矿床学第六章-气水热液矿床

1、2005-11-041第六章第六章 气水热液矿床气水热液矿床一、气水热液及其性质一、气水热液及其性质 二、成矿流体与成矿物质来源二、成矿流体与成矿物质来源三、成矿物质运移、沉淀三、成矿物质运移、沉淀 四、热液矿床的成矿方式四、热液矿床的成矿方式五、气水热液矿床的围岩蚀变五、气水热液矿床的围岩蚀变六、矿物共生组合、成矿期及成矿阶段六、矿物共生组合、成矿期及成矿阶段七、气水热液矿床的分类七、气水热液矿床的分类2005-11-042 大量的地质资料表明，在内生成矿作用过程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中，除了有在岩浆结晶的主要阶段形成的岩浆矿床、和在

2、岩浆结晶期后形成的伟晶岩矿床之外，床、和在岩浆结晶期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水热液有关的“气水热液矿床气水热液矿床”。（一）气水热液的概念气水热液的概念：气水热液：气水热液：存在于地下一定深度、处于较高温度存在于地下一定深度、处于较高温度（50）和压力的气态液态以及超临界状态的）和压力的气态液态以及超临界状态的稀薄流体。稀薄流体。一、气水热液概念、性质以及意义一、气水热液概念、性质以及意义2005-11-0431、化学组成、化学组成载体成分（主要成份）：载体成分（主要成份）：H2O（盐度一般为几（盐

3、度一般为几%几十几十%）基本成分：基本成分： 阳离子：阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Si4+ 阴离子：阴离子：Cl-、F-、SO42-、CO32-（二）气水热液的性性质（二）气水热液的性性质2005-11-044成矿组分：成矿组分：主要金属元素：主要金属元素：K、Na、Ca、Mg常见成矿金属元素：常见成矿金属元素： 黑色金属元素：黑色金属元素：Fe、Mn， 有色金属元素：有色金属元素：Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Sb、Hg， 贵金属元素：贵金属元素：Au、Ag， 稀有金属元素：稀有金属元素：Li、Be、Nb、Ta， 放射性元素：放射性元素：U、T

4、h气体成分：气体成分：HCl、HF、H2S、CO2、B、（、（As）其他：其他：Li、Rb、Cs、Br、I、Se、Te2005-11-0452、几种组分的重要性质、几种组分的重要性质H2O：弱电解质弱电解质 H2O=H+OH-1）、水解：）、水解：某一个分子或离子由于水的加入分解成二某一个分子或离子由于水的加入分解成二个（或二个以上）分子或离子的反应，以及环状化合物由于个（或二个以上）分子或离子的反应，以及环状化合物由于水的加入引起的开裂反应，一般称为水解反应。水的加入引起的开裂反应，一般称为水解反应。 2）、）、H+置换金属阳离子置换金属阳离子3）、水合：将）、水合：将H2O或或OH-结合到

5、矿物的晶结合到矿物的晶格中格中 CaSO4+2H2O=CaSO42H2O2005-11-046Sa、氧化态为、氧化态为SO42-，与，与Cl-性状相似，影响热液性状相似，影响热液的的ph值和有助于大部分金属元素的迁移，也可形值和有助于大部分金属元素的迁移，也可形成难溶硫酸盐而沉淀成矿，如重晶石（成难溶硫酸盐而沉淀成矿，如重晶石（BaSO4）。）。b、还原态为、还原态为H2S，是弱电解质和重要的矿化剂，是弱电解质和重要的矿化剂，性状如下：性状如下：（a）温度）温度400C时，时，H2S为中性分子，不电为中性分子，不电离，或分解为离，或分解为 S和和H2。H2S=H2+S(b)温度温度400C，H

6、2S开始电离，开始电离，H2S=H+HS- HS-= H+ S2- S2-+Me=sulfide2005-11-047HS-常可与多种金属元素结合形成易溶络合物，常可与多种金属元素结合形成易溶络合物，有助于元素在热液中迁移。有助于元素在热液中迁移。S2-常与金属阳离子结合形成难溶的硫化物而沉常与金属阳离子结合形成难溶的硫化物而沉淀成矿。淀成矿。 上式可见，影响上式可见，影响H2S解离的因素是热液中解离的因素是热液中H2S的浓度和的浓度和pH值：值：H2S的溶解度又与压力呈正相的溶解度又与压力呈正相关，与温度呈负相关；关，与温度呈负相关；pH值低溶液中值低溶液中HS-高，高，有利于矿质的迁移，有

7、利于矿质的迁移，pH值高溶液中值高溶液中S2-高，有高，有利于硫化物的沉淀）。利于硫化物的沉淀）。2005-11-048 故气液矿床中，大量硫化物沉淀于中故气液矿床中，大量硫化物沉淀于中低温阶段，当溶液为碱性时，低温阶段，当溶液为碱性时，H+溶度降低，溶度降低，有利于形成金属硫化物。有利于形成金属硫化物。2005-11-049O O在地壳表层呈在地壳表层呈O2，溶于水则称，溶于水则称O2-，一般来，一般来说，距地表越深，说，距地表越深，O越少。所以，深部形成硫化越少。所以，深部形成硫化物，浅部常形成氧化物。当然，这还与氧化还物，浅部常形成氧化物。当然，这还与氧化还原剂有关。也与元素本身性质有关

8、，如亲硫与原剂有关。也与元素本身性质有关，如亲硫与亲氧元素有关。亲氧元素有关。如铁：可以形成黄铁矿、白铁矿、磁铁矿、赤如铁：可以形成黄铁矿、白铁矿、磁铁矿、赤铁矿铁矿铜可形成黄铜矿、赤铜矿、黑铜矿等。铜可形成黄铜矿、赤铜矿、黑铜矿等。2005-11-0410CO2 高温条件下为中性分子，温度降低水合为高温条件下为中性分子，温度降低水合为H2CO3并解离，并解离，H2CO3=H+HCO3-(利于矿质迁移利于矿质迁移)，HCO3-=H+CO32-（有利于形成难溶碳酸盐沉淀（有利于形成难溶碳酸盐沉淀成矿）成矿）与与H2S性状相似，性状相似，HCO3-和和CO32-与热液的温度、与热液的温度、压力和压

9、力和pH值有关，温度降低和值有关，温度降低和pH值升高有利于成值升高有利于成矿元素以碳酸盐沉淀。矿元素以碳酸盐沉淀。2005-11-0411 卤族元素卤族元素热液中主要卤族元素是热液中主要卤族元素是F和和Cl。a、卤族元素的化合物（尤其是氯化物）是强、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电解质，电解后强烈影响热液的pH值；值；b、大部分金属元素的卤化物都有较大的溶解、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。合物，还有部分卤化物高温时具有挥发性质。卤族元

10、素的这些重要性质有助于热液中有用组卤族元素的这些重要性质有助于热液中有用组分的迁移。分的迁移。2005-11-04123、气水热液的物理性质、气水热液的物理性质a、状态：气态（高温低压条件）、液态（高、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）压中低温条件）、超临界状态（高温高压条件）b、温度变化范围：、温度变化范围：50800C，一般成矿温度：，一般成矿温度：100 600C2005-11-04131、有关矿床的成因类型：、有关矿床的成因类型：a、热液矿床、热液矿床 W-Sn-Mo-Bi ， Cu-Pb-Zn， Hg-Sb-Au-Ag-As，b、接触交代矿

11、床、接触交代矿床2、有关矿种：、有关矿种：a、主要金属矿种：、主要金属矿种：Fe、Mn，Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Sb、Hg，Au、Ag，Li、Be、Nb、Ta，U、Thb、非金属矿产：云母、石棉、萤石、水晶、明矾石、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、菱叶腊石、蛇纹岩，硫铁矿、重晶石、天青石、滑石、菱镁矿等镁矿等（二）气水热液的意义二）气水热液的意义2005-11-0414（一）、成矿流体来源（一）、成矿流体来源 成矿流体（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，

12、也是人们目前大力研究的一个课题。 资料表明，成矿的热水溶液是多组分体系多组分体系，其来源是多途径，类型是多种多样多种多样的，而且不同来源和成因的溶液常常是相互掺杂混合，它们的形成常常有一个漫长的发展过程。 总括起来成矿成矿流体的来源主要有以下6种类型：二、成矿流体与成矿物质来源二、成矿流体与成矿物质来源2005-11-04151、岩浆水：、岩浆水：1）、成因：岩浆热液是岩浆中所含的）、成因：岩浆热液是岩浆中所含的H2O及及其他挥发组分在岩浆上侵和冷凝结晶过程中，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

13、出形成的。学成分一起被析出形成的。 这种气液是岩浆结晶期后作用的产物。它这种气液是岩浆结晶期后作用的产物。它一方面可能形成伟晶岩和伟晶岩矿床，另一方一方面可能形成伟晶岩和伟晶岩矿床，另一方面，也可以形成气水热液矿床。面，也可以形成气水热液矿床。 2005-11-04162）、特征：人们不可能直接得到岩浆水，但通）、特征：人们不可能直接得到岩浆水，但通过氢过氢-氧同位素的计算可以确定岩浆水的参与：氧同位素的计算可以确定岩浆水的参与：D=40 80（矿床地球化学（矿床地球化学P481.1997）（或（或D= 50 80，流体包裹体地质学，流体包裹体地质学P206），），18OH2O=5.59.5（

14、或（或18OH2O=+6+8）。）。H-O同位素与初生水相同位素与初生水相似，似，CO2、Na+、K+、Si4+、Al3+、SO42-、Cl-有有所增加。所增加。 2005-11-04172005-11-0418 2、地下水、地下水 1）、成因：地下水热液是大陆地区向下渗）、成因：地下水热液是大陆地区向下渗透的地下水及沉积物中的封存水因地热梯度的透的地下水及沉积物中的封存水因地热梯度的影响和（或）受深部岩浆的烘烤，温度升高、影响和（或）受深部岩浆的烘烤，温度升高、化学活动性增强进而从所经岩石中溶解了成矿化学活动性增强进而从所经岩石中溶解了成矿物质而形成的。物质而形成的。2005-11-0419

15、2005-11-04202）、特征：地下水热液）、特征：地下水热液H2O的氢氧同位素接近的氢氧同位素接近大气降水线，温度多属中、低温，多富大气降水线，温度多属中、低温，多富Ca2、Na。2005-11-04213 3、海水、海水 海水热液是向下渗透的海水受深部岩浆的海水热液是向下渗透的海水受深部岩浆的烘烤和地热梯度的影响，温度升高、化学活动烘烤和地热梯度的影响，温度升高、化学活动性增强进而从所经岩石中溶解了成矿物质而形性增强进而从所经岩石中溶解了成矿物质而形成的。此种热液多形成于洋中脊及岛湖环境，成的。此种热液多形成于洋中脊及岛湖环境，热液热液H H2 2O O的氢氧同位素接近海水的标准值。的

16、氢氧同位素接近海水的标准值。2005-11-04222005-11-04234、变质水：、变质水：1）、成因：变质热液是岩石在变质过程中随变）、成因：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、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。矿物的结晶水和结构水溶解了成矿物质形成的。如沉积岩（含水如沉积岩（含水2030%）绿片岩相（一般含绿片岩相（一般含水水6%）角闪岩相（含水角闪岩相（含水1 2%）麻粒岩相麻粒岩相（含水（含水0.5%），可见变质过程中可产生大量的变），可见变质过程中可产生大量的变质热液。质热液。2）、特征：变质

17、热液）、特征：变质热液H2O的的18O=5 25，D=20 65，多富，多富CO2。2005-11-04245、建造水、建造水(封存水、地层水封存水、地层水) 与沉积物同时保存的盆地水、颗粒间隙中与沉积物同时保存的盆地水、颗粒间隙中的孔隙水。的孔隙水。6、油田水、油田水 为一种建造水，富含有机质流体，一般具为一种建造水，富含有机质流体，一般具溶解成矿物质的能力，从而变成含矿流体。溶解成矿物质的能力，从而变成含矿流体。2005-11-0425（二）成矿物质来源（二）成矿物质来源（1）上地幔源）上地幔源 （或（或“硅镁质岩浆源硅镁质岩浆源”）：）：这主这主要是指由硅镁质岩浆源自上地幔携带而来的成矿

18、要是指由硅镁质岩浆源自上地幔携带而来的成矿元素所形成的矿床，其中最主要的有：元素所形成的矿床，其中最主要的有：与镁铁质、超镁铁质岩和部分碱性岩有关的与镁铁质、超镁铁质岩和部分碱性岩有关的岩浆结晶分异、熔离分异矿床岩浆结晶分异、熔离分异矿床与镁铁质火山作用有关的矿床：块状硫化物与镁铁质火山作用有关的矿床：块状硫化物矿床矿床MSD （Massive Sulphide Deposits） 金伯利岩中的金刚石矿床、碳酸岩中的稀有金伯利岩中的金刚石矿床、碳酸岩中的稀有元素矿床、安山岩中的磁铁矿矿床元素矿床、安山岩中的磁铁矿矿床 2005-11-0426(2)地壳深部来源（花岗岩类来源，或地壳深部来源（花

19、岗岩类来源，或“硅铝质岩硅铝质岩浆重熔混浆源浆重熔混浆源”）：）：这主要是指在地壳的深部这主要是指在地壳的深部（一般大于（一般大于15公里，温度公里，温度600-700以上，压力大以上，压力大于于200MaPa），发生硅铝质地壳的改造、变质和），发生硅铝质地壳的改造、变质和重熔，产生花岗岩。重熔，产生花岗岩。 （3）地壳表层来源）地壳表层来源 ：指来源于含矿建造（或矿指来源于含矿建造（或矿源层）、与岩浆或混浆作用无关的、由地下水或源层）、与岩浆或混浆作用无关的、由地下水或上升的非岩浆热液溶解萃取的物质上升的非岩浆热液溶解萃取的物质. 2005-11-0427（4）地面来源：）地面来源：即指暴露

20、于地球表面的原岩即指暴露于地球表面的原岩或原生矿床，经过表生风化等外生作用，其或原生矿床，经过表生风化等外生作用，其中的成矿元素形成了风化矿床和沉积矿床。中的成矿元素形成了风化矿床和沉积矿床。（5）宇宙来源）宇宙来源 ：指从宇宙空间直接降落到指从宇宙空间直接降落到地球表面的陨石、宇宙尘埃等物质，形成矿地球表面的陨石、宇宙尘埃等物质，形成矿床，如现在有争议的加拿大肖德贝里铜床，如现在有争议的加拿大肖德贝里铜-镍硫镍硫化物矿床。化物矿床。 2005-11-0428（三）判断成矿物质来源的方法（三）判断成矿物质来源的方法1、地球化学示踪、地球化学示踪有关地质体含矿性的研究有关地质体含矿性的研究地球化

21、学异常的研究地球化学异常的研究2、年代学方法、年代学方法3、稳定同位素方法、稳定同位素方法4、地质方法、地质方法2005-11-0429三、成矿物质运移、沉淀三、成矿物质运移、沉淀 （一）、气水热液运移的原因（一）、气水热液运移的原因 大多数热液矿床是自下而上运移的热大多数热液矿床是自下而上运移的热液形成的。引起气液上升的原因，主要有液形成的。引起气液上升的原因，主要有以下几种：以下几种：2005-11-0430 1 1、压力差：、压力差： 内压力：内压力： 溶液依靠自身的力量溶液依靠自身的力量( (含挥发性组分含挥发性组分) )，打开通道而发生上升运移，即处入地下较深打开通道而发生上升运移，

22、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。着各种大小裂隙、破碎带运动。 2005-11-0431 外压力外压力 当构造运动发生时则可产出大量断层，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（构造挤压、重力、静压力）的同部位压力差（构造挤压、重力、静压力）的驱使下向减压方向运移。驱使下向减压方向运移。2005-11-0432 虹吸作用虹吸作用 当当 构造形成大

23、量裂隙时，尤其是那些隐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，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），并从而能吸取周围的含矿热液（虹吸作用），并产生沉淀。这实质上也是压力差所产生的运移，产生沉淀。这实质上也是压力差所产生的运移，大多数育矿脉，如阿尔卑斯型大多数育矿脉，如阿尔卑斯型Pb,ZnPb,Zn矿脉，被矿脉，被认为是这样形成的。认为是这样形成的。2005-11-0433 2 2、密度差、密度差 原始成因的多种溶液，若它的密度不同，原始成因的多

24、种溶液，若它的密度不同，产生密度差引起物质的对流。另外，局部热产生密度差引起物质的对流。另外，局部热源，如地壳深部的岩浆热能或变质热能，地源，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。流循环，从而使密度小的上升。 另外，含盐度很高的含矿溶液因密度较大另外，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。的密度差也能推动含矿热液的运移。2005-11-0434 (二二)、气水热液中成矿物质的搬运方式、气水热液中成

25、矿物质的搬运方式 气水热液中成矿元素的搬运形式是现代矿气水热液中成矿元素的搬运形式是现代矿床学和地球化学的重要研究课题之一，它对于床学和地球化学的重要研究课题之一，它对于研究热液矿床的成矿条件，元素和矿物的共生研究热液矿床的成矿条件，元素和矿物的共生关系，矿床的分带以及成矿专属性等等都有直关系，矿床的分带以及成矿专属性等等都有直接的联系。接的联系。关于气水热液中成矿元素（主要是金属元素）的关于气水热液中成矿元素（主要是金属元素）的搬迁运移形式主要有以下几种假说搬迁运移形式主要有以下几种假说2005-11-0435 成络合物的形式成络合物的形式 目前，成矿物质在热液中以络合物形式搬运目前，成矿物

26、质在热液中以络合物形式搬运的假说，获得最为广泛的支持。气水热液可以呈的假说，获得最为广泛的支持。气水热液可以呈络合物形式从岩石，矿物中萃取金属元素。大多络合物形式从岩石，矿物中萃取金属元素。大多数络合物的溶解度很大，如数络合物的溶解度很大，如AgSH比比Ag的溶解度大的溶解度大1091012倍。倍。 络合物还具有很大的稳定性，在溶液中能长距络合物还具有很大的稳定性，在溶液中能长距离搬运，而不致于在中途发生水解和沉淀。金属离搬运，而不致于在中途发生水解和沉淀。金属络合物还可溶于气体中，使许多成矿元素以气体络合物还可溶于气体中，使许多成矿元素以气体状态迁移。实验证明，许多金属如状态迁移。实验证明，

27、许多金属如Nb、Ta、 W、Sn、Be、Fe、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、 Hg、Sb、U 等均能以络合物形式在热液中迁移。等均能以络合物形式在热液中迁移。 2005-11-0436由一个简单的离子和几个中性分子（或在由一个简单的离子和几个中性分子（或在溶液中能独立存在的离子）结合而成的溶液中能独立存在的离子）结合而成的复杂离子叫洛阴离子，含有络因离子的复杂离子叫洛阴离子，含有络因离子的化合物叫络合物，如：化合物叫络合物，如： 3NaCl+FeCl3=Na3FeCl6, 式中的式中的Na3FeCl6即为即为络合物。络合物。什么叫络合物什么叫络合物：2005-11-0437 以卤化物的形式以卤

28、化物的形式 我们在许多矿床的矿石矿物中常见到的硫化我们在许多矿床的矿石矿物中常见到的硫化物，氧化物，如方铅矿，闪锌矿，黄铁矿，黄物，氧化物，如方铅矿，闪锌矿，黄铁矿，黄铜矿，锡石，黑钨矿，赤铁矿，磁铁矿等，它铜矿，锡石，黑钨矿，赤铁矿，磁铁矿等，它们的溶解度很小，表明热液矿床中的矿物，绝们的溶解度很小，表明热液矿床中的矿物，绝大多数是成矿作用过程中形成不易溶解的化合大多数是成矿作用过程中形成不易溶解的化合物沉淀的结果，而不表示这些矿物即是以这种物沉淀的结果，而不表示这些矿物即是以这种方式搬运的。考虑到一些火山喷出物中含有大方式搬运的。考虑到一些火山喷出物中含有大量的量的HCl、HF等气体等气体

29、.火山热泉中常含有高盐度火山热泉中常含有高盐度的氯化物溶液及含丰富的的氯化物溶液及含丰富的Pb、Zn、Cu、Fe、Ag、W、Mo等成矿元素。等成矿元素。 2005-11-0438 一些高温热液矿床，矽卡岩矿床中含有多一些高温热液矿床，矽卡岩矿床中含有多量量F、Cl等气成矿物。矿物气液包裹体的研究等气成矿物。矿物气液包裹体的研究表明，含矿热液是一种含盐度较高的表明，含矿热液是一种含盐度较高的K、Na氯氯化物溶液。重金属的简单卤化物具有高挥发性化物溶液。重金属的简单卤化物具有高挥发性和溶解度。因此有人认为许多金属元素呈卤化和溶解度。因此有人认为许多金属元素呈卤化物形式搬运的。物形式搬运的。2005

30、-11-0439 以胶体的形式以胶体的形式 由于在热液矿床中，发现有矿石的胶状构造，因此由于在热液矿床中，发现有矿石的胶状构造，因此许多地质学者认为成矿物质在热液中是呈胶体状态被许多地质学者认为成矿物质在热液中是呈胶体状态被搬运的。同时实验证明，金属硫化物在胶体溶液中的搬运的。同时实验证明，金属硫化物在胶体溶液中的含量比它在真溶液中的溶解度大含量比它在真溶液中的溶解度大100万倍。而且胶体万倍。而且胶体溶液的形成条件，几乎可以在任何温度、压力条件下溶液的形成条件，几乎可以在任何温度、压力条件下产生。产生。 在气水热液成矿过程中，在气水热液成矿过程中，SiO2、Fe(OH)3、Au、Ag、Pb、

31、Zn等硫化物或其它化合物均能以胶体状态等硫化物或其它化合物均能以胶体状态迁移。金矿：黄铁矿型金矿，石英多金属脉型金矿，迁移。金矿：黄铁矿型金矿，石英多金属脉型金矿，斑岩型金矿，矽卡岩型金矿，石英脉金矿中均有产出。斑岩型金矿，矽卡岩型金矿，石英脉金矿中均有产出。石英，硫化物，硅酸盐，碳酸盐，铁的氧化物等均可石英，硫化物，硅酸盐，碳酸盐，铁的氧化物等均可作为胶体金的载体矿物。作为胶体金的载体矿物。 2005-11-0440 呈真溶液的形式呈真溶液的形式 由于在气水热液矿床中，矿物大多以硫化物的形式由于在气水热液矿床中，矿物大多以硫化物的形式出现，因此人们早就认为成矿物质是以简单硫化物的真出现，因此

32、人们早就认为成矿物质是以简单硫化物的真溶液的形式被搬运的。溶液的形式被搬运的。 但是这种看法很快能为人们所否定。因为发现重金但是这种看法很快能为人们所否定。因为发现重金属硫化物在水中的溶解度极小，例如铜的硫化物在不同属硫化物在水中的溶解度极小，例如铜的硫化物在不同温度（温度（25400）和不同的）和不同的PH值（值（713）的溶液）的溶液中，溶解度变化范围为中，溶解度变化范围为1010-62.310-24克分子克分子/升。升。此外，矿物中的其它金属矿物如赤铁矿、锡石、黑钨矿此外，矿物中的其它金属矿物如赤铁矿、锡石、黑钨矿等基本上也是不溶于水的。那么，要形成硫化物矿床，等基本上也是不溶于水的。那

33、么，要形成硫化物矿床，就需要多得不可估量的海水，例如有人估算过要想沉淀就需要多得不可估量的海水，例如有人估算过要想沉淀几吨硫化铜矿石，就需要整个地中海那么多的海水，这几吨硫化铜矿石，就需要整个地中海那么多的海水，这当然是不可能的。当然是不可能的。2005-11-0441 因此，人们更多地认为热液矿床中的矿物因此，人们更多地认为热液矿床中的矿物大多数是各种化学反应过程中所形成的不易大多数是各种化学反应过程中所形成的不易溶解的化合物沉淀的结果，也即矿石的形成溶解的化合物沉淀的结果，也即矿石的形成是热液搬运的后期或最后的现象，而不是它是热液搬运的后期或最后的现象，而不是它们呈真溶液在热液中的最初形式

34、，或说明它们呈真溶液在热液中的最初形式，或说明它们就是呈真溶液形式搬运的。们就是呈真溶液形式搬运的。2005-11-0442 (三三)、气水热液运移的通道、气水热液运移的通道 气水热液的运移通道主要是岩石中的区气水热液的运移通道主要是岩石中的区域性大断层、区域性大裂隙，以及巨大的渗域性大断层、区域性大裂隙，以及巨大的渗水层。水层。2005-11-04431、非构造孔隙：、非构造孔隙：晶间及粒间孔隙、原生节理、层间孔晶间及粒间孔隙、原生节理、层间孔隙等。隙等。 2、 构造裂隙：构造裂隙：断裂、节理、劈理、片理等。断裂、节理、劈理、片理等。 依据对热液成矿的控制作用分为：依据对热液成矿的控制作用分

35、为： a、导矿构造：、导矿构造：把深部含矿热液引入矿田及矿带的构把深部含矿热液引入矿田及矿带的构造造，控制矿田及成矿带的分布控制矿田及成矿带的分布。 b、配矿构造：、配矿构造：把热液从导矿构造引入成矿地段的构把热液从导矿构造引入成矿地段的构造造，控制矿床的分布控制矿床的分布。 c、容矿构造：、容矿构造：热液矿质沉淀成矿时所在的构造（沉热液矿质沉淀成矿时所在的构造（沉淀成矿的场所）淀成矿的场所），控制矿体形状和分布控制矿体形状和分布。2005-11-0444导矿、配矿、容矿构造关系示意图导矿、配矿、容矿构造关系示意图2005-11-0445（四）、气水热液中成矿物质沉淀的原因（四）、气水热液中成

36、矿物质沉淀的原因 成矿物质在气水热液中经过一定距离搬迁之后，成矿物质在气水热液中经过一定距离搬迁之后，如果环境的物理如果环境的物理- -化学条件发生变化，气水热液体系化学条件发生变化，气水热液体系的化学平衡就会被破坏，因而其中被携带的成矿物的化学平衡就会被破坏，因而其中被携带的成矿物质就会呈各种形式沉淀集中，形成各种金属硫化物质就会呈各种形式沉淀集中，形成各种金属硫化物及氧化物等。引起成矿物质沉淀富集的原因有：及氧化物等。引起成矿物质沉淀富集的原因有：2005-11-04461 1、由于简单离子交换反应，破坏了络合物而、由于简单离子交换反应，破坏了络合物而形成沉淀：形成沉淀： 如当钨的易溶络合

37、物与灰岩相遇，常发如当钨的易溶络合物与灰岩相遇，常发生离子交换形成白钨矿：生离子交换形成白钨矿： R R2 2WOWO4 4+CaCO+CaCO3 3CaWOCaWO4 4（白钨矿）（白钨矿）+R+R2 2COCO3 3 式中，式中，R R为碱金属为碱金属K.NaK.Na阳离子，故常伴生有阳离子，故常伴生有钾长石化，钠长石化，云母化。钾长石化，钠长石化，云母化。2005-11-0447 2 2、 由于水解作用由于水解作用 一些高价阳离子一些高价阳离子FeFe3+3+、SnSn4+4+、TiTi4+4+、ZrZr4+4+、HfHf4+4+、TaTa5+5+、等的络合物，当其分解后常发生、等的络合

38、物，当其分解后常发生水解，形成氧化物或硫化物：水解，形成氧化物或硫化物： 2Na2Na3 3FeClFeCl6 6+3H+3H2 2OFeOFe2 2O O3 3+6NaCl+6HCl+6NaCl+6HCl2005-11-04483 3、由于温度、压力及组分浓度的变化，破坏了、由于温度、压力及组分浓度的变化，破坏了体系的化学平衡体系的化学平衡 如如PbPb、ZnZn等的硫化物在热液中与其氢氧等的硫化物在热液中与其氢氧化物和硫化氢化物和硫化氢H H2 2S S的平衡是与压力、温度相关的平衡是与压力、温度相关联的：联的： Pb(OH)Pb(OH)2 2+H+H2 2SPbS+2HSPbS+2H2

39、2O O（降温向右，升温向左）（降温向右，升温向左）Zn(OH)Zn(OH)2 2+H+H2 2SZnS+2HSZnS+2H2 2O O（降温向右，升温向左）（降温向右，升温向左） 温度、压力对于这几个平衡式有很大的温度、压力对于这几个平衡式有很大的影响，当温度降低时反应向右进行，形成硫化影响，当温度降低时反应向右进行，形成硫化物沉淀。升温时反应向左进行物沉淀。升温时反应向左进行。2005-11-04494 4、 由于氧化还原反应由于氧化还原反应u氧化：氧化：NaNa2 2HgSHgS2 2+H+H2 2O+OHgS+2NaOH+(S)O+OHgS+2NaOH+(S) Fe Fe2+2+FeF

40、e3+3+( (磁铁矿、黄铁矿磁铁矿、黄铁矿褐铁矿，赤铁矿褐铁矿，赤铁矿) )u还原：还原：U U6+6+UU4+4+O+O2 2（变成变成UOUO2 2非晶质铀矿），氧化还非晶质铀矿），氧化还原反应尤其对金属硫化物矿床的形成具有很大意义：原反应尤其对金属硫化物矿床的形成具有很大意义：硫酸盐硫酸盐SS6+6+O O4 4 2-2-HH2 2S S2-2-或或HS-HS-，而而H H2 2S S2-2-和和HSHS- -都是都是对金属硫化物的形成沉淀不可缺少的物质。对金属硫化物的形成沉淀不可缺少的物质。2005-11-04505 5、 由于含矿溶液由于含矿溶液PHPH值的变化值的变化 许多易溶的

41、络合物或其它化合物，只是许多易溶的络合物或其它化合物，只是溶液在一定的溶液在一定的pHpH值范围内才处于稳定状态，值范围内才处于稳定状态，而当而当pHpH值超出这个范围时，就可能使溶液体值超出这个范围时，就可能使溶液体系失去平衡系失去平衡 ，产生化合物的分解或沉淀。，产生化合物的分解或沉淀。2005-11-04516 6、由于不同成因的溶液的互相混合，或者溶、由于不同成因的溶液的互相混合，或者溶液与岩石发生化学反应液与岩石发生化学反应 由于不同成因的溶液的互相混合，或者溶液与由于不同成因的溶液的互相混合，或者溶液与岩石发生化学反应都会改变溶液的成分，破坏溶液岩石发生化学反应都会改变溶液的成分，

42、破坏溶液的化学平衡。的化学平衡。 例如，含有金属阳离子的热液，与含例如，含有金属阳离子的热液，与含H H2 2S S的热液的热液汇合就会发生反应生成金属的硫化物沉淀。汇合就会发生反应生成金属的硫化物沉淀。2005-11-04527 7、由于胶体的凝聚（胶体的破坏）、由于胶体的凝聚（胶体的破坏） 人们认为胶体是成矿物质搬运的一种人们认为胶体是成矿物质搬运的一种方式，因此当胶体在下述情况下将会产生凝方式，因此当胶体在下述情况下将会产生凝聚而使成矿物质沉淀集中：聚而使成矿物质沉淀集中： a.a.胶体遇到电解质；胶体遇到电解质； b.b.胶体过饱和；胶体过饱和； c.PHc.PH值的变化值的变化; ;

43、 d. d.遇到带有相反电荷的另一种胶体；遇到带有相反电荷的另一种胶体； e.e.胶体的浓度加大。胶体的浓度加大。2005-11-0453四、热液矿床的成矿方式四、热液矿床的成矿方式 由于各种化学反应的结果，促使矿物在围岩中大由于各种化学反应的结果，促使矿物在围岩中大量沉淀析出形成矿床。这些化学反应可以直接在母岩量沉淀析出形成矿床。这些化学反应可以直接在母岩体顶部或接触带附近，或在远离母岩体的裂隙空洞中，体顶部或接触带附近，或在远离母岩体的裂隙空洞中，或在任何岩石的裂隙中，沉淀析出的矿物充填在裂隙或在任何岩石的裂隙中，沉淀析出的矿物充填在裂隙内，成为充填矿床。内，成为充填矿床。 也可以与围岩发

44、生置换化学反应，交代围岩，形也可以与围岩发生置换化学反应，交代围岩，形成交代矿床。成交代矿床。 因此，气水热液矿床成矿方式可以分为两种，即因此，气水热液矿床成矿方式可以分为两种，即充填作用和交代作用。充填作用和交代作用。2005-11-04541、充填作用和充填矿床、充填作用和充填矿床 定义定义 含矿气水热液在化学性质不活泼的围岩中含矿气水热液在化学性质不活泼的围岩中流动时，由于气液的物化条件的改变，使其中流动时，由于气液的物化条件的改变，使其中的成矿物质直接沉淀于各种裂隙，空隙中而与的成矿物质直接沉淀于各种裂隙，空隙中而与围岩之间没有明显化学反应和物质交换，这种围岩之间没有明显化学反应和物质

45、交换，这种成矿作用称为充填作用，由充填作用形成的矿成矿作用称为充填作用，由充填作用形成的矿床叫充填矿床。床叫充填矿床。 2005-11-0455特点特点a.a.充填矿床是典型的后生矿床，因为矿体比围岩形充填矿床是典型的后生矿床，因为矿体比围岩形成时间要晚得多（注意与岩浆矿床中的成时间要晚得多（注意与岩浆矿床中的“贯入式贯入式”区别）区别） b.b.矿体形状：决定于原来裂隙的形状，多呈脉状，矿体形状：决定于原来裂隙的形状，多呈脉状，如我国南岭地区的含如我国南岭地区的含W W石英脉、含石英脉、含CuCu石英脉、萤石脉、石英脉、萤石脉、方解石脉、铅锌矿脉。而脉体的大小、规模、形态、方解石脉、铅锌矿脉

46、。而脉体的大小、规模、形态、组合特主要取决于各种裂隙、节理、破碎带、角砾组合特主要取决于各种裂隙、节理、破碎带、角砾岩体、多孔性岩层、层面、不整合面等的产状，因岩体、多孔性岩层、层面、不整合面等的产状，因此种类很多：微脉、细脉、小此种类很多：微脉、细脉、小- -中中- -大脉以及单脉、大脉以及单脉、复脉、平行脉、网状脉、穿层脉等。复脉、平行脉、网状脉、穿层脉等。2005-11-0456c.c.接触关系：矿体与围岩接触关系明显，规则，二者接触关系：矿体与围岩接触关系明显，规则，二者界线截然。界线截然。d.d.矿石组构：具有充填作用的特殊组构，其中有：梳矿石组构：具有充填作用的特殊组构，其中有：梳

47、状构造状构造- -晶体垂直脉壁生长，又称对带状。晶洞构造：晶体垂直脉壁生长，又称对带状。晶洞构造：晶簇构造；角砾状构造。晶簇构造；角砾状构造。e.e.在宏观上，交代作用的标志不明显或不存在，或者在宏观上，交代作用的标志不明显或不存在，或者说交代作用不重要。脉体中常有围岩的残留体，碎说交代作用不重要。脉体中常有围岩的残留体，碎块。它们还保留原岩的特征，如层理，化石，而并块。它们还保留原岩的特征，如层理，化石，而并不显示被交代的迹象。不显示被交代的迹象。 2005-11-0457 2、交代作用和交代矿床、交代作用和交代矿床 概念概念 交代作用即置换作用。指含矿交代作用即置换作用。指含矿 气水热气水

48、热液与化学性质活泼的围岩发生化学反应，生液与化学性质活泼的围岩发生化学反应，生成新矿物的作用叫交代作用。由交代作用形成新矿物的作用叫交代作用。由交代作用形成的矿床叫做交代矿床。成的矿床叫做交代矿床。 2005-11-0458 一般说来，交代作用是早期形成的岩石或矿床，在一般说来，交代作用是早期形成的岩石或矿床，在气水热液作用下，发生物质的带进带出，一系列的旧矿气水热液作用下，发生物质的带进带出，一系列的旧矿物为新矿物所取代。这一作用无论是在内生条件下，还物为新矿物所取代。这一作用无论是在内生条件下，还是在外生条件下都能广泛发育。它是许多气水热液矿床是在外生条件下都能广泛发育。它是许多气水热液矿

49、床的重要成矿方式。的重要成矿方式。 交代作用是当含矿气水热液在原岩或矿床的各种交代作用是当含矿气水热液在原岩或矿床的各种 裂隙、孔隙中流动渗透时，由于围岩和气液是两种不同裂隙、孔隙中流动渗透时，由于围岩和气液是两种不同的物的物-化体系，因此当它们构成一个体系时，或者在空化体系，因此当它们构成一个体系时，或者在空间上共生，必然力图达到化学平衡，于是就发生各种类间上共生，必然力图达到化学平衡，于是就发生各种类型的化学反应。型的化学反应。 这种交代作用，对于成矿物质的活化转移及集中、这种交代作用，对于成矿物质的活化转移及集中、矿体的形成及围岩的蚀变，都具有十分重要的意义。矿体的形成及围岩的蚀变，都具

50、有十分重要的意义。2005-11-0459 特点特点 a. 同时性：旧矿物的消失或解体和新矿物的形成几乎同时性：旧矿物的消失或解体和新矿物的形成几乎是同时形成的。是同时形成的。 b. 固态性：交代作用是成矿溶液与固体岩石直接发生固态性：交代作用是成矿溶液与固体岩石直接发生作用，被交代的岩石始终保持固体状态，因此有时可作用，被交代的岩石始终保持固体状态，因此有时可以保存原岩的组构，矿物的假象，甚至生物遗迹等。以保存原岩的组构，矿物的假象，甚至生物遗迹等。例如硅化木的年轮。例如硅化木的年轮。 c. 等体积性：交代过程中一般不发生体积的改变，即等体积性：交代过程中一般不发生体积的改变，即交代作用是受

51、等体积定律支配的，交代作用前后岩石交代作用是受等体积定律支配的，交代作用前后岩石的体积相等。否则就有很多事情不好办，说不清。比的体积相等。否则就有很多事情不好办，说不清。比如古生物中的化石：应该是原生生物的体积与化石的如古生物中的化石：应该是原生生物的体积与化石的体积未变，否则麦粒蜓体积未变，否则麦粒蜓是否原为潜水艇般大小？三是否原为潜水艇般大小？三叶虫叶虫是否原为飞机般大小？是否原为飞机般大小？2005-11-0460 d.特殊的组构：交代作用形成的矿石，矿物组合特殊的组构：交代作用形成的矿石，矿物组合都有一定的特征。（如都有一定的特征。（如P90-91）所形成的矿体外形不）所形成的矿体外形

52、不规则，与围岩多呈逐变过渡关系。由于交代作用强规则，与围岩多呈逐变过渡关系。由于交代作用强弱程度不同，有些地方还可见到未交代的残余围岩。弱程度不同，有些地方还可见到未交代的残余围岩。交代作用可形成完好的变斑晶，它们可以切割围岩交代作用可形成完好的变斑晶，它们可以切割围岩的原生构造生长。交代作用形成的矿体中常保存原的原生构造生长。交代作用形成的矿体中常保存原岩的结构构造，如层理、交错层、片理、化石岩的结构构造，如层理、交错层、片理、化石。2005-11-0461 交代作用的方式交代作用的方式 交代作用分为交代作用分为“渗滤交代的作用渗滤交代的作用”和和“扩散交代扩散交代作用作用”两种。两种。 a

53、.渗滤交代作用：在岩石较大的孔隙中或裂隙中，由渗滤交代作用：在岩石较大的孔隙中或裂隙中，由于于压力差压力差而发生流动的气水热液，与岩石之间发生而发生流动的气水热液，与岩石之间发生组分交换的交代作用，叫渗滤交代作用。组分交换的交代作用，叫渗滤交代作用。 这也就是说，气水热液由于这也就是说，气水热液由于压力差压力差的驱使，在岩的驱使，在岩石中发生流动，而在流动过程中与周围的岩石发生石中发生流动，而在流动过程中与周围的岩石发生化学反应。在交代过程中，岩石与热液之间组分的化学反应。在交代过程中，岩石与热液之间组分的带入带出，主要是靠流经岩石中的溶液完成的。这带入带出，主要是靠流经岩石中的溶液完成的。这

54、种交代作用的范围往往很大，可达几百公里。种交代作用的范围往往很大，可达几百公里。2005-11-0462b.b.扩散交代作用：扩散交代作用： 气水热液由于浓度差引起组分扩散而与围岩发气水热液由于浓度差引起组分扩散而与围岩发生物质交换，这种交代作用称为扩散交代作用。生物质交换，这种交代作用称为扩散交代作用。 这也就是说，这种交代作用是通过组分在岩石这也就是说，这种交代作用是通过组分在岩石的粒间溶液的扩散作用来实现的，并不是靠溶液的的粒间溶液的扩散作用来实现的，并不是靠溶液的流动来实现的。这时的溶液基本上处于静止状态，流动来实现的。这时的溶液基本上处于静止状态，而由于两部分岩石之间的组分存在着浓度

55、梯度，于而由于两部分岩石之间的组分存在着浓度梯度，于是引起了物质的扩散。在浓度梯度的作用下，某种是引起了物质的扩散。在浓度梯度的作用下，某种组分总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散的。组分总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散的。相比较之下，扩散交代作用范围较小，作用的规模相比较之下，扩散交代作用范围较小，作用的规模也小。也小。2005-11-0463影响、决定交代作用进行的因素影响、决定交代作用进行的因素 a. a. 组分的活动性及其浓度：一般说来，化学性质越活组分的活动性及其浓度：一般说来，化学性质越活泼，浓度越大，交代作用就越强烈。按照体系活动性，泼，浓度越大，交代作用就越强烈。按照体系活

56、动性，气水热液中的组分可以分为两类：气水热液中的组分可以分为两类： 惰性组分：惰性组分：指围岩与热液接触时不发生显著交代作指围岩与热液接触时不发生显著交代作用的那些组分，即不易为热液带入带出的那些组分。用的那些组分，即不易为热液带入带出的那些组分。 活动性组分：活动性组分：在交代作用中易为热液带入带出的那在交代作用中易为热液带入带出的那些组分。些组分。 按其相对活动性由大到小排列为：按其相对活动性由大到小排列为： 最活动的：最活动的：H H2 2O O，COCO2 2 多数情况下活动的：多数情况下活动的：S S，SOSO2 2，ClCl，K K2 2O O，NaNa2 2O O，F F 在强交

57、代中活动的：在强交代中活动的：O O2 2，CaOCaO，MgOMgO，FeOFeO，SiOSiO2 2 一般最不活动的：一般最不活动的：P P2 2O O5 5，AlAl2 2O O3 3，TiOTiO2 2. .2005-11-0464 b.b.温度和压力：温度和压力： 含矿的气水热液在含矿的气水热液在高温条件高温条件下具有很大的扩散能下具有很大的扩散能力和化学活动性，因此容易与围岩力和化学活动性，因此容易与围岩发生强烈的交代作发生强烈的交代作用用。在。在高压条件高压条件下，几乎所有的岩石都可以与下，几乎所有的岩石都可以与热液发热液发生交代反应。生交代反应。 因此，温度和压力是影响交代作用

58、进行的重要外因此，温度和压力是影响交代作用进行的重要外部因素。当然，有些类型的反应如那些其生成物中有部因素。当然，有些类型的反应如那些其生成物中有气体产生的交代作用，压力太大反而不利于气体生成气体产生的交代作用，压力太大反而不利于气体生成物的逸出，因而不利于反应的进行。物的逸出，因而不利于反应的进行。 2005-11-0465c.c.围岩的性质和构造围岩的性质和构造 由于围岩的化学活泼性有很大的差别，因此成矿由于围岩的化学活泼性有很大的差别，因此成矿气液对不同化学成分和性质的围岩所发生的交代作用气液对不同化学成分和性质的围岩所发生的交代作用常有很大的差别。例如化学性质活泼的灰岩远比页岩常有很大

59、的差别。例如化学性质活泼的灰岩远比页岩和砂岩更易遭受交代。同样，碳酸盐质胶结的砂岩和砂岩更易遭受交代。同样，碳酸盐质胶结的砂岩（钙质砂岩），远比硅质胶结的砂岩易于交代。所以（钙质砂岩），远比硅质胶结的砂岩易于交代。所以成矿气液在流经各种围岩时，会发生十分明显的选择成矿气液在流经各种围岩时，会发生十分明显的选择性交代。性交代。碳酸盐类岩石碳酸盐类岩石-凝灰岩凝灰岩-基性喷出岩基性喷出岩-基性侵入岩基性侵入岩-酸性侵入岩酸性侵入岩-酸性喷出岩酸性喷出岩-泥质岩（千枚岩、板岩）泥质岩（千枚岩、板岩）2005-11-0466 另外，围岩裂隙的发育程度和破碎对于交另外，围岩裂隙的发育程度和破碎对于交代作

60、用的进行也有很大影响，裂隙越发育，破代作用的进行也有很大影响，裂隙越发育，破碎越厉害，越有利于气液的流动和集中，反应碎越厉害，越有利于气液的流动和集中，反应作用的表面积就越大，岩石与热液之间的反应作用的表面积就越大，岩石与热液之间的反应机会就越多，交代作用也越彻底。机会就越多，交代作用也越彻底。2005-11-04671、定义、定义 在气水热液矿床的形成过程中，由于在气水热液矿床的形成过程中，由于交交代作用，代作用，使矿体的使矿体的围岩围岩发生发生物理物理-化学化学以及以及矿矿物成分物成分上的种种上的种种变化变化叫做围岩蚀变。发生蚀叫做围岩蚀变。发生蚀变作用的岩石叫做蚀变围岩。变作用的岩石叫做