气水热液矿床概论
本章目录
一、概一、概 述述
二、气水热液的来源(类型)二、气水热液的来源(类型)
三、成矿物质的来源三、成矿物质的来源
四、热液中主要挥发组分的性状及其影响四、热液中主要挥发组分的性状及其影响
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
六、气水热液的运移六、气水热液的运移
七、气水热液矿床的形成方式七、气水热液矿床的形成方式
八、围岩蚀变八、围岩蚀变
九、成矿温度和成矿压力测定九、成矿温度和成矿压力测定
十、矿化期、矿化阶段和矿物生成顺序十、矿化期、矿化阶段和矿物生成顺序
十一、气水热液矿床的原生带状分布十一、气水热液矿床的原生带状分布
一、概 述
• ““气气水水热热液液”” ,,指指在在地地壳壳一一定定深深度度下下((n-nn-n十十公公
里里))通通过过各各种种方方式式形形成成的的具具有有较较高高温温度度和和压压力力、、
以水为主的气态和液态溶液以水为主的气态和液态溶液。。
• 因因其其成成分分以以水水为为主主,,并并主主要要呈呈液液态态,,故故称称为为气气水水
热液,或简称为热液。热液,或简称为热液。
• 这这种种成成分分以以水水为为主主及及含含有有多多种种挥挥发发组组分分和和多多种种成成
矿元素的矿元素的气水热液气水热液————含矿气水热液含矿气水热液。。
气水热液的成分气水热液的成分
((11)主要成份:)主要成份:HH
22
OO(盐度一般为几(盐度一般为几%%——几十几十%%))
((22)其他挥发组分:)其他挥发组分: O O、、COCO
22、、
HH
22
SS、、SOSO
33、、
HClHCl、、HFHF;;
((33))盐盐类类物物质质::KK、、NaNa、、CaCa、、MgMg、、BaBa、、SrSr等等的的硫硫酸酸盐盐((SOSO2-2-
44
),),氯化物氯化物(Cl(Cl--)),氟化物,氟化物(F-)(F-),硼酸盐(,硼酸盐(BB)等。)等。
((44)成矿元素:)成矿元素:
————亲铜元素亲铜元素CuCu、、PbPb、、ZnZn、、AuAu、、AgAg、、SnSn、、SbSb、、BiBi、、HgHg。。
————过渡元素过渡元素FeFe、、CoCo、、NiNi、、
————稀有稀土和放射性元素稀有稀土和放射性元素WW、、MoMo、、BeBe、、TRTR、、UU、、InIn、、ReRe。。
气水热液的状态气水热液的状态
((11))温度变化范围温度变化范围::5050——800800ººCC,一般成矿温度:,一般成矿温度:
100100——600600ººCC
((22))压压力力::4×104×1066 ‑‑××1088 PaPa,,形形成成深深度度不不超超
过过6-8Km6-8Km。。
((33))状态:气态状态:气态(高温低压条件)、液态(高压中(高温低压条件)、液态(高压中
低温条件)、超临界状态(高温高压条件)低温条件)、超临界状态(高温高压条件)
二、气水热液的来源(类型)
• 资资料料表表明明,,成成矿矿的的热热水水溶溶液液是是多多组组分分体体系系,,有有多多
种种来来源源,,而而且且不不同同来来源源或或成成因因的的溶溶液液常常常常是是相相互互
掺掺杂杂混混合合,,它它们们的的形形成成常常常常有有一一个个漫漫长长的的发发展展过过
程。程。
• 总括起来成矿气水热液的来源主要有以下总括起来成矿气水热液的来源主要有以下55种类型:种类型:
• 岩浆热液,岩浆热液,
• 地下水热液,地下水热液,
• 海水热液,海水热液,
• 变质热液,变质热液,
• 地幔来源流体。地幔来源流体。
(一)岩浆热液(一)岩浆热液
11、成因、成因::
• 岩浆热液是岩浆中所含的岩浆热液是岩浆中所含的HH
22
OO及其他挥发组分在岩浆上侵及其他挥发组分在岩浆上侵
和冷凝结晶过程中,由于温度、压力和成分的变化与其所和冷凝结晶过程中,由于温度、压力和成分的变化与其所
溶解的化学成分一起被析出形成的。这类热液溶解的化学成分一起被析出形成的。这类热液来自于岩浆来自于岩浆。。
由岩浆热液形成的矿床总是和岩浆侵入体有密切的联系。由岩浆热液形成的矿床总是和岩浆侵入体有密切的联系。
• 岩浆是一种成分很复杂的流体,它主要由硅酸盐、氧化物岩浆是一种成分很复杂的流体,它主要由硅酸盐、氧化物
和挥发份组成。其中挥发份约占和挥发份组成。其中挥发份约占55~~10%10%,且以,且以水水为主。在为主。在
高温时高温时,,岩浆是一种均匀的熔融体岩浆是一种均匀的熔融体,但随着,但随着温度逐渐下降,温度逐渐下降,
压力降低压力降低,这时熔浆中的水等挥发份逐渐集中,于是,这时熔浆中的水等挥发份逐渐集中,于是形成形成
了高温的含矿气水热液了高温的含矿气水热液。。
(一)岩浆热液(一)岩浆热液
22、氢、氢--氧同位素特征氧同位素特征::
δD=-80δD=-80‰‰~~-40-40‰ ‰ δδ1818OO
H2OH2O
= = ‰‰~~‰‰
H-OH-O同位素与同位素与初生水初生水相似,相似,COCO
2 2
、、
NaNa+ + 、、 KK+ + 、、 SiSi4+4+、、 Al Al3+ 3+
、、 SOSO
44
2-2-、、ClCl--有所增加。有所增加。((高盐度,富高盐度,富KK++ ))
(一)岩浆热液(一)岩浆热液
• 岩浆热液是由岩浆在演化过程中分异形成的。岩浆热液是由岩浆在演化过程中分异形成的。包括由岩浆包括由岩浆
液态不混熔作用分出来的热液和岩浆在结晶分异过程中分液态不混熔作用分出来的热液和岩浆在结晶分异过程中分
异出来的热液。异出来的热液。其特点为:其特点为:
11)深度较浅、压力较低,由于岩浆分馏,水可以蒸气状态)深度较浅、压力较低,由于岩浆分馏,水可以蒸气状态
逸出逸出→→凝聚成热水溶液;凝聚成热水溶液;
22)深度较大、压力较高,岩浆分馏作用)深度较大、压力较高,岩浆分馏作用→→超临界溶液超临界溶液→→冷冷
却直接转变为热水溶液;却直接转变为热水溶液;
33)) 开放的系统,岩浆在较高的温度下分馏开放的系统,岩浆在较高的温度下分馏→→超临界溶液超临界溶液→→
冷却直接转变为热水溶液。冷却直接转变为热水溶液。
岩浆源汽水热液的主要依据岩浆源汽水热液的主要依据
11)地质事实)地质事实
AA、时间、空间上的一致性;、时间、空间上的一致性;
BB、成矿专属性:一定类型热液矿床常与一定类型岩浆岩、成矿专属性:一定类型热液矿床常与一定类型岩浆岩
相关;相关;
CC、不同类型矿床或矿种常围绕侵入体呈水平或垂直分带;、不同类型矿床或矿种常围绕侵入体呈水平或垂直分带;
DD、现代火山喷气、火山热泉资料、现代火山喷气、火山热泉资料..
22)高温高压实验研究)高温高压实验研究:证实不同温压条件下水在二氧化硅:证实不同温压条件下水在二氧化硅
熔融体中溶解度的存在以及溶解度的不同(葛朗松(熔融体中溶解度的存在以及溶解度的不同(葛朗松(19371937
年)、肯尼迪(年)、肯尼迪(19621962年)年);;
33)元素地球化学研究)元素地球化学研究:矿石与岩浆岩在某些矿物和微量元:矿石与岩浆岩在某些矿物和微量元
素组成上具有一致性素组成上具有一致性;;
44)同位素地球化学研究)同位素地球化学研究::δδD-D-δδ1818OO、、δδ3434SS、、δδ1313CC;;
55)流体包裹体研究)流体包裹体研究
(一)岩浆热液(一)岩浆热液
• 岩浆热液活动岩浆热液活动有一定的有一定的温温--压条件压条件,压力主要在,压力主要在1000×101000×1055
~~2000×102000×1055PaPa左右,说明它存在的深度一般不超过左右,说明它存在的深度一般不超过7 7 ~~
8Km8Km,温度为,温度为100 100 ~~80080000CC。过高的温压条件会使岩浆热液。过高的温压条件会使岩浆热液
重新溶解到岩浆体系中去,而不表现出单独活动的性质。重新溶解到岩浆体系中去,而不表现出单独活动的性质。
• 岩浆分异出热液的过程是地质学者重视的一项内容。岩浆分异出热液的过程是地质学者重视的一项内容。
Burham(1979)Burham(1979)认为常见的长英质岩浆中,含水量一般为认为常见的长英质岩浆中,含水量一般为
%%~~%%,平均,平均%%。水在几种硅酸盐岩浆中的溶解度,。水在几种硅酸盐岩浆中的溶解度,
随着压力的增加而增大。压力降低,水就会从岩浆中释放随着压力的增加而增大。压力降低,水就会从岩浆中释放
出来,形成熔有出来,形成熔有KK、、NaNa、、CaCa、、MgMg、、ClCl、、FF、、 CO CO
33
2-2-
、、
HSHS--、、
HCOHCO33
--等的岩浆热液。等的岩浆热液。
•• 水在硅酸盐熔浆中的溶解水在硅酸盐熔浆中的溶解
度(据度(据Burham,1979Burham,1979))
••
A A 图图
•• 11-钠长石熔浆;-钠长石熔浆;
22-含锂伟晶岩熔浆;-含锂伟晶岩熔浆;
33-安山岩熔浆;-安山岩熔浆;
44--1100 1100 ℃℃时时H2OH2O在玄武在玄武
岩熔浆中的溶解度岩熔浆中的溶解度
•• B B 图图
•• H2OH2O在在
•• 玄武岩熔浆玄武岩熔浆-1100-1100℃℃
•• 安山岩熔浆安山岩熔浆-1100-1100℃℃
•• 钠长石熔浆钠长石熔浆-700~800-700~800℃℃
•• 含锂伟晶岩熔浆含锂伟晶岩熔浆--
660~720660~720℃℃
•• ※※质量百分比溶解度质量百分比溶解度
((二二))地下水热液地下水热液
11、成因、成因
• 地地下下水水热热液液是是指指大大陆陆地地区区向向下下渗渗透透的的地地下下水水及及沉沉积积物物中中的的
封封存存水水因因地地热热梯梯度度的的影影响响和和((或或))受受深深部部岩岩浆浆的的烘烘烤烤,,温温
度度升升高高、、化化学学活活动动性性增增强强,,进进而而从从所所流流经经的的岩岩石石中中溶溶解解了了
成成矿矿物物质质而而形形成成的的。。可可细细分分为为后后生生下下渗渗溶溶液液和和同同生生沉沉积积溶溶
液液(建造水、同生水或封存水)。(建造水、同生水或封存水)。
• 地地下下水水热热液液的的成成分分主主要要来来自自围围岩岩,,由由地地下下水水热热液液形形成成的的矿矿
床床,,其其矿矿石石成成分分特特征征往往往往与与围围岩岩的的一一致致。。在在矿矿床床周周围围数数十十
公公里里的的范范围围内内没没有有火火成成岩岩出出露露,,深深部部又又无无火火成成岩岩隐隐伏伏体体,,
且矿体围岩又未发生区域变质作用。且矿体围岩又未发生区域变质作用。
22、特征、特征::
• 氢氢氧氧同同位位素素接接近近大大气气降降水水线线((温温度度多多为为中中低低温温,,多多富富CaCa22++
NaNa++)。)。
(二)地下水热液
• 大大气气降降水水((或或地地表表雨雨水水))的的同同位位素素组组成成随随海海拔拔高高度度、、纬纬度度、、
温温度度的的变变化化有有规规律律地地改改变变,,一一般般说说来来,,大大气气降降水水的的同同位位素素
组成组成δD=-340δD=-340‰‰~~+50+50‰‰,,δδ1818OO
H2OH2O
=-44=-44‰‰~~+10+10‰‰。。
((二二))地下水热液地下水热液
• 当大气降水进入地壳表层以后,在渗流和环流作用中,受当大气降水进入地壳表层以后,在渗流和环流作用中,受
地热的影响或岩浆、火山活动的影响,使得这些水加热升地热的影响或岩浆、火山活动的影响,使得这些水加热升
温,以至其温度达到温,以至其温度达到300300~~400℃400℃ ,温度升高后的地下水,温度升高后的地下水
密度变小,内能内压增强,地下水热液便不再向下渗透。密度变小,内能内压增强,地下水热液便不再向下渗透。
于是向着上升的方向,或沿着断层,向着减温减压的方向于是向着上升的方向,或沿着断层,向着减温减压的方向
循环流动。循环流动。
• 这种地下水热液在循环流动过程中,不断发生这种地下水热液在循环流动过程中,不断发生““水水--岩反岩反
应应” ” ,,从围岩,矿源层,甚至从已形成的矿床中溶解萃从围岩,矿源层,甚至从已形成的矿床中溶解萃
取大量成矿物质以及盐类,形成含矿热卤水或含矿热液取大量成矿物质以及盐类,形成含矿热卤水或含矿热液::
• 大气水大气水→→热水热水→→热卤水热卤水→→含矿热液(含矿热卤水)含矿热液(含矿热卤水)
大气降水与中低温对流型地热系统模式大气降水与中低温对流型地热系统模式
1-1-围岩;围岩;2-2-地表水;地表水;3-3-水流方向;水流方向;4-4-地热分带地热分带
(三)海水热液(三)海水热液
• 海水热液分布于海洋区,是由向下渗透的海水形成的。在海水热液分布于海洋区,是由向下渗透的海水形成的。在
海洋底部,海水可沿裂隙,构造变动带下渗到地壳的深部,海洋底部,海水可沿裂隙,构造变动带下渗到地壳的深部,
受深部岩浆的烘烤和地热梯度的影响,温度升高、化学活受深部岩浆的烘烤和地热梯度的影响,温度升高、化学活
动性增强进而从所经岩石中溶解了成矿物质而形成的。动性增强进而从所经岩石中溶解了成矿物质而形成的。此此
种热液多形成于洋中脊及岛弧环境种热液多形成于洋中脊及岛弧环境。。
• 热液热液HH
22
OO的氢氧同位素接近海水的标准值的氢氧同位素接近海水的标准值。近代海水的。近代海水的δDδD
和和δδ1818OO
H2OH2O
都近于都近于00‰‰(或均为(或均为11‰‰±5±5‰‰)含)含SOSO
44
2-2-,盐度,盐度
%%。。
• 在现代海底,如红海、索尔顿海海底都发现有高盐度的卤在现代海底,如红海、索尔顿海海底都发现有高盐度的卤
水,其中有含量不同的金属(如铅、锌、铜等),元素的水,其中有含量不同的金属(如铅、锌、铜等),元素的
种类和含量与世界上这类矿床的一致。种类和含量与世界上这类矿床的一致。
海水热液及其成矿模式海水热液及其成矿模式
• 海水沿着海底的深大断裂下渗到洋壳深处,形成环流热液。海水沿着海底的深大断裂下渗到洋壳深处,形成环流热液。
与岩石发生水与岩石发生水--岩反应,变成含矿热卤水,然后沿着海底岩反应,变成含矿热卤水,然后沿着海底
断裂、火山口或爆破带上升至海底,与海水作用形成块状断裂、火山口或爆破带上升至海底,与海水作用形成块状
硫化物矿床。硫化物矿床。
• 大气水-海水-岩浆水-地幔热流大气水-海水-岩浆水-地幔热流
(四)变质热液(四)变质热液
11、、成成因因::变变质质热热液液是是在在变变质质过过程程中中,,因因矿矿物物和和岩岩石石的的脱脱水水
作用作用而形成的。而形成的。
• 如如岩岩浆浆岩岩、、沉沉积积岩岩都都含含有有一一定定数数量量的的水水,,在在变变质质过过程程中中,,
由由于于温温度度和和压压力力升升高高而而释释放放出出水水,,然然后后汇汇聚聚成成为为热热液液。。岩岩
石变质程度愈深,释放出的水愈多。石变质程度愈深,释放出的水愈多。
• 沉沉积积岩岩((含含水水30%30%))→→绿绿片片岩岩相相((6%6%))→→角角闪闪岩岩相相((1-1-
2%2%))→→麻粒岩相(麻粒岩相(%)%)。。
• 岩岩石石变变质质程程度度越越深深,,含含水水越越多多。。这这些些水水由由深深变变质质带带向向低低变变
质带迁移,并不断萃取成矿组分,形成含矿热液质带迁移,并不断萃取成矿组分,形成含矿热液。。
22、特征、特征::
H H
22
OO的的δδ1818O=5O=5‰—‰—2525‰‰,,δD= -20δD= -20‰—‰— -65 -65‰‰。。
• 一一般般来来说说,,低低级级变变质质作作用用产产生生的的流流体体富富含含HH22OO;;高高级级变变质质
相相中产生的流体以高密度中产生的流体以高密度COCO22为主。为主。
• 原原岩岩如如为为蒸蒸发发岩岩,,则则放放出出富富含含NaClNaCl的的卤卤水水,,原原岩岩为为碳碳质质的的
沉积岩沉积岩,则放出富含,则放出富含水和水和COCO22的流体。的流体。
(五)地幔热液(五)地幔热液
• 指指来来自自地地核核或或下下地地幔幔的的超超临临界界流流体体。。化化学学组组分分以以CC、、HH、、OO、、
NN、、SS为为主主,,少少量量FF、、ClCl、、PP等等,,它它们们是是直直接接来来源源于于上上地地幔幔““
去气作用去气作用”” ((““脱气脱气””,,““除气除气””)所形成的。)所形成的。
• 这这种种气气液液从从未未参参加加过过水水的的循循环环作作用用,,在在地地球球形形成成时时期期就就已已
经经存存在在,,是是与与地地幔幔岩岩石石处处于于平平衡衡的的气气体体和和挥挥发发分分((初初生生水水
或或原原生生水水)),,可可能能以以沿沿深深大大断断裂裂向向地地壳壳浅浅部部运运移移为为重重要要机机
制。制。
• 一一般般通通过过测测量量上上地地幔幔硅硅酸酸盐盐的的H-OH-O同同位位素素组组成成来来推推断断““初初
生水生水””的组成,其的组成,其氢氧同位素氢氧同位素为为::
————δDδD=-48=-48‰‰(或(或-70-70‰‰~~-30-30‰‰),),
————δδ1818OO
H2OH2O
=7=7‰‰(或(或66‰‰~~‰‰)。)。
• 成成分分中中COCO
22
含含量量很很高高,,可可达达%%,,且且常常见见纯纯COCO22((占占
100%100%)的包裹体,其中)的包裹体,其中金属元素金属元素以富含以富含Fe,Mg,MnFe,Mg,Mn为特征。为特征。
(五)地幔热液(五)地幔热液
• 地幔流体存在的证据地幔流体存在的证据
11)地球物理研究表明,)地球物理研究表明, 在地幔(在地幔(400400--700km700km)有大量成矿)有大量成矿
金属,在一定的温度压力下,它们可以随着地幔射气作用金属,在一定的温度压力下,它们可以随着地幔射气作用
而上升,在大面积长时期的排气作用下,也可形成重要的而上升,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。含矿气水溶液。
22)地幔岩包体中流体包裹体,以及玄武岩玻璃中化学组分)地幔岩包体中流体包裹体,以及玄武岩玻璃中化学组分
的研究,来自于上地幔的流体主要化学组分为的研究,来自于上地幔的流体主要化学组分为CC、、HH、、OO、、NN、、
SS,以及少量,以及少量FF、、ClCl、、PP等,在弱还原条件下以等,在弱还原条件下以COCO22--HH22OO为主,为主,
在强还原环境则主要为在强还原环境则主要为CHCH44--HH22OO--HH22。。
33)碱交代作用:碱交代岩是地幔流体转变为热液的化石记)碱交代作用:碱交代岩是地幔流体转变为热液的化石记
录,拆离断层构造体系则是地幔流体上升到地壳的活动通录,拆离断层构造体系则是地幔流体上升到地壳的活动通
道。道。
三、成矿物质的来源
热液矿床的成矿物质来源可分为三方面热液矿床的成矿物质来源可分为三方面
.上地幔或地壳深部源上地幔或地壳深部源(来自岩浆热液)(来自岩浆热液)
岩岩浆浆部部分分熔熔融融萃萃取取成成矿矿物物质质,,在在岩岩浆浆演演化化期期后后,,矿矿质质聚聚集集在在
岩岩浆浆热热液液中中;;在在岩岩浆浆中中的的水水和和矿矿质质也也越越多多,,越越容容易易形形成成含含
矿的热水溶液。矿的热水溶液。
.地壳浅部的原生沉积物源地壳浅部的原生沉积物源(上地壳或近地表)(上地壳或近地表)
成岩过程中和变质作用过程中,沉积物中含有的成岩过程中和变质作用过程中,沉积物中含有的PbPb、、ZnZn等成等成
矿组份随建造水或变质水析出,形成含矿热液。(来自变矿组份随建造水或变质水析出,形成含矿热液。(来自变
质热液或地下水热液质热液或地下水热液 ))
三、成矿物质的来源
.萃取围岩源萃取围岩源((水-岩交换水-岩交换) ) (来自热液渗滤的围岩)(来自热液渗滤的围岩)
• 热液与围岩发生水-岩反应,萃取(溶解)围岩中的一部热液与围岩发生水-岩反应,萃取(溶解)围岩中的一部
分物质,使热液中金属组份含量升高,并使围岩中原有金分物质,使热液中金属组份含量升高,并使围岩中原有金
属组份的含量减少。属组份的含量减少。
三、成矿物质的来源
气水热液与其成矿物质间的关系气水热液与其成矿物质间的关系
(1(1)气水热液(介质)的来源具有多源性)气水热液(介质)的来源具有多源性;在成矿过程中,;在成矿过程中,
往往不是单一含矿热液起作用,而是以某一种热液为主,往往不是单一含矿热液起作用,而是以某一种热液为主,
混合有其它类型热液;混合有其它类型热液;
((22))气水热液中的气水热液中的成矿物质也具有多源的成矿物质也具有多源的;;
((33)介质和矿质既可同源,又可异源)介质和矿质既可同源,又可异源;;
((44)气水热液决定成矿物质的富集程度和矿床属性)气水热液决定成矿物质的富集程度和矿床属性;;
((55))成成矿矿介介质质和和矿矿质质的的主主要要来来源源是是影影响响成成矿矿作作用用的的根根源源,,
确定热液矿床类型的主要依据确定热液矿床类型的主要依据。。
四、热液中主要挥发组分的性状及其影响
• 在在气气水水热热液液成成矿矿作作用用过过程程中中,,挥挥发发组组分分的的性性状状对对其其有有较较大大
的影响。特别是的影响。特别是FF、、Cl Cl 、、SS、、 CO CO
22
1 1、、卤族元素卤族元素::
• 热液中主要卤族元素是热液中主要卤族元素是FF和和ClCl
aa、、卤卤族族元元素素的的化化合合物物((尤尤其其是是氯氯化化物物))是是强强电电解解质质,,电电解解
后强烈影响热液的后强烈影响热液的pHpH值;值;
bb、、大大部部分分金金属属元元素素的的卤卤化化物物都都有有较较大大的的溶溶解解度度,,很很多多金金属属
元元素素均均可可与与卤卤族族元元素素形形成成易易溶溶络络合合物物,,还还有有部部分分卤卤化化物物高高
温温时时具具有有挥挥发发性性质质。。卤卤族族元元素素的的这这些些重重要要性性质质有有助助于于有有用用
组分的迁移组分的迁移。。
四、热液中主要挥发组分的性状及其影响
22、、SS::
• 氧氧化化态态为为SOSO
44
2-2-,,与与ClCl--性性状状相相似似。。影影响响热热液液的的pHpH值值和和有有助助
于于大大部部分分金金属属元元素素的的迁迁移移,,也也可可形形成成难难溶溶硫硫酸酸盐盐而而沉沉淀淀成成
矿,如重晶石(矿,如重晶石(BaSO4BaSO4)。)。
• 还原态为还原态为HH
22
SS,是弱电解质和重要的矿化剂,性状如下:,是弱电解质和重要的矿化剂,性状如下:
((aa))温温度度>>400400ººCC,,HH
22
SS为为中中性性分分子子,,不不电电离离,,或或分分解解为为 SS和和
HH
22
。。
((b) b) 温度<温度<400400ººCC,,HH
22
SS开始开始电离电离,,
• 电电离离出出的的HSHS--常常可可与与多多种种金金属属元元素素结结合合形形成成易易溶溶络络合合物物,,
有助于元素在热液中有助于元素在热液中迁移迁移。。
• 影影响响HH
22
SS解解离离的的因因素素是是热热液液中中HH
22
SS的的浓浓度度和和PHPH值值::HH
22
SS的的溶溶解解
度度又又与与压压力力呈呈正正相相关关,,与与温温度度呈呈负负相相关关;;PHPH值值低低溶溶液液中中
[HS[HS--]]高高,,有有利利于于矿矿质质的的迁迁移移,,PHPH值值高高溶溶液液中中[ [ SS2-2-]]高高,,有有
利于硫化物的沉淀利于硫化物的沉淀。。
四、热液中主要挥发组分的性状及其影响
33、、COCO
22
::
• 高温条件下为中性分子,温度降低水化为高温条件下为中性分子,温度降低水化为HH
22
COCO
33
并解离,并解离,
HH
22
COCO
33
= H= H+++HCO+HCO
33
--((利于矿质迁移利于矿质迁移) )
HCOHCO
33
--= H= H+++CO+CO
33
22--
• 与与HH
22
SS性性状状相相似似,,[HCO[HCO
33
--]]和和[CO[CO
33
22--]]与与热热液液的的温温度度、、压压力力和和
PHPH值值有有关关,,温温度度降降低低和和pHpH值值升升高高有有利利于于成成矿矿元元素素以以碳碳酸酸盐盐
沉淀。沉淀。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
((一)成矿元素的迁移方式一)成矿元素的迁移方式
• 关于气水热液中成矿元素(主要是金属元素)的迁移形式关于气水热液中成矿元素(主要是金属元素)的迁移形式
主要有以下几种假说:主要有以下几种假说:
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
11、卤化物形式、卤化物形式
• 成成矿矿元元素素是是以以易易溶溶卤卤化化物物的的形形式式随随热热液液进进行行搬搬运运的的,,在在成成
矿矿作作用用中中经经化化学学反反应应而而生生成成各各种种硫硫化化物物、、氧氧化化物物、、硫硫酸酸盐盐、、
碳酸盐等不溶物质沉淀。碳酸盐等不溶物质沉淀。
aa、、气气态态挥挥发发物物((如如FeClFeCl
33
、、AuClAuCl
33
、、SnFSnF
44
)),,即即使使在在温温度度较较高高下下,,
较也易水解成氧化物和氢氧化物而沉淀。如:较也易水解成氧化物和氢氧化物而沉淀。如:
SnFSnF44+2H+2H22O=SnOO=SnO22↓+4HF↓+4HF
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
bb、、卤卤化化物物溶溶液液形形式式((可可溶溶盐盐简简单单离离子子)),,多多数数元元素素的的卤卤化化
物物都都具具有有较较大大的的溶溶解解度度,,使使之之具具有有溶溶解解迁迁移移的的可可行行性性。。但但
随随HH
22
SS和和HH
22
COCO
33
解解离离,,则则与与成成矿矿元元素素离离子子结结合合形形成成难难溶溶的的硫硫
化化物物、、碳碳酸酸盐盐而而沉沉淀淀,,使使卤卤化化物物溶溶液液形形式式迁迁移移的的可可能能性性减减
小。小。
• 从从现现有有资资料料来来看看,,卤卤族族主主要要是是在在高高温温气气化化热热液液阶阶段段。。如如WW
和和SnSn可可能能是是以以卤卤化化物物方方式式进进行行搬搬运运。。但但是是,,一一些些亲亲硫硫元元素素
的的卤卤化化物物,,在在有有HH22SS存存在在的的情情况况下下,,也也是是不不稳稳定定的的,,在在较较
低的温度条件下,一般对金属元素难于进行搬运。低的温度条件下,一般对金属元素难于进行搬运。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
22、胶体溶液形式、胶体溶液形式
• 金属硫化物在胶体溶液中的含量比它在真溶液中的溶解度金属硫化物在胶体溶液中的含量比它在真溶液中的溶解度
大大100100万倍万倍。而且胶体溶液的形成条件,几乎可以在任何。而且胶体溶液的形成条件,几乎可以在任何
温度、压力条件下产生。温度、压力条件下产生。
• 在在气气水水热热液液成成矿矿过过程程中中,,SiOSiO22,,Fe(OH)Fe(OH)33,,AuAu,,AgAg,,PbPb,,ZnZn
等硫化物或其它化合物均能以胶体状态迁移等硫化物或其它化合物均能以胶体状态迁移。。
• 因因胶体高温下不稳定胶体高温下不稳定并且会不断有来自围岩的电解质,因并且会不断有来自围岩的电解质,因
此仅在此仅在较低温环境中有胶体作用较低温环境中有胶体作用。。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
33、易溶络合物的形式、易溶络合物的形式
• 在在自自然然界界,,大大多多数数的的金金属属原原子子,,都都可可以以构构成成络络合合物物的的形形成成
体体((或或称称中中心心阳阳离离子子))。。而而一一些些硷硷((土土))金金属属则则构构成成络络合合
物外面的阳离子。物外面的阳离子。
• 由由一一个个简简单单的的离离子子和和几几个个中中性性分分子子((或或在在溶溶液液中中能能独独立立存存
在在的的离离子子))结结合合而而成成的的复复杂杂离离子子叫叫络络阴阴离离子子,,含含有有络络阴阴离离
子的化合物叫络合物。子的化合物叫络合物。
• AA
nn
(BX(BX
mm
)=nA)=nA+++[BXm]+[BXm]n-n- 其其中中AA为为碱碱金金属属,,B B 为为形形成成体体((成成矿矿
元元素素)),,XX为为配配位位体体((酸酸根根及及氢氢氧氧根根等等))例例::[AuCl[AuCl
22
]]--、、
[AuCl[AuCl
44
]]--、、[Au(HS)[Au(HS)
22
]]--。。
• 因因不不存存在在游游离离的的成成矿矿元元素素离离子子,,因因此此其其溶溶解解迁迁移移能能力力不不受受
热液中热液中SS22--和和COCO
33
22--的影响。的影响。
• 影影响响因因素素是是络络合合物物的的不不稳稳定定常常数数和和配配位位体体的的浓浓度度及及PHPH值值等等。。
为最重要的迁移形式。为最重要的迁移形式。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
• 目前,成矿物质在热液中以络合物形式搬运的假说,获得目前,成矿物质在热液中以络合物形式搬运的假说,获得
最为广泛的支持。气水热液可以呈络合物形式从岩石,矿最为广泛的支持。气水热液可以呈络合物形式从岩石,矿
物中萃取金属元素。大多数络合物的溶解度很大,如物中萃取金属元素。大多数络合物的溶解度很大,如
AgAg((HSHS)比)比AgAg的溶解度大的溶解度大101099~~10101212倍。倍。
• 络合物还具有很大的稳定性,在溶液中能长距离搬运,而络合物还具有很大的稳定性,在溶液中能长距离搬运,而
不致于在中途发生水解和沉淀。金属络合物还可溶于气体不致于在中途发生水解和沉淀。金属络合物还可溶于气体
中,使许多成矿元素以气体状态迁移。实验证明,许多金中,使许多成矿元素以气体状态迁移。实验证明,许多金
属如属如NbNb、、 Ta Ta、、WW、、SnSn、、BeBe、、FeFe、、CuCu、、 Pb Pb、、ZnZn、、AuAu、、AgAg、、
HgHg、、SbSb、、U U 等均能以络合物形式在热液中迁移。等均能以络合物形式在热液中迁移。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
44、真溶液的形式、真溶液的形式
• 由由于于在在气气水水热热液液矿矿床床中中,,矿矿物物大大多多以以硫硫化化物物的的形形式式出出现现,,
因因此此人人们们早早就就认认为为成成矿矿物物质质是是以以简简单单硫硫化化物物的的真真溶溶液液的的形形
式被搬运的式被搬运的。。
• 因因为为发发现现重重金金属属硫硫化化物物在在水水中中的的溶溶解解度度极极小小,,例例如如铜铜的的硫硫
化化物物在在不不同同温温度度((25℃25℃~~400℃400℃))和和不不同同的的pHpH值值((<7<7~~
1313))的的溶溶液液中中,,溶溶解解度度变变化化范范围围为为10×1010×10-6-6~~××10-24-24克克
分分子子//升升。。那那么么,,要要形形成成硫硫化化物物矿矿床床,,就就需需要要多多得得不不可可估估
量的海水。量的海水。
• 更更多多的的人人认认为为热热液液矿矿床床中中的的矿矿物物大大多多数数是是各各种种化化学学反反应应过过
程程中中所所形形成成的的不不易易溶溶解解的的化化合合物物沉沉淀淀的的结结果果,,也也即即矿矿石石的的
形形成成是是热热液液搬搬运运的的后后期期或或最最后后的的现现象象,,而而不不是是它它们们呈呈真真溶溶
液液在在热热液液中中的的最最初初形形式式,,或或说说明明它它们们就就是是呈呈真真溶溶液液形形式式搬搬
运的。运的。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
(二)成矿元素的沉淀(二)成矿元素的沉淀
• 含含矿矿热热液液是是一一个个非非常常复复杂杂的的多多组组份份的的体体系系,,促促使使
成矿元素从中沉淀的因素很多,如:成矿元素从中沉淀的因素很多,如:
1 1)物理化学条件的变化;)物理化学条件的变化;
2 2)与流经的各种不同成分的围岩相互作用;)与流经的各种不同成分的围岩相互作用;
3 3)不同成分和性质的水溶液也可互相混合等等。)不同成分和性质的水溶液也可互相混合等等。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
11、温度的降低、温度的降低
• 引引起起一一些些成成矿矿元元素素的的化化合合物物或或络络合合物物溶溶解解度度的的减减小小,,导导致致
这些元素的沉淀。这些元素的沉淀。
• 引引起起溶溶液液中中硫硫化化氢氢溶溶解解度度的的增增加加,,导导致致水水解解反反应应和和HH
22
SS、、
HH
22
COCO
33
等等电电离离产产生生SS22--、、COCO
33
22--。。因因而而硫硫的的浓浓度度增增高高,,从从而而有有
利于硫化物的沉淀。利于硫化物的沉淀。
• 引起某些化学反应得以进行。如:引起某些化学反应得以进行。如:
PbS PbS ++2H2H
22
OO==PbPb((OHOH))
22
++ H H
22
SS
ZnS ZnS++2H2H
22
OO==ZnZn((OHOH))22++ H H
22
SS
• 当当温温度度升升高高时时,,上上式式反反应应向向右右进进行行,,降降低低时时,,则则反反应应向向左左
进行。进行。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
22、压力的降低、压力的降低
• 压压力力降降低低引引起起热热液液产产生生““沸沸腾腾””作作用用,,将将增增加加溶溶液液的的浓浓度度,,
使使挥挥发发组组份份((COCO22、、HClHCl、、HH22OO等等))的的减减少少,,使使剩剩余余溶溶液液的的碱碱
性增高性增高,,搬运金属的能力则降低搬运金属的能力则降低。。
• 压压力力的的降降低低能能促促使使某某些些会会挥挥发发份份化化合合物物的的分分解解,,结结果果导导致致
矿矿质质的的沉沉淀淀。。如如下下列列反反应应式式,,可可在在温温度度不不太太高高的的条条件件下下,,
由于压力迅速降低,重碳酸盐发生分解而形成。由于压力迅速降低,重碳酸盐发生分解而形成。
FeFe((HCOHCO
33
))
22
==FeCOFeCO
33
↓↓++H2OH2O十十COCO
22
↑↑
菱铁矿菱铁矿
• 一一些些稀稀土土矿矿物物从从热热液液中中沉沉淀淀,,可可能能也也是是由由于于压压力力的的降降低低而而
使络合物的分解和使络合物的分解和COCO22的逸散所造成的。的逸散所造成的。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
33、、pHpH值的变化(影响溶解度)值的变化(影响溶解度)
• pHpH值值影影响响HH
22
SS、、HH
22
COCO
33
的的电电离离和和热热液液中中SS22--、、COCO
33
22--的的浓浓度度;;
pHpH值值也也影影响响络络合合物物的的溶溶解解度度。。因因此此,,pHpH值值变变化化可可能能导导致致有有
用组分沉淀成矿用组分沉淀成矿。。
• 许许多多化化合合物物或或易易溶溶的的化化合合物物,,只只能能在在溶溶液液的的一一定定pHpH值值范范围围
内内才才是是稳稳定定的的,,当当pHpH值值超超过过这这个个范范围围时时,,就就会会引引起起这这些些化化
合物的分解和沉淀。合物的分解和沉淀。 例如例如::[[UOUO
22
(CO(CO
33
))
33
]]44--络阴离子团,络阴离子团,
• 当溶液当溶液pHpH==,溶解度最大;,溶解度最大;
• 当当溶溶液液的的pHpH值值大大于于或或小小于于这这个个数数值值时时,,它它的的溶溶解解度度会会很很快快
减小,产生分解和铀矿物的沉淀。减小,产生分解和铀矿物的沉淀。
五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀
44、、 EhEh值的变化值的变化
• 首先首先EhEh值对变价元素(如值对变价元素(如SS、、UU、、VV)有重要影响)有重要影响。。
• EhEh值值升升高高可可引引起起HH
22
SS在在热热液液中中浓浓度度降降低低,,导导致致硫硫氢氢络络合合物物
分分解解沉沉淀淀成成矿矿;;可可引引起起易易溶溶的的二二价价铁铁氧氧化化为为难难溶溶的的三三价价铁铁,,
导致铁沉淀导致铁沉淀,形成赤铁矿或褐铁矿。,形成赤铁矿或褐铁矿。
• EhEh值值降降低低可可使使易易溶溶的的高高价价UU、、VV还还原原为为难难溶溶的的低低价价的的UU、、VV,,
导致它们沉淀成矿导致它们沉淀成矿。。
U U66++→U→U44++
[[UOUO
22
(CO(CO
33
))
33
]]44--++ 2e 2e==UOUO
22
十十(CO(CO
33
))22--
• 此外,此外,EhEh值也影响值也影响络合物的溶解度络合物的溶解度 。。
六、气水热液的运移
(一)气水热液运移原因(一)气水热液运移原因
• 含含矿矿气气水水热热液液由由于于其其本本身身具具有有的的内内压压力力,,或或是是构构造造应应力力的的
驱驱动动下下,,由由原原在在地地向向压压力力减减小小的的方方向向运运移移。。在在地地壳壳中中主主要要
是是由深部向浅部由深部向浅部上升运移,上升运移,从高压向低压从高压向低压方向运移。方向运移。
• 含矿气水热液运移的主要原因是压力差。含矿气水热液运移的主要原因是压力差。
• 引起气液上升的原因(动力)主要有以下几种:引起气液上升的原因(动力)主要有以下几种:
• 含矿气水热液的内力(内能内压)含矿气水热液的内力(内能内压)
• 构造应力作用构造应力作用
• 上覆岩层的静压力上覆岩层的静压力
• 封闭裂隙的真空虹吸作用封闭裂隙的真空虹吸作用
• 局部热源引起的热液环流局部热源引起的热液环流
六、气水热液的运移
.含矿气水热液的内力含矿气水热液的内力:含矿气水热液本身具有较大的热能、:含矿气水热液本身具有较大的热能、
较高的压力。这种热能和压力能推进气液向地壳中压力较较高的压力。这种热能和压力能推进气液向地壳中压力较
低的地段运移。如岩浆中的高温高压气液可从岩浆中析出,低的地段运移。如岩浆中的高温高压气液可从岩浆中析出,
向围岩的孔隙中扩散,或以火山喷发形式迅猛地到达地表。向围岩的孔隙中扩散,或以火山喷发形式迅猛地到达地表。
.构造应力构造应力:在构造应力作用下,岩石发生形变破裂,如形:在构造应力作用下,岩石发生形变破裂,如形
成断裂,沟通了地下深处汇集在一起的气液区,促使深处成断裂,沟通了地下深处汇集在一起的气液区,促使深处
的气液向浅部压力减小的方向运移。由于构造应力的驱动,的气液向浅部压力减小的方向运移。由于构造应力的驱动,
可使含矿气液由挤压区向压力较小的张开区流动。可使含矿气液由挤压区向压力较小的张开区流动。
六、气水热液的运移
.上覆岩层的静压力上覆岩层的静压力:地壳中气液的运动直接与上覆岩层的:地壳中气液的运动直接与上覆岩层的
巨大压力有关。地壳不同深度有不同的压力,造成不同的巨大压力有关。地壳不同深度有不同的压力,造成不同的
静压力差。在这种静压力差的作用下,引起层间水(包括静压力差。在这种静压力差的作用下,引起层间水(包括
热卤水)向压力小的方向转移。热卤水)向压力小的方向转移。
.封闭裂隙的真空虹吸作用封闭裂隙的真空虹吸作用:: 构造作用形成大量裂隙时,构造作用形成大量裂隙时,
尤其是那些尤其是那些 隐伏于地下并未与地表沟通的裂隙或裂隙隐伏于地下并未与地表沟通的裂隙或裂隙
的生成阶段,即封闭裂隙生成的瞬间产生真空状态,如果的生成阶段,即封闭裂隙生成的瞬间产生真空状态,如果
这种裂隙的一端与气液聚集地段连通,则气液因压力差而这种裂隙的一端与气液聚集地段连通,则气液因压力差而
被吸入到裂隙中。同时被吸入到裂隙中。同时,,由于气液在深部所受上覆岩层的由于气液在深部所受上覆岩层的
静压力,使气液挤入裂隙而上升。静压力,使气液挤入裂隙而上升。
六、气水热液的运移
.局部热源引起的热液环流局部热源引起的热液环流::
• 当上升的岩浆或地热流向地壳浅部运当上升的岩浆或地热流向地壳浅部运
动时引起动时引起局部增温局部增温,其附近岩层中的,其附近岩层中的
地下水被加热,密度减小,比重减轻,地下水被加热,密度减小,比重减轻,
内压增加,因而能向上部的开放裂隙内压增加,因而能向上部的开放裂隙
运动。而原来温度较低的水则因重力运动。而原来温度较低的水则因重力
而下降,当靠近局部热源后被加温,而下降,当靠近局部热源后被加温,
又向上部运动。如此往复循环,围绕又向上部运动。如此往复循环,围绕
局部热源形成不同温度的地下局部热源形成不同温度的地下 水热水热
液对流系统。液对流系统。
七、气水热液矿床的形成方式
七、气水热液矿床的形成方式
(一)充填作用及充填矿床(一)充填作用及充填矿床
11、概念:、概念:含矿气水热液在化学性质不活泼的围岩中流动时,含矿气水热液在化学性质不活泼的围岩中流动时,
基本上不与围岩发生物质成分的交换,主要是由于物化条基本上不与围岩发生物质成分的交换,主要是由于物化条
件的改变,使件的改变,使热液中的成矿物质直接沉淀于已有的各种裂热液中的成矿物质直接沉淀于已有的各种裂
隙和孔隙内的作用,称为充填作用隙和孔隙内的作用,称为充填作用。。
• 由充填作用方式形成的矿床称为充填矿床由充填作用方式形成的矿床称为充填矿床。。
• 充填作用发生的充填作用发生的基本条件基本条件::
• 围岩化学性质围岩化学性质不活泼不活泼;;
• 围岩中有围岩中有裂隙或孔洞裂隙或孔洞;;
• 矿质的沉淀受物理化学条件影响,矿质的沉淀受物理化学条件影响,没有明显化学反应没有明显化学反应。。
七、气水热液矿床的形成方式
22、充填矿床的特征、充填矿床的特征
((11)充填矿床是典型的)充填矿床是典型的后生矿床后生矿床,因为矿体比围岩形成时,因为矿体比围岩形成时
间要晚得多。间要晚得多。
((22)矿体形态:多呈)矿体形态:多呈脉状脉状,受裂隙控制。,受裂隙控制。
((33)矿体与围岩)矿体与围岩接触界线规则清楚接触界线规则清楚,为突变接触关系,矿,为突变接触关系,矿
脉两壁平直或相互吻合。脉两壁平直或相互吻合。
((44)矿石构造:典型的矿石构造有对称)矿石构造:典型的矿石构造有对称带状构造带状构造、、梳状构梳状构
造造、、晶洞构造晶洞构造、、晶簇构造晶簇构造、、角砾状构造角砾状构造等。等。
• 石英脉型钨、锡、金石英脉型钨、锡、金矿等为典型的充填矿床。矿等为典型的充填矿床。
充填作用形成的矿石构造充填作用形成的矿石构造
角砾状构造角砾状构造 环状构造环状构造
充填作用形成的矿石构造充填作用形成的矿石构造
((11)梳状构造;)梳状构造; ((22)鸡冠状构造;)鸡冠状构造; ((33)角砾状构造)角砾状构造
充填矿脉特征充填矿脉特征
A-A-囊状矿脉;囊状矿脉;B-B-透镜状矿脉;透镜状矿脉;C-C-席状脉;席状脉;
D-D-雁行状矿脉;雁行状矿脉;E-E-链环状矿脉。链环状矿脉。
充填脉中矿物的生长充填脉中矿物的生长
1-1-脉壁;脉壁;2-2-石英晶体;石英晶体;3-3-闪锌闪锌
矿;矿;4-4-紫水晶;紫水晶;5-5-晶洞晶洞
七、气水热液矿床的形成方式
(二)交代作用及交代矿床(二)交代作用及交代矿床
11、、 概念概念::
• 热液(流体)与围岩发生化学反应或置换作用称为交代作热液(流体)与围岩发生化学反应或置换作用称为交代作
用。由交代作用造成矿质的聚集而形成的矿床称为交代矿用。由交代作用造成矿质的聚集而形成的矿床称为交代矿
床床。。
交代作用的交代作用的特点特点::
((aa)原矿物的溶解与新矿物的沉淀)原矿物的溶解与新矿物的沉淀同时进行同时进行;;
((bb)在交代过程中岩石始终处于)在交代过程中岩石始终处于固体状态固体状态;;
((cc)交代前后岩石)交代前后岩石体积基本不变体积基本不变。。
交代作用发生的交代作用发生的基本条件基本条件::
• 围岩化学性质围岩化学性质活泼活泼;;
• 有组分有组分浓度差浓度差或压力差;或压力差;
• 热液体系的物理化学性质(热液体系的物理化学性质(温度和压力条件温度和压力条件)。)。
七、气水热液矿床的形成方式
22、、交代矿床的特征交代矿床的特征
(1)(1)矿矿体体形形态态多多不不规规则则,,矿矿体体与与围围岩岩没没有有明明显显界界线线,,呈呈渐渐变变
过渡接触关系。过渡接触关系。
(2)(2)矿体中常见矿体中常见交代残余的围岩块体交代残余的围岩块体。。
(3)(3)矿矿石石常常发发育育交交代代结结构构、、交交代代残残余余结结构构构构造造((矿矿石石中中常常保保
存原岩的结构构造,如层理、交错层、片理、化石存原岩的结构构造,如层理、交错层、片理、化石…… )。)。
(4)(4)由由交代形成的矿物常有较好的晶形交代形成的矿物常有较好的晶形。。
(5)(5)围岩蚀变发育围岩蚀变发育。。
交代矿床的矿体与矿石特征交代矿床的矿体与矿石特征
A-A-矿体中有悬挂状的围岩碎块;矿体中有悬挂状的围岩碎块;B-B-矿体中保留围岩的层理;矿体中保留围岩的层理;C-C-保留原来保留原来
围岩的褶皱构造;围岩的褶皱构造;D-D-沿岩面分布的矿体;沿岩面分布的矿体;E-E-两端尖灭的矿物晶体(明两端尖灭的矿物晶体(明
显穿切层理);显穿切层理);F-F-交代成因的变斑晶;交代成因的变斑晶;G-G-非交代成因的变斑晶(在页非交代成因的变斑晶(在页
岩中生长);岩中生长);H-H-矿体的边界不规则。矿体的边界不规则。
矿体中的围岩残留 受裂隙控制的交代矿脉
交代矿体类型交代矿体类型
A- A-面式交代;面式交代; B- B-有浸染外缘的交代;有浸染外缘的交代; C- C-浸染式交代浸染式交代
七、气水热液矿床的形成方式
33、交代作用的类型、交代作用的类型
• 根据溶液搬运组分的方式,分为两种类型根据溶液搬运组分的方式,分为两种类型
((11))扩散交代作用扩散交代作用:组分的带入和带出靠停滞的粒间溶液:组分的带入和带出靠停滞的粒间溶液
中中离子或分子扩散离子或分子扩散进行的交代作用。进行的交代作用。
• 引起扩散的条件是引起扩散的条件是组分的浓度差组分的浓度差(浓度梯度),扩散作用(浓度梯度),扩散作用
总是从高浓度向低浓度方向进行。总是从高浓度向低浓度方向进行。
• 扩散方式中,组分移动主要是粒间溶液,扩散缓慢,作用扩散方式中,组分移动主要是粒间溶液,扩散缓慢,作用
的的范围较小范围较小。。
((22))渗透交代作用渗透交代作用:组分的带入和带出靠孔隙或裂隙中:组分的带入和带出靠孔隙或裂隙中渗渗
透流动的溶液透流动的溶液进行的交代作用。进行的交代作用。
• 渗透交代作用的条件是渗透交代作用的条件是压力差压力差,渗透流动是从高压向低压,渗透流动是从高压向低压
方向进行。方向进行。
• 组分移动依靠裂隙中流动的溶液,交代作用的组分移动依靠裂隙中流动的溶液,交代作用的强度较大强度较大,,
范围往往很大,可达几百公里。范围往往很大,可达几百公里。
七、气水热液矿床的形成方式
44、影响交代作用的因素、影响交代作用的因素
((11)热液组分的活动性及浓度)热液组分的活动性及浓度
• 化学性质越活泼,浓度越大,交代作用就越强烈。化学性质越活泼,浓度越大,交代作用就越强烈。
• 按照体系活动性,气水热液中的组分可以分为两类:按照体系活动性,气水热液中的组分可以分为两类:
• 惰惰性性组组分分::指指围围岩岩与与热热液液接接触触时时不不发发生生显显著著交交代代作作用用的的那那
些组分,即不易为热液带入带出的那些组分。些组分,即不易为热液带入带出的那些组分。
• 活动性组分活动性组分:在交代作用中易为热液带入带出的那些组分。:在交代作用中易为热液带入带出的那些组分。
按其相对活动性由大到小排列为:按其相对活动性由大到小排列为:
最活动的:最活动的:HH
22
OO,,COCO
22
多数情况下活动的:多数情况下活动的:SS,,SOSO
22,,
ClCl,,KK
22
OO,,NaNa
22
OO,,FF
在强交代中活动的:在强交代中活动的:OO
22,,
CaOCaO,,MgOMgO,,FeOFeO,,SiOSiO
22
一般最不活动的:一般最不活动的:PP
22
OO
55,,
AlAl
22
OO
33
,,TiOTiO
22
..
七、气水热液矿床的形成方式
((22)温度和压力)温度和压力
• 含矿的气水热液在高温条件下具有很大的扩散能力和化学含矿的气水热液在高温条件下具有很大的扩散能力和化学
活动性,因此容易与围岩发生强烈的交代作用。活动性,因此容易与围岩发生强烈的交代作用。
• 在高压条件下,几乎所有的岩石都可以与热液发生交代反在高压条件下,几乎所有的岩石都可以与热液发生交代反
应。因此,温度和压力是影响交代作用进行的重要外部因应。因此,温度和压力是影响交代作用进行的重要外部因
素。素。
• 有些类型的反应,如那些其生成物中有气体产生的交代作有些类型的反应,如那些其生成物中有气体产生的交代作
用,压力太大反而不利于气体生成物的逸出,因而不利于用,压力太大反而不利于气体生成物的逸出,因而不利于
反应的进行。例如反应的进行。例如
WO WO22CICI22++ 2CaCO 2CaCO33====CaWOCaWO44 + CaCI + CaCI22 + 2CO + 2CO2 2
七、气水热液矿床的形成方式
((33)围岩的岩性和构造)围岩的岩性和构造
• 由于围岩的化学活泼性有很大的差别,因此含矿气液对不由于围岩的化学活泼性有很大的差别,因此含矿气液对不
同化学成分和性质的围岩所发生的交代作用常有很大的差同化学成分和性质的围岩所发生的交代作用常有很大的差
别。例如化学性质活泼的灰岩远比页岩和砂岩更易遭受交别。例如化学性质活泼的灰岩远比页岩和砂岩更易遭受交
代。同样,碳酸盐质胶结的砂岩(钙质砂岩),远比硅质代。同样,碳酸盐质胶结的砂岩(钙质砂岩),远比硅质
胶结的砂岩易于交代。所以成矿气液在流经各种围岩时,胶结的砂岩易于交代。所以成矿气液在流经各种围岩时,
会发生十分明显的会发生十分明显的选择性交代选择性交代。。
• 围岩裂隙的发育程度和破碎对于交代作用的进行也有很大围岩裂隙的发育程度和破碎对于交代作用的进行也有很大
影响,裂隙越发育,破碎越厉害,越有利于气液的流动和影响,裂隙越发育,破碎越厉害,越有利于气液的流动和
集中,反应作用的表面积就越大,岩石与热液之间的反应集中,反应作用的表面积就越大,岩石与热液之间的反应
机会就越多,交代作用也越彻底。机会就越多,交代作用也越彻底。
七、气水热液矿床的形成方式
55、选择交代作用、选择交代作用
• 当热液流经不同性质的围当热液流经不同性质的围
岩时常会产生交代程度的岩时常会产生交代程度的
明显差异,此种现象是选明显差异,此种现象是选
择性交代的结果。交代成择性交代的结果。交代成
因的矿石严格地集中在一因的矿石严格地集中在一
定的接触带或岩层中。定的接触带或岩层中。
•• 切穿硅质切穿硅质--泥质岩的石英泥质岩的石英--锡石锡石--
电气石脉,交代作用沿泥质薄电气石脉,交代作用沿泥质薄
层发育。层发育。
七、气水热液矿床的形成方式
• 选择交代作用的影响因素选择交代作用的影响因素
(1) (1) 岩岩石石化化学学性性质质的的影影响响 根根据据有有利利于于交交代代作作用用的的程程度度,,
一般可把岩石分为三类:一般可把岩石分为三类:
①①有有利利于于交交代代作作用用的的岩岩石石,,如如石石灰灰岩岩、、白白云云岩岩、、火火山山碎碎屑屑岩岩
等;等;
②②不不完完全全利利于于交交代代作作用用的的岩岩石石,,如如酸酸性性、、基基性性和和硷硷性性成成分分的的
深成岩和熔岩、变质岩、长石砂岩等;深成岩和熔岩、变质岩、长石砂岩等;
③③不利于交代作用的岩石,如石英岩、泥质页岩、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) (2) 最最适适宜宜的的岩岩石石孔孔隙隙度度 都都具具有有不不同同的的孔孔隙隙度度特特性性,,这这种种
特特性性就就决决定定了了只只有有其其中中某某些些岩岩层层最最有有利利于于溶溶液液的的渗渗滤滤作作用用,,
并可发生选择交代作用。并可发生选择交代作用。
(3)(3)决决定定于于渗渗滤滤效效应应 这这种种效效应应导导致致矿矿石石在在渗渗透透性性差差的的所所谓谓
““遮遮盖盖层层””的的岩岩石石下下面面集集中中。。““遮遮盖盖层层””常常由由页页岩岩或或其其他他
渗滤性差的岩石组成渗滤性差的岩石组成 。。
八、围岩蚀变
(一)概念及命名方法(一)概念及命名方法
11、概念、概念::
• 围围岩岩蚀蚀变变::在在气气水水热热液液矿矿床床的的形形成成过过程程中中,,由由于于交交代代作作用用,,
使使矿矿体体的的围围岩岩发发生生物物理理--化化学学以以及及矿矿物物成成分分上上的的种种种种变变化化
叫做围岩蚀变。发生蚀变作用的岩石叫做蚀变围岩。叫做围岩蚀变。发生蚀变作用的岩石叫做蚀变围岩。
• 值值得得注注意意的的是是这这种种蚀蚀变变作作用用,,往往往往并并不不局局限限于于矿矿体体的的周周围围,,
可可以以包包括括热热液液流流经经的的范范围围,,它它常常远远远远地地超超出出矿矿体体分分布布的的范范
围围。。围围岩岩经经蚀蚀变变后后不不仅仅发发生生化化学学成成分分和和矿矿物物成成分分的的变变化化,,
同同时时也也发发生生不不同同程程度度的的物物理理性性质质方方面面的的变变化化,,如如颜颜色色、、比比
重、硬度、孔隙度等的变化。重、硬度、孔隙度等的变化。
八、围岩蚀变
22、命名原则:、命名原则:
aa、以蚀变岩石、以蚀变岩石增加的组分增加的组分命名,如钾化、钠化、硅化等。命名,如钾化、钠化、硅化等。
bb、、以以蚀蚀变变作作用用形形成成的的新新矿矿物物命命名名,,如如钾钾长长石石化化、、钠钠长长石石化化、、
绢云母化、绿泥石化、电气石化、黄铁矿化等。绢云母化、绿泥石化、电气石化、黄铁矿化等。
cc、、以以蚀蚀变变形形成成的的岩岩石石命命名名,,如如矽矽卡卡岩岩化化、、青青盘盘岩岩化化、、云云英英
岩化、次生石英岩化、白云岩化等。岩化、次生石英岩化、白云岩化等。
dd、以蚀变岩的、以蚀变岩的颜色变化颜色变化命名,如褪色化、红化,深色、浅命名,如褪色化、红化,深色、浅
色蚀变等。色蚀变等。
八、围岩蚀变
(二)各种气水热液矿床的蚀变类型(二)各种气水热液矿床的蚀变类型
① ① 接触交代矿床接触交代矿床::
• 矽矽卡卡岩岩化化、、方方柱柱石石化化、、阳阳起起石石化化、、绿绿帘帘石石化化、、黝黝帘帘石石化化、、
石榴石化、闪石化。石榴石化、闪石化。
② ② 气成高温热液矿床气成高温热液矿床::
• 云英岩化、电气石化、黄玉化、黑云母化、钠长石化、钾云英岩化、电气石化、黄玉化、黑云母化、钠长石化、钾
长石化、萤石化、钠闪石、霞石化、霓石化。长石化、萤石化、钠闪石、霞石化、霓石化。
③ ③ 中中--低温热液矿床低温热液矿床::
• 绢云母化、绿泥石化、硅化(玉髓化、蛋白石化)、黄铁绢云母化、绿泥石化、硅化(玉髓化、蛋白石化)、黄铁
矿化、白云石化、青盘岩化、高岭石化、明矾石化、重晶矿化、白云石化、青盘岩化、高岭石化、明矾石化、重晶
石化、蛇纹石化、叶腊石化、碳酸盐化(方解石化、白云石化、蛇纹石化、叶腊石化、碳酸盐化(方解石化、白云
石化、铁白云石化、含铁白云石化)。石化、铁白云石化、含铁白云石化)。
八、围岩蚀变
(三)研究围岩蚀变的意义(三)研究围岩蚀变的意义
11、在、在矿床成因研究矿床成因研究方面的意义方面的意义
aa、了解成矿、了解成矿热液成份热液成份:: 蚀变增加的组分是热液富有的组分蚀变增加的组分是热液富有的组分
bb、了解成矿、了解成矿温度温度,,
如矽卡岩化、钾长石化、云英岩化等是高温产物;如矽卡岩化、钾长石化、云英岩化等是高温产物;
绢英岩化、绿泥石化、青盘岩化等中低温热液产物。绢英岩化、绿泥石化、青盘岩化等中低温热液产物。
cc、了解成矿、了解成矿PHPH及及EhEh值,值,
如泥化、云英岩化、次生石英岩化多形成于酸性环境;如泥化、云英岩化、次生石英岩化多形成于酸性环境;
黄铁矿化、碳酸岩化、蒙托石化多形成碱性环境;黄铁矿化、碳酸岩化、蒙托石化多形成碱性环境;
红化、重晶石化、明矾石化等表明氧化环境;红化、重晶石化、明矾石化等表明氧化环境;
黄铁矿化、退色化表明还原环境。黄铁矿化、退色化表明还原环境。
八、围岩蚀变
22、找矿意义、找矿意义
• 由于围岩蚀变和矿化都是热液作用的产物,围岩蚀变类型由于围岩蚀变和矿化都是热液作用的产物,围岩蚀变类型
往往和矿化种类有密切关系。不仅围岩蚀变的范围往往大往往和矿化种类有密切关系。不仅围岩蚀变的范围往往大
于矿化范围,而且不同蚀变类型及矿化常具有特定的空间于矿化范围,而且不同蚀变类型及矿化常具有特定的空间
分带规律,如斑岩型铜(钼)矿床,从矿化中心的钾化及分带规律,如斑岩型铜(钼)矿床,从矿化中心的钾化及
石英石英--绢云母化向上(外)依次分布泥化带、青盘岩化带。绢云母化向上(外)依次分布泥化带、青盘岩化带。
因此,围岩蚀变可作为因此,围岩蚀变可作为有效的找矿标志有效的找矿标志。。
33、工业意义、工业意义::
• 有时蚀变围岩本身就是一种可供开采利用的矿床,如重晶有时蚀变围岩本身就是一种可供开采利用的矿床,如重晶
石化(重晶石矿床)、滑石化(滑石矿床)、明矾石化石化(重晶石矿床)、滑石化(滑石矿床)、明矾石化
(明矾石矿床)、沸石化(沸石矿床)(明矾石矿床)、沸石化(沸石矿床)…… 。。
九、成矿温度和成矿压力测定
((一一))成矿温度的测定成矿温度的测定
成成矿矿温温度度的的测测定定方方法法有有矿矿物物测测温温法法、、矿矿物物包包裹裹体体测测温温
法法和和同同位位素素测测温温法法,,其其中中应应用用最最广广和和最最有有效效的的方方法法是是矿矿物物
包裹体测温法。包裹体测温法。
九、成矿温度和成矿压力测定
(二)成矿压力(深度)的测定(二)成矿压力(深度)的测定
• 成矿压力和成矿深度的测定方法有成矿压力和成矿深度的测定方法有推断法推断法和和矿物包裹体测矿物包裹体测
压法压法。。
• 地质推断法地质推断法通常是依据矿床自身特征、与成矿相关侵入体通常是依据矿床自身特征、与成矿相关侵入体
的特征、成矿时期矿体上覆地层厚度等概略的推断成矿深的特征、成矿时期矿体上覆地层厚度等概略的推断成矿深
度。度。
• 矿物包裹体测压法矿物包裹体测压法是通过测定包裹体均一温度和包裹体的是通过测定包裹体均一温度和包裹体的
密度、盐度确定成矿的压力,再依据静岩压力换算成矿深密度、盐度确定成矿的压力,再依据静岩压力换算成矿深
度。此法是目前定量测定成矿压力(深度)的最通用的方度。此法是目前定量测定成矿压力(深度)的最通用的方
法。法。
十、矿化期、矿化阶段和矿物生成顺序
11、矿化期、矿化期::
• 代表一个代表一个物理化学条件未发生明显变化物理化学条件未发生明显变化的较长的成矿过程,的较长的成矿过程,
一个气水热液矿床可有一个或多个矿化期。一个气水热液矿床可有一个或多个矿化期。
• 热液在不同的物理化学条件下会形成不同的矿物组合,如热液在不同的物理化学条件下会形成不同的矿物组合,如
硅酸盐矿物组合、氧化物矿物组合、硫化物矿物组合,表硅酸盐矿物组合、氧化物矿物组合、硫化物矿物组合,表
明形成这些矿物组合时热液具有明显不同的物理化学条件。明形成这些矿物组合时热液具有明显不同的物理化学条件。
因此,因此,矿物组合的变化是划分矿化期的标志矿物组合的变化是划分矿化期的标志。。
十、矿化期、矿化阶段和矿物生成顺序
22、矿化阶段、矿化阶段::
• 是在矿化期中划分出来的较短的成矿作用过程,是在矿化期中划分出来的较短的成矿作用过程,代表一次代表一次
构造热液活动构造热液活动,,依据矿石及矿脉胶结和穿插关系划分依据矿石及矿脉胶结和穿插关系划分。。
十、矿化期、矿化阶段和矿物生成顺序
33、矿物生成顺序、矿物生成顺序::
• 据矿物间据矿物间穿插、交代、包裹、环带穿插、交代、包裹、环带等关系判断。等关系判断。
((11)先成矿物被后成矿物穿插;)先成矿物被后成矿物穿插;
((22)先成矿物被后成矿物交代;)先成矿物被后成矿物交代;
((33)先成矿物被后成矿物包裹;)先成矿物被后成矿物包裹;
((44)后成矿物填充于先成矿物粒间;)后成矿物填充于先成矿物粒间;
((55)后成矿物完全交代并保留先成矿物的假象;)后成矿物完全交代并保留先成矿物的假象;
((66)对称带状构造中外带矿物早于内带矿物。)对称带状构造中外带矿物早于内带矿物。
脉状穿插结构脉状穿插结构
十一、气水热液矿床的原生带状分布
(一)原生带状分布的概念和特点(一)原生带状分布的概念和特点
• 矿床原生带状分布是指在矿床、矿体范围内,矿物成分、矿床原生带状分布是指在矿床、矿体范围内,矿物成分、
化学成分、矿石结构构造在空间上的变化规律。化学成分、矿石结构构造在空间上的变化规律。
• 这种空间上的变化规律在气水热液矿床中经常能见到。常这种空间上的变化规律在气水热液矿床中经常能见到。常
常是不同矿物组合沿矿体走向、倾向作有规律的变化;也常是不同矿物组合沿矿体走向、倾向作有规律的变化;也
可以是围绕某一侵入体周围,一系列矿床呈规律的带状分可以是围绕某一侵入体周围,一系列矿床呈规律的带状分
布。布。
• 按规模和级别有按规模和级别有区域分带区域分带、、矿田分带矿田分带、、矿床分带矿床分带和和矿体矿体分分
带,从空间位置上有带,从空间位置上有水平分带水平分带、、垂直分带垂直分带和和三维分带三维分带等等
11、矿床分带、矿床分带
• 在矿区内,不同类型(矿在矿区内,不同类型(矿
种)矿床在空间上呈有规种)矿床在空间上呈有规
律的分布。律的分布。
• 分带标志分带标志:矿种,矿床类:矿种,矿床类
型,矿物组合型,矿物组合
• 梅什塔格矿田的矿床带状梅什塔格矿田的矿床带状
分布分布
.矿体分带矿体分带
• 在矿体内,沿矿体在矿体内,沿矿体
走向或倾向,矿石走向或倾向,矿石
物质成分、结构构物质成分、结构构
造等呈有规律的变造等呈有规律的变
化。化。
• 分带标志分带标志:矿物成:矿物成
分、化学元素、结分、化学元素、结
构构造、矿体形态构构造、矿体形态
等。等。
十一、气水热液矿床的原生带状分布
33、空间分带、空间分带
水平分带水平分带
垂直分带垂直分带
三维分带三维分带
康瓦尔锡矿田的康瓦尔锡矿田的
矿化分带矿化分带
十一、气水热液矿床的原生带状分布
(二)原生带状分布的成因(二)原生带状分布的成因
11、、地热分带说地热分带说
• 当花岗岩岩基侵入后,从中分泌出来的含矿热液向上或向当花岗岩岩基侵入后,从中分泌出来的含矿热液向上或向
旁侧移动时,由于温度和压力的降低,含矿溶液中所溶解旁侧移动时,由于温度和压力的降低,含矿溶液中所溶解
的矿质,便会按其溶解度大小相反的次序逐次沉淀出来。的矿质,便会按其溶解度大小相反的次序逐次沉淀出来。
首先沉淀的是最难溶的化合物,然后依次沉淀。首先沉淀的是最难溶的化合物,然后依次沉淀。
• 这一观点强调这一观点强调温度温度是矿质自含矿溶液中沉淀的最重要的因是矿质自含矿溶液中沉淀的最重要的因
素。因而形成了素。因而形成了高温矿物组合靠近岩基,而低温矿物组合高温矿物组合靠近岩基,而低温矿物组合
远离岩基的分带现象远离岩基的分带现象(顺向分带)。(顺向分带)。
十一、气水热液矿床的原生带状分布
.艾孟斯根据地热分带说,艾孟斯根据地热分带说,
由岩基内向外或由下而上,由岩基内向外或由下而上,
排列出一个矿物沉淀顺序:排列出一个矿物沉淀顺序:
((11)无矿带;)无矿带;
((22))SnSn;;
((33))WW;;
((44))Bi-MoBi-Mo;;
((55))AsAs;;
((66))AuAu;;
((77))Cu-U-Ni-CoCu-U-Ni-Co;;
((88))CuCu;;
((99))ZnZn;;
((1010))PbPb;;
((1111))AgAg;;
((1212)无矿带;)无矿带;
((1313))Au-AgAu-Ag;;
((1414))SbSb;;
((1515))HgHg;;
((1616)无矿带。)无矿带。
• 如果某一地区按上述顺序如果某一地区按上述顺序
出现分带,即高温组合在出现分带,即高温组合在
下,低温组合在上,称为下,低温组合在上,称为
顺向分带。如果出现相反顺向分带。如果出现相反
分带现象,称为逆向分带。分带现象,称为逆向分带。
十一、气水热液矿床的原生带状分布
22、脉动分带说、脉动分带说
• 脉动分带是从深部或从岩浆中断续分泌出来的彼此有成因脉动分带是从深部或从岩浆中断续分泌出来的彼此有成因
联系、成分有差异的成矿溶液,联系、成分有差异的成矿溶液,经多次、多阶段成矿作用经多次、多阶段成矿作用
形成的分带形成的分带。。
• 这些含矿溶液由矿源经过一定的时间间隔,一次又一次地这些含矿溶液由矿源经过一定的时间间隔,一次又一次地
沿成矿期构造上升,具有脉动性质。早期溶液沿裂隙上升,沿成矿期构造上升,具有脉动性质。早期溶液沿裂隙上升,
裂隙被沉淀后的矿质充填,通道被堵塞;经过若干时间,裂隙被沉淀后的矿质充填,通道被堵塞;经过若干时间,
构造活动又产生新裂隙或使旧裂隙重新张开,又为新的矿构造活动又产生新裂隙或使旧裂隙重新张开,又为新的矿
液开辟了通道,又充填堵塞。由于溶液活动间隔,其性质、液开辟了通道,又充填堵塞。由于溶液活动间隔,其性质、
成分和温度等发生了变化,于是在同一矿体或矿床内就可成分和温度等发生了变化,于是在同一矿体或矿床内就可
生成不同阶段的矿物共生组合。生成不同阶段的矿物共生组合。
• 脉动分带可以较好地解释逆向分带,也可以说明不同阶段脉动分带可以较好地解释逆向分带,也可以说明不同阶段
矿物组合的穿插关系。矿物组合的穿插关系。
脉动分带示意图脉动分带示意图
• 随着侵入体冷凝,含矿热液成分也不断发生变化,含矿热随着侵入体冷凝,含矿热液成分也不断发生变化,含矿热
液聚集的中心和热液沿构造裂隙运移而穿破顶盖岩石的位液聚集的中心和热液沿构造裂隙运移而穿破顶盖岩石的位
置,有规律的向岩体的平缓顶部方向移动。置,有规律的向岩体的平缓顶部方向移动。
十一、气水热液矿床的原生带状分布
.沉淀分带说沉淀分带说
• 指在一个成矿阶段中,不同指在一个成矿阶段中,不同
性质的成矿物质从含矿溶液性质的成矿物质从含矿溶液
中先后有次序地沉淀出来,中先后有次序地沉淀出来,
因而在空间上造成分带现象。因而在空间上造成分带现象。
• 分带原因是分带原因是元素及其化合物元素及其化合物
的性质和含矿溶液的物理化的性质和含矿溶液的物理化
学条件学条件。。
• 不同物质沉淀有先后,在空不同物质沉淀有先后,在空
间上有深浅,距侵入体有远间上有深浅,距侵入体有远
近。近。
十一、气水热液矿床的原生带状分布
(三)影响带状分布的因素(三)影响带状分布的因素
• 带状分布现象是客观存在的,影响分带的因素是带状分布现象是客观存在的,影响分带的因素是
复杂的。主要有:复杂的。主要有:
• 各种物质成分的化学特征各种物质成分的化学特征
• 含矿溶液的浓度和性质含矿溶液的浓度和性质
• 成矿温度、压力成矿温度、压力
• 围岩性质围岩性质
• 地质构造等地质构造等