层控热液矿床.docx

层控热液矿床一、 概述：在自然界除上述与岩浆明显有关的热液矿床外，还有相当一部分与岩浆活动无直接关 系的热液矿床，它们主要产在沉积岩地区，矿石建造与沉积岩类型和岩性有密切的相关性， 我们暂统称其为层控热液矿床如卡林型金矿、密西西比河谷型（MVT）铅锌矿、喷流沉积型（SEDEX）铅锌矿、砂 页岩型铜矿、砂岩型铀矿、黑色碎屑岩型金矿和金、伯矿以及碳酸盐岩中的汞锑矿床、水晶 矿床等二、 形成的条件及作用这类矿床主要产于地壳浅部和表层，包括造山带的地热异常和断裂、裂谷带内的地热 异常区同时，地热增温率也是成矿所需热能的一个经常来源构造运动形成的各种断裂、裂隙、孔隙空洞常是热液运移的通道及矿石堆积的场所各种地层和岩性，既可是这类热液矿床的矿石物质来源（矿源层），又是矿石的堆积 地（储矿层），热液总是通过与岩石的相互作用（化学的、物理的）交代或充填的方式而 将有用组分聚集起来的层控热液矿床的形成温度较低，一般在2 0 0〜5 0之间，过去一般将这类矿床归 入低温热液矿床或远温热液矿床主要的金属矿产有 Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Hg、Sb、As、U、V、N i、Mo、Tl等非金属矿产有水晶、冰洲石、石棉、蛇纹石、重晶石等。

层控热液矿床的成矿作用有下列几种：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下渗水环流热液作用下渗水沿断裂、裂隙带循环过程，经过加温，能使围岩中有用组分活 化转移，并在有利的岩相岩性条件下，通过沉积作用或充填交代作用富集成矿，如卡林型金 矿、MVT型铅锌矿床、SEDEX型铅锌矿床等热泉堆积作用 一般发生在年轻和正在进行矿化作用的地区热泉水基本上是大气降水，一 般含有较高的Hg、As、F等元素侧分泌作用 指成矿组分从附近围岩中被析出热液可能是大气降水、原生水，或结晶时的 释放水矿质被热液带到附近地层岩石中沉淀富集成矿近年研究表明，层控热液矿床主要由下渗环流的地下水、海水热液等形成，主要产生 在大陆地区和海洋环境在大陆边缘及海洋的岛屿地区，也有下渗的海水与地下水相混合 循环热液作用在大型、超大型热液矿床（如卡林型金矿、MVT型铅锌矿床、SEDEX 型铅锌矿床等）形成中起主要作用三、 层控热液矿床的特点层控热液矿床的特点如下：矿床受地层、岩性（岩相）控制 矿床常产于一定时代的地层层位中。

矿体常集中在某些 岩性地段，主要的赋矿层位有：①海相、湖相碳酸盐岩，往往与白云质碳酸盐岩和礁相杂 岩有联系；②红色碎屑岩系中的浅色带及其接触带；③黑色页岩矿体受构造控制明显岩层的层间构造带、褶皱、断裂及裂隙对成矿有利多为二向至三向延伸的矿体矿床在空间上沿一定层位呈带状展布，呈凸镜状、囊状或 脉状矿石成分简单 矿石的矿物成分简单，除矿石矿物较富集外，其他与围岩成分相似脉状矿 体中矿物颗粒较粗大，并呈带状分布，有时晶体生长完好围岩蚀变较弱 主要有硅化、碳酸盐化、粘土化、钠长石化、重晶石化等形成深度在浅部 一般小于1.5 km，压力在（3〜5）xlO7Pa以下，温度在2 0 0〜5 0T之间四、层控热液矿床的主要类型及特征（一）喷流沉积（SEDEX ）型铅锌矿床喷流沉积型铅锌矿床分布较广，遍及世界各大洲其主要特征如下成矿时代及构造环境 成矿时代主要为中元古宙（17亿〜14亿年）和古生代早中期（4 .5亿〜3亿年），许多SEDEX型矿床是经过变质的SEDEX型矿床主要形成于拉张 的构造环境具体构造背景是受裂谷控制的克拉通内或其边缘的沉降盆地或拉张的断裂坳陷 带、地堑容矿岩石 主要为细碎屑岩（页岩、粉砂岩），以及部分碳酸盐岩。

这些容矿岩石有3个 特点：一是颗粒细，有大量的细粉砂级或粘土级的碎屑物质；二是碳酸盐、二氧化硅、黄铁 矿（或磁黄铁矿）和有机质含量较高；三是具有板状劈理和沿层理裂开的特征另外，该类 矿床的容矿岩石中往往夹有细粒层凝灰岩矿床特征喷流沉积型矿床一般情况下由上、下两部分构成，即上有层状矿体，下有脉状 或网脉状矿化（体）矿床上部常由一个或多个层状、似层状或透镜状硫化物矿体组成，层 位稳定矿床受后期构造强烈改造可使矿体与围岩发生同步褶皱变形矿体厚度可达几十米， 侧向延伸可达2000m以上这种层状矿体往往有分相特征矿石构造在层状矿体中，矿石具非常发育的沉积构造：条带状构造、纹层状构造、粒级层 理、韵律层和软沉积滑动变形构造成岩期形成的梯状脉（亦称砖墙状构造）常见矿石矿物组成矿床的矿石矿物以简单硫化物为主，有黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅 矿和少量黄铜矿，有时可见白铁矿和毒砂矿化分带具有明显矿化分带同生断层作为热卤水的主要通道和成矿物质的补给带从 补给带向上和向外，随着物理化学条件的变化出现金属分带现象：从断裂带由内向外呈现C u-Pb-Zn-Ba-Fe分带；从深部至浅部呈Cu-Zn-Pb-Ba-Fe分带。

目前关于SEDEX型矿床的成矿模式主要有两种：盆地压实卤水模式和海底热液对流模 式前者认为形成SEDEX型矿床的流体和金属都是在盆地沉积物压实过程中由于地 热增温等原因从厚层沉积岩堆中释放出来的由可膨胀粘土矿物向非可膨胀粘土矿物及云母 类矿物转变并伴随有大量金属析出这种转变温度在9 5〜13 0°C之间，显然地热增温能 否达到这个温度区间则十分重要假设地温梯度为3 5C/km，这就要求含矿岩以上的盖 层有3 km厚但实际上许多SEDEX型矿床这种盖层的厚度均小于3 km与盆地压实卤水模式不同，许多研究者认为SEDEX型矿床形成于海底热液对流系 统中所有SEDEX型矿床都以矿床所在处海底发生特殊的塌陷作用为特征，这是由于地 壳上部强烈张应力作用的结果在张性应变条件下使地壳形成了大量微裂隙，这显著提高了 岩石的可渗透性，这就使相对低温状态下的流体能发生对流循环通过对一些典型矿床的研 究，将对流系统的流体演化分为3个阶段：早期低温阶段，流体同地壳矿物之间未达到平衡，亦未完全被还原，只有Fe.Ca.Mn 和部分Si被溶解有少量Pb、Zn矿化在中期阶段，当对流系统下降，温度增高为2 0 0 C时，流体同黄铁矿达到了平衡并更富有 活力，此时因氧化条件太低铜不能明显溶解。

含盐海水因与长石和粘土矿物的反应而被改造， 由于Mg2+的加入形成了斜绿泥石，K+和H+被释放出来H +占据了矿物中Zn、P b的位置，贱金属则以氯化物络合物被溶液带走，并在适当部位沉淀形成Pb—Zn和黄铁 矿矿石在晚期阶段，在理想的最佳条件下，直到对流核到达底部为止，流体的温度将继续升高（＞2 9 00,体积将继续增大，这时Pb.Zn.H2S、甚至Cu的溶解度都提高了在 这种情况下形成的Pb、Zn矿体规模大，并且向着地层层序的上部铜含量增高二）密西西比河谷型（MVT）铅锌矿床.本类矿床是世界铅锌矿中的最主要类型美国密西西比河谷型铅锌矿床，简称MVT型铅 锌矿床，即是以广泛分布于美国中部寒武纪至石炭纪碳酸盐建造中的许多巨大的铅锌矿床而 得名°MVT型矿床规模不等，金属量（Pb+Zn）从几千吨到几百万吨，并且一般成群 成带分布MVT型铅锌矿床的主要特点如下：含矿建造 矿区范围很大（矿化面积可达几百平方千米），大多赋存于一些大型盆地（通常 在盆地的边缘或盆地之间）的未变质岩层内，矿床主要赋存于厚的碳酸盐岩（主要为白云岩） 建造中，尤其是白云岩及少部分与其共生的砂质或泥质岩，受一定的层位控制，具明显 的层控特征。

矿石大多以开放空隙充填方式形成，具后生成矿特征除少数矿床产于前寒武 系外，主要赋存在除志留系以外的古生界至中生界的地层中矿体与矿石特征 矿化最富的地段，是靠近沉积盆地的边缘，邻近穹窿状隆起区、生物礁， 岩相变化的接触带，尤其是地层不整合面及其附近的不同成因的角砾带、断裂裂隙带等处 矿体大多呈层状、似层状，部分呈脉状矿化稳定，规模巨大矿石成分简单，金属矿物主要是方铅矿、闪锌矿，其次是黄铁矿、白铁矿及少量黄铜矿非金属矿物主要有白云石、重晶石、萤石、方解石等，有时含菱铁矿、铁白云石及非晶质二 氧化硅矿石多具浸染状、细脉状构造，有时有层纹状和角砾状构造矿石中Pb、Zn含量一般较 低（大多为低品位矿石），绝大多数的锌高于铅，同时含有Co、Ni、Cd、In、Ge、 Ga和Ag等件生元素成矿溶液成矿温度较低，MVT矿床闪锌矿、重晶石、方解石和萤石的流体包裹体均一 温度一般为80〜220有时可接近300成矿溶液为含盐度高达w（Nacl） 15%〜30%、富含有机质的Na—Ca—Cl型卤水，含少量CO2及H2S其中闪 锌矿包裹体成分有 Na+、K +、Ca2+、Mg2+、Cl—、SO2 — 4、B4O2 一 7、HCO3—等，总含盐量为2 0 8 0 0 0 ppm。

围岩蚀变不明显，只有白云岩化较普 遍矿区范围内未遭受变质作用，也无火成岩体出露，与岩浆作用没有直接联系成矿物质来源 硫化物的63 4S值为+ 8 0 8 %〜+31 36%变化范围较宽，可 能归因于使海水硫酸盐还原的细菌作用，这与其年代相近地层中的卤水及该区石油沥青的6 34S值相似，这说明硫来源于与蒸发岩或油田水有关的卤水MVT型铅锌矿床成因（1）成矿机理本类矿床成矿金属的迁移形式和沉淀机制，目前主要有三种观点，即混合模式、还原模式和 共同迁移模式混合模式 成矿以氯配合物和/或有机配合物形式迁移，和另一富还原态硫的流体混合而沉淀硫化物成矿通过实验证实，以氯配合物形式可以迁移一定数量的铅和锌，如在15 0 pH=4 5 （低于中性值1 3），mCl—=3的热液可迁移1 x 10-6左右的铅锌还原模式 含成矿金属（以氯配合物和/或有机配合物和/或硫代硫酸盐配合物形式存在） 的流体，在富含有机质的成矿部位还原硫酸盐，引起硫化物沉淀硫酸盐可以随成矿流体一 起迁移而来，也可以是成矿部位的硫酸盐被就地还原共同迁移模式 成矿金属以硫氢配合物（bisulfidecomplexes）形式迁 移，在成矿部位，由于fO2升高，pH值降低，还原态硫浓度降低，造成硫化物沉淀。

以 Zn（HS）02（aq）为例予以说明，……Zn（HS）° =ZnS ] + g 】对沉淀反应 -■ -fO2升高，会导致H2S（aq ）被氧化，浓度降低，并有可能使之转化成为强酸（如硫 酸），使pH值降低；pH值降低（不仅仅由fO2升高造成），则导致硫氢配合物失稳； 还原态硫浓度降低（除受fO2影响外，也可由其他因素造成，如体系的开放性引起的H2 S散失），都促使反应向右进行2）成矿流体的驱动力（成矿流体的流动模型）MVT矿床在一个地区往往成群成带分布，并具有成因上的联系，故成矿流体的驱动力须满 足使成矿流体在到达成矿部位时仍保持相当的温度和速度，并且能和MVT矿床的地质和地 球化学特征一致三）金顶式铅锌矿床金顶式铅锌矿床位于中国云南省西部的兰坪县矿床位于金沙江一红河大断裂与澜沧 江大断裂之间的兰坪中新生代红色碎屑岩盆地之中，矿床处于该盆地北部，次一级的沘江同 生断裂之西侧金顶超大型陆相碎屑岩铅锌矿床位于一个新生代穹窿构造之中，穹窿的中心顶部被剥 蚀环绕这个穹窿由北向东分布着北厂、跑马坪、架崖山、西坡南厂、白草坪、峰子山六个 矿段，其中北厂是主要矿段，该矿段金属含量占全矿区8 5%以上。

矿区的地层由两套系统组成（原地和外来系统）：原地系统由下白垩统虎头寺组（K1h）长石石英砂岩，古新统云龙组（Ey，细分为E ya、Eyb、Eyc ）红色砂岩。