区域成矿学第四讲.ppt

区域成矿学,蔡克勤 2005.4,第四讲 成矿流体与蚀变矿化网络,一、成矿流体（地球科学的流体力学） 成矿物质从矿源场活化转入流体（熔浆和水溶液），成为含（成）矿（质）流体。成矿流体是地质流体中对成矿有贡献的部分，具有特殊的化学组成和物理-化学性质。,岩浆水：D 48-80；18O +6+9 变质水：D 20-65；18O +5+25,岩浆体系：0.n10% ， H2O在熔体内的含量与碱度 成正比 上地幔含水（以 H+等形式 ） 0.n%,现代成矿卤水,冲绳海槽流体盐度-温度范围 A CP,国际研究方向,1、水-岩相互作用问题 2、变质流体与矿床 IGCP 1989-1993 3、岩石圈中的流体（CO2、H2O 、石油、甲烷等） 美1989- 4、地质流体作用， 英，1992- （含矿化流体） 5、地球科学中的流体力学（Flumes）,美， 科学基金会地球科学部，1995，战略观点和长期计划（包括岩浆成因和流体流动）,二、现代海底热水矿床及流体系统,冲绳海槽热水系统,现代洋底区域热水系统的特点 1、热水活动和硫化物沉积出现在中央海槽（弧后扩张盆地）小型裂谷地堑盆地的局限性洼地内 2、热水区有双峰式火山岩系，异常高的地温梯度和热流值 3、热水口沿断裂裂隙系统发育，并形成多个对流循环系统 4、硫化物堆积区由2050cm厚的碎屑状、块状、角砾状矿石组成，有时出现韵律构造,双峰式火山岩,I. CO2烃类流体包体 II. H2O- CO2烃类混合流体包体 III.纯液相流体包体,R/Ra为 3He/4He样品与3He/4He大气 23%He、42%Ne、21%Ar来自地幔源区,I.流体密度海水，底流成卤水池，水平矿层。 IIa. 流体大于海水，可混合，新流体穿过混合层上升，矿质堆积于火山口和沿斜坡流动混合时沉淀。 IIb. 流体稍小于海水，上升喷流，主要在火山口堆积。 III.流体始终小于海水，强喷流，散落堆积范围大。,黑矿黑色细粒硫化物和碳酸盐（磁黄铁矿、硫锰矿等）,氧化还原界面 混合区、循环流体带来氧 深部带不是大气硫，S同位素总是证明主体来源于海水,总结： 1、冲绳海槽是欧亚大陆边缘发育的弧后盆地，菲律宾大洋板块向大陆斜向俯冲，导致硫球海沟和火山弧形成；并诱发西侧弧后区的破裂和扩张，形成冲绳海槽区域成矿流体活动体系的地质环境 2、大洋板块俯冲引发弧后区深部地幔物质上涌，地幔喷气和火山活动，岩浆浅成侵位、异常压力和高热流 3、沿海槽扩张轴有一系列高角度正断层，围限裂谷的边缘断裂具犁式断层性质，成为海水下渗通道，内部断裂为热水回流通道和排泄管道，形成海底热水循环对流系统,4、喷气热水沉积岩组合： （1）非晶硅-重晶石-硬石膏（石膏）； （2）含硫化物的碳酸盐组合； （3）Fe、Mn氧化物和氢氧化物组合 5、是一个随时间推移的成矿强度不断增强的热水成矿体系，局部出现As、Sb、Ag为特征的矿化，预示体系热强度衰减,三、成矿流体输运,具有区域尺度影响的流体驱动力有构造应力、热力、围压和重力（地形高差） 按照伯努理方程：流体总是由能量高处向能量低处运动。构造应力是流体运动的主要因素，必须将构造系统与流体系统结合研究。,胶东金矿典型矿石构造 硫化物-石英脉（含Au）都是网脉状、脉状、浸染状、角砾状穿插到早期岩石（含蚀变岩）中，构造力学性质属拉张或剪切应力,成矿流体示踪标志 1、区域交代蚀变岩带； 2、热水沉积岩； 3、热水（爆破）角砾岩； 4、火成岩（含伟晶岩）脉带和热液脉带； 5、矿物封闭的微裂隙带； 6、矿物流体包裹体区域性分布和变化趋势； 7、含矿构造分布； 8、矿床、矿化点区域分布,紫金山Cu-Au矿床流体包裹体研究（张德会）,燕山中晚期NEE,矿化-蚀变网络系统（成矿流体系统） 於崇文等（1997）：流体运动环境可近似地视为具有一定的孔隙度和渗透性的多孔隙连续介质。主要有: 1、先成断裂（含成矿期断裂）破碎带； 2、岩层构造界面裂隙带（如接触带、不（假）整合界面、岩层和岩相界面等）； 3、褶曲裂隙带； 4、富孔隙、裂隙的岩性带； 5、岩体、次火山岩体原生冷凝收缩的节理裂隙带 6、隐爆角砾岩带； 7、火山机构及环状、半环状、放射状断裂、裂隙带等。 成矿流体的时、空尺度问题关联性,化学动力学与流体动力学的结合研究方向 1、水-岩相互作用（成矿流体是如何获得、搬运和沉淀其金属和阴离子） 2、地质流体力学系统的计算机模拟,四、成矿圈闭（Ore-forming trap）和储矿场形成机制,矿床定位场所，也称储矿场。促使成矿物质在一个局部的构造-岩石中聚集的条件和机制称为“成矿圈闭”（冯景兰，1960）或“构造-岩相圈闭”。,成矿流体矿质沉淀（交代）的原因和方式 1、物理化学条件的改变：P-V-T-x、pH、Eh、 fo2、fs2等 2、流体的不混溶和相分离（气/液、液/液、固/液） a.岩浆组分的熔离作用 b. H2O+NaClH2O（气） H2O+NaCl（水） c. H2O-CO2体系不混溶,3、成矿流体的浓缩过饱和作用 a.水-岩反应 b.C、S等加入 c.减压沸腾作用 4、流体混合 5、有机质与生物化学作用,储矿场的形成常起因于一定地质构造背景下的成矿构造动力型式的突变，使非平衡态-相对平衡态的成矿流体呈震荡状态并处于混沌态的边缘，从而引发成矿组分的高度浓集和堆积成矿。,成矿场地预备（groung preparation ） 含矿主岩在矿石堆积前发生的有利于成矿作用的变化，表现为： 1、增加含矿主岩的孔隙度（构造扩容与非构造扩容-减压沸腾、交代、重结晶、溶解、分解）； 2、形成有利于成矿的物理化学空间，主要是fo2、fs2、PCO2、PH2S、pH、Eh、T、P 、流速、浓度等的突变，创造有利于矿石沉淀的动力学和物理化学因素，常称为地球化学障、构造物理化学障或地质动力障。,基本的成矿动力型式 边界成矿（边缘成矿、临界成矿、界面成矿）；突变（转换）成矿；耦合（多场耦合）成矿；叠加成矿,注意总结矿化、蚀变岩分布与构造（走向、倾向、力学性质判定、级序、与期次等）的关系,成矿流体流动方向（一次持续的成矿过程） 1、矿化类型及矿化强度的变化 2、蚀变类型与强度变化 3、矿石结构构造类型变化 4、矿物分布、共生组合与矿物成因标志的变化 5、成矿元素与成矿指示元素及组合的地球化学变化 6、矿物包裹体的温、压变化,五、区域成矿学研究中，成矿系列研究方法,不同类型矿床的空间分布 同一成矿系列中的不同矿床类型在三维空间的矿体形态和产状变化 方法1：平面图和联合平面图；剖面图和联合剖面图；立体图,方法2：矿化分带矿物组合分带 矿床元素地球化学分带,方法3：蚀变