熱液礦床

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目錄

什麼是熱液礦床[1]

  熱液礦床是指由各種成因的含礦氣水溶液,在一定的物理化學條件下,在有利的構造或圍岩中,以充填或交代成礦方式所形成的礦床。它與矽卡岩礦床的主要區別是不伴生有矽卡岩化圍岩蝕變,而且常產出於岩漿岩與非碳酸鹽岩石的接觸帶附近。

熱液礦床的特點[2]

  1.熱液的性質與來源

  熱液是一種溫度較高、活動力強、多來源、多成因、以水為主的、可進行遠距離遷移的流體,因此成礦地區廣泛,礦床成因複雜,礦床類型較多。

  其來源主要有岩漿熱液、熱鹵水迴圈的大氣降水,海水)、地層水(囚水、封存水、同生水)、變質水、火山次火山熱液、初始水、混合型熱液。

  2.礦體形狀

  脈狀與浸染狀。 由於礦液是以水為主的流體,因此它不僅能沿著岩石的裂隙、片理面、層面流動,也可以沿著岩石中極細小的孔隙、裂紋滲流,因此所形成的礦床形狀是多種多樣,極為複雜。但在第一種情況下,往往形成脈狀礦床;而在第二種情況下則多為浸染狀礦床。 也因為礦液性質不同,礦液不僅能在岩石的裂隙中直接沉澱出礦質,形成“充填式礦床” ,也能與圍岩發生交代反應,形成“交代式礦床” 。

  3.成分

  由於熱液礦床主要通過礦液的充填、交代作用形成,因此其成礦物質與圍岩明顯不同

  (1)金屬礦物:

  金屬硫化物(Cu.Pb.Zn.Hg.Sb.Ag.Bi.Co.Mo…)

  金屬氧化物和含氧鹽(W.Sn.U…);

  (2)非金屬礦物:

  石英;碳酸鹽類礦物方解石、白雲石、鐵白雲石;含鐵白雲石、菱鐵礦。

  含水和揮發份的硅酸鹽礦物,如絹雲母、 綠泥石 高嶺石。

  岩漿岩中的常見礦物除石英外,基本上見不到(橄欖石、角閃石、輝石),而長石、黑雲母極為少見。

  硫酸鹽礦物的大量出現,如石膏,硬石膏

  4.成礦的物化條件

  熱液礦床形成的溫度一般500℃~50℃(有時高600℃),礦床形成的深度1.5~4.5km,屬深-中深度;有時小於1.5km,為淺成-超淺成環境。總體說來,其形成的深度及溫度條件要比岩漿礦床偉晶岩礦床淺得多。

  5.圍岩蝕變

  熱液礦床的圍岩蝕變十分發育,類型較多,不同類型的熱液礦床,所伴隨的圍岩蝕變各有不同。圍岩蝕變的重要性要比岩漿礦床及偉晶岩礦床重要得多。

  6.構造控制

  熱液礦床在形成過程中,各級各類型的構造的重要性要比岩漿礦床和偉晶岩礦床具體得多,重要得多。各種構造既是礦液運輸的通道,又是礦液進行交代,充填而形成有用礦物堆積的空間場所。 另外,構造活動往往是多期次發生,這也導致熱液活動的多次發生,結果特形成成礦作用的多期多階段性。

  7.成礦方式

  成礦方式主要有交代作用和充填作用兩種。

  當含礦熱液溫度較高,並且礦體圍岩為化學性質活潑的岩石時,成礦作用多以交代方式為主, 當含礦熱液溫度較低,礦體圍岩為化學性質不活潑的岩石時,成礦作用則以充填方式為主。因此,熱液礦床中常形成典型的結構構造特點:如梳狀、角礫狀、晶洞狀、對稱帶狀…。

熱液礦床的分類[3]

  與其他類型礦床相比,熱液礦床的形成往往經歷了更加複雜的過程,而且影響因素甚多。關於熱液礦床的分類一直是礦床學研究的重要問題,並存在不同的觀點.

  分類的目的主要有2個:①使熱液礦床方面的知識系統化,從而能更清楚地反映各類熱液礦床的自然屬性;②便於不同類型礦床間的對比,並有利於進行成礦預測

  經典的熱液礦床分類當屬Lindgren(1933)的系統分類,其分類原則是礦床形成的溫度和深度,將熱液礦床分為:①高溫深成熱液(hypothermal)礦床;②中溫中深熱液(mesothermal)礦床;③低溫淺成熱液(epithermal)礦床。此種劃分相當簡明,曾被廣為引用。

  但是有些熱液礦床的形成溫度並不是經常與深度成正消長關係。因而在Lindgren分類的同期,Graton(1933)和Buddington(1935)分別提出了遠溫熱液礦床(telethermal)和高溫淺成熱液(xenothermal)礦床等概念。

  蘇聯學者塔塔林諾夫(1955)進一步把熱液礦床分為2類6種:①中深或極深成的熱液礦床(高、中、低溫);②淺深或近地表成的熱液礦床(高、中、低溫)。

  Lindgren關於熱液礦床的溫度界限,高溫範圍為500~300℃,中溫範圍為300~200℃,低溫範圍為200~50℃。關於形成深度,他沒給出具體的範圍,但傳統上一般認為大於3km的為深成,3~1.5km為中深,小於1.5km者屬淺成。

  上述用於分類的溫度和深度參數,隨著超深鑽探和新的礦床學研究資料的積累,已經打破了最初的界限範圍,如Gebre-Mariam等(1995)和Groves(1998)在分別研究太古代金礦和造山型金礦時,提出了淺成(epizonal,<6km,150~300℃)、中成(mesozonal, 6~12km,300~475℃)和深成(hypozonal,>12km,>475℃)金礦的分類。

  以成礦溫度和深度進行熱液礦床的分類,在應用時常遇到困難。

  首先,雖然在目前的技術條件下成礦溫度可以較為精確地獲得,但礦床形成深度的計算方法還存在一些爭議。

  其次,熱液礦床往往是多階段形成的,成礦溫度變化很大,有些礦床甚至可經歷高、中、低溫的整個成礦過程。礦床分類的基本目的是為了找礦勘探工作服務,單純的或過多地強調成礦溫度或深度作為分類的準則,並不利於生產和理論研究。

  因此,礦床學家正在著手從礦床成因、礦床模式等方面來分類,如一些學者根據成礦熱液的來源,將熱液礦床分成4類:①岩漿熱液礦床;②火山噴氣熱液礦床;③變質熱液礦床;④地下水熱液礦床。雖然從礦床成因的角度來看,這種分類較為符合實際,但是要確定成礦熱液的來源以及礦床的形成作用,是十分複雜的工作,在許多情況下,不易達到預期的目的。

  最新研究表明,許多熱液礦床是多種熱液來源混合成因的,如斑岩型礦床可能是岩漿熱液和地下水熱液混合熱液作用的產物,雲英岩型礦床在其形成過程中也有地下水參與等等。由於礦床成因的研究難度較大,很多礦床即使已經勘探,甚至開采完畢,其成礦熱液來源、成因等問題也難以最終確定。

  近幾年來,有些研究者提出利用成礦模式對熱液礦床進行分類,如斑岩型礦床、塊狀硫化物型礦床、雲英岩型礦床等模式。雖然部分國外礦床學教科書曾嘗試這樣的分類,但是由於熱液礦床種類繁多,而且許多類型礦床的成礦模式至今還未能建立,因此此種分類目前尚缺乏系統性和完整性。

  自20世紀80年代以來,開始出現了把熱液礦床按成礦地質背景來進行分類的趨勢,如:Guilert (1981)主要依據礦床所處的板塊構造位置來分類;Guilert和. Park(1999)在《The Geology of Ore Deposits》一書中也採用這種思想,主要依據礦床的產出環境進行分類。

  從熱液礦床的地質背景、礦床特征和成因等綜合因素來進行分類,將熱液礦床分為矽卡岩型礦床、斑(玢)岩型礦床、高中溫熱液脈型礦床和低溫熱液型礦床4大類,具體分類方案劃分如下:

  • 矽卡岩型礦床

  1. 矽卡岩型鐵礦床

  2. 矽卡岩型銅礦床

  3. 矽卡岩型鉬礦床

  4. 矽卡岩型鎢礦床

  5. 矽卡岩型鉛鋅礦床

  • 斑(玢)岩型礦床

  1. 斑岩型礦床

  2. 玢岩型鐵礦床

  • 高、中溫熱液脈型礦床

  1. 高溫熱液脈型礦床

  2. 中溫熱液脈型礦床

  • 低溫熱液礦床

  1. 淺成低溫熱液型貴金屬礦床

  2. 卡林型金礦床

  3. 密西西比河谷型鉛、鋅礦床

  4. 似層狀汞、銻礦床

參考文獻

  1. 第8章 熱液.床地質學.北京科技大學精品課程
  2. 第四章 氣水熱液礦床.礦床學.中國地質大學精品課程
  3. 第六章 熱液礦床類型及特征.岩石學.吉林大學精品課程
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