第13讲（内生矿床2）.doc

地质学基础与铀矿地质讲义2007（第13讲） 内容提要 第八章 内生矿床 8.4 气液矿床 8.5 火山成因矿床 参看地质学pp.148-171. 第八章 内生矿床 8.4 气液矿床 成矿物质在热气和热液中被搬运并填充到岩石裂隙里所形成的矿床，统称为气液矿床。 一、气液成矿作用 1、成矿溶液的来源和成因 气液矿床的成矿溶液是一种“气水溶液”，其成分以H2O为主，有时CO2占很大比例，尚还有F、Cl、Br、B、S等多种挥发性组分和造岩造矿等金属元素等。 从岩浆演化的角度来看，随着温度下降，岩浆中的挥发成分相对增多，当大部硅酸盐矿物已凝结成岩，剩下来的物质几乎都是挥发成分，由于成分不同和温度变化，它们以热气和热液的形式存在，并成为重要的成矿介质。所以过去把这种矿床叫“岩浆期后矿床”。但近年根据各种观察和实验资料证明，气水热液（即热气热液）的成因是多样的，有岩浆成因的、变质成因的，也有地下水成因的（即地下水受热形成热液），而且有许多矿床是岩浆成因的气水溶液和地下水热液综合作用形成的。 2、有用组分从气水溶液中沉淀的原因和成矿方式 有用组分从气水溶液中沉淀的主要原因是，气水溶液与围岩接触以及不同成分的气水溶液相互混合，破坏了溶液的化学平衡，发生化学反应形成难溶化合物而沉淀。其次，由于气水溶液是多组分的物理化学体系，在其搬运过程中物理化学状态不断改变；如温度、压力的降低，pH值和Eh值的变化，溶剂的蒸发，也可使气水溶液中某些溶质发生过饱和而沉淀。沉淀出来的物质与溶质的成分相同，例如NaCl、SiO2的沉淀。 气水溶液的成矿方式，主要可分为充填作用和交代作用两种 （1）充填作用方式。气水溶液在化学性质不活泼的围岩中流动时，一般与围岩没有明显的化学反应和物质的相互交换，气水溶液中的有用组分是由于物理化学条件变化的影响，直接沉淀在围岩裂隙和空隙中，这种作用称充填作用。充填作用所形成的矿床，其形态产状主要受裂隙、多孔性岩层、层面和不整合面等的形态产状所控制。其中以脉状矿体最为多见，脉体与围岩界线清楚。 （2）交代作用方式。气水溶液在化学性质较活泼的围岩裂隙和孔隙中流动时，溶液与围岩中某些矿物起化学反应，并同时发生极细微状态下的溶解作用和沉淀作用，原有矿物逐渐被溶解掉而代之以新矿物。这种作用称为交代作用，也就是置换作用。交代前后岩、矿石的总体积不发生变化。 矿体的主要特征是矿体外形不规则，不完全受裂隙形状所控制；矿体和围岩界线不清，呈过渡关系。在矿体中保留有原岩的结构和构造。 在气液矿床中，常常根据上述矿石沉淀的不同方式，进一步划分为交代型气液矿床和充填型气液矿床两大类。 3、气水溶液对围岩的影响 气水溶液在沉淀成矿的同时，也与围岩发生交代反应，使围岩发生化学变化。这种现象叫作围岩蚀变。围岩蚀变的强度、范围决定于气水溶液组分、温度和围岩的性质。气水溶液组分愈活泼、压力及温度越高，围岩的蚀变就越强烈；围岩的化学性质越活泼，蚀变就越彻底；围岩中裂隙越发育，越有利于气水溶液的渗透，蚀变的范围就越广。 围岩蚀变的类型很多，人们常以蚀变后所产生的新矿物或新岩石的名称，来命名它们。如蚀变后只产生某一种新矿物，则称某某化，如绢云母化、石英岩化等；如产生两种以上的新矿物，则称某某岩化，如云英岩化、矽卡岩化等等。 影响围岩蚀变类型的因素，主要是围岩成分和热液性质（组分和温度）。重点介绍矽卡岩化。 矽卡岩化常有酸性、中酸性侵入岩体分泌的气水溶液进入到岩体和碳酸盐类岩石的接触带内，通过高温交代作用，在接触带及其附近范围内产生由石榴子石、透辉石及其他一些钙铁镁铝的硅酸盐类矿物所组成的蚀变围岩叫作矽卡岩，这种围岩蚀变就叫作矽卡岩化。矽卡岩化围岩蚀变在碳酸盐类围岩中特别发育。矽卡岩化是寻找铁、钼、铜、铅、锌、钨、锡等金属矿床的重要标志。 研究围岩蚀变的意义 利用它们可以作为找矿标志。因为蚀变围岩往往比矿体的分布广，在找矿时易于发现。它不仅可以指出具有地表露头的矿体的位置，而且对埋藏在地下深处的盲矿体也具有指示意义。 另外，由于不同的矿种，常显示有不同类型的围岩蚀变，因而围岩蚀变类型还可以作为发现某一类型矿种的标志。如矽卡岩化常伴生有磁铁矿、白钨矿和多金属矿；云英岩化常伴有锡、钨及钼等等。 4、气液矿床的分类 根据在一定地质环境下主要成矿作用的分类方案，划分为两类 （1）矽卡岩矿床 矿床的形成和矽卡岩化围岩蚀变密切伴生，与之有成因联系。是在中等深度，含矿气水溶液中的有用组分以化学交代作用而沉淀的矿床。 （2）热液矿床 不伴生有矽卡岩化围岩蚀变，有用矿物的沉淀既可有化学交代作用又可有充填作用；这类矿床根据其成矿溶液的来源和成因，可划分为岩浆热液矿床、地下水热液矿床和变质热液矿床。岩浆热液矿床以形成的地质环境不同，又可分为侵入岩浆热液矿床和火山热液矿床。 二、气液矿床特征 （一）、矽卡岩矿床 这是产在中酸性侵入体和碳酸盐岩围岩接触带中，直接和矽卡岩化有成因联系的矿床，所以叫矽卡岩矿床或接触交代矿床。这类矿床在我国地下资源储量比重中占有极重要的地位。 1、矽卡岩矿床的形成过程 矽卡岩矿床的形成过程是从分泌大量气水溶液的酸性、中酸性岩浆侵入碳酸盐类围岩开始。岩浆侵入时所带来的大量热能，为化学性质活泼的碳酸盐类围岩与气液中某些组分进行交代反应创造了条件。在这个基础之上，开始了矿床的形成过程。这个过程，主要是向围岩渗滤的气液在温度逐步降低中与围岩交代反应，改变物态并沉淀出各种组分的过程，基本上是经历了两大阶段矽卡岩化阶段和热液硫化物阶段。 1）矽卡岩化阶段即矽卡岩的形成阶段，这是形成矽卡岩矿床的基础。最早出现的矽卡岩矿物是不含水的石榴石、透辉石、矽灰石等；由这些不含水矽卡岩矿物组成所谓的“干矽卡岩”；这主要是气液高温气态阶段与围岩相反应的结果。矽卡岩型磁铁矿和赤铁矿就可能在这个阶段形成的。 2）热液硫化物阶段在矽卡岩阶段之后，继续在围岩中向前渗滤的气液，随着温度的降低，就逐渐转变为液态，于是（OH）、CO2（包括围岩中分解出来的）和H2S等矿化剂开始发挥作用，首先是形成含（OH）根的绿帘石、角闪石、阳起石、绿泥石等矿物，组成所谓的“湿矽卡岩”，其次是大量金属硫化物如辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿等的沉淀。矽卡岩型钼矿、铜矿与铅锌矿等就是在此阶段形成的。 2、矽卡岩矿床的赋存条件和主要特征 1）一定岩浆岩侵入体有一定的专属矿种。这种专属性显然是由于一定岩浆富于某些成矿物之而贫于另外一些成矿物质。如较酸性的花岗岩类与钨、钼、锡、铜等矿床关系密切；中酸性花岗闪长岩类和中性闪长岩常与铜、铁矿床有关。 2）侵入体一般是中等深度的，因为太深太浅都不利于矿物的沉淀。在成矿过程中，CO2起着重要的作用。 3）矽卡岩矿床的最有利的围岩是碳酸盐类岩石。质地不纯的含有泥质夹层的碳酸盐类岩石最有利于成矿。 4）矿体形状变化很大，呈各种不规则形状，如似层状、透镜状、囊状、柱状、脉状等等。 5）矿物成分复杂。 3、矽卡岩矿床的主要类型 矽卡岩型金属矿床种类很多，常为以一种金属为主的多金属矿床。其具有工业意义者，在我国有矽卡岩型铁、铜矿床（如安徽铜官山铜矿，湖北大冶铁矿），矽卡岩型铜、铅、锌矿床（如广西德保铜矿、湖南水口山铅锌矿），矽卡岩型钨、钼、锡矿床（如湖南瑶岗仙白钨矿），矽卡岩型钼、铅、锌矿床（如辽宁杨家仗子钼矿）等等。此外，还有矽卡岩热液综合型锡矿床（如云南个旧锡矿）。 （二）、热液矿床 热液矿床是指由各种成因的含矿气水热液，在一定的物理化学条件下，在有利的构造或围岩中，以充填或交代成矿方式所形成的有用矿物堆积体。它与矽卡岩矿床的主要区别是不伴生有矽卡岩化围岩蚀变，而且不一定产出于岩浆岩与碳酸盐岩石的接触带。 热液矿床的矿种类型繁多，价值巨大。其中包括大部分有色金属矿产、一些对尖端科学有特殊意义的稀有和分散元素矿产以及放射性元素（铀）。此外，还有铁、钴和许多非金属矿产。 根据成矿地质环境和成矿气水溶液的来源不同，把热液矿床划分为岩浆热液矿床（含侵入岩浆热液矿床和火山热液矿床）、地下水热液矿床和变质热液矿床。 1、侵入岩浆热液矿床 与岩浆中分泌出来的含矿气水溶液有关，是由其中有用组分在侵入体内或其附近围岩中富集而成的。这类矿床与侵入岩体在时间上、空间上和成因上有密切的联系，侵入岩就是其成矿母岩，而且一定类型的矿床与一定成分的岩浆岩有关。例如，钨、锡、钼、铋矿床常与花岗岩有关；铜、铁等矿床常与闪长岩、石英闪长岩等有关；稀土磁铁矿矿床与碱性花岗岩有关等。 按照成矿温度的划分，可以把侵入岩浆热液矿床分为高温和中温两类型 （1）侵入岩浆高温型热液矿床形成温度约为600300℃，成矿深度约4.51公里，属中深或深成。有利于那些结晶温度高的、易于与氧化合的元素（钨、锡、铁等）形成含氧盐类或氧化物矿物（黑钨矿、锡石、磁铁矿等）沉淀下来。 （2）侵入岩浆中温型热液矿床形成温度约为300200℃，高的可达350℃，低的可到150℃左右；成矿深度一般为13公里。 有利于重金属硫化物的沉淀，因而形成了中温型热液矿床中Cu、Pb、Zn、Fe等的大量硫化物矿石。 侵入岩浆热液矿床的特征 无论是高温还是中温热液矿床，共同特征是， （1）侵入岩浆热液矿床与岩浆岩有关在时间上，产于岩浆期；在空间上，产在岩体内或岩体周围的围岩中，或者其接触带上；在成因上，矿床和岩浆岩有明显的专属性，即一定类型的矿床和一定成分的岩浆岩相联系。 （2）矿床受地质构造控制明显。主要是受侵入岩的原生构造、接触带构造或地壳运动造成的各种断裂及褶皱构造的控制。 （3）矿体的形态各种各样。 （4）由于岩浆热液成分的复杂性导致这种类型矿床矿石中矿物组成的复杂性和矿石类型、矿种的多样化。 （5）由于侵入岩浆热液中挥发分的温度高、压力大和活动性强，所以这类矿床的围岩蚀变时常较为强烈，分布广泛。 2、地下水热液矿床 这是一类在成因上长期有争论的矿床。过去曾称之为超低温矿床。矿石矿物的形成温度一般为50100℃，很少超过200℃。根据近年研究，这类矿床的形成与地下水热液有关，而且矿液的性质是高盐度含矿热卤水，但在成因上仍还存在不少争议。这类矿床的主要特征矿床的形成与岩浆活动关系不密切，在矿区内和周围相当远的范围内未见与成矿有关的岩浆活动；矿床产于某一定地层中，受岩性（相）控制，矿体常集中于某些岩性段中，往往具有多层的特点；矿床从空间分布上常呈带状或面状，矿体呈层状、似层状和透镜状的集合矿体；矿石的矿物组成简单，金属硫化物多呈细小的分散状、浸染状集合体；围岩蚀变较弱，主要有硅化、碳酸盐化、粘土化或重金石化等；矿床规模常较大，主要矿种有铅、锌、铜、铀、钒、锑、汞等。层状铀矿床占世界铀矿总储量的70。 （三）、矽卡岩热液综合型矿床 侵入岩浆气水溶液的成矿活动在一定条件下分别形成矽卡岩和热液矿床。但在一般情况下，矽卡岩矿床均或多或少附有热液阶段产物（如安徽铜官山铜矿）。 其特别明显者成为矽卡岩热液综合矿床。这类矿床中，有时一个矿体可含有几种甚至十几种有用组分，但品位不一定都很高，只单独开采和回收其中一种，有时在经济上是一种损失，如能综合评价、开采、利用，则可以充分利用资源。 我国云南个旧锡矿床为其一例。 8.5 火山成因矿床 火山成因矿床是指那些在成矿作用上直接或间接与火山次火山岩浆活动密切有关的矿床。它们均位于与其大约同时形成的火山次火山岩的分布范围内。 一、火山成因矿床的分类 1、火山次火山岩浆矿床 岩浆在地壳深部经分异作用可形成富矿岩浆或矿浆，它们入贯入火山机构或喷出地表，即可形成本类矿床。这类矿床在我国的主要类型为 （1）岩浆喷溢矿床是富矿岩浆或矿浆以熔融体状态贯入火山机构或溢出地表在火山口附近堆积所成的矿床。 （2）岩浆爆发矿床这类矿床主要生成于火山爆发角砾岩筒中。典型的实例是金伯利岩中的金刚石矿床。 （3）岩浆喷溢喷发矿床这类矿床的形成部分与喷溢作用有关，部分与喷发作用有关。后者与前者的区别在于富矿岩浆或矿浆被喷到空中，并呈固态喷出物落下，因此在矿体中可夹有含矿火山弹、火山角砾、凝灰岩等，并使部分矿石的构造与单纯喷溢作用形成者不同。 2、火山次火山气液矿床 火山喷发的间歇期、晚期或期后，其射气和热液活动非常强烈，射气和热液中的有用组分，在母岩体内或其附近围岩中聚集、沉淀，可形成火山次火山气液矿床。根据成矿作用方式及地质条件的不同，可分为如下三种类型 （1）火山射气矿床主要由火山射气而成，位置浅，局限于近代火山口内外及附近各种裂隙中。主要矿种有自然硫、硼酸盐等。经济价值一般不大。 （2）火山热液矿床它是由含矿火山热液在火山岩中发生充填或交代作用，使有用组分沉淀而成的。成矿温度一般为中低温。 （3）次火山热液矿床在火山活动晚期或间歇期，常伴随有大量次火山岩的侵入活动。来自次火山岩的气水溶液，通过充填或交代作用，将有用组分沉淀在次火山岩或附近的其它岩石中，既形成次火山热液矿床。成矿温度以高中温为主。 3、火山沉积矿床 指那些成矿物质来源于火山但通过正常沉积作用而形成的矿床。成矿物质是由火山活动提供的，火山碎屑物以及火山喷气和热液所携带的有用组分可通过多种方式沉积为同生火山沉积矿床。 当成矿物质来自火山喷发时，称火山喷发-沉积矿床；来自火山热液时，称火山热液-沉积矿床，二者均可根据其生成环境又可分为海相和陆相两类。 二、火山成因矿床的主要类型 火山成因矿床种类繁多，其中以下四种主要类型的成矿过程较为突出。 1、海相火山喷发-沉积铁矿床 世界上许多巨大的前寒武纪沉积变质铁矿床或多或少均与海底火山喷发作用有关。我国的条带状含铁石英岩（鞍山式铁矿）的形成，也多与海底火山喷发作用有关。 2、火山块状硫化物矿床 该类矿床与海底火山-次火山的热液成矿作用有关。矿床常围绕海底火山喷发中心，成群成带出现。矿体一般为层状、透镜状到席状，含有90％以上的金属硫化物，故常为块状构造。矿石成分普遍含有黄铁矿，所以也称为黄铁矿型矿床，或称为黄铁矿型铜矿和多金属矿床。最重要的容矿岩石是流纹岩。 3、斑岩铜矿 又称细脉浸染型铜矿床，是一种具有重大工业意义的矿床。铜的金属储量占世界总储量的50％左右，占我国储量的25％左右，并有日益增多之势。斑岩铜矿的矿化与中酸性斑岩在空间上、时间上和成因上有密切联系。含矿斑岩体主要为浅成-超浅成的花岗斑岩-花岗闪长斑岩，并与钙-碱系列的安山岩、粗安岩、英安岩和流纹岩等火山岩有成因联系。 4、玢岩铁矿 这种矿床类型和斑岩铜矿有很多相似之处，均属于火山-次火山热液作用产物。是产于富钠质的辉石玄武安山玢岩-辉长闪长玢岩中的铁矿床。这个模式对在我国，特别是在南方数以百计的陆相火山岩盆地中寻找富铁矿床，具有重要的指导意义。 三、火山成因矿床的共同特征及其对开采的影响 1、火山成因矿床的共同特征 （1）围岩特点 这类矿床的围岩多为火山熔岩、次火山岩或火山碎屑岩。 （2）控矿构造特点 由于矿床的形成在时间上和空间上都与火山活动有关，因而与区域大断裂构造有关。大的断裂提供了火山喷发的有利通道，而其次一级构造，如近火山口裂隙等，都可成为成矿的有利构造。 （3）矿体形态 取决于成矿方式和构造因素。有层状、似层状、筒状、柱状、脉状、网脉状等。 （4）围岩蚀变 在火山成因矿床中普遍存在围岩蚀变现象，这与火山-次火山的气液活动有关，它们是火山成因矿床重要的找矿标志。 （5）矿石结构构造特点 火山成因矿石常具有火山岩的流动构造绳纹构造、成层构造，还可有气孔构造、杏仁构造，有的矿石还可有块状、浸染状、条带状、角砾状构造。矿石结构一般呈火山碎屑结构、斑状结构、凝灰结构等。 2、火山成因矿床的采掘特点 （1）火山成因矿床一般埋藏不深，多适于露天开采。 （2）火山成因矿床当其围岩为火山碎屑岩时，或者易于风化、机械强度很低，或者遇水膨胀、变软，易于片帮、冒落和滑动；故在采掘过程中应加强防护措施。 （3）赋存于火山碎屑岩中的火山成因矿床，水文地质条件比较复杂，无论矿石或围岩均常具有较大的蓄水性，给采掘工作带来一定困难，需要加强放水、排水措施。 思考题 1、气液矿床的概念及成矿溶液的主要来源。 2、气水溶液的成矿作用方式。 3、气水溶液对围岩的影响。 4、什么是围岩蚀变，什么是矽卡岩化 5、矽卡岩矿床的形成过程。 6、热液矿床的形成过程及分类。 7、了解矽卡岩矿床和侵入岩浆热液矿床。 8、什么是火山成因矿床火山成因矿床的分类和火山成因矿床的主要类型。 9、通过实例了解火山成因矿床的主要特征。 5