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1、第六章：气水热液矿床概论第六章：气水热液矿床概论主要内容：主要内容：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二、二、热液的成因（类型）热液的成因（类型）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四、四、成矿元素在热液中的迁移与沉淀成矿元素在热液中的迁移与沉淀五、五、热液的运移热液的运移六、六、气水热液矿床的形成方式气水热液矿床的形成方式七、七、围岩蚀变围岩蚀变八、八、气水热液矿床成矿温度和压力（深度）的测定气水热液矿床成矿温度和压力（深度）的测定九、九、气水热液矿床的矿化期、矿化阶段和矿物生成顺序气水热液矿床的矿化期、矿化阶段和矿物生成
2、顺序十、十、思考题与单元实习思考题与单元实习6.16.1 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（一）气水热液的概念（一）气水热液的概念：1 1、气水热液：、气水热液：地下形成的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）2 2、热液的成份：、热液的成份：a、主要成份：H2O（盐度一般为几几十）b、其他挥发组分：HCl、HF、H2S、CO2、B、（As）c、主要金属元素：K、Na、Ca、Mg，d、常见成矿金属元素：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
3、性元素 U、Th3 3、温度及物理状态：、温度及物理状态：a、温度变化范围：50800C，一般成矿温度：100600Cb、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）（二）意义：（二）意义：1 1、有关矿床的成因类型：、有关矿床的成因类型：a、热液矿床b、接触交代矿床2 2、有关矿种：、有关矿种：a、主要金属矿种：Fe、Mn，Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Sb、Hg，Au、Ag，Li、Be、Nb、Ta，U、Thb、非金属矿产：云母、石棉、萤石、水晶、明矾石、叶腊石、蛇纹岩，硫铁矿、重晶石、天青石、滑石、菱镁矿6.26.2 热液的成因（类型）热液的成因（类型
4、）（一）岩浆热液：（一）岩浆热液：1、成因：岩浆热液是岩浆中所含的 H2O 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、特征：岩浆热液 H2O 的氢氧同位素值一般变化范围是18H2O=69D=4880,此外多 有高盐度、富 K的特征。（见图61）图 61 不同成因水的同位素组成简图（据S.M.F.Sheppard，1997）由于水岩石的相互作用和交换表示了海水和 A、B 组分的地下水18O 移位的趋势（二）地下水热液（二）地下水热液1、成因：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
5、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。图 62 大气水热液及其成矿模式（斯米尔诺夫）2、特征：地下水热液 H2O 的氢氧同位素接近大气降水线（见图 62），温度多属中、低温，多富 Ca2、Na）（三）海水热液：（三）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 H2O 的氢氧同位素接近海水的标准值。（见图 63）图 63 黑矿型矿床简要横剖面图（四）变质热液：（四）变质热液：1、成因：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
6、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。如沉积岩（含水2030）绿片岩相（一般含水 6）角闪岩相（含水 12）麻粒岩相（含水 0.5），可见变质过程中可产生大量的变质热液。2、特征：变质热液 H2O 的 18O=525，D=2065，多富 CO2。6.36.3 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：、卤族元素：热液中主要卤族元素是 F 和 Cl。a、卤族元素的化合物（尤其是氯化物）是强电解质，电解后强烈影响热液的 pH值；b、大部分金属元素的卤化物都有较大的溶解度，很多金属元素均可与卤族元素形成易溶络合物，还有部分卤化物高温时具
7、有挥发性质。卤族元素的这些重要性质有助于热液中有用组分的迁移。2、硫：a、氧化态为 SO42-，与 Cl-性状相似，影响热液的 ph 值和有助于大部分金属元素的迁移，也可形成难溶硫酸盐而沉淀成矿，如重晶石（BaSO4）。b、还原态为 H2S，是弱电解质和重要的矿化剂，性状如下：（a）温度400C 时，H2S 为中性分子，不电离，或分解为 S 和 H2。（b）温度400C，H2S 开始电离，H2S=H+HS-，k1=H+HS-/H2S=8.410-8，HS-=k1H2S/H+HS-常可与多种金属元素结合形成易溶络合物，有助于元素在热液中迁移。HS-=H+S2-，k2=H+S2-/HS-=1.21
8、0-15,S2-=k2HS-/H+=k1k2H2S/H+2S2-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 H2S 解离的因素是热液中 H2S 的浓度和 pH 值：H2S 的溶解度又与压力呈正相关，与温度呈负相关；pH 值低溶液中HS-高，有利于矿质的迁移，pH 值高溶液中S2-高，有利于硫化物的沉淀。3、CO2：高温条件下为中性分子，温度降低水和为 H2CO3 并解离，（有利于形成难溶碳酸盐沉淀成矿）H2CO3=H+HCO3（利于矿质迁移），HCO3=H+CO32, 与 H2S 性状相似，HCO3和CO32与热液的温度、压力和 pH 值有关，温度降低和 pH 值升高有利于成
9、矿元素以碳酸盐沉淀。6.46.4 成矿元素在热液中的迁移与沉淀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1 1、卤化物形式：、卤化物形式：高温条件下可能a a、卤化物气态形式：、卤化物气态形式：一些卤化物(如 FeCl3、AuCl3、SnF4)高温下具有挥发性质，可以气态形式迁移。但是，温度降低会发生水解。如 SnF4+2H2O=SnO2+4HFb b、卤化物溶液形式：、卤化物溶液形式：多数元素的卤化物都具有较大的溶解度，使之具有溶解迁移的可行性。但是，随 H2S 和 H2CO3 解离，则与成矿元素离子结合形成难溶的硫化物、碳酸盐而沉淀，使以卤化物溶液形式迁移
10、的可能性减小。 2 2、胶体溶液形式：、胶体溶液形式：因高温下不稳定并且不断会有来自围岩的电解质，因此仅在低温、局部可行。3 3、易溶络合物的形式：、易溶络合物的形式：为最重要的迁移形式。络合物在水溶液中解离的形式为：An(BXm)=nA+BXmn。其中 A 为碱金属，B为形成体(成矿元素)，X 为配位体（酸根及氢氧根等）例：AuCl2、AuCl4、Au(HS)2。因不存在游离的成矿元素离子，因此其溶解迁移能力不受热液中S2和 CO32的影响。影响因素是络合物的不稳定常数和配位体的浓度及热液的 pH 值等。（二）导致成矿元素沉淀的因素（二）导致成矿元素沉淀的因素1 1、温度降低、温度降低 温度
11、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 2、压力下降、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 3、pHpH 值变化值变化 如前所述，ph 值影响 H2S、H2CO3 的电离和热液中 S2、CO32的浓度；ph 值也影响络合物的溶解度（见图 14）。因此，pH 值变化可能导致有用组分沉淀成矿。 4 4、EhEh 值的变化值的变化 首先 Eh 值对变价元素（如 S、U
12、、V）有重要影响。如 Eh 值升高可引起 H2S 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，导致铁沉淀成矿。Eh 值降低可使易溶的高价 U、V 还原为低价的难溶的 U、V，导致它们沉淀成矿。此外，Eh 值也影响络合物的溶解度（见图 64）。图 64 300时AuCl2 和Au（HS）2 形式的金溶解度等值线图5 5、不同热液混合、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。6.5 热液的运移（一）运移原因和方向：（一）
13、运移原因和方向：热液运移的原因是环境中存在压力差，在压力梯度的作用下热液总是从高压向低压方向运移。（二）运移的通道（二）运移的通道：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：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相关构造分为：导矿构造、配矿构造和容矿构造。（见图 65）图 65 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。b、配矿构造配矿构造：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
14、，控制矿床的分布。c、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。图 66 东准噶尔地区金矿点分布与构造关系图1第四系；2侵入岩体环形构造；3火山沉积岩相带环形构造；4火山机构环形构造；5遥感解译的深大断裂；6遥感解译的韧性强应变构造带；7金矿床、金（化）点如东准噶尔地区（见图 66），卡拉麦里（见图 67）及库普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
15、产状。图 67 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当导矿构造和配矿构造不易区分时常统称为运矿构造。6.66.6 气水热液矿床的形成方式气水热液矿床的形成方式（一）充填作用及充填矿床（一）充填作用及充填矿床1、概念：、概念：a、充填作用充填作用：矿质从热液中直接沉淀于裂隙内的作用。b、充填矿床充填矿床：由充填作用方式形成的矿床。2、充填矿床的特征：、充填矿床的特征：a、矿体多呈脉状受裂隙控制，与围岩呈突变接触。图 68 状构造和对称状构造1脉壁；2石英晶体；3闪锌矿 4紫水晶；5晶洞b、矿体内部多具对称带状构造、栉状构造（见图 68）、晶洞构造、矿石可见角砾状、环状构造。（
16、二）交代作用及交代矿床（二）交代作用及交代矿床1 1、概念、概念：a a、交代作用：、交代作用：是指热液（流体）与围岩发生物质交换的作用。交代作用一般具有如下特点：（a）原矿物的溶解与新矿物的沉淀同时进行。（b）在交代过程中岩石始终处于固体状态。（c）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）b、交代作用的类型：、交代作用的类型：（a）扩散交代作用：）扩散交代作用：交代作用发生时组分的带入和带出靠停滞的粒间溶液中离子扩散进行的交代作用 （见图 69）。即交代作用的动力是热液中存在的物质的浓度梯度，此种交代作用的特点是较缓慢，交代范围一般较小。（b b）渗透交代作用：）渗透交代作用：组分的带入和带出靠粒间及裂隙中渗透流动的水溶液进行的交代作用。即交代
