当前位置：文档之家 › 矿床学 热液概述

矿床学 热液概述

  • 格式：ppt
  • 大小：10.64 MB
  • 文档页数：105

下载文档原格式

  / 105

合集下载

《矿床学》06-1 气水热液概述(物质来源)(国家级精品课程)

《矿床学》06-1 气水热液概述(物质来源)(国家级精品课程)
岩石变质程度越深，脱水越多。这些水由深变质带向低变质带迁移，并 不断萃取成矿组分，形成含矿热液。
特征：δ18O=5‰—25‰，δD= -20‰— -65‰。 一般来说，低级变质作用产生的流体富含H2O；高级变质相中产生的流
体以高密度CO2为主；原岩如为蒸发岩，则放出富含NaCl的卤水，原岩为碳质的 沉积岩，则放出富含水和CO2的流体。
(b)水流体密度的形象示意图。Cp点为临界点 位置。
(c) 水溶液-气体的等容积密度变化与温度-压力 关系图。压力不变，温度升高，密度减小；温 度不变，压力升高，密度增大。（引自 Robb,2005）
中国地质大学
2）化学性质
根据气水热液矿床中主要矿物成分、围岩蚀变、矿物包裹体的研究，以及大 量现代地热系统和实验研究的成果，目前普遍认为气水热液成矿作用过程中化学性 质是变化的。它随着温度、压力的降低，流经围岩的性质的不同以及它们相互间的 作用，气水热液与其它溶液的混合等因素的影响而变化。
海水热液及其成矿模式 中国地质大学
大气水－海水－岩浆水－地幔热流
中国地质大学
4）变质热液
成因：变质热液是在变质过程中，因矿物和岩石的脱水作用而形成的。在变 质过程中，由于温度和压力升高而释放出水，然后汇聚成为热液。岩石变质程度 愈深，释放出的水愈多。
沉积岩（含水30%）→绿片岩相（6%）→角闪岩相（1-2%）→麻粒岩相 （0.5%)）
中国地质大学
5）地幔热液
成因：指来自地核或下地幔的超临界流体。化学组分以C、H、O、N、S为 主，少量F、Cl、P等，它们是直接来源于上地幔“去气作用” （“脱气” ）所 形成的。
特征： 一般通过测量上地幔硅酸盐的H-O同位素组成来推断“初生水”的组成，其 氢氧同位素为: δD=-48‰（或-70‰～-30‰）， δ18OH2O=7‰（或6‰～8.5‰）。 成分中CO2含量很高，可达78.54%，且常见纯CO2（占100%）的包裹体，其 中金属元素以富含Fe,Mg,Mn为特征。

矿床学6-热液概述

矿床学6-热液概述
目前包括能够提供矿质的所有岩石，都称之为“矿源岩” (source rock)。
3．上地幔
地幔流体的活动可以把分散在上地幔中的成矿物质活化、迁移到地壳 中成矿。
如胶东半岛金矿、四川大水沟碲—金矿以及河北东坪金矿等，已经有不 同的研究者相继提出地幔流体和地幔物质参与成矿的认识。
由于受技术条件的限制，对参与热液成矿作用的地幔成矿物质的识别， 目前尚处在不断的探索之中。
按Holland的实验，只有当与硅酸盐熔浆共存的蒸气相中H2O分压超过 4.94×107Pa时，黑云母和角闪石才可从英安质熔体中析出，形成斑晶。这些水 可以构成岩浆流体的主要来源。对热液矿床中矿物及其中流体包裹体氢氧同位 素成分的分析结果，也证实部分热液矿床形成的早期，确有岩浆流体存在。
Bumham(1979)实 验表明，岩浆中溶解的 H2O重量百分比随压力 的升高而加大。
三、热液中主要挥发组分的性状及其影响
热液中挥发组分对成矿物质活化、搬运和沉淀都有重要影响， 所以这些组分在热液中的化学性质和存在状态是值得我们探讨的。
1、卤族元素：热液中主要卤族元素是F和Cl。
a、卤族元素的化合物（尤其是氯化物）是强电解质，电解后强烈影响 热液的pH值；
b、大部分金属元素的卤化物都有较大的溶解度，很多金属元素均可与 卤族元素形成易溶络合物，还有部分卤化物高温时具有挥发性质。卤族 元素的这些重要性质有助于热液中有用组分的迁移。
海水热液及其成矿模式
海水可以在海底岩石中下渗几 公里，甚至十几公里，然后变成上 昂热液，在深部的环流过程中，可 以与所途径的岩石发生水岩反应， 变成含矿热卤水，然后沿着海底断 裂上升至海底，形成海底喷发和海 底“烟囱”。
近代海水的δD和δ18OH2O都近 于0‰（或均为1‰±5‰）含SO42-， 盐度3.5%。

第五章 热液矿床概论

第五章 热液矿床概论

第五章热液矿床概论(气水)热液指形成于地壳一定深度的，具有一定的温度（500-50℃）、压力的气液两相体系，称为气水热液，简称热液。

气水热液组成：以水为主，含挥发组份（H2O、F、Cl、B、S、P等），并经常含有各种成矿组份，故又称之为含矿(气水)热液。

当含矿气水热液在一定的地质构造中移动时，由于温度、压力和组份浓度等物理化学条件的变化，平衡遭到破坏，其中的成矿物质通过充填或交代作用，发生沉淀、聚集，以致形成矿床，这类矿床称为(气水)热液矿床。

①成矿晚于围岩，属于后生矿床。

②成矿温度400℃-50℃之间，少数可达500℃或更高，成矿深度变化较大。

③构造对气水热液矿床的形成有明显的控制作用。

它既是气水热液运移的通道，又是成矿组分沉淀的场所。

④气水热液矿床往往都发育有较强烈的围岩蚀变。

⑤成矿作用具有多阶段性。

⑥矿石组份：构成矿床的金属矿物以金属硫化物（Cu、Mo、Pb、Zn、Hg、Sb、Ag）为主，另外有部分金属氧化物和含氧盐（W、Sn、U……）。

⑦矿体主要呈透镜状、囊状、不规则状，有时也呈似层状。

⑧矿石组构：具充填和交代形成的结构构造，如脉状、网脉状、浸染状、块状构造，胶状、侵蚀、残余、骸晶结构等。

含矿热液的种类岩浆成因热液变质成因热液建造水大气水热液幔源初生水热液1. 岩浆成因热液岩浆成因热液指在岩浆结晶过程中从岩浆中释放出来的热水溶液。

水从岩浆中分出的主要因素是由于温度和压力的降低。

岩浆成因热液中常含有H2S、HCI、HF、SO2、CO、CO2、H2、N2等挥发组分，故具有很强的形成金属络合物并使其迁移活动的能力。

此外有高盐度、富K+的特征。

人们不可能直接得到岩浆水，但通过氢-氧同位素的计算可以确定岩浆水的参与：岩浆成因热液：δ18O：+6～+9‰，δD：-48～-80‰2 ．变质成因热液指岩石在进化变质作用过程中（增温增压）所释放出来的热水溶液。

岩石遭受进化变质作用时，总伴随着矿物的脱水反应，而且脱水同变质的强度成正比。

矿床(4)气水热液矿床概论

矿床(4)气水热液矿床概论

图6-3
黑矿型矿床简要横剖面图
（五）变质热液 1. 成因 变质作用过程中，与变质岩石平衡、或从中分出的水溶液。 变质作用过程中，与变质岩石平衡、或从中分出的水溶液。 影响因素： 影响因素： a 原始地质体的成因； 原始地质体的成因； b 变质作用强度； 变质作用强度； c 变质作用类型（接触变质和区域变质）。 变质作用类型（接触变质和区域变质） 沉积岩（含水30%）→绿片岩相（6%）→角闪岩相（1-2%） 绿片岩相（ ） 角闪岩相 角闪岩相（ 如：沉积岩（含水 ） 绿片岩相 ） →麻粒岩相（0.5%） 麻粒岩相（ 麻粒岩相 ） 2. 变质热液中的矿质来源 a 变质过程中来自原岩； 变质过程中来自原岩； b 从流经岩石中萃取； 从流经岩石中萃取； c 深部来源。 深部来源。 3. 特征： 特征： H2O的δ18O = 5‰∼25‰，δD = -20‰∼-65‰，多富 的 ∼ ， ∼ ，多富CO2
四、成矿元素在热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中的迁移与沉淀
（一）成矿元素的迁移方式 矿石中金属元素的化合物，并不代表其在热液中的存在形式。 矿石中金属元素的化合物，并不代表其在热液中的存在形式。 FeS（不溶） 例： FeCl2（可溶）+ H2S = FeS（不溶）+ 2HCl 可溶） 1. 卤化物形式 高温下可能， （1）气态挥发物(如FeCl3、AuCl3、SnF4)，高温下可能，温度降低 气态挥发物( 发生水解。 发生水解。 如：SnF4+2H2O=SnO2+4HF （2）可溶盐(简单离子)，高温下可能，随温度降低，H2S和H2CO3解 可溶盐(简单离子) 高温下可能，随温度降低， 可能性减小。 离，可能性减小。 2. 胶体溶液形式。高温下不稳定，并且会不断有来自围岩的电解质， 胶体溶液形式。高温下不稳定，并且会不断有来自围岩的电解质， 因此仅在低温、局部可行。 因此仅在低温、局部可行。

第五章 热液矿床概论

第五章 热液矿床概论

4. 大气水热液（meteoric fluid）
第 一 节 含 矿 热 液 的 种 类 与 来 源


东太平洋北纬21°所进行的海底调查中发现海底 热水活动正在形成块状硫化物矿床； 冲绳海槽和西南太平洋发现类似的海底成矿作用； 目前已经发现几百个正在活动的海底喷流热卤水 池。 大量的岩浆岩及其相关流体的氢、氧同位研究表 明，在岩浆流体成矿系统中早期成矿以岩浆流体 为主 ，但中晚期通常有不同比例的大气水的混入， 即使是发育于斑岩体内外接触带的斑岩型铜矿也 都显示成矿后期有大气水的加入，甚至在一些热 液矿床中成矿流体以大气水为主。
热液矿床概念、形成物理化学条件
第 五 章 热 液 矿 床 概 论

传统上一般认为热液矿床的形成深度不超过 6~8Km，但
– 20世纪80、90年代在前苏联科拉半岛的超深钻11km 深度的裂隙中发现了含矿热液，在德国巴伐利亚KTB 超深钻9.1km深度上发现了丰富的含矿卤水。 – Barnicoat等（1991）研究了西澳大利亚南克劳斯省 产于角闪岩相和低麻粒岩相区的2个热液金矿床，发 现其成矿温度分别可达500~550 ℃和740℃。 – Groves等（1992，1993）研究认为，从次绿片岩相 到麻粒岩相的变质岩中都有热液脉状金矿产出，反映 至少在15km以上的地壳剖面中，在不同的垂向深度 上可连续形成金矿，成矿温度变化在180~700℃之间， 成矿压力最高可达5×108P来 源
前述的各种来源的热液均可把地壳岩石中的成 矿物质活化出来，并使之迁移、富集成矿。热 液沿围岩的裂隙、孔隙渗滤、运移时，可以与 围岩中组分发生反应，这一过程通常称为水岩 反应。通过水-岩反应，一部分物质溶解，使热 液中金属组分含量升高，并使围岩中原有金属 元素的含量减小。 – 例如：江西德兴铜矿，远离矿体的九岭群中 元古界火山-沉积岩系平均含铜55×10-6；紧 邻矿化-蚀变带的外围有一环形含铜量低值区， 宽2~5 km，平均含铜40×10-6；而在矿化蚀 变带中含铜在（100~1000）×10-6以上，矿 化蚀变带中的铜有一部分来自铜元素降低的 围岩。在成矿物质从围岩滤出的过程中，围 岩可发生或强或弱的变化。

热液矿床 - 概述

热液矿床 - 概述

22 20 18 16 14
盐度
成矿地质环境，含矿热液 的来源不同
黄 大 金 水
柏 华 满 泄
盆地卤水
深源流体
12 10 8 6 4 2 0 0 50 100 150 200 250 300 350
——形成众多矿床类型
——矿床地质特征各异
大气降水
加热的深循环水
温度
2. 热液成分复杂(气水热液) 主要组份：水


⑥ 角砾岩充填矿床
◆角砾岩中的岩块杂乱
堆积产生大量空穴，
可使含矿溶液进入形
成角砾岩充填矿床
◆角砾岩可以是火山成
因、构造崩塌和碎裂
作用造成
陕西省太白金矿床中钠长 质角砾岩型充填金矿脉
（2）交代成矿作用
是指热液（流体）与围岩发生物质交换的作用
一般具有如下特点：
（a）原矿物溶解与新矿物沉淀同时进行。
矿床形成的深度：
深-中深(4.5－1.5km) 浅到超浅(1.5km－近地表)
成矿温度和压力（深度）的测定
矿物包裹体测温法 是目前应用最广的主要 测温方法。其中均一法用于透明矿物二相及 多相包裹体，测定最终均一温度经压力校正 后为成矿温度的下限值；爆裂法用于不透明 矿物，测定的包裹体爆裂温度应是成矿温度 的上限值。 稳定同位素测温法 是应用某一元素的同位 素在热液共结晶的一对矿物中的测定结果， 依据两矿物间的该元素的同位素分馏平衡常 地质推断法 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 成矿深度，定性的推断矿床属浅成还 是中-深成因。 矿物包裹体测压法 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 矿深度。此法是目前定量测定成矿压 力（深度）的最通用的方法。

矿床 第四章 热液 (1-2)

矿床 第四章 热液 (1-2)
① 云英岩化 greisenization -属于高温气水热液蚀变类型
* 主要产于与花岗岩类有关的热液矿床中 *新生细粒石英和白云母交织一起，交代长 石 过程中，大量K+、Ca2+进入热液 *共生的矿化矿物有黑钨矿、白钨矿、锡石、辉钼 矿等
围岩蚀变主要类型及与矿化关系 ② 硅化-silicification
促使成矿元素从热液中沉淀有以下几种 情况： ① 物理化学条件的变化，主要是温度的 降低，压力的 降低，pH值的变化，氧化 还原电位的变化，成矿元素在热液中浓度 的增加等
热液中成矿元素的沉淀
② 热液与流径的各种不同成分的围岩的相互 作用，化学反应导致围岩蚀变和有用矿物 沉淀
③ 不同成分和性质的水溶液的相互混合，改 变了含矿热液系统的状态，破坏了溶液化 学平衡，促使某些化学反应发生，导致矿 物的沉淀
② 成矿作用方式为充填和交代作用 ③ 成矿作用过程产生不同程度围岩蚀变
2.热液矿床特点
④ 成矿作用受热液性质、围岩岩性和构 造条件的控制或影响 ⑤ 成矿物质与围岩作用形成不同程度的 矿化蚀变分带 ⑥形成的矿床种类多：W、Sn、Mo、Nb、 Ta、TR、Au、Ag、Fe、Cu、Pb、Zn、 Hg、Sb、萤石、重晶石、石棉等
热液中成矿元素的搬运
③以胶体溶液形成搬运
其依据是：许多金属硫化物在具分散相溶
液中的含量，比在真溶液中至少大100万倍 胶体溶液可以在较大温度压力范围内产生
热液中成矿元素的搬运
溶液中有硫化氢和硫化钠的存在，可 以阻止电解质对成矿物质胶体的凝聚作用
在气水热液矿床中已发现大量胶体构造 的矿石
热液中成矿元素的搬运
热液中成矿元素的搬运
★ 在矿物液体包裹体中，氯化物的浓度很高， 有时有NaCl的子晶出现 ★ 在一些矿床中有含Cl和F的矿物出现，如 萤石、黄玉、氯铅矿、水铝氟石等

热液矿床概述

热液矿床概述
代表一个物理化学条件未发生明显变化的较长的成矿过程，一个气水热液矿 床可有一个或多个矿化期。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，矿物组合的变化是 划分矿化期的标志。
2、矿化阶段
3
第六章 热液矿床概述
二、热液成分与性质
1、 H2O ① 是含矿溶液的主要组分，是矿物搬运矿质的介质； ② 是弱电解质，可部分电离出H+和OH-，使溶液中的物质发生 水解，形成化合物沉淀出来。
SnF4+2H2O=SnO2↓+4HF ③ 另外，H+和OH-增加可影响溶液物质变化，主要是酸碱性 （pH值）。
第六章 热液矿床概述
第二节 成矿物质的来源
一、介质的来源
1、岩浆热液(包括侵入岩浆热液和火山热液)
岩浆热液是岩浆中所含的水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溶解的化学 成分一起被析出形成的。
2、变质热液
变质热液是岩石在变质过程中随变质温度和压力不断增加依次 释放出来的粒间水、矿物的结晶水和结构水溶解了成矿物质形 成的。
4
第六章 热液矿床概述
二、热液成分与性质
2、S 含矿溶液中硫的多少与H2S的解离有关，H2S的解离形式与温度 有关。 ①高温热液阶段 T>400℃，将分解为H2和S2分子。T>1500℃，将全部分解为 H2+S2分子，随着温度降低，又结合成H2S。 300~400℃，H2S以中性分子形式存在，不参与化学反应，因 此很少有硫化物出现。 ②中温阶段(300~200℃) 随着温度的下降，H2S在水中的溶解 度增大，同时将发生电离作用。 ③低温热液阶段(<200℃) 位于地表浅处，氧气较充足，溶液 中的硫往往氧化高价硫，形成一些硫酸盐矿物（重晶石、石膏5、 天青石、明矾石等）。

矿床学第八章热液矿床

矿床学第八章热液矿床

（－）矿床形成地质条件
1．矿床与岩浆岩关系
在时间上矿床形成于地槽发育某阶段的某一构造一岩浆期；在空间上，它 们有规律地分布在同一构造单元之中。
一定矿床类型与一定岩浆岩在空间分布上有一定的规律性。如我国南岭成
矿区中，W、Sn、Mo常分布在侵入体内外接触带中，Pb、Zn一般距侵入体稍远。
矿床和侵入体之间成矿专属性。依二者间同位素比值、气液包裹体成分相似
（二）岩浆气液矿床成矿作用简述
岩浆气液矿床是由岩浆分泌出来的含矿气水溶液，在侵入体内 及附近围岩中，以交代和充填方式，将有用物质聚集而成矿。
在深部高温高压下，随岩浆演化，超临界流体分离，当冷却至 临界点以下变成热液。当内压超过外压时，它们从岩浆房分出。由 于大量挥发组份存在，提高金属在溶液中的溶解度。这些金属在溶 液中主要呈硫化物、氧化物、氟化物、氯化物等络合物形式被搬运。
1．岩浆气液矿床
1）岩浆气液交代矿床：
①与蚀变花岗岩有关的钠长岩化稀有、稀土元素矿床。
②与蚀变花岗岩有关的云英岩化钨、锡矿床。
③与蚀变基性一起基性岩有关的蛇纹石石棉一滑石矿床。
2）岩浆热液充填一交代矿床：
①高温热液矿床：W、Sn、Mo等。
②中温热波矿床：Cu、Pb、Zn等。
③低温热液矿床：Hg、Sb、As等。
3.5
W
7.6 （早期）； 6.6（晚期）
1.5
Sn
25 （早期）； 12（晚期）
3.0
2．矿床与构造的关系 岩浆气液矿床受构造控制十分明显，主要是侵入体的原生构造、 接触带构造和与母岩侵入体连通的断裂、褶皱等构造的控制。
3．矿床与围岩的关系 高温岩浆气液矿床大都产干岩浆岩体内及其附近的硅铝质沉积 岩或变质岩系中，而中低温岩浆气液矿床则多产于钙镁质岩或火山 岩中。围岩的物理(脆、塑性)、精化品pp学t课件性质对矿质的沉淀有显著影6 响。

矿床学第五章气水热液矿床

矿床学第五章气水热液矿床
整理课件332、 Nhomakorabea体形式搬运
人们发现许多金属硫化物在胶体溶液中的含量，比真 溶液中至少大一百万倍。
胶体特性： ① 胶体质点具有特别大的表面积，具巨大的表面能
和吸附力。
② 胶体质点带有一定的电荷，同一胶体中由于相同 电荷的排斥保持胶体的稳定性。
③ 胶体溶液能在任何物理化学条件下产生，且在低 温条件下特别稳定。
通
道
热液产生的孔隙 热液的压裂、隐爆、溶蚀和交代等作用产生的孔隙
以上三种孔隙中，构造孔隙对热液运移和矿质沉淀成矿更具重要意义。
构造孔隙和热液产生的孔隙为次生孔隙。
整理课件
26
1）原生孔隙：
指岩石生成时就存在的孔洞、裂隙（岩浆岩颗粒 间的孔隙、火山岩中的气孔、沉积岩的层间裂 隙）。花岗岩孔隙度0.37－0.5%，沉积岩孔隙度 5－30%，对含矿热液的运移来说有效孔隙度才 有意义，也就是相互连通的孔隙越多，对热液的 流动越有利。
如岩浆上升到浅部，因压 力较低而使岩浆分馏，水 可呈蒸气状态逸出，然后 再聚集成热水溶液；若深 度较大、压力较高，则岩 浆分馏作用可形成超临界 溶液，冷却时直接转变成 热水溶液。
整理课件
2、变质热液
通过变质作用从受变质的围岩中析出后汇集而成的热水溶 液。据A.萨乌科夫计算，密度为2.5×103（kg/m3）的 泥质沉积岩，变质时将失水5-1%；若以4%计，则1km3 的沉积物中将释放出1亿t水。矿质来源：从变质原岩中， 从变质水流经的岩石中萃取的和深部的物质。
5、具有明显的围岩蚀变。
整理课件
三、研究意义
1、工业意义
矿产类型繁多
主要金属矿种如Fe、Mn，Cu、Pb、Zn、W、 Sn、Mo、Sb、Hg，Au、Ag，Li、Be、Nb、 Ta，U、Th；

矿床学第七章 热液矿床

矿床学第七章 热液矿床
三、低温热液矿床
1、形成条件
1）温度压力：200-50℃，压力小于107Pa， 形成深度多为几百米至地表范围
2）岩浆岩：矿区附近较大范围内基本无岩 浆岩出露，矿床与岩浆岩无明确关系
57
3）构造：往往受褶皱和围岩层间断裂等小 规模构造控制
条带状、晶洞状、皮壳状、浸染状和块状等； 矿石结构主要有晶粒结构，由交代作用形成的浸蚀
结构、残余结构、骸晶结构、假象结构等。
桃林铝锌矿床角砾状矿石素描图
1．绿泥石绢云母石英岩；2．萤石；3．闪 锌矿；4．石英脉(a石英，b方铅矿)；5．石
英-重晶石脉(a石英，b重晶石)；6．石髓
9
热液矿床矿石构造
3）矿石组构
矿石主要呈角砾状构造、对称带状构造、条带状 构造；粗粒结构、交代结构为主。
42
2）矿石组分：氧化物为主（Fe、W、Sn），高
温硫化物（辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂） 常为黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、
磁铁矿、镜铁矿、绿柱石、锂云母、黄玉、铌 （钽）铁矿、萤石等矿物某些矿物。
4）围岩蚀变：云英岩化、钠长石化、钾长石化、 电气石化等。
5）矿床类型：主要矿种有钨、锡、铍、铌、钽等。 如江西西华山钨矿床、广东海丰长埔锡矿床、四 川大水沟碲矿床。
43
江西西华山钨矿床
44
江西西华山钨矿床
45
碲铋矿
四川大水沟碲矿床
46
四川大水沟碲矿床
47
§3 热液充填-交代矿床
二、中温热液矿床
32
§2 岩浆气液交代矿床
二、云英岩型
1、岩浆岩
矿床的大多（70%）产于酸性侵入体如蚀变花岗 岩中，次为浅变质岩（20%）和闪长岩类岩石 （10%）中。

矿床学课件第五章气水热液矿床共61页

矿床学课件第五章气水热液矿床共61页
主要以H2S形式存在。但硫的状态随温度不同而 发生改变
（1）超高温（T>400℃）时，H2S发生分解； T>1500℃时，则全部分解为气体分子 H2S = 2H2+S2 随着温度下降，H2和S2 结合成H2S。
（2）高温热液阶段（T=300-400℃），未分解 的H2S以中性分子存在，很少形成硫化物，或只 形成低硫的硫化物如磁黄铁矿（FeS）、毒砂 （FeAsS）、辉钼矿（MoS）等。
21
三、气水热液的运移
13
3）氧—— O2
主要是氧化作用。氧的状态随空间不同而发生改变 （1）在深部，气水热液中含氧较少，有利于形成硫
化物和元素低价离子的化合物； （2）在浅部，气水热液中游离氧浓度增加，形成高
价元素离子的氧化物和硫酸盐矿物。
有些元素具有显著亲氧性，如铀和钨等，在自然条件下并 不形成硫化物，直到热液中足够的氧离子浓度才沉淀。有 些元素如金、银、铋等在热液中又不能形成氧化物，在还 原条件下可形成自然元素沉淀。
3
2、含矿气水热液
含矿气水热液是指含有用组分的气水热液，简 称含矿热液。
3、气水/气化热液矿床
在地壳岩石中由各种来源的含矿气水热液通 过交代、充填等作用而形成的矿床，称为气水 热液矿床，又称气化热液矿床。
4
二、矿床特征
1、矿床产于已固化的岩石中，即成矿晚于 围岩，属于后生矿床；
2、矿体主要呈透镜状、囊状、不规则状， 有时也呈似层状；
12
（3）中温热液阶段（T=300-200℃），H2S在 弱碱—碱性环境易分解成离子状态 H2S——HS-+H+ HS-——S2-+H+ 可形成高硫的硫化物如黄铁矿、胶黄铁矿等。
（4）低温热液阶段（T<200℃），SO42- 可形 成硫酸盐矿物如石膏、重晶石等。 随着温度下降，H2S在水中的溶解度逐渐增大，故 在低温-中温阶段易于形成大量的硫化物堆积沉淀。

第六章热液矿床各论(地下水热液矿床)

第六章热液矿床各论(地下水热液矿床)

第六章热液矿床各论三地下水热液矿床（一）概述一、1、地下水热液矿床：与岩浆活动无直接关系，在地壳浅部和表层的地热异常区，由地热或地热增温率导致的岩层内同生水或循环地下水活动性增强，萃取围岩中的成矿物质形成的含矿溶液，称为地下水含矿热液，当地下水含矿热液运移到有利构造和围岩中，通过充填和交代的成矿方式形成的矿床称为地下水热液矿床。

2、工业意义：主要金属矿产有Pb、Zn、Hg、Sb、As、Au、Ag、U、Ni、Mo等；非金属矿产有水晶、冰洲石、石棉、蛇纹石、重晶石等，有些矿床可以称为大型、超大型矿床（MVT 型铅锌矿床、贵州万山汞矿床）（二）地下水含矿热液的形成作用1、侧分泌作用：热液可能是大气降水、原生水、或结晶时的释放水。

热液流经围岩时，成矿组份从附近围岩中析出进入热液，形成含矿气水热液，矿质被热液带到附近有利空间沉淀成矿。

2、压实热液作用：岩石在压实过程中，岩层中的孔隙水受压而被释放出来。

如原为海相沉积物在成岩、压实过程中，可释放出以卤化物为主的热卤水。

在这些热液的作用下，可形成后生的金属和非金属矿床，如某些泥质岩中的铅锌矿脉可能是这种成因造成的。

3、下渗水环流热液作用：下渗水沿断裂、裂隙带循环，通过加温，使围岩中有用组份活化转移，进入热液，并在有利的岩性条件下富集。

4、热泉堆积作用：一般发生在年轻和正在进行矿化的地区。

热泉水基本上是大气降水，一般含有较高的Hg、As、F等元素，随着温度下降，有用组分沉淀堆积可形成矿床，如美国加利福尼亚州的汞矿床就是一例。

（三）地下水热液矿床的特征其总体特征与岩浆热液矿床大体相似，但还有自己的特点，主要表现在：（1）矿床及其附近一般无岩浆岩体出露，即使有，也与矿床无直接直接关系；（2）矿化明显受一定地层、岩性（岩相）控制，矿床常产于一定层位中，矿体常集中在某些岩性段：ⅰ）海相、泻湖相碳酸盐岩（多与白云质碳酸盐岩和礁相杂岩）；ⅱ）红色碎屑岩系中的浅色带及接触带；ⅲ）黑色页岩；（3）矿床受构造控制明显，主要是褶皱、断裂、裂隙、及岩层的层间构造带，矿体多为两向至三向延长过渡的凸镜状、囊状或脉状矿体，在空间上沿一定层位呈带状分布；（4）矿石成分简单，与围岩成分基本相似，金属矿物常为方铅矿、闪锌矿、自然金、辉锑矿、辰砂、雄黄、雌黄、黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿等，矿物颗粒较大，并呈带状分布，有时晶体生长完好；（5）围岩蚀变弱，主要为低温蚀变，如硅化、碳酸盐化、粘土化、重晶石化等；（6）成矿温压低（T50-200℃，P＜3×107-5×107Pa，D＜1.5km），同位素变化大（δ34S 变化范围-12.2-+36.1‰），矿石年龄可大于围岩，也可小于围岩。

矿床学第八章-热液矿床

矿床学第八章-热液矿床

矿。
2005-11-04
26
3、成矿过程
早期：热液中含有挥发组分，形成高温热 液矿床，围岩主要为硅铝质岩（板岩、砂岩、 花岗岩、千枚岩）。若围岩有碳酸盐岩，则可 以产生矽卡岩。矿体主要产于岩体内部或围岩 旁，围岩蚀变主要为高温蚀变，矿物结晶粗 大，，岩体大多具有多期次活动的特点，矿体 形成与岩浆晚期小岩体关系紧密。
2005-11-04
23
3、成矿地质条件
1）、成矿大地构造环境
侵入岩浆热液矿床主要与中、酸性侵入岩体
有关。因此，中酸性构造-岩浆活动强烈的大地构
造环境有利成矿。此种构造单元主要是各地质时
期的大陆边缘弧及岛弧，其次是大陆板块内部的
构造-岩浆活动带。
侵入岩浆热液矿床受构造控制明显，各种破裂性
构造均可能构成热液活动的通道和沉淀成矿的场
气石：(NaCa)(MgFeLiAl)3(AlMg)6Si6O18〕 〔BO3〕3(OH)4
总之，高温热液矿床的围岩蚀变特点主要
是生成的新矿物有大量的白云母、黑云母、锂
2005-11-04
13
1、低温热液矿床： a、成矿温度：＜200ºC。 b、矿物组合：辉锑矿、辉铜矿、辰砂、雄黄 、 雌黄、金银的硒化物及碲化物等。 c、围岩蚀变：高岭土化、白云石化、明矾石 化、玉髓化及蛋白石化。
2005-11-04
14
（三）地质环境和热液来源 1、岩浆气液矿床 2、非岩浆热液矿床 3、火山-次火山气液矿床 4、变质热液矿床
2005-11-04
11
（二）成矿温度分类
1、高温热液矿床：
a、成矿温度：＞300ºC
b、矿物组合：黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉
铋矿、磁黄铁矿、磁
铁矿、镜
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、特征：变质热液H2O的 δ18O=5‰～25‰，δD=20‰～-65‰，多富CO2。
（三）初生水，或原生水，或“地幔热液”
指直接来源于上地幔“去气作用” （“脱气”， “除气”）所形成的气水热液。
这种气液从未参加过水循环作用，在地球形成时 期就已存在。
一般通过测量上地幔硅酸盐的H-O同位素组成来 推断“初生水”的组成。
地幔流体的活动可以把分散在上地幔中的成矿物质 活化、迁移到地壳中成矿。
如胶东半岛金矿、四川大水沟碲—金矿以及河北东坪 金矿等，已经有不同的研究者相继提出地幔流体和地幔物 质参与成矿的认识。
由于受技术条件的限制，对参与热液成矿作用的地幔 成矿物质的识别，目前尚处在不断的探索之中。
五、含矿热液的运移
（一）运移的动力
1.气水热液的概念
定 “气水热液”是指在一定深度下形成的，具有一定 义 温度和压力的含多种挥发组分和成矿元素的气态
或液态水溶液（简称热液）。
a、主要成份：H2O（盐度一般为几%—几十%）；
成 b、其他挥发组分：HCl、HF、H2S、CO2、B、（As）； 分 c、主要金属元素：K、Na、Ca、Mg；
局部热源，如地壳深部的岩浆热能或变质热 能，地幔梯度等能造成含矿热液的密度差，引起 对流循环，从而使密度小的上升。
原始成因的多种溶液，若它的密度不同，产 生密度差引起物质的对流。
含盐度很高的含矿溶液因密度较大而下沉， 驱使密度小的流体上升。这样产生的密度差也能 推动含矿热液的运移。
H2CO3 =H++HCO3－(利于矿质迁移)
HCO3－=H++CO32－（有利于形成难溶碳酸盐 沉淀成矿）,
与H2S性状相似，[HCO3－]和[CO32－]与热液 的温度、压力和pH值有关，温度降低和pH值升高 有利于成矿元素以碳酸盐沉淀。
四、成矿物质的来源
1．岩浆熔体
在岩浆结晶过程中，岩浆中的成矿物质随着岩浆热 液的析出，以各种形式进入热液，形成含矿热液。
成岩过程中产生的溶液，这些溶液在沉积物固结成岩 之后或成岩期后的挤压作用而汇集在一起形成“囚 水” ，“封存水” ，“建造水（地层水）”。
按照沉积背景的不同，又可分为海成溶液和陆成 溶液。
② 后生下渗溶液 指由地表大气降水和
海水沿着岩石的裂隙或海 底裂隙、间隙、孔洞等下 渗到地壳不同的深度形成 的溶液。
Fe2+、Fe3+、Cu+、Cu2+、Pb2+、Zn2+等，易形成氯络 合物，因此热液和岩浆中Cl-的浓度高低与热液形成矿 床的能力有一定关系。
其他挥发性组分，如CO2、CO、H2S、SO2、HF等与岩 浆热液的含矿性也有关系。
2．地壳岩石
不同来源的热液，在其源区或其运移过程中与 不同类型的地壳岩石发生反应，从而捕获其中的成 矿物质，形成含矿热液，进而成矿。
b、还原态H2S，是弱电解质和重要的矿化剂，性状如下：
(a)＞400ºC，H2S为中性分子，不电离，或分解为S和H2。
(b)＜400ºC，H2S开始电离， H2S=H++HS-，k1=[H+][HS-]/[H2S]=8.4×10-8
HS-常可与多种金属元素结合形成络合物，有助于元 素在热液中迁移。
[HS-]=H++S2-，k2=[H+][S2-]/[HS-]=1.2×10-15
有关矿种：
a、主要金属矿产：Fe、Mn，Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Sb、 Hg，Au、Ag，Li、Be、Nb、Ta，U、Th
b、非金属矿产：云母、石棉、萤石、水晶、明矾石、叶腊 石、蛇纹岩，硫铁矿、重晶石、天青石、滑石、菱镁矿等。
二、热液的成因（类型）
气水热液的来 源是这类矿床的一 个重要问题。由于 其来源十分复杂， 因此人们曾提出过 多种看法，争议较 大。这个问题，也 是人们目前大力研 究的一个课题。气 水热液的来源可分 为四种基本来源， 五种类型。
近代海水的δD和 δ18OH2O都近于0‰（或均 为1‰±5‰）含SO42-，盐 度3.5%。
黑矿型矿床简要横剖面图
特征：大气降水的同位素 组成随海拔高度、纬度、 温度的变化有规律地改变， 一般说来，大气降水的同 位素组成
δD=-340‰～+50‰，
δ18O=-44‰～+10‰。
接近大气降水线，温 度多属中、低温，多富 Ca2＋、Na＋）
几个因素决定了地壳岩石对热液成矿作用过程中成矿 物质的供应：
①岩石中成矿组分的最初含量； ②热液流体循环过程中所影响的岩石的体积(范围)； ③岩石和所流经的热液之间发生水岩反应的强度； ④水-岩比值(即参与反应的流体质量和发生反应的岩 石质量之比)的大小。
同生热液可以把原来沉积物中所含的铅、锌，在 建造水释放过程中带出，某些含铅、锌较高的油田卤 水即可能属于这种成因。
按Holland的实验，只有当与硅酸盐熔浆共存的蒸气相 中H2O分压超过4.94×107Pa时，黑云母和角闪石才可从英 安质熔体中析出，形成斑晶。这些水可以构成岩浆流体的 主要来源。对热液矿床中矿物及其中流体包裹体氢氧同位 素成分的分析结果，也证实部分热液矿床形成的早期，确 有岩浆流体存在。
Bumham(1979)实 验表明，岩浆中溶解的 H2O重量百分比随压力 的升高而加大。
2、特征：岩浆热 液H2O的氢氧同位 素值一般变化范围 是δ18ΟH2O=6‰9‰，δD=-48‰-80‰,此外多有高 盐度、富K＋的特 征。
很多证据表明岩浆 中有水存在，快速冷却 的火山岩含水一般为 0.2%~5%，最高可达12 ％(如某些松脂岩)；另外 岩浆岩中大量的含水硅 酸盐矿物也是岩浆含水 的最好证明。
大气水热液及其成矿模式
（斯米尔诺夫）
水→热水→热卤水→含矿热液（含矿热卤水）
海水 海水也属于大 气降水一大类，但 海水中的化学组成 显然与地表的大气 降水不完全一样。 海水的含盐度约为 3.5%NaCl ， 海 水 沿 着海底的深大断裂 下渗到洋壳深处， 形成环流热液。
海水热液及其成矿模式
海水可以在海底岩石 中下渗几公里，甚至十几 公里，然后变成上昂热液， 在深部的环流过程中，可 以与所途径的岩石发生水 岩反应，变成含矿热卤水， 然后沿着海底断裂上升至 海底，形成海底喷发和海 底“烟囱”。
S2-常与金属阳离子结合形成难溶的硫化物而沉淀成矿。
上式可见，影响H2S解离的因素是热液中H2S的浓度 和pH值：H2S的溶解度又与压力呈正相关，与温度呈负 相关； pH值低，溶液中[HS-]高，有利于矿质的迁移， pH值高溶液中[S2-]高，有利于硫化物的沉淀。
3、CO2
高温条件下为中性分子，温度降低水合为 H2C浅成低温带 中温带
斑岩带
斑岩 火山角砾岩
火山岩 碎屑岩
泥化 黄铁矿化带
大量的地质资料表明，在内生成矿作用过 程中，除了有在岩浆结晶的主要阶段形成的岩 浆矿床在岩浆结晶之后形成的伟晶岩矿床之外， 在地壳中还有另一大类矿床，即与各种成因的 气水热液有关的“气水热液矿床”。
一、气水热液及其在内生矿床中的意义
d、常见成矿金属元素：黑色金属元素Fe、Mn，有色金属 元素Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Sb、Hg，贵金属元素Au、 Ag，稀有金属元素Li、Be、Nb、Ta，放射性元素U、Th。
温度及物理 状态
a 、 温 度 变 化 范 围 ： 50-800ºC ， 一 般 成 矿 温 度 ： 100-600ºC;盐度：5%-40%；压力：40-2500atm。 b、状态：气态（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）
（五）混合水
指上述各种水溶液不同程度、不同比例的混合。 由于水、岩石间的同位素交换反应，水的δD和δ18O 均有变化。
三、热液中主要挥发组分的性状及其影响
热液中挥发组分对成矿物质活化、搬运和沉 淀都有重要影响，所以这些组分在热液中的化学 性质和存在状态是值得我们探讨的。
1、卤族元素：热液中主要卤族元素是F和Cl。
变质热液可以从变质原岩中带出或从所流经的岩 石中萃取成矿物质。
岩浆热液除了可以把岩浆中的成矿组分带出外， 由于其高温特点所决定的高搬运能力，往往会捕获所 流经的岩石中的成矿物质而成矿。
不断加热的大气水热液在其循环过程中，会淋滤 所接触的地壳岩石中的成矿物质，形成热液矿床。
针对地壳岩石对成矿的物质贡献，矿床学家提出 了“矿源层”(source bed)的概念。
其氢氧同位素为: ——δD=-48‰（或-70‰～-30‰）， ——δ18OH2O=7‰（或6‰～8.5‰） 成分中CO2含量很高，可达78.54%，且常见纯 CO2（占100%）的包裹体，其中金属元素以富含Fe， Mg，Mn为特征。
（四）地下水热液
又可分成两个亚类：同生沉积溶液和后生下渗溶液。 ① 同生沉积溶液 ——又叫同生水； ——建造水（地层水）： 是指在沉积物形成时一起被埋入在沉积物中或在
1.压力梯度：
内压力： 溶液依靠自身的力量，打开通道而发生上升运移， 即处入地下较深处的矿液由于其本身的内压力推动， 热液沿着各种大小裂隙、破碎带运动。
外压力： 当构造运动发生时则可产出大量断层，勾通了地 壳深处岩浆活动的地区或地下深处汇集在一起的热液 区，促使深处的热液在地表不同部位压力差的驱使下 向减压方向运移。
这一概念最初是由澳大利亚人C.L.Knight)于 1957年首先提出的，其出发点是认为许多重要矿床和 侵入岩之间并不存在成因联系。相反，这些矿床的产 出却与某一特殊的沉积层显示出重要关系，它们是成 矿物质的提供者。
目前包括能够提供矿质的所有岩石，都称之为 “矿源岩” (source rock)。
3．上地幔
虹吸作用： 当构造形成大量裂隙时，尤其是那些隐伏于地下 并未与地表勾通的裂隙，开始形成张口，此时裂隙中 处于真空状态，产生负压力，从而能吸取周围的含矿 热液（虹吸作用)。这实质上也是压力差所产生的运移， 大多数盲矿脉，如阿尔卑斯型Pb-Zn矿脉，被认为是这 样形成的。