矿床学热液矿床

矿床学第六章

热液矿床6.1概念、特点及工业意义6.1.1概念热液矿床是指含矿热水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，由充填和交代等成矿方式形成的有用矿物堆积体。6.1.2主要特点热液矿床的主要特点如下：1）形成矿床的含矿热液是多来源的：成矿地质环境不同，因而形成众多的矿床类型，其矿床地质特征也各不相同；2）含矿热液的成分是复杂的：物质成分比较复杂，因而形成的矿床种类多，常可以综合利用；3）形成温度和深度较其它内生矿床低和浅：矿床形成的温度，一般在400℃以下，最高在500－600℃，最低在50℃左右。矿床形成的深度：深－中深（4.5－1.5km），或浅到超浅（1.5km－近地表），甚至在地表形成；4）构造控制作用极为显著：各种构造空隙既是含矿热液运移的通道，又常是成矿物质沉淀的场所；5）成矿时间一般晚于围岩：属后生矿床。由于含矿热液作用于围岩，因而常具不同程度的围岩蚀变，有的矿床围岩蚀变十分显著；6）成矿方式：以充填作用和交代作用为主。7）矿石物质成分复杂：金属矿物以硫化物、氧化物、砷化物及含氧盐等为主，非金属矿物有碳酸盐、硫酸盐、含水硅酸盐、石英等。8）矿床的形成过程的多期多阶段性：热液矿床的成矿过程往往是长期而复杂的，常具明显的多期性和多阶段性。不同的成矿期和成矿阶段，形成不同的矿物共生组合。6.1.3工业意义热液矿床类型众多，工业价值巨大。它包括大部分有色金属矿产（W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、Hg、Sb、As…等），一些对尖端科学有特殊意义的稀有和分散元素矿产（Li、Be、Ga、Ge、In、Cd…等）以及放射性元素（U）矿产。此外，还有Fe、Ni、Co和许多非金属矿产：硫、石棉、重晶石、萤石、水晶、明矾石、菱镁矿、冰洲石等。这些矿产在国民经济和国防工业中都是极为重要的。6.2热液矿床的分类热液矿床的形成，是一个长期复杂的过程，其影响因素甚多。多年以来，很多学者对热液矿床进行过研究，提出了各种不同的分类方案。Ⅰ．岩浆气液矿床1）岩浆气液交代矿床：①与蚀变花岗岩有关的钠长岩化稀有、稀土元素矿床。②与蚀变花岗岩有关的云英岩化钨、锡矿床。③与蚀变基性－超基性岩有关的蛇纹石石棉－滑石矿床。2）岩浆热液充填－交代矿床：①高温热液矿床：W、Sn、Mo等。②中温热液矿床：Cu、Pb、Zn等。③低温热液矿床：Hg、Sb、As等。Ⅱ．非岩浆热液矿床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。3）砂页岩中的脉状铜矿床。4）砂岩中的铀－钒矿床。5）碳酸盐岩、砂岩中的脉状水晶矿床。6.3岩浆气液矿床岩浆气液是指由岩浆结晶分异过程中分出的气水溶液，由它所形成的矿床即为岩浆气液矿床。6.3.1岩浆气液矿床成矿作用简述岩浆气液矿床一般认为是由岩浆分泌出来的含矿气水溶液，在侵人体内及其附近围岩中，以交代和充填的成矿方式，将有用物质聚集起来而形成的。⑴热液的形成在深部高温高压下，由于岩浆的演化，导致超临界流体的分离，当冷却至临界点以下就变成热液。当内压力超过外压力时，它们就可从岩浆房分出。由于大量挥发组份的存在，提高了金属在溶液中的溶解度。这些金属在溶液中主要呈硫化物、氧化物、氟化物、氯化物等络合物形式被搬运。⑵高温气液矿床的形成在岩浆气液作用的早期，由于F、Cl阴离子大量存在，溶液pH值低，多呈酸性、弱酸性。此时，大量的W、Sn等矿物在合适的地质条件下富集形成高温热液脉状矿床。高温热液矿床的形成温度一般>300ºC。该类矿床所处的围岩多是一些非钙质岩石，如酸性岩浆岩或硅铝质岩石。当溶液分出后，未经长距离的搬运，即在酸性岩体的顶部或其上覆围岩中沉淀成矿。由于处在较深的环境下，降温缓慢，其它物理化学条件的变化也不显著，酸性溶液不易被中和，因而有利于高温矿物的沉淀。由于这种作用进行得很缓慢，因此往往能形成粗大的矿物晶体。它是本类矿床的显著特征之一。由于酸性围岩受到高温气水溶液的交代作用，使长石水解为粗－中粒的石英和白云母，产生典型的云英岩化。3KAlSi3O8+2H+→KAl2(AlSi3O10)(OH)2+钾长石白云母+6SiO2＋2K+例如：高温气液钨矿床以黑钨矿石英脉产出，沿裂隙充填而成，属岩浆期后气化－热液矿床。一般来说矿化是晚期花岗岩演化的产物，绝大多数分布在复式岩体的边部，主要充填在早期花岗岩及围岩的裂隙中。⑶中温热液矿床的形成岩浆热液作用的中期，即在中温（200-300℃）、中深（1-3km）的条件下，则形成以硫化物、复硫盐类为主的多金属矿床，它们虽然与侵入体关系较密切，但在空间上有一定距离。由于热液的温度降低，硫化物开始相对聚集，在向构造裂隙或减压部位运移过程中，特别是流经灰岩、泥灰岩和其它碳酸盐岩石时，溶液很快被中和，使原来酸性一弱酸性含矿溶液变为中性溶液，甚至呈弱硷性的。不能在酸性溶液中沉淀的硫化物，当含矿溶液转变为中性时便开始沉淀。这时如矿液具有足够的温度和相当的活泼性，溶液和围岩则可发生交代作用，形成交代矿床。如含矿溶液在非钙质岩石中运移，往往沿断裂带充填成矿。⑷低温热液掉阶段岩浆热液畜作用晚期筹（温度达昂100-鹅50℃）波，某些金绣属则以碳酸盐形式从热谈液中沉淀惹出来，形态成菱铁矿匪、菱锰矿帖、菱镁矿劈燕等矿床。占此外，还框可形成滑释石、纤维资蛇纹石石犯棉等非金恭属矿床。6.3品.2赤岩浆热莲液矿床残形成的裕地质条规件1．矿床昆与岩浆岩蚊的关系一定的矿聪床类型（棕或矿石建却造）和矿唱种与一定站成分的岩盾浆岩有关港，这一性旧质称为岩芳浆岩的成矿专揪属性。⑴岩浆化学成缠分：亲花岗旬岩元素Sn、卷Be、凑Li、典W、M骑o、N扣b和T银a，它波们与岩强浆岩的歇成矿专努属性表请现得最图清楚。⑵岩浆植的成矿元素粒丰度：据统馋计，在粮不含S夏n的花框岗岩中瓣，含S针n不超猴过3－烂5g/滑t，而碎在含S址n的花鞋岗岩中梁Sn可司达10蚀－60堪g/t冲；同招时在单护矿物角悟闪石中繁Sn可犹高达4谊0－1纷50g涛/t，荐在黑云裂母中含掏Sn达灿50－妄400须g/t治，不含送Mo的永岩浆岩欺含Mo干不超过拜1－2母g/t鞠。而含字Mo的罪岩浆岩钉中，M躲o可达商4－1述4g/族t.在芝单矿物盟榍石中芳含Mo翠达50违－30少0g/狮t。⑶时代和构造背景：与热液公型矿床哗有关的溪岩体多会形成于地洼阶段，如地负洼型花筐岗岩，筐造成W厅，S盗n，龄Bi，该Mo鱼，B旨，L漫i，杆Cu，勤Pb奴，Z畏n，哗Ag，胆Au击等工业每富集，行伴生C悬d，控In，扬Ga辩，G倦e，逐Nb，石Ta喊，稀税土、T帆h，凳U，搭Be，灭Se神，Y繁等。地槽褶皱献带期也有花岗荷岩产出，公与W，资Sn，赠Mo，稠Pb，观Zn的矿闸化有关。2．矿词床与构秤造的关盯系岩浆气液来矿床受构无造控制十隙分明显，毫主要是侵柄人体的原生构茫造、接触带疫构造和断裂、揉褶皱等构造刃的控制狭。根据构炊造在热武液运移悦和矿质握沉淀中躺所起的驰作用的匆不同，馋一般将眨构造要挑素划分椒为导矿构造洲、配矿构互造和容矿节构造。①导矿构北造：指热液市自深部地研段进入矿骄田范围的暑通道；②配矿构造：矿液从叹导矿构造混出来以后电，向成矿丛地段方向谋运移的构荷造；③容矿构造：使矿体略定位，并旋决定其形迷态、产状洲、大小，唱有时决定森其内部结惰构的构造絮。3．矿执床与围胃岩的关址系高温岩护浆气液款矿床大覆都产于岩浆岩体直内及其附近的硅涨铝质沉积烛岩或变质刘岩系中，而战中低温岩端浆气液矿慕床则多产墓于钙镁质岩寻或火山岩中。6.3.柴3岩读浆气液矿摸床主要类亮型1.云英岩型盗矿床（酸性骆岩附近班的石英辱脉型W暂，Sn齿，Bi叮，Mo返矿床）本类矿床其具有特殊冒的围岩蚀矮变——云英岩脉化，它主要绘发生在矿青脉两侧的淘酸性侵入纺体（花岗串岩、石英识斑岩）、双浅变质岩滥（板岩、瞒千枚岩）根和砂岩中法，或单独报存在。云吵英岩按形管态分为两穗种类型：①有石逗英脉充节填的云犬英岩（窑脉侧云续英岩）愿；②无石纪英脉充合填的云愿英岩（突致密云序英岩）做。云英岩的梨含矿性，侄根据围岩容性质、交粮代作用的到强度和岩扩浆含矿程献度而不同庙。这类矿赖床的形掏成，在毛时间上怕稍后于牲岩体，暴在空间板上位于嫂岩体之狡内、外矩接触带掌。其特何征有：1）与矿床有茫关的花岗岩体，其特征元株素有W、S典n、B河e、N规b、T走a、V涂、Th王、TR某（主要乒为钇族屠）、L悼i、R赴b、C展s等，尽均有较高的丰泪度，与矿床那中的矿物袄极其近似闪。2）赋存于晨沉积岩既或变质禾岩中的垦矿床（如漂篮塘、大华吉山等枝）经钻行孔揭露壁，深部有花时岗岩体存片在，有的虽院未揭露出宫岩体，但继已发现热丧液变质带杂或酸性脉疾岩等标志决（如岿美健山等）。3）矿体形态复杂，有脉状、带状照、似层顶状、筒较状、囊廉状等。侨以充填改方式成沉矿的矿作体常受疗各种裂彼隙构造遭控制，坐呈不规胃则的脉聪状、串若珠状等孟，常沿争一个方霉向作雁他行状排奏列，也妇见沿层坐面交代拔形成扁老豆状或西似层状聋矿体。4）矿石中共据生矿物复框杂，多期、多惭阶段矿化明显闸，有较多扣的含挥发棋性组份的锹矿物。典型的五矿物组合困:金属矿倾物有:忌磁铁矿垫Fe3O4、磁黄铁发矿Fe1-xS、锡石筝SnO2、白钨矿愉CaWO4、黑钨矿死(Mn,陵Fe)W被O4、赤铁矿独Fe2O3、辉钼陡矿Mo塞S2、辉铋届矿Bi2S3、铁闪锌寇矿(Zn叙,Fe)痛S、毒砂姓FeAs笛S、自然促金Au等窝。非金属糟矿物有泉石英、删长石、伤锂云母娃、角闪身石等。5）近矿围岩蚀者变强烈，怀常有多辽种蚀变劫重叠。最重拔要的蚀拆变种类庆是云英岩化、钠长旧石化、帖钾长石奏化、电晶气石化宁、黄玉沈化等。云英岩的指主要矿物掌是白云母摆和石英，珍特征矿物姨是电气石佣：(Na,突Ca)(拿Mg,F我e,Li殿,Al)3Al6[Si6O8][B氧O3]3(OH篮,F)4黄玉：A会l2[Si枯O4](F闻,OH仿)2萤石：符CaF2石英脉脖型钨矿悉主要有颠两种类妄型：石英细脉考带型和石英大壁脉型。石英大脉智型钨矿主绍要出现的铲是大脉，驱可出现在献岩体中（午如西华否山钨矿）虹或围岩中虏（如湘东励钨矿）。石英细脉犯型钨矿常朋出现纵向螺分带，俗颈称五层楼构造（臣如江西眨漂塘钨宗矿）。耍自上而帜下依次锄为：①微脉带芒（线脉带少），<1袜cm，往要往是云母尚线，没有茄工业价值搭，但可作仅为找矿标嫌志；②密集悉细脉带伸，1－脚5cm烤，开始枪有工业混价值；③密集粘中脉带罪，5－臭10c猴m，具辫有重要福的工业臣意义；④大脉拿带，>义10c眯m－>独1m，轨为主矿踏体；⑤稀疏大赌脉带，位葛于岩体内护部，向下好歼灭，可徒以有工业普意义。以上各斜带互相陡过渡，蠢渐变，认混合的泄现象，卡并有等拆宽的特唱征。2.愤与蚀变花岗岩有关的早钠长岩均型稀有稀土矿床许多高温膛热液脉型纺钨矿床，瓶过去一直比只作为钨挖矿开采，祝后来在蚀眯变岩石和筋花岗岩体剪中发现了千丰富的N伶b，T舟a，稀社土元素，供使不少老毛矿山成为敲了我国钨女矿及稀有匀元素矿产雾的重要基渣地。同时导也是一种歉新的矿床驼类型。(佛也可单独咐存在)这类矿成床主要器指与花移岗岩有奖关的L质i，由Be，赶Nb颈，T阅a，框Rb，砌Cs鼻，Z引r及稀层土元素奥的各类订矿床。乖主要围胆岩蚀变榆是钠长斜石化，挠使花岗朴岩变成碌中－细举粒的浅荡色岩石课——钠陵长岩。区其成矿泉作用可疗能经过岩浆结搭晶作用和热液交渗代作用两饮期。3.中温热租液矿床1)形成条件形成温度30锐0～20民0℃，压力优(1～荡5)×仗107pa，快深度2甲～0.银5km匠左右。删矿床在传空间上守往往与拍中小型惯、中深成成侵入踢体有关柜。（但换也有一耗部分矿籍床与岩福浆岩无忧明显的钳成因和施空间联两系。）2)构造位帽置矿体主要诉产于大断乒裂带或热摧流值异常乏地区。与脉岩浆岩关刷系明显的拍矿床，矿览体产于侵悟人体的内众外接触带仪中，但多嘱数产于侵入体开外围的沉积岩再、变质岩吐或火山岩睁中。3)围岩蚀戚变矿床的围准岩蚀变发馆育，种类霞较多，典劲型的有绿泥石化、绢云母刺化、黄铁长黑英岩化、硅化、碳酸盐瓶化以及蛇纹石化等。(脸中低温屡蚀变)4)矿石成缴分矿石的矿改物组成复伴杂。其中金属矿五物有自寸然金、倘赤铁矿弱、菱铁惰矿、黄语铁矿、迹毒砂、黄铜矿、斜方硫筒砷铜矿、斑铜矿、黝铜寒矿、方铅矿、闪锌矿、红砷摊镍矿、物辉砷钴弯矿、沥播青铀矿沾、辉钼牙矿和自行然铋等灵。非金属矿错物有萤石弓、水晶、雹石英、碳帮酸盐类矿菠物、(蛇灯纹石石棉姿、滑石、捉菱镁矿)赠，重晶石刃以及在近否地表矿床按中的冰长须石等。矿物结晶己粒度中等社，矿石构禁造以角砾构艺造及带状构允造较为常见肢，有时也黑出现胶状幕构造。5)形态产状由于成矿禁方式的不柳同，本类喂矿床的矿成体形态是烟多样的。物由充填作用形成的矿呀体，主要借呈简单的脉状，比较规删则，但也菠常成复脉盈带以及网汉状、梯状氧和鞍状矿短脉；由交代作斩用形成的聪矿体，垦以似层状为最常见浆，其次为团扁豆状、唯囊状、柱距状等。6)规模矿床规模悔大小不一前，但以大慌型和中型冈为多。大稀矿脉可长时达数公里猛，厚达数铜米至十数织米，延深谨达500很－600筹m，甚至三千米以上太。由交代控形成的矿集囊最大直敬径也可达爽数百米。辽宁柴河羽铅锌矿4.低温热尖液矿床1)形成条件形成温度在200波－50傍℃左右，压力小斤于107pa，形成深东度大多在壳几百米至辅地表范围忠内。矿床僚所在的广应大地区内于基本上无证深成岩浆炎岩出露。钱矿体主要己受各种断乘裂系统控慌制，在各由种围岩中滚常呈复杂信的细脉、缎网脉和囊滥状。2)围岩蚀变围岩蚀变捕以高岭土化、明矾石棚化、泡沸石荐化、重晶石化、石膏化等为其特河点。此外器变安山岩箱化常发育匪在中性和茧基性喷出吴岩内。而地酸性喷出渔岩常有明爽矾石化或钟高岭土化啄。（低温瞎蚀变）3)物质组布成本类矿熔床的矿肌石常由助一系列问的低温矿贡物组成，金婚属矿物有盐辰砂、辉批锑矿、雌师黄、雄黄彻、自然金寻、自然银寄、自然铜确、白铁矿恭、(黝铜登矿、黄铜报矿、斑铜援矿、方铅地矿、闪锌累矿、辉银怪矿)等。置非金属矿酷物有石英粒、冰洲石租、萤石、旷重晶石、浊明矾石、衫高岭石、欲沸石以及肆碳酸盐类管矿物等。4)矿石结算构构造矿石结集构一般脾细小，侵角砾状伙构造很释普遍，轻此外尚蔑有胶状译、皮壳域状、梳苍状、环钢状及晶笼洞构造丢。(充填作石用为主)5)矿体形拌态矿体形杜态复杂欢多样，中由充填党作用形坝成的矿史体主要怪呈各种脉状、凸镜状和似层状等。由皱交代形含成的矿谎体主要伙呈囊状、似层痕状和层灶状浸染膨体等。6)规模矿床规模所大小不等滤，常为中岔型，有时葬为小型，床但也有大墓型矿床。5.与刃蚀变基性一超危基性岩有关的蛇牺纹石石棉、滑石矿床蛇纹石挤石棉和樱滑石矿疏床经常饿与超基间性岩（哀纯橄榄鹅岩、橄胆榄岩、群辉石岩腰及蚀变包后的蛇冶纹岩）冻有关。6.4仅非岩浆狡热液矿床在热液矿造床中除上砌述与岩浆三有关的热脾液矿床外货，还有相乞当一部分与岩浆景活动无停直接关便系的矿床草，如湘扶黔地区意的汞一窃锑矿床层、广西趟碳酸盐凯岩中的款水晶矿耽床等。6.4傅.1枯矿床臭形成条寨件⑴水的来鄙源：岩层内情同生水或循环的地影下水⑵热源嫩：地热异常及地热增温鸣率⑶成矿物步质来源：围岩（矿源层队）⑷构造调部位：造山带死和断裂袍、裂谷⑸热液娘通道：亮各种断裂、裂隙、孔隙空洞⑹形成深徒度：一般谱在浅部（<1.袍5km）⑺形成黄压力：短在(3～星5)×幅107慰pa以左下⑻形成温矿度：在200～将50℃之挨间。6.4宫.2泪成矿魄作用非岩浆处热液矿架床成矿宜作用归烂纳起来直有下列渡几种。（1）侧分泌索作用指成矿啦组份从走附近围炸岩中析土出。热楚液可能馋是大气语降水、劝原生水醒、或结暮晶时的纠释放水任。矿质雨被热液懒带到附盗近地层螺岩石中后沉淀。（2）压实热缓液作用岩石在殖压实过丑程中，长岩层中浮的孔隙筝水受压女而被释补放出来候。如原福为海相谁沉积物射在成岩鲜一压实锣过程中吐，可释眠放出以肚卤化物旷为主的眉热卤水规。在这边些热液高的作用烟下，可过形成后恨生的金垮属和非誉金属矿肝床，如刻某些泥胁质岩中酬的铅锌栗矿脉可甘能是这惭种成因掠造成的月。（3）下渗水缠环流热哗液作用下渗水猴沿断裂茂、裂隙松带循环睛，通过拍加温，床使围岩煮中有用量组份活末化转移尿，并在猪有利的军岩性条衡件下富评集。（4）热泉堆恶积作用一般发溪生在年嫩轻和正巴在进行覆矿化的遥地区。诊热泉水结基本上栋是大气逗降水，困一般含讲有较高理的Hg庄、As露、F等房诚元素。奴如前所咐述的美散国加利勿福尼亚驱州的汞膝矿床就歉是一例撒。6.4.僻3矿嚼床特点非岩浆穴热液矿铲床的特缴点如下辩：（1）矿盐床受地层、乌岩性（岩蚂相）控制刷,常产于一茶定时代的蚁地层层位归中。矿体受常集中在牵某些岩性嚷地段，主贼要的赋矿戴层位有：①海相、蹲泻湖相碳抬酸盐岩，抗往往与白忘云质碳酸份盐岩和礁表相有联系妨：②红色碎默屑岩系中患的浅色带福及其接触出带；③黑色肌页岩。（2）维矿体受构造捎控制明利显：褶皱、恶断裂、裂所隙及岩层概的层间构净造带对成呆矿有利。（3）牢多为二掌向至三骗向延长民过渡的室矿体呈凸镜救状、囊挣状或脉板状，矿床在芳空间上沿流一定层位翁呈带状展榨布。（4）矿猜石成分简寒单矿石的烤矿物成查分简单抬，基本誓上与围昨岩成分衫相似。席脉状矿棍体中矿霉物颗粒轨粗大，银并呈带孟状分布信，有时毅晶体生冲长完好夕。（5）围岩蚀变读较弱：主要有棵硅化、健碳酸盐阳化、粘计土化、侄重晶石浸化等。（6）窃矿种：状主要的消金属矿沈产有P泼b、Z患n、Hg、S射b、As培、Au、酒Ag、U、北V、N迟i、M旷o、T饲l等。击非金属矩矿产有水晶、冰吊洲石、石棉、短蛇纹石、真重晶石等授。6.5悄气画水热液矿持床的原生雨分带6.5菜.1缘瑞概念档和特点分带—惹—带状图分布，指矿物成分、化学成删分、矿石结构构造在矿床寺、矿体饺范围内狐的有规漠律变化边。特点纱如下：1.派原生带勾状分布狡一般有水平分杀带和垂直分带两种：分宫别为平面畜上和剖面小上的分带辽性。2.素按照分邻带的范尿围分为区域分扁带、矿床分带和矿体分带等。(1)区域分带指矿床类渠型、矿种度在大的范厌围内的有将规律分布新，如华南淹地区东部颗以高温的瓜钨锡钼矿解（闽赣、形湘东）为侮主，向中绑部（湖南韵、两广）赚以中温的响