与成矿作用有关的流体过程

与成矿作用有关的流体过程
一、概述
地壳中流体的存在及其运动是成矿的重要因素。

二、成矿流体来源与性质
1、一般来讲，流体主要是水的溶液，其来源归根讲是指
水的来源。

热液矿床中“热液”是典型的流体作用过程的介质。

D.E. White, 1974, Econ. Geol. V ol. 69. P954-973(AM)
B.J. Skinner, 1979, Geochestry of Hydrothermal Ore Deposit(有
中文版)
2、white(1974)认为有六种水：
1）出生水juvenile water
来自地幔的水，其未经历过水圈的循环，数量少，与成矿关系不大，研究不多，更多的研究主要是关于地幔交代作用，如杜乐天，1998，地幔交代作用
2）大气水meteoric water
3) 海水ocean water
以上两种水合称为地表水（surface water）
4) 同生水connate waterr----formation water
是指与沉积物同时形成并封存其中的水，经历了某些地质作用过程，从沉积——成岩，即经过了某些地质演化过程，故也称为演化水（evolution water）即fossil wate 此处fossil为形容词，原为化石，这里指“过去的”、“古代的”“历史的”
如：fossil geothermal system 古地热体系
5) 变质水metamorphic water
变质过程中形成的水，包括孔隙水、结晶水等
6）岩浆水magmatic water
岩浆冷凝过程中释放出来的水
3、海水和大气降水的性质
该两种水约占地球表面积的97.5%，二者的主要的区别：1）化学物质成分上：Total Disolved Solids,缩写为TDS(总的溶解固体物)，海水高于大气水175倍，主要成分为Na+1--Cl-1型和,Ca+2—HCO3-型
2）氢氧同位素组成
SMOW(标准平均海水)：
δ18O δD
海水-1~0‰-10~0‰
大气水10~-40‰30~-300‰
δD=8δ18O+10
以上同位素的差别是由于海水蒸发导致同位素分馏的原因。

4、同生水
主要来源：
1）封存水：大部分为孔隙水，约占原始沉积物水的20%
2）成岩作用中的化学反应产生的水
3）外来水
埋藏压实作用:
如果是来自海水，则其矿化度、盐度高。

随深度增加，矿化度增大；温度增大，溶解度增大，盐度就高。

卤水-----TDS>10%，成矿作用
1）美国加州南部盐湖（Solten Sea）
T --300℃
D---1100m埋深
Pb---80ppm
Zn---500ppm
2）Red Sea、Alberta 盆地富Zn的卤水，T=76℃,Zn-19ppm
3）Mississippi valley中部油田卤水，MVT Pb-110ppm,Zn-360ppm（密西西比河谷型矿床）
同生水成因、演化及其来源判别
White,1965 根据盐度，矿化度提出了薄膜过滤（渗透）作用（osmosis）。

半透膜作用：化学上有部分物质能透过而另一部分不能透过的膜，如:页岩----细粒沉积物→粘土矿物表面充满大量负电荷。

蒙脱石→伊利石 Al3+被Mg2+取代
Smectite + Al3+ → illite + Si4+
一些中性分子如H2O,H2S,H2CO3可以通过，而某些阴离子如Cl-,SO42-等滞留不通过，造成阳离子补偿性滞留，这就解释了为什么非海水的沉积物中盐度也较高的原因。

另：蒸发浓缩作用---蒸发岩（石膏岩层）盐类沉积
例：胜利油田沙四段厚岩层；
东川铜矿固氏组的石膏、盐类、假晶。

另外有人认为成岩过程中的水岩反应是造成盐度高的重要原因。

来源判别
一般来说海水和湖水好判别，而成岩过程中加入的水不好判别。

氢氧碳同位素值判别
Br/Cl 海水来源比值较高；
MeCl2(氯化物)，海水浓缩者较高。

在Gulf Mexico 椐Land 研究资料，盆地卤水盐度高， CaCl2含量高，但Br/Cl比之低。

Sr isotope 的值也背离海水来源。

因次认为不是海水，富钙是由于斜长石碎屑在富钠的流体作用下强烈溶解，使得Na置换Ca,从而流体中Ca2+含量高。

CaAl2Si2O8 + H4SiO8 + 2Na+ → 2NaAlSi3O8 + 8H2O + Ca2+ 5、岩浆水：硅酸盐熔体中溶解的水，与其它挥发组分Cl,S,H2S 等存在岩浆上部逸出。

因此很难知道岩浆中水的初始量。

但一般认为初始量很小，< 5%。

W.C.Luth (1976)进行了含水人造花岗岩试验：
压力： P=500b 1000b 2kb 5kb
相当深度： 2km 4km 8km 20km 水的溶解度（%）： 2.3-3.0 4.0-4.5 6.0-6.5 9-11 Hwang and Wyllie,1984,对S型白云母花岗岩进行试验：P 10kb 15kb 25kb
% 16 24 30
水：出熔exsolution
δ18O岩浆=δ18O岩浆岩
δD岩浆略>δD岩浆岩
出熔原因：1）压力下降；2）分离结晶作用，无水矿物先结晶，水在残余熔体中含量相对增高则水就出熔而沸腾有先固结的岩石使得内蒸汽压升高，最终水热爆破—形成爆破角砾岩或引爆角砾岩，空隙大，金属矿物结晶成矿。