热液矿床概论-知识点3-气水热液矿床成矿作用的主要方式
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第四章 气水热液矿床概论
❖ ②酸碱度
❖ 在成矿作用过程中，气水热液的化学性质是在不断 变化的，它随着温度、压力以及流经围岩的性质、 pH值和Eh值的变化而变化，并且也因溶液本身的化 学成分之改变，使化学性质发生变化。
❖ 随着酸碱度的变化，金属物质开始沉淀。
❖ ③热液的氧化—还原条件（ Eh值）
❖ 如，在还原条件下，Fe2+比Fe3+占优势，硫化物要比 硫酸盐多得多，而且As、Sb等也主要是呈低价 （ As3+、Sb3+ ）状态出现。
❖ 氧对矿床中矿石的质量组合和原生分带的影响也较为明显。
❖ 在自然界中，那些既能形成硫化物又能形成氧化物 的金属元素（如Fe、Sn等），在氧浓度高的情况 下，形成氧化物而沉淀；而在饱含硫化氢的溶液中 氧浓度低的情况下，主要形成硫化物沉淀。
❖ 实际上，在成矿过程中，游离氧的浓度是波动的， 因而氧化与还原反应也可以是交替发生的。应当指 出，成矿溶液所发生的氧化—还原反应，虽与游离 氧有主要的关系，但溶液的pH值和围岩中的物质， 以及温度和各种离子的氧化—还原电位的高低，都 可有所影响。
通过各种方式形成的具有较高温度和压力、以水为主的气态 和液态溶液。它在临界温度以上时为气态，当温度降至临界 点以下时则呈液态（纯水的临界温度为374℃）.在高温情况 下，气、液两态往往同时存在，故称之为气水热液，简称 “热液”。 ❖ 气水热液的成分以水为主，并含有F、Cl、Br、B、S、 C以及多种成矿元素Sn、Mo、Bi、Fe、Cu、Pb、Zn、Au、 Ag、Sb、Hg…
❖ 所以水在热液中，对成矿物质的运移和沉淀起着重要作用。
❖ 二、氧（O2）
❖ 氧是分布最广、化学性质最活泼的元素之一，对气水热液的 成矿作用起着重大的影响。
❖ 游离氧是自然界中最强烈的氧化剂，在氧化—还原反应中起 着决定性的作用，尤其对那些变价元素（Fe、Mn、Ni、Co、 U、S、As等）的影响最大。
矿床学06气水热液矿床概论.ppt
三、成矿物质的来源
3.萃取围岩源（水－岩交换) （来自热液渗滤的围岩）
• 热液与围岩发生水－岩反应，萃取（溶解）围岩中的一部
分物质，使热液中金属组份含量升高，并使围岩中原有金 属组份的含量减少。
三、成矿物质的来源
气水热液与其成矿物质间的关系 (1）气水热液（介质）的来源具有多源性；在成矿过程中，
岩浆源汽水热液的主要依据
1）地质事实 A、时间、空间上的一致性； B、成矿专属性：一定类型热液矿床常与一定类型岩浆岩 相关； C、不同类型矿床或矿种常围绕侵入体呈水平或垂直分带； D、现代火山喷气、火山热泉资料.
2）高温高压实验研究：证实不同温压条件下水在二氧化硅 熔融体中溶解度的存在以及溶解度的不同（葛朗松（1937 年）、肯尼迪（1962年）;
使岩浆热液重新溶解到岩浆体系中去，而不表现出单独活
动的性质。
• 岩浆分异出热液的过程是地质学者重视的一项内容。
Burham(1979)认为常见的长英质岩浆中，含水量一般为
2.5%～6.5%，平均3.0%。水在几种硅酸盐岩浆中的溶解度，
随着压力的增加而增大。压力降低，水就会从岩浆中释放
出来，形成熔有K、Na、Ca、Mg、Cl、F、 HCO3-等的岩浆热液。
• 在气水热液成矿作用过程中，挥发组分的性状对其有较大
的影响。特别是F、Cl 、S、 CO2 1、卤族元素：
• 热液中主要卤族元素是F和Cl
a、卤族元素的化合物（尤其是氯化物）是强电解质，电解 后强烈影响热液的pH值；
b、大部分金属元素的卤化物都有较大的溶解度，很多金属 元素均可与卤族元素形成易溶络合物，还有部分卤化物高 温时具有挥发性质。卤族元素的这些重要性质有助于有用 组分的迁移。
（2）压力：4×106 -2.5×108 Pa，形成深度不超 过6-8Km。
第五章 热液矿床概论
第五章热液矿床概论(气水)热液指形成于地壳一定深度的，具有一定的温度（500-50℃）、压力的气液两相体系，称为气水热液，简称热液。
气水热液组成：以水为主，含挥发组份（H2O、F、Cl、B、S、P等），并经常含有各种成矿组份，故又称之为含矿(气水)热液。
当含矿气水热液在一定的地质构造中移动时，由于温度、压力和组份浓度等物理化学条件的变化，平衡遭到破坏，其中的成矿物质通过充填或交代作用，发生沉淀、聚集，以致形成矿床，这类矿床称为(气水)热液矿床。
①成矿晚于围岩，属于后生矿床。
②成矿温度400℃-50℃之间，少数可达500℃或更高，成矿深度变化较大。
③构造对气水热液矿床的形成有明显的控制作用。
它既是气水热液运移的通道，又是成矿组分沉淀的场所。
④气水热液矿床往往都发育有较强烈的围岩蚀变。
⑤成矿作用具有多阶段性。
⑥矿石组份：构成矿床的金属矿物以金属硫化物（Cu、Mo、Pb、Zn、Hg、Sb、Ag）为主，另外有部分金属氧化物和含氧盐（W、Sn、U……）。
⑦矿体主要呈透镜状、囊状、不规则状，有时也呈似层状。
⑧矿石组构：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，胶状、侵蚀、残余、骸晶结构等。
含矿热液的种类岩浆成因热液变质成因热液建造水大气水热液幔源初生水热液1. 岩浆成因热液岩浆成因热液指在岩浆结晶过程中从岩浆中释放出来的热水溶液。
水从岩浆中分出的主要因素是由于温度和压力的降低。
岩浆成因热液中常含有H2S、HCI、HF、SO2、CO、CO2、H2、N2等挥发组分，故具有很强的形成金属络合物并使其迁移活动的能力。
此外有高盐度、富K+的特征。
人们不可能直接得到岩浆水，但通过氢-氧同位素的计算可以确定岩浆水的参与：岩浆成因热液：δ18O：+6～+9‰，δD：-48～-80‰2 ．变质成因热液指岩石在进化变质作用过程中（增温增压）所释放出来的热水溶液。
岩石遭受进化变质作用时，总伴随着矿物的脱水反应，而且脱水同变质的强度成正比。
汽水热液矿床总论2
绢云母化、绿泥石化、石英化、黄铁矿化
2、蚀变形成的岩石
云英岩化、绢英岩化、矽卡岩化、青磐岩化 3、特征性交代元素 钾化、钠化、硅化、碳酸盐化
五、气水热液矿床的围岩蚀变
(三) 围岩蚀变的影响因素
原岩的矿物成分和化学成分 围岩的性质
酸性火成岩－－绿泥石化、青盘岩化、黄铁矿化
碳酸盐岩－－矽卡岩化
页岩、板岩－－电气石化
热液的化学成分、浓度、pH值、Eh值 热液的温度、压力 蚀变作用时间、围岩与矿体的距离 裂隙发育程度
五、气水热液矿床的围岩蚀变
(四) 围岩蚀变研究的主要内容
确定围岩蚀变的类型
围岩蚀变的分带性(水平、垂直)及其与矿化
的时空对应关系
矿化阶段与矿化强度对围岩蚀变的影响 建立围岩蚀变模式
(五) 常见的围岩蚀变类型
包裹体是矿物形成过程中被捕获的成矿介质
均一法（透明矿物）--均一温度--成矿温度的下限
爆裂法（透明或不透明矿物）—爆裂温度—成矿温度的 上限
3、同位素测温法
(二)成矿压力(成矿深度)的测定 1、地质法（定性）
(1)岩浆热液矿床常与相关岩浆岩的深度相一致 (2)矿床地质特征(与矿有关脉岩深度相、矿体延深、矿石矿物组 成、矿石组构等) (3)计算剥蚀深度和上覆岩层厚度—恢复成矿深度
相关矿产：Au、Cu、Pb、Zn、Mo、Bi等中低温硫化物矿床；
萤石、刚玉、红柱石
五、气水热液矿床的围岩蚀变
（六）围岩蚀变的研究意义
理论意义--有利于研究矿床成因，丰富和发展成矿理论
了解成矿热液的可能成分和性质； 分析成矿热液的搬运形式； 了解成矿时的物理化学条件，矿物沉淀的原因
找矿意义—重要的找矿标志
相关矿产：W、Sn、Bi、Mo、Be、Li、Nb、Ta
2、蚀变形成的岩石
云英岩化、绢英岩化、矽卡岩化、青磐岩化 3、特征性交代元素 钾化、钠化、硅化、碳酸盐化
五、气水热液矿床的围岩蚀变
(三) 围岩蚀变的影响因素
原岩的矿物成分和化学成分 围岩的性质
酸性火成岩－－绿泥石化、青盘岩化、黄铁矿化
碳酸盐岩－－矽卡岩化
页岩、板岩－－电气石化
热液的化学成分、浓度、pH值、Eh值 热液的温度、压力 蚀变作用时间、围岩与矿体的距离 裂隙发育程度
五、气水热液矿床的围岩蚀变
(四) 围岩蚀变研究的主要内容
确定围岩蚀变的类型
围岩蚀变的分带性(水平、垂直)及其与矿化
的时空对应关系
矿化阶段与矿化强度对围岩蚀变的影响 建立围岩蚀变模式
(五) 常见的围岩蚀变类型
包裹体是矿物形成过程中被捕获的成矿介质
均一法（透明矿物）--均一温度--成矿温度的下限
爆裂法（透明或不透明矿物）—爆裂温度—成矿温度的 上限
3、同位素测温法
(二)成矿压力(成矿深度)的测定 1、地质法（定性）
(1)岩浆热液矿床常与相关岩浆岩的深度相一致 (2)矿床地质特征(与矿有关脉岩深度相、矿体延深、矿石矿物组 成、矿石组构等) (3)计算剥蚀深度和上覆岩层厚度—恢复成矿深度
相关矿产：Au、Cu、Pb、Zn、Mo、Bi等中低温硫化物矿床；
萤石、刚玉、红柱石
五、气水热液矿床的围岩蚀变
（六）围岩蚀变的研究意义
理论意义--有利于研究矿床成因，丰富和发展成矿理论
了解成矿热液的可能成分和性质； 分析成矿热液的搬运形式； 了解成矿时的物理化学条件，矿物沉淀的原因
找矿意义—重要的找矿标志
相关矿产：W、Sn、Bi、Mo、Be、Li、Nb、Ta
热液矿床概述
代表一个物理化学条件未发生明显变化的较长的成矿过程，一个气水热液矿 床可有一个或多个矿化期。热液在不同的物理化学条件下会形成不同的矿物 组合，如硅酸盐矿物组合、氧化物矿物组合、硫化物矿物组合，表明形成这 些矿物组合时热液具有明显不同的物理化学条件。因此，矿物组合的变化是 划分矿化期的标志。
2、矿化阶段
3
第六章 热液矿床概述
二、热液成分与性质
1、 H2O ① 是含矿溶液的主要组分，是矿物搬运矿质的介质； ② 是弱电解质，可部分电离出H+和OH-，使溶液中的物质发生 水解，形成化合物沉淀出来。
SnF4+2H2O=SnO2↓+4HF ③ 另外，H+和OH-增加可影响溶液物质变化，主要是酸碱性 （pH值）。
第六章 热液矿床概述
第二节 成矿物质的来源
一、介质的来源
1、岩浆热液(包括侵入岩浆热液和火山热液)
岩浆热液是岩浆中所含的水及其他挥发组分在岩浆上侵和冷凝 结晶过程中，由于温度、压力和成分的变化与其所溶解的化学 成分一起被析出形成的。
2、变质热液
变质热液是岩石在变质过程中随变质温度和压力不断增加依次 释放出来的粒间水、矿物的结晶水和结构水溶解了成矿物质形 成的。
4
第六章 热液矿床概述
二、热液成分与性质
2、S 含矿溶液中硫的多少与H2S的解离有关，H2S的解离形式与温度 有关。 ①高温热液阶段 T>400℃，将分解为H2和S2分子。T>1500℃，将全部分解为 H2+S2分子，随着温度降低，又结合成H2S。 300~400℃，H2S以中性分子形式存在，不参与化学反应，因 此很少有硫化物出现。 ②中温阶段(300~200℃) 随着温度的下降，H2S在水中的溶解 度增大，同时将发生电离作用。 ③低温热液阶段(<200℃) 位于地表浅处，氧气较充足，溶液 中的硫往往氧化高价硫，形成一些硫酸盐矿物（重晶石、石膏5、 天青石、明矾石等）。
2、矿化阶段
3
第六章 热液矿床概述
二、热液成分与性质
1、 H2O ① 是含矿溶液的主要组分，是矿物搬运矿质的介质； ② 是弱电解质，可部分电离出H+和OH-，使溶液中的物质发生 水解，形成化合物沉淀出来。
SnF4+2H2O=SnO2↓+4HF ③ 另外，H+和OH-增加可影响溶液物质变化，主要是酸碱性 （pH值）。
第六章 热液矿床概述
第二节 成矿物质的来源
一、介质的来源
1、岩浆热液(包括侵入岩浆热液和火山热液)
岩浆热液是岩浆中所含的水及其他挥发组分在岩浆上侵和冷凝 结晶过程中，由于温度、压力和成分的变化与其所溶解的化学 成分一起被析出形成的。
2、变质热液
变质热液是岩石在变质过程中随变质温度和压力不断增加依次 释放出来的粒间水、矿物的结晶水和结构水溶解了成矿物质形 成的。
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第六章 热液矿床概述
二、热液成分与性质
2、S 含矿溶液中硫的多少与H2S的解离有关，H2S的解离形式与温度 有关。 ①高温热液阶段 T>400℃，将分解为H2和S2分子。T>1500℃，将全部分解为 H2+S2分子，随着温度降低，又结合成H2S。 300~400℃，H2S以中性分子形式存在，不参与化学反应，因 此很少有硫化物出现。 ②中温阶段(300~200℃) 随着温度的下降，H2S在水中的溶解 度增大，同时将发生电离作用。 ③低温热液阶段(<200℃) 位于地表浅处，氧气较充足，溶液 中的硫往往氧化高价硫，形成一些硫酸盐矿物（重晶石、石膏5、 天青石、明矾石等）。
矿床学课件第五章气水热液矿床
16
二、气水热液来源
岩浆热液 热
热 液
液
变质热液
成
来
因
源
地下水热液
类
型
海水热液
17
1、岩浆热液
指与岩浆处于平衡或从岩浆中分出的气水溶液。据A.卡迪 克等计算，基性岩浆含水不少于1%，有的可达5-6%；酸 性岩浆含水不少于2%，有的可达10%。水从岩浆中分出的 主要因素是由于温度和压力的降低。
如岩浆上升到浅部，因压 力较低而使岩浆分馏，水 可呈蒸气状态逸出，然后 再聚集成热水溶液；若深 度较大、压力较高，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。
2、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。据A.萨乌科夫计算，密度为2.5×103（kg/m3）的泥 质沉积岩，变质时将失水5-1%；若以4%计，则1km3的 沉积物中将释放出1亿t水。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。
4
2、含矿气水热液
含矿气水热液是指含有用组分的气水热液，简 称含矿热液。
3、气水/气化热液矿床
在地壳岩石中由各种来源的含矿气水热液通 过交代、充填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。
5
二、矿床特征
1、矿床产于已固化的岩石中，即成矿晚于 围岩，属于后生矿床；
2）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 动所产生的系列裂隙及断层。
27
根据热液活动与构造的关系：
28
① 导矿构造：
导矿构造通常是一些深大断裂，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 热液引入矿田及矿带的构造，即深部热液流通的 通道。故成矿溶液基本上是形成于地壳深处。
二、气水热液来源
岩浆热液 热
热 液
液
变质热液
成
来
因
源
地下水热液
类
型
海水热液
17
1、岩浆热液
指与岩浆处于平衡或从岩浆中分出的气水溶液。据A.卡迪 克等计算，基性岩浆含水不少于1%，有的可达5-6%；酸 性岩浆含水不少于2%，有的可达10%。水从岩浆中分出的 主要因素是由于温度和压力的降低。
如岩浆上升到浅部，因压 力较低而使岩浆分馏，水 可呈蒸气状态逸出，然后 再聚集成热水溶液；若深 度较大、压力较高，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。
2、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。据A.萨乌科夫计算，密度为2.5×103（kg/m3）的泥 质沉积岩，变质时将失水5-1%；若以4%计，则1km3的 沉积物中将释放出1亿t水。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。
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2、含矿气水热液
含矿气水热液是指含有用组分的气水热液，简 称含矿热液。
3、气水/气化热液矿床
在地壳岩石中由各种来源的含矿气水热液通 过交代、充填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。
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二、矿床特征
1、矿床产于已固化的岩石中，即成矿晚于 围岩，属于后生矿床；
2）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 动所产生的系列裂隙及断层。
27
根据热液活动与构造的关系：
28
① 导矿构造：
导矿构造通常是一些深大断裂，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 热液引入矿田及矿带的构造，即深部热液流通的 通道。故成矿溶液基本上是形成于地壳深处。
第06章、气水热液矿床概论5.11
六、气水热液矿床成矿方式
（二）交代作用及标志
2．类型：
① 扩散交代 交代过程中组份的带入或带出，是依靠热液中 的组份浓度与围岩粒间溶液中组份浓度之差（浓度 梯度），以分子或离子扩散的方式进行的，并且总 是由高浓度向低浓度扩散。
浓度梯度是扩散交代的必要条件。
六、气水热液矿床成矿方式
（二）交代作用及标志
⑤ 成矿作用具有多阶段性 ⑥ 矿床的矿石矿物以金属硫化物为主（Cu、 Mo、Pb、Zn、Hg、Sb、Ag…）另外有部分 金属氧化物和含氧盐（W、Sn、Fe、U……）
二、含矿气水热液的来源
根据成因不同主要以下几种来源：
二、含矿气水热液的来源
1、岩浆热液（包括侵入岩浆热液和火山热液）
根据实验表明岩浆在高 温、高压下可溶解相当量 的水。
200℃~300℃。
原因：
二、含矿气水热液的来源 2、地下水热液
地下热卤水的形成关键在于地下水如何形 成含矿的热液，形成的方式可能有多种多样： ① 流经含蒸发盐类矿物的地层，溶解盐类矿 物使地下水的含盐度增高。 ② 从围岩、矿源层、先期已形成的矿床中获 取成矿物质，地下水的温度越高摄取的成矿 物质越多。 ③ 与其它含矿热液混合。
矿质+变质水→含矿变质热液
二、含矿气水热液的来源 4．海水热液
主要产生于大陆边 缘海洋环境中，大陆 边缘往往是构造断裂 发育地带，海水沿海
底深大断裂下渗，受
到深部热源的影响， 受热温度增高而上升
形成环流。
二、含矿气水热液的来源 4．海水热液
二、含矿气水热液的来源
岩浆水: δD：-40— -80‰，δ18O： +6~+9‰
二、含矿气水热液的来源 2、地下水热液
第三章-气液矿床
2
变质水的形成作用
变质作用与脱气（水 ）
4.地下热卤水，或称地下水热液
又可分成两个亚类：同生沉积溶液和后生下渗溶液。 ① 同生沉积水 ——又叫同生水； ——建造水（地层水）： 是指在沉积物形成时一起被埋入在沉积物中或在成岩过 程中产生的溶液，这些溶液在沉积物固结成岩之后或成岩期 后的挤压作用而汇集在一起形成“囚水” ，“封存水” ， “建造水（地层水）”。 按照沉积背景的不同，又可分为海成溶液和陆成溶液。
外压力：
当构造运动发生时则可产出大量断层，勾通了地壳深处岩浆活 动的地区或地下深处汇集在一起的热液区，促使深处的热液在地表不 同部位压力差的驱使下向减压方向运移。
虹吸作用：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当构造形成大量裂隙时，尤其是那些隐伏于地下并未与地表勾通 的裂隙，开始形成张口，此时裂隙中处于真空状态，产生负压力，从 而能吸取周围的含矿热液（虹吸作用），并产生沉淀。这实质上也是 压力差所产生的运移，大多数矿脉，如阿尔卑斯型Pb,Zn矿脉，被认 为是这样形成的。
海水热液及其成矿模式
海水可以在海底岩石中下渗几公里，甚至十几公里，然 后变成上昂热液，在深部的环流过程中，可以与所途径的岩石发 生水岩反应，变成含矿热卤水，然后沿着海底断裂上升至海底， 形成海底喷发和海底“烟囱”。 近代海水的δD和δ18OH O都近于0‰（或均为1‰±5‰）含
2
SO42-，盐度3.5%。
④呈真溶液的形式：
由于在气水热液矿床中，矿物大多以硫化物的形式出现，因此 人们早就认为成矿物质是以简单硫化物的真溶液的形式被搬运的。 但是这种看法很快能为人们所否定。因为发现重金属硫化物在 水中的溶解度极小，例如铜的硫化物在不同温度（25℃～400℃）和 不同的PH值（<7～13）的溶液中，溶解度变化范围为10×10-6～ 2.3×10-24克分子/升。此外，矿物中的其它金属矿物如赤铁矿、锡 石、黑钨矿等基本上也是不溶于水的。那么，要形成硫化物矿床， 就需要多得不可估量的海水，例如有人估算过要想沉淀几吨硫化铜 矿石，就需要整个地中海那么多的海水，这当然是不可能的。
变质水的形成作用
变质作用与脱气（水 ）
4.地下热卤水，或称地下水热液
又可分成两个亚类：同生沉积溶液和后生下渗溶液。 ① 同生沉积水 ——又叫同生水； ——建造水（地层水）： 是指在沉积物形成时一起被埋入在沉积物中或在成岩过 程中产生的溶液，这些溶液在沉积物固结成岩之后或成岩期 后的挤压作用而汇集在一起形成“囚水” ，“封存水” ， “建造水（地层水）”。 按照沉积背景的不同，又可分为海成溶液和陆成溶液。
外压力：
当构造运动发生时则可产出大量断层，勾通了地壳深处岩浆活 动的地区或地下深处汇集在一起的热液区，促使深处的热液在地表不 同部位压力差的驱使下向减压方向运移。
虹吸作用：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当构造形成大量裂隙时，尤其是那些隐伏于地下并未与地表勾通 的裂隙，开始形成张口，此时裂隙中处于真空状态，产生负压力，从 而能吸取周围的含矿热液（虹吸作用），并产生沉淀。这实质上也是 压力差所产生的运移，大多数矿脉，如阿尔卑斯型Pb,Zn矿脉，被认 为是这样形成的。
海水热液及其成矿模式
海水可以在海底岩石中下渗几公里，甚至十几公里，然 后变成上昂热液，在深部的环流过程中，可以与所途径的岩石发 生水岩反应，变成含矿热卤水，然后沿着海底断裂上升至海底， 形成海底喷发和海底“烟囱”。 近代海水的δD和δ18OH O都近于0‰（或均为1‰±5‰）含
2
SO42-，盐度3.5%。
④呈真溶液的形式：
由于在气水热液矿床中，矿物大多以硫化物的形式出现，因此 人们早就认为成矿物质是以简单硫化物的真溶液的形式被搬运的。 但是这种看法很快能为人们所否定。因为发现重金属硫化物在 水中的溶解度极小，例如铜的硫化物在不同温度（25℃～400℃）和 不同的PH值（<7～13）的溶液中，溶解度变化范围为10×10-6～ 2.3×10-24克分子/升。此外，矿物中的其它金属矿物如赤铁矿、锡 石、黑钨矿等基本上也是不溶于水的。那么，要形成硫化物矿床， 就需要多得不可估量的海水，例如有人估算过要想沉淀几吨硫化铜 矿石，就需要整个地中海那么多的海水，这当然是不可能的。
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WO2CI2＋ 2CaCO3＝＝CaWO4 + CaCI2 + 2CO2
中国地质大学
（3）围岩的岩性和构造
由于围岩的化学活泼性有很大的差别，因此含矿气液对不同化学成分和性 质的围岩所发生的交代作用常有很大的差别。例如化学性质活泼的灰岩远比页岩 和砂岩更易遭受交代。同样，碳酸盐质胶结的砂岩（钙质砂岩），远比硅质胶结 的砂岩易于交代。所以成矿气液在流经各种围岩时，会发生十分明显的选择性交 代。
中国地质大学
2.交代作用及交代矿床
1） 概念： 热液（流体）与围岩发生化学反应或置换作用称为交代作用。由交代作用造 成矿质的聚集而形成的矿床称为交代矿床。 交代作用的特点：
（a）原矿物的溶解与新矿物的沉淀同时进行； （b）在交代过程中岩石始终处于固体状态； （c）交代前后岩石体积基本不变。
交代作用发生的基本条件： 围岩化学性质活泼；有组分浓度差或压力差； 热液体系的物理化学性质（温度和压力条件）。
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充填作用形成的矿石构造
角砾状构造
环状构造 中国地质大学
充填矿床中的矿石构造
（1）梳状构造；
（2）鸡冠状构造；
（3）角砾状构造
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充填矿脉特征
各式各样的裂隙脉 A-囊状矿脉；B-透镜状矿脉；C-席状脉；D-雁行状 矿脉；E-链环状矿脉。
充填脉中矿物的生长情况 1-脉壁；2-石英晶体；3-闪 锌矿；4-紫水晶；5-晶洞
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气水热液矿床成矿作用的主要方式
五、气水热液矿床的形成方式
热液矿床形 成方式
充填作用 交代作用
充填矿床 交代矿床
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1.充填作用及充填矿床
1）概念： 含矿气水热液在化学性质不活泼的围岩中流动时，基本上不与围岩发生物 质成分的交换，主要是由于物化条件的改变，使热液中的成矿物质直接沉淀于已 有的各种裂隙和孔隙内的作用，称为充填作用。 由充填作用方式形成的矿床称为充填矿床。 充填作用发生的基本条件： 围岩化学性质不活泼； 围岩中有裂隙或孔洞； 矿质的沉淀受物理化学条件影响，没有明显化学反应。
(2) 最适宜的岩石孔隙度 都具有不同的孔隙度特性，这种特性就决定了只有其 中某些岩层最有利于溶液的渗滤作用，并可发生选择交代作用。
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（2）温度和压力
含矿的气水热液在高温条件下具有很大的扩散能力和化学活动性，因此容 易与围岩发生强烈的交代作用。
在高压条件下，几乎所有的岩石都可以与热液发生交代反应。 因此，温度和压力是影响交代作用进行的重要外部因素。当然，有些类型 的反应如那些其生成物中有气体产生的交代作用，压力太大反而不利于气体生成 物的逸出，因而不利于反应的进行。例如
另外，围岩裂隙的发育程度和破碎对于交代作用的进行也有很大影响，裂隙越 发育，破碎越厉害，越有利于气液的流动和集中，反应作用的表面积就越大，岩 石与热液之间的反应机会就越多，交代作用也越彻底。
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5）选择交代作用
当热液流经不同性质的围岩时常会产生交代程度的明显差异，此种现象是选择性 交代的结果。交代成因的矿石严格地集中在一定的接触带或岩层中。
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交代矿床的矿体与矿石特征
A
B
C
D
E悬挂状的围岩碎块残留体；B-矿体中保留围岩的层理；C-保留原来围岩的 褶皱构造；D-热液沿裂隙脉迁移，顺层交代，矿体与围岩层理一致；E-晶形很好的晶 体；F-交代成因的变斑晶；G-非交代成因的变斑晶（同沉积或成岩py,导致围岩结构改 变）；H-矿体的边界不规则。
切穿硅质-泥质岩的石英锡石-电气石脉，交代作 用沿泥质薄层发育
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选择交代作用的影响因素
(1) 岩石化学性质的影响：根据有利于交代作用的程度，一般可把岩石分为三类： ①有利于交代作用的岩石，如石灰岩、白云岩、火山碎屑岩等，②不完全利于 交代作用的岩石，如酸性、；基性和硷性成分的深成岩和熔岩，变质岩、长石 砂岩等，⑧不利于交代作用的岩石，如石英岩、泥质页岩、砂岩等。
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4）影响交代作用的因素
（1）热液组分的活动性及浓度， 一般说来，化学性质越活泼，浓度越大，交代作用就越强烈。按照体系活 动性，气水热液中的组分可以分为两类： 惰性组分：指围岩与热液接触时不发生显著交代作用的那些组分，即不易 为热液带入带出的那些组分。 活动性组分：在交代作用中易为热液带入带出的那些组分。 按其相对活动性由大到小排列为： 最活动的：H2O，CO2 多数情况下活动的：S，SO2，Cl，K2O，Na2O，F 在强交代中活动的：O2，CaO，MgO，FeO，SiO2 一般最不活动的：P2O5，Al2O3，TiO2.
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A-面式交代；
交代矿体类型 B-有浸染外缘的交代； C-浸染式交代
矿体
围岩 矿体（白色）中的围岩残留
受裂隙控制的交代矿脉 中国地质大学
3）交代作用的类型
根据溶液搬运组分的方式，分为两种类型 （1）扩散交代作用：组分的带入和带出靠停滞的粒间溶液中离子或分子扩 散进行的交代作用。 引起扩散的条件是组分的浓度差（浓度梯度），扩散作用总是从高浓度向 低浓度方向进行。 扩散方式中，组分移动主要是粒间溶液，扩散缓慢，作用的范围较小。 （2）渗透交代作用：组分的带入和带出靠孔隙或裂隙中渗透流动的溶液进 行的交代作用。 渗透交代作用的条件是压力差，渗透流动是从高压向低压方向进行。 组分移动依靠裂隙中流动的溶液，交代作用的强度较大，范围往往很大， 可达几百公里。
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2）充填矿床的特征
（1）充填矿床是典型的后生矿床，因为矿体比围岩形成时间要晚得多。
（2）矿体形态：多呈脉状，受裂隙控制， （3）矿体与围岩接触界线规则清楚，为突变接触关系，矿脉两壁平直 或相互吻合。 （4）矿石构造：典型的矿石构造有对称带状构造、梳状构造、晶洞构 造、晶簇构造、角砾状构造等。 石英脉型钨、锡、金矿等为典型的充填矿床。
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2）交代矿床的特征
(1)矿体形态多不规则，矿体与围岩没有明显界线，呈渐变过渡接触关系。 (2)矿体中常见交代残余的围岩块体。 (3)矿石常发育交代结构、交代残余结构构造（矿石中常保存原岩的结构构造， 如层理、交错层、片理、化石… ）。 (4)由交代形成的矿物常有较好的晶形。 （5）围岩蚀变发育
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（3）围岩的岩性和构造
由于围岩的化学活泼性有很大的差别，因此含矿气液对不同化学成分和性 质的围岩所发生的交代作用常有很大的差别。例如化学性质活泼的灰岩远比页岩 和砂岩更易遭受交代。同样，碳酸盐质胶结的砂岩（钙质砂岩），远比硅质胶结 的砂岩易于交代。所以成矿气液在流经各种围岩时，会发生十分明显的选择性交 代。
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2.交代作用及交代矿床
1） 概念： 热液（流体）与围岩发生化学反应或置换作用称为交代作用。由交代作用造 成矿质的聚集而形成的矿床称为交代矿床。 交代作用的特点：
（a）原矿物的溶解与新矿物的沉淀同时进行； （b）在交代过程中岩石始终处于固体状态； （c）交代前后岩石体积基本不变。
交代作用发生的基本条件： 围岩化学性质活泼；有组分浓度差或压力差； 热液体系的物理化学性质（温度和压力条件）。
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充填作用形成的矿石构造
角砾状构造
环状构造 中国地质大学
充填矿床中的矿石构造
（1）梳状构造；
（2）鸡冠状构造；
（3）角砾状构造
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充填矿脉特征
各式各样的裂隙脉 A-囊状矿脉；B-透镜状矿脉；C-席状脉；D-雁行状 矿脉；E-链环状矿脉。
充填脉中矿物的生长情况 1-脉壁；2-石英晶体；3-闪 锌矿；4-紫水晶；5-晶洞
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气水热液矿床成矿作用的主要方式
五、气水热液矿床的形成方式
热液矿床形 成方式
充填作用 交代作用
充填矿床 交代矿床
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1.充填作用及充填矿床
1）概念： 含矿气水热液在化学性质不活泼的围岩中流动时，基本上不与围岩发生物 质成分的交换，主要是由于物化条件的改变，使热液中的成矿物质直接沉淀于已 有的各种裂隙和孔隙内的作用，称为充填作用。 由充填作用方式形成的矿床称为充填矿床。 充填作用发生的基本条件： 围岩化学性质不活泼； 围岩中有裂隙或孔洞； 矿质的沉淀受物理化学条件影响，没有明显化学反应。
(2) 最适宜的岩石孔隙度 都具有不同的孔隙度特性，这种特性就决定了只有其 中某些岩层最有利于溶液的渗滤作用，并可发生选择交代作用。
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（2）温度和压力
含矿的气水热液在高温条件下具有很大的扩散能力和化学活动性，因此容 易与围岩发生强烈的交代作用。
在高压条件下，几乎所有的岩石都可以与热液发生交代反应。 因此，温度和压力是影响交代作用进行的重要外部因素。当然，有些类型 的反应如那些其生成物中有气体产生的交代作用，压力太大反而不利于气体生成 物的逸出，因而不利于反应的进行。例如
另外，围岩裂隙的发育程度和破碎对于交代作用的进行也有很大影响，裂隙越 发育，破碎越厉害，越有利于气液的流动和集中，反应作用的表面积就越大，岩 石与热液之间的反应机会就越多，交代作用也越彻底。
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5）选择交代作用
当热液流经不同性质的围岩时常会产生交代程度的明显差异，此种现象是选择性 交代的结果。交代成因的矿石严格地集中在一定的接触带或岩层中。
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交代矿床的矿体与矿石特征
A
B
C
D
E悬挂状的围岩碎块残留体；B-矿体中保留围岩的层理；C-保留原来围岩的 褶皱构造；D-热液沿裂隙脉迁移，顺层交代，矿体与围岩层理一致；E-晶形很好的晶 体；F-交代成因的变斑晶；G-非交代成因的变斑晶（同沉积或成岩py,导致围岩结构改 变）；H-矿体的边界不规则。
切穿硅质-泥质岩的石英锡石-电气石脉，交代作 用沿泥质薄层发育
中国地质大学
选择交代作用的影响因素
(1) 岩石化学性质的影响：根据有利于交代作用的程度，一般可把岩石分为三类： ①有利于交代作用的岩石，如石灰岩、白云岩、火山碎屑岩等，②不完全利于 交代作用的岩石，如酸性、；基性和硷性成分的深成岩和熔岩，变质岩、长石 砂岩等，⑧不利于交代作用的岩石，如石英岩、泥质页岩、砂岩等。
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4）影响交代作用的因素
（1）热液组分的活动性及浓度， 一般说来，化学性质越活泼，浓度越大，交代作用就越强烈。按照体系活 动性，气水热液中的组分可以分为两类： 惰性组分：指围岩与热液接触时不发生显著交代作用的那些组分，即不易 为热液带入带出的那些组分。 活动性组分：在交代作用中易为热液带入带出的那些组分。 按其相对活动性由大到小排列为： 最活动的：H2O，CO2 多数情况下活动的：S，SO2，Cl，K2O，Na2O，F 在强交代中活动的：O2，CaO，MgO，FeO，SiO2 一般最不活动的：P2O5，Al2O3，TiO2.
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A-面式交代；
交代矿体类型 B-有浸染外缘的交代； C-浸染式交代
矿体
围岩 矿体（白色）中的围岩残留
受裂隙控制的交代矿脉 中国地质大学
3）交代作用的类型
根据溶液搬运组分的方式，分为两种类型 （1）扩散交代作用：组分的带入和带出靠停滞的粒间溶液中离子或分子扩 散进行的交代作用。 引起扩散的条件是组分的浓度差（浓度梯度），扩散作用总是从高浓度向 低浓度方向进行。 扩散方式中，组分移动主要是粒间溶液，扩散缓慢，作用的范围较小。 （2）渗透交代作用：组分的带入和带出靠孔隙或裂隙中渗透流动的溶液进 行的交代作用。 渗透交代作用的条件是压力差，渗透流动是从高压向低压方向进行。 组分移动依靠裂隙中流动的溶液，交代作用的强度较大，范围往往很大， 可达几百公里。
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2）充填矿床的特征
（1）充填矿床是典型的后生矿床，因为矿体比围岩形成时间要晚得多。
（2）矿体形态：多呈脉状，受裂隙控制， （3）矿体与围岩接触界线规则清楚，为突变接触关系，矿脉两壁平直 或相互吻合。 （4）矿石构造：典型的矿石构造有对称带状构造、梳状构造、晶洞构 造、晶簇构造、角砾状构造等。 石英脉型钨、锡、金矿等为典型的充填矿床。
中国地质大学
2）交代矿床的特征
(1)矿体形态多不规则，矿体与围岩没有明显界线，呈渐变过渡接触关系。 (2)矿体中常见交代残余的围岩块体。 (3)矿石常发育交代结构、交代残余结构构造（矿石中常保存原岩的结构构造， 如层理、交错层、片理、化石… ）。 (4)由交代形成的矿物常有较好的晶形。 （5）围岩蚀变发育