气水热液矿床优秀课件.ppt
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1、气水热液矿床第1页,本讲稿共60页2 2 第五章第五章气水热液矿床概论气水热液矿床概论 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 气水热液气水热液 第三节第三节 成矿作用成矿作用 第四节第四节 围岩蚀变围岩蚀变第2页,本讲稿共60页3 3 第一节第一节概述概述一、概念一、概念 二、矿床特征二、矿床特征 三、研究意义三、研究意义第3页,本讲稿共60页4 4 一、概念一、概念1、气水热液、气水热液 指形成于地壳一定深度的,具有一定的温度、压力指形成于地壳一定深度的,具有一定的温度、压力的气液两相体系,称为气水热液,简称热液的气液两相体系,称为气水热液,简称热液 气水热液气水热液是是富含挥发组份(富含挥
2、发组份(H H2 2O O、F F、ClCl、B B、S S、P P等)等)的热水(的热水(500-50500-50)溶液。)溶液。第4页,本讲稿共60页5 5 2 2、含矿气水热液、含矿气水热液 含矿气水热液是指含矿气水热液是指含有用组分含有用组分的气水热液,简称含的气水热液,简称含矿热液。矿热液。3 3、气水、气水/气化热液矿床气化热液矿床 在在地壳岩石中地壳岩石中由各种来源的含矿气水由各种来源的含矿气水热液热液通过通过交交代、充填代、充填等作用而形成的矿床,称为气水热液矿床,等作用而形成的矿床,称为气水热液矿床,又称气化热液矿床。又称气化热液矿床。第5页,本讲稿共60页6 6 二、矿床特
3、征二、矿床特征1 1、矿床矿床产于已固化的岩石中,即成矿晚于产于已固化的岩石中,即成矿晚于围岩,属于后生矿床;围岩,属于后生矿床;2 2、矿体矿体主要呈透镜状、囊状、不规则状,主要呈透镜状、囊状、不规则状,有时也呈似层状;有时也呈似层状;第6页,本讲稿共60页3 3、矿石组构矿石组构:具充填和交代形成的结构构:具充填和交代形成的结构构造,如脉状、网脉状、浸染状、块状构造,造,如脉状、网脉状、浸染状、块状构造,侵蚀、残余、骸晶结构等;侵蚀、残余、骸晶结构等;4 4、矿石组份矿石组份:构成矿床的金属矿物以金属:构成矿床的金属矿物以金属硫化物(硫化物(CuCu、MoMo、PbPb、ZnZn、HgHg
4、、SbSb、AgAg)为)为主,另外有部分金属氧化物和含氧盐(主,另外有部分金属氧化物和含氧盐(W W、SnSn、U U)5 5、具有明显的、具有明显的围岩蚀变围岩蚀变。第7页,本讲稿共60页8 8 三、研究意义三、研究意义1 1、工业意义工业意义 矿产类型繁多矿产类型繁多 主要主要金属金属矿种如矿种如FeFe、MnMn,CuCu、PbPb、ZnZn、W W、SnSn、MoMo、SbSb、HgHg,AuAu、AgAg,LiLi、BeBe、NbNb、TaTa,U U、ThTh;非金属非金属矿产如云母、石棉、萤石、水晶、明矾石、叶腊石、矿产如云母、石棉、萤石、水晶、明矾石、叶腊石、蛇纹岩,硫铁矿、
5、重晶石、天青石、滑石、菱镁矿等;蛇纹岩,硫铁矿、重晶石、天青石、滑石、菱镁矿等;2 2、理论意义理论意义 如成因如成因(如现代地热系统)、(如现代地热系统)、矿床分类矿床分类目前尚存在诸目前尚存在诸多问题,有待进一步探讨。多问题,有待进一步探讨。第8页,本讲稿共60页9 9 第二节第二节气水热液气水热液一、气水热液的成分一、气水热液的成分 二、气水热液来源二、气水热液来源 三、气水热液的运移三、气水热液的运移 四、热液中矿质的搬运四、热液中矿质的搬运 五、热液中矿质的沉淀五、热液中矿质的沉淀第9页,本讲稿共60页1010 一、气水热液的成分一、气水热液的成分1、一般组份情况、一般组份情况 1
6、1)最主要的组份最主要的组份H H2 2O O 2 2)基本组份基本组份NaNa、K K、CaCa、MgMg、SrSr、BaBa、AlAl、SiSi及及ClCl-、F F-、SOSO4 42-2-等等 3 3)溶解气体溶解气体H H2 2S S、COCO2 2、O O2 2、HClHCl等等 4 4)成矿元素成矿元素及微量元素类及微量元素类第10页,本讲稿共60页1111 重重要要组组份份水水硫硫氧氧二氧化碳二氧化碳 第11页,本讲稿共60页1212 1)水水H H2 2O O 是热液中最主要的成分,其主要作用在于是热液中最主要的成分,其主要作用在于(1 1)作为)作为搬运搬运成矿物质的介质;
7、成矿物质的介质;374,22Pa 374,22Pa水的临界点水的临界点 (2 2)由于)由于H H2 2O O就部分就部分电离电离为为H H+和和OHOH-,有助于热液中的,有助于热液中的化学作用和影响溶液的化学作用和影响溶液的酸碱度酸碱度,从而影响成矿物质的搬运,从而影响成矿物质的搬运与沉淀。与沉淀。第12页,本讲稿共60页1313 2 2)硫硫 S S 主要以主要以H H2 2S S形式存在。但硫的状态随温度不同而发生改变形式存在。但硫的状态随温度不同而发生改变 (1 1)超高温超高温(T400T400)时,)时,H H2 2S S发生发生分解分解;T1500T1500时,则全部分解为气体
8、分子时,则全部分解为气体分子 H H2 2S=2HS=2H2 2+S+S2 2 随着随着温度下降温度下降,H H2 2和和S S2 2 结合结合成成H H2 2S S。(2 2)高温热高温热液阶段(液阶段(T=300-400T=300-400),未分解的),未分解的H H2 2S S以以中性分子存在,很少形成硫化物,或只形成低硫的硫化物中性分子存在,很少形成硫化物,或只形成低硫的硫化物如磁黄铁矿(如磁黄铁矿(FeSFeS)、毒砂()、毒砂(FeAsSFeAsS)、辉钼矿()、辉钼矿(MoSMoS)等。)等。第13页,本讲稿共60页1414 (3 3)中温热中温热液阶段(液阶段(T=300-20
9、0T=300-200),),H H2 2S S在弱碱在弱碱碱性碱性环境易分解成离子状态环境易分解成离子状态 H H2 2S SHSHS-+H+H+HS HS-S S2-2-+H+H+可形成可形成高硫高硫的的硫化物硫化物如黄铁矿、胶黄铁矿等。如黄铁矿、胶黄铁矿等。(4 4)低温低温热液阶段(热液阶段(T200T200),),SOSO4 42-2-可形成硫酸盐矿可形成硫酸盐矿物如石膏、重晶石等。物如石膏、重晶石等。随着温度下降,随着温度下降,H H2 2S S在水中的溶解度逐渐增大,故在低在水中的溶解度逐渐增大,故在低温温-中温阶段易于形成大量的硫化物堆积沉淀。中温阶段易于形成大量的硫化物堆积沉淀
10、。第14页,本讲稿共60页1515 3 3)氧氧 O O2 2 主要是氧化作用。氧的状态随空间不同而发生改变主要是氧化作用。氧的状态随空间不同而发生改变 (1 1)在)在深部深部,气水热液中含氧,气水热液中含氧较少较少,有利于形成硫化物,有利于形成硫化物和元素低价离子的化合物;和元素低价离子的化合物;(2 2)在)在浅部浅部,气水热液中游离氧浓度,气水热液中游离氧浓度增加增加,形成高价元,形成高价元素离子的氧化物和硫酸盐矿物。素离子的氧化物和硫酸盐矿物。有些元素具有显著亲氧性,如铀和钨等,在自然条件下并不形成硫化有些元素具有显著亲氧性,如铀和钨等,在自然条件下并不形成硫化物,直到热液中足够的氧
11、离子浓度才沉淀。有些元素如物,直到热液中足够的氧离子浓度才沉淀。有些元素如金、银金、银、铋、铋等在热液中又等在热液中又不能形成氧化物不能形成氧化物,在还原条件下可形成自然元素沉,在还原条件下可形成自然元素沉淀。淀。第15页,本讲稿共60页1616 4 4)二氧化碳二氧化碳 COCO2 2 COCO2 2 可溶于水,形成可溶于水,形成H H2 2COCO3 3,并离解成,并离解成HCOHCO3 3-、COCO3 32-2-。(1 1)在溶液中)在溶液中COCO3 32-2-的含量与的含量与COCO2 2溶解量成正比,且与溶解量成正比,且与pHpH值值的的变化有关:变化有关:pHpH值减小,值减小
12、,COCO3 32-2-的浓度减小;的浓度减小;pHpH值增大,值增大,COCO3 32-2-的浓度增加。的浓度增加。(2 2)由于)由于COCO2 2溶解度与温度成反比,因此溶解度与温度成反比,因此高温高温阶段,在溶液阶段,在溶液中成中成中性中性分子;中温及分子;中温及低温低温阶段,则可形成大量的阶段,则可形成大量的碳酸盐矿碳酸盐矿物和碳酸盐化围岩蚀变。物和碳酸盐化围岩蚀变。第16页,本讲稿共60页1717 二、气水热液来源二、气水热液来源热热 液液 来来 源源岩浆热液岩浆热液地下水热液地下水热液变质热液变质热液海水热液海水热液热热液液成成因因类类型型第17页,本讲稿共60页1、岩浆热液、岩
13、浆热液 指与岩浆处于平衡或从岩浆中分出的气水溶液。据指与岩浆处于平衡或从岩浆中分出的气水溶液。据A.A.卡迪克等计算,卡迪克等计算,基性岩浆含水不少于基性岩浆含水不少于1%1%,有的可达,有的可达5-6%5-6%;酸性岩浆含水不少于;酸性岩浆含水不少于2%2%,有,有的可达的可达10%10%。水从岩浆中分出的主要因素是由于。水从岩浆中分出的主要因素是由于温度和压力的降低温度和压力的降低。如岩浆上升到浅部,因压力较如岩浆上升到浅部,因压力较低而使岩浆分馏,水可呈蒸气低而使岩浆分馏,水可呈蒸气状态逸出,然后再聚集成热水状态逸出,然后再聚集成热水溶液;若深度较大、压力较高,溶液;若深度较大、压力较高
14、,则岩浆分馏作用可形成超临界则岩浆分馏作用可形成超临界溶液,冷却时直接转变成热水溶液,冷却时直接转变成热水溶液。溶液。第18页,本讲稿共60页1919 2、变质热液、变质热液 通过变质作用从受变质的围岩中析出后汇集而成的热水溶液。通过变质作用从受变质的围岩中析出后汇集而成的热水溶液。据据A.A.萨乌科夫计算,密度为萨乌科夫计算,密度为2.5102.5103 3(kg/mkg/m3 3)的泥质沉积岩,)的泥质沉积岩,变质时将失水变质时将失水5-1%5-1%;若以;若以4%4%计,则计,则1km1km3 3的沉积物中将释放出的沉积物中将释放出1 1亿亿t t水水。矿质来源:从变质原岩中,从变质水流
15、经的岩石中萃取的。矿质来源:从变质原岩中,从变质水流经的岩石中萃取的和深部的物质。和深部的物质。第19页,本讲稿共60页2020 3、地下水热液、地下水热液 天水沿裂隙下渗形成的地下水由于向下渗到数公里甚至天水沿裂隙下渗形成的地下水由于向下渗到数公里甚至10km10km以以上时因上时因深部环流作用深部环流作用升温而形成的的热水溶液,称为地下水热升温而形成的的热水溶液,称为地下水热液或地下热水(液或地下热水(T T、含盐、矿物质)、含盐、矿物质)地下热卤水(液)。地下热卤水(液)。一般认为,循环的地下水一般认为,循环的地下水形成含矿热液,必定与形成含矿热液,必定与深深部热源部热源(地热梯度、岩浆
16、烘(地热梯度、岩浆烘烤、放射性元素的蜕变及与烤、放射性元素的蜕变及与火成热液的混合等)有关。火成热液的混合等)有关。第20页,本讲稿共60页2121 4、海水热液、海水热液 海水沿着深大断裂向下渗透因地下热能所形成的热水溶液。如海水沿着深大断裂向下渗透因地下热能所形成的热水溶液。如与海底岩浆作用有关的块状硫化物矿床。有人也将其归入地下与海底岩浆作用有关的块状硫化物矿床。有人也将其归入地下水热液,只不过是其水来自海洋。水热液,只不过是其水来自海洋。黑矿型矿床简要横剖面图 表示海水对流循环和可能具有地下水和/或岩浆水参加的混合作用模式 第21页,本讲稿共60页2222 三、气水热液的运移三、气水热
17、液的运移 1、热液运移原因、热液运移原因 2、热液运移通道、热液运移通道第22页,本讲稿共60页2323 三、气水热液的运移三、气水热液的运移 1、运移原因、运移原因 1 1)挥发份作用挥发份作用。美国学者万德基认为含矿溶液是自己打开道路上升的,即美国学者万德基认为含矿溶液是自己打开道路上升的,即当溶液活动时,由于含大量挥发分使内部具很大压力而冲当溶液活动时,由于含大量挥发分使内部具很大压力而冲破围岩打开道路。(美)塔伯认为由于结晶作用,结晶体破围岩打开道路。(美)塔伯认为由于结晶作用,结晶体的长大、伸长使围岩破裂而打开了气水溶液上升的道路。的长大、伸长使围岩破裂而打开了气水溶液上升的道路。挥
18、发份作用挥发份作用使得热液具很大的内压使得热液具很大的内压。第23页,本讲稿共60页2424 2)压力差压力差 1 1)高水源高水源的存在引起的存在引起压力差压力差,形成水的动力,促使渗流;,形成水的动力,促使渗流;2 2)深层静岩压力深层静岩压力大,因挤压而使热液沿裂隙流动大,因挤压而使热液沿裂隙流动 。气水热液在地下深处于上覆岩石的压力之下,当地壳气水热液在地下深处于上覆岩石的压力之下,当地壳运动产生断裂和裂隙时,溶液就会因压力差而流向裂运动产生断裂和裂隙时,溶液就会因压力差而流向裂隙。隙。3 3)在)在封闭裂隙封闭裂隙形成的瞬间将产生形成的瞬间将产生真空真空状态,将热液状态,将热液引引入
19、入裂隙中。裂隙中。热液运动的原因主要是由于压力差引起的热液运动的原因主要是由于压力差引起的。第24页,本讲稿共60页2525 3 3)深部热源)深部热源热水循环对流热水循环对流 当水溶液沿破碎带下渗到地壳深处,由于受到深部当水溶液沿破碎带下渗到地壳深处,由于受到深部热源(如岩浆热能、变质热能、地热梯度等)提供热源(如岩浆热能、变质热能、地热梯度等)提供热能,从而引起对流循环。热能,从而引起对流循环。第25页,本讲稿共60页2626 2、热液运移通道、热液运移通道 以上三种孔隙中,以上三种孔隙中,构造孔隙构造孔隙对热液运移和矿质沉淀成矿更具重要意义。构造孔隙对热液运移和矿质沉淀成矿更具重要意义。
20、构造孔隙和热液产生的孔隙为和热液产生的孔隙为次生孔隙次生孔隙。热热 液液 运运 移移 通通 道道热液产生的孔隙热液产生的孔隙构造孔隙构造孔隙原生孔隙原生孔隙岩石中原有的晶间及粒间孔隙、原生节理、层间孔隙岩石中原有的晶间及粒间孔隙、原生节理、层间孔隙构造作用产生的断裂、节理、劈理和片理等构造作用产生的断裂、节理、劈理和片理等热液的压裂、隐爆、溶蚀和交代等作用产生的孔隙热液的压裂、隐爆、溶蚀和交代等作用产生的孔隙第26页,本讲稿共60页2727 1 1)原生孔隙原生孔隙:指岩石生成时就存在的孔洞、裂隙(岩浆岩颗粒间指岩石生成时就存在的孔洞、裂隙(岩浆岩颗粒间的孔隙、火山岩中的气孔、沉积岩的层间裂隙
21、)。的孔隙、火山岩中的气孔、沉积岩的层间裂隙)。花岗岩孔隙度花岗岩孔隙度0.370.370.5%0.5%,沉积岩孔隙度,沉积岩孔隙度5 530%30%,对含矿热液的运移来说对含矿热液的运移来说有效孔隙度有效孔隙度才有意义,也就才有意义,也就是相互连通的孔隙越多,对热液的流动越有利。是相互连通的孔隙越多,对热液的流动越有利。2 2)次生孔隙)次生孔隙 是指在成岩以后产生的各种断裂裂隙。如因岩石体是指在成岩以后产生的各种断裂裂隙。如因岩石体积胀缩、矿物重结晶等造成的裂隙,构造运动所产积胀缩、矿物重结晶等造成的裂隙,构造运动所产生的裂隙。对成矿作用来说重要的是构造运动所产生的裂隙。对成矿作用来说重要
22、的是构造运动所产生的系列裂隙及断层。生的系列裂隙及断层。第27页,本讲稿共60页2828 根据热液活动与构造的关系根据热液活动与构造的关系:第28页,本讲稿共60页2929 导矿构造导矿构造:导矿构造通常是一些导矿构造通常是一些深大断裂深大断裂,陡倾斜的渗透性岩陡倾斜的渗透性岩层,控制矿田及成矿带的分布。是将深部含矿热液层,控制矿田及成矿带的分布。是将深部含矿热液引入矿田及矿带的构造引入矿田及矿带的构造,即深部热液流通的通道。,即深部热液流通的通道。故成矿溶液基本上是形成于故成矿溶液基本上是形成于地壳深处地壳深处。第29页,本讲稿共60页3030 配矿构造配矿构造 配矿构造与导矿构造连通的配矿
23、构造与导矿构造连通的分支断裂分支断裂,将来自导矿,将来自导矿构造中的热液引向有利成矿部位。这些配矿的断裂通构造中的热液引向有利成矿部位。这些配矿的断裂通常位于导矿构造的上盘。常位于导矿构造的上盘。导矿和配矿统称运矿构造导矿和配矿统称运矿构造,在但实际工作中二者不易区分。在但实际工作中二者不易区分。第30页,本讲稿共60页3131 容矿构造容矿构造:容矿构造是使容矿构造是使矿体定位矿体定位的构造,的构造,是热液是热液矿质沉淀场所矿质沉淀场所的的构造构造。容矿构造。容矿构造一般是与配矿构造相通的一般是与配矿构造相通的次级次级断裂、裂断裂、裂隙、层间剥离隙、层间剥离构造构造、渗透性好的岩层,控制矿体
24、、渗透性好的岩层,控制矿体形态、产形态、产状、大小及分布的构造,如褶皱的核部、断层、裂隙、层状、大小及分布的构造,如褶皱的核部、断层、裂隙、层间裂隙等。间裂隙等。第31页,本讲稿共60页3232 四、热液中矿质的搬运四、热液中矿质的搬运成矿物质在热液中的搬运形式是一个很重要的成矿理论问题。据目前成矿物质在热液中的搬运形式是一个很重要的成矿理论问题。据目前的资料,搬运形式与热液和矿质的来源,性质及成矿元素的地球化学的资料,搬运形式与热液和矿质的来源,性质及成矿元素的地球化学特性成矿时的物理化学条件有关。特性成矿时的物理化学条件有关。人们对这一问题的认识也是随着研究程度的提高而发展的。由于热液人们
25、对这一问题的认识也是随着研究程度的提高而发展的。由于热液矿床中的成矿物质多呈硫化物状态存在,因此提出以硫化物真溶液形矿床中的成矿物质多呈硫化物状态存在,因此提出以硫化物真溶液形式搬运。式搬运。1、硫化物形式搬运、硫化物形式搬运 2、胶体形式搬运、胶体形式搬运 3、卤化物形式搬运、卤化物形式搬运 4、络合物形式搬运、络合物形式搬运第32页,本讲稿共60页3333 1、硫化物形式搬运、硫化物形式搬运 NaumovNaumov(1974)1974)认为,热液中的矿质以硫化物真溶认为,热液中的矿质以硫化物真溶液形式搬运。后来人们发现,实际上绝大多数金属液形式搬运。后来人们发现,实际上绝大多数金属硫化物
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