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1、第六章气水热液矿床概论受寸一丁声 Ore GeoB|y J授瓷内容年与水热液及其在成矿中的意义与水热液的来源、成分和性质方卷水热液中成矿物质的搬运和沉淀e专水照液的运移行卷水瓶液的成矿方式武 气水燃液与圈岩的相互作用一圈岩蚀变专水想液成矿温度和压力的测定守 与水熟液矿床的成就期次气水热液矿床概论1.气水热液气水热液/气水溶液(hydrothermal solution)指在一定深度(数百米-数十公里)下形成 的，具有一定温度(数十度-数百度)和一定 压力(数十万-数亿Pa)的气态和液态的溶 液，简称热液。含矿热液(ore-bearing hydrothermal solution)成矿热液(o
2、re-forming hydrothermal solution)流体(fluids)/成矿流体(ore fluids)地质流体(geofluids)气水热液矿床才既论.气水热液气水热液在成矿中的意义几乎在各类成矿作用中都广泛存在。热液将深部的矿质和分散在岩石中的成矿元素 萃取出来，形成含矿热液，并运移到适当的环境 中通过充填、交代等方式，把矿质沉淀下来形成 矿床。A热液在运移和成矿过程中，与周围岩石相互作 用使围岩发生蚀变，蚀变的原生晕是重要的找 矿志。气水热液矿床才既论2.来源、成分和性质气水热液的来源岩浆热液:地下水（大气降水）热液孝海水热液变质热液气水热液矿床概论2.来源、成分和性质岩
3、浆热液(magmatic water)所有与岩浆作用有关的热 液，包括：由岩浆液态不混溶作用 分离出来的热液岩浆在结晶分异过程中 分异出的热液岩浆冷凝后的残存热液重址百分数水在玄武岩、安山岩、钠长石和伟 晶岩熔浆中的溶解度玄武岩，在1100P时，安山岩，在1100七时，钠长石，在690870P范围，伟晶岩，在660 一720t范围。L=只存在液相的区域，1+丫=液相+水相的区域气水热液矿床才既论2.来源、成分和性质孝地下水（大气降水）热液（ground water/meteoric water）一大气降水沿着构造裂隙带下渗（可达10km以上）过 程中，受地热梯度、岩浆烘烤、放射性元素衰变等因
4、素影响而加热，成为地下水热液。一地下水在温度差、密度差、水压力差以及构造应力 等因素的作用下发生循环，并在循环过程中通过与围 岩的相互作用而萃取矿质，成为含矿热液。形成各种热液脉型矿床（非岩浆成因的）气水热液矿床概论2.来源、成分和性质孝 海水热液(seawater)一海水沿海底的裂隙和断裂带下渗，在热能 的影响下加热并从流经的围岩中萃取矿质，然后沿海底断裂、裂隙和火山机构流回海 中，通过与海水的相互作用形成各种热水沉 积矿床。火山成因块状硫化物CVHMSJ疗床 沉点啧流型(SEDEX)就床气水热液矿床概论2.来源、成分和性质变质热液(metamorphic water)一各类岩石在变质作用过
5、程中因脱水作用或 去碳酸盐化(去挥发分作用)而释放出来的 流体变质水中矿质主要来自：原岩在变质过 程中释放出来的；变质水渗滤过程中从围 岩中萃取出来的；部分深部物质的加入形成各种变质热液矿床气水热液矿床才既论2.来源、成分和性质如何区分四种气水热液宏观地质观察 同位素地球化学0-40-808D-120-1600 10-10Sl8O20不同成因水的氢氧 同位素组成-2030气水热液矿床概论2.来源、成分和性质热液成矿作用是一个极为复杂的自然系统，往往不是单 一成因的热液起作用，而是一种混合热液气水热液矿床才既论2.来源、成分和性质气水热液的成分最主要组份：H20A 基本组份：Na、K、Ca、Mg
6、、Sr、Ba、Al、Si等 及Ch SO42 HC03-、F-等A金属成矿元素：最主要为亲铜元素Cu、Pb、Zn Au、Ag、Sn、Sb、Bi、Hg等；其次为过渡性元素 Fe、Co、Ni；W、Mo、Be、TR、U、In、Re等稀 有、稀土和放射性等元素A溶解的气体：H2S CO2及HCI等A其它微量元素：Li、Rb、Cs、Br、I、Se、Te等气水热液矿床才既论2.来源、成分和性质主要成份对气水溶液的影响H2O：搬运矿质的介质，调节酸碱度AS(H2S)：重要的金属络合剂，大量硫化物沉淀指示中低温条件02：控制氧化-还原反应co2：酸碱度的调节剂NaCI：盐度350500T气水热液矿床才既论2.
7、来源、成分和性质气水热液的性质：.物理性质流体的物理状态，很大程度上 取决于温度和压力200W3解港0 4 0 0100 水的临界温度，与水中溶解的 物质有关 热液从岩浆中分出时主要呈超 临界流体，只有当外压力小于临 界压力时，才出现气相 热液中的CO2、S02。2、H 2S.HF、HCI等高挥发组份在 高压含矿流体中主要呈气态存在气水热液矿床才既论2.来源、成分和性质:化学性质 pH值：/变化范围较大：69（偏碱性），岩浆期后热液：碱性（钾、钠交代）一酸 性（绢云母化、黄铁矿化、硅化）碱性（碳酸盐化）A Eh值：多数情况还原条件/低价元素比高价多硫化物比硫酸盐多气水热液矿床才既论3.成矿物质
8、的搬运和沉淀成矿元素的搬运形式硫化物真溶液形式 卤化物真溶液形式 易溶络合物形式:胶体溶液形式气水热液矿床才既论3.成矿物质的搬运和沉淀 硫化物真溶液形式一绝大多数的金属硫化物在水溶液中的溶解度 非常低，不可能实现大量的聚集而形成矿床 卤化物真溶液形式一在高温气成热液阶段对矿质的搬运起一定作 用（如W、Sn）一在中低温条件下，一般意义不大气水热液矿床概论3.成矿物质的搬运和沉淀 易溶络合物形式-金属络合物在水中的溶解度比简单化合物要 大几百万倍，因此自然界的金属元素主要呈 络合物形式搬运-主要有两种络合物的搬运形式：A硫化物和硫氢化物络合物：如Zn(HS)3，Fe(HS)J,Hg(HS)3等A
9、氯化物络合物：ZnChF，CuChF，FeC%产等气水热液矿床才既论3.成矿物质的搬运和沉淀-不同的物理化学条件下，同种金属常呈不同 的络合物形式搬运A高温、酸性、氧化条件：以氯化物络合物为主，如A11CI3F，AuCI2-A中低温、中性-碱性、还原条件：以硫化物和硫 氢化物络合物为主，如Au(HS)2，AuS-气水热液矿床才既论3.成矿物质的搬运和沉淀胶体溶液形式-许多金属硫化物在胶体溶液中的含量，比在 真溶液中大一百万倍-热液矿床中发现有胶体构造矿石-在某些热液矿床形成末期的低温阶段，可能 起一定作用麹液矿床中成就物质撤运的最主要形式是易溶的络合物!气水热液矿床才既论3.成矿物质的搬运和沉
10、淀成矿元素的沉淀机理温度和压力的降低 pH值的变化氧化-还原反应不同成分和性质溶液的混合溶液与围岩的相互作用气水热液矿床才既论3.成矿物质的搬运和沉淀:*温度和压力的降低气水热液矿床概论 pH值的变化3.成矿物质的搬运和沉淀oI ZnCI2(aq)+H2S=ZnS+2 Ch+2H+pH值的增加将导 致闪锌矿的沉淀UBOE)-6o p6 0 1-246PH810气水热液矿床才既论3.成矿物质的搬运和沉淀孝氧化-还原反应氧化反应：Sb2s J-+02 Sb2O3（辰砂）I+S02还原反应：UO2（CO3）22-+2e=UO2（沥青铀矿）I+2CO32-气水热液矿床才既论3.成矿物质的搬运和沉淀不同
11、成分和性质溶液的混合H2s+FeCI2=FeS（磁黄铁矿）（+2HCI溶液与围岩的相互作用R2WO4+CaCO3（灰岩）=CaW。牝白铝矿）I+R2CO3ZnSO4+CaCO3（灰岩）+H20=CaSO4 2H2O（石膏）I+ZnCO3（菱锌矿）气水热液矿床才既论4.气水热液的运移孝气水热液运移的动力 重力驱动 压力驱动 压实驱动 构造应力驱动气水热液矿床才既论4.气水热液的运移A重力驱动低温、局密度的冷水（比重大）下渗，高温、低密度的热水（比 重小）上浮，构成对流循环系统温度（）010200300纯净水(kg/l)0.99980.95840.86280.715025 wt%NaCI溶液(kg
12、/l)1.19841.1410Fault zoneMagma十。UC5OA 9。一_。jl.s?qls-E 9-qB9E9dlE_1.06600.9600Zone of intense heat气水热液矿床才既论4.气水热液的运移A压力驱动在压力差的影响 下，由高水动力势(hydrodynamic potential)区向彳氐水动力势区流动Upland recharge areaAquiclude Confined J aquifer Aquiclude 气水热液矿床概论4.气水热液的运移A压实驱动沉积岩层的孔隙度通常随埋藏深度的增大而减小；由于孔隙度减小而释放出来的流体便向孔隙度较高 的地方
13、流动气水热液矿床概论4.气水热液的运移A构造应力驱动在构造应力的驱动下，流体由高应力场区向 低应力场区流动（如在活动造山带边缘盆地 中，由造山带向盆地中心迁移）气水热液矿床概论4.气水热液的运移气水热液运移的通道原生孔隙：粒间间隙、层面空隙、晶洞等Sand grainPore space(a)Porous sandstone绝对孔隙度（）：岩石全部孔隙体积之和（Vp）与岩石外表体积（V）的比值=VJV X 100%一有效孔隙度（岩石中相互连通的、流体在自 然状态下可以自由流动的孔隙体积之和（Ve）与岩 石外表体积（V）的比值 e=VJV X 100%气水热液矿床概论4.气水热液的运移 非构造裂
14、隙、构造裂隙非构造裂隙：溶解裂隙、岩石体积膨胀产生 的裂隙、矿物结晶和重结晶形成的裂隙、火 山角砾空隙等构造裂隙：断层、褶皱及与之相关的一系列 裂隙，不整合面对热液运移和成矿具有重要意义的主要是构造裂隙气水热液矿床才既论4.气水热液的运移容矿构造r1 气水热液矿床概论5.气水热液成矿方式气水热液的成矿方式主要有两种:充填作用交代作用气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式气成热液充填作用充填作用(filling)一热液在化学性质不活泼的围岩内流动时，与 围岩间没有明显的化学反应和物质的相互交 换，其中成矿物质主要是由于温度、压力的变 化或其他因素的影响，直接沉淀在围岩的孔洞 或裂隙中，这种作用称
15、充填作用。由充填作用 所形成的矿床称充填矿床。气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式充填作用（矿床）的识别标志矿体一般为脉状或囊状，与围岩界线清楚气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式澳大利亚本迪戈金矿床灰岩中的溶解洞穴或空穴（美国威斯康星州铅锌矿区）气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式矿石具有一些特殊的构造，如梳状构造、晶 簇构造、对称条带状构造、角砾状构造、同 心圆状构造等；矿物常具生长环带结构Coarse crystalline Fine crystallinecomb texture colloidal banding气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式矿体具单向生长发育的特点，即
16、脉体中的矿 物晶体往往只一端发育完整，其发育的结晶 面指向供应溶液的方向气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式气成热液交代作用交代作用(replacement)一含矿热液在运移过程中与围岩发生化学反应或 置换作用，把围岩中原有的组分溶解、排除，代 之以新的成分，此种作用称为交代作用。由交代 作用形成的矿床称交代矿床。一交代作用过程中，岩石始终保持固体状态，即 在交代作用的前后，岩石体积基本保持不变气水热液矿床概论交代作用的类型A渗滤交代作用：交代作用过程中组份的带入和带 出是借助于流经岩石裂隙中的溶液的流动进行 的。渗滤交代作用的有效半径可达数百米以上。扩散交代作用：交代作用中组份的移动通过停
17、滞 的粒间溶液，以分子或离子扩散的方式缓慢地进 行，即由浓度差（浓度梯度）而引起。有效半径一般为数米至数十米。气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式:影响交代作用的因素/组分的活动性及其浓度一惰性组分：水岩相互作用时，无显著的化学反应的 那些组分，或那些不易为溶液带出的组分一活动性组分：在交代过程中易为溶液带进或带出的 组分，它们在溶液中常保持较高的浓度出0、C02最活动K20 Na2O S、Cl、F多数情况下很活动。2、CaO、MgO、FeO、SiO2一强交代中活动P2O5 AI2O3刀2。一一般不易活动气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式/温度和压力一温度越高，溶液的扩散能力和活动性越大
18、，易与围 岩发生交代作用；在高温条件下，几乎任何岩石都 有可能被不同程度地交代一溶液的内压力越大（挥发性组分越高），溶液的活 动性越强，越有利于交代作用的发生和进行一外压力（围岩压力）对溶液的活动性和交代作用的 进行也有重要影响WO2C12+2CaCO3=CaWC）4（白鸽矿）1+CaCl2+2CO2 T气水热液矿床概论5.气水热液成矿方/围岩的化学性质和物理性质一围岩化学性质：围岩的化学性质越活泼，或与溶液 的成分差别越大，越有利于交代作用的发生和进行交代作用中的活动性降低围岩物理性质：包括围岩的易碎程度、孔隙度的大 小和数量、构造变形程度等气水热液矿床概论5.气水热液成矿方交代作用（矿床）
19、的识别标志矿体形态一 般不规则，与围岩界线 不清，呈渐 变过渡尺电磁通in画片岩气水热液矿床概论5.气水热液成矿方式矿体中常含有未被交代的围岩残余，残余 体往往仍保留原岩的构造方向气水热液矿床概论5.气水热液成矿方式矿体或矿石中可保存被交代岩石的结构和 构造，如层理、化石、片理、片麻理、斑晶 以及褶皱、节理、角砾构造等气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式交代作用形成的矿物晶体，各自方向的生 长均匀，因而一般晶形完好气水热液矿床才既论5.气水热液成矿方式矿石具特征的各种交代成因的构造，如假 象结构、侵蚀结构、残余结构、反应边结 构、骸晶结构、交代文象结构、交错结构等CorbonoteRepla
20、cement:Non-matching vein walls侵蚀结构气水热液矿床概论6.围岩蚀变围岩蚀变(wall rock alteration)岩石在气水热液的作用下，发生的一系列旧矿物 被新的更稳定的矿物所代替的交代作用，称为 作用(alteration)。若这种蚀变作用发生在矿体周 围的岩石中，则称为围岩蚀变(wall rock/country rock alteration)。遭受了蚀变的围岩称为(altered wall rock)。,蚀变作用也可发生在热液流经范围内的岩石，围岩经蚀变后的物理性质也会发生不同程度的变 化，如颜色、比重、硬度、孔隙度、抗压强度等气水热液矿床才既论.围
21、岩蚀变围岩蚀变的发展进程 线型面型气水热液矿床才既论6.围岩蚀变围岩蚀变的命名按主要蚀变矿物命名：如绢云母化、绿泥石化、电气石化、明矶石化等按蚀变后的岩石命名：如云英岩化、矽卡岩化、青磐岩化等按特征性的交代元素、化学组份命名：钾化、钠 化、硅化、碳酸盐化等按蚀变岩石的颜色及其变化命名：红色蚀变、浅 色蚀变、褪色化等气水热液矿床概论6.围岩蚀变研究围岩蚀变的意义A理论意义：根据蚀变围岩在化学成分、矿物成 分上的变化，可了解成矿时的物理化学条件、成矿热液的性质及其变化、矿物沉淀原因、分 布的规律等实际意义：是重要的找矿标志围岩蚀变的分布范围远大于矿体的范围特定的成矿作用常有特定的围岩蚀变伴随蚀变分
22、带模式（垂直、水平）可指示矿体的空间位置气水热液矿床才既论6.围岩蚀变围岩蚀变的主要类型及其形成机制:矽卡岩化:云英岩化:钾长石化:钠长石化:青磐岩化 3绢云母化:绿泥石化:粘土化:硅化:碳酸盐化气水热液矿床才既论6.围岩蚀变:矽卡岩化（skarnization）一是由石榴石（钙铝榴石一钙铁榴石系列）、辉石（透辉石一钙铁辉石）及其它一些钙、铁、镁的铝硅酸盐所组成的岩石一常发生在中酸性侵入体与碳酸盐类岩石的接 触带及附近；是中等深度条件下，经气水热 液的高温交代作用形成气水热液矿床才既论6.围岩蚀变常出现含挥发份矿物，如方柱石、含氯阳起 石、萤石、氟磷灰石、黄玉、斧石、电气石 等，此外还有绿泥石
23、、石英及钙、镁、铁的碳 酸盐等典型的热液矿物一常见金属矿物：磁铁矿、白鸨矿、锡石、磁黄 铁矿、黄铁矿、毒砂、辉铜矿、黄铜矿、闪锌 矿、方铅矿等一有关矿产：鸨、锡、铝、铁、铜、金、铅-锌 等气水热液矿床才既论6.围岩蚀变云英岩化(Greisenization)一主要由中粗粒的石英和白云母组成的蚀变岩石，有时 还含有锂云母、黄玉、电气石、萤石、绿柱石以及黑 鸨矿、白鸨矿、锡石、辉铝矿等金属矿物一是一种重要的高温气水热液蚀变产物，主要发生于花 岗岩类中，常与钾长石化、钠长石化密切共生3NaAISi3O8+K+2H+=KAI2AISi3O10(OH)2+3Na+6SiO2钠长石 白云母 石英3KAIS
24、i3O8+2H+=KAI2AISi3O10(OH)2+2K+6SiO2钾长石 白云母 石英气水热液矿床才既论6.围岩蚀变一有关矿产：铝、锡、铝、钿、锯、祖、镀、锂等据统计，在910个与云英岩有关的矿床中:Sn矿床一62.5%Sn-W矿床一18.5%W矿床一15.8%Mo-W矿床一10%Mo-As矿床一0.5%气水热液矿床才既论6.围岩蚀变钾长石化（Potassic alteration）一是微斜长石化、天河石化、透长石化、正长石化（高温）和冰长石化（中低温）的统称一形成的蚀变岩石：钾长岩、钠长钾长岩、石英钾 长岩、黑云母钾长岩等一与多种类型矿床相关：如锂、镀、锯、但有关的 蚀变花岗岩、铝锡的石
25、英脉型和矽卡岩型、斑岩 型铜-铝矿床以及部分铅、锌、金、铀、稀土等气水热液矿床概论 K陷雕朝钠长石化(Albitization)一可发生在广泛的的温度范围内，以中、基性火成 岩中最为常见一与钾长石化、云英岩化一起统称为碱交代作用(alkali metasomatism)气水热液矿床才既论6.围岩蚀变与稀有元素（Be、Nb、Ta、REE）和W、Sn、Au、Fe Cu等矿床关系密切5 4 3 2 1logaK+/aH+mII rHeg越褪N花岗岩结晶时，高温岩 浆期后热液交代蚀变与 酸碱度变化气水热液矿床概论青磐岩化(Propylitization)一也称变安山岩化，指安山岩、玄武岩、英安岩、流纹
26、岩及中酸性浅成侵入岩，在中低温热液作用 下，特别是在热液中二氧化碳、硫和水等作用下 产生的一种蚀变；多发生于近地表或地表条件下一岩石呈暗绿、绿、褐绿等颜色，常保留原来火成 岩特征，主要由绿泥石、碳酸盐、黄铁矿、绿帘 石和钠长石构成有关矿产：斑岩铜铜矿床、热液黄铁矿矿床、脉 状铜矿床、浅成热液金-银矿床气水热液矿床才既论6.围岩蚀变绢云母化(Sericitization)一典型的中低温热液蚀变，在中酸性火成岩中最易 发生一实质是长石类铝硅酸盐矿物为绢云母交代，其形 成机理与云英岩化相似，仅形成的温度较低3KAISi3O8+2H+=KAI2AISi3O10(OH)2+2K+6SiO2钾长石 绢云母
27、 石英一绢云母化常伴随石英和黄铁矿的产生，形成绢英 岩化(phyllic alteration)或黄铁绢英岩化(pyritic-phyllic alteration,Py5%)气水热液矿床才既论6.围岩蚀变一热液成因矿床中十分常见，尤以斑岩铜铜矿 床、黄铁矿型铜矿和多金属矿床中最为常见气水热液矿床才既论6.围岩蚀变绿泥石化(Chloritization)一是一种常见的中低温热液蚀变，原岩主要为中基性 火成岩(如安山岩、闪长岩、玄武岩和辉长岩)，部分为酸性岩和泥质岩主要由富含铁、镁硅酸盐矿物(如黑云母、角闪 石、辉石等)蚀变而成2K(Mg,Fe)3AISi3O10(OH)2+4H+=AI(Mg,
28、Fe)5 AISi3O10(OH)8 黑云母 绿泥石+(Mg5Fe)2+2K+3SiO2石英一有关矿产：铜、铅、锌、金、银、锡、黄铁矿矿床气水热液矿床才既论6.围岩蚀变粘土化（Argillic alteration）一以粘土矿物占优势的一种蚀变作用（强烈的H交 代作用），原岩主要为各类基性、中性、酸性和 碱性的火成岩，次为片麻岩和长石砂岩，在斑岩 成矿体系中最常见一粘土化蚀变向内（向矿脉方向）一般过渡为绢云 岩化，向外过渡为青磐岩化一中度粘土化：高岭石+蒙脱石（斜长石蚀变而成）一深度粘土化：地开石+高岭石+叶蜡石+石英气水热液矿床才既论6.围岩蚀变-深度粘土化常为某些铜、铅、锌矿床蚀变的内 带
29、，但分布不广；中度粘土化可作为寻找金、银、铜、铜、铅、锌等矿床的标志气水热液矿床概论6.围岩蚀变:硅化(Silicification)一最普遍最广泛的一种蚀变，各种温度条件下的各类矿 床中均可见到，原岩种类十分广泛。可由热液带来的 二氧化硅的交代形成，或由于热液淋滤掉其他组分，残留下稳定的二氧化硅形成一高温和部分中高温热液硅化作用，可形成密集的石英 集合体，其结构较粗时称石英化一低温热液硅化，常为细粒结构，由细粒的石英和半结 晶状态的石髓及非晶质的蛋白石组成，后二者常称为 似碧玉化(jasperization)或石髓化及蛋白石化气水热液矿床才既论有关的矿产：铜、铝、铅、锌、金、银、汞、睇、黄铁
30、矿等气水热液矿床才既论6.围岩蚀变碳酸盐化(Carbonatization)包括方解石化、白云石化、菱铁矿 化和菱镁矿化等一原岩主要有：基性、中性的火成 岩；沉积碳酸盐岩；碱性-超 基性岩一基性、中性火成岩中的碳酸盐化，主要是其中铁镁矿物被碳酸盐交 代，通常与铜、铅、锌矿化有关(Fe5Mg)2SiO4+2H2O+C02=2(Fe5Mg)CO3+气水热液矿床才既论6.围岩蚀变一沉积碳酸盐岩的碳酸盐化，尤其是白云石化，使 岩石的体积减小6-15%,从而使孔隙度和渗透率 增高，与MVT铅锌矿和Carlin型金矿关系密切001Xeunalt most altalteration zoneo pez=B
31、E-ou60402080 Eno nBo o o o O 0 8 6 4 2most altalteration zone unalt气水热液矿床概论6.围岩蚀变一碱性一超基性岩的碳酸盐化与锯、铝、错、稀土等矿产相关常见的围岩蚀变还有：明砒石化、蛇纹 石化、电气石化、绿帘石化、沸石化、赤铁矿化、重晶石化等。气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定温度和压力（深度）是控制气水 热液矿床成矿作用的重要因素，也是矿床学研究一个重要课题。气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定野外地质观测可大致（定性）了解矿床的形成温度矿物共生组合一高温组合（300）：磁铁矿、赤铁矿、磁黄铁矿、锡 石、黑锡矿、辉
32、钛矿、辉4目矿、黄玉、石榴石、金云母中温组合（300-200）：黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黝铜矿、重晶石低温组合（v200）：辉镖矿、辰砂、雄黄、雌黄、辉 银矿、自然银、银的硫盐、金和银的硫化物和硒化物、玉髓、蛋白石、冰长石7.成矿温度和压力的测定气水热液矿床概论近矿围岩蚀变一高温蚀变：矽卡岩化、电气石化、云英岩化中温蚀变：绢云母化、黄铁绢云岩化、绿泥石 化、蛇纹石化、石英化低温蚀变：高岭土化、明矶石化、碳酸盐化、玉 髓化通常中高温近矿围岩蚀变的厚度较大，交代作用强烈气水热液矿床概论7.成矿温度和压力的测定矿体的形态一高温热液性质较活跃，能沿围岩的微裂隙贯入，形成的矿体往往呈复杂的脉状、网脉状一
33、中低温热液性质较不活跃，主要在开口裂隙中活 动，形成的矿体一般为规则的脉状和透镜状A矿石的结构和构造一中高温热液形成的矿石常见粗粒结构和块状构造一低温热液形成的矿石多为细粒结构，晶洞状、角 砾状、胶状构造较发育气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定实验室观测一矿物温度讲类质同象温度计一矿物中某些元素类质同象置换的数量取决于温度和压力如自然金的成色：1000%Au/(Au+Ag+.)矿床类型Au(%)形成温度()形成深度(km)区域变质阿尔卑斯脉9 50-8503507-8气成热液石英-电气石脉9 00-7 50400-2505近地表局温热液石英-少量硫化物建造9 00-7 00360-10
34、04-9中低温石英-硫化物建造9 00-7 00250-1002-3低温热液-石英碳酸盐建造7 60-680150-501低温青磐岩-次生石英岩建造650-520150-501气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定闪锌矿中Fe2+ZM+的不完全类质同象，在与磁黄 铁矿或黄铁矿+磁黄铁矿平衡共生时，以及在200-29 0500-580 的范围内：FeS%(分子)=72.26995-15900.5/7+0.0144811g/；2-0.38918(108/r2)一(7 205.5/-2034486(%)2lg/,s2=(70.03-85.83XFeS)(1000/T-1)+39.30(l-0.9
35、981XFeS)1/2-11.9 1其中的Xfes是磁黄铁矿的克分子率气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定元素分配温度计元素在共存相之间的分配系数是温度和压力的函 数，如微量元素MM+、Co、Ni2+、Cd2+等在共生 硫化物矿物间的分配，可作温度计使用Sph闪锌矿，Gn一方铅矿，Wz纤锌矿，Po磁黄铁矿，Py黄铁矿编号分配系数按摩尔分数地温计按重量地温计温度范围（）1CdSph Gn=CdspJCdGnlgK=2030/T-1.47lgK=2080/T-1.08800-6002KCdWz-Gn=CdWz/CdGnlgk=2080/T-1.83lgK=2080/T-1.54890-600
36、3MnSphGn=Mnsph/Mr)GnlgK=1410/T-0.40lgK=1410/T-0.01850-6004MnWz Sph=MnWz/MnSphlgK=1890/T-0.74lgK=1890/T-0.53850-6005KCoPo-Py=(CoPo/CoPy)x0.75lgK=1859/T-3.54850-6006KNip-pv=(NiPo/NiPy)x0.75IgK=2808/T-3.69500-3007.成矿温度和压力的测定气水热液矿床概论同质多象温度计（多形矿物的转变点）一矿物的同质多象转变，是在一定的温度和压力条件 下实现的。因此，不同变体的出现就能定量指示当 时形成的温压条
37、件。辉银矿（六方）E螺状辉银矿（单斜）辉铜矿（六方）1。3。辉铜矿（斜方）矿物中含有杂质时，可明显改变其转变温度 闪锌矿（等轴），。2。一纤锌矿（六方）含 Fe 17%880气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定矿物的熔点一可作为矿物形成温度的上限，但受压力和挥发分的 影响较大矿物熔点()矿物熔点()辉银矿842深红银矿-淡红银矿共结体473方铅矿-辉银矿共结体630碑金矿472自然锦630雌黄、雄黄310-320脆硫铺铅矿609自然秘271辉铺矿546自然银-自然钿共结体262深红银矿483自然硫119气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定固熔体分解温度一可作为矿物分解前，均一矿物相
38、存在时的极限温度36-$-0体系的矿物对分解温度：辉铜矿-铜蓝 75 黄铜矿-磁黄铁 250 斑铜矿-黄铜矿 300 黄铜矿一方黄铜矿 450 气水热液矿床概论 5面就IwtaiH有丽蒯0,矿物重结晶温度一自然银200,自然铜450 矿物物理性质改变温度一云母多色晕480被破坏；烟晶、紫晶在240-260失去色彩；萤石在175 C褪色粘土矿物存在的最高温度矿物矿物存在的最图温度（）矿物矿物存在的最局温度（）埃洛石50海泡石800高岭石500水玄母900蒙脱石725伊利石950气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定寿屋双洲一流体包裹体温度计流体包裹体(fluid inclusion)一矿物结
39、晶生长过程中被捕获在矿物晶体缺陷、空 穴、晶格空位、位错及微裂隙中的成岩成矿流体均一法A爆裂法气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定实陶茎双那一稳定同位素温度计原理：地质体中共生的矿物之间稳定同位素组 成的差异是热力学的函数。AA-b=5A-5B=1000lnaA.B=1064/I2+8（温度 K）其中的4和8根据实验求出两种矿物必须在同一环境中同时生成，且彼此达 到同位素平衡两种矿物生成后的同位素组成保持不变（体系封闭）共生矿物对之间的值越大，温度计的灵敏度越高气水热液矿床概论7.成矿温度和压力的测定常用的稳定同位素温度计有:：.氧同位素温度计硫同位素温度计 孝碳同位素温度计氢同位素温度
40、计气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定氧同位素温度计一矿物一水矿物一水分播方程0A.B=1OOOIna)适用性石英一水3.38x106T2-3.40200-500七英一水2.51 x106T2-1.95500-7 50长石一水2.15x106T-2-3.82钙长石,350-800 长石一水2.91x106T-2-3.41碱长石,350-800 白k母一水2.38x106T-2-3.89350-650 白石母一水1.90 x106T2-3.1500-800 磁铁矿一水-1.47x106T2-3.7 0500-800 赤铁矿一水0.75x106T2-8.0400重晶石一水3.01x106T2
41、-7.3110-350气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定硫同位素温度计一矿物对矿物对分储方程(AA.B=1000lna)适用性闪锌矿一方铅矿7.8x105T20-1000黄铁矿一方铅矿1.1x106T2250-600 黄铜矿一方铅矿6.5x105T2250-600 黄铁矿一黄铜矿4.5x105T2250-600 黄铁矿一闪锌矿3.0 x105T2250-600 闪锌矿一黄铜矿1.5x105T2250-600 辉铝矿一方铅矿1.3x106T2-0.8辉铝矿一黄铁矿0.48x106T2-0.7 5辉铜矿一方铅矿6.5x105T2气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定氢同位素温度计一矿物
42、-水矿物一水分播方程0A.B=1OOOIna)适用性白公母一水-22.1x106T2+19.1黑云母一水-21.3x106T2-2.8金ZT母一水-22.4x106T-2+27.1角闪石一水-23.9x106T2+7.9蛇纹石一水2.75x107T2-7.69 x104T1+40.8100-500绿帘石一水29.2x106T2-138.8300黝帘后一水-15.09x106T-2-27.7 3280-650 透闪石一水-31.47x106 T2-21.7350-650气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定碳同位素温度计目前在地学上的应用尚不广泛,但它有一些特 殊的用处。常用的是以下两个温度
43、计：共生的物质分储方程(AA.B=1000lna)适用性C02（气）一方解石-2.9880 x106T1+7.6663 x103T1-2.4612白云石一方解石0.18x106T2+0.17100-650气水热液矿床概论7.成矿温度和压力的测定成矿深度估算、A 矿物成分压力计 流体包裹体测压法实验室测压法地质方法估算成矿气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定寿莹腌一流体包裹体测压法很多矿物中常含有C02的包裹体。H2。和C02可以 部分混溶，其混溶的程度（即C02溶于H2。中的 量）与压力有关，据此可利用出0-0。2包裹体测定 压力。贵州贞丰州丹寨 W faK-H2o气水热液矿床才既论7.
44、成矿温度和压力的测定实激奎臃一矿物成分压力计。心mB(DdEOLmole%FeS气水热液矿床概论7.成矿温度和压力的测定地质方法估算与热液矿床有成因联系的岩浆岩的深度A在近地表小侵入体和喷出岩发育的地区，相应 地发育浅成热液矿床A出露和隐伏有中深和深成侵入岩的区域，多发 育中深和深成的气水热液矿床根据剥蚀深度估算热液矿床形成深度气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定热液矿床形成深度表成一地表至地下几百米浅成一地下几百米到1.5km中深一地下1.5km至3km深成一地下3 km以上气水热液矿床才既论7.成矿温度和压力的测定不同深度热液矿床特征对比特征表成和浅成矿床中深和深成矿床相关岩浆岩浅成
45、侵入岩或喷出岩中深和深成侵入岩矿体产状锥状急剧尖灭垂向延伸很大矿石成分复杂，出现大量的硫 盐、硒化物和硫化物简单，多为金属硫化物垂向分带不明显明显金属含量分布不均匀分布均匀矿石组构细粒结构，晶洞、晶 簇、角砾状、胶状构造粗粒结构，块状构造气水热液矿床才既论8.成矿期次矿化期/成矿期(mineralization epoch)一代表一定成矿地质作用和物理化学条件的一 个较长的成矿作用时期。如矽卡岩矿床的形成一般可分为两个成矿期：A矽卡岩期：主要形成各种钙、铁、镁、铝的硅酸盐矿 物以及氧化物石英-硫化物期：以形成石英和大量的硫化物为特征气水热液矿床才既论8.成矿期次矿化阶段/成矿阶段(minera
46、lization stage)一代表同一成矿期内，在相同或相似的地质和 物理化学条件下形成一组或一组以上矿物的成 矿过程。每一矿化阶段代表一次热液的活动，或代表较小 时间间隔内成矿物理化学条件变化不大的一次成 矿作用A如矽卡岩矿床的石英-硫化物期又可分为：铁铜 硫化物阶段；铅锌硫化物阶段气水热液矿床才既论8.成矿期次矿物生成顺序(paragenetic sequence)一同一矿化阶段中不同矿物结晶的先后顺序。受控于矿物的地球化学性质，符合能量降低原则；也受浓度、pH值、Eh值等因素影响A脉石矿物一般结晶顺序：硅酸盐f石英f碳酸 盐、硫酸盐A矿石矿物的一般结晶顺序：高价阳离子的氧化物和 含氧盐
47、f硫化物和碑化物一碑、锦的硫化物以及 金、银的硒化物和硫化物气水热液矿床才既论8.成矿期次矿物世代(mineral generation)一指在同一矿化阶段中，同种矿物随着时间的 推移多次重复结晶，每次结晶沉淀下的矿物称 为一个世代。A受控于溶液的每2、后2、之02和金属组分浓度的周 期性变化同种矿物的不同世代在结晶程度、结晶粒度、内部 结构、晶形、习性、颜色等方面都可能表现出不同 的特点本章思考题1.基本概念：气水热液（热液），围岩蚀变，导 矿构造、配矿构造、容矿构造，热液充填作 用、热液交代作用（渗滤交代作用、扩散交代 作用），成矿期、成矿阶段、矿物生成顺序、矿物世代。2.气水热液在成矿中的作用表现在哪些方面？3.气水热液的来源有哪些？如何区分它们？4.气水热液的主要成分是什么？5.气水热液搬运成矿物质的可能方式有哪些？6.气水热液中成矿物质的沉淀机制。7.气水热液运移的主要驱动力有哪些？运移的主 要通道是什么？8.热液充填作用和热液交代作用形成的矿床有哪 些主要区别？9.研究矿床的围岩蚀变有什么意义？10.热液矿床中常见的围岩蚀变有哪些？11.如何通过野外地质观察大致确定热液矿床的形 成温度？12.利用流体包裹体研究成矿温度的原理和基本方 法。13.成矿阶段划分的主要标志有哪些？