高级矿床学15与长英质岩浆侵入有关的热液矿床课件

1、刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床与长英质岩浆侵入有关的热液矿床中南大学：刘继顺2007-12-19 西宁刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床演讲提纲历史回顾热液成矿要素长英质岩浆侵入与成矿找矿意义刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床亲石亲铁亲铜元素刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床一、历史回顾20世纪前水成-火成论战的硝烟于18世纪中叶燃起，至19世纪末散去，最终火成论告捷，玄武岩浆一元论一统天下。Bowen硅酸质岩浆在重荷下结晶，极易溶组分主要富集在残余溶液里，因围压过大不能逸去而结合到矿物中，而更近地表时残余溶液常沸腾，而在火成岩及围岩粒间孔隙和裂隙中形成分馏柱，并从沸腾的原

2、地向外向上驱动迁移，与经过的围岩反应而成矿。与火成论有关的矿床成因认识，矿脉火成贯入论岩浆热液论。刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床一、历史回顾20世纪前ecker(1832)，Scheerer(1847)， Vogt(1893): Beaumont(1847)， V Cott(1859):矿与火成岩浆活动密切相关：）岩浆结晶分结，）侵入体上侵产生的热水流出物质，3）岩浆流体内部裂隙充填，4）气体喷射升华；5）长期驱动热水循环、萃取、沉淀，不限于特定时期与地点。天水下降溶解学派、侧分泌学派（ Hunt，1861；Phillips，1875；Hise，1901) ，不敌热水上升学派（Stel

3、zner,1879; Patera,1888; De Launay,1893;Kemp,1901,W Lingreen,1901;Weed,1903）刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床一、历史回顾林格伦时代1860-2-14 Kalmar, Sweden1882毕业于德国弗赖堡矿业学院，采矿工程师学位1883赴美，北美横贯大陆调查1884就职美国地调局，首席金属矿床地质师1897任教斯坦福1908任教MIT，1912地质系主任，教授，美国科学院院士，74岁退休1939-11-3去世WALDEMAR LINDGREN刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床一、历史回顾林格伦时代1906、191

4、1年分类、1922年补充、1933年修改机械富集矿床：地表条件化学富集矿床A地表水中生成：各种反应、蒸发而成；0-70,中到高压B岩石中生成由岩石中物质富集：风化( 0-100,中等压)、地下水环流( 0-100,中等压)变质( 0-400,高压)热水溶液：无火成活动（ 0-100,中等压）-远成低温与火成活动有关：浅成低温(50-200,中等压)、中成中温（200-500,高压）、深成高温(500-600,高压) 直接由岩浆生成：高温交代(500-800,高压)；升华(100-600,低至中等压)岩浆分异而成：岩浆矿床（700-1500,高压）伟晶岩矿床（ 575,高压）刘继顺 与长英质岩浆

5、侵入有关的热液矿床一、历史回顾林格伦时代矿石从热液中沉淀时的深度是决定热液化学强度的最重要因素吗？浅中深热液矿床、浅成高温矿床；提出缓慢降温压和快速降温压矿床刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床一、历史回顾林格伦时代1841-3-29生于波斯顿商家，卒于1911-3-28华盛顿1861哈佛毕业，赴欧地调，1866年底回波斯顿，任Fortieth Parallel助理地质师，北美地调1874伦敦地质学会会员1877入美国采矿工程师协会，3次当选副主席1879美国地调局落基山分部主任1892美国科学院院士，美国地质协会创始人，1903年当选主席1909哈佛大学和哥伦比亚大学名誉博士学位SAMUE

6、L FRANKLIN EMMONS刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床一、历史回顾林格伦时代岩基成矿论与地温分带由温度引起的矿物有序沉淀，强调温度作用，沿裂隙热液从下向上向外运移，形成由高温到低温的矿物分带序列：斑岩型、云英岩型、伟晶岩型矽卡岩型气成高温矿床深成高温矿床中成中温矿床浅成低温矿床远成低温矿床岩基中心及内部无工业矿体刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床一、历史回顾层控矿床时代起于60-70年代，盛于80-90年代矿源层侧分泌氢、氧同位素层状、似层状生物结构、胶状结构海底喷流沉积矿床层控、时控矿床成矿物质、热液岩浆源的全面/部分否定刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床一、历史回

7、顾新世纪岩浆成矿论氢、氧同位素的审慎解释，天水对岩浆水作用的抹平作用岩浆多源论岩浆活动影响的空间和时间范围胶状结构、生物结构的热液解释金属成矿与岩浆活动藕断丝连喷流沉积成矿的岩浆驱动、卡林型金矿的岩浆驱动、铅锌矿、锑矿区深部岩体的发现刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素红河州域矿业发展潜力与对策建议矿床沉淀机制物质来源活化剂铬铁矿的形成地幔来源岩浆活化剂分离结晶驱动力？来源与活化剂？刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液体系发育的必备条件热源互连通道水满足：大洋中脊岛弧火山岩区裂谷褶皱带火成活动区刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液流

8、体成因：初生水或岩浆水大气水变质水同生水海水（特别对MSD）大气水与不等量岩浆水和/或变质水混合流体刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液流体性质：温度：50-350C之间，有时500C（374C 、220b压力水的临界点)Lindgren 分类： Hypothermal: 300C Mesothermal: 200 - 300C Epithermal: 100 - 200C Telethermal: 50 - 100C刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液流体性质：化学成分：取决于其成因及与之接触岩石溶解度：离子或离子配合物的溶解度随温度和盐度的增加而

9、增加 金属配合物的相对稳定性 高温至低温增序：Cu+2 Zn+2 Pb+2 Ag+ Hg+2汞矿的确形成于相对低温条件 刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液流体性质：盐度：热液流体的NaCl当量可从0至60或70% ，现代卤水盐度变化范围大高盐度流体具较高将金属带入流体的能力-淋滤围岩能力 刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液流体性质：pH： STP下，纯水pH值7，中性；220C时，水的中性值5.6.热液流体常近中性，弱酸或弱碱，取决其成因和温度刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液流体性质：密度：随成分与温度不同而异。H2O的

10、PT图表明：绝大多数热液流体生成于超临界区。若热液流体沿等热路径于浅部生成，将经历密度降低的过程（通过低值等容线），密度降低将引发流体沉淀矿物。刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液流体迁移：迁移模式：扩散-无裂隙或通道可用时，化学梯度驱动，流体、离子或分子高浓度区 低浓度区自发迁移出溶结构往矿体方向金属含量对数增加流动-浅部流体迁移最重要方式，粒间（多孔隙、可渗透单元）；通道（节理、断层或剪切面），矿脉作证。 刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液流体迁移：控制迁移因素：构造应力流体压和负荷压对流渗透性压实 邻区两种或多种流体的盐度差和密度差涉及水相的

11、变质反应(释放或消耗流体)重力刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液流体中金属迁移：迁移形式：氯化物或硫盐配合物，低温系统（浅成低温和远成低温体系），可以胶状形式迁移 物化性质改变（P, T, 化学成分），引发配合物溶解度变化 导致热液矿床沉淀 刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液矿床沉淀：沉淀因素：溶液pH改变或一或多离子/元素浓度pC改变 化学沉淀P 和/或T的改变（流体混合、沸腾、相分离）迁移介质速率的改变与其它热液流体的反应 化学沉淀流体-岩石反应突发改变 易沉淀单一诱发 难成经济矿，浸染于围岩经济浓集沉淀 主岩基础准备、接收矿床刘继顺 与长英

12、质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素矿产于断裂或蚀变岩内刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素主岩基础准备：物理准备：主岩物理性质改变，既可是原生的-成岩同生，亦可叠加的-成岩后生原生类型：多孔性（如接触式胶结砂岩，生物钙硅礁体等）晶格如层状硅酸盐结晶，允许层间阳离子交换，增强扩散层面气孔火山管道冷缩裂隙刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素主岩基础准备：叠加后生类型：断层、节理和裂隙 剪切带褶皱 鞍状脉矿 角砾岩化溶蚀裂缝 火山管道发育刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素主岩基础准备：化学准备：主岩化学性质改变硅化 主岩更脆，更易破裂 白

13、云岩化 降低固岩体积，次生孔隙其它蚀变重结晶 伴随变质，岩石更硬、更脆刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液矿脉几何学：裂隙脉：简单脉复脉：同一裂隙或裂隙系中多层，示重开启?不规则：可变厚度网结的：分枝裂隙共轭：两脉走向相同，但倾角互成直角Lodes:沿板状裂隙带许多小细脉 纤维脉：低级变质岩中，垂直于脉壁，crack seal 机制 共生体系: 由围岩向脉中心发育反生体系：由脉中心向围岩发育复合体系:既有向脉中心又有向围岩发育 伸展晶体脉：脉中与围岩矿物学特征相似，光学性质连续刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液矿脉几何学：膨缩脉：网脉管状或烟囱脉：

14、火山通道和角砾脉鞍状脉：主岩褶皱产物梯状脉：见于岩脉或处于非能干层（韧性变形）包围的能干层（脆性）内溶蚀孔隙充填脉倾斜和扁平脉：见于脆性沉积层滑动或平缓向斜褶皱，产生连续张裂隙剪切带脉刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床二、热液成矿要素热液矿床与喷流沉积矿床：喷流沉积定义（成矿时无上覆岩石的开放条件）喷流沉积成矿条件水深-抑制沸腾、静流，软泥-防分散，否则贫矿层和矿源层；海盆沉积速率-防稀释；成矿后上覆层沉积条件-防海底剥蚀）陆相喷流沉积能形成工业矿床吗？刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩浆来源刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位长

15、英质岩体定位机制：穹隆及底辟气球膨胀：底辟演化结果剪切拉张及岩墙扩展顶蚀作用(stoping)带熔作用(zone melting)复合机制近场与远场物质迁移的复合机制刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位剪切拉张、岩墙扩展刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位复合定位机制围岩韧性压缩主动膨胀岩浆侵吞作用围岩刚性位移构造性扩展刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位刘继顺 与

16、长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位岩体定位空间：岩浆生成、转化、改造、吞吃围岩占居空间机械作用-顶蚀、火山口塌陷、捕获围岩（捕虏体、残体）化学物质转化-带熔、同化混染、岩浆混合围岩流动、运移、转化、填补到岩浆迁出的源区刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿岩体定位刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿容矿构造热致构造（围岩膨胀、流变）：断裂：侵入派生局部应力场；侵入前断裂因侵入诱导而动，多期次

17、断裂节理：侵入体顶上带，围岩中弧形、波浪形节理面，大角度(有为钝角)剪裂角褶皱（裙边褶皱）轴向杂乱、顶薄褶皱膨胀裂隙层滑断裂上侵锥状断裂、接触带的剪切断裂冷缩构造（节理、裂隙、断裂）塌陷环状断裂热液断裂沸腾角砾岩带（墙）、液压致裂压影域（奚小双）刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿容矿构造刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿成矿动力岩浆上侵力驱动上侵诱发断裂/裂隙活动（包括层滑形成层状矿体）温压梯度驱动 冷却时间：岩基要1-2Ma, 岩株要数万至100万年，岩枝需数年至数万年，可维持较长时期的水热对流循环，影响范围达可数公里以上刘继顺 与长英质岩

18、浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿物质来源成矿金属长英质岩浆(变为熔于其中或作为固相携带，即固、液、气相) 主岩浆生成的位置（地幔或重熔地壳）下、上陆壳岩浆通路上同化混染 上陆壳之内和在侵位处的岩浆源内岩浆上侵通道的地幔脱气源金属在岩浆冷却期间于接触带内外堆积成矿可先在岩浆中溶解(分散)、释放、迁移，而沉淀于矿体内。也可于花岗岩本身固化和裂隙化处因热液对流和金属淋滤而再次沉淀。刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床深成岩与次火山岩成矿模式三、岩浆侵入与热液成矿物质来源刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿热液来源地幔脱气来源岩浆结晶分异来源下渗加热的天水来源天水对

19、岩浆水的抹平作用刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿矿体定位刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿矿体定位刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床 W Lindgren（1933）首次认识到地壳内不同深度具不同特征的石英脉 ，命名为浅成低温石英脉系刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿矿体定位酸性硫盐型浅成低温矿床：形成于酸性热液流体，混入有下伏岩体释出的岩浆气体，而冰长石-绢云母矿床形成于近中性天水流体，沸腾过或与浅部地下水混合 刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿矿体定位热液流体于源岩中聚集（低流/岩

20、比），流体沿变形带通道运移（高流/岩比），矿体沿断裂自延伸方向形成刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿矿体定位浅成低温金银矿床：可渗透或碎裂岩中，天水下渗，被加热，上浮，沿断裂通道上升至地表。常见于火山地体（高地温梯度和浅位侵入体），微粒金矿成于天水 (岩浆)流体与碳酸质灰岩接触带，近地表沸腾导致金属与矿石矿物沉淀而成矿。单脉常与石英蚀变物（梳状石英）成带状，梳状石英形成于相对平静条件，而胶状石英则为多孔沸腾产物。刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿矿体定位飘落的树叶树杆树根刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床Madjarovo volcano地质简图, 示intermediate-sulphidation veins 分布与主岩40Ar/39Ar 年龄与蚀变，据Marchev and Singer (2002). 刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床三、岩浆侵入与热液成矿矿体定位刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床四、找矿意义主岩基础准备-选区、远景评价成矿背景条件各种有利条件的集合体（内生、外生、变质）多因复成临门一脚-关键因素、定位预测通道（运移方向、地球自转所致的热液成矿方向性）岩浆侵入（层状-脉状，缓倾-陡倾）层楼与矿梯找梯为要刘继顺 与长英质岩浆侵入有关的热液矿床