《矿床学》06-1 气水热液概述(物质来源)(国家级精品课程)
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岩石变质程度越深，脱水越多。这些水由深变质带向低变质带迁移，并 不断萃取成矿组分，形成含矿热液。
特征：δ18O=5‰—25‰，δD= -20‰— -65‰。 一般来说，低级变质作用产生的流体富含H2O；高级变质相中产生的流
体以高密度CO2为主；原岩如为蒸发岩，则放出富含NaCl的卤水，原岩为碳质的 沉积岩，则放出富含水和CO2的流体。
资料表明，成矿的热水溶液是多组分体系，有多种来源，而且不同来源或 成因的溶液常常是相互掺杂混合，它们的形成常常有一个漫长的发展过程。 总括起来成矿气水热液的来源主要有以下5种类型：岩浆热液；地下水热液； 海水热液；变质热液及地幔来源流体。
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1）岩浆热液
岩浆热液来源示意图
成因：岩浆热液是由岩浆在演化过程中分 异形成的。包括由岩浆液态不混熔作用分 出来的热液和岩浆在结晶分异过程中分异 出来的热液。
海水热液及其成矿模式 中国地质大学
大气水－海水－岩浆水－地幔热流
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4）变质热液
成因：变质热液是在变质过程中，因矿物和岩石的脱水作用而形成的。在变 质过程中，由于温度和压力升高而释放出水，然后汇聚成为热液。岩石变质程度 愈深，释放出的水愈多。
沉积岩（含水30%）→绿片岩相（6%）→角闪岩相（1-2%）→麻粒岩相 （0.5%)）
特征：
δD=-340‰～+50‰， δ18OH2O=-44‰～+10‰。中低 温，多富Ca2＋， Na＋
由大气水参加的热液矿床形成图解 中国地质大学
3）海水热液
特征：H-O同位素：δD和 δ18OH2O都近于0‰；成分、盐 度与现代海水相当。
此外，在现代海底，如红海、 索尔顿海海底都发现有高盐 度的卤水，其中有含量不同 的金属（如铅、锌、铜等）， 元素的种类和含量与世界上 这类矿床的一致。
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5）地幔热液
成因：指来自地核或下地幔的超临界流体。化学组分以C、H、O、N、S为 主，少量F、Cl、P等，它们是直接来源于上地幔“去气作用” （“脱气” ）所 形成的。
特征： 一般通过测量上地幔硅酸盐的H-O同位素组成来推断“初生水”的组成，其 氢氧同位素为: δD=-48‰（或-70‰～-30‰）， δ18OH2O=7‰（或6‰～8.5‰）。 成分中CO2含量很高，可达78.54%，且常见纯CO2（占100%）的包裹体，其 中金属元素以富含Fe,Mg,Mn为特征。
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不同成因水的同位素组成简图
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2.气水热液的主要成分
（1）主要成份：H2O（盐度一般为几%—几十%） （2）其他挥发组分： O2、CO2、H2S、SO3、HCl、HF； （3）盐类物质：K、Na、Ca、Mg、Ba、Sr等的硫酸盐SO2-4,氯化物(Cl-)， 氟化物(F-)，硼酸盐（B）等。 （4）成矿元素： ——亲铜元素Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、Sb、Bi、Hg。 ——过渡元素Fe、Co、Ni、 ——稀有稀土和放射性元素W、Mo、Be、TR、U、In、Re。
气水热液概述
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一、气水热液概念及其成矿意义
1、概念 在内生成矿作用过程中，除了有在岩浆结晶的主要阶段形成的岩浆矿床 、和在岩浆结晶之后形成的伟晶岩矿床之外，在地壳中还有另一大类矿床， 即与各种成因的气水热液有关的“气水热液矿床”。 “气水热液”，指在地壳一定深度下（n-n十公里）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。因其成分以水为主，并 主要呈液态，故称为气水热液，或简称为热液。含有多种挥发组分和多种成 矿元素的气水热液称为含矿气水热液。
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1）物理性质
3、气水热液的性质
（1）温度变化范围：50—800ºC，一般成矿温度：100—600ºC
（2）压力：4×106 -2.5×108 Pa，形成深度不超过6-8Km。
（3）物性状态：气态（高温低压条件）、液态（高压中低温条件）、超临界 状态（高温高压条件）
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(a)纯水的固-液-气三相温度-压力变化图。三 相点：0.008 0C，0.06bar。临界点：3740C， 221bar，密度0.322 g／cm3。温度、压力超过 临界点，水在物性上不再有气相和液相之别， 属于一种超临界流体。
4）热液流经围岩过程中，不仅萃取了围岩中的成矿物质，而且通过水岩作用， 形成围岩蚀变，围岩蚀变是找矿勘查的重要标志。
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二、气水热液的来源、主要成分和性质
1、气水热液的来源 气水热液的来源是这类矿床的一个重要问题。由于其来源十分复杂，因此
人们曾提出过多种看法，争议较大。这个问题是地学工作者重点研究的一个 课题。
特征： δD=-80‰～-50‰；δ18OH2O= 5.5‰～9.5‰； 一般情况下，盐度高，K+ ＞Na+；
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2）地下水热液
成因：地下水热液是指大陆地区 向下渗透的地下水及沉积物中的 封存水因地热梯度的影响和（或） 受深部岩浆的烘烤，温度升高、 化学活动性增强，进而从所流经 的岩石中溶解了成矿物质而形成 的含矿热液。
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来自世界不同地热及火山活动区热液流体的成分（ppm／kg） （据 Giggenbach,1997）
地点
pH
Na+ K+
Ca2+ Mg2+ Fe2+ Cl-
HCO3- SO42-
White Island 1.1 8630 960 2010 3200 6100 7300 ＜1 6600
Mahagnao 5.8 20340 4840 2900 95
＜0.1 46235 20
138
Rotorua
6.8
147 20
8
1
＜0.1 13
560 ＜5
Sea water
10560 380 400 1270
18900 140 2710
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阿根廷Bajo de la Alumbrera斑岩型铜-金矿 床不同类型包裹体成矿元 素成分及其浓度特征。 （Ulrich et l.,2001）
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பைடு நூலகம்
2.成矿意义
1）热液在各类矿床成矿作用中都广泛存在（包括内生和外生矿床），对矿化富 集起着不同程度的控制作用。
2）热液是接触交代矿床和热液矿床形成的主要含矿介质。在这两类矿床中，热 液对矿质的携带、搬运和沉淀起着及其重要的作用。
3）热液在火山成因的矿床中（斑岩型矿床、海底块状硫化物矿床），同样贯穿 了成矿过程的始末，是成矿的最重要控制因素之一。
特征：δ18O=5‰—25‰，δD= -20‰— -65‰。 一般来说，低级变质作用产生的流体富含H2O；高级变质相中产生的流
体以高密度CO2为主；原岩如为蒸发岩，则放出富含NaCl的卤水，原岩为碳质的 沉积岩，则放出富含水和CO2的流体。
资料表明，成矿的热水溶液是多组分体系，有多种来源，而且不同来源或 成因的溶液常常是相互掺杂混合，它们的形成常常有一个漫长的发展过程。 总括起来成矿气水热液的来源主要有以下5种类型：岩浆热液；地下水热液； 海水热液；变质热液及地幔来源流体。
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1）岩浆热液
岩浆热液来源示意图
成因：岩浆热液是由岩浆在演化过程中分 异形成的。包括由岩浆液态不混熔作用分 出来的热液和岩浆在结晶分异过程中分异 出来的热液。
海水热液及其成矿模式 中国地质大学
大气水－海水－岩浆水－地幔热流
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4）变质热液
成因：变质热液是在变质过程中，因矿物和岩石的脱水作用而形成的。在变 质过程中，由于温度和压力升高而释放出水，然后汇聚成为热液。岩石变质程度 愈深，释放出的水愈多。
沉积岩（含水30%）→绿片岩相（6%）→角闪岩相（1-2%）→麻粒岩相 （0.5%)）
特征：
δD=-340‰～+50‰， δ18OH2O=-44‰～+10‰。中低 温，多富Ca2＋， Na＋
由大气水参加的热液矿床形成图解 中国地质大学
3）海水热液
特征：H-O同位素：δD和 δ18OH2O都近于0‰；成分、盐 度与现代海水相当。
此外，在现代海底，如红海、 索尔顿海海底都发现有高盐 度的卤水，其中有含量不同 的金属（如铅、锌、铜等）， 元素的种类和含量与世界上 这类矿床的一致。
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5）地幔热液
成因：指来自地核或下地幔的超临界流体。化学组分以C、H、O、N、S为 主，少量F、Cl、P等，它们是直接来源于上地幔“去气作用” （“脱气” ）所 形成的。
特征： 一般通过测量上地幔硅酸盐的H-O同位素组成来推断“初生水”的组成，其 氢氧同位素为: δD=-48‰（或-70‰～-30‰）， δ18OH2O=7‰（或6‰～8.5‰）。 成分中CO2含量很高，可达78.54%，且常见纯CO2（占100%）的包裹体，其 中金属元素以富含Fe,Mg,Mn为特征。
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不同成因水的同位素组成简图
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2.气水热液的主要成分
（1）主要成份：H2O（盐度一般为几%—几十%） （2）其他挥发组分： O2、CO2、H2S、SO3、HCl、HF； （3）盐类物质：K、Na、Ca、Mg、Ba、Sr等的硫酸盐SO2-4,氯化物(Cl-)， 氟化物(F-)，硼酸盐（B）等。 （4）成矿元素： ——亲铜元素Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、Sb、Bi、Hg。 ——过渡元素Fe、Co、Ni、 ——稀有稀土和放射性元素W、Mo、Be、TR、U、In、Re。
气水热液概述
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一、气水热液概念及其成矿意义
1、概念 在内生成矿作用过程中，除了有在岩浆结晶的主要阶段形成的岩浆矿床 、和在岩浆结晶之后形成的伟晶岩矿床之外，在地壳中还有另一大类矿床， 即与各种成因的气水热液有关的“气水热液矿床”。 “气水热液”，指在地壳一定深度下（n-n十公里）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。因其成分以水为主，并 主要呈液态，故称为气水热液，或简称为热液。含有多种挥发组分和多种成 矿元素的气水热液称为含矿气水热液。
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1）物理性质
3、气水热液的性质
（1）温度变化范围：50—800ºC，一般成矿温度：100—600ºC
（2）压力：4×106 -2.5×108 Pa，形成深度不超过6-8Km。
（3）物性状态：气态（高温低压条件）、液态（高压中低温条件）、超临界 状态（高温高压条件）
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(a)纯水的固-液-气三相温度-压力变化图。三 相点：0.008 0C，0.06bar。临界点：3740C， 221bar，密度0.322 g／cm3。温度、压力超过 临界点，水在物性上不再有气相和液相之别， 属于一种超临界流体。
4）热液流经围岩过程中，不仅萃取了围岩中的成矿物质，而且通过水岩作用， 形成围岩蚀变，围岩蚀变是找矿勘查的重要标志。
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二、气水热液的来源、主要成分和性质
1、气水热液的来源 气水热液的来源是这类矿床的一个重要问题。由于其来源十分复杂，因此
人们曾提出过多种看法，争议较大。这个问题是地学工作者重点研究的一个 课题。
特征： δD=-80‰～-50‰；δ18OH2O= 5.5‰～9.5‰； 一般情况下，盐度高，K+ ＞Na+；
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2）地下水热液
成因：地下水热液是指大陆地区 向下渗透的地下水及沉积物中的 封存水因地热梯度的影响和（或） 受深部岩浆的烘烤，温度升高、 化学活动性增强，进而从所流经 的岩石中溶解了成矿物质而形成 的含矿热液。
中国地质大学
来自世界不同地热及火山活动区热液流体的成分（ppm／kg） （据 Giggenbach,1997）
地点
pH
Na+ K+
Ca2+ Mg2+ Fe2+ Cl-
HCO3- SO42-
White Island 1.1 8630 960 2010 3200 6100 7300 ＜1 6600
Mahagnao 5.8 20340 4840 2900 95
＜0.1 46235 20
138
Rotorua
6.8
147 20
8
1
＜0.1 13
560 ＜5
Sea water
10560 380 400 1270
18900 140 2710
中国地质大学
阿根廷Bajo de la Alumbrera斑岩型铜-金矿 床不同类型包裹体成矿元 素成分及其浓度特征。 （Ulrich et l.,2001）
中国地质大学
பைடு நூலகம்
2.成矿意义
1）热液在各类矿床成矿作用中都广泛存在（包括内生和外生矿床），对矿化富 集起着不同程度的控制作用。
2）热液是接触交代矿床和热液矿床形成的主要含矿介质。在这两类矿床中，热 液对矿质的携带、搬运和沉淀起着及其重要的作用。
3）热液在火山成因的矿床中（斑岩型矿床、海底块状硫化物矿床），同样贯穿 了成矿过程的始末，是成矿的最重要控制因素之一。