不独笑顽石生底事 气势若虹铅变银刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床
与长英质岩浆侵入有关的热液矿床
中南大学：刘继顺
2007-12-19 西宁
不独笑顽石生底事 气势若虹铅变银刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床
演讲提纲
• 历史回顾
• 热液成矿要素
• 长英质岩浆侵入与成矿
• 找矿意义
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亲石亲铁亲铜元素
不独笑顽石生底事 气势若虹铅变银刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床
一、历史回顾－20世纪前
• 水成-火成论战的硝烟于18世纪中叶燃起，至19
世纪末散去，最终火成论告捷，玄武岩浆一元
论一统天下。
• Bowen硅酸质岩浆在重荷下结晶，极易溶组分
主要富集在残余溶液里，因围压过大不能逸去
而结合到矿物中，而更近地表时残余溶液常沸
腾，而在火成岩及围岩粒间孔隙和裂隙中形成
分馏柱，并从沸腾的原地向外向上驱动迁移，
与经过的围岩反应而成矿。
• 与火成论有关的矿床成因认识，矿脉火
成贯入论 岩浆热液论。
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一、历史回顾－20世纪前
• Ｎecker(1832)，Scheerer(1847)，
Vogt(1893): Beaumont(1847)， V Cott(1859):
– 矿与火成岩浆活动密切相关：１）岩浆结晶分结，
２）侵入体上侵产生的热水流出物质，3）岩浆流
体内部裂隙充填，4）气体喷射升华；5）长期驱动
热水循环、萃取、沉淀，不限于特定时期与地点。
• 天水下降溶解学派、侧分泌学派（ Hunt，
1861；Phillips，1875；Hise，1901) ，不敌热
水上升学派（Stelzner,1879; Patera,1888; De
Launay,1893; Kemp,1901, W
Lingreen,1901; Weed,1903）
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一、历史回顾－林格伦时代
• 1860-2-14 Kalmar, Sweden
• 1882毕业于德国弗赖堡矿业学
院，采矿工程师学位
• 1883赴美，北美横贯大陆调查
• 1884就职美国地调局，首席金
属矿床地质师
• 1897任教斯坦福
• 1908任教MIT，1912地质系主
任，教授，美国科学院院士，
74岁退休
• 1939-11-3去世
WALDEMAR LINDGREN
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一、历史回顾－林格伦时代
1906、1911年分类、1922年补充、1933年修改
• Ⅰ机械富集矿床：地表条件
• Ⅱ化学富集矿床
– A地表水中生成：各种反应、蒸发而成；0-70℃,中到高压
– B岩石中生成
• 由岩石中物质富集：风化( 0-100℃,中等压)、地下水环流(
0-100℃,中等压)
• 变质( 0-400℃,高压)
• 热水溶液：
– 无火成活动（ 0-100℃,中等压）-远成低温
– 与火成活动有关：
» 浅成低温(50-200℃,中等压)、中成中温（200-
500℃,高压）、深成高温(500-600℃,高压)
» 直接由岩浆生成：高温交代(500-800℃,高压)；升
华(100-600℃,低至中等压)
– 岩浆分异而成：
• 岩浆矿床（700-1500℃,高压）
• 伟晶岩矿床（ 575℃,高压）
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一、历史回顾－林格伦时代
• 矿石从热液中沉淀时的深度是决定热液化学强度的最
重要因素吗？
• 浅中深热液矿床、浅成高温矿床；提出缓慢降温压和
快速降温压矿床
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一、历史回顾－林格伦时代
1841-3-29生于波斯顿商家，卒于
1911-3-28华盛顿
• 1861哈佛毕业，赴欧地调，
1866年底回波斯顿，任
Fortieth Parallel助理地质师，
北美地调
• 1874伦敦地质学会会员
• 1877入美国采矿工程师协会，
3次当选副主席
• 1879美国地调局落基山分部
主任
• 1892美国科学院院士，美国
地质协会创始人，1903年当
选主席
• 1909哈佛大学和哥伦比亚大
学名誉博士学位
SAMUEL FRANKLIN EMMONS
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一、历史回顾－林格伦时代
• 岩基成矿论与地温分带―由温度引起的矿物有
序沉淀，强调温度作用，沿裂隙热液从下向上
向外运移，形成由高温到低温的矿物分带序列：
– 斑岩型、云英岩型、伟晶岩型
– 矽卡岩型
– 气成高温矿床
– 深成高温矿床
– 中成中温矿床
– 浅成低温矿床
– 远成低温矿床
– 岩基中心及内部无工业矿体
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一、历史回顾－层控矿床时代
• 起于60-70年代，盛于80-90年代
• 矿源层
• 侧分泌
• 氢、氧同位素
• 层状、似层状
• 生物结构、胶状结构
• 海底喷流沉积矿床
• 层控、时控矿床
• 成矿物质、热液岩浆源的全面/部分否定
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一、历史回顾－新世纪岩浆成矿论
• 氢、氧同位素的审慎解释，天水对岩浆水作
用的抹平作用
• 岩浆多源论
• 岩浆活动影响的空间和时间范围
• 胶状结构、生物结构的热液解释
• 金属成矿与岩浆活动藕断丝连
• 喷流沉积成矿的岩浆驱动、卡林型金矿的岩
浆驱动、铅锌矿、锑矿区深部岩体的发现
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二、热液成矿要素
红河州域
矿业发展潜力与对策建议
矿床
沉淀机制
物质来源
活化剂
铬铁矿的形成
地幔来源
岩浆活化剂
分离结晶
驱动力？
来源与活化剂？
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二、热液成矿要素
• 热液体系发育的必备条件
– 热源
– 互连通道
– 水
满足：
大洋中脊
岛弧火山岩区
裂谷
褶皱带火成活动区
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二、热液成矿要素
• 热液流体成因：
– 初生水或岩浆水
– 大气水
– 变质水
– 同生水
– 海水（特别对MSD）
大气水与
不等量岩浆水
和/或变质水
混合流体
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二、热液成矿要素
• 热液流体性质：
– 温度：50°-350°C之间，有时>500°C（374°C
、220b压力水的临界点)
• Lindgren 分类：
– Hypothermal: > 300°C
– Mesothermal: 200 - 300°C
– Epithermal: 100 - 200°C
– Telethermal: 50 - 100°C
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二、热液成矿要素
• 热液流体性质：
– 化学成分：取决于其成因及与之接触岩石
– 溶解度：
• 离子或离子配合物的溶解度随温度和盐度的增加
而增加
• 金属配合物的相对稳定性 高温至低温增序：
Cu+2 > Zn+2 > Pb+2 > Ag+ > Hg+2
• 汞矿的确形成于相对低温条件
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二、热液成矿要素
• 热液流体性质：
– 盐度：热液流体的NaCl当量可从0至60或
70% ，现代卤水盐度变化范围大
• 高盐度流体具较高将金属带入流体的能力--淋滤
围岩能力
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二、热液成矿要素
• 热液流体性质：
– pH： STP下，纯水pH值7，中性；220°C时，
水的中性值.
• 热液流体常近中性，弱酸或弱碱，取决其成因和
温度
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二、热液成矿要素
• 热液流体性质：
– 密度：随成分与温度不同而异。H2O的P—
T图表明：绝大多数热液流体生成于超临界
区。
• 若热液流体沿等热路径于浅部生成，将经历密度
降低的过程（通过低值等容线），密度降低将引
发流体沉淀矿物。
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二、热液成矿要素
• 热液流体迁移：
– 迁移模式：
• 扩散-无裂隙或通道可用时，化学梯度驱动，流
体、离子或分子高浓度区 低浓度区自发迁移
– 出溶结构
– 往矿体方向金属含量对数增加
• 流动-浅部流体迁移最重要方式，粒间（多孔隙、
可渗透单元）；通道（节理、断层或剪切面），
矿脉作证。
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二、热液成矿要素
• 热液流体迁移：
– 控制迁移因素：
• 构造应力
• 流体压和负荷压
• 对流
• 渗透性
• 压实
• 邻区两种或多种流体的盐度差和密度差
• 涉及水相的变质反应(释放或消耗流体)
• 重力
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二、热液成矿要素
• 热液流体中金属迁移：
– 迁移形式：氯化物或硫盐配合物，低温系统
（浅成低温和远成低温体系），可以胶状形
式迁移
– 物化性质改变（P, T, 化学成分），引发配
合物溶解度变化 导致热液矿床沉淀
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二、热液成矿要素
• 热液矿床沉淀：
– 沉淀因素：
• 溶液pH改变或一或多离子/元素浓度pC改变 化学沉淀
• P 和/或T的改变（流体混合、沸腾、相分离）
• 迁移介质速率的改变
• 与其它热液流体的反应 化学沉淀
• 流体-岩石反应
– 突发改变 易沉淀
– 单一诱发 难成经济矿，浸染于围岩
– 经济浓集沉淀 主岩基础准备、接收矿床
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二、热液成矿要素
矿产于断裂或蚀变岩内
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二、热液成矿要素
• 主岩基础准备：
– 物理准备：主岩物理性质改变，既可是原生
的-成岩同生，亦可叠加的-成岩后生
• 原生类型：
– 多孔性（如接触式胶结砂岩，生物钙硅礁体等）
– 晶格如层状硅酸盐结晶，允许层间阳离子交换，增强
扩散
– 层面
– 气孔
– 火山管道
– 冷缩裂隙
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二、热液成矿要素
• 主岩基础准备：
• 叠加后生类型：
– 断层、节理和裂隙
– 剪切带
– 褶皱 鞍状脉矿
– 角砾岩化
– 溶蚀裂缝
– 火山管道发育
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二、热液成矿要素
• 主岩基础准备：
– 化学准备：主岩化学性质改变
• 硅化 主岩更脆，更易破裂
• 白云岩化 降低固岩体积，次生孔隙
• 其它蚀变
• 重结晶 伴随变质，岩石更硬、更脆
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二、热液成矿要素
• 热液矿脉几何学：
– 裂隙脉：
• 简单脉
• 复脉：同一裂隙或裂隙系中多层，示重开启?
• 不规则：可变厚度
• 网结的：分枝裂隙
• 共轭：两脉走向相同，但倾角互成直角
• Lodes:沿板状裂隙带许多小细脉
• 纤维脉：低级变质岩中，垂直于脉壁，crack seal 机制
– 共生体系: 由围岩向脉中心发育
– 反生体系：由脉中心向围岩发育
– 复合体系:既有向脉中心又有向围岩发育
– 伸展晶体脉：脉中与围岩矿物学特征相似，光学性质连续
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二、热液成矿要素
• 热液矿脉几何学：
– 膨缩脉：
– 网脉
– 管状或烟囱脉：
– 火山通道和角砾脉
– 鞍状脉：主岩褶皱产物
– 梯状脉：见于岩脉或处于非能干层（韧性变形）包
围的能干层（脆性）内
– 溶蚀孔隙充填脉
– 倾斜和扁平脉：见于脆性沉积层滑动或平缓向斜褶
皱，产生连续张裂隙
– 剪切带脉
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二、热液成矿要素
• 热液矿床与喷流沉积矿床：
– 喷流沉积定义（成矿时无上覆岩石的开放条
件）
– 喷流沉积成矿条件
• 水深-抑制沸腾、静流，软泥--防分散，否则贫矿
层和矿源层；
• 海盆沉积速率-防稀释；
• 成矿后上覆层沉积条件-防海底剥蚀）
– 陆相喷流沉积能形成工业矿床吗？
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩浆来源
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
• 长英质岩体定位机制：
–穹隆及底辟
–气球膨胀：底辟演化结果
–剪切拉张及岩墙扩展
–顶蚀作用(stoping)
–带熔作用(zone melting)
–复合机制
• 近场与远场物质迁移的复合机制
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
剪切拉张、岩墙扩展
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
复合定位机制
围岩韧性压缩
主动膨胀
岩浆侵吞作用
围岩刚性位移
构造性扩展
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
• 岩体定位空间：岩浆生成、转化、改造、
吞吃围岩占居空间
– 机械作用-顶蚀、火山口塌陷、捕获围岩
（捕虏体、残体）
– 化学物质转化-带熔、同化混染、岩浆混合
– 围岩流动、运移、转化、填补到岩浆迁出的
源区
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
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三、岩浆侵入与热液成矿－岩体定位
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三、岩浆侵入与热液成矿－容矿构造
• 热致构造（围岩膨胀、流变）：
– 断裂：侵入派生局部应力场；侵入前断裂因侵入诱导而动，
多期次断裂
– 节理：侵入体顶上带，围岩中弧形、波浪形节理面，大角度
(有为钝角)剪裂角
– 褶皱（裙边褶皱）轴向杂乱、顶薄褶皱
– 膨胀裂隙
– 层滑断裂
– 上侵锥状断裂、接触带的剪切断裂
• 冷缩构造（节理、裂隙、断裂）
• 塌陷环状断裂
• 热液断裂［沸腾角砾岩带（墙）］、液压致裂
• 压影域（奚小双）
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三、岩浆侵入与热液成矿－容矿构造
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三、岩浆侵入与热液成矿－成矿动力
• 岩浆上侵力驱动
• 上侵诱发断裂/裂隙活动（包括层滑形成
层状矿体）
• 温压梯度驱动 冷却时间：岩基要1-2Ma, 岩株要
数万至100万年，岩枝需数年至数万年，可维持较长时
期的水热对流循环，影响范围达可数公里以上
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三、岩浆侵入与热液成矿－物质来源
• 成矿金属长英质岩浆(变为熔于其中或作
为固相携带，即固、液、气相)
– 主岩浆生成的位置（地幔或重熔地壳）
– 下、上陆壳岩浆通路上同化混染
– 上陆壳之内和在侵位处的岩浆源内
– 岩浆上侵通道的地幔脱气源
– 金属在岩浆冷却期间于接触带内外堆积成矿
– 可先在岩浆中溶解(分散)、释放、迁移，而
沉淀于矿体内。也可于花岗岩本身固化和裂
隙化处因热液对流和金属淋滤而再次沉淀。
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深成岩与次火山岩成矿模式
三、岩浆侵入与热液成矿－物质来源
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三、岩浆侵入与热液成矿－热液来源
• 地幔脱气来源
• 岩浆结晶分异来源
• 下渗加热的天水来源
• 天水对岩浆水的抹平作用
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三、岩浆侵入与热液成矿－矿体定位
不独笑顽石生底事 气势若虹铅变银刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床
三、岩浆侵入与热液成矿－矿体定位
不独笑顽石生底事 气势若虹铅变银刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床
W Lindgren（1933）首次认识到地壳内不同深度具不同特征的石
英脉 ，命名为浅成低温石英脉系
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三、岩浆侵入与热液成矿－矿体定位
酸性硫盐型浅成低温
矿床：形成于酸性热
液流体，混入有下伏
岩体释出的岩浆气体，
而冰长石-绢云母矿床
形成于近中性天水流
体，沸腾过或与浅部
地下水混合
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三、岩浆侵入与热液成矿－矿体定位
热液流体于
源岩中聚集
（低流/岩比）
，流体沿变
形带通道运
移（高流/岩
比），矿体
沿断裂自延
伸方向形成
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三、岩浆侵入与热液成矿－矿体定位
浅成低温金银矿床：可渗透或
碎裂岩中，天水下渗，被加热，
上浮，沿断裂通道上升至地表。
常见于火山地体（高地温梯度
和浅位侵入体），微粒金矿成
于天水 (±岩浆)流体与碳酸质
灰岩接触带，近地表沸腾导致
金属与矿石矿物沉淀而成矿。
单脉常与石英蚀变物（梳状石
英）成带状，梳状石英形成于
相对平静条件，而胶状石英则
为多孔沸腾产物。
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三、岩浆侵入与热液成矿－矿体定位
飘落的树叶
树杆
树根
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Madjarovo volcano地质简图, 示intermediate-sulphidation veins 分
布与主岩40Ar / 39Ar 年龄与蚀变，据Marchev and Singer (2002).
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三、岩浆侵入与热液成矿－矿体定位
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四、找矿意义
• 主岩基础准备-选区、远景评价
– 成矿背景条件
– 各种有利条件的集合体（内生、外生、变质）
– 多因复成
• 临门一脚-关键因素、定位预测
– 通道（运移方向、地球自转所致的热液成矿
方向性）
– 岩浆侵入（层状-脉状，缓倾-陡倾）
– 层楼与矿梯—找梯为要
不独笑顽石生底事 气势若虹铅变银刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床
谢谢大家！
