礦床學(xué)8其他熱液2PPT課件

1、 礦石常由一系列的低溫礦物組成，金屬礦物有辰砂、輝銻礦、雌黃、雄黃、自然金、自然銀、自然銅、黝銅礦、黃銅礦、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝銀礦、白鐵礦等。非金屬礦物有石英、冰長石、螢石、重晶石、明礬石、高嶺石、沸石以及碳酸鹽類礦物等。 礦石結(jié)構(gòu)一般具細(xì)粒結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造包括脈狀、條帶狀、浸染狀、角礫狀、皮殼狀、梳狀、環(huán)狀及晶洞構(gòu)造等。 熱液來源比較復(fù)雜，不完全與巖漿活動有關(guān)。 低溫?zé)嵋旱V床主要包括淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床、卡林型金礦床、密西西比河谷型鉛、鋅礦床以及似層狀汞、銻礦床4大類。 第1頁/共53頁 國內(nèi)20世紀(jì)80年代的文獻(xiàn)中將這類礦床稱為火山巖型或火山熱液型金礦。 (一) 礦床

2、的分類明礬石高嶺石型冰長石絹云母型后來國際上把部分淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V稱為熱泉型金礦。高硫化型(簡稱HS)：相當(dāng)于Heald等(1987)劃分的明礬石-高嶺石型，由酸性、氧化的熱流體形成；低硫化型（簡稱LS)：相當(dāng)于上述的冰長石絹云母型，由近中性、還原的熱流體形成。Heald等 (1987)：Hendenquist(1994)一、淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床第2頁/共53頁 淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床主要形成于板塊俯沖帶上盤的大陸弧或島弧及弧后的拉張動力學(xué)環(huán)境下。(二) 成礦條件1.成礦地球動力學(xué)背景環(huán)境全球集中產(chǎn)在3個巨型成礦域：環(huán)太平洋成礦域；地中海喜馬拉雅成礦域；古亞洲成礦域。第3頁/共53頁淺成低

3、溫?zé)嵋盒徒鸬V成礦域第4頁/共53頁 淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床形成于一系列火山環(huán)境中，金礦床與火山口或破火山口構(gòu)造關(guān)系密切，只有少數(shù)礦床中沒有火山巖出露。斷裂構(gòu)造和熱液角礫巖筒構(gòu)造是淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V的兩種重要容礦構(gòu)造形式。 2構(gòu)造條件第5頁/共53頁 在大多數(shù)淺成低溫?zé)嵋航鸬V區(qū)，見不到深部侵人體與金礦成礦作用的直接聯(lián)系。 低硫化型礦床：可能形成于與現(xiàn)代地?zé)狍w系相似的環(huán)境，與巖漿侵入體沒有直接的聯(lián)系。高硫化型金礦床：與深部侵人體的關(guān)系密切，與成礦作用有關(guān)的侵人體侵位較淺，有些高硫化型礦床的圍巖就是次火山巖，且與深部侵人體直接相連。 3巖漿巖條件第6頁/共53頁 淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床的圍巖主要為陸相火

4、山巖。 4地層條件 從現(xiàn)有的文獻(xiàn)看，絕大多數(shù)淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床形成于中新生代，少數(shù)形成于晚古生代。 環(huán)太平洋和地中海-喜馬拉雅成礦域中的礦床形成時代一般是從中生代一直延續(xù)到現(xiàn)在。 古亞洲成礦域的這類礦床一般形成較早，為晚古生代。 5成礦時代第7頁/共53頁 圍巖主要中性火山巖。礦床共生的侵入巖是斑巖。 礦體主要呈不規(guī)則體型。 礦石主要以浸染狀構(gòu)造為主，可見角礫狀、脈狀構(gòu)造，少量網(wǎng)脈狀。 礦石礦物有黃鐵礦、硫砷銅礦、黃銅礦、砷黝銅礦、銅藍(lán)、自然金、碲化物等；脈石礦物有石英、明礬石、重晶石、高嶺石、葉蠟石等。 成礦元素以Cu、Au、As為主，Pb、Hg、Sb、Te、Sn、Mo、Bi為輔。 圍巖蝕

5、變發(fā)育，核部為多孔狀硅核，其外為高級泥化帶，再向外為泥化帶；最外帶為青磐巖化。 (三) 高硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床礦床特征第8頁/共53頁 成礦流體以巖漿水為主，性質(zhì)為氧化、酸性流體，pH值1300t Au)、波格爾金礦(560t Au)； 斐濟(jì)的恩派爾金礦(310tAu) 日本的菱刈金礦(265tAu) 印度尼西亞的凱連金礦(240tAu) 美國的科里普峰金礦(700tAu)等。 內(nèi)蒙古額仁陶勒蓋銀礦、吉林刺猬溝金礦。第14頁/共53頁 典型礦床：日本菱刈低硫化型金礦床 菱刈礦床位于九州鹿兒島內(nèi)，九州鹿兒島是琉球弧的一部分。九州西南部的琉球弧是日本的一個重要產(chǎn)金區(qū)，即九州西南部金成礦區(qū)，金通常

6、見于低溫?zé)嵋菏⒚}中。第15頁/共53頁 菱刈礦床由3個礦段組成，包括本礦床、山神礦床和山田礦床，共探獲金儲量250260t；其中本礦床金儲量150t以上，品位8010-6；山田礦床金儲量約50t，品位在(2025) 10-6之間；山神礦床金儲量50余噸，品位約7010-6。 根據(jù)礦脈的特征及產(chǎn)出空間的差異，菱刈金礦區(qū)內(nèi)的礦脈可分為上部細(xì)礦脈和下部主礦脈，其中又以下部主礦脈為主。第16頁/共53頁 礦石一般呈白色，主要由石英(70)、冰長石(30)和少量粘土礦物組成。 礦脈中的金屬礦物有銀金礦、硒銀礦、輝硒銀礦、深紅銀礦、輝銻銀礦、銀黝銅礦、輝銀礦(?)、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦、黃鐵礦

7、、白鐵礦和赤鐵礦等。第17頁/共53頁 本區(qū)火山巖的熱液蝕變帶可分為4個帶： 以礦床為中心向外側(cè) 絹云母綠泥石帶(帶) 互層粘土礦物帶(帶) 石英蒙脫石帶(帶) 方英石蒙脫石帶(1帶) 礦脈分布在帶，但山田礦床中有部分礦脈分布于帶中。帶典型的礦物組合為石英、綠泥石、冰長石、 方解石和斜長石等。帶以互層綠泥石蒙脫石和絹云母蒙脫石出現(xiàn)為特征。成礦時代：1Ma第18頁/共53頁 (五) 淺成低溫?zé)嵋旱V床的成因機(jī)制第19頁/共53頁 礦化流體的鹽度隨深度增加顯著的增加，甚至在礦帶的下面可以達(dá)到2030。這種現(xiàn)象在斑巖礦床中也很明顯。1.高硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床成因機(jī)制 高硫化礦床顯示其形成過程中有巖漿

8、成分的加入。證據(jù)： 多孔狀二氧化硅殘留物(硅核90)和高級泥化等蝕變帶，以及硫酸鹽礦物的存在，表明流體是酸性和氧化的。 高硫化型淺成低溫礦床與斑巖銅礦床的高級泥化帶在礦物學(xué)和穩(wěn)定同位素特征方面有許多共同特征，表明兩者之間可能存在密切的聯(lián)系。第20頁/共53頁 成礦溫度低于200300。穩(wěn)定同位素表明大氣水熱液占主導(dǎo)地位。 硫和碳的同位素組成，也表明在許多低硫化型淺成低溫?zé)嵋盒偷V床中，S和C主要來源于巖漿活動。但通常也存在沉積來源的硫，并且在少數(shù)情況下會出現(xiàn)有機(jī)碳。 低硫化型礦床的熱液為低鹽度、中性流體。 賦存低硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床的火山巖區(qū)發(fā)育大規(guī)模青磐巖化蝕變。 富金淺成低溫?zé)嵋盒偷V床的流

9、體與大多數(shù)現(xiàn)代地?zé)嵯到y(tǒng)相似。2.低硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床成因機(jī)制低硫化型淺成低溫?zé)嵋航鸬V床的巖漿特征更加模糊不清，形成于地?zé)嵯到y(tǒng)中。證據(jù)： 3有時與斑巖型礦床成因的聯(lián)系第21頁/共53頁二、卡林型金礦床品位低、規(guī)模大、礦體與圍巖界線不明顯；金主要呈顯微次顯微形式分散產(chǎn)出，普遍發(fā)育中低溫?zé)嵋旱V物組合以及Au、As、Hg、Sb、l等微量元素組合。 卡林型金礦床是20世紀(jì)60年代初期在美國西部內(nèi)華達(dá)州的卡林鎮(zhèn)被發(fā)現(xiàn)而得名的，是一種主要產(chǎn)于碳酸鹽巖建造中的微細(xì)浸染型金礦床。礦床主要特征第22頁/共53頁 在幾乎所有的卡林型金礦區(qū)內(nèi)或者其附近都存在以巖墻和巖脈形式產(chǎn)出的長英質(zhì)侵人體。有些研究者認(rèn)為，這些

10、淺成侵人體可能為卡林型金礦成礦作用的熱源，也有可能提供熱液流體。 (一) 成礦條件1.大地構(gòu)造環(huán)境 主要形成于裂谷帶和弧后盆地內(nèi)。從更大的大地構(gòu)造背景來看，有人認(rèn)為為地幔柱構(gòu)造活動區(qū)。2巖漿巖條件第23頁/共53頁 卡林型金礦床的含礦圍巖時代廣泛，巖性主要為海相沉積巖，巖性主要為不純碳酸鹽 巖和細(xì)碎屑巖等，富含炭質(zhì)。在某些礦床中，少量金礦化的圍巖為火成巖。 3賦礦圍巖條件 構(gòu)造是重要的控礦因素，對金礦化的控制作用甚至強(qiáng)于地層。 4構(gòu)造控礦第24頁/共53頁 礦體一般呈不規(guī)則的似層狀、透鏡狀，這類礦體和圍巖界線不清楚，礦體亦有脈狀、條帶狀。 (二) 礦床地質(zhì)特征1.礦體特征 圍巖蝕變有去碳酸鹽化

11、、硅化、泥化、硫化物化和重晶石化等。2圍巖蝕變 常見礦石礦物包括黃鐵礦、毒砂、輝銻礦、雄黃、雌黃及辰砂等，并以缺少其他賤金屬硫化物為特點(diǎn)。脈石礦物以石英、方解石為主。 3礦石特征第25頁/共53頁金和砷、銻、汞(鉈)等元素緊密共生的地球化學(xué)組合被稱為“卡林組合”。 金的賦存狀態(tài)為微細(xì)浸染型，金顆粒非常細(xì)小，呈顯微和亞顯微級，從小于1m30m之間變化，多數(shù)介于15m之間，所以卡林型金礦床又被稱為微細(xì)浸染型。金主要以固溶體形式存在，金以類質(zhì)同象形式進(jìn)入黃鐵礦和毒砂的晶格中，固溶體分解時金析出，肉眼和普通顯微鏡下不能見到。第26頁/共53頁巖漿成因派，認(rèn)為主要由淺成侵人體提供礦源和熱源，在巖漿熱液系

12、統(tǒng)的遠(yuǎn)端(以大氣降水為主)交代成礦。沉積成因派： 4成礦物理化學(xué)條件（包裹體研究）搬運(yùn)形式：羥基二硫絡(luò)合物。流 體：大氣降水與巖漿水的混合流體。流體鹽度：1-7%成礦溫度：180245。5礦床成因第27頁/共53頁成礦物質(zhì)來源：地層。熱液來源：天水和建造水；熱 源：巖漿活動第28頁/共53頁 (三) 典型礦床：美國卡林金礦床 卡林金礦床位于美國內(nèi)華達(dá)州中北部，尤里卡縣北部塔斯卡羅拉(Tuscarora)山區(qū)。 礦區(qū)早、中古生代地層向東或向東南掩覆在相應(yīng)時代的碳酸鹽類地層之上，在斷層上盤形成一系列構(gòu)造窗。卡林礦床就處于其中林恩構(gòu)造窗的東北緣。 該區(qū)構(gòu)造比較復(fù)雜。最主要的構(gòu)造變動為羅伯茨山逆斷層，

13、其次為北東和北西向高角度斷層，后者將羅伯茨山逆斷層上盤低緩碳酸鹽巖破碎，構(gòu)成了成礦熱液通道，控制了礦床的形成。構(gòu)造第29頁/共53頁第30頁/共53頁 中生代巖墻，沿北西向高角度斷層侵位，已強(qiáng)烈蝕變和礦化。 第三系酸性噴出巖，該期火山巖活動可能為成礦系統(tǒng)提供了熱源。巖漿巖 沉積巖以奧陶泥盆系的灰?guī)r、白云巖和石英巖為主，主要賦礦圍巖為暗灰色薄層頁片狀粉砂質(zhì)鈣質(zhì)白云巖和灰?guī)r。地層第31頁/共53頁嚴(yán)格受高角度斷層控制嚴(yán)格地受地層與構(gòu)造受地層與構(gòu)造礦床第32頁/共53頁卡林金礦床還具明顯的垂向分帶特點(diǎn)第33頁/共53頁 卡林金礦床的圍巖蝕變有去碳酸鹽化、硅化、泥化、硫化物化和重晶石化等。似碧玉巖是金

14、礦化存在的良好指示，然而它們的金含量很不相同。 成礦階段可分為4個階段，（）成礦早期去碳酸鹽化階段；（2）主期和晚期成礦階段；（）酸淋濾氧化階段；（4）晚期表生氧化和風(fēng)化階段。成因：在淺成環(huán)境下由第三紀(jì)晚期火山作用加熱而循環(huán)的大氣水熱液系統(tǒng)形成的低溫浸染交代型礦床。 第34頁/共53頁 MVT礦床金屬量(Pb+Zn)從幾千噸到幾百萬噸不等，并且一般成群成帶分布，密西西比河谷地區(qū)就有近400個礦床。加拿大、前蘇聯(lián)、中歐阿爾卑斯地區(qū)以及北非等地都有這類礦床產(chǎn)出。 我國湘、黔、桂、粵、川西、遼寧以及秦嶺等地也有這類礦床分布，其儲量居我國鉛鋅礦床的首位。三、密西西比河谷型鉛、鋅礦床 密西西比河谷型鉛、

15、鋅礦床(簡稱MVT)。以其品位低、規(guī)模大、地質(zhì)構(gòu)造比較簡單、埋藏較淺和易于開采為特點(diǎn)。第35頁/共53頁 (1)礦床產(chǎn)于地臺邊緣的沉積盆地中，含礦巖系成帶狀沿盆地邊緣分布，一般都含海相蒸發(fā)巖，盆地中央有時產(chǎn)有石油。 (2)礦床產(chǎn)于一定層位地層中。就一個礦床而言，成礦時間短而集中，礦化限于12個層位。 （3）容礦巖層為未變質(zhì)的沉積巖，以厚層白云巖為主，次為石灰?guī)r，礦體常產(chǎn)于巖層界面附近。礦區(qū)范圍內(nèi)一般不出露火成巖，少數(shù)礦區(qū)發(fā)現(xiàn)有火成巖，經(jīng)證實(shí)也和成礦無關(guān)。 (4)MVT礦體大多以開放空隙充填方式形成，具后生成礦特征。1. MVT鉛、鋅礦床礦床地質(zhì)特征第36頁/共53頁(5)金屬礦物主要為閃鋅礦(

16、含鐵較低)、方鉛礦、黃鐵礦(時有白鐵礦)及少量黃銅礦。礦石品位低，但儲量大。 (6)脈石礦物主要有螢石、重晶石、白云石、方解石和石英等。 (7)圍巖蝕變以硅化、白云巖化為主。 (8)成礦流體源自沉積建造水。 (9)硫化物的34S為8.0331.36，一般認(rèn)為礦床的硫主要來源于海相蒸發(fā)巖，如膏鹽層。第37頁/共53頁 (1)礦床的形成溫度不同。 美國中部的MVT礦床形成溫度比較低，為80170，且在礦田甚至礦帶范圍內(nèi)各礦床的形成溫度相差不大。中國川、滇、黔交界的MVT礦床形成溫度相對要高一些，為100300，且不同地區(qū)礦床的成礦溫度相差比較大。 (2)礦床受斷裂控制的程度不同。 我國西南地區(qū)的M

17、VT礦床更多地受斷裂構(gòu)造的控制，而美國的MVT礦床主要受層間破碎帶、巖相變化、基底隆起及喀斯特溶洞的控制，受斷裂的影響相對較弱。 (3)蝕變帶的規(guī)模不同。 美國的MVT礦床常伴隨有大面積的熱液蝕變，如熱液白云石化等。但是我國的礦床蝕變范圍較小，多局限于斷裂帶附近。 2我國和美國密西西比河谷型鉛、鋅礦床特征的差異第38頁/共53頁 形成MVT礦床的成礦熱鹵水的驅(qū)動力：在構(gòu)造作用引起的定向壓力或地形高差所致的重力梯度； 成礦熱鹵水的運(yùn)移通道：砂巖含水層和區(qū)域性大斷裂； 成礦熱鹵水的運(yùn)移方式：流體橫向流動成礦和流體垂向循環(huán)； 礦質(zhì)的沉淀原因：蒸發(fā)巖中硫酸鹽的熱化學(xué)還原作用所致。3成因機(jī)制礦床中的鉛、

18、鋅礦化在沉積和成巖時已初步富集，后經(jīng)地下熱鹵水對富含鉛、鋅的沉積層進(jìn)行溶濾和搬運(yùn)，在有利的地層和構(gòu)造環(huán)境中充填、交代而成礦床。第39頁/共53頁碳酸鹽巖型鉛鋅礦床成礦模式（據(jù)Joseph A.Briskey，1986的圖修改） 第40頁/共53頁 金頂鉛鋅礦床于1957年被發(fā)現(xiàn)，Pb+Zn控制儲量1500萬噸(平均品位 Pb：l.29，Zn：6.08)，總金屬量大于2200萬噸，是目前中國最大的鉛、鋅礦床。 典型礦床：云南金頂鉛、鋅礦床 金頂鉛、鋅礦床賦存在橫斷山中段、蘭坪盆地北端、新生代金頂穹隆構(gòu)造中。礦區(qū)地層由中、新生代地層組成，中生代地層倒轉(zhuǎn)并被推覆逆掩于新生代地層之上，構(gòu)成金頂逆沖推覆

19、構(gòu)造。在逆掩斷層中及其上、下兩盤的中、新生代地層中，產(chǎn)有豐富的鉛、鋅礦石。 第41頁/共53頁第42頁/共53頁 礦石分為砂巖型和灰?guī)r型。砂巖型礦石構(gòu)造簡單；灰?guī)r型礦石構(gòu)造復(fù)雜。結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。 礦石中金屬礦物主要為閃鋅礦、黃鐵礦、方鉛礦等，非金屬礦物主要為方解石、重晶石、石英、石膏。 礦床受地層和斷裂構(gòu)造雙重控制，礦體既有層狀又有脈狀和網(wǎng)脈狀。方鉛礦的年齡為2283Ma，和地層時代大致相當(dāng)。34S在-1.71o30.430之間?；谏鲜霾牧希梢哉J(rèn)為本區(qū)中生代晚期至新生代早期沉積時，鉛、鋅已初步富集，后期受熱鹵水作用，在斷裂帶附近巖性有利的地段，形成了大量鉛、鋅硫化物富集。第43頁/共53頁

20、似層狀汞、銻礦床是汞、銻的最重要礦床類型，它們的特點(diǎn)和產(chǎn)出條件十分相似，我國湘黔一帶的汞礦床和銻礦床都屬于這一類型。 四、似層狀汞、銻礦床 礦區(qū)內(nèi)一般無巖漿巖出露。礦體產(chǎn)于薄中厚層灰?guī)r、白云巖中，礦體之上常常是頁巖、泥灰?guī)r和泥質(zhì)白云巖等。礦體的產(chǎn)狀和圍巖基本一致。 圍巖蝕變比較簡單，以硅化和碳酸鹽化為主。 礦石的礦物成分均較簡單。 礦石構(gòu)造以角礫狀、晶洞狀為主。礦床主要特征第44頁/共53頁 長期以來，被認(rèn)為是巖漿期后低溫?zé)嵋旱V床。近年來，不少學(xué)者認(rèn)為礦床的形成和沉積地層中汞的初步富集有關(guān)，后期的構(gòu)造和熱液使礦化得到聚集和富化。礦床具有明顯的層控特征，屬地下水熱液礦床。礦床成因 似層狀汞礦床廣泛分布于我國貴州省，萬山地區(qū)汞礦床是這一類型的代表。似層狀銻礦床以我國湖南省錫礦山最為著名，是世界上最大的銻礦床。第45頁/共53頁 礦床位于貴州東部。礦區(qū)內(nèi)主要出露有寒武紀(jì)地層，巖性為灰?guī)r、白云巖及泥灰?guī)r等。巖層產(chǎn)狀平緩，幾成水平產(chǎn)出。 礦田范圍內(nèi)斷層發(fā)育，多為正斷層。礦體多發(fā)育在區(qū)內(nèi)主要斷裂萬山正斷層百米以外的穹隆狀褶皺鞍部和角礫破碎帶中。汞礦化主要位于中、下寒武紀(jì)地層中，占總儲量的91.5，含礦圍巖以灰?guī)r、白云巖為主，其他巖石含礦甚少。礦區(qū)內(nèi)所有礦體幾乎都由巖