型所见的伟晶岩已分三带：文象结构或花岗结构伟晶岩带、微斜长石带和石英带。这里长石和石英在空间上已完全分离，形成两个独立的单独矿物带。与第二类型比较，第三类型是伟晶岩发育过程的更进一步，同时有比较多的稀有金属矿物的析出。本类型中经常产出有工业价值的粗粒的绿柱石和锂辉石。第四类型——稀有金属交代型这一类型具有独特的矿物组合，构成一独立的交代带。这一组合矿物中有；钠长石、各种云母，晚期石英、绿柱石、铌钽铁矿、艳榴石、磷灰石、铀矿物等。交代带一般不是在伟晶岩体的中心部分发生，而是在两个单矿物带的接触处，即石英和钾钠长石接触带发生，这类伟晶岩以颗粒较细为其特征。第五类型——钠长石一锂辉石伟晶岩主要由钠长石、锂辉石和石英组成，并有少量的微斜长石和大量的稀有元素矿物。从化学成分来讲，本类型比第四类型更为复杂，但矿物种类却较少，这说明它的分异作用不如第四类型完善。该类型伟晶岩的分带性也较差。实际上不存在文象结构带，无巨大的石英核心的存在，交代作用起着巨大的作用，交代矿物组合在伟晶岩体中，到处可见，矿物颗粒比较小。从工业价值而论，第一类型伟晶岩无实际价值，二，三类型为云母和陶瓷原料(长石)的主要来源，而四、五类型则为多种稀有金属的重要来源。七、伟晶岩矿床的主要类型及实例(一)伟晶岩矿床的主要类型1．稀有金属伟晶岩矿床稀有金属伟晶岩矿床是锂、铍、铌、钽等矿床的重要类型。稀有金属伟品岩矿床一般都与花岗岩有关。多分布在花岗岩体的接触带中，但也有分布于远高岩体达数公里的围岩中。围岩为各种片岩、闪长岩和辉长岩。这类伟晶岩矿床最重要的特征是具有复杂的交代作用，即钠长石化作用和稀有元素矿物交代作用。矿床中矿物成分十分复杂。除微斜长石和石英外，还有钠长石，锂辉石、锂云母以及磷灰石、电气石、白云母、绿柱石、铌铁矿、锡石，磷铝石、透锂长石、黄玉，沥青铀矿，锆石，磁铁矿、钛铁矿及一些硫化物矿物。本类矿床具有极大的工业意义。这类矿床在我国分布较广，也有规模大的矿床。国外著名大矿床分布在加拿大、美国、印度、巴西，阿根廷以及阿扎尼亚等国家。2．稀土元素伟晶岩矿床这类矿床一般分布在太古代岩层中。这类伟晶岩矿床一般工业价值较小。3．白云母伟晶岩矿床这类矿床绝大多数产在寒武纪的深变质岩中，围岩往往是花岗岩、片麻岩、结晶片岩、大理岩，角闪岩等。区域内常有花岗岩的侵入活动。矿体就是含白云母的花岗伟品岩。4．含水晶的伟晶岩矿床这种伟晶岩多分布于花岗岩侵入体的顶部接触带附近。形态常呈株状体，在平面上呈等轴状，不规则状，向下延伸有膨缩现象，在膨大部分有希望找到水晶或水晶和萤石并存的晶洞。5．长石伟品岩矿床5．长石伟品岩矿床这类矿床单个矿体一般不大，但往往成群地分布在一个区域内，故总的储量是大。长石常形成巨大的晶体，质量好。(二)伟晶岩矿床实例1．新疆阿尔泰含稀有金属花岗伟晶岩矿床该矿为世界著名的伟晶岩矿田，产有丰富的稀有金属元素矿物。现举典型的三号脉为例(图5—9)，伟晶岩脉产于挥长岩中，呈岩株状出露，平面上呈椭圆形，长250m，宽150m，走向北北西，倾角几乎直立，受辉长岩中两组裂隙的控制。岩脉中分异作用和交代作用极为发育。带状构造明显，由边部至中心可分为：1)钠长石化文象结构石英一搬斜长石带：2)细粒钠长石带，3)第一世代大块微斜长石带：4)石英一白云母带，5)叶钠长石一锂辉石带，6)石英一锂辉石带，7)小片钠长石带：8)细片锂云母带，9)第二世代微斜长石带；l0)块体石英带。该矿床产有多种稀有元素矿物：锂辉石，锂云母，绿柱石、铌铁矿、钽铁矿，细晶石，铯榴石等，可综合利用。第六章

气水热液矿床概论

一、气水热液及其在成矿作用中的意义“气水热液”是指在一定深度(几-几十公里)下形成的，具有一定温度(几十-几百度)和一定压力(几十万-几千万-几亿帕)的气态和液态溶液。其成分以H2O为主．并含有F、Cl、Br、B、S、C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。热液在各类成矿作用中都广泛存在。在内生成矿作用中，包括岩浆矿床和伟晶岩矿床，热液是它们形成演化的某一特定阶段的产物，并且或多或少地发生过积极的作用。热液是接触交代矿床和热液矿床形成时的主要含矿介质。热液对于矿质的携带，搬运和沉淀起极主要的作用。热液在火山成因矿床，甚至在某些沉积矿床的成岩-后生变化作用过程中也都有其踪迹，并发生一定的影响。在不同类型的变质矿床中，热液对矿质的迁移和沉淀，以及作为催化剂，促进矿质的沉淀等也都起了重要作用。在成矿作用过程中，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，初步集中，把它们携带到一定的构造-岩石中，通过充填、交代等成矿方式，把矿质沉淀下来，形成矿床。并且在其成矿作用过程中，与围岩相互作用，使围岩产生蚀变，并可能形成矿床的原生晕，成为重要的找矿标志。因而研究热液的来源(包括其中的矿质来源)、性质、搬运成矿组份的方式、运动的原因、成矿的方式以及与围岩和构造的相互关系等等，对于深入了解矿床的形成过程和分布规律，捉高这类矿床的找矿勘探工作的成效都有重大意义，二、气水热液的来源、主要成分和性质(一)气水热液的来源气水热液的来源主要有四类：岩浆的；地下水的，海水的和变质的。1．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。在高压下，硅酸盐熔体内水的溶解度相当大。肯尼迪等人做了水在Si02熔融体中溶解度的实验，在压力为9.7千巴，温度为1080℃时，出现上临界点。此时，水在Si02熔融体中的溶解度达25%(重量)。如果超过此临界点，则水与Si02熔融体可发生完全混熔，即出现一个统一的岩浆熔融体。因此，在一定的温度和压力条件下，水在硅酸盐熔融体中可以无限溶解。在此临界点之上，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。温度和压力的降低，是水从岩浆中分出的主要因素。2．地下水热液主要产生在大陆地区。在大陆地区，在一定的水文地质条件下(主要是构造裂隙带)，地下水可下渗到几百米到几公里的深处。地下水可因深部的环流而升温。使其升温的因素很多，如地热梯度，岩浆烘烤，放射性元素的蜕变，以及与火成热液的混合等。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。当这样的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（图6-2）。3．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，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一沉积矿床。在海洋扩张中心、火山岛弧、海洋岛屿和大陆边缘地区，这种下渗水水对成矿作用有着重要的意义。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。例如日本的黑矿型矿床4．变质热液变质热液（变质水）是由于岩石在深部受增温、增压作用而变质时形成的。或者说是在变质作用中与变质的岩石平衡的，或从中分出的水溶液。变质热液的矿质有三个来源：在变质过程山从原岩来的，变质水在渗滤过程中，从所流经的岩石中萃取来的，可能为深部的物质来源。(二)气水热液的成分气水热液的成分是非常复杂的。一般可从以下几方面来了解；1)气成热液矿床的矿石成分及共蚀变围岩；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)的成分。近年来对地热体系的详细研究(如美国加利福尼亚州的萨尔顿湖、苏联里海边的切列肯，对气水热液的成分和性质有了更进一步的认识。气水热液的成分有：1)最主要的组份是水；2)基本组份：Na、K，Ca、Mg、Sr，Ba、A1、Si等及Cl-、F-、SO4

2-等。3)金属成矿元素。最主要为亲铜元素Cu，Pb、Zn、Au、Ag，Sn、Sb、Bi、Hg等。其次为过渡性元素Fe、Co，Ni等，以及W，Mo，Be、TR、U，In、Re等稀有，稀土和放射性等元素。4)溶解的气体有；H2H、CO2、HCl等。5)其它微量元素：Li、Rb、Cs、Br、I、Se、Te等。(三)气水热液的性质1.气水热液的物理性质目前，大多数研究者认为，气水热液在地壳深处主要为超临界流体，气和水成为一个均一相，这也是为何叫气水热液的原因。2．气水热液的化学性质现在普遍认为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。它随着温度、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。三、气水热液中成矿元素的搬运和沉淀(一)成矿元素的搬运形式在成矿作用过程中，成矿元素搬运的形式归纳起来有如下四假说：

1．以硫化物的形式搬运由于在热液矿床中，矿物大多以硫化物的方式出现，因此，早期就有人提出成矿元素是以简单硫化物的形式存在于真溶液中，并进行搬运。但由于绝大多数的金属硫化物在水溶液中的溶解度非常低，不可能实现大量的聚集而形成矿床。因此这一假说已不为多数人所重视。2．以卤化物的形式搬运别捷赫琴认为：金属在热液中是以能够分解为简单离子的易溶卤化物的形式进行搬运的。他韭还指出，热液中的成矿物质，完全不是我们在矿石中所观察到的各种硫化物或氧化物，这些化台物是成矿作用中经化学反应而生成的不溶物质。因为，在热液中，除卤化物外，同时还存在有H2S，当温度降低时(400℃以下)，H2S电离为S2-则可与卤化物发生化学反应而产生硫化物沉淀。提出这种假说的依据是：各种金属元素的卤化物在水中溶解度比较大；在火山喷出物中有金属的可溶性氟化物和氯化物；在一些矿床中有含C1和F的矿物出现，如氯铅矿、萤石、黄玉等，在矿物的液体包裹体中，氯化物的浓度很高。从现有资料来看，卤族元素对成矿物质的搬运和富集可能起了一定作用，但主要是在高温气化热掖阶段。但是，一些亲硫元素的卤化物，在有H2S存在的情况下，也是不稳定的，在较低的温度条件下，一般对金属元素难于进行搬运。3．以易溶络合物的形式搬运很早以前希托夫(1859)就认为成矿元素是以易溶络合物的形式存在于热液中并进行搬运。近年来，由于大量野外和室内研究的结果证明了这一假说的重要性。因此获得很多人的支持。在自然界中，绝大多数的金属原子，都可以构成络合物的形成体、而一些碱金属和碱土金属则构成络合物外面的阳离子，而一些挥发组份，则构成络合物的配位体。也即是说，在自然界中很多元素，都可以是络合物的组成部分，在适宜条件下相互结合而形成络合物。此外，许多金属元素还能在不同性质和不同成分的溶液中，形成不同种类的络合物，从而扩大了这些元素的活动性。络合物在水溶液中的溶解度，比简单化合物要大几百万倍。溶解后，金属元素就呈络离子的形式存在于溶液中，它们在溶液中是比较稳定的。一般认为，在热液中有两种络合物是重要的，即硫化物、硫氢化物络合物和氯化物络合物。4．以胶体溶液形式搬运成矿元素还可能呈胶体溶液的形式进行搬运。因为许多金属硫化物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条件下产生，(二)成矿元素的沉淀促使成矿元素从热液中沉淀出来的因素和条件很多，主要有以下几种情况。1．温度的降低热液温度的降低会引起一些成矿元素的化合物或络合物溶解度的减小，导致这些元素的沉淀。同时温度的降低可引起溶液中硫化氢溶解度的增加，因而S2-的浓度增高，从而有利于硫化物的沉淀。另外，由于温度的变化可使某些化学反应得以进行。如放热反应。2.压力的降低压力的降低会影响热液中溶质的溶解度。压力降低引起热液产业“沸腾”作用，将增加溶液的浓度。但更重要的是能使挥发组份从溶液中析出。使剩余溶液的碱性增高，而搬运金属的能力则降低。3．pH值的变化温度、压力的变化或外来物质的加入，都可引起溶液pH值的改变，这时矿质从热液中沉淀有很重要的意义。许多络合物或易溶的化合物，只能在溶液的一定pH值范田内才是稳定的，当pH值超过这个范围时，就会引起这些化合物的分解和沉淀。铁和铝的氢氧化物。4．氧化—还原反应Fe2+在溶液中很稳定，可长距离搬运。当其被氧化为Fe3+后，很容易形成Fe(OH)3而沉淀。5．不同性质溶液的混合当不同成分或不同性质的溶液混合后，会改变含矿热液系统的状态，破坏溶液的化学平衡，促使某些化学反应的发生，从而产生矿物的沉淀。总之，促使成矿元素沉淀的因素是多方面的，它们在成矿作用过程中，是相互影响响相互联系的。四、气水热液的运移(一)气水热液运移的原因气水热液的成因多种多样，所以共存在的位置和运动的原因也是各不相同的。大多数热液矿床是由上升热液形成的。热液上升的原因以下几种可能是主要的。1．由于渗流作用引起热液的运移特别是当有高水源的存在，可以引起压力差，形成水的动力，促使共渗流。2．由于压力差引起热液的运移在地下深处，液体所受的压力，相当于其上覆全部岩石的重量，这种岩石的静压力，约等于这个深度的水的静压力的2—-3倍，因此当压力条件发生变化时，特则是与造山运动相联系时，或地壳发生裂隙时，则热液会受到挤压而流到裂隙中去。3．由于深部热源作用引起热液的运移天水、海水及其它地下水溶液，可沿断裂或破碎带下；渗到地壳深处。当受到深部热源，如岩浆热能、变质热能、地热梯度等的影响，供给溶液以热能，引起对流循环。这种对流循对一些矿床的形成起了极大的作用。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这些流体释放出来时温度较高，含有一定的挥发分，内应力较大，能沿一些高渗透带进行运移。(二)气水热液运移的通道

气水热液运移的通道按成因可分为原生的和次生的两类。1．原生孔隙属于原生孔隙的有：造岩矿物的粒间间隙、层面空隙，喷发岩的晶洞和空洞。如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30％．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20％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。2．次生裂隙又可分为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。如层间和层内的剥高空隙，岩石的一般构造裂隙、单个的断层等。对成矿作用来说，构造裂隙对于热液的运移和矿质的沉淀有着更为重要的意义。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。(三)热液的活动与地质构造的关系近年来的研究表明，热液的活动与构造变动是密不可分的。热液活动的过程，也是含矿构造发生发展的过程。既不是简单的热液被挤压而注入现成的裂隙十，也不是简单的热液自身力量打开道路，多数情况是构造活动和热液活动是相互作用的。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6—7)。导矿构造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6—8)。配矿构造是．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。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，在某些成矿地区，往往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。

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。(一)充填作用及充填矿床特征热液在围岩内流动时，若与围岩间没有明显的化学反应和物质的相互交换，则热液中成矿物质的沉淀，主要是由于温度、压力的的变化或其他因素的影响，直接沉淀在围岩的孔洞或裂隙中，这种成矿作用叫做充填作用。形成的矿床则称为充填矿床。这类矿床中矿体的形状决定于原有空隙的形状，一般多为脉状，与围岩的界线清楚。矿体中矿物沉淀的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，常具有一些典型的构造，可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，角砾状构造及同心环状构造等(图6-12)。

(二)交代作用及交代矿床的特征1．交代作用的特点前面我们已说过，交代作用指矿液与围岩发生化学反应或置换作用，交代作用形成的矿床，称交代矿床。在交代作用进行时，围岩中原有矿物的溶解和新矿物的沉淀几乎是同时进行的。因此在交代作用过程中，岩石始终保持固体状态。交代作用的前后，岩石体积基本保持不变。交代作用比充填作用要复杂得多，二者之间具有极大的差别。在气水热液矿床中，交代矿体有如下特征(图6—13)：1)矿体外形不规则，矿体和围岩界线不清楚，呈过渡关系，2)矿体中常含右未被交代的围岩残体，3)矿体中往往可以保存原来岩石的结构和构造。4)矿物晶体发育好。如黄铁矿、石榴石等；5)交代作用可以产生假象矿物。2．交代作用的主耍类型及影响交代作用的因素交代作用分为扩散交代作用和渗滤交代作用。1）交代作用的类型a扩散交代作用交代作用中组份的移动系通过停滞的粒间溶液，以分子或离子扩散的方式缓慢地进行。换言之，组份的带出或带入并非依靠溶液的流动，而是由于组份的浓度差(浓度梯度)所引起的扩散过程进行的，扩散作用总是从高浓度向低浓度方向进行．b渗滤交代作用交代作用中组份的移动是靠溶液流动进行的。即在交代作用中，组份的带出或带入是借助于流经岩石裂隙中的溶液进行的。溶液流动的原因主要是由于压力差。2)影响交代作用的因素a组分的活动性及其浓度b温度和压力c围岩的性质与构造3．选择交代作用选择交代作用对成矿有着重要的意义。这种作用表现为：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，选择交代作用所表现的特征最为明显(图6-14)。选择交代作用决定于以下三个因素。(1)岩石的化学怀质(2)最适宜的孔隙度(3)渗滤效应（遮盖层作用）六、气水热液矿床的围岩蚀变(一)围岩蚀变的概念及影响围眼岩蚀变强度的因素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。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，因此称为围岩蚀蛮。遭受了蚀变的围岩称为蚀变围岩。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，同的·也发生不同程度的物理性质方面的变化，如颜色、比重、硬度、孔隙度等的变化。影响同岩蚀变强度的因素很多，其中主要的有下列几方面：①原岩的矿物成分和化学成分；②气水热液的化学成分、浓度、pH值和Eh值；③温度；

④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，都会影响围岩蚀变作用强度。(二)研究围岩蚀变的意义1．有利于发展成矿理论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．有利于找矿蚀变围岩是重要的找矿标志。由于蚀变围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，铝和钼矿化；青盘岩常伴随有金、银、铜、铅和锌等。(三)围岩蚀变的主要类型及其含矿性1．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的接触带或其附近，在中等深度条件下，经气水热液的高温交代作用而形成的。在交代蚀变的过程中，从碳酸盐类岩石中，几乎带出了全部C02及部分CaO和MgO，带入大量的Si02、Al203。与矽卡岩有关的矿产主要有钨，锡、钼，铁、铜，铅—锌等。2．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-粗粒结构，粒径以1一5mm最为常见。具花岗变晶、花岗—鳞片变晶及鳞片变晶结构。云英岩主要由石英和白云母组成，有时还含有锂云母、铁铝云母、黄玉、电气石、萤石、绿柱石以及黑钨矿、白钨矿、锡石、辉钼矿等金属矿物。云英岩化常与钨、锡，钼、铋、铌、钽、铍、锂等矿床有关。3．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。由刁：上述矿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等。钾长石化与许多类型矿床有成因上的联系。如在铍、锂、铌、钽有关的蚀变花岗岩、钨锡的石英脉型和矽卡岩型矿床、斑岩型铜—钼矿床以及某些铅、锌，金，铀、稀土等矿床中，钾比石化常是一种重要的或特征性的蚀变作用。4．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。这种蚀变作用发生的温度范围较大，从气化高温到低温阶段都可发生。不同性质的岩石都可发生钠长石化。钠长石化主要与稀有、稀土元素矿床有关，同时也与钨、锡、金、铁、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，特别是在热液中二氧化碳、硫和水等作用下产生的一种蚀变作用。这重蚀变一般是在近地表或地表条