第六章 热液矿床各论(火山-次火山热液矿床)

第六章热液矿床各论

四火山-次火山热液矿床

（一）概述

1、概念：在火山喷发作用的晚期或间歇期，喷气和热液活动非常强烈，气液中通常含有大量的重金属化合物，在一定的地质条件和物化条件下，这些气液与围岩、与海水或气液之间发生作用，使其中的有用组分聚集和沉淀，形成火山热液矿床。

2、火山-次火山热液矿床的特点：

（1）矿床常产于火山岩地区，在矿区内或其附近常有同期的火山岩、次火山岩或侵入体分布，矿化主要发生于火山活动的晚期或间歇期；

（2）矿化主要发生于地表、海底或地下浅处（＜1～2km＝，成矿温度范围较大（50-500℃）；

（3）成矿介质复杂多样，有喷气、热液，或火山口附近被烤热的湖水、地表水、海水等；

（4）火山机构控矿明显，如火山口、火山颈、角砾岩筒、环状裂隙、放射性裂隙等，因此矿体常具复杂独特的形态和产状特征；

（5）多数矿床围岩蚀变强烈，既有高温蚀变（如钾化、云英岩化、黑云母化、钾长石化等），又有中低温蚀变（如硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等），蚀变范围广，与矿化关系密切；

（6）矿石物质成分复杂，组构多样，主要的金属矿物主要有元素单质（Cu、Ag、Au 等）、氧化物（磁铁矿、锡石、黑钨矿等）、金属硫化物（黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿等）。

3、火山-次火山热液矿床的工业意义：

火山-次火山热液矿床分布很广，规模较大，矿种多，矿石质量好。主要矿产有Fe、Cu、Mo、Sn、Pb、Zn、Au、Ag、U等金属矿产、稀有分散元素（Be）以及萤石、明矾石、硫等非金属矿产。

（二）火山热液矿床的成矿作用和主要类型矿床的地质特征

火山热液矿床的成矿作用有三：（1）火山喷气作用（2）火山热液作用（3）次火山热液作用。据此，并根据产出的环境，将该类矿床分为四个亚类：（1）陆相火山喷气矿床（2）陆相火山热液矿床（3）陆相次火山热液矿床（4）海相火山热液－沉积矿床。

1、陆相火山喷气矿床

此类矿床仅限于火山活动区，数量不多，规模有限，形成温度高（600～1100℃）。矿体呈似层状，与火山岩互层产出，或呈脉状或似脉状充填于火山通道的裂隙中。有关矿产主要为自然硫、雄黄（AsS）、雌黄(As2S3)、萤石和硼矿等。典型矿床有我国台湾和日本的自然硫矿床和黄铁矿矿床。

2、陆相火山热液矿床

陆相火山活动中，在地表或近地表，由于火山热液中成矿物质直接晶出或经化学反应形成的矿床，称为陆相火山热液矿床。

此类矿床主要产于基性、中性、酸性火山岩及火山碎屑岩中。矿产由火山喷发产生的热液交代火山岩或其它岩石，或充填于火山岩喷气孔和裂隙中形成，矿体产状复杂多样，有层状、似层状，也有巢状、脉状及不规则状。

矿石中以中低温矿物组合为主，主要为硫盐、硫酸盐、铁的氧化物、明矾石等。围岩蚀变发育，常见有青盘岩化、绿泥石化、绢云母化、硅化、泥化、明矾石化等。矿石品位富、

矿床规模不等，主要矿产有：

（1）玄武岩中的自然铜－沸石矿床

自然铜充填于玄武岩、玢岩等岩石的气孔之中或在火山碎屑岩中以胶结物的形式存在，共生矿物有沸石、葡萄石、石英、方解石等矿物。此类矿床规模不大，分布不广，以美国元古代苏比利尔湖铜矿床和我国四川二叠系玄武岩中的自然铜矿床为代表。

（2）安山岩中的金－铜石英脉型金－铜矿床

以我国台湾的金瓜石为典型代表，矿床中的大部分矿体产在以英安岩为主的第三纪火山岩中，受构造裂隙控制，呈脉状，主要矿脉长1500m，厚5-10m，延深700m以上。矿体围岩蚀变发育，主要有青盘岩化、硅化、黄铁矿化、明矾石化及粘土化等。矿石矿物组合为：金属矿物－黄铁矿、硫砷铜矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、自然金、银金矿、金银矿等；非金属矿物－石英、方解石、重晶石、明矾石等。矿石中金品位2-10g/t，银10-40g/t，深部以铜为主，品位0.7-0.8%。此矿床是世界著名的超大型金矿床之一。

江苏的铜井金－铜矿床也属此类

（3）火山岩中的金－银碲化物矿床

矿床与白垩纪－第三纪的安山岩、英安岩和粗面岩具密切的时间、空间及成因联系中，矿体呈脉状、复脉状成群产于火山岩系中的角砾岩管内及四周的放射状裂隙或其它裂隙中。矿石矿物以金银的碲化物为主，如碲金矿、碲金银矿、碲银矿，此外尚有硒银矿和极少的自然银；脉石矿物为石英、冰长石、菱铁矿和萤石等。金的品位很高，平均75-130×10-6，有的可达几kg/t。

以美国的克里普尔－克里克金矿最为典型，这类矿床在环太平洋的许多国家都有分布。

（4）火山岩中的铅锌多金属矿床

矿床发育于凝灰岩或其它火山岩中，常伴有次火山岩，矿体，分布于火山沉积岩层背斜核部或两翼的层间破碎带中，呈鞍状、层状、透镜状，也有脉状者。矿石矿物成分有菱铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿及银矿物和金矿物、方解石、重晶石。如我国云南的老银厂、江西德兴及东南沿海中生代火山岩中都有这种矿床分布。

（5）汞和汞锑矿床

与火山作用有关的汞矿床约占世界汞矿床的一半以上。矿床主要分布在环太平洋及地中海的新生代火山活动带，多数产在玄武岩、安山岩和流纹岩中，少数产于碱性岩、粗面岩中，矿体呈脉状、网脉状产于火山喷出岩和沉积岩中。矿石矿物主要为辰砂和辉锑矿，其它金属矿物有白铁矿和黄铁矿等。意大利的阿米阿塔矿床即属此类。

（6）萤石矿床

火山岩中的萤石矿床是最主要的类型之一，我国浙江省中生代建德系火山岩中的萤石矿床，质好量大，是我国最主要的萤石产区

火山岩系主要为流纹岩、凝灰岩、凝灰角砾岩和集块岩，矿体呈脉状，矿石属萤石－石英建造。围岩蚀变有硅化、高岭土化和绢云母化。

（7）明矾石矿床

明矾石矿床产于中酸性蚀变岩中，如流纹岩、安山岩及凝灰岩中，附近常有次火山岩，明矾石矿床石明矾石化蚀变岩组成的。

我国浙江（平阳矾山）和安徽（庐江地区）明矾石矿床质高量大，是明矾石的重要产地。

3、陆相次火山热液矿床

根据赋矿围岩岩性，可分为斑岩型矿床和玢岩铁矿床两类。

“玢岩铁矿”是我国地质工作者首先提出，其涵义类似斑岩铜矿的概念，用来代表在特定地质条件下具有统一成因的一组矿床。具体是指产在陆相安山质火山岩分布区，与辉石闪长玢岩次火山岩、火山－侵入岩体在时间、空间及成因上有联系的一组以铁为主的矿床。江

苏宁芜火山岩区的铁矿是此类矿床较全面、较有代表性的实例。

铁矿化往往围绕一个火山－侵入活动中的次火山岩（辉石闪长玢岩－辉石闪长岩）分布，受各种构造（角砾状构造、原生裂隙、接触带构造、围岩中的断裂裂隙及层间裂隙构造等）控制明显由岩体内部－接触带－围岩，常出现几种矿化类型

（1）陶林式：岩体中心浸染状和细脉状矿化－岩浆熔离成因；

（2）凹山式：岩体顶部、边部的脉状、网脉状、角砾状矿化－伟晶高温气液充填～交代成因；

（3）梅山式(凤凰山式)：岩体与安山岩、凝灰岩(灰岩、砂岩)接触带上的块状、角砾状矿化－接触交代型矿化；

（4）龙虎山式：岩体附近火山岩中的脉状、网脉状矿化－中温热液充填型矿化：

（5）龙旗山式：岩体附近火山沉积岩中的层状（赤铁矿）铁矿化－火山沉积矿化。

除火山－沉积型矿体外，其余各类型围岩都有不同程度的蚀变现象，时间上可分为三期，早期以钠长石化、钠柱石化、透辉石化、石榴石化，中期以阳起石化、绿帘石化、绿泥石化、金云母化和碳酸盐化为特征，晚期蚀变主要有黄铁矿化、硅化、水云母化、高岭土化等；空间上，围岩蚀变常具有分带现象，一般分为：A、岩体下部浅色蚀变带――主要由早期蚀变产物辉石、钠长石构成；B、岩体上部至接触带附近安山岩中的深色蚀变带――主要由早期蚀变产物石榴石、辉石及中期蚀变的绿帘石、绿泥石组成；C、接触带之上的上部浅色蚀变带――主要由黄铁矿化、硅化、石膏化和泥化带组成。上述蚀变分带可作为直接找矿标志。

4、海相火山热液－沉积矿床

以火山成因的块状硫化物矿床（VMS-V olcanogenic Massive Sulfide Deposit）最为典型。块状硫化物矿床，又称黄铁矿型矿床，是指与海底火山活动有关的，矿体呈层状、似层状和透镜状，矿石中硫化物(黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等)体积大于50%，具有典型的块状构造的硫化物矿床。矿石中金属硫化物以黄铁矿、磁黄铁矿为主（占金属硫化物的50%以上）。此类矿床是铜的主要来源(第三位)，铅、锌的重要来源。

VMS型矿床是一种非常重要的矿床类型。主要形成于海底或接近海底的条件下，成矿温度介于50-400℃，与海相火山喷发晚期或间歇期火山气液作用有关，往往围绕火山喷发中心成群成带出现，如日本和我国甘肃白银厂等地。其地质特征主要表现在：（1）这类矿床多产在不同岩相、不同岩性火山岩的接触部位，火山熔岩、火山碎屑岩的顶部或附近，矿化多发生于火山活动的末期或间歇期，成因上与火山沉积作用密切相关，实际上是热液矿床与沉积矿床的一种过渡类型，因此有人将其归为火山沉积矿床；

（2）矿体多呈与火山岩整合产出的层状、似层状、凸镜状以及交错的脉状、网脉状，矿体与围岩形成于时间上相近的连续的地质过程中，全部或部分具同生性；

（3）矿体的顶底板发育较强烈的围岩蚀变现象，常见的蚀变类型有硅化、绢云岩化、青盘岩化、黄铁矿化、重晶石化、石膏化、泥化等，有时围岩蚀变具分带现象；

（4）矿床的成矿元素主要是亲铜元素和部分铁族元素，常见矿物有黄铁矿、磁黄铁矿以及铜、铅、锌的硫化物、金银矿物等；矿石构造多呈块状，其次为层纹状、条带状、浸染状、角砾状构造，矿石结构以均匀的结晶粒状结构为主，次为胶状、变胶状和各类交代结构。

（5）Sawkins(1976)按成矿构造背景、元素共生组合将此类矿床分为四种亚类。

一斑岩型矿床

（一）概述

1、概念：斑岩型矿床（Porphyry Deposit），又叫“细脉浸染状矿床”。二十世纪初（1905 年）美国发现了第一个斑岩型铜矿床，即著名的宾厄姆矿床(Bingham),之后又在附近几个洲相继发现了一些同样矿床。由于此类矿床的矿体主要产于斑岩里，便称之为斑岩铜矿（1942年，贝特曼），而类似矿床统称为斑岩型矿床。随后加拿大、墨西哥、智利、秘鲁、前苏联等许多国家找到了此类矿床。

同时越来越多的矿床资料表明，此类矿床的矿体并不完全限定在斑岩体里，可产在围岩中。但与斑岩体存在着成因联系是此类矿床的共同特征，因此人们仍之为斑岩型矿床。前苏联人称之为“细脉浸染状矿床”，比较突出地反映了这类矿床的矿化特点。

因此，所谓斑岩型矿床就是在分布和成因上与一些弱酸性的斑岩类小侵入体有关的，规模巨大的，低品位的细脉浸染型矿床，其矿体可以产在斑岩体内部，也可以产在围岩中。

2、斑岩型矿床的工业意义

以往认为以Cu、Mo为主，近几年来，又发现斑岩型W、Sn、Au、Ag、Pb、Zn等矿床。据统计，1/3的斑岩型钼矿床中含有钨，所有斑岩钨矿中均含钼。此类矿床工业意义表现在：

（1）规模大――如斑岩Cu矿占世界已探明的铜储量的一半以上，单个矿床的矿石量一般都在1000万吨以上，甚至达几亿、几十亿吨；有些矿床的含铜量超过1000万吨，我国德兴铜矿铜储量830万吨；钼矿储量的2/3来自斑岩钼矿床；

（2）埋藏浅，易开采――很适合大规模机械化开采，降低开采成本，降低了工业品位；

（3）矿石品位低，但矿化均匀――开采品位与开采规模、开采条件、可综合利用组分等密切相关，最早开采铜矿石品位2%，1945年1.3%，1970年0.65%，1985年含铜0.4-0.8%，现在0.2%左右；

（3）矿石成分简单，易选；

（4）可供综合利用的矿种多，除铜、钼、钨、锡、金、铅、锌外，尚有银、硒、碲、铼等。

（二）斑岩型矿床的地质特征和成因――以斑岩型铜（钼）矿床为例

1、斑岩型铜（钼）矿床地质特征

（1）时空分布特征，从世界各地斑岩型铜矿的分布来看，绝大多数产于不同时代的褶皱带或褶皱带边缘与地台区结合地带,地理位置上主要集中在四个成矿带，即太平洋东岸铜矿带(矿床最多、储量最丰富，加拿大、美国、墨西哥、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、智利、阿根廷)、西南太平洋斑岩铜矿带(台湾、菲律宾、巴布亚新几内亚)、阿尔卑斯-喜马拉雅斑岩铜矿带(西班牙、南斯拉夫、罗马尼亚、保加利亚、土耳其、亚美尼亚、伊朗、阿富汗、巴基斯坦、西藏、缅甸、马来西亚、印尼)、苏联-蒙古-中国北部海西期斑岩铜矿带；从形成时代上看，主要属于中生代和新生代。

（2）时间上、空间上及成因上矿床与中酸性钙碱性浅成或超浅成的小型斑岩体（如花岗斑岩、花岗闪长斑岩、石英二长斑岩等）密切相关，而且斑岩体又与火山岩相关联。岩体规模较小，出露面积一般小于1-2km2，个别达10余km2，美洲27个斑岩型矿床的岩体出露面积平均1.96 km2，我国11个斑岩型矿床的9个含矿岩体出露面积小于1 km2（江西德兴朱砂红岩体仅为0.02 km2）；岩体的形成时代以中―新生代为主；含矿斑岩侵入体的化学成分以富钾为特征（K2O>Na2O）,岩体的酸性程度影响矿化类型，据统计SiO262-68%的斑岩主要形成铜矿床，SiO2＞68%的斑岩主要形成以钼为主的矿床。

（3）矿床受区域断裂构造带控制，空间分布均与深大断裂有关，但很少直接分布在深断裂带上，而多数分布在深断裂两侧的次级断裂工作系统中，呈带状分布；而矿体则受次级构造，即岩体和围岩中的微细裂隙控制或受斑岩体中角砾岩体控制。

（4）矿化多集中在岩体的顶部或附近围岩中，同一矿区，由于围岩岩性不同，可出现不同的矿化类型，如斑岩型（细脉浸染型）、接触交代型（与碳酸盐岩或凝灰岩接触）、次火山热液脉型（围岩中断裂发育）。矿体形态主要受复杂地质条件控制，斑岩型（全岩矿化）矿体呈柱状、筒状；接触交代型矿体呈环状、似层状；次火山热液脉型矿体则主要呈脉状。

（5）矿石的矿物组合中以金属硫化物为主，有黄铜矿、辉钼矿、斑铜矿、黝铜矿、辉铋矿、金、银等矿物，伴有黄铁矿，此外尚有石英和重晶石等，矿化具有元素的分带性和矿石构造的分带性，一般由中心向外：Mo-－Mo、Cu-－Cu-－Cu、S-－Au、Pb、Zn、Ag

(浸染状)(细脉浸染状)(细脉状)(脉状)

（6）围岩蚀变广泛而发育，蚀变范围可达几百米至几千米。具有明显的水平和垂直分带性，一般自沿体中心向外可分为：

①钾化带：钾长石化和黑云母化，矿物为钾长石、黑云母、石英；

②似千枚岩化带：绢云岩化、黄铁绢云岩化，主要矿物为石英、绢云母和少量黄铁矿；

③泥化带：粘土化，矿物组成有高岭土、绢云母、石英、绿泥石，此带一般不发育；

④青磐岩化带：矿物组合为绿帘石、绿泥石、碳酸盐、黄铁矿，该带呈面型分布，是重要的找矿标志。

斑岩铜矿床的热液蚀变分带研究具重要的理论和找矿意义，首先，它是寻找斑岩铜矿床的主要标志，常为找矿勘探提供有益的线索和明确的方向，而且已经取得了显著的找矿效果，如美国的克拉马祖矿床；其次，斑岩铜矿床热液蚀变特点也可以用来帮助判断矿床的侵蚀深度；此外，对热液蚀变矿物组合及各矿物中所含流体包裹体的研究，还可以提供成矿热液的性质、成矿温度、盐度以及热液来源等成矿理论信息。

2、斑岩铜（钼）矿床成因

关于斑岩铜矿床的成因问题，一直存在许多不同观点，大多数矿床学家认为斑岩铜矿床是岩浆-热液过程中形成的，它们与斑岩类侵入体有密切的成因联系。然而，对其形成过程、含矿热液及成矿物质来源、斑岩的形成深度及与火山岩和深成岩的关系等许多具体问题仍存在着不同观点。有关斑岩铜矿床成因的主要观点有：

（1）热液作用成矿观点

上世纪二十年代由Lindgren提出，认为斑岩型铜矿是深成岩浆热液在中温条件下形成的。单就成矿温度而言，斑岩型铜矿可以属于中温热液矿床，但由于斑岩型铜矿产生的地质条件、热液蚀变特征、矿化作用方式、矿物组合及组构等均与深成岩浆中温热液矿床不同，所以简单地划归中温热液矿床难以解释这类矿床的全部特征及其形成过程。

（2）“正岩浆”成矿观点

布尔赫姆(Burnham)和奈尔森（Nielsen）提出，认为成矿热液来自斑岩体内部，是由岩浆中所含的挥发分演变而成的，并且是由岩体中心向外和向上扩展的，随着温度的降低，便形成了相应的蚀变和矿化作用，该观点无疑解释了斑岩铜矿的一些蚀变和矿化作用的特点，但很难想象一个规模不大的斑岩侵入体能够含有那么大量的挥发份演变成热液，而形成规模巨大的矿体和广泛的蚀变作用。另外，流体包裹体测试表明，斑岩矿床成矿热液具岩浆热液和大气降水双重特征，说明成矿过程中有大气降水的参与，因此该观点是不全面的。

之后，又相继有人提出原生水与天水成矿观点、卤水成矿观点、岩浆水与天水混合热液成矿观点等。

越来越多的矿床资料表明，斑岩铜矿的下列特征有助于研究其成因和成矿作用过程：（1）根据近年来矿物包裹体测定结果，斑岩型矿床中黑云母600－700℃；绢云母－石英420℃；硫化物300－200℃，斑岩型铜矿的形成经历了高、中温热液阶段；

（2）硫同位素：分布范围窄，接近零值，-6.3--+3.6‰，接近陨石硫，因此成矿物质主要来自深部地壳或上地幔；

（3）与矿床有关的斑岩都与深大断裂有关；

（4）氢/氧同位素：成矿热液除来自岩浆外，部分可能来自下降的天水。

R.H.Sillitoe（1972）提出了板块构造成因模式，其成因机制是：大洋板块向大陆板

块俯冲，导致了富含硫化物深海沉淀物重熔和部分上地幔（大陆板块）物质重熔，重熔熔体上升，形成火山岩－次火山岩，含矿流体随之（次火山岩）上升，对已形成的次火山岩体进行交代，并充填裂隙之中，形成斑岩型铜矿床。

R.H.Sillitoe成因模式的理论依据是，环太平洋两岸的俯冲带上有许多大规模的斑岩型铜矿床出现。

另一种观点是“双层结构模式”，认为成矿的次火山岩体其深部有大型的矿源岩体，为其提供成矿物质，即深部矿源、浅部成矿的双层结构模式。

（三）斑岩矿床的其它主要类型

1、斑岩型金矿床

在我国，斑岩型金矿床是仅次于中深脉状和浅成脉状型金矿的第三种重要金矿床类型（刘连登等，1996）。依据斑岩型金矿床的共生元素或组合及矿石类型，斑岩型金矿床可分为三个亚类，伴生伴岩型金矿、共生斑岩型金矿和独立斑岩型金矿。

伴生型金矿是指：金为次要组份（金品位小于0.4g/t），不据单独回收价值，而以副产品形式综合回收的伴岩型矿床，如江西德兴、西藏玉龙等斑岩型铜（金）矿床；共生斑岩型金矿指金品位大于0.4g/t，能以金为主或金与主金属并重回收的斑岩型矿床，如福建省紫金山、山东七宝山等斑岩型铜－金矿床；独立斑岩型金矿指以金为唯一或主要组分回收的斑岩型矿床，如河北峪耳崖、黑龙江团结沟金矿等

2、斑岩型钨矿床――广东莲花山钨－金矿床

3、斑岩型锡矿床

4、斑岩型铀矿――江西、浙江等地

5、斑岩型铅锌矿床