气化热液矿床的自然百科

[拼音]：qihua reye kuangchuang

[外文]：pneumato-hydrothermal deposit

由含矿气水溶液形成的矿床。由于气水溶液形成于岩浆期（阶段）之后，因而又称岩浆期后矿床。

地质作用会产生气水溶液,它的温度在50～650℃之间。气水溶液有气态的，也有液态的，都是以水为分散介质的溶液。含有矿质的气水溶液沿岩石的孔隙、裂隙流动，由于在溶液中发生了化学变化，导致矿质过饱和并大量集中沉淀，就形成了气化热液矿床。气态溶液形成气化矿床，液态溶液形成热液矿床。

由于地壳里温度和压力都比较大，气态和液态两种溶液之间的差别比较小；一些矿床的形成过程中两种溶液都起了作用。因而气化矿床与热液矿床不易区分，常统称为气化热液矿床。

气化热液矿床种类很多，经济价值很大，是铜、铅、锌、金、银、汞、锑、钨、锡、铋、钼、铌、钽、铁、钴、稀土金属、分散元素（镉、镓、铟、锗、铼、硒、碲、铊）、重晶石、萤石、菱镁矿和硫铁矿等矿产的重要来源。

气化热液矿床有如下一些特点：

（1）矿床与构造关系密切，矿体常常沿裂隙、断层、破碎带或层面生成；

（2）一般是后生矿床，矿体形成晚于围岩；

（3）矿石以充填和交代的方式沉淀；

（4）矿体形态多成脉状和网脉状，矿石多见梳状、带状、皮壳状、角砾状、晶簇状、浸染状、块状构造；

（5）矿脉四周的岩石明显遭受热液作用，围岩发生了矿物的和化学的变化，出现了很多新矿物；

（6）矿脉有分带现象，矿脉中的矿物分带排列；

（7）矿石中的矿石矿物和脉石矿物，大多有气液包裹体。

水热流体有3类：

（1）岩浆水。是指岩浆上侵到浅部（减压）时所释放出的溶解水。不同岩浆含水量不同，当岩浆中的水含量超过溶解度时，超过的部分要从岩浆中分出。岩浆的上侵、岩浆顶部区域性断裂的形成以及岩浆的结晶等，都会导致岩浆分出水热流体。花岗岩岩浆含水可到8％（重量）,花岗岩含水一般只有 1％，岩浆结晶过程中会排出大量的水。

（2）变质水。指变质作用中从沉积岩中挤出的热水溶液，其量随变质程度的增高而加大。岩石中的水，一般存于岩石的空隙中和含水矿物内部。含水多的岩石，水含量可占岩石重量的30％。在深变质岩石中保存下来的水,常常只有1～2%。

（3）大气降水。大气降水（雨水、海水等）有时会渗入地下深处，获得地热或岩浆热后，变成热的水热流体。在这3类水热流体中，岩浆水热流体最重要,大多数气化热液矿床都与火成侵入体相伴可作证明。

水热流体中造矿物质（矿质）有两类来源，来自岩浆或来自流经的岩石。

岩浆中含有硫和造矿金属，例如铜、铅、锌、钼、银等，它们在岩浆结晶的过程中，不进入造岩矿物的晶格，在剩余的岩浆中逐步富集。岩浆水过饱和分出独立的水相，矿质遵循分配定律，一部分留在岩浆中，一部分进入分出的水相，形成含矿水热流体。岩浆演化愈趋后期，剩余岩浆中水和矿质也愈多，从而产生含矿水热流体，形成气化热液矿床。

水热流体也能从其流经的岩石提取矿质。造矿元素铅、锌、钼、银等，常以微量赋存在普通矿物中，或替换矿物晶格中的某种元素类质同象混入，或呈微粒夹在矿物解理和裂缝中，或被矿物表面吸附。钾长石中有铅，辉石、闪石和粘土矿物中有锌、有铜等，并不罕见。水热流体流经岩石，与岩石相互反应，在这些矿物溶解或再结晶的时候，所含的造矿元素就进入了水热流体。

矿物中金属的来源不易确定。铅由铅-204、铅-206、铅-207和铅-208四种同位素组成，可以根据铅同位素组成，探讨铅的来源。矿床的铅同位素组成与伴生火成岩的铅同位素组成一致，推测铅来自形成该火成岩的岩浆；矿床的铅同位素组成与所在地区某层砂岩中的长石的铅同位素组成非常一致，铅可能是在长石与水热流体反应的过程中进入流经砂岩的水热流体，铅来自砂岩层。

水热流体在沉淀矿质形成矿床之前，都曾在地壳中运移过，因而运移的通道和运移的原因也就成了引人注意的问题。

岩石中的孔隙有多种，有的与岩石同时形成，如矿物、岩屑之间的孔隙，层面之间孔隙；有的产生于岩石形成之后，如溶解孔隙，层间剥离孔也隙及构造作用产生的节理、断裂和破碎孔隙等。孔隙若互相连通，就成为水热流体的运移通道。有些矿床的矿石储量数千万吨甚至超过亿吨，形成它们的水热流体的体积必然也很巨大，这就需要有通畅的通道。另外通道还需能够集中矿液，否则矿质沉淀分散，广泛矿化，但不能成矿。

很多矿床是由上升的水热流体形成的，流体在外压比内压小的时候上升，上升的原因有多种：岩石遭受挤压，体积收缩,孔隙减小,把矿液挤出；受局部热源（如火成岩体）影响，流体中出现密度差，密度小的流体必然上升；冷却中的岩浆分出流体，流体的内压很大，驱动流体上升。

水热流体如何搬运矿质，特别是如何搬运硫和重金属，至今还有很多不明之处。自然界气化热液矿床中，成矿物质多呈硫化物和氧化物状态出现，故此人们曾设想成矿物质在水热流体中当以真溶液状态进行搬运。但由于其溶解度极小而很难搬运。后来又提出呈胶体溶液搬运的可能性。当前最受重视的是矿质以络合物形式搬运的学说。重金属在水热流体中能形成络合物，从而加大了重金属的溶解度。例如，在25℃、1个大气压和pH=8的条件下，汞在饱和辰砂(HgS)和硫化氢(H2S)的溶液中的浓度大约是10-47摩尔／升，如果汞形成硫化汞络合离子(Hg卆)，汞的浓度增大到0.001克／升，汞在溶液中的总浓度约加大了1042倍。

成矿作用中最重要的络合物有两类：一类是硫化物或硫氢化物络合物；另一类是氯化物络合物。流体中有过量的硫离子(S2-),硫化物就会和S2-化合,形成硫化物络合离子，如

。

硫氢离子(HS-)过量时，形成硫氢化物络合离子，例如硫化、氢硫化汞络合离子〔HgS(HS)-〕、硫化、氢硫化铅络合离子〔PbS(HS)-〕、硫化、氢硫化锌络合离子〔ZnS(HS)-〕等。氯离子(Cl-)过量时，形成氯化物络合离子,如氯化铜络合离子(CuCl娛)、氯化银络合离子（AgCl娛）、氯化锡络合离子(SnCl宮)等。气化热液矿床中的重金属都能形成络合物，矿质能以络合物的方式大量搬运。

温度下降使络合平衡移动，以及络合物配位体浓度的减小，都要降低水热流体搬运矿质的能力，引起矿石矿物沉淀。络合物配位体浓度减小的原因有多种，其中以流体与围岩发生化学反应（见围岩蚀变），流体与另外的流体混合以及流体因外界压力下降分出气相（氟化氢、氯化氢等）最为重要。

常把气化热液矿床分为5大类：

（1）喷气矿床。由火山活动喷出的气体形成。矿床形成温度在100～600℃之间。矿石矿物大多通过升华作用在火山岩的裂隙中或火山口的四壁上形成。这类矿床目前为数不多，价值还不大，自然硫矿床可作代表。

（2）接触交代矿床。由岩浆喷射物在火成岩体四周接触带中形成的矿床。经常出现在长英质岩浆与碳酸盐岩石的接触带中。由于这类矿床有典型的蚀变围岩夕卡岩，所以又把这类矿床叫做夕卡岩矿床。矿床形成过程长，阶段多,通常可以根据特征矿物划分为石榴子石-透辉石、金属氧化物和金属硫化物3个阶段。形成深度500～2000米,形成温度200～800℃。矿体形态不规则,变化大。矿石矿物有磁铁矿、镜铁矿、白钨矿、锡石、辉钼矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和自然金等。脉石矿物有石榴子石、辉石、符山石、透闪石、绿帘石、蛇纹石等。主要矿产有铁、铜、钨、铅、锌、钼、锡等，经济价值大。中国接触交代矿床很多，如湖北大冶铁矿、安徽铜官山铜矿、湖南柿竹园钨矿、湖南水口山铅锌矿、辽宁杨家杖子钼矿和云南个旧锡矿（见彩图）等。

（3）高温热液矿床。形成深度一般大于 3千米。成矿温度300～500℃。矿床通常与花岗岩、花岗闪长岩有关，产在酸性侵入体内或其附近。交代和裂隙充填两类矿体均有，矿体的深部持续性较好。矿石矿物有磁铁矿、镜铁矿、磁黄铁矿、锡石、砷黄铁矿、辉钼矿、斑铜矿、黄铜矿、含银少的自然金、黑钨矿、白钨矿、黄铁矿、方铅矿、富铁的闪锌矿等。脉石矿物有石英、长石、云母、萤石和石榴子石等。围岩蚀变多见云英岩化、钠长石化、电气石化等。矿石粒度粗，常呈条带状。主要矿产有钨、金、锡、钼、铜、铅、锌、砷等。中国高温热液矿床很多，如赣南的石英-黑钨矿脉、石英-锡石矿脉分布广、产地多、品位高，钨、锡储量占世界第一。

（4）中温热液矿床。矿床形成温度200～300℃，深度1～4千米。矿床多与长英质侵入岩体有关。矿床有的产在火成岩体内部，然而大多数情况下是产在岩体顶部的沉积岩和变质岩中。矿石矿物有自然金、黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、硫砷铜矿、辉铜矿、车轮矿、辉银矿、沥青铀矿、红砷镍矿、辉砷钴矿、黝铜矿和硫盐等。脉石矿物常见钠长石、石英、绢云母、绿泥石、碳酸盐类、绿帘石和蒙脱石等。常见围岩蚀变是硅化、绿泥石化、碳酸盐化或绢云母化。矿产有金、银、铜、砷、铅、锌、镍、钴、钨、钼、铀、石棉、滑石、萤石、菱镁矿和水晶等。中温热液矿床实用价值很大。由此类矿床可以获得大量的铅、锌、铜、钼、锡、金、银、石棉、滑石、菱镁矿和水晶。中国中温热液矿床很多，如小秦岭金矿、江西德兴铜矿、云南金顶铅锌矿（见彩图）、四川石棉县的石棉矿等。

（5）低温热液矿床。形成温度50～200℃,深度从近地表到1500米，矿床大多产在沉积岩或火山岩中。矿石矿物有自然金、自然银、自然铜、自然铋、黄铁矿、白铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、辰砂、脆硫锑铅矿、辉锑矿、雄黄、雌黄、红银矿、辉银矿、硒化物和碲化物等。脉石矿物有燧石、玉髓、石英、绿泥石、绿帘石、碳酸盐、萤石、重晶石、冰长石、明矾石、地开石、菱锰矿、沸石等。围岩蚀变不明显，可以发现硅化、高岭石化、黄铁矿化、白云石化、明矾石化和绿泥石化。在矿石结构和构造方面，皮壳构造、条带构造、晶洞都比较常见。重要的矿产有铅、锌、金、汞、锑、铜、硒、冰洲石、明矾石、重晶石等。低温热液矿床的经济价值也很大,是金和银的重要来源,提供汞、锑、冰洲石和明矾石的全部以及相当多的铜、铅、锌、萤石和重晶石。贵州万山汞矿、湖南锡矿山锑矿很有名。