第五章氣水熱液礦床總論

1、第五章氣水熱液礦床總論 第五章氣水熱液礦床總論本章主要講述氣水熱液礦床概念、工業(yè)意義；含礦氣水熱液的來源、成分組成、性質；成礦元 素在氣水熱液中的搬運方式及沉淀原因；氣水熱液的運移、成礦方式；氣水熱液礦床的圍巖蝕變現(xiàn) 象；氣水熱液礦床成礦溫壓條件測定；氣水熱液礦床在時間和空間上的演化規(guī)律；氣水熱液礦床的 分類等。為不同類型氣水熱液礦床的研究奠定理論基礎。關鍵詞：含礦氣水熱液；氣水熱液礦床；搬運形式；成礦方式；成礦期次；圍巖蝕變；第一節(jié)含礦氣水熱液與氣水熱液礦床、基本概念1、 含礦氣水熱液：在一定深度下形成的，主要由水和揮發(fā)性組分（F、Cl、S、B、P等）組成 的，有一定溫度、壓力的溶液，稱之為

2、氣水熱液。如果氣水熱液中含有一定量的成礦物質，則稱為含礦氣水熱液。由于氣水熱液主要由水組成，呈液態(tài)，故可簡稱為“熱液”。（1）含礦氣水熱液由成礦物質（ Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo等）和介質（水、揮發(fā) 性組份）兩部分組成，二者可同源，也可異源；（2）溫度60050 C、壓力最多可達幾億 Pa。臨界溫度以上是氣態(tài)，降到臨界溫度以下呈液態(tài)（純水臨界溫度374C，如溶有其他物質時，其臨界溫度可提高到400C）；（3） 高溫情況下，氣、液兩相并存，故稱之為“氣水溶液”或“氣水熱液”，中低溫情況下 （臨界溫度以下）則呈液態(tài)出現(xiàn)，故統(tǒng)稱為熱水熱液或熱液。2、熱液礦床：含礦氣水熱液在一定的地

3、質構造中運移時，由于溫度、壓力、組分濃度、物理化 學條件等發(fā)生變化，其中的某些成礦物質通過充填和（或交代）的方式在一些有利的部位發(fā)生沉淀、 聚集，形成的礦床稱為氣水熱液礦床。二、氣水熱液礦床的工業(yè)意義氣水熱液礦床在礦床學領域中占著十分重要的地位，這是由于：（1） 礦床類型繁多，產(chǎn)有許多專業(yè)礦產(chǎn)。如親硫組分礦產(chǎn)（W、Sn、Bi、Mo、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Be、Hg、Fe）、貴金屬和放射性金屬礦床（ Au、Ag、U等）、稀有和稀土元素礦產(chǎn)（Li、 Be、Ga、Ge、In、Cd等）及非金屬礦產(chǎn)（螢石、石棉、重晶石、冰洲石、硫等）；（2）豐富和發(fā)展了成礦理論。自二十世紀中葉以來，特別是二十世

4、紀末期，由于科學技術的不 斷發(fā)展與研究手段進步，熱液礦床由單一的巖漿熱液一元成礦論發(fā)展成由巖漿水、地下水、海水、 變質水等多源的多源成礦說，同時促進了成礦物質來源向多源論發(fā)展。此外，研究表明，熱液運移 方向已由單一的由下向上發(fā)展為可以環(huán)流，不僅可以單獨成礦，而且可以組合形成礦床。第二節(jié)含礦氣水熱液的來源、組成和性質含礦氣水熱液的來源問題，實際上包括氣水熱液的產(chǎn)生和成礦物質來源兩方面內容，該問題也 是礦床學領域的基礎理論之一，人們對該問題的爭議很大。目前，由于科學技術的進步和相關學科 的發(fā)展，特別是同位素地質學、成巖成礦實驗以及氣液包裹體測定在礦床學中的廣泛應用，大量的 研究資料表明，氣水熱液是

5、多源的，介質和礦質既可是同源的，也可是異源的。一、含礦熱液的來源（一）成礦介質（水）的來源根據(jù)多種數(shù)據(jù)、資料的綜合研究結果，可以確定參與熱液成礦作用的成礦介質（水）的來源有 以下五種：1、巖漿水（原生巖漿水） 與巖漿處于平衡狀態(tài)的、包含在巖漿中的水，是巖漿體系的重要組成部分，在巖漿結晶過程中 釋放出的水。常含有 H2S、HCI、HF、SO2、CO、CO2、出、2,具有很強的搬運金屬絡合物的能力。巖漿熱液包括深成巖漿熱液和火山-次火山熱液。認為熱液來自巖漿的主要依據(jù)有：（1） 大量的氣水熱液礦床的實例表明，它們與巖漿侵入體之間存在著密切關系?？臻g上礦床分布于侵入體內部、接觸帶或附近圍巖中，不同類

6、型礦床或礦種常圍繞侵入體呈水平或垂直分帶；時間上與侵入體有關的脈巖與礦體有相互穿插關系，表明二者形成時間相近；（2） 成礦專屬性，如 W、Sn礦床與花崗巖有關；Fe、Cu礦床與中酸性花崗閃長巖和中性山長 巖有關；斑巖 Cu （ Mo ）礦床主要與中酸性-酸性斑巖體有關；（3）礦石的微量元素組成與巖體中的微量元素及副礦物具一致性。（4）實驗研究：葛朗松（1937年）、肯尼迪（1962年）關于水在二氧化硅熔融體中溶解度的實 驗研究表明，水在巖漿中可溶解，而且當達到上臨界點時，其溶解是無限的，不存在獨立的水相，當含水的巖漿溫度、壓力降低，達到臨界點之下時，含水的硅酸鹽熔融體可分離出一個富水相和一 個

7、富硅酸鹽相，各自沿著結晶曲線演化，最終都可形成氣水熱液；巖漿含水資料表明，酸性巖漿含 水2-10%，基性巖漿含水1-6%，因此酸性巖漿可分離出更多的水。（5）同位素地質研究、包裹體成分、溫度的測定都表明了熱液是來自巖漿的。2、地下水包括任何地質時期的天水、冰川水、河水、湖水、海水和淺部地下水。地表水（大氣降水）、地下水沿構造裂隙可滲透到地下深處（可達10公里以上），由于地熱梯度、巖漿烘烤、放射性元素衰變以及與巖漿熱液的混合等，均可使之加熱，水溫可達幾十甚至幾百度， 成為地下水熱液。如果該熱液通過含鹽地層，萃取其中的大量鹽類物質，則形成熱鹵水。無論是地下水熱液或地下熱鹵水，當它們地層或已形成的礦

8、體時，都會溶解其中的成礦元素， 從而成為含礦熱液，當溫度、壓力、物理化學條件改變時，成礦物質沉淀、聚集形成礦床。認為地下水熱液存在的依據(jù)主要有：（1） 美國的撒爾頓湖地區(qū)附近，地下1600m的地下水，溫度高達 360C,富含K、Na、Cl和 Fe、Mn、Au、Ag、Cu、Pb、Zn等，是一種含礦地下水熱液；紅海底部正在形成的地下水熱液，在海面以下2000米存在有三個深150米的熱鹵水海淵，水溫達 34 56 C,含鹽度 25.5%，比重 1.20，其中含 K、Na、Cl 和 Fe、Mn、Au、Ag、Cu、Pb、Zn 等 金屬組份，并常見針鐵礦、閃鋅礦、菱錳礦等沉積物。據(jù)研究它們是下滲紅海海水受

9、異常的地熱梯 度影響，受熱后發(fā)生環(huán)流，溶解圍巖中的鹽和金屬組分，并沿裂谷上升到海淵底部沉積形成，是一 個正在形成的地下水熱液礦床。（2）許多熱液礦床，其周圍數(shù)十公里的范圍內沒有火成巖出露，深部又無火成巖隱伏體，且礦 體圍巖又未發(fā)生區(qū)域變質作用，那么成礦熱液既非巖漿，又非變質，其來源只有地下水熱液，同時 測定同位素（S D、S 0、S S）、包裹體成分同樣表明是地下水熱液。如我國貴州萬山汞礦，美國密 西西比地區(qū)鉛鋅礦等。3、變質熱液（變生水）在區(qū)域變質作用過程中，巖石（礦物）的脫水作用或原巖的埋藏水（礦物中的結晶水、吸附水、 薄膜水、粒間水、孔洞水等）而形成的。沉積巖的平均含水量為5.54%，少

10、數(shù)可高達15%，在變質作用過程中，這些水可以被排出；低級變質巖（如綠片巖）在高溫高壓變質作用下轉變?yōu)楦呒壸冑| 巖（如角閃巖相和麻粒巖相變質巖）的過程中，也可排出水。如果沉積巖在變質過程中釋放出4%的水，則1km 3沉積巖將釋放近1億噸水，這些水也具有溶解和遷移金屬絡合物的能力。變質水受地質體成因、變質作用強度和變質作用類型等因素控制，一般隨著變質程度增加，釋 放水量增加，如沉積巖含水20-30%，發(fā)生綠片巖變質時含水量變?yōu)?%,發(fā)生角閃巖相變質時減少為1-2%，而發(fā)生麻粒巖相變質時含水量僅為0.5%;在基性巖中含水量為 5%,但在綠片巖相、角閃巖相和麻粒巖相時分別降到3.15%、1.03%和

11、0.35%。5、幔源揮發(fā)份流體（初生水）是地幔釋放出來的，從未進入水圈的水或來自地球內部第一次出露在地球表面附近的水。應該指出的是，氣水熱液成礦往往不是單一的，特別是巖漿熱液、地下水熱液和海水熱液，某 些礦床經(jīng)常是它們之中的兩種熱液混合作用的結果。（二）氣水熱液礦床的成礦物質來源熱液中的組份的來源很難確定。對于大多數(shù)熱液來說，成礦物質主要有以下幾種來源：1、來自深源巖漿（上地?；虻貧ど畈浚r漿（特別是一些中酸性巖漿）中含有少量的硫和很少量的造礦金屬元素（Cu、Pb、Zn、Mo、Ag等），它們在巖漿的結晶過程中，較難進入造巖礦物的晶格，所以輝在剩余的巖漿中逐步富集。隨著巖漿分出獨立的水相，這些礦

12、質也遵循分配規(guī)律，一部分留在剩余巖漿中，一部分進入分出的 水相，形成含礦的水溶液。越到巖漿演化的后期，剩余巖漿中的水和礦質也越多，也就越容易形成 含礦的熱水溶液。2、來自淺源（上地殼或近地表巖石）原生沉積物一方面，地殼淺部沉積物沉積成巖過程中和變質作用過程中，伴隨同生建造水和變質水產(chǎn)生， 可溶解原來沉積物中含有的Pb、Zn等成礦組份，并將其隨之帶出，形成含礦熱液。另一方面，熱液沿圍巖的裂隙、孔隙運移時，可以和圍巖發(fā)生水巖反應，萃取（溶解）圍巖 中的一部分物質，使熱液中金屬組份含量升高，并使圍巖中原有金屬組份的含量減少。如江西德興 銅礦，遠離礦體的九嶺群中元古界火山沉積巖系中平均含銅55ppm，

13、緊鄰礦化蝕變帶的外圍有以寬25km的含銅量低值區(qū)，平均含銅40ppm,而在礦化蝕變帶中含銅 100lOOOppm ,研究表明， 礦化蝕變帶中的銅一部分來自銅元素降低的圍巖。由此可見，（1）成礦介質的來源是多方面的，它可以是深源的，也可以是淺源的，可來自巖漿、 天水、海水、變質水甚至幔源流體，也可以是兩種或幾種不同來源流體的混合；（2）氣水熱液中的成礦物質也是多源的，可以是巖漿源的，也可來自圍巖地層，更可以是多種來源的；（3）介質和礦質即可同源，又可異源；（4）對于某個或某類礦床而言，成礦介質和礦質的來源又有主次之分，其 主要來源常是影響成礦作用的主因和確定熱液礦床類型的主要依據(jù)。（三）含礦熱液

14、來源的判別-判別成礦物質來源的方法和手段有多種，大致歸納如下：1、礦床形成的地質背景 （Geological Sett in g）這是判斷成礦物質來源的最基本和最根本的方法。所謂地質背景，應包括與成礦有關的地層、 構造活動、巖漿作用，以及它們在時間、空間及成因上與成礦作用的聯(lián)系。有些礦床根據(jù)其成礦地 質背景可以一目了然地判斷出成礦物質來源，如金剛石礦床、鉻鐵礦礦床的成礦物質主要來自上地 幔，而有些化學和生物成因礦床的成礦物質主要來自地殼表層（煤、石油、天然氣、磷塊巖等），但對于大多數(shù)氣水熱液礦床和某些變質礦床而言，成礦物質來源較為復雜，難于直接判斷，根據(jù)其成 礦地質背景判斷的同時，尚需輔以其它

15、方法。2、同位素地質法（Isotope Eleme nt）如硫、鉛同位素組成可判別礦質源， S S34 0時代表幔源硫，S S34為大的負值時，代表生物硫； 不同源區(qū)的鉛同位素組成具明顯區(qū)別，通過鉛同位素組成可判別鉛的來源，進一步判別成礦物質來 源。S D、S 018、S C也普遍用于成礦物質來源的判別，如不同成因水的S D S O18組成圖，雖然主要用于判別成礦介質來源，也可間接判斷礦質源，如成礦介質來源于原始巖漿水，則成礦物質可 能主要來自上地?；驇r石圈，再通過其它方法進一步判斷。隨著科學技術的進步和相關學科的發(fā)展，同位素地質學近年來得到了長足發(fā)展，應用范圍不斷擴大，如Sm-Nd同位素、H

16、e同位素等3、稀土元素地球化學（REE）REE是相當穩(wěn)定的元素，在地質作用中不易分餾，或作有規(guī)律的分餾，在地球的不同構造層、 不同類型巖石中、不同地質作用中REE的分布形態(tài)是不同的。利用這些特征，也可以判別成礦物質來源，其方法主要是 REE的球粒隕石標準化曲線、一些 REE參數(shù)（如刀REE、LREE/HREE ）。4、礦石與相關地質體的微量元素組成及對比我們經(jīng)常通過測定礦石和與之有關的地質體的成礦元素、相關微量元素的含量，并與克拉克值進行對比的方法判斷成礦物質來源。如對于產(chǎn)于An 綠巖帶中的金礦床而言，如果測定綠巖地體中金的豐度遠遠超過金的克拉克值，在一定程度上確定了綠巖帶中金礦床的礦質金主要

17、來自綠巖；再 如，我國北東部廣泛分布中生代燕山期的金礦床，通過對其周圍相關地質體成礦元素Au和相關微量元素Cu、Pb、Zn、Ag、Hg等測定和對比發(fā)現(xiàn)，燕山期某一階段的中酸性侵入體成礦元素背景值 較高，因此，可以認為，金礦床在成因上與這些中酸性巖漿侵入有關，從而間接判定金的來源可能 是地殼深部巖石圈的部分熔融。5、礦石中的包裹體成分也是成礦物質來源的重要信息如美國MVT型鉛鋅礦石包裹體中含有大量的鹽類子礦物或高鹽度鹵水，說明礦床是地下熱鹵 水作用的結果，那么 Pb、Zn等金屬成礦物質也應該來自巖石圈某一層位。6、其它方法隨著相關學科的進步和發(fā)展，判斷成礦物質來源的方法越來越多，如最近美國地質學

18、家采用N-Ne - Ar三角圖解對變質礦床和熱液礦床成礦物質來源進行了有效判定。二、氣水熱液的組成和性質氣水熱液成分復雜，目前，很難直接觀測成礦時氣水熱液的組成，主要借助一些研究方法。（一）氣水熱液組成的研究方法1、 氣水熱液礦床的礦石礦物及其圍巖蝕變特征，如螢石F、絹云母K、石英Si、鈉長石 Na、電氣石一B;2、礦石中礦物的流體包裹體組成的測試；3、現(xiàn)代火山噴發(fā)物及火山活動區(qū)的現(xiàn)代沉積物的觀測；4、現(xiàn)代深層地下水成分分析（超深鉆）（二）氣水熱液的成分及其作用氣水熱液的組成是非常復雜的，而且是多變的，但是其中的主要成分是水；造巖元素和一些陰離子是基本組分（Si、K、Na、Ca、Mg、Al、C

19、l-、F-、SO42-、CO32-）,此外，尚有氣體組分（C02、 H2S、HCl、CH 4、NH3、SO2）和金屬元素（親硫元素-Cu、Pb、Zn、Hg、Sb、As ;親鐵元素-Fe、 Co、Ni ;貴金屬-Au、Ag ;稀有、稀土、放射性元素）。（1）水 是主要組分，而且在成礦作用過程中起重要的作用：是成礦物質的載體，是搬運成礦物質的介質；溶解、萃取成礦物質，特別是熱鹵水，可使熱液變成含礦溶液或富含成礦物質的 熱液，為成礦提供成礦物質基礎；使溶解的成礦物質發(fā)生水解，促使其沉淀；水可電離成H+OH-,改變熱液的pH值，直接影響成礦物質的搬運和沉淀。（2） 硫 H2S當溫度大于400C時，分解

20、成氣態(tài)H2+S2, 400C時為中性，H?S不參與化學反應， 當溫度降低時，H2S在溶液中溶解度降低，離解度也增大，H2SH+S2-, S2-參與化學反應生成金 屬硫化物，說明了硫化物礦床中金屬硫化物多在中低溫條件下形成的原因。（3） 氧 主要通過影響環(huán)境的氧化程度（Eh）控制元素遷移富集。氧的狀態(tài)-地表呈氧化狀態(tài)，深部氧呈還原狀態(tài)；深部游離氧少，故易形成低價化合物及硫化物礦床，而淺部游離氧多，故常形成高價氧化物和硫酸鹽；親氧、親硫元素在深部形成硫化物，而淺部形成氧化物；當O2-有一定量時，S2- +O2-形成SO42-，與金屬化合成硫酸鹽，易溶而不易沉淀成礦，若O2-更高，則有些金屬（Cu、

21、Zn ）不參加置換和分解反應，當然也不能形成礦床。（4） 二氧化碳 CO2易溶于水，易分解成H+和CO32-, CO2與溫度成反比，高溫下溶解度很低， 故在高溫下碳酸鹽礦物少，隨著溫度下降，CO2作用增強，因此在中、低溫度下碳酸鹽礦物比較多， 并且常發(fā)生以碳酸鹽化為主的圍巖蝕變。這里還應該強調氣水熱液礦床的成礦物質來源，巖漿氣水熱液的成礦物質來源有兩種，即巖漿 結晶分異演化時某些成礦元素進入熱液中（這是主要來源），或氣水熱液運移過程中從圍巖中萃??；地下水熱液、海水熱液、變質熱液中的成礦物質主要是從圍巖中（或礦體、礦源層）中萃取的。三、氣水熱液的性質（1 ）物理性質一一具一定溫度、一定溶解度和侵

22、蝕力（2）化學性質一一化學性質是可變的，不同階段pH值不同，可能堿性酸性堿性（柯爾仁斯基），也可能酸性-堿性（林格倫等），不過，大多數(shù)化學反應是在中性、弱堿性和弱酸性環(huán)境中 進行的。第三節(jié)氣水熱液中成礦元素的搬運和沉淀一、氣水熱液運移的原因1、壓力差：壓力差產(chǎn)生原因是巖石靜壓力和地質構造所致；2、密度差：地下水與被加熱的地下水熱液密度不一致性，導致對流，使氣水熱液運移；3、內應力：巖漿氣水熱液溫度高，又有一定揮發(fā)分，內應力較大，使氣水熱液運移；4、 熱源作用：下滲熱液在一定深度上受熱（巖漿、地熱、放射性、構造、變質），上升，形成 循環(huán)流動。二、氣水熱液運移的通道1、原生裂隙：造巖礦物的粒間間隙

23、、層間裂隙，噴發(fā)巖的晶洞和空洞，均屬原生裂隙。巖石中原生裂隙與巖石體積的比值稱之為孔隙度。如花崗巖的孔隙度為0.370.5%，火山巖和凝灰?guī)r可達50%,灰?guī)r5 %，砂巖15%，頁巖30%。相互連通、溶液可以通過的孔隙稱為有效孔隙。其體積與巖石體積比值稱為有效孔隙度。有效 孔隙才是氣水熱液的通道，有效孔隙度越大，滲透性越好。2、次生裂隙：可分為非構造裂隙和構造裂隙兩種（1）非構造裂隙一溶解空洞、巖石膨脹產(chǎn)生裂隙、礦物重結晶形成的裂隙、崩塌角礫裂隙、火 山角礫裂隙等；（2）構造裂隙一由于構造運動產(chǎn)生的裂隙。按照構造對氣水熱液運移和沉淀的作用可將構造分為：1、導礦構造-氣水熱液運移的通道，稱之為導礦

24、構造；2、 儲礦構造-使礦體定位，并決定其形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模及其部分組構的構造（示意圖）。在某 些情況下，導礦構造也可能為儲礦構造。三、成礦元素在氣水熱液中的搬運形式有四種假說：（一）以硫化物的真溶液的形式搬運1、提出的依據(jù)：氣水熱液礦床礦石中含大量硫化物。2、 可能性：硫化物在水中的溶解度極小，僅為10X 10-62.310-24克分子/立升，要形成硫化物 礦體，需要多得不可估量的水，不可能實現(xiàn)大量聚集而形成礦床。據(jù)估算，要形成幾噸的硫化物礦石，就需要整個地中海那么多的水。（二）以鹵化物的形式搬運，礦石中的硫化物是化學反應結果1、 提出的依據(jù)：（1）礦石中的礦物中的包裹體中的含鹽度很高，甚至有

25、NaCI子晶出現(xiàn)；（2） 火山噴出物中有 As、Fe、Zn、Cu、Pb、Sn等可溶性氯化物和氟化物；（3）有的氣水熱液礦床中可 見到Cl或F的礦物，如PbCS、CuCl2 3Cu（OH）2 （氯銅礦）CaF?等；（4）金屬氯化物在水中溶解度 較大。2、 存在問題：A、許多高價陽離子鹵化物不穩(wěn)定，易水解；B、親硫元素鹵化物常因 H2S存在 而沉淀形成硫化物，F(xiàn)eCl2+H2ST FeS 4+2HCI，使鹵化物不穩(wěn)定，不能進行遠距離搬運。3、可能性：有可能，但局限于高溫氣水熱液礦床，如鎢、錫礦床。在低溫條件下，水溶液中H2S的溶解度增大，金屬鹵化物很容易于 H2S反應形成金屬硫化物沉淀，基本不存在

26、或可能性很小。（三）以膠體溶液的形式搬運（2）膠體溶液可以1、依據(jù)：（1）許多金屬硫化物在膠體溶液中的含量要比真溶液中大百萬倍；在各種溫、壓條件下形成；（3）在礦石中已發(fā)現(xiàn)膠體溶液沉淀形成的膠狀組構。2、存在問題：（1）高溫下不穩(wěn)定，只有低溫下才穩(wěn)定，因此一些高溫熱液礦床很難用此解釋；（2）粘度大，不能遠距離搬運，也不利于滲透；（3）有圍巖電解質加入，破壞膠體狀態(tài)，使成礦物質沉淀，難于遠距離搬運；（4）很深條件下，壓力很大，很難形成膠體溶液。膠狀構造的形成是快速降溫的結果。3、可能性：可能性有，但不重要。但在低溫環(huán)境下的一些成礦作用（近地表）作用較大。（四）以易溶的絡合物形式搬運1、提出依據(jù)：

27、（1）自然界絕大多數(shù)金屬原子都可以構成絡合物的形成體，并與其它元素結合形成絡合物；而且許多金屬元素在不同性質、不同成分的熱液中可形成不同種類的絡合物；（2）溶解度很大，比簡單的化合物大幾百倍，且相當穩(wěn)定；（3 ）絡合物發(fā)生電離，產(chǎn)生金屬離子，然后發(fā)生化學反應，形成礦物沉淀；（4）成礦物質大多數(shù)可形成硫氫絡合物RnMe（HS） n-m或鹵化物絡合物RnMeFmn- （Me代表金屬離子如 Cu、Zn等）。2、可能性：大量野外和室內研究結果表明，成礦物質的這種搬運形式的可能性較大，因此它是 一種重要的形式。四、成礦物質的沉淀引起成礦物質沉淀的因素和條件很多，歸納主要有以下幾種：1、溫度降低：（1）溫

28、度降低可能會引起成礦元素、化合物或絡合物的溶解度減小，導致成礦物質沉淀；（2）溫度降低，增加 H2S的溶解度，S2-的濃度增大，有利于硫化物的形成并沉淀；（3）溫度變化，可使某些化學反應得以進行。2、 壓力降低：（1 ）壓力降低引起熱液沸騰，增加組分濃度，飽和則沉淀；（2）壓力降低，溶解度減小，則沉淀；（3）壓力降低，氣體逸出，堿性增高，降低搬運能力，則沉淀；（4）壓力降低，導致?lián)]發(fā)分化合物分解，發(fā)生沉淀，如 Fe（HCO3）=FeCO3 J +H2O+CO2T3、 氧化一還原反應：由氧化反應而發(fā)生的沉淀：Na2HgS2+H 2O+O2=HgS+2Na（OH）+S;由還原反應而發(fā)生的沉淀：U6

29、J U4+; UO2（CO3）22-+2eT UO2+2CO32-4、不同性質溶液的混合：破壞溶液系統(tǒng)化學平衡，產(chǎn)生化學反應，形成沉淀。如（1）貧硫化氫溶液與含金屬的富硫化氫溶液混合，導致硫化氫濃度降低，引起沉淀；（2）不含金屬的富硫化氫溶液和重金屬鹵組元素化合物混合，發(fā)生化學反應，可導致硫化 物沉淀。5、與圍巖反應，女口 Na2WO4+CaCO3CaWO4（白鎢礦）J +Na2CO3,因此白鎢礦常產(chǎn)于灰?guī)r中。6、水解作用，女口 2NaFeCb+3H2O - Fe2O3+6NaCI+6HCI第四節(jié)氣水熱液礦床的成礦方式氣水熱液礦床的成礦方式（引起礦質沉淀）有充填和交代兩種。一、充填作用含礦氣水

30、熱液運移流經(jīng)化學性質穩(wěn)定的巖石時，不與圍巖進行化學反應和物質交換，而主要由于物理化學條件的改變（溫度、壓力等），引起成礦物質直接沉淀于所在的構造中形成礦床，這種成礦作用稱之為充填作用。由充填作用形成的礦床稱為充填礦床。充填礦床的特點：（1）礦體形態(tài)與容礦裂隙一致，多為脈狀，礦體與圍巖界線截然，清楚；（2）礦石具有特征性組構，如梳狀構造、晶簇構造、帶狀對稱構造、角礫狀構造及同心圓狀構造等；（3）礦物沉淀具有單向發(fā)育生長的特點，常是自脈壁（或洞壁）向中心生長，其最發(fā)育晶面指向熱液供 應方向；（4 ）形成較淺，圍巖蝕變較弱。二、交代作用含礦氣水熱液與圍巖發(fā)生化學反應或置換作用，使成礦物質得以沉淀、聚

31、集從而形成礦床，稱 之為交代作用，所形成的礦床為交代礦床。交代作用前后，巖石始終保持固態(tài)，且體積不變。交代作用的方式有兩種：1、擴散交代作用：由含礦氣水熱液中組分濃度差 （梯度）導致物質組分的帶入帶出的交代作用， 稱之為擴散交代作用，它總是由高濃度向低濃度進行，其交代作用效應半徑為數(shù)十米。2、 滲濾交代作用：由于壓力差而導致含礦溶液的流動（已進入儲礦場所），在流動過程中產(chǎn)生 組分的帶入帶出的交代作用稱為滲濾交代作用。影響交代作用的因素很多，包括（1）組分的活性與濃度（2）溫度和壓力（3）圍巖的物理化學性質等。交代礦床的特點主要有：（1）礦體形態(tài)不規(guī)則，多呈不規(guī)則塊狀、脈狀或似層狀等，與圍巖呈漸

32、變過渡關系；（2）礦體中常用圍巖的殘留體，往往保存原巖的結構構造；（3）廣泛發(fā)育交代結構；（4）由于交代作用形成的礦物晶體向各個方向生長能力均勻，故晶體向各個方向發(fā)育完整；（5 ）圍巖蝕變發(fā)育。應該強調的是，氣水熱液成礦過程中，充填作用和交代作用往往同時發(fā)生或相繼發(fā)生，因此充 填礦床和交代礦床有時沒有嚴格界限，但往往以某一種方式為主。第五節(jié)氣水熱液礦床的圍巖蝕變一、圍巖蝕變的概念及研究意義1、圍巖蝕變：氣水熱液作用于圍巖時，發(fā)生一系列舊礦物為新的、穩(wěn)定的礦物所代替的交代作 用，使圍巖的成分、結構、構造、物理性質發(fā)生變化，圍巖的這種變化稱為圍巖蝕變。2、圍巖蝕變的研究意義（1）理論上：由于圍巖蝕

33、變是含礦氣水熱液成礦作用的必然產(chǎn)物，它始終貫穿于成礦作用的全 過程，因此通過蝕變圍巖礦物成分、礦物組合、化學成分、蝕變類型及強度的詳細研究，可以了解 成礦熱液的可能成分和性質，分析成礦熱液的搬運形式，了解成礦時的物理化學條件，礦物沉淀的 原因，礦物聚集及分布規(guī)律等，判斷礦床成因，豐富和發(fā)展成礦理論有重要意義。（2）實踐上：圍巖蝕變是一種重要的找礦標志，雖然蝕變巖石并不都伴生礦床，但是所有的熱 液礦床都有明顯的圍巖蝕變現(xiàn)象。在沒有圍巖蝕變的地方，一般不會有熱液礦床的存在。具體而言，根據(jù)圍巖蝕變類型， 可推測礦產(chǎn)的種類，如云英巖化一一 W、Sn；黃鐵絹英巖化一一Au和多金屬； 鉀化、青盤巖化一一斑

34、巖 Cu Mo礦床等等；據(jù)圍巖蝕變的分布范圍、蝕變強度，可判斷礦體位 置、礦化強度等； 有些礦床的蝕變圍巖即是礦體，如膠東地區(qū)蝕變巖型金礦（焦家、三山島等）。二、圍巖蝕變的命名原則1、蝕變產(chǎn)生的主要礦物：絹云母化、綠泥石化、石英化、黃鐵礦化，這是最早采用的命 名方法；2、以蝕變礦物的共生組合命名：如云英巖化、絹英巖化、矽卡巖化、青盤巖化；3、從熱液中加入的特征性元素命名：鉀化、鈉化、硅化、碳酸鹽化。圍巖蝕變的種類繁多，但其廣度和強度以及蝕變產(chǎn)物都受下列因素的影響：（1）圍巖的化學成分、 礦物成分和物理性質， 例如，酸性火山巖中的主要蝕變類型是絹云母化、 泥化、硅化和黃鐵礦化；中性和基性巖的蝕變

35、類型是綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化、黃鐵礦化和 綠青盤巖化；碳酸鹽巖中的主要高溫蝕變是矽卡巖化；頁巖、板巖和片巖中的特征性蝕變是電氣石化。（2）氣水熱液的化學成分、組份濃度以及酸堿度等；（3）溫度和壓力；此外，蝕變作用時間的長短、圍巖裂隙的發(fā)育程度和巖石的滲透性對蝕變也有很大的影響。三、圍巖蝕變類型及相應的礦化類型圍巖蝕變的類型繁多，下面僅例舉幾種常見的重要的圍巖蝕變（表），并通過它們形成條件、礦物組合、原巖類型及相應礦化類型的介紹，希望能舉一反三，了解和認識更多的圍巖蝕變類型。通過對比蝕變前和蝕變后的巖石成分，可以知道圍巖在蝕變過程中發(fā)生的化學變化。礦液通過 與圍巖反應pH逐漸升高，溶液甚至

36、有可能變成中性或弱堿性；同時，蝕變改變了礦液的成分，礦 質有可能形成難溶的反應產(chǎn)物，也就是礦石礦物，大量聚集的結果，就形成了礦床。第六節(jié) 氣水熱液礦床成礦溫度、壓力（深度）條件的測定一、成礦溫度的測定1、礦物測溫法（1）礦物的熔點，如自然鉍 264271C，自然硫119C2）多形礦物的轉變點（同質異象轉變點），女口 a石英一B石英573C,正方晶系黃銅礦一等軸常見的圍巖蝕變類型表圍巖蝕變類型主要的礦物組合形成條件原巖的主要類型有關的礦產(chǎn)云英巖化石英+白云母（有時伴生電氣 石、黃玉、螢石）熱液交代鉀長石而成花崗巖類，有的產(chǎn)于砂頁巖中W、Sn、Bi、Mo、稀有金屬鉀長石化鉀長石（微斜長石、天河石、

37、 透長石、正長石、冰長石）+ 黑云母高溫一中低溫均可，K+的帶入而成花崗巖和次火山 巖（斑巖）Cu、Mo、Au、稀有金屬鈉長石化鈉長石高溫一中低溫均可， 斜長石分解或Na+交 代中基性火成巖 堿性巖稀有、稀土、分散元素以及Au、Cu、Pb、Zn、Fe、FeS青盤巖化（變安山 巖化）綠泥石、綠簾石、黃鐵礦、 鈉長石、碳酸鹽（方解石、 白云石、鐵白云石、菱鐵礦、 菱錳礦）中一低溫，熱液中富 含 CO2、s、H2O, 在近地表條件下形 成安山巖、玄武巖、 英安巖、部分流 紋巖、中酸性火 山巖Cu、Mo、Au、黃鐵礦、多金屬絹云母化絹英巖化 黃鐵絹英巖化絹云母+石英（少）中低溫，K+交代或鉀 長石分解

38、中酸性火山巖、 泥灰?guī)r、鈣質頁 巖及粘土巖Cu、Pb、Zn、Mo、Bi、Au、Ag 等絹云母+石英絹云母+石英+黃鐵礦（5%）綠泥石化綠泥石中低溫由含鎂鐵的 礦物（角閃石、輝石、 黑云母等）蝕變而成安山巖、玄武巖、 閃長巖、輝長巖； 酸性巖和泥質巖Cu、Pb、Zn、Au、Ag等，礦化蝕變不單獨 出現(xiàn)綠泥石化硅化（石英化、似 碧玉化、石髓化、 蛋白石化）石英（石髓、蛋白石）相伴 絹云母高一中低溫，尤以中 低溫最為發(fā)育，二氧 化硅來自熱液，另外 是化學反應產(chǎn)物各種巖石類型Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、Hg、Sbc鐵礦等粘土化地開石、高嶺石、葉臘石（深 度粘土化）；高嶺石、蒙托石（中度粘土化）

39、中一低溫，近代表，主要由斜長石蝕變而成各類火成巖，尤 以中酸性火山巖 最為發(fā)育Cu、 Pb、 Zn、 Au 等碳酸鹽化方解石、白云石、菱鐵礦、菱錳礦中一低溫，尤以低溫 常見，一是碳酸鹽交 代，二是原巖退色鎂鐵質-超鎂鐵質一中性一堿性巖、碳酸鹽巖石Cu、Pb、Zn、Hg、Au、Ag、稀有、稀土等蛇紋石化蛇紋石、滑石超鎂鐵質自變質， 碳酸鹽類（白云巖） 熱液交代，高一中溫超鎂鐵質、白云質碳酸鹽巖石棉、滑石、菱鎂礦晶系黃銅礦500 C； 固溶體分解溫度，如黃銅礦磁黃鐵礦250C,斑銅礦黃銅礦 300C，黃銅礦方黃銅 礦 450C; 礦物重結晶溫度，如自然銀200C，自然銅450 C重結晶； 共結溫度

40、，如輝銅礦方鉛礦輝銀礦400 C時共結連生，磁鐵礦鈦尖晶石500C共結礦物的物性變化；礦物組合；熱發(fā)光效應；用人工合成法制造人工礦物；礦物的晶體習性。2、礦物包裹體測溫法均一法；爆裂法3、穩(wěn)定同位素測溫法二、成礦壓力(深度)的測定1、礦物包裹體測定壓力2、地質測定壓力法據(jù)巖漿巖和巖漿熱液礦床深度相的一致性，如近地表小侵入體和噴出巖發(fā)育地區(qū)，相應發(fā) 育有淺成熱液礦床；計算剝蝕深度表成地表地下幾百米；淺成地下幾百米1.5km ;中深地下 1.5km3.0km ;深成大于 3.0km。第七節(jié)氣水熱液礦床的成礦期、成礦階段和礦物生成順序礦床的形成，尤其是氣水熱液礦床，多數(shù)是經(jīng)過長期的、多次反復礦化的結

41、果，因此為了建立 礦床的成因機制，應準確劃分成礦期、成礦階段，確定礦物生成順序。一、成礦期(礦化期)氣水熱液礦床在形成過程中，由于成礦介質的物理化學條件的顯著改變，因而形成不同的礦化 時期，稱之為成礦期。礦化期一般根據(jù)顯著的物理化學條件變化加以確定，如接觸交代礦床一般可 劃分出矽卡巖期和石英-硫化物期兩個成礦期。礦化期代表一個較長的礦化作用過程，每個礦化期除物化條件不同外，還形成相應的礦物組合，因此礦化期的劃分可根據(jù)成礦物化條件和礦物組合兩方面因素來考慮。應當指出，氣水熱液礦床的形成并非都可劃分為幾個礦化期，只有那些成礦時間長，成礦作用 復雜的礦床才能劃分為若干礦化期。二、成礦階段(礦化階段)

42、成礦階段系指同一成礦期內，時間間隔較短，并在相同或相似的地質條件和物理化學條件下進 行的礦化作用階段。一個成礦階段內常形成的一組礦物。一個成礦期通常包括幾個成礦階段，每個 成礦階段都與構造裂隙的階段性發(fā)育和含礦溶液的多次活動有密切聯(lián)系，都代表著一次成礦溶液活 動和物理化學條件變化不大的成礦過程。如接觸交代礦床的石英-硫化物期可劃分為早期硫化物階 段、晚期硫化物階段和碳酸鹽階段等不同的成礦階段。確定成礦期和成礦階段，不僅可以說明成礦作用過程，而且有助于查明不同礦物組合在時間上 和空間上的分布規(guī)律。鑒別成礦期和成礦階段，需要詳細的野外觀察和室內對手標本、光薄片的仔細鑒定和研究，劃分成礦階段的主要標

43、志有（礦相）：1、 早階段生成的礦脈被晚階段的礦脈切割，在礦石構造上表現(xiàn)為脈狀、交錯脈狀、網(wǎng)脈狀構造；2、 早階段生成的礦石經(jīng)破碎并角礫巖化后，被晚階段的礦物所膠結，并有不同程度的交代現(xiàn)象， 礦石上表現(xiàn)為角礫狀、環(huán)狀構造；3、 早階段礦石被晚階段礦石所交代，具有明顯的交代特征，如礦石表現(xiàn)出殘余構造，選擇階段 形成的條帶狀構造等；4、 不同成礦階段常具有不同的圍巖蝕變。如高溫成礦階段常伴生云英巖化蝕變，中低溫成礦階段則生成硅化、綠泥石化、碳酸鹽化等。三、礦物生成順序同一成礦階段中不同礦物的先后結晶順序稱為礦物生成順序。一般符合晶格能降低的順序，同時受溶液濃度、pH值、Eh值等變化的影響， 必須根

44、據(jù)多種因素全面綜合確定。主要確定標志礦相學已系統(tǒng)介紹。1、截穿（穿插）：一個礦物截穿另一個礦物或幾個礦物，則被截穿者形成較晚；2、包裹：某種礦物的全部或部分被另一種礦物包圍。被包圍者為先生成礦物，如果被包圍礦物 有被階段現(xiàn)象，其先后關系更為明顯；3、交代：先形成礦物被后形成礦物所交代，礦石顯示出明顯的交代殘余結構；4、 粒間生長：后生成的礦物賦存于先生成的礦物顆粒之間，類似于“膠結物”；5、蝕變：先生成的礦物在溶液的作用下，變成另一種新礦物，如長石變成白云母；6、假象：先生成的礦物被交代后，尚保留原礦物的晶形，如磁鐵礦變成假象赤鐵礦；7、礦石構造：在對稱帶狀構造中，外帶礦物早于內帶礦物，在環(huán)帶

45、構造中，外圈礦物晚于內圈 礦物，皮殼狀構造中，外層礦物晚于內層礦物，在晶洞構造中，晶洞中心的礦物晚于洞壁上的礦物。第八節(jié)氣水熱液礦床的帶狀分布熱液礦床的分帶性是指彼此有一定成因聯(lián)系的元素、礦物、礦物組合、礦石組構等圍繞同一礦 床、礦體在空間上呈規(guī)律性的帶狀分布，或在一定的區(qū)域范圍內不同類型的礦床在空間上呈有規(guī)律 的帶狀分布。如果水平上呈帶狀分布叫做水平分帶，垂向上的帶狀分布叫做垂向分帶。分帶性不僅局限于熱液礦床中，在其他類型的礦床中也存在，但熱液礦床的分帶性往往更明顯、更復雜。帶狀分布的范圍大小各異，大到區(qū)域，小到礦體。按規(guī)模和級別，分帶性可劃分為以下三級：1、區(qū)域分帶性指在較大范圍的構造巖漿活動帶或構造單元中，在成因上有聯(lián)系的礦床或礦床類型在空間上分 布的規(guī)律性。區(qū)域分帶性主要受成礦區(qū)域構造背景（構造-巖漿-地層和巖相古地理）的控制，是 區(qū)域成礦學的主要研究內容之一。2、礦田分帶性指在由成因上有聯(lián)系的礦床組成的礦田中，具有不同礦化特征的礦床在空間上分布的規(guī)律性。如在遼寧興城地區(qū)楊家杖子鉬礦田中，在中酸性巖體中出現(xiàn)斑巖型鉬礦床（蘭家溝礦床），在巖體與碳酸鹽巖接觸帶及附近形成矽卡巖型鉬礦床，而在遠離巖體的圍巖中常表現(xiàn)為石英脈型鉬礦化。3、礦床或礦體的分帶性指在礦床或