单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三节 热液交代及围岩蚀变作用,地下热液固结方式有充填与接触交代两种方式。,热液在围岩内流淌时(多为化学性质不活泼的围岩)，假设与围岩间没有明显的化学反响和物质的相互交换，则热液中成矿物质的沉淀，主要是由于温度、压力的变化或其他因素的影响，直接沉淀在围岩的孔洞或裂隙中，这种成矿作用叫做充填作用。,形成的矿床则称为充填矿床。这类矿床中矿体的外形预备于原有空隙的外形，一般多为脉状，与围岩的界限清晰。,与围岩发生化学反响有物质成分交换形成新的矿物岩石为接触交代。一般是在围岩化学性质活泼，岩浆含水量高的状况下发生的。,脉状充填矿体中矿物沉淀的挨次通常从孔隙的两璧向里面生长，其最发育的晶面指向热液供给的方向。,充填作用形成的矿石，常具有一些典型的构造，可作为识别充填矿床的标志。如梳状构造、晶簇构造、对称带状构造、角砾状构造及同心圆状构造等。,脉状充填矿石.,ppt,一、热液交代作用,1.交代作用的特点,热液交代作用是最简洁最重要的成矿地质作用，也是我们争论热液成矿作用的重点。,交代作用产生的范围很广泛，在内生、外生和变质成矿作用中都可见到，交代作用系指矿液与围岩发生化学反响或置换作用，而造成矿质的聚拢。也即是在确定温度和压力条件下热液与围岩相互作用，由一个原生的矿物集合体，向一组更稳定的新矿物的转变。,由交代作用形成的矿床，称交代矿床。,在交代作用进展时，围岩中原有矿物的溶解和新矿物的沉淀几乎是同时进展的。因此在交代作用过程中，岩石始终保持固体状态。在交代作用的前后，岩石体积根本保持不变。,交代作用比充填作用要简洁得多，二者之间具有极大的差异。在气水热液矿床交代矿体有如下特征：,1)矿体外形不规章，矿体和围岩界限不清晰，呈过渡关系；,2)矿体中常含有未被交代的围岩剩余，它们仍保存原来的构造方向而没有变动；,3)矿体中往往可以保存原来岩石的构造和构造。如火山岩的斑状构造，某些石灰岩的条带状构造。有时甚至保存了岩石的褶曲、断裂和角砾构造等；,4)某些交代作用形成的矿物晶体，因生长时不受空间限制，可均匀地向各个方向生长，因而可以发育成为完整的晶体。如黄铁矿、石榴石等；,5)交代作用可以产生假象矿物，在显微镜下还可以觉察一种矿物被另一种矿物交代的现象。,依据上述特征，可将交代矿体和充填矿体区分开来。,交代型矿石.ppt,2.交代作用方式,1)交代作用方式,交代作用确定在有孔隙溶液参与下才能实现。这些孔隙溶液渗透岩石，并能带来交代组份和带走被交代物质。依据溶液搬运组份(交代和被交代组份)的方式，可将交代作用分为两个主要类型：集中交代作用和渗滤交代作用。,1集中交代作用,交代作用中组份的移动系通过停滞的粒间溶液，以分子或离子集中的方式缓慢地进展，由于组份的浓度差(浓度梯度)所引起的集中作用导致组份的带出或带入。,集中作用总是从高浓度向低浓度方向进展。因此浓度梯度使成为集中交代作用的必要条件。一般集中交代作用的效应半径为数十米。,2渗滤交代作用,交代作用中组份的移动是靠溶液流淌进展的。即在交代作用过程中，组份的带出或带入是借助于流经岩石裂隙中的溶液进展的。溶液流淌的缘由主要是由于压力差。,3、交代作用的影响因素,影响交代作用进展的因素主要有以下方面：,1组份的活动性及其浓度,交代作用中矿物共生组合的形成与参与作用的组份的化学活动性有关。,组份的浓度对活动性有影响，当某元素的浓度增高时，则该元素的活动性会相应降低，甚至可以由活动转变为惰性。因此，组份活动性不同，将影响到矿物的共生组合。,2温度和压力,溶液的物态变化和内应力的大小都和温度有关。溶液在高温条件下具有较大的活动性和集中力气，因此易与围岩发生猛烈的交代作用。,当溶液中气体增加时其内应力也相应增加，导致溶液活动性的增加，有利于交代作用的进展。相反，外压力(围岩的压力)增加，对溶液的活动性和交代作用的进展有很大的影响，例如：,WO2Cl2+2CaCO3=CaWO4+CaCl2十2CO2,如在深部压力过大时，CO2不易逸出，则不利于形成交代的白钨矿，因之只有在较浅部位适宜的压力条件下，才利于反响的进展，即促使交代作用的产生。,3围岩的性质和构造,围岩的物理性质和化学性质是促进交代作用，尤其是选择交代作用进展的主要因素。,如石灰岩比页岩、砂岩化学性质活泼，故易受交代作用而成矿。而围岩的裂开程度，对交代作用也有很大的影响。,3.选择交代作用,选择交代作用对成矿有着重要的意义。,这种作用表现为：交代成因的矿石严格地集中在确定的接触带或岩层中。特殊是切穿不同成分岩石的交代矿脉中，选择交代作用所表现的特征最为明显(图6-14)。,选择交代作用预备于以下三个因素：,1)岩石的化学性质,由于岩石的矿物-化学成分的不同，有利于交代作用的程度也不一样。,依据有利于交代作用的程度，一般可把岩石分为三类：,有利于交代作用的岩石，如石灰石、白云岩、火山碎屑岩等；,不完全利于交代作用的岩石，如酸性、基性和硷性成分的深成岩和熔岩、变质岩、长石砂岩等；,不利于交代作用的岩石，如石英岩、泥质页岩、砂岩等。,2)孔隙度,适宜的孔隙度一方面要足以使溶浓的渗滤作用，而另方面又要使间隙水包围被交代岩石的各个颗粒。,在各地层中不同的岩层及其层系，都具不同的孔隙度特性，这种特性就预备了其中某些岩层最有利于上述的渗滤作用，并可发选择交代作用。,例如苏联中亚卡拉马扎山各种岩石的孔隙度变，变化于千万分之几到13%之间，但是对于形成交代铅锌矿床最为有利的是孔隙度为48%的岩石。,3)渗滤效应,这种效应导致矿石在渗透性差的所谓“遮盖层”的岩石下面集中。,“遮盖层”常由页岩或其他渗滤性差的岩石组成。,二、围岩蚀变,岩石在热液作用下，发生一系列旧矿物为新的更稳定的矿物所代替的交代作称为蚀变作用。由于气水热液矿床矿体四周的围岩，在成矿作用过程中常常发生蚀，因此称为围岩蚀变。,岩经蚀变后不仅发生化学成分和矿物成分的变化，同时也发生不同程度的物理性质方面的变化，如颜色、比重、硬度、孔隙度等的变化。,影响围岩蚀变强度的因素主要的有：,原岩的矿物成分和化学成分；,气水热液的化学成分、浓度、pH值和Eh值等；,温度；,压力。,此外，蚀变作用进展的时间长短、围岩距矿体的远近、热液通过的数量、裂隙发育的程度或者岩石渗透性的大小等，虽然不预备形成矿物的种类，但却是预备蚀变作用强度的重要因素。,围岩蚀变的种类很多，目前的命名标准也不全都：,1依据蚀变作用所产生的主要矿物来命名，如绢云母化、绿泥石化、石英化等；,2依据蚀变后的岩石命名，如云英岩化、矽卡岩化、青盘岩化等；,3有的则以特征性的交代元素、化学组份或化合物作为命名依据，如钾化、钠化以及碳酸盐化和硫酸盐化等；,4还有的用蚀变岩石的颜色或颜色的变化来命名，如红色蚀变、浅色蚀变和退色蚀变等。,1.争论围岩蚀变的意义,1有利于进展成矿理论,由于围岩蚀变是整个热液成矿作用的一局部，蚀变矿物的形成与矿石的沉淀在成因上有着特殊亲切的联系。因此，可以依据蚀变围岩在化学成分、矿物成分上的变化，来了解成矿时的物理化学条件、成矿热液的性质及其变化、矿物沉淀缘由、分布的规律等，从而解决矿床的成因，丰富并进展成矿理论。,2有利于找矿,由于蚀变围岩分布的范围比矿体要大，在找矿时易被觉察，所以长期以来即作为一种重要的找矿标志。,依据蚀变岩石的组成矿物、分布范围和强度，可以猜测矿产的种类、赋存的位置以及富集的程度。例如云英岩常伴生有钨、锡和钼矿化，青盘岩常伴随有金、银、铜、铅和锌等。,围岩蚀变猛烈而广泛发育者，一般可预示有大矿或富矿的存在。有时蚀变岩石本身就是矿产，如明矾石、叶蜡石和菱镁矿等。,2.高温热液交代与围岩蚀变,高温热液一般是在岩浆或深变质作用条件下形成的热液，以高盐度富含挥发分为特征，其主要热液交代与围岩蚀变类型有：,1伟晶岩化,对伟晶岩的成因有两种生疏，一种认为是在岩浆结晶晚期形成富含挥发分的伟晶岩浆缓慢结晶作用形成。,其次种生疏是岩浆结晶晚期残留剩余的气水溶液，是一种超临界状态的流体，富含成矿物质和挥发组份和硅酸盐组份，这种气体溶液饱和母岩成分，在封闭的条件下，作用于早期形成的矿物，使之发生重结晶形成伟晶岩。,因此伟晶岩化是同一岩浆热液体系的自交代作用，以后进一步可以在开放系统进展的交代作用，形成伟晶岩矿床。,金兹堡认为在伟晶岩的演化过程中，各阶段的发育程度是不一样的，因此产生了伟晶岩的多样化。,在伟晶岩矿床形成的前期，结晶作用(分异作用)是主要的。由于温度的降低，使组成伟晶岩矿床的主要矿物，如长石、石英和云母，以及一些稀有元素矿物，如绿柱石、铌钽铁矿等，从伟晶岩熔浆中渐渐结晶出来。,在比较稳定的封闭环境中，在挥发组份的参与下，随着结晶作用的进展，可产生分异的现象，形成完好的带状构造。,对一些在母岩体内与之呈过渡关系的伟晶岩，有人认为是母岩的再结晶作用形成的。,在伟晶岩演化的后期阶段，交代作用是比较发育的。交代作用的产生反响了伟晶岩成矿作用的一个转折点。引起交代作用的溶液，是伟晶岩熔体分异演化所残留下来的一局部。,交代作用表现为早期晶出的矿物为后期矿物所交代。,除上述外，在伟晶岩矿床中，还广泛发育着云英岩化作用、石英化作用等。,总之，在伟晶岩矿床形成的整个过程中，H2O和其它挥发组份如F、Cl、B、P、CO2等都起着乐观的作用。在变质成因的伟晶岩中H2O的作用显得更为重要。,当伟晶岩熔浆中大量集中了这些挥发组份，则会使熔浆的结晶温度降低、粒度变小，有利于分异作用的进展。同时，由于挥发组份的存在，将增加伟晶岩浆的内应力，在构造应力的作用下，可侵入到母岩的外壳，或围岩的构造裂隙中去，形成伟晶岩脉。,此外，挥发组份能与成矿元素构成易溶的络合物，能增加成矿元素的搬运和集中力气，使之在伟晶岩体的适宜部位富集成矿。,A.M金兹堡认为伟晶作用的地球化学演化，主要表现为一些硷金为另一些硷金属的交替上。他把整个伟晶岩作用，以不同的硷金属作用为代表，划分为以下的地球化学阶段：,1原始结晶作用阶段(局部再结晶作用)：,CaNa；K；Li。,2交代阶段：,Na；K(Rb)；LiKRbCs。,CaNa阶段为伟晶岩作用的开头阶段，特征矿物为更长石，典型的伴生矿物为黑云母。常构成伟晶岩的边缘带。,K 化阶段的特征是形成大量钾长石(正长石和微斜长石)。本阶段末期可产生白云母化作用。,Li 化阶段只有当原始熔浆中Li的含量很高时才发育，主要特征为有大量含锂矿物的消逝。,Na化阶段是伟晶岩演化的一个明显的转折点，从主要为熔浆结晶作用时期，进入气水溶液的交代作用时期。,钠的交代作用，主要表现为钾长石的钠长石化和锂辉石转变为锂辉石，以及消逝钠长石和锂辉石的集合体。,由于钠的交代作用使得K和Li转入溶液中，从而引起晚期钾化阶段和锂化阶段的发育。,晚期钾化阶段实际是前一阶段的连续，Na化转变为K化，Rb和Cs的成分增加了。,本阶段的特征为广泛发育钾云母含锂的绿云母。有时可消逝锂云母和晚期钾长石。本阶段常是伟晶岩的最终阶段。,只有当溶液富集锂时才有晚期锂阶段的消逝。其特征是广泛发育锂云母以及透锂长石和其他一些含锂矿物等。,在伟晶岩矿床中，交代作用与稀有金属矿化关系最为亲切。一般交代作用不发育的伟晶岩，仅见局部锂、铍及铌的矿化。而结晶岩脉内交代作用愈发育，稀有元素矿化的可能性就愈大。,从伟晶岩作用发育的早期到晚期，从岩体的边缘到内部，常表现为白云母化、钠长石化和锂云母化的挨次，并形成特征的矿化。,白云母化：Li、Be；,钠长石化：Be、Nb、Ta；,锂云母化和钠长石化：Li、Be、Nb、Ta、Rb、Cs。,这主要是由于在溶液中，稀有金属元素常与K、Na等物质组成易溶的络合物。,当伟晶岩的成矿作用演化到确定阶段时，络合物被破坏，产生硷质的交代作用，并导致稀有金属矿物的沉淀。,杰翰斯(R.HJahns)等特殊强调水及其它挥发物在伟晶岩形成中的作用。,他认为当岩浆中饱和水后，则会从结晶的熔体中分异出一种超临界的含水流体，在适当的温度和压力下就有可能形成伟晶岩。,他争论了新墨西哥的伟晶