压力与成矿

如题所述

(一)根据矿体的埋深推断成矿压力

一部分热液矿床与火山机构或超浅成侵入岩有关。它们形成时,离地面的距离很小,常常为几百米至1km多,如江西银山、德兴、城门山等斑岩铜矿床、宁芜盆地的玢岩铁矿床、黄沙坪铅锌矿床等。较多的热液矿床与中—浅成侵入岩有关,它们形成时离地面的深度也很浅,为几百米至3km,如瑶岗仙钨矿床,围绕花岗岩株产出,有矽卡岩型、细脉浸染型和石英大脉型,似应具有相对较大的成矿深度,而实际的成矿深度很小,因为,黑钨矿石英脉已向上穿入下侏罗统,该地层呈孤立的小盆地,属内陆湖沼相,总厚约600~800m。所以,燕山期的热液钨矿化最上部的深度小于800m。瑶岗仙钨矿的成矿深度几乎与火山机构有关的银山铅锌矿一样,银山的铅锌矿脉也穿入陆相下侏罗统。柿竹园的矽卡岩型钨锡矿床与野鸡尾的斑岩型锡铜矿床在空间上紧邻,时间上相近。因此,矿化深度也不大,主要矿化深度小于3km。若按静压力计算,热液矿床形成时的压力约为200~1000 bar。

(二)根据流体包裹体特征计算成矿压力

热液矿床矿石矿物包裹体具有下列特征:①均一温度主要集中于200~450℃范围内(表13-17);②盐度以5%~15%为主;③包裹体类型多种并存,几乎都有均一温度相近的气相和液相包裹体,有时还有多相包裹体;④将测得流体包裹体的盐度和温度投于压力-盐度关系图(图13-41)上,清楚地看出,成矿流体的压力是很低的,最大压力小于430 bar,均一温度在400℃以下流体的压力不超过280 bar,大多数为100~200 bar。

(三)热液体系内的压力变化及其对成矿的作用

表13-17 华南部分热液矿床各类矿石中流体包裹体特征

(据季克俭等,1989)

图13-41 华南部分热液矿床流体包裹体的盐度-压力关系

(据季克俭等,1989)

当岩浆侵入埋深约1km的含水岩石时,常形成热液体系。高侵位的岩浆都是贫水的高温岩浆,其温度均大于700℃,大多数为850~1000℃。若水与700℃岩浆达到平衡,则水溶液的临界压力为 1237bar,若与 1000℃的岩浆平衡,则水溶液的临界压力约为2kbar。在岩浆未侵入前,水的静压力约为250bar,岩浆上侵后水压可增高1~2kbar。压力的急剧增高,可使水溶液中挥发组分的溶解度显著增大。这有利于络合离子的形成。热液中的金属元素常常呈络合离子形式迁移。如〔(Cu、Pb、Zn)(HS)mn-、〔(Cu、Au、Hg、Sb)Smn-、〔(Cu、Pb)(S2O3mn-、〔(Cu、Pb、Fe、Au)Clmn-、〔(Be、W、Sn)(O、OH、F)mn-、〔(UO2、Cu)(CO3mn-等。络合离子的形成在某种程度上意味着成矿金属元素的活化。所以,岩石中水的温度增高和压力加大,非常有利于金属元素的溶解。在岩浆侵入相当长时间后,岩浆冷却并固结为岩石,其附近围岩受热达最高温度后,岩浆岩和围岩一起降温。由于物体都有热胀冷缩的特点,在降温过程中会产生冷却收缩形成的裂隙或孔洞。在高温热体中因冷却产生的裂隙和孔洞是高压区中局部的极低压区,这会导致裂隙和孔洞附近流体的迅速释压,使均一的流体变为以挥发分为主贫含金属的气相(在裂隙或孔洞中)和以富含金属的溶液为主的液相。挥发组分的释放与络合离子的分解密切相关。因此,压力的降低会使热液中金属元素沉淀和富集。热液矿床的同一矿物中通常总是有均一温度相近、类型不同的包裹体。而矿物中的包裹体代表矿物形成时的介质。如何解释一个矿物中存在类型多样、成分各异而温度相近的气液包裹体呢?这用矿物形成时介质不断在更换来解释是不能接受的,不能想象介质成分差异极大,有的为气相,有的为液相,包裹体成分中有的含包裹体所在矿物的组分,有的几乎不含,很明显,矿物形成时流体是相对较均一的,即使在温度保持不变的条件下,局部释压,可导致流体由一相变为二相或三相,较小的压力变化,可导致溶液成分的很大变化。

综上所述,热液体系的降压或局部释压是金属元素沉淀的重要因素。这就是热液流体包裹体中总是存在异常的低压值,远低于岩石静压力。如热液矿床的形成深度大多为1~3km,相当于岩石静压力250~1000 bar。但大多数的包裹体的压力仅为100~300 bar。

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