06热液矿床概述.pptx

矿 床 学资源与地球科学学院韦重韬 教授 博士生导师第六章热液矿床概述提纲概念与特点成矿物质的来源含矿热液的运移成矿物质的沉淀矿化期与矿化阶段成矿方式、围岩蚀变、分带性一一 概念概念热液（气水热液）：气水热液是指在一定深度下形成，具有一定温度和压力，并且主要由水和氟、氯、硼、硫、磷等挥发份组成的气、液二相体系。由于经常含有各种成矿组份，故又称之为含矿热液。热液矿床：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、聚集而形成的矿床。第一节概念与特点二二 热液成分与性质热液成分与性质主要组分：H2O挥发组分：HCl、HF、H2S、CO2、O2 等主要金属：K、Na、Ca、Mg、Ba、Sr等成矿金属：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等在成矿作用过程中，水、氧、硫、二氧化碳的性状是非常重要的。第一节概念与特点二二 热液成分与性质热液成分与性质1 H2O 是含矿溶液的主要组分，是矿物搬运矿质的介质；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 另外，H+和OH-增加可影响溶液物质变化，主要是酸碱性（pH值）。第一节概念与特点二二 热液成分与性质热液成分与性质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。高温热液阶段T400，将分解为H2和S2分子。T1500，将全部分解为H2+S2分子，随着温度降低，又结合成H2S。300400，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。中温阶段(300200)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。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、天青石、明矾石等）。第一节概念与特点二二 热液成分与性质热液成分与性质含矿热液为具有一定温度、压力的气、液混合气体，以液态为主的盐水体系。目前认为从岩浆不分出时主要是临超界流体，当温度降低时才出现气相，进一步转变为液相。温度变化范围：50800C，一般成矿温度：100600C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）3 O主要控制了热液的氧化还原条件，同时影响硫的存在形式。4 CO2在热液矿床的中、低温阶段往往有大量的碳酸盐矿物和碳酸盐化的围岩蚀变出现。第一节概念与特点三三 特点特点 成矿晚于围岩，属于后生矿床。成矿物质的迁移富集与热流体的活动密切相关。构造对气水热液矿床的形成有明显的控制作用。成矿过程中伴生有较强烈的围岩蚀变，并具有分带性。矿床形成方式以充填作用和交代作用为主。成矿温度变化大，成矿深度变化较大。成矿作用具有多阶段性。成矿介质、矿质及热源直接控制着热液矿床的形成，但三者的来源复杂多样。矿化呈现不同级别、不同类型的原生分带。形成矿床种类多，但构成矿床的金属矿物以金属硫化物为主，另外有部分金属氧化物和含氧盐。第一节概念与特点第二节成矿物质的来源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。3 幔源流体一一 介质的来源介质的来源4 海水热液海水热液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、化学活动性增强进而从所经岩石中溶解了成矿响，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成的。此种热液多形成与洋中脊及岛弧环境，热液的物质而形成的。此种热液多形成与洋中脊及岛弧环境，热液的氢氧同位素接近海水的标准值。氢氧同位素接近海水的标准值。一一 介质的来源介质的来源第二节成矿物质的来源5 地下水热液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物质而形成的。一一 介质的来源介质的来源第二节成矿物质的来源一一 介质的来源介质的来源岩浆水 D：-40-80 18O：+6+9变质水D：-20-65 18O+5+25 地下水服从Craig方程D=818O+10第二节成矿物质的来源1 岩浆熔体岩浆熔体2 地壳岩石地壳岩石3 地幔物质地幔物质二二 矿质的来源矿质的来源第二节成矿物质的来源二二 运移的通道运移的通道1 重力2 压力3 热力第三节含矿热液的运移一一 运移的动力运移的动力热液运移的通道是岩石中的裂隙和孔隙。依据对热液成矿的控制作用将相关构造分为：导矿构造、配矿构造和容矿构造容矿构造：是热液矿质沉淀成矿时所在的构造，即沉淀成矿的场所，一般是与配矿构造相通的次级断裂、裂隙、层间剥离构造、渗透性好的岩层，控制矿体形状和分布。导矿构造：是把深部含矿热液引入矿田及矿带的构造，一般为深断裂、陡倾斜的渗透性岩层，控制矿田及成矿带的分布。配矿构造：是把热液从导矿构造引入成矿地段的构造，通常是与导矿构造相通的断裂、裂隙带、渗透性好的岩层，控制矿床的分布。第三节含矿热液的运移二二 运移的通道运移的通道1 硫化物形式以硫化物真溶液形式搬运，实际上绝大多数金属硫化物在水溶液中的溶解度非常低，即使在酸性溶液中溶解度也是微不足道的。2 胶体的形式金属硫化物在胶体溶液中的含量，比真溶液中大得多。3 卤化物形式主要是Cl-、F-化物，卤化物的特点是在高温下稳定，易于搬运，低温特别是在有H2O存在时将发生沉淀。4 络合物形式为最重要的迁移形式。An(BXm)=nA+BXmn-三三 运移的形式运移的形式第三节含矿热液的运移1 温度降低温度降低可导致成矿物质溶解度减小；可导致挥发性物质状态变化；可导致水解反应和H2S、H2CO3等电离产生S2、CO32。以上变化都可能导致成矿元素沉淀成矿。2 压力下降压力降低导致作为络合物配位体的挥发组分因挥发而在溶液中浓度降低，引起络合物分解和矿质沉淀；可导致热液沸腾从而引起液相中成矿物质达到过饱和。3 pH值变化影响络合物的溶解度。第四节 成矿物质的沉淀4 Eh值变化值变化对对变变价价元元素素（如如S、U、V）有有重重要要影影响响，也也影影响响络络合合物物的溶解度的溶解度。第四节 成矿物质的沉淀7 水解8 沸腾5 不同热液混合不同热液具有不同的温度、压力、pH和Eh值。不同热液混合后其温度、压力、pH和Eh值相对于混合前任何一种热液都发生了重要变化，因而可导致有用组分沉淀成矿Eh值变化。6 与围岩反应与围岩发生物质成分的交换。第四节 成矿物质的沉淀第五节矿化期与矿化阶段1 矿化期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 矿化阶段是在矿化期中化分出来的较短的成矿作用过程，一个矿化期往往含有多个矿化阶段，代表在近似的物理化学条件下多次的构造热液活动。划分矿化阶段的依据是矿石及矿脉胶结、交代、穿插关系。3 矿物生成顺序判断矿物生成顺序的依据是矿物间穿插、交代、包裹、环带构造等关系。（1）先成矿物被后成矿物穿插；（2）先成矿物被后成矿物交代；（3）先成矿物被后成矿物包裹；（4）后成矿物填充于先成矿物粒间；（5）后成矿物完全交代并保留先成矿物的假象；（6）对称带状构造中外带矿物早于内带矿物。第五节矿化期与矿化阶段第六节成矿方式、围岩蚀变一一 成矿方式成矿方式1 充填作用定义含矿气水热液在化学性质稳定的围岩中运动时，因物理化学条件改变时，使热液中的成矿物质沉淀于各种裂隙和孔隙中。由充填作用形成的矿床叫充填矿床。气水热液的成矿方式主要有充填作用和交代作用。晶洞构造和对称状构造1脉壁；2石英晶体；3闪锌矿4紫水晶；5晶洞1 充填作用充填矿床特点a.矿体形态决定于裂隙的形状，多为脉状，与围岩的界线清楚。b.矿石具有特殊的构造：对称带状构造(边部先晶出相同的矿物)、梳状、晶簇状构造、角砾状构造。c.在矿体形成的主体阶段无明显的交代现象(在成矿晚期不必可避免存在围岩蚀变现象，围岩蚀变现象)第六节成矿方式、围岩蚀变2 交代作用定义交代作用即置换作用。指含矿气水热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。由交代作用形成的矿床叫做交代矿床。特点a.同时性。原矿物的溶解与新矿物的沉淀同时进行。b.固态性。在交代过程中岩石始终处于固体状态。c.等积性。交代前后岩石体积基本不变。（一些交代作用可能会导致体积的变化）第六节成矿方式、围岩蚀变2 交代作用交代矿床特点 矿体形态多不规则，与围岩呈渐变接触。矿体中常见交代残余的围岩。矿石交代结构、交代残余结构构造普遍。交代矿物常有较好的晶形。第六节成矿方式、围岩蚀变2 交代作用交代作用方式 渗滤交代作用：在岩石较大的孔隙中或裂隙中，由于压力差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。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。第六节成矿方式、围岩蚀变1 定义在气水热液矿床的形成过程中，由于交代作用使矿体的围岩发生物理-化学以及矿物成分上的种种变化叫做围岩蚀变。发生蚀变作用的岩石叫做蚀变围岩。围岩蚀变的命名大多以蚀变矿物或由蚀变矿物组成的岩石为依据。2 意义 根据蚀变矿物可分析含矿溶液的成分性质和成矿时的温度和压力，推断矿床形成时的物理化学条件及成因。作为找矿标志，一定的矿产与一定的蚀变关系密切，云英岩化伴有W、Sn、Mo矿化。青盘岩常伴有Au、Ag及多金属矿化。二 围岩蚀变第六节成矿方式、围岩蚀变3 类型高温：矽卡岩化、钾长石化、云英岩化、黑云母化、黄玉化中高温：绿帘石化中温：绢云母化、绿泥石化、叶腊石化中低温：碳酸盐化、青磐岩化、蛇纹石化、硅化低温：泥化、粘土化、沸石化、赤铁矿化 矽卡岩化主要发生于中酸性侵入岩与碳酸盐类岩石的接触带和附近。高温蚀变作用。蚀变矿物石榴石（CaAl石榴石CaFe石榴石系列）、辉石（透辉石钙铁辉石系列）、透闪石、阳起石、绿帘石等。与之有关的矿产主要是Fe、Cu、W、Mo、Pb、Zn第六节成矿方式、围岩蚀变3 类型 云英岩化高温蚀变，是硅铝质岩石(花岗岩)受高温气水热液作用而成。主要是钾长石、酸性斜长石受热液作用分解为石英和白云母，有关的矿产W、Sn、Mo。硅化最普通的围岩蚀变，高温至低温均可形成，但以中温热液矿床中最为常见。围岩遭受硅化后其中的SiO2含量大大增加。因酸性岩浆结晶后析出的热液SiO2一般是由热液带入，另外还有部分是原岩残留下的SiO2相对富集而形成的。与硅化蚀变有关的矿产主要有Cu、U、Pb、Zn、Au、Ag、Hg、Sb等第六节成矿方式、围岩蚀变 绢云母化分布广泛的中低温热液蚀变，发生这个蚀变的岩石主要是中、酸性火成岩。主要是热液交代岩石中的钾长石而成，部分也可由钾长石分解或热液中带钾所引起。绢云母化常与硅化伴生。各种热液矿床中常见到绢云母化，最典型的是斑岩型铜矿床和黄铁矿型矿床。碳酸盐化中、低温热液蚀变类型。蚀变结果是形成相当数量的方解石、白云石等碳酸盐类矿物。这种蚀变是寻找Pb、Zn、Hg、Sb矿床的良好标志。青磐岩化中基性火山岩在中低温含CO2、H2S的热液作用下产生的蚀变，形成在接近地表环境。蚀变矿物：绿泥石、碳酸盐、黄铁矿、绿帘石、钠长石等，蚀变岩石呈绿色青磐岩。第六节成矿方式、围岩蚀变1 定义与单一矿床或一定区域内的一组矿床有关的矿物或元素在空间上的有序分布形式。2 规模等级分带区域分带、矿田分带、矿床或矿体分带。3 分带样式水平分带、垂直分带4 意义矿床成因研究 指导矿产勘探三三 分带性分带性第六节成矿方式、围岩蚀变成矿温度和压力是热液矿床成矿作用的重要因素。1 温度 直接测量法 间接测量法矿物温度计法、实验室法、地质法2 压力 矿物包裹体测压法 地质测压四四 成矿温度、压力测定成矿温度、压力测定第六节成矿方式、围岩蚀变