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第五章气水热液矿床总论主讲内容提纲第一节气水热液矿床概述第二节气水热液的来源、组成、性质第三节气水热液中成矿元素的搬运和沉淀第四节气水热液矿床的成矿方式第五节气水热液矿床的围岩蚀变第六节气水热液矿床成矿温度和压力（深度）的测定第七节气－水热液矿化期、矿化阶段、矿物生成顺序第八节气－水热液矿床的原生分带第九节气－水热液矿床的形成条件和分类主讲内容提纲第一节气水热液矿床概述第二节气水热液的来源、组成、性质第三节气水热液中成矿元素的搬运和沉淀第四节气水热液矿床的成矿方式第五节气水热液矿床的围岩蚀变第六节气水热液矿床成矿温度和压力（深度）的测定第七节气－水热液矿化期、矿化阶段、矿物生成顺序第八节气－水热液矿床的原生分带第九节气－水热液矿床的形成条件和分类第一节气水热液矿床概述一、气水热液和含矿气水热液概念1.气－水热液指在一定地壳（岩石圈）深度下形成的，具有一定温度和一定压力的气态和液态的溶液.2.含矿气－水热液指成分是以H2O为主，并含有F、Cl、Bi、B、S、C等多种挥发成分，以及含有成矿元素或成矿物质（如：W、Sn、Mo、Nb、Ta、TR、Cu、Pb、Zn、Ag、An、Hg等元素）的主要气－水热液，叫——。3.汽－水热液矿床是指含矿气-水热液在运移过程中，其携带和萃取的成矿元素，由于温度、压力、组分浓度等发生变化，某些成矿物质在一些有利的构造和岩石中通过充填和（或交代）方式发生沉淀、聚集而形成的矿床，叫——。4．气-水热液作用的意义理论意义研究气水热液性质能够深入了解矿床的形成过程和成因，主要是其具有萃取、携带、运移成矿物质能力和最终沉淀成矿物质作用性质。经济意义形成的矿床数量多，矿产类型多，并有大型、超大型矿床。主要矿产包括：1）亲硫元素：Cu、Pb、Zn、Hg、Sb、As、W、Sn、Bi、Mo等；2）贵金属：Au、Ag、PGE；3）稀有、稀土金属：Li、Be、Ga、Ge、In等；4）放射性金属：U、Th等；5）非金属：硫、水晶、萤石、重晶石、菱镁矿、石棉等主讲内容提纲第一节气水热液矿床概述第二节气水热液的来源、组成、性质第三节气水热液中成矿元素的搬运和沉淀第四节气水热液矿床的成矿方式第五节气水热液矿床的围岩蚀变第六节气水热液矿床成矿温度和压力（深度）的测定第七节气－水热液矿化期、矿化阶段、矿物生成顺序第八节气－水热液矿床的原生分带第九节气－水热液矿床的形成条件和分类第二节含矿气－水热液的来源、组成和性质一、气－水热液的来源1．气水热液的主要来源(1)岩浆－火山作用(2)大气降水作用(3)地下水循环作用(4)海水作用(5)地幔流体作用(6)变质作用(1)岩浆（－火山）源热液是指与岩浆处于平衡或从岩浆中分出的气水溶液。岩浆房1）深度较浅、压力较低，由于岩浆分馏，水可以蒸气状态逸出→凝聚成热水溶液；2）深度较大、压力较高，岩浆分馏作用→超临界溶液→冷却直接转变为热水溶液；3）开放的系统，岩浆在较高的温度下分馏→超临界溶液→冷却直接转变为热水溶液。岩浆源汽水热液的主要依据1）地质事实A、时间、空间上的一致性；B、成矿专属性：一定类型热液矿床常与一定类型岩浆岩相关；C、不同类型矿床或矿种常围绕侵入体呈水平或垂直分带；D、现代火山喷气、火山热泉资料.2）高温高压实验研究：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（1937年）、肯尼迪（1962年）;深成岩浆热液和火山－次火山热液，不同性质的岩浆，其水的含量有明显的不同。例如：据A.卡迪克等对全球的或局部地区的各种计算结果：酸性岩浆含水不少于2％，有的可达10％；基性岩浆含水不少于1％，有的可达5－16％。3）元素地球化学研究：矿石与岩浆岩在某些矿物和微量元素组成上具有一致性;4）同位素地球化学研究：δD-δ18O、δ34S、δ13C；5）流体包裹体研究：大多数流体包裹体成分是以水为主，温度50－550℃‘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；4－1100℃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-700~800℃含锂伟晶岩熔浆-660~720℃※质量百分比溶解度12342.06.010.014.0002.04.06.08.0BA108642HO(%)21230.10.30.50.7(2)大气降水源大气降水是地表水蒸发再降落于地面的水，指天水（大气降水）、地表水。往往作为端元组分与地下水、海水、岩浆水混合形式出现.地表流动和下渗作用意义：※主要萃取携带化学活动性较强的元素，如其中的大量盐类物质——热卤水※萃取围岩中的成矿物质——形成低温含矿热液为主(3)地下水源热液(3)地下水源热液指在大陆地区，一定的水文地质条件下因地热增温、火成作用以及渗透、环流作用等萃取成矿物质并形成含有矿物质的热液。依据：1）许多热液矿床，其周围数十公里的范围内没有火成岩出露，深部又无火成岩隐伏体，且矿体围岩又未发生区域变质作用，那么成矿热液来源只有地下水热液；测定同位素（δD、δ18O、δ34S）、包裹体成分表明是地下水热液。2）美国的撒尔顿湖地区，地下1600m的地下水，温度高达360℃，富含K、Na、Cl和Fe、Mn、Au、Ag、Cu、Pb、Zn等，是一种含矿地下水热液。3）红海地下水热液矿床——底部正在形成现今矿床在海面以下2000米存在有三个深150米的热卤水，水温达34～56℃，含盐度25.5％，比重1.20，其中含K、Na、Cl和Fe、Mn、Au、Ag、Cu、Pb、Zn等金属组份，并常见针铁矿、闪锌矿、菱锰矿等沉积物。认为是下渗红海海水受异常的地热梯度影响，受热后发生环流，溶解围岩中的盐和金属组分，沿裂谷上升到海渊底部沉积形成。大气降水与中低温对流型地热系统经典模式（据汪集旸，1996）1-围岩；2-地表水；3-水流方向；4-地热分带地下水循环与岩浆作用关系(4)海水热液(4)海水热液指由下渗的海水形成，主要产生在海洋环境；在大陆的边缘及海洋的岛屿地区，也有下渗的海水，但常与地下水相混合。在海洋底部，海水可沿裂隙，构造变动带下渗到地壳的深部，在地下热能的影响下，受热（地幔）形成热液环流，并可从流经的围岩中革取成矿物质，然后通过断裂、火山目或爆破带，再流入海中，与海水作用形成火山一沉积矿床。(5)地幔源流体(5)地幔源流体概念：指来自地核或下地幔的超临界流体，化学组分以C、H、O、N、S为主，少量F、Cl、P等，在弱还原条件下以CO2－H2O为主，在强还原环境则主要为CH4－H2O－H2等。证据:1）地球物理:在地幔（400－700km）有大量成矿金属，在一定的温度压力下，它们可以随着地幔射气作用而被提升，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，通过直接或间接的方式，把位于深处的金属元素搬到地壳的上层或地表附近沉积下来形成矿床。2）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C、H、O、N、S，以及少量F、Cl、P等，在弱还原条件下以CO2－H2O为主，在强还原环境则主要为CH4－H2O－H2。3）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道。（6）区域变质热液（变生水）（6）区域变质热液（变生水）指与变质岩平衡或来自变质岩脱水作用而产生的热液。变质水的矿质有三个来源：1）在变质过程中从原岩来的；2）变质水在渗滤过程中，从所流经的岩石中萃取来的；3）可能为深部的物质来源。变质热液是受原始地质体的成因、变质作用的强度和类型（接触变质和区域变质）的控制。一般来说:变质相原岩（H2O％）变质相绿片岩相角闪岩相麻粒岩相沉积岩（20-30%）6%2－1%0.5%基性火山岩（5％）3.15%1.03%0.35%低级变质相：产生的流体富含H2O;高级变质相：产生的流体以高密度CO2为主；※在源岩方面蒸发岩:则放出富含NaCl的卤水，碳质沉积岩:放出富含H2O和CO2的流体。大气水－海水－岩浆水－地幔热流2.含矿热液的物质的来源含矿热液的物质来源多来源性1.上地幔或地壳深部源岩浆部分熔融萃取成矿物质，在岩浆演化期后，矿质聚集在岩浆热液中；在岩浆中的水和矿质也越多，越容易形成含矿的热水溶液。2.地壳浅部的原生沉积物（上地壳或近地表）源成岩过程中和变质作用过程中，沉积物中含有的Pb、Zn等成矿组份随建造水或变质水析出，形成含矿热液。3.萃取围岩源（水－岩交换)热液与围岩发生水－岩反应，萃取（溶解）围岩中的一部分物质，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。3.汽水热液与其成矿物质间的关系（1）汽水热液（介质）的来源具有多源性；即：混合热液为主；（2）气水热液中的成矿物质也具有多源的；（3）介质和矿质即可同源，又可异源；（4）汽水热液决定矿物质的富集程度和矿床属性;（5）成矿介质和矿质的主要来源是影响成矿作用的根源，确定热液矿床类型的主要依据。二、气－水热液的组成气水热液的成分是非常复杂的，气水热液的成分有：（1）最主要的组份：水；（2）基本组份：阳离子Na、K、Ca、Mg、Sr、Ba、Al、Si等，阴离子Cl-、F-、SO42-等；（3）成矿元素：主要是亲铜元素(Cu、Pb、Zn、Au、Sn、Sb、Bi、Hg等)，其次为过渡性元素(Fe、Co、Ni等)，以及W、Mo、Be、TR、U、In、Re等稀有、稀土和放射性等元素；（4）溶解的气体：H2S、CO2、HCl、SO2等；（5）其它微量元素：Li、Rb、Cs、Br、I、Se、Te等；三、气－水热液性质包括物理和化学性质（1）物理性质主要包括温度和压力两个因素A）温度——是主要参数之一，一定压力下，不同温度的高低可决定矿床成因类型；如：岩浆热矿床——温度较高；地下水热矿床——温度较低；变质热液——高温、也有中温、低温之分；此外，温度高低对溶液的化学性质有明显的制约性。2）压力——它与温度一样，是气－水热液物理性质的主要参数；压力决定流体密度，气水热液随压力的增大而密度增加、最终形成超临界流体。温度一定(100℃),可由水蒸汽转化液体水、超临界流体——气体与液体之间不再存在差别,称之.气水热液中温度和压力关系(1)是互相联系的参数，流体的物理状态，很大程度上取决于温度和压力。(2)一般是随温度降低、压力也相应降低；(3)封闭体系温度增高、压力也将增高，从而导致沸腾作用形成岩浆射气和残余液体。沸腾与不混溶作用概念※沸腾作用——指在含气体(CO2、CH4等)的热液/流体中，由于温度、压力突然降低，造成大量CO2、CH4等溢出，引起沸腾。※不混溶作用——指在含气体(CO2、CH4等)的热液/流体中，由于气体相（CO2、CH4等）的流失与沸腾，使成矿溶液浓缩、盐度和PH值升高、温度与Eh值降低，形成不同的溶液并导致矿质结晶沉淀现象；(2)化学性质含矿热液性质——复杂在气成热液成矿作用过程中，水、氧、硫和二氧化碳的性状，特别是硫和氧的性状的影响，包括溶液的酸碱度、氧化与还原度等。1）水H2O(极弱的电解质)可部分电离为H＋和OH－,它一方面可使许多物质溶解，也可使溶解的物质发生水解作用，使某些矿物的沉淀：——褐铁矿、锡石，金红石等的形成。2）硫、氧和CO2逸度及气体HCl、HF、SO2等在硫、氧和CO2方面，逸度相对含量大小直接影响含矿溶液的氧化－还原性和物质的搬运、沉淀；如：大多数热液矿床中Fe2+Fe3+,硫化物＞硫酸盐在气体HCl、HF、SO2等方面，含量的相对多少直接影响酸－碱度（pH值）。3）阳离子——K、Na、Ca、Mg等决定于矿化类型，就岩浆热液而言：早期硷性阶段：硷性交代作用为主——钾长石化、钠长石化、碱性角闪石和硷性辉石化等；中期酸性阶段：阴离子的活度增加，在酸性溶液作用下围岩中