第六章热液矿床各论(地下水热液矿床)

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第六章热液矿床各论 三 地下水热液矿床 （一）概述

一、1、地下水热液矿床：与岩浆活动无直接关系，在地壳浅部和表层的地热异常区，由地热或地热增温率导致的岩层内同生水或循环地下水活动性增强，萃取围岩中的成矿物质形成的含矿溶液，称为地下水含矿热液，当地下水含矿热液运移到有利构造和围岩中，通过充填和交代的成矿方式形成的矿床称为地下水热液矿床。

2、工业意义：主要金属矿产有Pb、Zn、Hg、Sb、As、Au、Ag、U、Ni、Mo等；非金属矿产有水晶、冰洲石、石棉、蛇纹石、重晶石等，有些矿床可以称为大型、超大型矿床（MVT型铅锌矿床、贵州万山汞矿床） （二）地下水含矿热液的形成作用

1、侧分泌作用：热液可能是大气降水、原生水、或结晶时的释放水。热液流经围岩时，成矿组份从附近围岩中析出进入热液，形成含矿气水热液，矿质被热液带到附近有利空间沉淀成矿。

2、压实热液作用：岩石在压实过程中，岩层中的孔隙水受压而被释放出来。如原为海相沉积物在成岩、压实过程中，可释放出以卤化物为主的热卤水。在这些热液的作用下，可形成后生的金属和非金属矿床，如某些泥质岩中的铅锌矿脉可能是这种成因造成的。

3、下渗水环流热液作用：下渗水沿断裂、裂隙带循环，通过加温，使围岩中有用组份活化转移，进入热液，并在有利的岩性条件下富集。

4、热泉堆积作用：一般发生在年轻和正在进行矿化的地区。热泉水基本上是大气降水，一般含有较高的Hg、As、F等元素，随着温度下降，有用组分沉淀堆积可形成矿床，如美国加利福尼亚州的汞矿床就是一例。 （三）地下水热液矿床的特征

其总体特征与岩浆热液矿床大体相似，但还有自己的特点，主要表现在：

（1）矿床及其附近一般无岩浆岩体出露，即使有，也与矿床无直接直接关系；

（2）矿化明显受一定地层、岩性（岩相）控制，矿床常产于一定层位中，矿体常集中在某些岩性段：ⅰ）海相、泻湖相碳酸盐岩（多与白云质碳酸盐岩和礁相杂岩）；ⅱ）红色碎屑岩系中的浅色带及接触带；ⅲ）黑色页岩；

（3）矿床受构造控制明显，主要是褶皱、断裂、裂隙、及岩层的层间构造带，矿体多为两向至三向延长过渡的凸镜状、囊状或脉状矿体，在空间上沿一定层位呈带状分布；

（4）矿石成分简单，与围岩成分基本相似，金属矿物常为方铅矿、闪锌矿、自然金、辉锑矿、辰砂、雄黄、雌黄、黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿等，矿物颗粒较大，并呈带状分布，有时晶体生长完好；

（5）围岩蚀变弱，主要为低温蚀变，如硅化、碳酸盐化、粘土化、重晶石化等； （6）成矿温压低（T50-200℃，P＜3×107-5×107Pa，D＜1.5km），同位素变化大（δ34S变化范围-12.2-+36.1‰），矿石年龄可大于围岩，也可小于围岩。 （四）地下水热液矿床的主要类型 1、碳酸盐建造中的金矿床

此类矿床主要由地下水沿碳酸盐地层层间破碎带、断裂和裂隙运移过程中，萃取围岩中的成矿物质，以充填和交代的方式在有利的地层和构造部位富集成矿。 矿床产于碳质薄层砂泥质碳酸盐岩中（灰岩或白云岩），金矿体或呈浸染状分布于蚀变岩中，或以石英脉的形式出现。矿石矿物除金矿物外，还有黄铁矿、雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂等；


围岩蚀变主要为硅化和白云岩化；金矿化与砷、锑、汞明显相关；金矿物的粒度细。以二十世纪六十年代发现于美国内华达洲的卡林为典型代表，因此又称为“卡林型”金矿床，我国陕西二台子、金厂等，川西北康定地区。

此外，在贵州尚有该类型的含金方解石脉型金矿床。 2、层状铅锌矿床

此类矿床规模大、地质构造简单、埋藏浅、易开采，因此具重要的工业意义。以美国密西西比河谷地区的铅锌矿为代表，因此又称为密西西比式铅锌矿床(MVT) (1)矿床产于一定层位地层中，就一个矿床而言，成矿局限于1-2层位； (2)矿区内无火成岩，或与火成岩无关；

(3)容矿岩层以白云岩为主，常夹有礁灰岩（如美国密西西比铅锌矿床），有的矿床产于砂页岩中的层状铅锌矿床，以我国云南金顶铅锌矿为代表，产于中生代白垩和第三纪砂岩中；； (4)矿体有似整合和不整合两类，前者矿体与围岩呈似整合，矿体呈似层状，与地层产状一致；后者矿体与围岩不整合，矿体呈脉状、网脉状，受断裂、裂隙控制明显；

（5）金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿及少量黄铜矿(闪锌矿>方铅矿)，矿石品位低，但储量大。矿石矿物多呈浸染状沿岩层微层理分布； (6)围岩蚀变以硅化、白云岩化为主； (7)成矿温度50-150℃(<200 ℃)，成矿溶液盐度15-20%(30%)，包裹体成分Na、Ca、Cl为主， 有时含石油；δ34S=-8.03～+31.36‰；(8)方铅矿年龄或与围岩接近，或老于围岩 典型矿例：美国密西西比型铅锌矿床、云南金顶铅锌矿床、辽宁关门山铅锌矿床 3、层状锑汞矿床

我国湘黔一带的汞锑矿床多属此类

（1）矿床具有层控性，矿体赋存于灰岩向白云岩过渡地带，与角砾岩关系密切，且区内无岩浆岩出露

（2）矿体有两种产状：①呈层状、似层状、透镜状，沿层断续分布，产状与围岩基本一致，有多层的特点；②呈脉状，受地层（褶皱）张裂隙控制，两种产状的矿体中①是主体

（3）矿石成分简单，锑矿床中，矿石矿物主要是辉锑矿，脉石矿物主要是石英、白云石、方解石等；汞矿床中，矿石矿物除辰砂外，尚有雄黄(AsS)、雌黄(As2S3)、辉锑矿、闪锌矿、黄铁矿等；脉石矿物为石英、方解石、白云石。 （4）围岩蚀变为硅化和碳酸盐化，硅化普遍发育 （5）成矿温度低，在50～130℃ 我国贵州万山汞矿床为典型矿床。

4、碳酸盐岩、硅酸岩盐和砂页岩中的脉状水晶矿床

世界上分布最广泛的水晶矿床是产于硅酸盐岩中的含水晶石英脉，其围岩是石英岩、砂岩、石英片岩及片麻岩等。矿床多产于强烈褶皱或断裂破碎带中，脉体形态复杂，规模大小不等，数量较多。脉体的膨大部位晶洞发育，大小悬殊，充填于其中的石英晶体直径由几厘米至几十厘米，重量几十克至几千克，乃至几吨。此类矿区内常常见不得岩浆岩，目前研究表明为地下水热液所成。

我国广西发现产于碳酸盐岩（灰岩）中含水晶方解石脉型水晶矿床，也是地下水热液所成。 背景材料

1、微细浸染型（卡林型）金矿

这类金矿是二十世纪六十年代发现的一种新的重要的金矿类型。以美国内华达州卡林（Carlin）金矿为典型代表，因此又称其为卡林型金矿。现在内华达州中部这种类型金矿已成为一个包括20余个金矿床的卡林金矿带，矿带长65km，宽8km，累计金储量达2177t，矿带上除卡林矿床外，还有金坑（Gold Quarry）（品位1.3g/t，金储量306t）等多个大型、超大型金矿，


成为美国最重要的金矿产地。除美国外，在加拿大、西班牙、俄罗斯、新西兰和我国也有这类矿床的发现。

矿床属低品位、大吨位以沉积岩为容矿岩石的微细浸染型金矿，金品位3～8g/t，矿石中金颗粒极细，仅几微米，肉眼难见，呈浸染状分布于容矿岩石中。容矿岩石多为粉砂岩、含碳白云质灰岩等碳酸盐岩，也有碎屑岩、片岩、燧石岩、凝灰岩和火山岩等。

1987年在卡林矿带深部（550m）首次发现了高品位、大吨位的波斯特－贝茨（Post-Betze）硫化物金矿床（品位6～12g/t，金储量311t）、米克尔（Meikle）、派普莱恩（Pipeline）（品位1.6～1.7g/t，金储量251t）等，说明卡林型矿床的深部也是有找矿潜力的，

我国1975年引进卡林型金矿概念后，在贵州、广西、云南、四川、陕西、湖南等地区陆续找到了这类矿床。

卡林金矿含有金储量180t，平均品位9g/t。主矿带长900m，矿体最多，约占全矿区总储量的70％。

早在19世纪50年代人们就在内华达洲开采金、银矿。20世纪初，该区开采活动最为活跃，但随着浅部、易发现矿体被采空，贵金属产量逐渐下降，以至60年代，许多人认为内华达洲寻找新金矿的远景不大了。然而60年代，在内华达洲中北部碳质碳酸盐岩中相继找到了卡林、科特兹等几个重要的微细浸染型金矿床，改变了人们的认识和思路，一时成为美国采金史上的一个轰动性事件，从而促进了内华达洲乃至整个美国西部地区金矿的勘查工作的复兴。

湖南省新化县(现冷水江市)锡矿山是著名的"世界锑都"。早在1368年人们就发现这里的矿藏了，由于当时科学技术落后，人们误将锑矿石当作锡矿石，因此当地也被取名为" 锡矿山"。直到1890年，才知道这是"锑"，而锡矿山这地名将错就错沿用至今。

锡矿山位于湖南省冷水江市境内，其锑矿发现于1541年，当时被误认为是锡，因此取名锡矿山。锡矿山地区的锑业开发始于1897年，现有106年的历史，锡矿山以其锑矿储量之富、锑产量之最和锑品质量之优著称于世，久享“世界锑都”之美称。

世界已探明锑矿的总储量为452万吨。储量超过20万吨的有中国、玻利维亚、南非、前苏联和墨西哥。其中中国的储量有237万吨。湖南冷水江市不仅锑矿资源丰富，而且锑品生产量居全国第一。甘肃也有丰富的锑矿资源,年产锑白500吨，用作塑料和纺织品的阻燃剂。贵州

省东部近年探明一个大型(储量大于10万吨)锑矿--半坡锑矿。广西省南 丹县大厂矿山的锑矿储量现已跃居全国首位。

辰砂也叫朱砂、丹砂，是一种硫化汞的结晶，猩红色，金刚光泽。比手指甲略硬，小刀能轻易刻动。比同体积的水重8倍。以前，以湖南辰州(今沅（yuan）陵)所产者最佳，所以取名为辰砂。

贵州省东部的万山汞矿，是我国的"汞都"。1980年，那里曾发现一颗"辰砂王",它长65.4毫米，宽35毫米，高37毫米，重237克。虽则重量不足半斤，可它是迄今世界上最大的辰砂矿物晶体，是一颗无价之宝。西方中世纪的炼金术士和中国古代的炼丹家，为什么对辰砂那么感兴趣呢? 因为用火把辰砂煅烧之后，其中所含的硫会生成二氧化硫气体跑掉，剩下的便是水银。假如再把水银掺和硫黄共同加热，则会得到黑色的硫化汞粉末。经过隔火煅烧，在器皿内壁上方又会凝结出红色辰砂。他们把辰砂叫"丹"，并且当成长生不老药。历史上，唐太宗李世民等五个皇帝妄想长生不老，曾因服用大量的含汞"仙丹"而丧命。

全世界已探明汞的储量为15.5万吨。有万吨以上的是西班牙、意大利、中国、前苏联、前南斯拉夫、美国和阿尔及利亚。其中西班牙储量近5万吨，那里还发现一个体积0.5立方米的"水银坑"，内有近2吨天然水银。我国的汞矿主要产于云南、贵州、湖南、广西和陕西。贵州一省探明

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