矿床学04气水热液矿床（中南大学+地质工程专业A方向）76

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1、矿床学中南大学地质工程专业A方向第四章气水热液矿床概论4.0简介地质作用会产生热的水质流体,它们的温度变化大,可以从650℃到50℃。水的临界温度为374℃,天然的热水溶液因含有溶质,临界温度估计可以到400℃。如果流体的温度在临界温度以上，则不论压力多么高，矿质的搬运和沉淀都是在气相中发生的，这种流体应该叫气态溶液，或者气化溶液，形成的矿床叫气成矿床。如果温度在临界温度以下，则沉淀矿质的溶液很可能是液态溶液，因为在地壳里压力一般都比临界压力大得多；这种流体可以叫液态溶液，形成的矿床叫热液矿床。通常把热的水质流体笼统地

2、叫热水溶液,简称热液。含矿质的叫含矿热水溶液或矿液,所形成的矿床叫热液矿床。热液矿床是由沿着地壳中的通道流动的含矿热水溶液,把不溶解的矿质在一个有限的地方堆积起来形成的。4.1气水热液的来源4.1.1现代与古代热水溶液－热水溶液存在的证据我们找到了热液矿床,沉淀矿床的热液早已流逝。热液的痕迹有时可在矿物中微小的包裹体中找到,例如对石英、闪锌矿、方解石、萤石等矿物中微小流体包裹体的研究就获得了许多关于热液性质的信息。流体包裹体的分析使我们知道尽管热液在浓度和成分方面变化很大,但它们都是盐水。1979年，美国的“阿尔文”号

3、载人深潜器在2610米至1650米的东太平洋海底熔岩上，发现数十个冒着黑色和白色烟雾的“烟囱”，附近出现大规模的硫化物堆积丘体。从直径为15厘米的烟囱中，约350ºC的含矿热液以每秒几米的速度喷出。矿液刚喷出时为澄清溶液，与周围海水混合后，很快产生沉淀，变成“黑烟”，沉淀物主要是磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿及其它铜铁硫化物。这些堆积柱体被形象地称为“黑烟囱”。近年来在探测地热资源的过程中发现了许多天然热液，如美国加利福尼亚州的SaltonSea，苏联里海旁边的Cheleken，我国台湾东部一些地区等等；在红海海底还发现了热

4、的盐水池，它们的温度常常很高，盐分和矿质的浓度也很大。目前全球已发现100多个“黑烟囱”分布区，大多分布在1000～4000米的海底深处。分析对比这些来自完全不同方面的资料，我们意外地发现，包裹体中所保存的成矿流体与今天在地热系中见到的流体，在化学上有很多相似之处。这可能反映了它们在成因上的某些相似性，也启示我们，要想对成矿流体有更多更详细的认识，研究和类比近代地热系，也是一种重要的途径。4.1.2热水溶液的成因类型热水溶液可按成因分成三类:(1)岩浆水(原生水)；(2)变质成因水；(3)天水或渗流水、深部循环水。(1

5、)岩浆起源的热水溶液岩浆含水的依据:(1)火山喷汽和其它喷流现象；(2)快速喷溢和冷凝的熔岩中的含水量；(3)岩浆岩中的含水矿物的广泛存在；(4)高温条件下水与硅酸盐混熔的实验；(5)水和其它流体的存在降低源岩重熔温度。岩浆中挥发性物质以水为主，此外还有H2S、HF、HCl、CO2、CO和重金属的卤化物，大约占10～5%。在地下深处，即在受到相当大的压力时，挥发性组份溶解在非挥发性物质的熔浆中。岩浆中水和其它挥发份的含量受以下因素的控制:(1)岩浆成分，熔体内水的溶解度与硷的含量有直接关系。(2)压力，水的溶解度随水蒸

6、气压力的增高而增大，在高压下，硅酸盐熔体内水的溶解度相当大。(3)温度，水的溶解度随温度的增高而减小。根据肯尼迪等人对在高温、高压条件下，水在SiO2熔融体中溶解度的实验研究表明:在压力为9.7×l08Pa(9.7千巴)，温度为1080℃时，出现上临界点。此时，水在SiO2熔融体中的溶解度达25%(重量)。如果超过此临界点，则水与SiO2熔融体可发生完全混熔，即出现一个统一的岩浆熔融体。在上临界点之下，含水的硅酸盐熔融体，才可分熔为一个富水相和一个富硅酸盐相，而这两个相各自沿着冷却结晶曲线演化，最终都可分出热液。(2)

7、变质起源的热水溶液变质水是岩石在深部受增温、增压作用发生变质时形成的。在未变质和变质轻微的沉积岩中，存在着孔洞水、薄膜水、毛细管水、矿物间隙水和矿物内的结晶水和结构水。以粘土矿物高岭石为例，它的化学式为A12Si2O5(OH)4，用实验式表示为A12O5·2SiO2·2H2O，含水14%。所有这些形式的水，数量上可以达到岩石总重量的30%，甚至更多一些。岩石受到变质，这些水就被排除，最初岩石中的游离水很快的减少，变质加深温度超过300℃时，所有其余形式的水也会排出。在变质很深的岩石中，保存下来的各种形式的水含量很少超过

8、1~2%。据计算，假如泥质沉积岩的密度为2.5，水含量为5%，变质时失去大部分水，变为含水1%的变质岩，则1立方公里的泥质沉积岩可以放出一亿吨水。显然，岩石在变质过程中能产生大量的水，足以形成水溶液。变质水的分离和运移大多发生在深度小于5公里的地方，在更深的地方由于压力大，温度高，全部水会从变质岩中被赶出。所以在5公里以下的地方往