侵入岩浆热液矿床及其预测方法.doc

侵入岩浆热液矿床及其预测方法赵玉明2007年7月10日说 明本文是应张金莲、沈秀梅二同志的请求而作。二同志没有进入大专院校从事地质普查找矿专业的学习。但目前所从事的工作与地质普查找矿密切相关，每天都在为该项工作服务：打印报告、绘制图件、计算各种数据、填写各种表格等。她们在实际工作中发现一个重要找矿问题，即如何知道在物、化探异常区下面，有什么矿？它的资源前景如何？带着这个问题咨询了我。我向她们作了简单介绍。实事求是讲，物、化探异常下面有什么矿相对比较好解决，但它的资源量有多少、品位多高、在实地什么位置、埋深多少？这是几代矿床工作者想要解决而无法解决的问题，我也是如此。现在矿床工作者每天都在用各种方法、手段预测地表浮土下面和隐伏在地下岩石中的各种矿产资源。本文仅介绍几种常用的寻找、预测侵入岩浆热液矿床的方法，供二位学习用。本文也可做为刚参加地质工作的地质工作者工作、学习参考资料。赵玉明侵入岩浆热液矿床,是热液矿床中最重要类型,它不同于火山喷气热液矿床、地下水热液矿床和变质热液矿床。它是由含有大量挥发份（多数是水）的岩浆侵入到地壳有利成矿的围岩中，在岩浆期后热液直接作用或迭加改造下，使岩体或围岩发生蚀变和矿化，形成具有工业价值的矿床。目前工业生产所利用的W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Au、Ag等元素最原始的提供者就是这类矿床。国内外许多矿床学家对它进行了不同分类，有按矿体形状和产状进行的分类，有按矿床形成温度和深度的分类，有按矿床和岩浆关系与形成温度进行的分类等。我国在80年代以前多采用按矿床形成温度进行分类。分为（1）高温热液矿床（形成温度约为550300，形成深度推测在4.51km左右）。（2）中温热液矿床（形成温度300200形成深度31km或更浅）。（3）低温热液矿床（形成温度20050左右，形成深度更浅或接近地表）。80年代以后随着矿床研究的不断深入，许多矿床学家认为，只按“温度”进行分类不够全面，特别是对找矿和成矿预测指导性不强，又提出许多分类方案，这些方案的共同点是认为热液矿床的形成是受多种地质因素控制的，是多种有利地质因素密切配合的结果。主张按成矿地质环境、矿质来源、成矿温度和成矿模型等综合控矿因素加以分类。现按这种多因素控矿观点将该类矿床的基本特征概述如下，最后指出成矿预测的方法。一、 矿床形成的基本地质条件1、矿床与侵入岩（体）在时间上，空间上和成因上有着密切联系。在时间上矿体与侵入体同位素年龄很接近。与矿区内构造岩浆期相一致。在空间上，矿体分布在侵入体的侵入接触带中或两侧，并与侵入体边缘形态大致协调一致。某些矿床与侵入体形成深度也有一致性。在成因上与侵入体所控制的热液蚀变岩和蚀变分带以及矿化带有着密切联系。有些矿床或矿石中特征成分（含主成矿元素）与侵入岩或其矿物中的同一成分之间具有地球化学亲缘关系。2、矿床与围岩关系密切（1） 围岩中含量高的微量元素往往是矿床的主成矿元素。围岩中主成分与矿床类型也有一定关系，如围岩为钙、镁高的碳酸盐易形成矽卡岩型矿床，而硅、铝、铁高的围岩易形成热液型矿床。（2） 围岩为脆性大的岩石，如石英岩、硅化岩、花岗岩和砂岩等，受力破碎后易形成以充填为主的热液矿床。围岩为塑性大的岩石，如：泥岩、页岩、片岩和粉砂泥质岩等，不易破碎，但起盖层作用，使热液中的成矿物质易富集在下伏的碎裂发育的岩石中，也形成热液矿床。3、矿床受构造控制。特别是侵入接触构造、断裂破碎构造和褶皱轴部构造以及断裂的交叉交汇构造等，控矿更明显。而远离侵入体的层间滑动带，挠曲带、构造角砾岩带和节理裂隙发育带等均有控矿作用。构造控矿的基本原理是构造空间是压力降低区，是成矿热流体流经和汇集区，是矿液沉淀场所。4、矿床形成的时代从加里东期开始燕山期结束，其中华力西中晚期燕山期是最重要成矿期。二、 矿床基本特征1、成矿专属性1) 、与酸性岩（花岗岩、花岗斑岩、石英二长岩）和中酸性岩（花岗闪长岩、花岗闪长斑岩）有关的矿床有钨、铋、钼、铜、铅、锌和金矿床等。2) 与中性岩（闪长岩、石英闪长岩和石英闪长斑岩等）有关的矿床有铜、铅、锌、金和铁矿床等。3) 与基性岩（辉长岩、辉绿岩）有关的矿床有铁、钴、镍、铜和黄铁矿等矿床。4) 与碱性岩（碱性花岗岩、钾霞岩等）有关的矿床有稀有稀土矿和磁铁矿等矿床。2、矿液温度不同，形成的矿床亦不同1) 高温热液型矿床，主要是氧化物和含氧盐矿床，但也有少量硫化物矿床：有钨、锡、铋、钼矿床。2) 中温热液型矿床：主要是硫化物矿床，有钼、铜、铅、锌、金（银）矿床。3) 低温热液型矿床，也以硫化物矿床为主，主要有锌、金、银、锑、砷和汞矿床等。3、成矿伴随热液蚀变1) 高温热液矿床中的高温热液蚀变：有云英岩化（与W、Sn、Bi、Mo矿有关）、石英化（与W、Sn、Bi、Mo和Fe矿有关）、黑云母化和钾长石化（与Cu、Mo矿有关）。有时有钠长石化、萤石化、电气石化和黄玉化等（一般与多金属矿化有关）。2) 中温热液矿床中的中温热液蚀变：有绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、硅化和碳酸盐化（与Cu、Pb、Zn、Au和Ag矿有关）。有时出现重晶石化、石膏化等。黄铁矿化很普遍。3) 低温热液矿床中的低温热液蚀变：有绢云母化、绿泥石化、硅化、碳酸盐化、沸石化、石膏化、高岭土化、粘土化（与Pb、Au、Ag、As、Sb、Hg矿有关）。一个矿床在成矿时间上很少是一次成矿，往往都是多期多次迭加改造成矿，所以热液蚀变具有多期多次迭加改造的特点。晚期蚀变，迭加改造早期蚀变。在空间分布上热液蚀变具有面型和条带型两种分布形式。斑岩型Cu、Mo矿床具有面型和面型与条带型相混合的两种分布形式。其他脉型矿床具有带状或条带型蚀变的分布形式。热液蚀变的种类、规模、大小和强弱是评价矿床规模大小的重要标志之一。一般是蚀变矿物种类多、规模大、强度大，所形成的矿床规模也大。矿体形态与蚀变带形态也有大致一致性的特点。4、矿体形态复杂除斑岩型（Cu、Mo、Sn、Pb、Zn矿）矿床矿体为似层状，巨大透镜状，或厚层状外，其他矿床（Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、W、Sn、Bi等）矿体多呈各种厚度的脉状，复脉状、束状、巢状、瘤状、小透镜状、鞍状、技杈状等多种形态出现。5、矿石结构构造也很复杂1）、矿石结构。矿床普遍具有结晶结构，绝大多数具有溶蚀结构，固溶体分离结构和受压力结构。2）、矿石构造。一般都具有交代作用形成的构造（浸染状构造和条带状构造）和充填作用形成的构造（脉状构造、角砾状和块状构造）。三、预测方法与标志1、成矿岩体特征识别方法与标志成矿岩体与非成矿岩体在特征上完全不同。成矿岩体主要指为成矿提供成矿元素、水和热源的岩浆侵入体，它的成矿作用和种类与专属性有关。1）、地质体标志（1）、复式岩体。它是沿相同或相近构造通道多次发生岩浆侵入活动，而形成的复式侵入体。（2）、复杂的脉岩组合。它的存在表明矿床中有和深部岩浆房保持长期勾通联系的构造岩浆事件，对成矿有利。脉岩种类有辉长岩，闪长玢岩、闪长岩、石英闪长岩、细晶闪长岩、细晶花岗岩、花岗斑岩、花岗闪长斑岩和煌斑岩等。（3）、岩体规模小或剥蚀线，是形成斑岩型Cu、Mo矿床的重要岩体特征。成矿岩体都是小岩株或岩脉。（4）、岩体碎裂和蚀变。岩体整体或大部分都有不同程度的破碎和蚀变。高度的破碎往往构成碎裂岩和片理化岩石。破碎程度与蚀变矿化密切相关。（5）、岩体边缘形态复杂，产状陡。岩体与围岩接触介线呈犬牙交错状，有时有围岩悬垂体或大扑虏体。这种地质体对成矿有利。（6）、岩体有分相。岩体内、中、外带的矿物组成和结构构造不同。一般分内、中、外三个岩相带或内、外二个岩相带。有的相带很复杂，称杂岩体。2）、岩石学、矿物学和岩石化学标志矿床类型与岩体类型有关与钨锡矿床有关的岩体有钾长花岗岩、碱长花岗岩或黑云母钾长花岗岩。多是复式杂岩体。成矿与演化晚期的小岩体有关，属富硅、富碱、贫钙镁的花岗岩。岩石中含W、Sn高。黑云母中富Fe2+、Mn2+、贫Mg。稀土总量（REE）170ppm。Eu0.1。与铜（钼）矿床有关岩体有石英闪长岩，花岗闪长（斑）岩，二长花岗（斑）岩、英云闪长岩。呈小岩株产出，Sio2为6378，岩体有分相变化。黑云母富镁贫铁。岩石富Na2O低K2O。燕山期岩体REE100170 ppm，Eu=0.371.06。华力西岩体REE36198 ppm，Eu0.80.92（弱亏损）。与铅锌矿床有关的岩体有石英二长岩、花岗闪长岩、花岗闪长斑岩和石英正长斑岩等浅成超浅成小侵入体。Sio2为6268，Na2O较高，黑云母相对贫镁、富铁。与稀土矿有关的岩体为碱性花岗岩（钠闪石花岗岩，伟晶状花岗岩）碱过饱和系列。岩体规模小，有岩相分带，有独特副矿物：独居石、锆石、烧绿石、钍石等。（Na2O+K2O）/Ae2O3=1.051.25，CaO1。富Rb、贫Sr和Ba，REE1000 ppm，Eu亏损强烈。与金、银矿床有关的岩体不明显，主要受构造控制明显，似乎与中一中酸性次火山岩、闪长岩、石英闪长岩和花岗岩小侵入体（小岩株）有关。矿床内往往发育各种脉岩类：有辉绿岩、闪长岩、花岗闪长岩和煌斑岩等。成矿岩体中成矿主元素的含量普遍较高，一般高出维氏值23倍。2、成矿与围岩岩性及其成矿元素丰度有关1）、有利成矿的围岩岩性：地层中的围岩有石灰岩、白云岩（含大理岩和白云岩）、安山岩、中性凝灰岩、其次为英安岩、中酸性凝灰岩和长石砂岩。岩体中的围岩有花岗岩、花岗闪长（斑）岩和闪长岩。2）、有利成矿的围岩中，主成矿元素含量普遍较高，有的高出维氏值数倍，甚至几十倍。但也有这种情况，就是某一围岩中主成矿元素含量很高，但不赋存矿体，而矿体赋存在附近低含量的围岩中，这是由于成矿元素在热液作用下，迁移富集的结果。所以围岩中成矿元素含量要考虑成矿元素在成矿热液长期作用下迁移富集的作用，要考虑成矿元素的降低场和升高场。3、成矿受构造控制1）岩体与围岩的侵入接触构造。其中最有利成矿部位在岩体顶部、围岩悬垂体部位和围岩凸进岩体中的部位。2）岩石破碎、碎裂构造，这种构造往往与断裂有关，有的在断裂带中，有的在断裂近傍。岩石的碎裂性质、强度和规模，往往与矿床或矿化的规模有关。大规模的张性强碎裂往往矿化规模较大，反之较小。3）角砾岩筒和角砾岩带，特别是有强蚀变矿化的角砾岩筒和角砾岩带对成矿很有利。4）背斜和向斜轴部，软硬岩层虚脱地带和滑脱带，不同方向的断裂和节理裂隙交叉复合部位等对成矿均有利。4、围岩蚀变特征标志围岩蚀变种类、强度和规模是评价矿化类型和规模的有利标志之一。一般是种类多、强度高、规模大，所形成的矿床规模也大。蚀变的范围和形态也大致决定矿（化）体形态。面型蚀变往往是规模较大的细脉浸染型为主矿化，带状或条带型蚀变往往是带状或条带型矿化。云英岩化、钾钠长石化、黑云母化、黄玉化、电气石化和石英化往往形成高温热液型矿床。绿泥石化、绿帘石化、绢云母化、碳酸盐化、硅化、粘土化、沸石化、萤石化、石膏化等往往形成中低温热液型矿床。钙铝、铁铝石榴子石化、矽灰石化、阳起石化、透闪石化、透辉石化、斧山石化、绿帘石化和石英化往往形成矽卡岩型矿床。5、土壤地球化学法在分析土壤异常时须注意以下几个问题：（1） 采样质量。样品必须采自残坡积层的B层或B+C层，异常必须是B层或B+C层的异常。（2） 地形坡度和高差。这是决定异常迁移距离远近的问题。坡度陡、高差大异常迁移距离远，反之则近。（3） 土壤A层腐植土层厚度和过火次数。土壤A层厚度大，采样达不到B层；或采样区植被过火或过火次数多，植被炭化层厚或采样的样品中夹有炭化物都会造成假异常。特别是Zn，其次还有Pb、Cu、Ag或Au都有可能形成假异常，因为炭化物像活性炭一样吸附真溶液中各种金属离子，使其增高，造成假异常。（4） 分析异常的水平分带规律（5） 分析异常的规模、形态、浓度和衬度值。（6） 了解异常产出的地质背景和条件。如果是B层或B+C层土壤异常，根据上述条件分析，大致可以做出下述判断或预测成矿有利部位。1）如果是单元素内、中、外三带具备的高浓度异常，它是寻找单元素矿（化）体的直接有利部位。2）如果是单元素中、外带一般浓度异常，它是寻找与单元素有关的蚀变岩或矿化体的直接有利部位。如果浓度较高，有可能发现矿化体或条型矿体。3）组合异常 要依据组合异常的单元素异常种类，规模、形态、浓度和各异常间的互相套迭关系和分离关系进行分析判断或预测找矿位置及其成矿前景。 如果是由Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag异常组合而成的规模大、浓度高套迭好的组合异常，一般与斑岩铜（钼）矿床有关。 如果以Pb、Zn、Ag为主异常，伴有小规模Cu异常，有时有Mo或As异常。组合异常形态呈宽带状或大椭元形，一般与脉状Pb、Zn矿有关。 如果以Au、Ag、As异常为主，伴有Sb、Cu和Zn、Pb异常，一般与金矿有关。组合异常的组合类型很多，要依据具体条件进行具体分析。但有两点需要指出，就是各单元素异常之间的套迭（合）关系和分离关系，因为这种关系与矿化剥蚀深度有关。根据岩浆期后热液一次成矿，各元素从高温到低温呈“倒钟型”分布理论（即元素垂直分带和水平分带理论），来判断矿化剥蚀深度及判断矿头、矿中和矿尾的异常。这种分带规律列于下图。实际工作中会遇到许多矿床的形成都不是一次成矿而是脉动成矿或多期多阶段成矿，使组合异常出现更复杂情况，所以一定要结合客观实际进行具体分析。6、地球物理法仅介绍磁法和电法中的激发极化法与电阻率法1）磁法 是用来寻找具有磁性的矿体或岩体的，是利用磁性体与非磁性体之间的显著差别来实现找矿目的，在矿床普查和详查工作中，依据矿与非矿之间的磁性差异，最好选用大比例尺（1：1万或1：2万）高精度磁法测量，其目的是寻找侵入岩体中的矿产或侵入体与围岩接触带中的矿产。特别是接触带中矿产的富集部位往往受平面上或沿深方向上接触带形态控制，要想搞清这种立体的形态变化，需要将高精度磁法测量结果的数据进行向上延拓处理，延拓面高度100200m。根据不同高度的延拓面异常图进行布置钻孔验证寻找矿体。磁法，主要是用在寻找矽卡岩型铁矿、铁铜矿和铁铜金矿，有时也用在高温热液型有磁黄铁矿存在的多金属矿床中。平、剖面图的磁异常范围，就是普查找矿的目标区。2）激发极化法和电阻率法主要用来寻找与硫化物有关的有色金属或贵重金属矿产。是利用视极化率的强度来区分矿与非矿岩石的。但视极化率的强度常受多种因素干扰。主要干扰因素有：硫化物总金属含量多少。黄铁矿含量多少。岩石中碳质含量的多少。所以利用视极化率异常是无法区分矿致异常的。所以在进行激发极化法的同时要配合视电阻率法测定，所有金属矿产视电阻率都低，但含碳高的岩石视电阻率都高。利用高极化低电阻配套异常，排除含碳高的岩石。确定出金属硫化物和黄铁矿组成的异常，其中金属硫化物是我们所寻找的主要目的物，所以高极化低电阻异常仍需检查验证。由于各个金属硫化物矿区金属总含量各不相同，产出状态不同，矿石品位不同，所以很难用统一的视极化率值或电阻率值来评价异常。但同一矿区不同地段可用一个经过检查验证的数值，来大致区别矿致异常或非矿异常。例如：多宝山斑岩铜矿、矿体上的视极化率（s）：46（与背景含量基本一致），黄铁矿含量高区的（s）为812。含碳岩石中的（s）1525。该矿床主要是低品位的细脉浸染型铜（钼）矿床。内蒙古布敦化铜矿床。是主要产于黑云母花岗闪长岩体外接触带的脉状和细脉浸染状铜矿。其中脉状矿体多是致密块状矿石，细脉浸染状矿体多是稠密浸染矿石。矿体中（）值为8.774.2，平均为39。近矿围岩（黄铜矿化砂岩）为0.848，平均为8.0。矿体中（m）5.5400，平均140（m）。近矿围岩（黄铁矿化砂岩）59523400，平均7000（m）。内蒙古莲花山铜银矿床，基本上是斑岩型铜银矿床，与燕山早期晚阶段斜长、二长花岗斑岩、花岗闪长斑岩体有关。矿体呈矿脉群出现。矿石多是富铜矿石（Cu品位17.21），含Ag16329410-6。矿体和铜矿化蚀变岩的（）平均为32.6。（m）平均为1696。内蒙古白音诺铅锌矿床，是与中生代中酸性超浅成浅成侵入体有关的矽卡岩型矿床，已探明的矿体170余个。矿石中Zn品位5.06.10，Pb品位1.462.87，含Ag27.4937.22g/t。s最高值58，平均值21，（m）平均值4931。干拢体的碳质板岩和黄铁矿化岩石s最高为64，平均为7.9。从上简介，可见视极化率和电阻率与矿石金属品位和矿石结构构造有密切关系。各个矿区均不一致。7、流体包裹体法流体包裹体是热液矿床显著标志之一。它的载体矿物主要是热液蚀变形成的石英，其次为碳酸盐、萤石和石膏等。可以利用爆裂法和均化法所测得的爆裂脉冲数，爆裂曲线类型或均一温度的数据作图。以此判断矿体存在部位或矿化富集地段。蒸发晕图，是利用脉冲数作的图（即流体包裹体数量等值线图）。蒸发晕是热液矿床形成时热液向围岩扩散、渗透的能力与范围。热液作用强度越大，扩散渗透能力也越强，影响范围也越大。这样就在热液矿床矿体周围形成了一定范围的热液扩散渗透区。这个区从热液中心向四周，它的强度逐渐减弱，构成了不同晕圈蒸发晕图。该图可以指示热液活动中心和高强度区，以此判断矿化有利地段。爆裂曲线类型图。不同蚀变类型就有不同爆裂曲线类型，不同蚀变在时间上的迭加改造，一般也反映在爆裂曲线类型上。所以爆裂曲线类型在一定程