矿床
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1.含矿热液的种类
岩浆热液
指在岩浆结晶过程中从岩浆中释放出来的热水溶液,最初是岩浆体系的组成部分。
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
变质热液
指岩石在进行变质作用过程中因脱水作用或去碳酸盐化(去挥发分作用)所释放出来的热水溶液。—变质水中矿质主要来自:①原岩在变质过程中释放出来的;②变质水渗滤过程中从围岩中萃取出来的;③部分深部物质的加入
—形成各种变质热液矿床
建造水
指沉积物沉积时含在沉积物中的水,因此又称封存水。
这种水最初来自地表,与沉积物一起沉积,并与矿物颗粒密切接触,长期埋藏于地下,并与其周围的矿物发生反应,使其丧失了原有地表水的性质,形成了自己独有的特征,并在氢氧同位素组成方面也与地表水不同。
地下水(大气降水)热液
包括雨水,湖水,海水,河水,冰川水,和浅部地下水。
—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素影响而加热,成为地下水热液。
—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。—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。
幔源初生水热液
指幔源挥发分流体,其最初来源可以是核幔脱气,也可以是大洋岩石圈俯冲到上地幔中形成的一种高密度的超临界流体,多数研究者认为属C-H-O 体系,挥发分以H2O和CO2为主,含少量的F.Cl.S.P及惰性气体等组分,其中溶解了大量的微量及常量元素,为还原性流体;弱还原条件下以H2O-CO2为主,在强还原条件下则以CH4-H2O-H2为主。2.含矿热液的运移
(1)含矿热液运移的动力
重力驱动
低温、高密度的冷水(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
压力驱动
在压力差的影响下,由高水动力势区向低水动力势区流动(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流动)
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)
热力驱动
在有岩浆侵入体或其他热源存在的条件下,出现异常的温度梯度,并有较高的孔隙度时将形成对流的热液系统。
(2)含矿热液运移的通道:
按其成因分为:
原生孔隙:指岩石生成时就具有的空度和裂隙(粒间间隙、层面空隙、晶洞等)
绝对孔隙度(Φ):岩石全部孔隙体积之和(Vp)与岩石外表体积(V)的比值Φ= Vp/V ⨯100%
有效孔隙度(Φe):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Φe = Ve/V ⨯ 100%
次生裂隙:指成岩过程中或成岩以后产生的各种(非构造裂隙、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。
(3)成矿物质运移形式:
硫化物真溶液形式
—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
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
卤化物气态溶液形式
—在高温气成热液阶段对矿质的搬运起一定作用(如W、Sn)
—在中低温条件下,一般意义不大
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:
硫化物和硫氢化物络合物:如[Zn(HS)3]-,[Fe(HS)3]-,[Hg(HS)3]-等
氯化物络合物:[ZnCl3]2- ,[CuCl3]2-,[FeCl6]3-等
—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
高温、酸性、氧化条件:以氯化物络合物为主,如[AuCl3]2- ,[AuCl2]-
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]-
3.成矿物质的沉淀机理(方式):
温度、pH值、压力变化、氧化还原作用、与围岩反应、不同来源热液的混合、水解、沸腾。
4.成矿方式:
1.充填作用: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,这种作用称充填作用
2.交代方式:含矿热液在运移过程中与围岩发生化学反应或臵换作用,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,包括扩散交代作用和渗滤交代作用。
5.矿化期/ 成矿期: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。
矿化阶段/ 成矿阶段: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。
第六章热液矿床的类型及特征
概念:各种成因的含矿气水热液在一定的物理化学条件下,于各种有利的构造和岩石中,通过充填和交代等成矿作用方式而形成的有用矿物堆积体。一.矽卡岩型矿床/接触交代矿床
1.概念:产于中酸性侵入体与碳酸盐类岩石(或其它钙镁质岩石)的接触带上或其附近,通过含矿气水溶液交代作用形成,并与矽卡岩(钙铝−钙铁榴石系列,透辉石−钙铁辉石系列)在成因上和空间上存在联系的一类矿床。
2.矽卡岩型矿床的成矿过程
矽卡岩矿床各是在很长的时间和很大的温度变化范围内形成的,成矿过程具多期性和多阶段性,可划分为两个成矿期、五个成矿阶段:
矽卡岩期:主要形成各种钙、铁、镁、铝的硅酸盐矿物无石英形成
早期矽卡岩阶段
-以形成高温、岛状和链状的无水硅酸盐矿物(硅灰石、透辉石、钙铁辉石、钙铝榴石、钙铁榴石、方柱石等)为特征,因而也称干矽卡岩阶段
—是在高温的超临界状态下形成的
—通常无硫化物的沉淀,在镁矽卡岩中可形成磁铁矿和硼酸盐,钙矽卡岩中形成白钨矿
晚期矽卡岩化阶段
—交代早期矽卡岩阶段的矿物,以形成复杂链状的含水硅酸盐类矿物(阳起石、透闪石、角闪石、绿帘石-黝帘石、硅镁石等)为特征,也称湿矽卡岩阶段
—此阶段随着温度的降低,溶液中铁的惰性增强,难于进入硅酸盐格架,而以大量磁铁矿的形式沉淀,故又称磁铁矿阶段
—碳酸盐类岩石对HCl的中和作用,有利于促进磁铁矿的形成
—此阶段是在接近临界点的气化−高温热液条件下进行的,[OH]-,CO2和H2S等矿化剂起明显作用。
氧化物阶段
—介于矽卡岩期和石英−硫化物期之间,具有过渡性质,以形成层状和架状硅酸盐化物(正长石、酸性斜长石,金云母、白云母、黑云母)、金属氧化物和含氧盐(磁铁矿、赤铁矿、锡石、白钨矿等)为特征
—该阶段后期可形成少量的金属硫化物(辉钼矿、