矿床学-热液概述PPT参考课件.ppt

第六章：第六章：气水热液矿床气水热液矿床概论概论斑岩斑岩火山角砾岩火山角砾岩火山岩火山岩碎屑岩碎屑岩泥化泥化黄铁矿化带黄铁矿化带浅成低温带浅成低温带中温带中温带斑岩带斑岩带1大量的地质资料表明，在内生成矿作用过大量的地质资料表明，在内生成矿作用过程中，除了有在岩浆结晶的主要阶段形成的岩程中，除了有在岩浆结晶的主要阶段形成的岩浆矿床在岩浆结晶之后形成的伟晶岩矿床之外，浆矿床在岩浆结晶之后形成的伟晶岩矿床之外，在地壳中还有另一大类矿床，即与各种成因的在地壳中还有另一大类矿床，即与各种成因的气水热液有关的气水热液有关的“气水热液矿床气水热液矿床”。2 一、一、气水热液及其在内生矿床中的意义气水热液及其在内生矿床中的意义 1.1.气水热液的概念气水热液的概念“气水热液气水热液”是指在一定深度下形成的，具有一定是指在一定深度下形成的，具有一定温度和压力的温度和压力的含多种挥发组分和成矿元素的气态含多种挥发组分和成矿元素的气态或液态水溶液（简称热液）。或液态水溶液（简称热液）。定定义义a a、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%）；）；b b、其他挥发组分：、其他挥发组分：HClHCl、HFHF、H H2 2S S、COCO2 2、B B、（、（AsAs）；）；c c、主要金属元素：、主要金属元素：K K、NaNa、CaCa、MgMg；d d、常常见见成成矿矿金金属属元元素素：黑黑色色金金属属元元素素FeFe、MnMn，有有色色金金属属元元素素CuCu、PbPb、ZnZn、W W、SnSn、MoMo、SbSb、HgHg，贵贵金金属属元元素素AuAu、AgAg，稀有金属元素，稀有金属元素LiLi、BeBe、NbNb、TaTa，放射性元素，放射性元素U U、ThTh。成成分分3a a、温温度度变变化化范范围围：50-80050-800C C，一一般般成成矿矿温温度度：100-600100-600C;C;盐度：盐度：5%-40%5%-40%；压力：；压力：40-2500atm40-2500atm。b b、状状态态：气气态态（高高温温低低压压条条件件）、液液态态（高高压压中中低温条件）、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）在成矿作用过程中，热液能把深部的矿质以及分在成矿作用过程中，热液能把深部的矿质以及分散在岩石中的成矿元素萃取出来，初步集中，把它们散在岩石中的成矿元素萃取出来，初步集中，把它们携带到一定的构造携带到一定的构造-岩石中，通过充填、交代等成矿方岩石中，通过充填、交代等成矿方式，把矿质沉淀下来，形成矿床。式，把矿质沉淀下来，形成矿床。通过含矿流体通过含矿流体(包括气相、液相、超包括气相、液相、超临界流体临界流体)作用而生成的后生矿床称作用而生成的后生矿床称热液热液矿床或气化热液矿床。矿床或气化热液矿床。2.2.气水热液的成矿意义气水热液的成矿意义形成的矿床主要有：形成的矿床主要有：接触交代矿床和热液矿床接触交代矿床和热液矿床 温度及物理温度及物理状态状态4有关矿种：有关矿种：a a、主主要要金金属属矿矿产产：FeFe、MnMn，CuCu、PbPb、ZnZn、W W、SnSn、MoMo、SbSb、HgHg，AuAu、AgAg，LiLi、BeBe、NbNb、TaTa，U U、ThThb b、非非金金属属矿矿产产：云云母母、石石棉棉、萤萤石石、水水晶晶、明明矾矾石石、叶叶腊腊石、蛇纹岩，硫铁矿、重晶石、天青石、滑石、菱镁矿等。石、蛇纹岩，硫铁矿、重晶石、天青石、滑石、菱镁矿等。5 二、二、热液的成因（类型）热液的成因（类型）气水热液的来气水热液的来源是这类矿床的一源是这类矿床的一个重要问题。由于个重要问题。由于其来源十分复杂，其来源十分复杂，因此人们曾提出过因此人们曾提出过多种看法，争议较多种看法，争议较大。这个问题，也大。这个问题，也是人们目前大力研是人们目前大力研究的一个课题。气究的一个课题。气水热液的来源可分水热液的来源可分为四种基本来源，为四种基本来源，五种类型。五种类型。6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，其其来来源源是是多多途途径径，类类型型是是多多种种多多样样的的，而而且且不不同同来来源源和和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发展过程。的发展过程。71 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。化与其所溶解的化学成分一起被析出形成的。（一）岩浆热液（一）岩浆热液2 2、特征：、特征：岩浆热岩浆热液液H H2 2O O的氢氧同位的氢氧同位素值一般变化范围素值一般变化范围是是1818HH2 2O=6O=6-9 9，D=-48D=-48-8080,此外多有高此外多有高盐度、富盐度、富K K的特的特征。征。8很多证据表明岩浆很多证据表明岩浆中有水存在，快速冷却中有水存在，快速冷却的火山岩含水一般为的火山岩含水一般为0.2%5%，最高可达，最高可达12(如某些松脂岩如某些松脂岩)；另外；另外岩浆岩中大量的含水硅岩浆岩中大量的含水硅酸盐矿物也是岩浆含水酸盐矿物也是岩浆含水的最好证明。的最好证明。按按Holland的实验，只有当与硅酸盐熔浆共存的蒸气相的实验，只有当与硅酸盐熔浆共存的蒸气相中中H2O分压超过分压超过4.94107Pa时，黑云母和角闪石才可从英安时，黑云母和角闪石才可从英安质熔体中析出，形成斑晶。这些水可以构成岩浆流体的主要质熔体中析出，形成斑晶。这些水可以构成岩浆流体的主要来源。对热液矿床中矿物及其中流体包裹体氢氧同位素成分来源。对热液矿床中矿物及其中流体包裹体氢氧同位素成分的分析结果，也证实部分热液矿床形成的早期，确有岩浆流的分析结果，也证实部分热液矿床形成的早期，确有岩浆流体存在。体存在。9Bumham(1979)实实验表明，岩浆中溶解的验表明，岩浆中溶解的H2O重量百分比随压力重量百分比随压力的升高而加大。的升高而加大。10影响岩浆流影响岩浆流体从岩浆析体从岩浆析出的过程和出的过程和数量的因素数量的因素岩浆结晶的深度岩浆结晶的深度初始含水量初始含水量围岩渗透性围岩渗透性裂隙系统发育程度裂隙系统发育程度111 1、成因：、成因：变质热液是岩石变质热液是岩石在变质过程中随变质温度和在变质过程中随变质温度和压力不断增加依次释放出来压力不断增加依次释放出来的粒间水、矿物的结晶水和的粒间水、矿物的结晶水和结构水溶解了成矿物质形成结构水溶解了成矿物质形成的。如沉积岩（含水的。如沉积岩（含水202030%30%）绿片岩相（一般含绿片岩相（一般含水水6%6%）角闪岩相（含水角闪岩相（含水1 12%2%）麻粒岩相（含水麻粒岩相（含水0.5%0.5%），可见变质过程中可），可见变质过程中可产生大量的变质热液。产生大量的变质热液。（二）变质热液（二）变质热液2 2、特征：、特征：变质热液变质热液H H2 2O O的的1818O=5O=52525，D=-D=-2020-65-65，多富，多富COCO2 2。12指直接来源于上地幔指直接来源于上地幔“去气作用去气作用”（“脱气脱气”，“除气除气”）所形成的气水热液。）所形成的气水热液。这种气液从未参加过水循环作用，在地球形成时这种气液从未参加过水循环作用，在地球形成时期就已存在。期就已存在。一般通过测量上地幔硅酸盐的一般通过测量上地幔硅酸盐的H-O同位素组成来同位素组成来推断推断“初生水初生水”的组成。的组成。其氢氧同位素为其氢氧同位素为:D=-48（或（或-70-30），），18OH2O=7（或（或68.5）成分中成分中CO2含量很高，可达含量很高，可达78.54%，且常见纯，且常见纯CO2（占（占100%）的包裹体，其中金属元素以富含）的包裹体，其中金属元素以富含Fe，Mg，Mn为特征。为特征。（三）初生水，或原生水，或（三）初生水，或原生水，或“地幔热液地幔热液”13（四）地下水热液（四）地下水热液又可分成两个亚类：同生沉积溶液和后生下渗溶液。又可分成两个亚类：同生沉积溶液和后生下渗溶液。同生沉积溶液同生沉积溶液又叫同生水；又叫同生水；建造水（地层水）：建造水（地层水）：是指在沉积物形成时一起被埋入在沉积物中或在是指在沉积物形成时一起被埋入在沉积物中或在成岩过程中产生的溶液，这些溶液在沉积物固结成岩成岩过程中产生的溶液，这些溶液在沉积物固结成岩之后或成岩期后的挤压作用而汇集在一起形成之后或成岩期后的挤压作用而汇集在一起形成“囚水囚水”，“封存水封存水”，“建造水（地层水）建造水（地层水）”。按照沉积背景的不同，又可分为海成溶液和陆成按照沉积背景的不同，又可分为海成溶液和陆成溶液。溶液。14后生下渗溶液后生下渗溶液指由地表大气降水和指由地表大气降水和海水沿着岩石的裂隙或海海水沿着岩石的裂隙或海底裂隙、间隙、孔洞等下底裂隙、间隙、孔洞等下渗到地壳不同的深度形成渗到地壳不同的深度形成的溶液。的溶液。大气水热液及其成矿模式大气水热液及其成矿模式（斯米尔诺夫）（斯米尔诺夫）大气降水可下渗到大气降水可下渗到深约深约1215km处。这些水加热升处。这些水加热升温，以至其温度达到温，以至其温度达到300400。水的密度小，岩石的渗水的密度小，岩石的渗透率减弱，地下水热液便不透率减弱，地下水热液便不再向下渗透。于是向着上昂再向下渗透。于是向着上昂的方向，或沿着断层，向着的方向，或沿着断层，向着减温减压的方向循环流动。减温减压的方向循环流动。15这种地下水热液在这种地下水热液在循环流动过程中，不断循环流动过程中，不断发生发生“水水-岩反应岩反应”，从围岩，矿源层，甚至从围岩，矿源层，甚至从已形成的矿床中溶解从已形成的矿床中溶解萃取大量成矿物质以及萃取大量成矿物质以及盐类，形成含矿热卤水盐类，形成含矿热卤水或含矿热液：或含矿热液：水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）大气水热液及其成矿模式大气水热液及其成矿模式（斯米尔诺夫）（斯米尔诺夫）16海水海水 海海水水也也属属于于大大气气降降水水一一大大类类，但但海海水水中中的的化化学学组组成成显显然然与与地地表表的的大大气气降降水水不不完完全全一一样样。海海水水的的含含盐盐度度约约为为3.5%NaCl3.5%NaCl，海海 水水 沿沿着着海海底底的的深深大大断断裂裂下下渗渗到到洋洋壳壳深深处处，形成环流热液。形成环流热液。海水热液及其成矿模式海水热液及其成矿模式17海水可以在海底岩石海水可以在海底岩石中下渗几公里，甚至十几中下渗几公里，甚至十几公里，然后变成上昂热液，公里，然后变成上昂热液，在深部的环流过程中，可在深部的环流过程中，可以与所途径的岩石发生水以与所途径的岩石发生水岩反应，变成含矿热卤水，岩反应，变成含矿热卤水，然后沿着海底断裂上升至然后沿着海底断裂上升至海底，形成海底喷发和海海底，形成海底喷发和海底底“烟囱烟囱”。近代海水的近代海水的DD和和1818OHOH2 2O O都近于都近于0 0（或均（或均为为1 15 5）含）含SOSO4 42-2-，盐，盐度度3.5%3.5%。黑矿型矿床简要横剖面图黑矿型矿床简要横剖面图18特征特征：大气降水的同位素大气降水的同位素组成随海拔高度、纬度、组成随海拔高度、纬度、温度的变化有规律地改变，温度的变化有规律地改变，一般说来，大气降水的同一般说来，大气降水的同位素组成位素组成D=-340+50，18O=-44+10。接近大气降水线，温接近大气降水线，温度多属中、低温，多富度多属中、低温，多富CaCa2 2、NaNa）19（五）（五）混合水混合水指上述各种水溶液不同程度、不同比例的混合。指上述各种水溶液不同程度、不同比例的混合。由于水、岩石间的同位素交换反应，水的由于水、岩石间的同位素交换反应，水的D和和18O均有变化。均有变化。20 三、三、热液中主要挥发组分的性状及其影响热液中主要挥发组分的性状及其影响1 1、卤族元素：热液中主要卤族元素是、卤族元素：热液中主要卤族元素是F F和和ClCl。热液中挥发组分对成矿物质活化、搬运和沉热液中挥发组分对成矿物质活化、搬运和沉淀都有重要影响，所以这些组分在热液中的化学淀都有重要影响，所以这些组分在热液中的化学性质和存在状态是值得我们探讨的。性质和存在状态是值得我们探讨的。a a、卤卤族族元元素素的的化化合合物物（尤尤其其是是氯氯化化物物）是是强强电电解解质质，电解后强烈影响热液的电解后强烈影响热液的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质有助于热液中有用组分的迁移。性质有助于热液中有用组分的迁移。212 2、硫：、硫：a a、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pH值值和和有有助助于于大大部部分分金金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矿，如重晶石（成矿，如重晶石（BaSOBaSO4 4）。）。b b、还原态、还原态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)400400C C，H H2 2S S为中性分子，不电离，或分解为为中性分子，不电离，或分解为S S和和H H2 2。(b)(b)400400C C，H H2 2S S开始电离，开始电离，H H2 2S=HS=H+HS+HS-，k k1 1=H=H+HSHS-/H/H2 2S=8.4S=8.41010-8-8 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络络合合物物，有有助助于于元元素素在热液中迁移。在热液中迁移。22HS-=H+S2-，k2=H+S2-/HS-=1.210-15S2-常与金属阳离子结合形成难溶的硫化物而沉淀成矿。常与金属阳离子结合形成难溶的硫化物而沉淀成矿。上式可见，影响上式可见，影响H2S解离的因素是热液中解离的因素是热液中H2S的浓度的浓度和和pH值：值：H2S的溶解度又与压力呈正相关，与温度呈负的溶解度又与压力呈正相关，与温度呈负相关；相关；pH值低，溶液中值低，溶液中HS-高，有利于矿质的迁移，高，有利于矿质的迁移，pH值高溶液中值高溶液中S2-高，有利于硫化物的沉淀。高，有利于硫化物的沉淀。233 3、COCO2 2高温条件下为中性分子，温度降低水合为高温条件下为中性分子，温度降低水合为H H2 2COCO3 3并解离，并解离，H H2 2COCO3 3=H=H+HCO+HCO3 3(利于矿质迁移利于矿质迁移)HCO HCO3 3=H=H+CO+CO3 32 2（有利于形成难溶碳酸盐（有利于形成难溶碳酸盐沉淀成矿）沉淀成矿）,与与H H2 2S S性状相似，性状相似，HCOHCO3 3 和和COCO3 32 2 与热液的与热液的温度、压力和温度、压力和pHpH值有关，温度降低和值有关，温度降低和pHpH值升高有值升高有利于成矿元素以碳酸盐沉淀。利于成矿元素以碳酸盐沉淀。24 在岩浆结晶过程中，岩浆中的成矿物质随着岩浆热在岩浆结晶过程中，岩浆中的成矿物质随着岩浆热液的析出，以各种形式进入热液，形成含矿热液。液的析出，以各种形式进入热液，形成含矿热液。FeFe2+2+、FeFe3+3+、CuCu+、CuCu2+2+、PbPb2+2+、ZnZn2+2+等，易形成氯络等，易形成氯络合物，因此热液和岩浆中合物，因此热液和岩浆中ClCl-的浓度高低与热液形成矿床的浓度高低与热液形成矿床的能力有一定关系。的能力有一定关系。其他挥发性组分，如其他挥发性组分，如COCO2 2、COCO、H H2 2S S、SOSO2 2、HFHF等与岩等与岩浆热液的含矿性也有关系。浆热液的含矿性也有关系。四、成矿物质的来源四、成矿物质的来源 1 1岩浆熔体岩浆熔体25 不同来源的热液，在其源区或其运移过程中与不不同来源的热液，在其源区或其运移过程中与不同类型的地壳岩石发生反应，从而捕获其中的成矿物同类型的地壳岩石发生反应，从而捕获其中的成矿物质，形成含矿热液，进而成矿。质，形成含矿热液，进而成矿。2 2地壳岩石地壳岩石 几个因素决定了地壳岩石对热液成矿作用过程中成矿几个因素决定了地壳岩石对热液成矿作用过程中成矿物质的供应：物质的供应：岩石中成矿组分的最初含量；岩石中成矿组分的最初含量；热液流体循环过程中所影响的岩石的体积热液流体循环过程中所影响的岩石的体积(范围范围)；岩石和所流经的热液之间发生水岩反应的强度；岩石和所流经的热液之间发生水岩反应的强度；水水-岩比值岩比值(即参与反应的流体质量和发生反应的岩即参与反应的流体质量和发生反应的岩石质量之比石质量之比)的大小。的大小。26 同生热液同生热液可以把原来沉积物中所含的铅、锌，在可以把原来沉积物中所含的铅、锌，在建造水释放过程中带出，某些含铅、锌较高的油田卤建造水释放过程中带出，某些含铅、锌较高的油田卤水即可能属于这种成因。水即可能属于这种成因。变质热液变质热液可以从变质原岩中带出或从所流经的岩可以从变质原岩中带出或从所流经的岩石中萃取成矿物质。石中萃取成矿物质。岩浆热液岩浆热液除了可以把岩浆中的成矿组分带出外，除了可以把岩浆中的成矿组分带出外，由于其高温特点所决定的高搬运能力，往往会捕获所由于其高温特点所决定的高搬运能力，往往会捕获所流经的岩石中的成矿物质而成矿。流经的岩石中的成矿物质而成矿。不断加热的不断加热的大气水热液大气水热液在其循环过程中，会淋滤在其循环过程中，会淋滤所接触的地壳岩石中的成矿物质，形成热液矿床。所接触的地壳岩石中的成矿物质，形成热液矿床。27 针对地壳岩石对成矿的物质贡献，矿床学家提出针对地壳岩石对成矿的物质贡献，矿床学家提出了了“矿源层矿源层”(source bed)(source bed)的概念。的概念。这一概念最初是由澳大利亚人这一概念最初是由澳大利亚人C.L.Knight)C.L.Knight)于于19571957年首先提出的，其出发点是认为许多重要矿床和年首先提出的，其出发点是认为许多重要矿床和侵入岩之间并不存在成因联系。相反，这些矿床的产侵入岩之间并不存在成因联系。相反，这些矿床的产出却与某一特殊的沉积层显示出重要关系，它们是成出却与某一特殊的沉积层显示出重要关系，它们是成矿物质的提供者。矿物质的提供者。目前目前包括能够提供矿质的所有岩石，都称之为包括能够提供矿质的所有岩石，都称之为“矿源岩矿源岩”(sourcerock)。28 地幔流体的活动可以把分散在上地幔中的成矿物质地幔流体的活动可以把分散在上地幔中的成矿物质活化、迁移到地壳中成矿。活化、迁移到地壳中成矿。3 3上地幔上地幔如胶东半岛金矿、四川大水沟碲如胶东半岛金矿、四川大水沟碲金矿以及河北东坪金矿以及河北东坪金矿等，已经有不同的研究者相继提出地幔流体和地幔物金矿等，已经有不同的研究者相继提出地幔流体和地幔物质参与成矿的认识。质参与成矿的认识。由于受技术条件的限制，对参与热液成矿作用的地幔由于受技术条件的限制，对参与热液成矿作用的地幔成矿物质的识别，目前尚处在不断的探索之中。成矿物质的识别，目前尚处在不断的探索之中。29 五、含矿五、含矿热液的运移热液的运移（一）运移的动力（一）运移的动力内压力内压力：溶液依靠自身的力量，打开通道而发生上升运移，溶液依靠自身的力量，打开通道而发生上升运移，即处入地下较深处的矿液由于其本身的内压力推动，即处入地下较深处的矿液由于其本身的内压力推动，热液沿着各种大小裂隙、破碎带运动。热液沿着各种大小裂隙、破碎带运动。1.1.压力梯度：压力梯度：外压力：外压力：当构造运动发生时则可产出大量断层，勾通了地当构造运动发生时则可产出大量断层，勾通了地壳深处岩浆活动的地区或地下深处汇集在一起的热液壳深处岩浆活动的地区或地下深处汇集在一起的热液区，促使深处的热液在地表不同部位压力差的驱使下区，促使深处的热液在地表不同部位压力差的驱使下向减压方向运移。向减压方向运移。30虹吸作用：虹吸作用：当构造形成大量裂隙时，尤其是那些隐伏于地下当构造形成大量裂隙时，尤其是那些隐伏于地下并未与地表勾通的裂隙，开始形成张口，此时裂隙中并未与地表勾通的裂隙，开始形成张口，此时裂隙中处于真空状态，产生负压力，从而能吸取周围的含矿处于真空状态，产生负压力，从而能吸取周围的含矿热液（虹吸作用热液（虹吸作用)。这实质上也是压力差所产生的运移，。这实质上也是压力差所产生的运移，大多数盲矿脉，如阿尔卑斯型大多数盲矿脉，如阿尔卑斯型Pb-Zn矿脉，被认为是这矿脉，被认为是这样形成的。样形成的。31局部热源，如地壳深部的岩浆热能或变质热能，局部热源，如地壳深部的岩浆热能或变质热能，地幔梯度等能造成含矿热液的密度差，引起对流循地幔梯度等能造成含矿热液的密度差，引起对流循环，从而使密度小的上升。环，从而使密度小的上升。原始成因的多种溶液，若它的密度不同，产生原始成因的多种溶液，若它的密度不同，产生密度差引起物质的对流。密度差引起物质的对流。含盐度很高的含矿溶液因密度较大而下沉，驱含盐度很高的含矿溶液因密度较大而下沉，驱使密度小的流体上升。这样产生的密度差也能推动使密度小的流体上升。这样产生的密度差也能推动含矿热液的运移。含矿热液的运移。2.2.热力引起的对流（密度差）热力引起的对流（密度差）32热液运移的通道是岩石中的裂隙和孔隙，按成因可热液运移的通道是岩石中的裂隙和孔隙，按成因可分为如下三类：分为如下三类：以上三种孔隙中，构造裂隙对热液运移和矿质沉以上三种孔隙中，构造裂隙对热液运移和矿质沉淀成矿更具重要意义。依据对热液成矿的控制作用将淀成矿更具重要意义。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。相关构造分为：导矿构造、配矿构造和容矿构造。（二）运移的通道：（二）运移的通道：33导矿、配矿容矿、构造关系图a、导矿构造：导矿构造：是把深部含矿热是把深部含矿热液引入矿田及矿带的构造，一般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，为深断裂、陡倾斜的渗透性岩层，控制矿田及成矿带的分布。控制矿田及成矿带的分布。b、配矿构造：配矿构造：是把热液从导矿是把热液从导矿构造引入成矿地段的构造，通常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，控制矿床带、渗透性好的岩层，控制矿床的分布。的分布。c、容矿构造：容矿构造：是热液矿质沉淀是热液矿质沉淀成矿时所在的构造，即沉淀成矿成矿时所在的构造，即沉淀成矿的场所，一般是与配矿构造相通的场所，一般是与配矿构造相通的次级断裂、裂隙、层间剥离构的次级断裂、裂隙、层间剥离构造、渗透性好的岩层，控制矿体造、渗透性好的岩层，控制矿体形状和分布形状和分布34南明水49号金矿的容矿构造与卡拉麦里韧性剪切带的关系35东准噶尔地区金矿点分布与构造关系图东准噶尔地区金矿点分布与构造关系图1 1第四系；第四系；2 2侵入岩体环形构造；侵入岩体环形构造；3 3火山火山沉积岩相带环形构造；沉积岩相带环形构造；4 4火山机构环形构造；火山机构环形构造；5 5遥感解译的深大断裂；遥感解译的深大断裂；6 6遥感解译的韧性强遥感解译的韧性强应变构造带；应变构造带；7 7金矿床、金矿（化）点金矿床、金矿（化）点深断裂和韧性剪切带是金的导矿构造，控制了金矿带的分布；与之相交的北西向断裂是配矿构造，控制了矿点（床）群的分布；韧性剪切带中的次级断裂、节理是容矿构造，控制了金矿脉的分布和产状36 六、六、成矿元素在热液中的迁移形式成矿元素在热液中的迁移形式 气水热液中成矿元素的搬运形式是现代矿床学和气水热液中成矿元素的搬运形式是现代矿床学和地球化学的重要研究课题之一，它对于研究热液矿床地球化学的重要研究课题之一，它对于研究热液矿床的成矿条件，元素和矿物的共生关系，矿床的分带以的成矿条件，元素和矿物的共生关系，矿床的分带以及成矿专属性等等都有直接的联系。及成矿专属性等等都有直接的联系。关于气水热液中成矿元素（主要是金属元素）的关于气水热液中成矿元素（主要是金属元素）的搬迁运移形式主要有以下几种假说：搬迁运移形式主要有以下几种假说：37由于在气水热液矿床中，矿物大多以硫化物的由于在气水热液矿床中，矿物大多以硫化物的形式出现，因此人们早就认为成矿物质是以简单硫形式出现，因此人们早就认为成矿物质是以简单硫化物的真溶液的形式被搬运的。化物的真溶液的形式被搬运的。1.1.硫化物真溶液的形式硫化物真溶液的形式这种看法很快能为人们所否定这种看法很快能为人们所否定,因为发现因为发现重金属硫重金属硫化物在水中的溶解度极小。化物在水中的溶解度极小。例如铜的溶解度：例如铜的溶解度：1010-62.310-24摩尔摩尔/升。升。有人估算过要想沉淀几吨硫化铜矿石，就需要整个有人估算过要想沉淀几吨硫化铜矿石，就需要整个地中海那么多的海水，这当然是不可能的。地中海那么多的海水，这当然是不可能的。38人们更多地认为热液矿床中的矿物大多数是各种人们更多地认为热液矿床中的矿物大多数是各种化学反应过程中所形成的不易溶解的化合物沉淀的结化学反应过程中所形成的不易溶解的化合物沉淀的结果，也即矿石的形成是热液搬运的后期或最后的现象，果，也即矿石的形成是热液搬运的后期或最后的现象，而不是它们在热液中的最初形式。而不是它们在热液中的最初形式。39 由于在热液矿床中，发现有矿石的胶状构造，因由于在热液矿床中，发现有矿石的胶状构造，因此此许多地质学者认为成矿物质在热液中是呈胶体状态许多地质学者认为成矿物质在热液中是呈胶体状态被搬运的。被搬运的。同时实验证明，金属硫化物在胶体溶液中同时实验证明，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的含量比它在真溶液中的溶解度大100100万倍。而且胶万倍。而且胶体溶液的形成条件，几乎可以在任何温度、压力条件体溶液的形成条件，几乎可以在任何温度、压力条件下产生。下产生。2.2.胶体溶液的形式胶体溶液的形式在气水热液成矿过程中，在气水热液成矿过程中，SiOSiO2 2，Fe(OH)Fe(OH)3 3，AuAu，AgAg，PbPb，ZnZn等硫化物或其它化合物均能以胶体等硫化物或其它化合物均能以胶体状态迁移。状态迁移。40 但但胶体溶液运移成矿组分的论点也没有被人们普胶体溶液运移成矿组分的论点也没有被人们普遍接受。遍接受。原因有三：原因有三：（1 1）热液矿床中出现胶状构造的现象毕竟不多，它主热液矿床中出现胶状构造的现象毕竟不多，它主要出现在一些浅成矿床中。要出现在一些浅成矿床中。（2 2）胶体的粘度较大，不易于长距离搬运，无法解释胶体的粘度较大，不易于长距离搬运，无法解释由大量渗透、交代作用形成的热液矿床。由大量渗透、交代作用形成的热液矿床。（3 3）通过矿物气液包裹体成分的研究，还发现热液中）通过矿物气液包裹体成分的研究，还发现热液中含多量的电解质，这进一步说明了呈胶休状态运移成含多量的电解质，这进一步说明了呈胶休状态运移成矿组分的可能性是极小的。矿组分的可能性是极小的。413.3.卤化物的形式卤化物的形式 这个观点认为，溶液中搬运的成矿物质不是现在矿石这个观点认为，溶液中搬运的成矿物质不是现在矿石中所见到的矿物，矿石中的金属矿物在其形成以前是呈卤中所见到的矿物，矿石中的金属矿物在其形成以前是呈卤化物形式在溶液中被搬运的。化物形式在溶液中被搬运的。依据：依据：矿物中气液包裹体矿物中气液包裹体(代表着含矿气水热液的母液代表着含矿气水热液的母液)的含盐度很高，甚至有的含盐度很高，甚至有NaClNaCl晶体出现；晶体出现；火山喷出物中有砷、铁、锌、锡、铅和铜等的可火山喷出物中有砷、铁、锌、锡、铅和铜等的可溶性氯化物和氟化物；溶性氯化物和氟化物；有的热液矿床中可见到含氯或氟的矿物，如氯化有的热液矿床中可见到含氯或氟的矿物，如氯化铅铅(PbCl(PbCl2 2)、氯铜矿、氯铜矿(CuCl(CuCl2 23C3Cu(OH)(OH)2 2)、萤石、黄玉等。、萤石、黄玉等。金属卤化物在水中的溶解度是较大的。金属卤化物在水中的溶解度是较大的。42 多数研究者认为，成矿物质呈卤化物溶液运移的多数研究者认为，成矿物质呈卤化物溶液运移的情况是存在的。不过主要出现于温度较高的热液矿床情况是存在的。不过主要出现于温度较高的热液矿床中，如云英岩型钨、锡矿床可能就是以这样的形式运中，如云英岩型钨、锡矿床可能就是以这样的形式运移和成矿的。移和成矿的。当温度降低，当温度降低，H H2 2S S在热水溶液中的溶解度增加，在热水溶液中的溶解度增加，溶液中溶液中S2-增高，增高，金属卤化物就极易形成硫化物沉淀。金属卤化物就极易形成硫化物沉淀。所以当溶液中存在数量较多的所以当溶液中存在数量较多的H H2 2S S，在温度较低的情，在温度较低的情况下，成矿组分是难以成卤化物搬运的。况下，成矿组分是难以成卤化物搬运的。43目前，成矿物质在热液中以络合物形式搬运的假说，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，矿物中萃取金属元素。石，矿物中萃取金属元素。4.4.络合物的形式络合物的形式依据：依据：（1）大多数络合物的溶解度很大，如）大多数络合物的溶解度很大，如AgSH比比Ag的溶解的溶解度大度大1091012倍。倍。（2）络合物还具有很大的稳定性，在溶液中能长距离搬）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。运，而不致于在中途发生水解和沉淀。（3）金属络合物还可溶于气体中，使许多成矿元素以气）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。体状态迁移。（4）实验证明，许多金属如）实验证明，许多金属如Nb、Ta、W、Sn、Be、Fe、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Hg、Sb、U等均能以络合物等均能以络合物形式在热液中迁移。形式在热液中迁移。44由一个简单的离子和几个中性分子（或在溶液由一个简单的离子和几个中性分子（或在溶液中能独立存在的离子）结合而成的复杂离子叫络阴中能独立存在的离子）结合而成的复杂离子叫络阴离子，含有络阴离子的化合物叫络合物。离子，含有络阴离子的化合物叫络合物。外配位体外配位体配位体配位体中心阳离子中心阳离子什么叫络合物什么叫络合物?如：如：3NaCl+FeCl3=Na3FeCl6式中的式中的Na3FeCl6即为络合物。即为络合物。45 在自然界中可构成络合物的元素在自然界中可构成络合物的元素:某些离子电位高的某些离子电位高的金属阳离子金属阳离子(Fe(Fe2+2+，FeFe3+3+，BeBe2+2+，NbNb5+5+，TaTa5+5+，W W6+6+，SnSn4+4+，MoMo6+6+，MoMo4+4+等等)构成中心阳离子构成中心阳离子(或称络合物形成体或称络合物形成体)；一些一些阴离子或离子团阴离子或离子团(如如F F-，ClCl-，HSHS-，HCOHCO-，OHOH-，O O2-2-，S S2-2-，SOSO4 42-2-，COCO3 32-2-等等)构成配位体构成配位体，碱金属阳离子碱金属阳离子则构成外配位体则构成外配位体。一些有关的成矿实验和化学热力学计算结果也一些有关的成矿实验和化学热力学计算结果也支持金属成矿物质主要呈络合物形式被搬运的观点，支持金属成矿物质主要呈络合物形式被搬运的观点，并且还提供了金属元素络合物稳定性的数据。并且还提供了金属元素络合物稳定性的数据。46一般认为，热液中一般认为，热液中硫化物、硫氢化物络合物硫化物、硫氢化物络合物和和氯氯化物络合物化物络合物最重要。最重要。热液中硫含量丰富就可形成像热液中硫含量丰富就可形成像Zn(HS)3-、Fe(HS)3-、Hg(HS)3-热液中氯含量丰富就可形成像热液中氯含量丰富就可形成像ZnCl3-、FeCl63-、CuCl32-此外，还有碳酸盐络合物、有机物络合物等。此外，还有碳酸盐络合物、有机物络合物等。47 络合物在水溶液中的稳定性的影响因素：络合物在水溶液中的稳定性的影响因素：主要取决主要取决子络阴离子离解能力的大小子络阴离子离解能力的大小。络合物在溶液中的稳定程度，用络合物不稳定常络合物在溶液中的稳定程度，用络合物不稳定常数数k k表示，如下列络合物分解的反应式：表示，如下列络合物分解的反应式：PbClPbCl4 4 2-2-PbPb2-2-+4Cl+4Cl-K=PbC1 K=PbC14 4PbClPbCl4 4 K K值越大，则络阴离子越不稳定；反之，则越稳定。值越大，则络阴离子越不稳定；反之，则越稳定。48 用络合物的稳定性可以解释热液矿床中成矿元素用络合物的稳定性可以解释热液矿床中成矿元素分带性：分带性：在一定的热液体系中，由于各种元素络合物在热在一定的热液体系中，由于各种元素络合物在热液中稳定性不同，是导致矿床形成过程中不同元素分液中稳定性不同，是导致矿床形成过程中不同元素分别析出，产生各种分带性的原因之一。别析出，产生各种分带性的原因之一。491温度温度2pH值值有些络合物只在较高温度下稳定，而在低温下分解，有些络合物只在较高温度下稳定，而在低温下分解，例例PbCl4，当温度从，当温度从200降低到降低到100时，其稳定性变化时，其稳定性变化不大，而从不大，而从100降至降至90时，可导致时，可导致510-6的的Pb沉淀析沉淀析出：出：七、七、成矿元素的沉淀因素成矿元素的沉淀因素H2S浓度不变，浓度不变，NaCl=3/L，t=100，pH=5：PbS的溶解度为的溶解度为1.4710-6；pH=3，为，为14710-6Na3AsS3在碱性条件下稳定；在碱性条件下稳定；UO2（CO3）34-只在只在pH=7.2时稳定。时稳定。503压力变化压力变化 通常，当热液体系的压力降低时，通常，当热液体系的压力降低时，H H2 2S S，COCO2 2等挥发分等挥发分在热液中的溶解度减小，从而降低体系中在热液中的溶解度减小，从而降低体系中S S2-2-，COCO3 32-2-的浓度，的浓度，促使含有促使含有S S2-2-，COCO3 32-2-等的络合物稳定性降低，使金属阳离子等的络合物稳定性降低，使金属阳离子析出。析出。4 4、EhEh值的变化值的变化 EhEh值对变价元素（如值对变价元素（如S S、U U、V V）有重要影响。如）有重要影响。如EhEh值升值升高可引起高可引起H H2 2S S在热液中浓度降低，导致硫氢络合物分解沉淀在热液中浓度降低，导致硫氢络合物分解沉淀成矿；可引起易溶的二价铁氧化为难溶的三价铁，导致铁成矿；可引起易溶的二价铁氧化为难溶的三价铁，导致铁沉淀成矿。沉淀成矿。EhEh值降低可使易溶的高价值降低可使易溶的高价U U、V V还原为低价的难还原为低价的难溶的溶的U U、V V，导致它们沉淀成矿。，导致它们沉淀成矿。51氧化：氧化：NaNa2 2HgSHgS2 2+H+H2 2O+OHgS+2NaOH+(S)O+OHgS+2NaOH+(S)Fe Fe2+2+FeFe3+3+(磁铁矿、黄铁矿磁铁矿、黄铁矿褐铁矿，赤铁矿褐铁矿，赤铁矿)还还 原：原：U U6+6+UU4+4+O +O2 2（变成（变成UOUO2 2非晶质铀矿）非晶质铀矿）如以如以U6+为中心阳离子的络合物与围岩中的为中心阳离子的络合物与围岩中的Fe2+作用，作用，被还原为被还原为U4+时，络合物分解产生晶质铀矿：时，络合物分解产生晶质铀矿：525与围岩反应与围岩反应如如W6+为中心阳离子的络合物与围岩反应，生成钙钨为中心阳离子的络合物与围岩反应，生成钙钨矿，因此，白钨矿经常生成于碳酸盐围岩中。矿，因此，白钨矿经常生