06 熱液礦床概述

1、礦 床 學(xué)1第六章熱液礦床概述提綱概念與特點(diǎn)成礦物質(zhì)的來(lái)源含礦熱液的運(yùn)移成礦物質(zhì)的沉淀礦化期與礦化階段成礦方式、圍巖蝕變、分帶性2一、概念熱液（氣水熱液）：氣水熱液是指在一定深度下形成，具有一定溫度和壓力，并且主要由水和氟、氯、硼、硫、磷等揮發(fā)份組成的氣、液二相體系。由于經(jīng)常含有各種成礦組份，故又稱(chēng)之為含礦熱液。熱液礦床：當(dāng)含礦氣水熱液在一定的地質(zhì)構(gòu)造中移動(dòng)時(shí)，由于溫度、壓力和組份濃度等物理化學(xué)條件的變化，平衡遭到破壞，其中的成礦物質(zhì)通過(guò)充填或交代作用，發(fā)生沉淀、聚集而形成的礦床。第六章 熱液礦床概述第一節(jié)概念與特點(diǎn)3二、熱液成分與性質(zhì)第六章 熱液礦床概述主要組分： H2O揮發(fā)組分：HCl、H

2、F、H2S、CO2、O2 等主要金屬：K、Na、Ca、Mg、Ba、Sr等成礦金屬：黑色金屬元素Fe、Mn，有色金屬元素Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Sb、Hg，貴金屬元素Au、Ag，稀有金屬元素Li、Be、Nb、Ta，放射性元素U、Th等在成礦作用過(guò)程中，水、氧、硫、二氧化碳的性狀是非常重要的。4二、熱液成分與性質(zhì)第六章 熱液礦床概述1、 H2O 是含礦溶液的主要組分，是礦物搬運(yùn)礦質(zhì)的介質(zhì)； 是弱電解質(zhì)，可部分電離出H+和OH-，使溶液中的物質(zhì)發(fā)生水解，形成化合物沉淀出來(lái)。SnF4+2H2O=SnO2+4HF 另外，H+和OH-增加可影響溶液物質(zhì)變化，主要是酸堿性（pH值）。5二、熱液成分

3、與性質(zhì)第六章 熱液礦床概述2、S含礦溶液中硫的多少與H2S的解離有關(guān)，H2S的解離形式與溫度有關(guān)。高溫?zé)嵋弘A段T400，將分解為H2和S2分子。T1500，將全部分解為H2+S2分子，隨著溫度降低，又結(jié)合成H2S。300400，H2S以中性分子形式存在，不參與化學(xué)反應(yīng)，因此很少有硫化物出現(xiàn)。中溫階段(300200) 隨著溫度的下降，H2S在水中的溶解度增大，同時(shí)將發(fā)生電離作用。低溫?zé)嵋弘A段(200) 位于地表淺處，氧氣較充足，溶液中的硫往往氧化高價(jià)硫，形成一些硫酸鹽礦物（重晶石、石膏、天青石、明礬石等）。6二、熱液成分與性質(zhì)第六章 熱液礦床概述含礦熱液為具有一定溫度、壓力的氣、液混合氣體，以液

4、態(tài)為主的鹽水體系。目前認(rèn)為從巖漿不分出時(shí)主要是臨超界流體，當(dāng)溫度降低時(shí)才出現(xiàn)氣相，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?。溫度變化范圍?0800C，一般成礦溫度：100600C狀態(tài)：氣態(tài)（高溫低壓條件）、液態(tài)（高壓中低溫條件）、超臨界狀態(tài)（高溫高壓條件）3、O主要控制了熱液的氧化還原條件，同時(shí)影響硫的存在形式。4、CO2在熱液礦床的中、低溫階段往往有大量的碳酸鹽礦物和碳酸鹽化的圍巖蝕變出現(xiàn)。7三、特點(diǎn)第六章 熱液礦床概述 成礦晚于圍巖，屬于后生礦床。 成礦物質(zhì)的遷移富集與熱流體的活動(dòng)密切相關(guān)。 構(gòu)造對(duì)氣水熱液礦床的形成有明顯的控制作用。 成礦過(guò)程中伴生有較強(qiáng)烈的圍巖蝕變，并具有分帶性。 礦床形成方式以充填作用和交

5、代作用為主。 成礦溫度變化大，成礦深度變化較大。 成礦作用具有多階段性。 成礦介質(zhì)、礦質(zhì)及熱源直接控制著熱液礦床的形成，但三者的來(lái)源復(fù)雜多樣。 礦化呈現(xiàn)不同級(jí)別、不同類(lèi)型的原生分帶。 形成礦床種類(lèi)多，但構(gòu)成礦床的金屬礦物以金屬硫化物為主，另外有部分金屬氧化物和含氧鹽。8第二節(jié)成礦物質(zhì)的來(lái)源1、巖漿熱液(包括侵入巖漿熱液和火山熱液)巖漿熱液是巖漿中所含的水及其他揮發(fā)組分在巖漿上侵和冷凝結(jié)晶過(guò)程中，由于溫度、壓力和成分的變化與其所溶解的化學(xué)成分一起被析出形成的。2、變質(zhì)熱液變質(zhì)熱液是巖石在變質(zhì)過(guò)程中隨變質(zhì)溫度和壓力不斷增加依次釋放出來(lái)的粒間水、礦物的結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水溶解了成礦物質(zhì)形成的。3、幔源流體

6、一、介質(zhì)的來(lái)源第六章 熱液礦床概述94、海水熱液海水熱液是向下滲透的海水受深部巖漿的烘烤和地?zé)崽荻鹊挠绊?，溫度升高、化學(xué)活動(dòng)性增強(qiáng)進(jìn)而從所經(jīng)巖石中溶解了成礦物質(zhì)而形成的。此種熱液多形成與洋中脊及島弧環(huán)境，熱液的氫氧同位素接近海水的標(biāo)準(zhǔn)值。一、介質(zhì)的來(lái)源第六章 熱液礦床概述105、地下水熱液地下水熱液是大陸地區(qū)向下滲透的地下水及沉積物中的封存水因地?zé)崽荻鹊挠绊懞停ɑ颍┦苌畈繋r漿的烘烤，溫度升高、化學(xué)活動(dòng)性增強(qiáng)進(jìn)而從所經(jīng)巖石中溶解了成礦物質(zhì)而形成的。一、介質(zhì)的來(lái)源第六章 熱液礦床概述11一、介質(zhì)的來(lái)源第六章 熱液礦床概述巖漿水 D：-40-80 18O：+6+9變質(zhì)水D：-20-65 18O +5

7、+25 地下水服從Craig方程D=818O+1012第六章 熱液礦床概述1、巖漿熔體2、地殼巖石3、地幔物質(zhì)二、礦質(zhì)的來(lái)源13二、運(yùn)移的通道1、重力2、壓力3、熱力第六章 熱液礦床概述第三節(jié)含礦熱液的運(yùn)移一、運(yùn)移的動(dòng)力熱液運(yùn)移的通道是巖石中的裂隙和孔隙。依據(jù)對(duì)熱液成礦的控制作用將相關(guān)構(gòu)造分為：導(dǎo)礦構(gòu)造、配礦構(gòu)造和容礦構(gòu)造14第六章 熱液礦床概述容礦構(gòu)造：是熱液礦質(zhì)沉淀成礦時(shí)所在的構(gòu)造，即沉淀成礦的場(chǎng)所，一般是與配礦構(gòu)造相通的次級(jí)斷裂、裂隙、層間剝離構(gòu)造、滲透性好的巖層，控制礦體形狀和分布。導(dǎo)礦構(gòu)造：是把深部含礦熱液引入礦田及礦帶的構(gòu)造，一般為深斷裂、陡傾斜的滲透性巖層，控制礦田及成礦帶的分布

8、。配礦構(gòu)造：是把熱液從導(dǎo)礦構(gòu)造引入成礦地段的構(gòu)造，通常是與導(dǎo)礦構(gòu)造相通的斷裂、裂隙帶、滲透性好的巖層，控制礦床的分布。15第六章 熱液礦床概述1、硫化物形式以硫化物真溶液形式搬運(yùn)，實(shí)際上絕大多數(shù)金屬硫化物在水溶液中的溶解度非常低，即使在酸性溶液中溶解度也是微不足道的。2、膠體的形式金屬硫化物在膠體溶液中的含量，比真溶液中大得多。3、鹵化物形式主要是Cl-、F-化物，鹵化物的特點(diǎn)是在高溫下穩(wěn)定，易于搬運(yùn)，低溫特別是在有H2O存在時(shí)將發(fā)生沉淀。4、絡(luò)合物形式為最重要的遷移形式。An(BXm)=nA+BXmn-三、運(yùn)移的形式161、溫度降低溫度降低可導(dǎo)致成礦物質(zhì)溶解度減??；可導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)狀態(tài)變化；

9、可導(dǎo)致水解反應(yīng)和H2S、H2CO3等電離產(chǎn)生S2、CO32。以上變化都可能導(dǎo)致成礦元素沉淀成礦。2、壓力下降壓力降低導(dǎo)致作為絡(luò)合物配位體的揮發(fā)組分因揮發(fā)而在溶液中濃度降低，引起絡(luò)合物分解和礦質(zhì)沉淀；可導(dǎo)致熱液沸騰從而引起液相中成礦物質(zhì)達(dá)到過(guò)飽和。3、pH值變化影響絡(luò)合物的溶解度。第六章 熱液礦床概述第四節(jié) 成礦物質(zhì)的沉淀174、Eh值變化對(duì)變價(jià)元素（如S、U、V）有重要影響，也影響絡(luò)合物的溶解度。第六章 熱液礦床概述187、水解8、沸騰第六章 熱液礦床概述5、不同熱液混合不同熱液具有不同的溫度、壓力、pH和Eh值。不同熱液混合后其溫度、壓力、pH和Eh值相對(duì)于混合前任何一種熱液都發(fā)生了重要變化

10、，因而可導(dǎo)致有用組分沉淀成礦Eh值變化。6、與圍巖反應(yīng)與圍巖發(fā)生物質(zhì)成分的交換。19第六章 熱液礦床概述第五節(jié)礦化期與礦化階段1、礦化期代表一個(gè)物理化學(xué)條件未發(fā)生明顯變化的較長(zhǎng)的成礦過(guò)程，一個(gè)氣水熱液礦床可有一個(gè)或多個(gè)礦化期。熱液在不同的物理化學(xué)條件下會(huì)形成不同的礦物組合，如硅酸鹽礦物組合、氧化物礦物組合、硫化物礦物組合，表明形成這些礦物組合時(shí)熱液具有明顯不同的物理化學(xué)條件。因此，礦物組合的變化是劃分礦化期的標(biāo)志。2、礦化階段是在礦化期中化分出來(lái)的較短的成礦作用過(guò)程，一個(gè)礦化期往往含有多個(gè)礦化階段，代表在近似的物理化學(xué)條件下多次的構(gòu)造熱液活動(dòng)。劃分礦化階段的依據(jù)是礦石及礦脈膠結(jié)、交代、穿插關(guān)系

11、。20第六章 熱液礦床概述3、礦物生成順序判斷礦物生成順序的依據(jù)是礦物間穿插、交代、包裹、環(huán)帶構(gòu)造等關(guān)系。（1）先成礦物被后成礦物穿插；（2）先成礦物被后成礦物交代；（3）先成礦物被后成礦物包裹；（4）后成礦物填充于先成礦物粒間；（5）后成礦物完全交代并保留先成礦物的假象；（6）對(duì)稱(chēng)帶狀構(gòu)造中外帶礦物早于內(nèi)帶礦物。21第六章 熱液礦床概述第六節(jié)成礦方式、圍巖蝕變一、成礦方式1、充填作用定義含礦氣水熱液在化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的圍巖中運(yùn)動(dòng)時(shí)，因物理化學(xué)條件改變時(shí)，使熱液中的成礦物質(zhì)沉淀于各種裂隙和孔隙中。由充填作用形成的礦床叫充填礦床。氣水熱液的成礦方式主要有充填作用和交代作用。晶洞構(gòu)造和對(duì)稱(chēng)狀構(gòu)造1脈壁

12、；2石英晶體；3閃鋅礦4紫水晶；5晶洞22第六章 熱液礦床概述1、充填作用充填礦床特點(diǎn)a. 礦體形態(tài)決定于裂隙的形狀，多為脈狀，與圍巖的界線清楚。b. 礦石具有特殊的構(gòu)造：對(duì)稱(chēng)帶狀構(gòu)造(邊部先晶出相同的礦物)、梳狀、晶簇狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。c. 在礦體形成的主體階段無(wú)明顯的交代現(xiàn)象(在成礦晚期不可避免存在圍巖蝕變現(xiàn)象)23第六章 熱液礦床概述2、交代作用定義交代作用即置換作用。指含礦氣水熱液與化學(xué)性質(zhì)活潑的圍巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新礦物的作用叫交代作用。由交代作用形成的礦床叫做交代礦床。特點(diǎn)a.同時(shí)性。原礦物的溶解與新礦物的沉淀同時(shí)進(jìn)行。b.固態(tài)性。在交代過(guò)程中巖石始終處于固體狀態(tài)。c.等積性。

13、交代前后巖石體積基本不變。（一些交代作用可能會(huì)導(dǎo)致體積的變化）24第六章 熱液礦床概述2、交代作用交代礦床特點(diǎn)a.礦體形態(tài)多不規(guī)則，與圍巖呈漸變接觸。b.礦體中常見(jiàn)交代殘余的圍巖。c.礦石交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)構(gòu)造普遍。d.交代礦物常有較好的晶形。25第六章 熱液礦床概述2、交代作用交代作用方式a.滲濾交代作用：在巖石較大的孔隙中或裂隙中，由于壓力差而發(fā)生流動(dòng)的氣水熱液，與巖石之間發(fā)生組分交換的交代作用，叫滲濾交代作用。b.氣水熱液由于濃度差引起組分?jǐn)U散而與圍巖發(fā)生物質(zhì)交換，這種交代作用稱(chēng)為擴(kuò)散交代作用。26第六章 熱液礦床概述1、定義在氣水熱液礦床的形成過(guò)程中，由于交代作用使礦體的圍巖發(fā)生物

14、理化學(xué)以及礦物成分上的種種變化叫做圍巖蝕變。發(fā)生蝕變作用的巖石叫做蝕變圍巖。圍巖蝕變的命名大多以蝕變礦物或由蝕變礦物組成的巖石為依據(jù)。2、意義 根據(jù)蝕變礦物可分析含礦溶液的成分性質(zhì)和成礦時(shí)的溫度和壓力，推斷礦床形成時(shí)的物理化學(xué)條件及成因。 作為找礦標(biāo)志，一定的礦產(chǎn)與一定的蝕變關(guān)系密切，云英巖化伴有W、Sn、Mo礦化。青盤(pán)巖常伴有Au、Ag及多金屬礦化。二、圍巖蝕變27第六章 熱液礦床概述3、類(lèi)型高溫：矽卡巖化、鉀長(zhǎng)石化、云英巖化、黑云母化、黃玉化中高溫：綠簾石化中溫：絹云母化、綠泥石化、葉臘石化中低溫：碳酸鹽化、青磐巖化、蛇紋石化、硅化低溫：泥化、粘土化、沸石化、赤鐵礦化 矽卡巖化主要發(fā)生于中

15、酸性侵入巖與碳酸鹽類(lèi)巖石的接觸帶和附近。高溫蝕變作用。蝕變礦物石榴石（CaAl石榴石CaFe石榴石系列）、輝石（透輝石鈣鐵輝石系列）、透閃石、陽(yáng)起石、綠簾石等。與之有關(guān)的礦產(chǎn)主要是Fe、Cu、W、Mo、Pb、Zn28第六章 熱液礦床概述3、類(lèi)型 云英巖化高溫蝕變，是硅鋁質(zhì)巖石(花崗巖)受高溫氣水熱液作用而成。主要是鉀長(zhǎng)石、酸性斜長(zhǎng)石受熱液作用分解為石英和白云母，有關(guān)的礦產(chǎn)W、Sn、Mo。 硅化最普通的圍巖蝕變，高溫至低溫均可形成，但以中溫?zé)嵋旱V床中最為常見(jiàn)。圍巖遭受硅化后其中的SiO2含量大大增加。因酸性巖漿結(jié)晶后析出的熱液SiO2一般是由熱液帶入，另外還有部分是原巖殘留下的SiO2相對(duì)富集而形成的。與硅化蝕變有關(guān)的礦產(chǎn)主要有Cu、U、Pb、Zn、Au、Ag、Hg、Sb等29第六章 熱液礦床概述 絹云母化分布廣泛的中低溫?zé)嵋何g變，發(fā)生這個(gè)蝕變的巖石主要是中、酸性火成巖。主要是熱液交代巖石中的鉀長(zhǎng)石而成，部分也可由鉀長(zhǎng)石分解或熱液中帶鉀所引起。絹云母化常與硅化伴生。各種熱液礦床中常見(jiàn)到絹云母化，最典型的是斑巖型銅礦床和黃鐵礦型礦床。 碳酸鹽化中、低溫?zé)嵋何g變類(lèi)型。蝕變結(jié)果是形成相當(dāng)數(shù)量的方解石、白云石等碳酸鹽類(lèi)礦物。這種蝕變是尋找Pb、Zn、Hg、Sb礦床的良好標(biāo)志。 青磐巖化中基性火山巖在中低溫含CO2、H2S的熱液作用下產(chǎn)生的蝕變，形成在接近地表