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1、气水热液矿床概论本章目录一、概一、概 述述二、气水热液的来源（类型）二、气水热液的来源（类型）三、成矿物质的来源三、成矿物质的来源四、热液中主要挥发组分的性状及其影响四、热液中主要挥发组分的性状及其影响五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀六、气水热液的运移六、气水热液的运移七、气水热液矿床的形成方式七、气水热液矿床的形成方式八、围岩蚀变八、围岩蚀变九、成矿温度和成矿压力测定九、成矿温度和成矿压力测定十、矿化期、矿化阶段和矿物生成顺序十、矿化期、矿化阶段和矿物生成顺序十一、气水热液矿床的原生带状分布十一、气水热液矿床的原生带状分布一、概 述“气气水水热热液液”，指指在
2、在地地壳壳一一定定深深度度下下（n-nn-n十十公公里里）通通过过各各种种方方式式形形成成的的具具有有较较高高温温度度和和压压力力、以水为主的气态和液态溶液以水为主的气态和液态溶液。因因其其成成分分以以水水为为主主，并并主主要要呈呈液液态态，故故称称为为气气水水热液，或简称为热液。热液，或简称为热液。这这种种成成分分以以水水为为主主及及含含有有多多种种挥挥发发组组分分和和多多种种成成矿元素的矿元素的气水热液气水热液含矿气水热液含矿气水热液。气水热液的成分气水热液的成分（1 1）主要成份：）主要成份：H H2 2O O（盐度一般为几（盐度一般为几%几十几十%）（2 2）其他挥发组分：）其他挥发组
3、分：O O、COCO2 2、H H2 2S S、SOSO3 3、HClHCl、HFHF；（3 3）盐盐类类物物质质：K K、NaNa、CaCa、MgMg、BaBa、SrSr等等的的硫硫酸酸盐盐（SOSO2-2-4 4),),氯化物氯化物(Cl(Cl-)，氟化物，氟化物(F-)(F-)，硼酸盐（，硼酸盐（B B）等。）等。（4 4）成矿元素：）成矿元素：亲铜元素亲铜元素CuCu、PbPb、ZnZn、AuAu、AgAg、SnSn、SbSb、BiBi、HgHg。过渡元素过渡元素FeFe、CoCo、NiNi、稀有稀土和放射性元素稀有稀土和放射性元素W W、MoMo、BeBe、TRTR、U U、InIn
4、、ReRe。气水热液的状态气水热液的状态（1 1）温度变化范围温度变化范围：5050800800 C C，一般成矿温度：，一般成矿温度：100100600600 C C（2 2）压压力力：4 410106 6 2.52.510108 8 PaPa，形形成成深深度度不不超超过过6-8Km6-8Km。（3 3）状态：气态状态：气态（高温低压条件）、液态（高压中（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）低温条件）、超临界状态（高温高压条件）二、气水热液的来源（类型）资资料料表表明明，成成矿矿的的热热水水溶溶液液是是多多组组分分体体系系，有有多多种种来来源源，而而且且不不同同
5、来来源源或或成成因因的的溶溶液液常常常常是是相相互互掺掺杂杂混混合合，它它们们的的形形成成常常常常有有一一个个漫漫长长的的发发展展过过程。程。总括起来成矿气水热液的来源主要有以下总括起来成矿气水热液的来源主要有以下5 5种类型：种类型：岩浆热液，岩浆热液，地下水热液，地下水热液，海水热液，海水热液，变质热液，变质热液，地幔来源流体。地幔来源流体。（一）岩浆热液（一）岩浆热液1 1、成因、成因：岩浆热液是岩浆中所含的岩浆热液是岩浆中所含的H H2 2O O及其他挥发组分在岩浆上侵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和冷凝结晶过程中，由于温度、压力和成分的变化
6、与其所溶解的化学成分一起被析出形成的。这类热液溶解的化学成分一起被析出形成的。这类热液来自于岩浆来自于岩浆。由岩浆热液形成的矿床总是和岩浆侵入体有密切的联系。由岩浆热液形成的矿床总是和岩浆侵入体有密切的联系。岩浆是一种成分很复杂的流体，它主要由硅酸盐、氧化物岩浆是一种成分很复杂的流体，它主要由硅酸盐、氧化物和挥发份组成。其中挥发份约占和挥发份组成。其中挥发份约占5 510%10%，且以，且以水水为主。在为主。在高温时高温时，岩浆是一种均匀的熔融体岩浆是一种均匀的熔融体，但随着，但随着温度逐渐下降，温度逐渐下降，压力降低压力降低，这时熔浆中的水等挥发份逐渐集中，于是，这时熔浆中的水等挥发份逐渐集
7、中，于是形成形成了高温的含矿气水热液了高温的含矿气水热液。（一）岩浆热液（一）岩浆热液2 2、氢、氢-氧同位素特征氧同位素特征：D=-80D=-80-40-40 1818O OH2OH2O=5.5=5.59.59.5H-OH-O同位素与同位素与初生水初生水相似，相似，COCO2 2、NaNa+、K K+、SiSi4+4+、AlAl3+3+、SOSO4 42-2-、ClCl-有所增加。有所增加。(高盐度，富高盐度，富K K+)（一）岩浆热液（一）岩浆热液岩浆热液是由岩浆在演化过程中分异形成的。岩浆热液是由岩浆在演化过程中分异形成的。包括由岩浆包括由岩浆液态不混熔作用分出来的热液和岩浆在结晶分异过
8、程中分液态不混熔作用分出来的热液和岩浆在结晶分异过程中分异出来的热液。异出来的热液。其特点为：其特点为：1 1）深度较浅、压力较低，由于岩浆分馏，水可以蒸气状态）深度较浅、压力较低，由于岩浆分馏，水可以蒸气状态逸出逸出凝聚成热水溶液；凝聚成热水溶液；2 2）深度较大、压力较高，岩浆分馏作用）深度较大、压力较高，岩浆分馏作用超临界溶液超临界溶液冷冷却直接转变为热水溶液；却直接转变为热水溶液；3 3）开放的系统，岩浆在较高的温度下分馏开放的系统，岩浆在较高的温度下分馏超临界溶液超临界溶液冷却直接转变为热水溶液。冷却直接转变为热水溶液。岩浆源汽水热液的主要依据岩浆源汽水热液的主要依据1 1）地质事实
9、）地质事实A A、时间、空间上的一致性；、时间、空间上的一致性；B B、成矿专属性：一定类型热液矿床常与一定类型岩浆岩、成矿专属性：一定类型热液矿床常与一定类型岩浆岩相关；相关；C C、不同类型矿床或矿种常围绕侵入体呈水平或垂直分带；、不同类型矿床或矿种常围绕侵入体呈水平或垂直分带；D D、现代火山喷气、火山热泉资料现代火山喷气、火山热泉资料.2 2）高温高压实验研究）高温高压实验研究：证实不同温压条件下水在二氧化硅：证实不同温压条件下水在二氧化硅熔融体中溶解度的存在以及溶解度的不同（葛朗松（熔融体中溶解度的存在以及溶解度的不同（葛朗松（19371937年）、肯尼迪（年）、肯尼迪（196219
10、62年）年）;3 3）元素地球化学研究）元素地球化学研究：矿石与岩浆岩在某些矿物和微量元：矿石与岩浆岩在某些矿物和微量元素组成上具有一致性素组成上具有一致性;4 4）同位素地球化学研究）同位素地球化学研究：D-D-1818O O、3434S S、1313C C；5 5）流体包裹体研究）流体包裹体研究（一）岩浆热液（一）岩浆热液岩浆热液活动岩浆热液活动有一定的有一定的温温-压条件压条件，压力主要在，压力主要在1000100010105 5 2000200010105 5PaPa左右，说明它存在的深度一般不超过左右，说明它存在的深度一般不超过7 7 8Km8Km，温度为，温度为100 100 80
11、08000 0C C。过高的温压条件会使岩浆热液。过高的温压条件会使岩浆热液重新溶解到岩浆体系中去，而不表现出单独活动的性质。重新溶解到岩浆体系中去，而不表现出单独活动的性质。岩浆分异出热液的过程是地质学者重视的一项内容。岩浆分异出热液的过程是地质学者重视的一项内容。Burham(1979)Burham(1979)认为常见的长英质岩浆中，含水量一般为认为常见的长英质岩浆中，含水量一般为2.5%2.5%6.5%6.5%，平均，平均3.0%3.0%。水在几种硅酸盐岩浆中的溶解度，。水在几种硅酸盐岩浆中的溶解度，随着压力的增加而增大。压力降低，水就会从岩浆中释放随着压力的增加而增大。压力降低，水就会
12、从岩浆中释放出来，形成熔有出来，形成熔有K K、NaNa、CaCa、MgMg、ClCl、F F、COCO3 32-2-、HSHS-、HCOHCO3 3-等的岩浆热液。等的岩浆热液。水在硅酸盐熔浆中的溶解度（据Burham,1979）A 图1钠长石熔浆；2含锂伟晶岩熔浆；3安山岩熔浆；41100 时H2O在玄武岩熔浆中的溶解度B 图H2O在玄武岩熔浆-1100安山岩熔浆-1100钠长石熔浆-700800含锂伟晶岩熔浆-660720质量百分比溶解度(二二)地下水热液地下水热液1 1、成因、成因地地下下水水热热液液是是指指大大陆陆地地区区向向下下渗渗透透的的地地下下水水及及沉沉积积物物中中的的封封存
13、存水水因因地地热热梯梯度度的的影影响响和和（或或）受受深深部部岩岩浆浆的的烘烘烤烤，温温度度升升高高、化化学学活活动动性性增增强强，进进而而从从所所流流经经的的岩岩石石中中溶溶解解了了成成矿矿物物质质而而形形成成的的。可可细细分分为为后后生生下下渗渗溶溶液液和和同同生生沉沉积积溶溶液液（建造水、同生水或封存水）。（建造水、同生水或封存水）。地地下下水水热热液液的的成成分分主主要要来来自自围围岩岩，由由地地下下水水热热液液形形成成的的矿矿床床，其其矿矿石石成成分分特特征征往往往往与与围围岩岩的的一一致致。在在矿矿床床周周围围数数十十公公里里的的范范围围内内没没有有火火成成岩岩出出露露，深深部部又
14、又无无火火成成岩岩隐隐伏伏体体，且矿体围岩又未发生区域变质作用。且矿体围岩又未发生区域变质作用。2 2、特征、特征：氢氢氧氧同同位位素素接接近近大大气气降降水水线线（温温度度多多为为中中低低温温，多多富富CaCa2 2 NaNa）。）。(二)地下水热液大大气气降降水水（或或地地表表雨雨水水）的的同同位位素素组组成成随随海海拔拔高高度度、纬纬度度、温温度度的的变变化化有有规规律律地地改改变变，一一般般说说来来，大大气气降降水水的的同同位位素素组成组成D=-340D=-340+50+50，1818O OH2OH2O=-44=-44+10+10。(二二)地下水热液地下水热液当大气降水进入地壳表层以后
15、，在渗流和环流作用中，受当大气降水进入地壳表层以后，在渗流和环流作用中，受地热的影响或岩浆、火山活动的影响，使得这些水加热升地热的影响或岩浆、火山活动的影响，使得这些水加热升温，以至其温度达到温，以至其温度达到300300400400 ，温度升高后的地下水，温度升高后的地下水密度变小，内能内压增强，地下水热液便不再向下渗透。密度变小，内能内压增强，地下水热液便不再向下渗透。于是向着上升的方向，或沿着断层，向着减温减压的方向于是向着上升的方向，或沿着断层，向着减温减压的方向循环流动。循环流动。这种地下水热液在循环流动过程中，不断发生这种地下水热液在循环流动过程中，不断发生“水水-岩反岩反应应”，
16、从围岩，矿源层，甚至从已形成的矿床中溶解萃从围岩，矿源层，甚至从已形成的矿床中溶解萃取大量成矿物质以及盐类，形成含矿热卤水或含矿热液取大量成矿物质以及盐类，形成含矿热卤水或含矿热液：大气水大气水热水热水热卤水热卤水含矿热液（含矿热卤水）含矿热液（含矿热卤水）大气降水与中低温对流型地热系统模式大气降水与中低温对流型地热系统模式1-1-围岩；围岩；2-2-地表水；地表水；3-3-水流方向；水流方向；4-4-地热分带地热分带（三）海水热液（三）海水热液海水热液分布于海洋区，是由向下渗透的海水形成的。在海水热液分布于海洋区，是由向下渗透的海水形成的。在海洋底部，海水可沿裂隙，构造变动带下渗到地壳的深部
17、，海洋底部，海水可沿裂隙，构造变动带下渗到地壳的深部，受深部岩浆的烘烤和地热梯度的影响，温度升高、化学活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物质而形成的。动性增强进而从所经岩石中溶解了成矿物质而形成的。此此种热液多形成于洋中脊及岛弧环境种热液多形成于洋中脊及岛弧环境。热液热液H H2 2O O的氢氧同位素接近海水的标准值的氢氧同位素接近海水的标准值。近代海水的。近代海水的DD和和1818O OH2OH2O都近于都近于0 0（或均为（或均为1 15 5）含）含SOSO4 42-2-，盐度，盐度3.5%3.5%。在现代海底，如红海、索尔顿海海底都发现
18、有高盐度的卤在现代海底，如红海、索尔顿海海底都发现有高盐度的卤水，其中有含量不同的金属（如铅、锌、铜等），元素的水，其中有含量不同的金属（如铅、锌、铜等），元素的种类和含量与世界上这类矿床的一致。种类和含量与世界上这类矿床的一致。海水热液及其成矿模式海水热液及其成矿模式海水沿着海底的深大断裂下渗到洋壳深处，形成环流热液。与岩石发生水-岩反应，变成含矿热卤水，然后沿着海底断裂、火山口或爆破带上升至海底，与海水作用形成块状硫化物矿床。大气水海水岩浆水地幔热流大气水海水岩浆水地幔热流（四）变质热液（四）变质热液1 1、成成因因：变变质质热热液液是是在在变变质质过过程程中中，因因矿矿物物和和岩岩石石的
19、的脱脱水水作用作用而形成的。而形成的。如如岩岩浆浆岩岩、沉沉积积岩岩都都含含有有一一定定数数量量的的水水，在在变变质质过过程程中中，由由于于温温度度和和压压力力升升高高而而释释放放出出水水，然然后后汇汇聚聚成成为为热热液液。岩岩石变质程度愈深，释放出的水愈多。石变质程度愈深，释放出的水愈多。沉沉积积岩岩（含含水水30%30%）绿绿片片岩岩相相（6%6%）角角闪闪岩岩相相（1-1-2%2%）麻粒岩相（麻粒岩相（0.5%)0.5%)。岩岩石石变变质质程程度度越越深深，含含水水越越多多。这这些些水水由由深深变变质质带带向向低低变变质带迁移，并不断萃取成矿组分，形成含矿热液质带迁移，并不断萃取成矿组分
20、，形成含矿热液。2 2、特征、特征：H H2 2O O的的1818O=5O=52525，D=-20D=-20-65-65。一一般般来来说说，低低级级变变质质作作用用产产生生的的流流体体富富含含H H2 2O O；高高级级变变质质相相中产生的流体以高密度中产生的流体以高密度COCO2 2为主。为主。原原岩岩如如为为蒸蒸发发岩岩，则则放放出出富富含含NaClNaCl的的卤卤水水，原原岩岩为为碳碳质质的的沉积岩沉积岩，则放出富含，则放出富含水和水和COCO2 2的流体。的流体。（五）地幔热液（五）地幔热液指指来来自自地地核核或或下下地地幔幔的的超超临临界界流流体体。化化学学组组分分以以C C、H H
21、、O O、N N、S S为为主主，少少量量F F、ClCl、P P等等，它它们们是是直直接接来来源源于于上上地地幔幔“去气作用去气作用”（“脱气脱气”，“除气除气”）所形成的。）所形成的。这这种种气气液液从从未未参参加加过过水水的的循循环环作作用用，在在地地球球形形成成时时期期就就已已经经存存在在，是是与与地地幔幔岩岩石石处处于于平平衡衡的的气气体体和和挥挥发发分分（初初生生水水或或原原生生水水），可可能能以以沿沿深深大大断断裂裂向向地地壳壳浅浅部部运运移移为为重重要要机机制。制。一一般般通通过过测测量量上上地地幔幔硅硅酸酸盐盐的的H-OH-O同同位位素素组组成成来来推推断断“初初生水生水”的
22、组成，其的组成，其氢氧同位素氢氧同位素为为:DD=-48=-48（或（或-70-70-30-30），），1818O OH2OH2O=7=7（或（或6 68.58.5）。）。成成分分中中COCO2 2含含量量很很高高，可可达达78.54%78.54%，且且常常见见纯纯COCO2 2（占占100%100%）的包裹体，其中）的包裹体，其中金属元素金属元素以富含以富含Fe,Mg,MnFe,Mg,Mn为特征。为特征。（五）地幔热液（五）地幔热液地幔流体存在的证据地幔流体存在的证据1 1）地球物理研究表明，）地球物理研究表明，在地幔（在地幔（400400700km700km）有大量成矿）有大量成矿金属，在
23、一定的温度压力下，它们可以随着地幔射气作用金属，在一定的温度压力下，它们可以随着地幔射气作用而上升，在大面积长时期的排气作用下，也可形成重要的而上升，在大面积长时期的排气作用下，也可形成重要的含矿气水溶液。含矿气水溶液。2 2）地幔岩包体中流体包裹体，以及玄武岩玻璃中化学组分）地幔岩包体中流体包裹体，以及玄武岩玻璃中化学组分的研究，来自于上地幔的流体主要化学组分为的研究，来自于上地幔的流体主要化学组分为C C、H H、O O、N N、S S，以及少量，以及少量F F、ClCl、P P等，在弱还原条件下以等，在弱还原条件下以COCO2 2H H2 2O O为主，为主，在强还原环境则主要为在强还原
24、环境则主要为CHCH4 4H H2 2O OH H2 2。3 3）碱交代作用：碱交代岩是地幔流体转变为热液的化石记）碱交代作用：碱交代岩是地幔流体转变为热液的化石记录，拆离断层构造体系则是地幔流体上升到地壳的活动通录，拆离断层构造体系则是地幔流体上升到地壳的活动通道。道。三、成矿物质的来源热液矿床的成矿物质来源可分为三方面热液矿床的成矿物质来源可分为三方面1.1.上地幔或地壳深部源上地幔或地壳深部源（来自岩浆热液）（来自岩浆热液）岩岩浆浆部部分分熔熔融融萃萃取取成成矿矿物物质质，在在岩岩浆浆演演化化期期后后，矿矿质质聚聚集集在在岩岩浆浆热热液液中中；在在岩岩浆浆中中的的水水和和矿矿质质也也越越
25、多多，越越容容易易形形成成含含矿的热水溶液。矿的热水溶液。2.2.地壳浅部的原生沉积物源地壳浅部的原生沉积物源（上地壳或近地表）（上地壳或近地表）成岩过程中和变质作用过程中，沉积物中含有的成岩过程中和变质作用过程中，沉积物中含有的PbPb、ZnZn等成等成矿组份随建造水或变质水析出，形成含矿热液。（来自变矿组份随建造水或变质水析出，形成含矿热液。（来自变质热液或地下水热液质热液或地下水热液 ）三、成矿物质的来源3.3.萃取围岩源萃取围岩源（水岩交换水岩交换)（来自热液渗滤的围岩）（来自热液渗滤的围岩）热液与围岩发生水岩反应，萃取（溶解）围岩中的一部热液与围岩发生水岩反应，萃取（溶解）围岩中的一
26、部分物质，使热液中金属组份含量升高，并使围岩中原有金分物质，使热液中金属组份含量升高，并使围岩中原有金属组份的含量减少。属组份的含量减少。三、成矿物质的来源气水热液与其成矿物质间的关系气水热液与其成矿物质间的关系(1(1）气水热液（介质）的来源具有多源性）气水热液（介质）的来源具有多源性；在成矿过程中，；在成矿过程中，往往不是单一含矿热液起作用，而是以某一种热液为主，往往不是单一含矿热液起作用，而是以某一种热液为主，混合有其它类型热液；混合有其它类型热液；（2 2）气水热液中的气水热液中的成矿物质也具有多源的成矿物质也具有多源的；（3 3）介质和矿质既可同源，又可异源）介质和矿质既可同源，又可
27、异源；（4 4）气水热液决定成矿物质的富集程度和矿床属性）气水热液决定成矿物质的富集程度和矿床属性;（5 5）成成矿矿介介质质和和矿矿质质的的主主要要来来源源是是影影响响成成矿矿作作用用的的根根源源，确定热液矿床类型的主要依据确定热液矿床类型的主要依据。四、热液中主要挥发组分的性状及其影响在在气气水水热热液液成成矿矿作作用用过过程程中中，挥挥发发组组分分的的性性状状对对其其有有较较大大的影响。特别是的影响。特别是F F、Cl Cl、S S、COCO2 2 1 1、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 F和和ClCl a a、卤卤族族元元素素的的化化合合物物（尤尤其其是是
28、氯氯化化物物）是是强强电电解解质质，电电解解后强烈影响热液的后强烈影响热液的pHpH值；值；b b、大大部部分分金金属属元元素素的的卤卤化化物物都都有有较较大大的的溶溶解解度度，很很多多金金属属元元素素均均可可与与卤卤族族元元素素形形成成易易溶溶络络合合物物，还还有有部部分分卤卤化化物物高高温温时时具具有有挥挥发发性性质质。卤卤族族元元素素的的这这些些重重要要性性质质有有助助于于有有用用组分的迁移组分的迁移。四、热液中主要挥发组分的性状及其影响2 2、S S：氧氧化化态态为为SOSO4 42-2-，与与ClCl-性性状状相相似似。影影响响热热液液的的pHpH值值和和有有助助于于大大部部分分金金
29、属属元元素素的的迁迁移移，也也可可形形成成难难溶溶硫硫酸酸盐盐而而沉沉淀淀成成矿，如重晶石（矿，如重晶石（BaSO4BaSO4）。）。还原态为还原态为H H2 2S S，是弱电解质和重要的矿化剂，性状如下：，是弱电解质和重要的矿化剂，性状如下：（a a）温温度度400400 C C，H H2 2S S为为中中性性分分子子，不不电电离离，或或分分解解为为 S S和和H H2 2。（b)b)温度温度400400 C C，H H2 2S S开始开始电离电离，电电离离出出的的HSHS-常常可可与与多多种种金金属属元元素素结结合合形形成成易易溶溶络络合合物物，有助于元素在热液中有助于元素在热液中迁移迁移
30、。影影响响H H2 2S S解解离离的的因因素素是是热热液液中中H H2 2S S的的浓浓度度和和PHPH值值：H H2 2S S的的溶溶解解度度又又与与压压力力呈呈正正相相关关，与与温温度度呈呈负负相相关关；PHPH值值低低溶溶液液中中HSHS-高高，有有利利于于矿矿质质的的迁迁移移，PHPH值值高高溶溶液液中中 S S2-2-高高，有有利于硫化物的沉淀利于硫化物的沉淀。四、热液中主要挥发组分的性状及其影响3 3、COCO2 2：高温条件下为中性分子，温度降低水化为高温条件下为中性分子，温度降低水化为H H2 2COCO3 3并解离，并解离，H H2 2COCO3 3=H=H+HCO+HCO
31、3 3(利于矿质迁移利于矿质迁移)HCOHCO3 3=H=H+CO+CO3 32 2与与H H2 2S S性性状状相相似似，HCOHCO3 3 和和COCO3 32 2 与与热热液液的的温温度度、压压力力和和PHPH值值有有关关，温温度度降降低低和和pHpH值值升升高高有有利利于于成成矿矿元元素素以以碳碳酸酸盐盐沉淀。沉淀。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀（一）成矿元素的迁移方式一）成矿元素的迁移方式关于气水热液中成矿元素（主要是金属元素）的迁移形式关于气水热液中成矿元素（主要是金属元素）的迁移形式主要有以下几种假说：主要有以下几种假说：五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀1 1、卤化物形式、卤化
32、物形式成成矿矿元元素素是是以以易易溶溶卤卤化化物物的的形形式式随随热热液液进进行行搬搬运运的的，在在成成矿矿作作用用中中经经化化学学反反应应而而生生成成各各种种硫硫化化物物、氧氧化化物物、硫硫酸酸盐盐、碳酸盐等不溶物质沉淀。碳酸盐等不溶物质沉淀。a a、气气态态挥挥发发物物(如如FeClFeCl3 3、AuClAuCl3 3、SnFSnF4 4)，即即使使在在温温度度较较高高下下，较也易水解成氧化物和氢氧化物而沉淀。如：较也易水解成氧化物和氢氧化物而沉淀。如：SnFSnF4 4+2H+2H2 2O=SnOO=SnO2 2+4HF+4HF 五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀b b、卤卤化化物物溶溶
33、液液形形式式（可可溶溶盐盐简简单单离离子子），多多数数元元素素的的卤卤化化物物都都具具有有较较大大的的溶溶解解度度，使使之之具具有有溶溶解解迁迁移移的的可可行行性性。但但随随H H2 2S S和和H H2 2COCO3 3解解离离，则则与与成成矿矿元元素素离离子子结结合合形形成成难难溶溶的的硫硫化化物物、碳碳酸酸盐盐而而沉沉淀淀，使使卤卤化化物物溶溶液液形形式式迁迁移移的的可可能能性性减减小。小。从从现现有有资资料料来来看看，卤卤族族主主要要是是在在高高温温气气化化热热液液阶阶段段。如如W W和和SnSn可可能能是是以以卤卤化化物物方方式式进进行行搬搬运运。但但是是，一一些些亲亲硫硫元元素素的
34、的卤卤化化物物，在在有有H H2 2S S存存在在的的情情况况下下，也也是是不不稳稳定定的的，在在较较低的温度条件下，一般对金属元素难于进行搬运。低的温度条件下，一般对金属元素难于进行搬运。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀2 2、胶体溶液形式、胶体溶液形式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大100100万倍万倍。而且胶体溶液的形成条件，几乎可以在任何。而且胶体溶液的形成条件，几乎可以在任何温度、压力条件下产生。温度、压力条件下产生。在在气气水水热热液液成成矿矿过过程程中中，SiOSiO2 2，Fe(OH)Fe(OH)3 3，A
35、uAu，AgAg，PbPb，ZnZn等硫化物或其它化合物均能以胶体状态迁移等硫化物或其它化合物均能以胶体状态迁移。因因胶体高温下不稳定胶体高温下不稳定并且会不断有来自围岩的电解质，因并且会不断有来自围岩的电解质，因此仅在此仅在较低温环境中有胶体作用较低温环境中有胶体作用。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀3 3、易溶络合物的形式、易溶络合物的形式在在自自然然界界，大大多多数数的的金金属属原原子子，都都可可以以构构成成络络合合物物的的形形成成体体（或或称称中中心心阳阳离离子子）。而而一一些些硷硷（土土）金金属属则则构构成成络络合合物外面的阳离子。物外面的阳离子。由由一一个个简简单单的的离离子子和和
36、几几个个中中性性分分子子（或或在在溶溶液液中中能能独独立立存存在在的的离离子子）结结合合而而成成的的复复杂杂离离子子叫叫络络阴阴离离子子，含含有有络络阴阴离离子的化合物叫络合物。子的化合物叫络合物。A An n(BX(BXm m)=nA)=nA+BXm+BXmn-n-其其中中A A为为碱碱金金属属，B B 为为形形成成体体(成成矿矿元元素素)，X X为为配配位位体体（酸酸根根及及氢氢氧氧根根等等）例例：AuClAuCl2 2-、AuClAuCl4 4-、Au(HS)Au(HS)2 2-。因因不不存存在在游游离离的的成成矿矿元元素素离离子子，因因此此其其溶溶解解迁迁移移能能力力不不受受热液中热液
37、中S S2 2和和COCO3 32 2的影响。的影响。影影响响因因素素是是络络合合物物的的不不稳稳定定常常数数和和配配位位体体的的浓浓度度及及PHPH值值等等。为最重要的迁移形式。为最重要的迁移形式。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀目前，成矿物质在热液中以络合物形式搬运的假说，获得目前，成矿物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。气水热液可以呈络合物形式从岩石，矿最为广泛的支持。气水热液可以呈络合物形式从岩石，矿物中萃取金属元素。大多数络合物的溶解度很大，如物中萃取金属元素。大多数络合物的溶解度很大，如AgAg（HSHS）比）比AgAg的溶解度大的溶解度大10109 91010
38、1212倍。倍。络合物还具有很大的稳定性，在溶液中能长距离搬运，而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。金属络合物还可溶于气体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状态迁移。实验证明，许多金中，使许多成矿元素以气体状态迁移。实验证明，许多金属如属如NbNb、TaTa、W W、SnSn、BeBe、FeFe、CuCu、PbPb、ZnZn、AuAu、AgAg、HgHg、SbSb、U 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。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀4 4、真溶液的形式、真溶液的形式由由于于在
39、在气气水水热热液液矿矿床床中中，矿矿物物大大多多以以硫硫化化物物的的形形式式出出现现，因因此此人人们们早早就就认认为为成成矿矿物物质质是是以以简简单单硫硫化化物物的的真真溶溶液液的的形形式被搬运的式被搬运的。因因为为发发现现重重金金属属硫硫化化物物在在水水中中的的溶溶解解度度极极小小，例例如如铜铜的的硫硫化化物物在在不不同同温温度度（2525400400）和和不不同同的的pHpH值值（771313）的的溶溶液液中中，溶溶解解度度变变化化范范围围为为10101010-6-62.32.31010-24-24克克分分子子/升升。那那么么，要要形形成成硫硫化化物物矿矿床床，就就需需要要多多得得不不可可
40、估估量的海水。量的海水。更更多多的的人人认认为为热热液液矿矿床床中中的的矿矿物物大大多多数数是是各各种种化化学学反反应应过过程程中中所所形形成成的的不不易易溶溶解解的的化化合合物物沉沉淀淀的的结结果果，也也即即矿矿石石的的形形成成是是热热液液搬搬运运的的后后期期或或最最后后的的现现象象，而而不不是是它它们们呈呈真真溶溶液液在在热热液液中中的的最最初初形形式式，或或说说明明它它们们就就是是呈呈真真溶溶液液形形式式搬搬运的。运的。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀（二）成矿元素的沉淀（二）成矿元素的沉淀含含矿矿热热液液是是一一个个非非常常复复杂杂的的多多组组份份的的体体系系，促促使使成矿元素从中沉淀
41、的因素很多，如：成矿元素从中沉淀的因素很多，如：1 1）物理化学条件的变化；）物理化学条件的变化；2 2）与流经的各种不同成分的围岩相互作用；）与流经的各种不同成分的围岩相互作用；3 3）不同成分和性质的水溶液也可互相混合等等。）不同成分和性质的水溶液也可互相混合等等。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀1 1、温度的降低、温度的降低引引起起一一些些成成矿矿元元素素的的化化合合物物或或络络合合物物溶溶解解度度的的减减小小，导导致致这些元素的沉淀。这些元素的沉淀。引引起起溶溶液液中中硫硫化化氢氢溶溶解解度度的的增增加加，导导致致水水解解反反应应和和H H2 2S S、H H2 2COCO3 3等等电
42、电离离产产生生S S2 2、COCO3 32 2。因因而而硫硫的的浓浓度度增增高高，从从而而有有利于硫化物的沉淀。利于硫化物的沉淀。引起某些化学反应得以进行。如：引起某些化学反应得以进行。如：PbS PbS 2H2H2 2O OPbPb（OHOH）2 2 H H2 2S S ZnS ZnS2H2H2 2O OZnZn（OHOH）2 2 H H2 2S S当当温温度度升升高高时时，上上式式反反应应向向右右进进行行，降降低低时时，则则反反应应向向左左进行。进行。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀2 2、压力的降低、压力的降低压压力力降降低低引引起起热热液液产产生生“沸沸腾腾”作作用用，将将增增加加溶
43、溶液液的的浓浓度度，使使挥挥发发组组份份（COCO2 2、HClHCl、H H2 2O O等等）的的减减少少，使使剩剩余余溶溶液液的的碱碱性增高性增高，搬运金属的能力则降低搬运金属的能力则降低。压压力力的的降降低低能能促促使使某某些些会会挥挥发发份份化化合合物物的的分分解解，结结果果导导致致矿矿质质的的沉沉淀淀。如如下下列列反反应应式式，可可在在温温度度不不太太高高的的条条件件下下，由于压力迅速降低，重碳酸盐发生分解而形成。由于压力迅速降低，重碳酸盐发生分解而形成。FeFe（HCOHCO3 3）2 2FeCOFeCO3 3H2OH2O十十COCO2 2菱铁矿菱铁矿一一些些稀稀土土矿矿物物从从热
44、热液液中中沉沉淀淀，可可能能也也是是由由于于压压力力的的降降低低而而使络合物的分解和使络合物的分解和COCO2 2的逸散所造成的。的逸散所造成的。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀3 3、pHpH值的变化（影响溶解度）值的变化（影响溶解度）pHpH值值影影响响H H2 2S S、H H2 2COCO3 3的的电电离离和和热热液液中中S S2 2、COCO3 32 2的的浓浓度度；pHpH值值也也影影响响络络合合物物的的溶溶解解度度。因因此此，pHpH值值变变化化可可能能导导致致有有用组分沉淀成矿用组分沉淀成矿。许许多多化化合合物物或或易易溶溶的的化化合合物物，只只能能在在溶溶液液的的一一定定pH
45、pH值值范范围围内内才才是是稳稳定定的的，当当pHpH值值超超过过这这个个范范围围时时，就就会会引引起起这这些些化化合物的分解和沉淀。合物的分解和沉淀。例如例如:UOUO2 2(CO(CO3 3)3 34 4络阴离子团，络阴离子团，当溶液当溶液pHpH7.27.2，溶解度最大；，溶解度最大；当当溶溶液液的的pHpH值值大大于于或或小小于于这这个个数数值值时时，它它的的溶溶解解度度会会很很快快减小，产生分解和铀矿物的沉淀。减小，产生分解和铀矿物的沉淀。五、成矿元素在热液中的迁移与沉淀4 4、EhEh值的变化值的变化 首先首先EhEh值对变价元素（如值对变价元素（如S S、U U、V V）有重要影
46、响）有重要影响。EhEh值值升升高高可可引引起起H H2 2S S在在热热液液中中浓浓度度降降低低，导导致致硫硫氢氢络络合合物物分分解解沉沉淀淀成成矿矿；可可引引起起易易溶溶的的二二价价铁铁氧氧化化为为难难溶溶的的三三价价铁铁，导致铁沉淀导致铁沉淀，形成赤铁矿或褐铁矿。，形成赤铁矿或褐铁矿。EhEh值值降降低低可可使使易易溶溶的的高高价价U U、V V还还原原为为难难溶溶的的低低价价的的U U、V V，导致它们沉淀成矿导致它们沉淀成矿。U U6 6U U4 4 UOUO2 2(CO(CO3 3)3 34 4 2e2eUOUO2 2十十(CO(CO3 3)2 2此外，此外，EhEh值也影响值也影
47、响络合物的溶解度络合物的溶解度 。六、气水热液的运移（一）气水热液运移原因（一）气水热液运移原因含含矿矿气气水水热热液液由由于于其其本本身身具具有有的的内内压压力力，或或是是构构造造应应力力的的驱驱动动下下，由由原原在在地地向向压压力力减减小小的的方方向向运运移移。在在地地壳壳中中主主要要是是由深部向浅部由深部向浅部上升运移，上升运移，从高压向低压从高压向低压方向运移。方向运移。含矿气水热液运移的主要原因是压力差。含矿气水热液运移的主要原因是压力差。引起气液上升的原因（动力）主要有以下几种：引起气液上升的原因（动力）主要有以下几种：含矿气水热液的内力（内能内压）含矿气水热液的内力（内能内压）构
48、造应力作用构造应力作用上覆岩层的静压力上覆岩层的静压力封闭裂隙的真空虹吸作用封闭裂隙的真空虹吸作用局部热源引起的热液环流局部热源引起的热液环流六、气水热液的运移1.1.含矿气水热液的内力含矿气水热液的内力：含矿气水热液本身具有较大的热能、：含矿气水热液本身具有较大的热能、较高的压力。这种热能和压力能推进气液向地壳中压力较较高的压力。这种热能和压力能推进气液向地壳中压力较低的地段运移。如岩浆中的高温高压气液可从岩浆中析出，低的地段运移。如岩浆中的高温高压气液可从岩浆中析出，向围岩的孔隙中扩散，或以火山喷发形式迅猛地到达地表。向围岩的孔隙中扩散，或以火山喷发形式迅猛地到达地表。2.2.构造应力构造
49、应力：在构造应力作用下，岩石发生形变破裂，如形：在构造应力作用下，岩石发生形变破裂，如形成断裂，沟通了地下深处汇集在一起的气液区，促使深处成断裂，沟通了地下深处汇集在一起的气液区，促使深处的气液向浅部压力减小的方向运移。由于构造应力的驱动，的气液向浅部压力减小的方向运移。由于构造应力的驱动，可使含矿气液由挤压区向压力较小的张开区流动。可使含矿气液由挤压区向压力较小的张开区流动。六、气水热液的运移3.3.上覆岩层的静压力上覆岩层的静压力：地壳中气液的运动直接与上覆岩层的：地壳中气液的运动直接与上覆岩层的巨大压力有关。地壳不同深度有不同的压力，造成不同的巨大压力有关。地壳不同深度有不同的压力，造成
50、不同的静压力差。在这种静压力差的作用下，引起层间水（包括静压力差。在这种静压力差的作用下，引起层间水（包括热卤水）向压力小的方向转移。热卤水）向压力小的方向转移。4.4.封闭裂隙的真空虹吸作用封闭裂隙的真空虹吸作用：构造作用形成大量裂隙时，构造作用形成大量裂隙时，尤其是那些尤其是那些 隐伏于地下并未与地表沟通的裂隙或裂隙隐伏于地下并未与地表沟通的裂隙或裂隙的生成阶段，即封闭裂隙生成的瞬间产生真空状态，如果的生成阶段，即封闭裂隙生成的瞬间产生真空状态，如果这种裂隙的一端与气液聚集地段连通，则气液因压力差而这种裂隙的一端与气液聚集地段连通，则气液因压力差而被吸入到裂隙中。同时被吸入到裂隙中。同时，