热液矿床

后勤部长 · 发表于 2010-6-1 22:54

热液矿床

本章介绍了热液矿床的概念、特征，阐述了热液矿床形成的地质条件，对热液矿床的成因类型及各类型的主要特征作了详细的介绍，并列举了典型矿例。

热液矿床和前章所述的接触交代矿床均属气化-热液矿床范畴，它是指含矿热水溶液在一定的物理化学条件下，在有利的构造空间和岩石中，通过交代作用和充填作用使有用组分富集而形成的矿床。热液矿床在各类矿床中最复杂，种类最多样，可在不同的地质背景条件下，通过不同组成、不同来源的热液活动形成。
热液矿床有巨大的工业价值。它包括大部分有色金属（铜、铅、锌、汞、锑、钨、锡、钼、铋等）；一些对尖端科学有特殊意义的稀有和分散元素矿产（镓、锗、铟、镉等），以及放射性元素（铀）；部分黑色金属（铁、镍、钴）、贵金属（金、银）和许多的非金属矿产（硫、石棉、菱镁矿、重晶石、萤石、水晶、明矾石、冰洲石等）。这些矿产在我国国民经济和国防工业中都是很重要的原料。
第一节热液矿床形成的地质条件
一、岩浆岩条件
形成热液矿床的含矿热液虽是多源的，但一般认为与岩浆有关的热液仍是主要的。尤其是由硅铝层重熔形成的酸性岩浆，不仅富含挥发性组分，而且富含各种金属，在其演化的后期往往可形成大量含矿气水热液，当处于有利的地质构造条件时，便可形成各种热液矿床。因此，这种由岩浆演化而成的热液矿床与一定的岩浆岩不仅在空间分布和形成时代上有着密切的关系，更重要的是在成因上表现出明显的成矿专属性。
热液矿床与一定的岩浆岩体在空间分布上的密切关系表现在：第一，它们有规律地分布在同一构造单元中，矿床可以分布在岩体内或岩体附近的围岩中，也可以分布在岩体与围岩的接触带中；第二，不同类型的矿床常围绕侵入体呈带状分布，并随离岩体的距离远近由较高温向较低温矿种的更替。如中国南岭成矿带内，W、Sn、Mo等高温矿床常分布在侵入体的内外接触带中，而Pb、Zn等中温矿床则离侵入体稍远。
热液矿床与岩浆岩在时间上的密切关系表现在：它们都产于同一构造-岩浆期。如中国华南地区的有重要工业意义的矿床都与燕山期花岗岩有关。
热液矿床与岩浆岩在成因上的密切关系体现在：二者之间表现有明显的专属性，即一定类型矿床与一定成分的岩浆岩相联系。如钙碱系列的岩浆岩，随着酸度增高出现的矿床类型如图6-1所示。但必须注意，热液矿床的成矿专属性具一定的区域性和时间性，即成分相同的岩浆岩，随出露地区和时代的不同，与其有关的矿种也不尽相同。如中国华北、东北与燕山期花岗岩有关的主要为铜、铁、钼、铅、锌矿床；华南地区则为钨、锡、铍、锂、铌、钽和稀土矿床。又如中国华南地区不同时代花岗岩中，雪峰期花岗岩无矿化，加里东期花岗岩与金矿化有关，印支期花岗岩与少数锡化有关，燕山期花岗岩则形成大量的钨、锡、铍、铌、钽和稀土矿床。

图6－1 钙碱系列岩浆岩的成矿序列

此外，侵入体深度对矿床类型也有影响。例如，与深度>3km的深成侵入体有关的热液矿床主要是云英岩型W-Sn-Mo矿床；与中深侵入岩（1-3km）有关的热液矿床主要是Cu、Fe、Pb、Zn等矿床并沿侵入体的边缘分布；与深度<1km的浅成侵入体有关的热液矿床主要是Hg、Sb、Au、Ag等矿床。
另外，岩浆岩的规模、形状与产状对成矿亦有一定影响，一般在岩基的中部不出现具工业意义的热液矿床，而在岩基的顶部、边部及与其有关的岩枝附近，常有W、Sn、Mo等的富集。岩枝状小侵入体与热液矿床的关系非常密切，无论在岩体内、接触带及附近围岩中，也经常发现规模不等的Fe、Cu、Mo、Pb、Zn等矿化。
二、围岩条件
围岩是控制热液成矿的主要条件之一。因为热液的运移、演化、沉淀都是在围岩中进行的，而且在这一系列过程中热液还可能不断地与围岩进行物质成分的交换，有些矿质就是由围岩提供的。
围岩的物理化学性质直接影响着热液成矿作用。首先，就物理性质而言，围岩的孔隙度和渗透率对热液的运移和成矿有显著影响：矿化多富集于孔隙度较大、渗透性较高的岩层中。脆性的岩石（如石英岩、硅化岩石、花岗岩、砂岩等）受力后易产生很多裂隙，这些裂隙常成为热液的通道和矿质沉淀的场所；而塑性围岩（如片岩、页岩等）则不易破碎，且透水性差，有时能起阻挡层的作用，使热液中的成矿物质大量沉淀在其下伏岩石中，形成似层状、透镜状、鞍状等矿体。
围岩的化学性质对热液成中矿物质的沉淀方式、富集程度及矿体形状都有一定影响。当含矿热液通过化学性质活泼的围岩（如碳酸盐岩）时，容易发生交代作用，形成似层状矿体；而通过化学性质不活泼的围岩（如砂岩、页岩等）时，则易于形成裂隙充填矿床；若通过的围岩是由岩性活泼和不活泼的岩层构成互层时，成矿作用往往具有明显的选择性，矿体的产状也因围岩性质的不同而变化，有时形成形态复杂的矿体。
三、地质构造条件
控制热液矿床形成和分布的地质构造，按规模可分为区域构造与局部构造，若按构造在热液运移和矿质沉淀中所起的作用，可分为导矿构造、配矿构造和容矿构造（图6-2）。

                  图6-2 导矿构造、配矿构造和容矿构造关系图
（转引自袁见齐等，1985）

1．区域构造
区域性构造有复式背斜、深大断裂及区域大断裂等，它们控制成矿的岩浆活动与矿带、矿田的分布，对矿床的区域分布有明显的影响。如秦岭地区的多金属成矿带，受该区内的
加里东期东西向褶皱带控制，沿该褶皱带轴部有多期的岩浆侵入，形成条带状分布的花岗
岩体，延长可达上千千米。而大的断裂构造常常是含矿热液的主运移通道，有人称其为“导矿构造”。在多数情况下，导矿构造本身不含有矿体，只有某些矿化痕迹，如矿化蚀变和浸染矿化，一般不具工业意义，但可作为在毗邻地区追踪矿床的线索。
2．局部构造
配矿构造与容矿构造按规模一般为局部构造。
配矿构造是矿液从导矿构造出来后，向成矿地段运移的构造。经常是与导矿构造交错或连接的断裂、裂隙带或透水层。利于矿液上升的配矿构造，是在导矿断裂上盘方向、有向上分叉的断裂或透水层。
容矿构造是含矿热液富集与沉淀成矿的场所，决定着矿体的分布、形态、产状、大小，有时能决定矿体内部的结构构造。
局部构造有褶皱构造与断裂构造两种。在褶皱构造中，背斜褶皱比向斜褶皱更利于成矿。原因在于背斜轴部常产生拉张形成的裂隙，矿液沿层面上升时，这些裂隙成为含矿热液聚集的部位，有利于成矿，形成鞍状、似层状矿体。向斜构造一般不利于成矿。
至于断裂构造，既是气水热液运移的通道，又是成矿物质沉淀的场所，控制着热液矿床的分布与形态。①断裂切穿由不同成分岩层组成的围岩时，沿断裂运移的含矿热液常常选择利于成矿的围岩进行交代成矿，当断裂的一侧围岩有背斜构造时，在其轴部常可以形成高品位的鞍状矿体；②在两组不同方向断层交汇处，常形成筒状、柱状富矿体；③受裂隙构造系统控制的矿体（脉）常成群出现，其组合形式取决于形成断裂及裂隙构造的力学性质、空间分布以及围岩特征等，典型例子是中国著名的西华山黑钨矿-石英脉矿床主要受近东西向的平行构造裂隙系统所控制，所以矿脉常成组成带地平行排列出现。
另外，沉积岩中的原生构造，如层理、不整合面、不同岩性的接触面等，有时对热液矿床的控制也很重要。尤其是岩层遭受构造变动时，常沿这些构造面发生滑动和破碎，有利于热液的活动与成矿。
第二节热液矿床的成因类型及特征
热液矿床的形成是一个长期复杂的过程，其影响因素甚多。长期以来，很多学者对热液矿床分类进行过研究，提出了许多不同方案。传统的分类是以成矿温度和深度为依据，分为高温热液矿床、中温热液矿床和低温热液矿床等。本教材参照目前常用的分类方案，以成矿地质环境和矿液来源为依据，并结合成矿温度对热液矿床进行如下分类：
Ⅰ 岩浆热液矿床
1．岩浆气液交代矿床
            (1) 与蚀变花岗岩有关的钠长岩型稀有、稀土元素矿床
(2) 与蚀变花岗岩有关的云英岩型钨、锡矿床
2．岩浆气液充填-交代矿床
            （1）高温热液矿床
            （2）中温热液矿床
            （3）低温热液矿床
Ⅱ 地下水热液矿床
Ⅲ 变质热液矿床
一、岩浆热液矿床
岩浆热液矿床是指由岩浆结晶冷凝分异过程中析出的含矿气水热液，在侵入体内及其附近的围岩中经过交代、充填作用所形成的矿床。这类矿床与侵入岩体（主要是酸性、中酸性、中性及中碱性侵入体）在时间上、空间上和成因上有密切的联系，侵入岩就是其成矿母岩，而且具有明显的成矿专属性。
（一）岩浆气液交代矿床
这类矿床多产于造山运动中、晚期以及地台活化期的岩浆活动地区。它们与蚀变花岗岩在成因上、空间上、时间上有密切联系。在成因上，与矿床有关的花岗岩（主要是壳源改造型花岗岩）是成矿母岩；在空间上，矿床产在花岗岩体顶部和边部，蚀变岩石与下面花岗岩间为逐渐过渡的接触关系；在时间上，矿床形成略晚于岩体。
该类矿床形成温度一般在300～600℃，深度为1～4.5km。矿床中成矿元素主要是亲氧（亲石）元素，有W、Sn、Mo、Be、Nb、Ta、Bi、Th、Zr、Hf和Li等。金属矿物主要是高温型氧化物，成分比较简单，如SnO2（锡石）、（Fe、Mn）WO4（黑钨矿）、FeTa2O5（钽铁矿）和ZrSiO4（锆石）等；非金属矿物有石榴子石、黄玉、电气石、萤石、钾长石、钠长石、石英、云母和方柱石等。
与矿化有关的花岗岩有如下共同特征：
（1）与矿化有关的花岗岩体都是多期、多阶段形成的复式岩体。矿体与多旋回晚期、晚阶段侵入的花岗岩体有密切的成因联系。在中国华南，多旋回花岗岩成矿元素的继承、演化规律十分明显，成矿元素在燕山期晚期、晚阶段岩体中富集成矿。燕山期岩体从早阶段到晚阶段，岩石结构由粗粒变细粒，岩体规模由大变小，黑云母逐步减少，白云母逐渐增多，由黑云母花岗岩转变为白云母花岗岩，交代作用也逐步增强。
（2）岩体中成矿元素W、Sn、Be、Nb、Ta、Rb、Li 、Cs和REE等的含量普遍高出正常花岗岩的1～15倍。
（3）岩体中SiO2含量明显偏高，常大于73%，在74％～75%之间，属超酸性花岗岩；富碱，K2O+Na2O一般大于7.5%；Fe、Mg、Ca、Ta等基性组分明显偏低，F的含量高。
（4）矿化岩体在空间上常位于大岩体边缘突出部位，产状常为岩瘤、岩钟、岩株。
（5）蚀变岩石内常表现出一定的分带现象，自下而上依次为钾长石化带→钠长石化带→云英岩化带，最上部还往往发育似伟晶岩带和石英壳。似伟晶岩带的厚度从几厘米、几十厘米直到十几米不等。组成矿物主要是钾长石，其大小常达十几厘米到几十厘米，其次是钠长石。似伟晶岩和伟晶岩的主要区别是前者不具文象结构，不出现带状构造。
主要矿床类型：
1．与蚀变花岗岩有关的钠长岩型稀有、稀土元素矿床
这类矿床是指含Li、 Be、 Nb、Ta、Rb、Cs、Zr及稀土等元素的蚀变花岗岩体，其中的稀有、稀土元素富集达到工业要求时，便构成矿床。矿床主要特点如下：
（1）围岩蚀变十分发育而普遍，主要为钠长石化，钠长石化的结果使花岗岩变成一种中-细粒的浅色岩石——钠长岩。其矿物成分主要为钠长石、微斜长石和石英。
（2）不同原岩形成的钠长岩，其有关矿产不尽相同。正常系列花岗岩被交代而成的钠长岩中主要矿产是Be；半碱性系列花岗岩被交代而成的钠长岩中主要矿产是Li、Nb、Ta、Rb；碱性系列花岗岩被交代而成的钠长岩中主要矿产是Zr、Nb、Th和钇族稀土；霞石岩被交代而成的钠长岩中主要矿产是Zr、Nb和铈族稀土。其中最具工业意义的是Nb、Zr、Th、Li、Be和稀土元素矿产。
（3）矿石呈浸染状，主要矿石矿物有钽铁矿、铌铁矿、铌-钽铁矿和锂云母等。伴生矿石矿物有独居石、磷钇矿、锆石、褐帘石、硅铍钇矿、氟碳铈矿、氟铈镧矿、褐钇铌矿、褐钇钽矿、黑稀金矿、烧绿石等。
（4）矿化主要受岩体微细构造（原生节理、矿物颗粒间空隙、解理、双晶结合面等）及后生构造裂隙所控制，矿化集中分布在岩体顶部和边部。
（5）本类矿床常与钨锡-石英脉型矿床共生。矿床中蚀变分带明显，在发育完整的情况下，自下而上为钾化带→钠化带→云英岩化带→似伟晶岩带→石英壳（图6-3）。在钾化带的中、下部，成矿元素贫化或活化转移现象明显；在钾化带最上部，或向钠化带的过渡带中，有TR、Zr、Hf、Nb、Ta的某些集中，但不具工业意义。钠化带（特别是上部的强钠化带和钠化带向云英岩带的过渡带）是铌、钽的富集成矿带。在云英岩带中则富集W 、Sn、Be，而Nb、Ta富集程度大大降低，一般不具工业意义。似伟晶岩带和石英壳虽有成矿元素的部分集中，但一般不具工业意义。因此，有人总结出在某些矿区存在“上有W、Sn、Be，下有Nb、Ta和REE”的矿床垂直分带规律。使钠长岩型稀有、稀土元素矿床与钨锡-石英脉型矿床构成一组成矿系列。
这类矿床在中国南方分布广泛，如广东、广西、江西、湖南等地。

图6-3 含铌-钽交代蚀变花岗岩在垂直方向上的变化特征
a－414矿区(转引自冶金地质七队资料修改补充)  b－430矿区(转引自238地质队略作修改)
c－江西姜坑里矿区(转引自江西冶金地质二队)  d-大吉山矿区(转引自江西冶金地质二队修改)
1－变质砂岩；2－钾长石化花岗岩(Ⅰ带)；3－钠长石化花岗岩(Ⅱ－弱钠化带，Ⅲ－中等钠化带，Ⅳ－
强钠化带)；4－云英岩化花岗岩及云英岩(Ⅴ带)，5－似伟晶岩(Ⅵ带)；6－石英脉脉体(Ⅶ带)

2．与蚀变花岗岩有关的云英岩型钨、锡矿床
本类矿床具有特殊的围岩蚀变——云英岩化，它主要发生在酸性侵入体（花岗岩、石英斑岩）顶部及顶板的浅变质岩（板岩、千枚岩）和砂岩中。云英岩可按形态分为两种类型：①石英脉充填形成的脉侧云英岩；②大规模交代作用形成的云英岩（致密云英岩）。本类矿床主要与后者有关。云英岩的含矿性，根据围岩性质、交代作用强度和岩浆含矿程度而不同。中国南方钨矿床的云英岩大约70％发育于酸性侵入岩中，20％发育于浅变质岩中，10％发育于闪长岩类岩石中。
这类矿床的形成，在时间上稍后于岩体，在空间上位于岩体之内、外接触带。特征有：
（1）与矿床有关的花岗岩体，其特征元素有  W、Sn、Be、Nb、Ta、U、Th、REE（主要为钇族）、Li、Rb、Cs等，均有较高的丰度，与矿床中矿物所含元素极其近似。赋存于浅变质岩中的矿床，经钻孔揭露，深部仍有花岗岩体存在。
（2）矿体形态复杂，有脉状、带状、似层状、筒状、囊状等。矿石以细脉浸染状为主。
（3）矿石中的共生矿物复杂，除了石英、白云母外，还有许多金属矿物和含挥发性组份的矿物，多期、多阶段矿化明显。
（4）近矿围岩蚀变强烈，除云英岩化外常有多种蚀变重叠。
   本类矿床的主要矿产有W、Sn、Mo、Be、Li等。
矿床实例：江西大余洪水寨云英岩型钨锡矿床
矿区位于园洞花岗岩体南缘内接触带，花岗岩主要岩性为斑状中粒黑云母花岗岩及中粒黑云母花岗岩，岩脉有细粒花岗岩、伟晶岩、长英岩、花岗斑岩等。
矿床特征：矿体主要由云英岩细脉带组成。云英岩细脉带走向为北西，倾向南西，倾角60°～80°，有10条矿带，均作狭长条状产出，并相互平行排列。其中Ⅰ号矿带规模最大，长990m，最宽处达50m（图6-4），延深达200～300m，多在深度80～120m处即分成若干小枝或向下再分支成树根状尖灭。矿体沿走向在厚度变化上表现为两端小、中间大，呈凸透镜状产出，与云英岩细脉带形状变化相似。矿区分布众多的石英大脉（脉幅一般0.10～0.5m），形态变化大，含矿贫，一般无工业价值。

图6-4  洪水寨钨锡矿地质略图
　　　　　　　　　　　　　（转引自赣南地质调查大队）
a-总体构造； b-应力分解；c-控矿裂隙和片理；1-上泥盆统；2-中泥盆统；
3-燕山早期花岗岩；4-张扭断裂；5-压扭断裂；6-石英脉；7-云英岩细脉带；8-石英细脉
成矿阶段划分：根据矿物共生组合，矿石结构构造以及各种岩脉的穿插关系等因素，可划分出三个成矿阶段。①石英-锡石、黑钨矿（汽化-高温热液期）阶段为最主要的成矿阶段，生成区内强烈的云英岩化蚀变岩石，并伴随富集锡石、黑钨矿等主要的成矿作用。②石英-硫化物阶段（高温-中温过度期），生成石英大脉及多量的硫化矿物。③碳酸盐（低温热液期）阶段，仅有石英、方解石及少量黄铜矿形成小脉。
有用组分变化：云英岩细脉带中有用组合含量变化基本规律是上部云英岩化强烈，石英细脉密集，富含黑钨矿、锡石、锂云母、萤石、黄玉等高温气成矿物。下部云英岩化减弱，石英细脉变疏，含矿品位变贫。在垂直方向上，上部锡石含量较黑钨矿高，两者比值约3∶1，随着深度的增加，锡石含量减少，而黑钨矿相对增加，其比值约为2∶1，锡石和黑钨矿的富集深度一般为35～240m。平均品位WO3 0.076%、Sn 0.150%。
云英岩细脉带型钨锡矿体直接赋存于斑状黑云母花岗岩中，其围岩含钨锡较高，为成矿组分提供了部分来源。在岩浆活动后期，侵入体受北北东方向的区域构造应力作用所影响，产生了一系列走向北北西向的剪切裂隙。在裂隙带中，有一条规模比较大的断裂，走向与裂隙一致。这些构造裂隙为矿液提供了良好的通道及交代蚀变场所。云英岩化成矿作用只发育在花岗岩中，而岩体的围岩（泥盆系泥砂质岩石）则主要起到了良好的屏蔽作用，因此造成矿化强烈地段主要位于岩体与围岩接触带附近的内接触带部位，形成气水高温热液云英岩型矿床。
3．细脉浸染状绿柱石蚀变花岗岩型铍矿床
矿体产于蚀变花岗岩顶部，矿石矿物为单一的绿柱石，呈细脉及浸染状产在钠长石化和云英岩化花岗岩中，共生矿物还有石英、钠长石、白云母、黄玉和萤石等。矿化岩体中可见蚀变分带现象，自上而下为：云英岩化带→钠化带→钾化带。此类矿床在中国华南地区广泛分布。
（二）岩浆热液充填－交代矿床
1．高温热液矿床
高温热液矿床系指主成矿温度大于300℃，深度约4.5～1㎞条件下形成（属深成至中深成环境），并受断裂构造控制的热液矿床。由于成矿时温度和压力是较高的，这时成矿溶液中虽缺少游离氧，但由于热液中固有的H2O被还原为H2或CO2被还原为CO时可以放出一部分O2，而有利于那些结晶温度高、易于与氧化合的元素（钨、锡、铁等）形成含氧盐类或氧化物矿物（黑钨矿、锡石、磁铁矿）沉淀下来，成为高温热液矿床中的矿石矿物。
（1）高温热液矿床的主要特征：
1）矿体多产于酸性侵入体的顶部、边部或接触带附近的非钙质围岩中，距侵入体很少超过1～1.5㎞。而且常受构造裂隙控制，以充填方式成矿。矿体与围岩界限一般清楚。
2）矿石的矿物成分主要是氧化物和含氧盐类，其次是硫化物，并形成较多的富含矿化剂的矿物，如电气石、黄玉、云母、萤石、磷灰石等。典型的矿物组合中金属矿物有黑钨矿、白钨矿、锡石、磁铁矿、赤铁矿、辉钼矿、辉铋矿、毒砂、磁黄铁矿、自然金等。非金属矿物有石英、长石、云母、萤石、角闪石、磷灰石、绿柱石、黄玉、电气石等。高温热液矿床的矿物成分有以下特点：
①组成金属矿物的元素，主要是电价高、半径小的离子，如Be2+、TR3+、Sn4+、Zr4+、Ti4+、Nb5+、W6+、U6+等，它们形成的矿物往往硬度大、晶格能大、生成温度高；
②少数亲硫元素如Mo4+、Cu4+、Co2+、Ni2+等，组成简单硫化物、砷化物和硫砷化物，一般出现于高温热液成矿阶段的后期，并逐渐向中温阶段过渡；
③矿物中类质同象范围较广，如高温闪锌矿为深色铁闪锌矿ZnFeS，高温黑钨矿和锡石中含Nb、Ta、Sc等；
3）矿石结构主要是粗粒结构和中粒结构。由裂隙控制以充填作用为主形成的矿体，多呈不规则脉状、串珠状等，常沿一个方向呈雁行状排列，矿石具块状、梳状、条带状或对称条带状构造；以交代作用为主形成的矿体，多呈复杂的网脉状、扁豆状或似层状，矿石多具浸染状构造，有时也可为块状。
4）近矿围岩具强烈的高温热液蚀变现象，典型的有云英岩化、钠长石化、钾长石化、黄玉化、电气石化等。
5) 矿床规模以中小型居多，少数规模较大，为重要的矿床类型，如钨矿的储量可达几万吨到几十万吨。
（2）高温热液矿床的主要类型：
1）黑钨矿-石英脉型：是中国最主要的钨矿类型，常伴生Sn、Mo、Bi矿产，可综合利用，具有重要的工业意义。
矿床在成因和空间上都和花岗岩类有关，这些花岗岩的特征元素有w、Sn、 Be、Nb、Ta、V、Th、Li、Rb、Cs等，均有较高的丰度。岩体大多为规模较小的岩株或岩钟状。它们有的呈独立的岩体产出，有的呈复式岩体的晚期旋回产出，含钨石英脉矿床多分布于岩体顶部、边部或距接触带不远的围岩中。围岩主要为轻微变质的砂岩、板岩、千枚岩等硅铝质岩石。黑钨矿-石英脉型矿床往往和矽卡岩型白钨矿矿床共生，两种类型的钨矿在同一矿区出现，经研究认为成矿作用是统一的，只是由于围岩性质不同而引起的差异。在石灰岩中形成白钨矿矿床，在硅铝质岩石中则形成黑钨矿矿床。
矿体呈脉状产出，往往成带、成群出现，矿区内常有几十条、几百条至几千条矿脉，有的甚至近万条，其中主矿脉为数较少，但却常占储量的20％~60％。有工业价值的黑钨矿-石英脉的宽度多为10~50cm，50cm以上的称大脉。矿物成分除黑钨矿和石英外，还有长石、电气石、黄玉、绿柱石和少量辉钼矿和锡石。
黑钨矿-石英脉在垂直剖面上可以看到明显的规律性变化，近年来，中国钨矿工作者总结出了脉状钨矿的“五层楼”垂直分布规律，矿脉自上而下可分5个带（图6-5）：

图6－5  钨矿床的“五层楼”分带示意图
(转引自袁见齐等，1985)
l-花岗岩；2-围岩；3-含钨石英脉

①微脉带（矿化标志带）：为一系列微细裂隙组成的蚀变带，此带由宽小于1cm的云母-石英细脉组成，含脉密度2～10条／m。本身不具工业价值，而是寻找深部隐伏矿体的良好标志。
②细脉带：系由微脉合并而成。脉幅1～5 cm，少数可达l0cm。含矿率10％以上，含脉密度4～8条／m，此带开始有工业价值，构成工业矿体的上部。
③中脉带：系细脉带往下进一步合并而成。脉幅10～50cm，脉成组平行排列，含矿率增高，达20％以上，具有重要的工业价值。
④大脉带：由中脉进一步合并而成，单脉宽数十厘米，常出现宽超过1m的巨脉，向下直至花岗岩体的接触面，构成矿床的主体。含矿率15～60％，是最有工业价值的矿体。
⑤稀疏大脉带（尖灭带）：发育在花岗岩体内。矿脉不仅稀疏，而且随幅宽变小而逐渐尖灭。一般不具工业价值。
总的来看，矿脉形态在垂直方向上，从上而下矿化宽度由大到小；矿脉条数由多变少；含矿率由低到高；脉幅由小变大。钨矿脉的“五层楼”模式对找矿具有一定指导意义。在—定程度上阐明了多种形态脉状钨矿在空间上的分布规律。但是钨矿脉的“五层楼”现象在不同地区发育程度是不相同的。在实际工作中必须作具体分析。
矿床实例：江西大余西华山钨矿床
A．区域地质概况
西华山钨矿床为大型黑钨矿床。矿区位于江西大余西华山-棕树坑钨矿带西南端，该矿带地层以寒武系浅变质的板岩、砂岩（接触变质为各种角岩或变质砂岩）为主，组成一系列轴向近南北的倒转复式褶皱。断裂构造主要为北东-北北东和近东西向，其中近东西向裂隙广泛发育，为区内主要含矿构造。燕山期黑云母花岗岩为区内钨锡矿床成矿母岩，受NE-NEE向和EW向主干断裂复合控制。除西华山岩株出露地表外，其余均隐伏地下，在深部连为一体。岩体内或其顶部围岩中有西华山、荡坪、木梓园、大龙山、漂塘、棕树坑、八仙脑、茅坪、张天堂等矿床作近等距的规律分布（图6-6）。

图6-6  西华山-张天堂岩浆岩带控矿示意图
（转引自赣南地质调查大队略作修改）
1－寒武系；2－燕山早期黑云母钾长花岗岩；3－中细粒花岗岩；4－断层；5－石英脉型矿体；
6－云英岩型矿体；7－破碎蚀变带型矿体；8－矿化标志带
B．矿床地质特征
（１）矿区内燕山期黑云母花岗岩分中粒、细粒两种，为一多阶段侵入的复式岩体。岩体呈岩株状，受北北东向断裂控制。岩浆岩的围岩为寒武系浅变质岩系（千枚岩、板岩、变质砂岩）构成向西倾伏的背斜。黑钨矿-石英脉与花岗岩密切共生，在分布上完全受花岗岩的控制。
（２）矿区内有数百条黑钨矿-石英脉平行排列，走向近于东西、倾向北，倾角75°～85°，受花岗岩体内北东东向或近东西向裂隙控制。黑钨矿-石英脉主要分布在花岗岩株凸起部位的内接触带中（图6-7）。矿脉与围岩界线清楚，近矿围岩（亦即母岩）蚀变成为云英岩，云英岩的类型和矿化的垂直分带有一定的依存关系(图6-8)。

图6-7  钨矿脉产状及围岩蚀变示意图
1-粗粒斑状黑云母花岗岩；2-变质砂岩千
                              枚岩；3-云英岩；4-含钨石英脉


图6-8  西华山钨矿床围岩蚀变垂直分带          图6-9  江西西华山钨矿床地质示意图
与矿物分布关系示意图                         (转引自袁见齐等，1985)
         (转引自姚风良等，1983)                      1-含钨石英脉；2-黑云母花岗岩；
1-变质岩；2-花岗岩；3-石英脉；4-富云母             3-变质砂岩、千枚岩；4-第四系
云英岩； 5-正常云英岩；6-富石英云英岩；
7-钾、钠化；8-黑钨矿；9-锡石；10-绿柱
石；11-硫化物；12-稀土矿物
（３）矿脉构成南、中、北3个密集排列的组群（图6-9），南组矿脉较长，且较密集，纵横变化较复杂；中组矿脉小，延展短，变化最复杂；北组规模最大，含钨也较富，纵横变化小，分布亦较稀疏。一般脉宽数十厘米，最宽可达数米。近东西向矿脉发育于北组，北东东向矿脉发育于南组、中组。
矿石结构复杂，有自形、半自形、他形粒状结构等，构造有块状、浸染状、对称条带状和梳状构造。主要有用矿物除黑钨矿外，有绿柱石、锡石、辉钼矿、白钨矿、钽铁矿等，可作为副产品综合利用。尤其是锡石，有时可超过黑钨矿含量，而使矿脉变为锡石-石英脉；
在矿脉内部，显示一定沉淀分带，在水平方向上绿柱石、辉钼矿、锡石、黑钨矿等高温矿物多沿脉壁及矿脉尖灭端富集，铜、铅、锌硫化物多见于脉体中部；垂直方向上，上述高温矿物多见于上部，但黑钨矿、辉钼矿垂直区间分布较大，中部仍较多见，硫化物往深部增多。主要脉石矿物是石英，其次是黄玉、电气石、萤石、方解石等。
C．矿床成因
大量气成矿物如黄玉、电气石等的存在，云英岩化的围岩蚀变以及矿脉与围岩有明显的界线等，均说明矿床是以充填成矿方式为主的高温热液矿床。据同位素年龄测定，成矿年龄为 141～131Ma，岩体形成年龄为185～140Ma，矿体是在复式花岗岩体的晚期侵入相形成之后产生的。
2）锡石-石英脉型：矿床特征与黑钨矿-石英脉型矿床相同,不同的是金属矿物以锡石为主，也可有黑钨矿、少量重金属硫化物和萤石等矿物。因此，按矿物组合的差异可分为：锡石-石英脉型和锡石-黑钨矿-石英脉型等。该类矿床在中国广西、江西和湖南等省分布很广。
3)辉钼矿-石英脉型：矿床特征与上述两类型相同, 不同的是金属矿物以辉钼矿为主，常伴生辉铋矿和黑钨矿。辉钼矿呈片状，矿石结构有粗粒也有细粒。围岩蚀变类型有钾长石化、云英岩化、黄铁绢英岩化、硅化等。该类矿床在中国华南地区广泛分布。
2．中温热液矿床
中温热液矿床系指主成矿温度在300～200℃、深度为3～1㎞（中深环境）条件下形成，并受断裂构造控制的热液矿床。在这种温度和压力条件下，H2S在成矿溶液中溶解度增大，H2S的电离也相应增加，于是溶液中产生了大量的S2—。S2—的存在为重金属硫化物的沉淀创造了有利条件，因而形成了中温型热液矿床中Cu、Pb、Zn、Fe等的大量硫化物矿石。
（1）中温热液矿床的主要特征：
1）矿床在成因上、空间上与中小型酸性、中酸性侵入体有关，这些侵入体一般多呈岩株、岩钟、岩枝和岩床等产出，矿体产于侵人体的内外接触带中，但多数产在侵人体外围的沉积岩、变质岩或者火山岩中，或产于大的断裂带中。
2）矿石的矿物组成复杂，矿石矿物主要为金属硫化物，脉石矿物以石英和碳酸盐类矿物为主。金属矿物主要有：黄铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿、黝锡矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、辉钼矿、自然金、自然银、自然铋等，非金属矿物主要有：滑石、菱镁矿、萤石、水晶等。中温热液矿床的矿物成分有以下特点：
①亲硫元素（主要是Cu、Pb、Zn等）在本类矿床中大量出现，亲氧元素所构成的氧化物和含氧盐大为减少，乃至消失；
②钨酸盐类矿物不占重要地位，锡石减少，而黝锡矿较常见，磁铁矿被赤铁矿、镜铁矿所代替；
③脉石矿物除石英外，碳酸盐类矿物大量出现。
3）围岩性质影响成矿方式，若围岩为化学性质活泼的岩石如含钙质的岩石，则常形成交代矿床，但此时不能形成矽卡岩，如灰岩中的Pb-Zn交代型矿脉；若围岩为化学性质稳定的硅质、砂质岩石时，此时交代作用不重要，只形成充填式矿脉，如硅质岩石（砂页岩、酸性喷出岩、花岗岩、片麻岩等）中的Pb-Zn矿脉。
由于这类矿床是由中温热液经过交代、充填作用形成的，故而矿体形态多样。由充填作用形成的矿体，主要呈简单的脉状，比较规则，但有时也呈复脉状以及网脉状、梯状和鞍状矿脉。由交代作用形成的矿体，以似层状为最常见，其次为扁豆状、囊状、柱状等，形态较为复杂。
4）这类矿床的矿石结构多呈半自形晶、他形晶的中粒到细粒结构，并常见各种交代结构。矿石构造以块状、条带状、脉状、细脉浸染状、角砾状和晶洞状构造等。
5）此类矿床的围岩蚀变发育，蚀变种类繁多，且以形成含水蚀变矿物为特征。典型的蚀变有绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化、黄铁绢英岩化、硅化及碳酸盐化等。
6）中温热液矿床具有较重要的工业意义，是世界上金的重要来源之一，也是铅、锌、银、锑、铜的重要来源。矿床规模大小不一，但以大型和中型为多。脉状矿体一般长几十米～几百米，大矿脉可达数千米；延深几十米至几百米，有的可达千米；厚几十厘米至几米，有的达十几米。交代形成的矿囊最大直径也可达数百米。
（2）中温热液矿床的主要类型
1）热液脉型金矿床：中温热液脉型金矿床在中国出露广泛，经常成群、成组产出，构成金矿集中区，如中国山东招掖地区、吉林夹皮沟地区、冀东和冀西北地区以及秦岭东端的小秦岭地区等。矿床主要分布在具有古老的前寒武纪基底地区，成矿时代主要在中生代。由于该类矿床的品位较高、规模大，所以在中国金矿储量中占最重要地位。根据矿体特征、矿石组构特征和成矿作用方式，可将中国中温热液脉型金矿床分为石英脉型与蚀变岩型。
石英脉型矿床的矿体多数为简单的含金硫化物石英脉，受张性断裂控制，与围岩界线清楚，成矿方式具充填特征，金矿化限于石英脉内，主要和石英脉内的黄铁矿及多金属硫化物有关。矿化连续性差，有的地段矿化富集，构成富矿体，有的地段矿化较弱，达不到工业要求。含金石英脉多产于强度不等的硅化或黄铁绢英岩化花岗岩中。石英脉宽由数十厘米至1～2m不等，很少有超过5m的。脉长为数十至数百米，最长可达5km。矿化深度一般为200～400m，有的矿区可达500m以上。矿脉常成群出现。矿石矿物以自然金为主，金属矿物以黄铁矿最常见，其次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿及磁黄铁矿，个别矿床中可见有毒砂、白钨矿和辉钼矿。脉石矿物以石英为主。矿石品位变化较大，从5g/t至每吨十几克。金以自然金为主，偶尔出现银金矿。金主要赋存于黄铁矿中，其次在方铅矿、黄铜矿、菱铁矿及石英等矿物中，呈包裹金、间隙金和裂隙金。在金-毒砂石英脉中，金赋存于毒砂中，石英脉型金矿床的典型代表是山东招远玲珑金矿。
玲珑金矿床是超大型矿床，位于山东省招远市东北约16km处。处于纵贯山东半岛中的沂沭(郯庐)深大断裂以东，胶东隆起的西部，其基底由大致呈东西向的前寒武纪古老变质岩系构成。在矿区75krn2范围内有金矿脉500多条，产在侵入于古老变质岩系中的中生代花岗岩体中，受NE向和NNE向断裂裂隙带控制。主要矿脉长100～5000m，宽1～10m，深600～700m，按脉内矿物成分可分为含金黄铁矿石英脉和含金铜铅锌硫化物石英脉，脉侧围岩发育硅化及黄铁绢英岩化，金属矿物以银金矿、自然金、黄铁矿、黄铜矿为主，自然金、银金矿呈显微粒状，主要赋存在黄铁矿中，矿石品位3～32g/t。非金属矿物主要为石英，有少量方解石和白云石。
蚀变岩型矿床主要分布在花岗岩与变质岩接触带附近的花岗岩中，花岗岩已碎裂至糜棱岩，并遭受强烈黄铁绢英岩化和钾化。矿体和围岩呈渐变过渡关系，是含金硫化物充填交代断裂破碎带而成，成矿方式以交代作用为主，含金硫化物呈细脉状或浸染状分布于蚀变岩中，也可由一系列平行的含金硫化物细脉或网脉构成。在糜棱岩的下盘，常发育钾化带，在该带的上部或邻接糜棱岩带，常分布含金的黄铁矿微脉。金属矿物以黄铁矿为主，并伴有少量黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿以及斜方辉铅铋矿和毒砂等。金主要在黄铁矿中呈晶隙金、裂隙金和包裹金，其次存在于黄铜矿及方铅矿中。脉石矿物主要是石英、绢云母和方解石等。蚀变岩带一般宽数米，少数可达20余m，延长一般为数百米，少数在1km以上。蚀变岩型矿体内矿化都较均匀，品位较低，但矿体连续性强，常构成巨型矿体。焦家金矿床是这类矿床的代表。　　
焦家金矿床位于山东省莱州市境内。区内出露胶东群斜长角闪岩、玲珑花岗岩体和郭家花岗岩体。金矿化主要产于断裂破碎带的蚀变岩带中，与围岩界线不清，矿化规模与破碎带的宽度和蚀变的强度有关。在1000多m长的含金蚀变带中，已发现5个金矿体，呈宽大脉状或喇叭状斜卧，规模较大。其中，Ⅰ号矿体最大，长1200m，宽0.35～15.44m，延深800多m，含金品位为3.078～52.59g/t。金属矿物主要有银金矿、黄铁矿，有少量的自然金及Pb、Zn、Cu的硫化物，脉石矿物主要有石英、绢云母。围岩蚀变主要为黄铁绢英岩化，下部发育碱交代带。探明金矿储量达数百吨，为超大型矿床。　
2）多金属铅锌（银）矿床：中温热液脉型多金属铅锌（银）矿床在中国也是一种较重要的矿床类型。该类矿床主要形成Pb-Zn工业矿床，但同时也形成大型的铅锌银矿床。由于围岩性质的不同可形成两种类型的矿床：在碳酸盐岩中以交代作用为主形成交代型铅锌（银）多金属矿床，在硅质岩石中则以充填作用为主形成充填型铅锌（银）多金属矿床。
交代型多金属铅锌（银）矿床：矿体沿碳酸盐岩层交代形成，呈透镜状、筒状、板状、巢状等；矿体延伸不大，长为数十米～数百米，厚几十厘米至几十米，常见盲矿体存在。围岩蚀变常见有硅化和白云石化等。矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿；脉石矿物为方解石、石英，有时有萤石、重晶石。矿石构造以致密块状为主。矿石中Pb、Zn含量高，并含有Ag和稀散元素Cd、Ge、In、Ga等，可综合利用。中国青海、云南等地有此类矿床。
充填型多金属铅锌（银）矿床：矿体产于硅质岩石（砂页岩、酸性喷出岩、花岗岩、变质岩等）的裂隙和破碎带中，矿体形态一般呈脉状。矿物成分简单，常见矿物共生组合：
方铅矿、闪锌矿组合；方铅矿、闪锌矿、锡石组合；方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿组合；方铅矿、闪锌矿、自然银(金)组合。矿化常沿裂隙破碎带发育，围岩蚀变比较发育，主要有硅化、绢云母化、绿泥石化。这类矿床分布广泛，约占中国铅锌矿床的50％。湖南桃林铅锌矿是这类矿床的典型代表。
矿床实例：湖南桃林铅锌矿
A.区域地质概况
矿区位于江南古陆与扬子地台两大构造单元过渡带，即大云山复背斜北翼。区内出露地层主要为前震旦系板溪群浅变质岩（包括千枚岩、板岩、绢云母片岩、石英砂岩及蚀变岩）构成褶皱基底；其上被白垩系-古近系陆相碎屑岩复盖。南部有一个大花岗岩体分布,该岩体东西长百余千米，南北宽30～40km，同位素年龄值在112～145Ma，系燕山晚期多阶段侵入的复式岩体。
B.矿床地质特征
（１）矿床位于前震旦系板溪群浅变质岩与燕山期花岗岩体间的断裂带内，该花岗岩体的侵入即为这一大断裂带所控制。断裂带平行接触面分布, 在变质岩系形成一个很大的破碎带；铅锌矿比较集中地沿此破碎带的上部充填成矿，形成角砾岩化含矿带(图6-10)，沿走向长达数千米，沿倾向深约600m，厚30～50m。破碎愈剧烈，含矿愈富，反之则贫。

图6-10  桃林铅锌矿床地质剖面图
　　1－古近系砂砾岩；2－板溪群千枚岩、板岩；3－含矿角砾岩带；
4－铅锌矿体；5－硅化蚀变带；6－花岗岩

（２）矿体均产于破碎带内变质岩中，断续分布成大致平行的不规则脉及透镜体，厚几米至几十米。在角砾岩带中，矿体与围岩界线不清；矿脉群有分支、复合、尖灭、再现等现象。局部地段尚可见到囊状富矿体。矿体厚度及矿石品位沿走向、倾向均变化较大。
（３）围岩蚀变以硅化、绿泥石化和绢云母化为主，重晶石化和黄铁矿化次之。矿石具特征的角砾状、条带状、梳状、细脉状、晶洞状等构造（以角砾状为主），可以划分出不同的矿化阶段，重要矿物组合是：①方铅矿-暗色闪锌矿-黄铜矿-石英-萤石，②重晶石-浅色闪锌矿-方铅矿。
矿石成分中，金属原生矿物有方铅矿、闪锌矿及少量黄铜矿、黄铁矿等。非金属矿物主要为萤石、石英及重晶石等。矿石中带有一些次生矿物如白铅矿、孔雀石、蓝铜矿、褐铁矿、菱铁矿、菱锌矿等。本矿床除开采方铅矿、闪锌矿外，铜和萤石均可回收。
C.矿床成因
矿床主要由中温热液沿裂隙充填而成。矿液来源与矿区内大片出露的花岗岩无关，而与此大片花岗岩侵位时沿接触带大断裂所形成的破碎带有关。破碎带成为含矿溶液的活动通道和沉淀场所，而含矿溶液可能是来自深处隐伏的酸性岩体。
   接触断裂破碎带不仅是含矿热液上升的通道和容矿空间，而且因其多次活动，也导致了矿液多次上升而产生多阶段矿化。利用硫同位素矿物对测温，得到黄铜矿-方铅矿沉淀温度为344～299℃，反映了第一阶段成矿温度，重晶石-闪锌矿-方铅矿组合沉淀温度为265～221℃，属第二阶段的产物。
   矿物组合、围岩蚀变类型及有用矿物沉淀温度均反映了中温热液成矿特点。
3）锡石多金属硫化物矿床：锡石多金属硫化物矿床是原生锡矿床中最重要的类型，在中国更为重要，云南个旧和广西大厂等世界上最大最富的锡矿床均属于这一类型。这类矿床的特征如下：
①矿床在成因上主要与中酸性花岗岩有关，中国华南这类矿床与燕山晚期花岗岩体有密切关系。岩体的特征一般是SiO2含量高，富碱(K2O＞Na2O)，贫Fe、Mg、Ca等基性组分，F含量高，岩体原生锡含量一般也高。
②与矿床有关的围岩主要为石灰岩、白云岩，少数为钙质页岩和砂岩。中国华南这类矿床主要产于泥盆纪和三叠纪一套碳酸盐岩-碎屑岩地层中，并常具明显的层控特征。
③矿体主要产于岩体的外接触带中，有些矿体离接触带稍远，有关的花岗岩体在地表出露的规模常较小，呈岩株、岩钟和岩枝等。有时在地表或开采坑道中仅见花岗斑岩和石英斑岩等浅成相岩体或岩脉。不少情况下，为隐伏岩体。
④在矿田范围内不同矿床类型和矿物组合围绕花岗岩体具有明显的水平分带和垂直分带现象。
⑤矿体形态主要为似层状、脉状、网脉状，透镜状、囊状和细脉带等，其中往往以似层状矿体最为重要。
⑥矿物种类复杂，金属矿物主要为锡石、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂、磁黄铁矿和黝锡矿等。有的矿区还有多种复杂硫盐矿物，如硫锑铅矿等。脉石矿物常以石英、绿泥石为主。按矿物组合的不同，可分出锡石-磁黄铁矿-铜铅锌硫化物、锡石-毒砂-铜铅锌硫化物、锡石-绿泥石-硫化物和锡石-绿泥石-石英-硫化物等。
⑦赋矿地层下面往往存在着老的褶皱基底，如广西大厂锡矿赋存的华力西-印支构造层之下，存在有加里东褶皱基底；个旧锡矿产于巨厚的三叠纪地层中，其下部存在华力西基底，更下可能还存在雪峰-加里东基底。
中国广西大厂锡矿是这类矿床的典型代表，该矿床是一大型锡石-硫化物矿床，矿床以锡为主，并伴生铅、锌、锑、硫、铋、钼、金和银等多金属。
除了上述几个矿床类型外，常见的中温热掖矿床类型还有五元素(U、Ni、Co、Bi、 Ag)建造矿床、含铜石英脉矿床、滑石和菱镁矿矿床、石棉矿床、水晶矿床等。
3．低温热液矿床
低温热液矿床系指主成矿温度低于200℃，深度在1.5km至几百米范围内形成（浅成-超浅成），并受各种断裂系统、角砾岩筒、层间破碎带等构造控制的热液矿床。矿床所在地区内基本上无深成岩浆岩出露。有时在矿区附近可见到浅成或超浅成的中酸性小型侵入体，与矿床可能有一定的成因关系。有些矿床生于高、中温热液矿床附近，代表一个矿化阶段由高向低逐渐演化过程中的晚期产物。这类矿床的成因争议较大，核心问题是，与高、中温热液矿床相比，这类矿床距岩体较远，相互关系极不明显，且成矿热液常混染有地下水热液及火山热液。
（1）低温热液矿床的主要特征
1）此类矿床因形成深度较浅，因而围岩中裂隙发育，角砾岩化现象普遍存在。矿体形态比较复杂。成矿作用以充填作用为主，多沿断裂带形成复杂的细脉、网脉和囊状脉等；当成矿作用以交代作用为主时，也可形成较大范围的层状或似层状矿体。
2）矿石常由一系列低温矿物组成，金属矿物有辰砂、辉锑矿、雌黄、雄黄、自然金、自然银、自然铜、黝铜矿、黄铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉银矿、白铁矿等；非金属矿物有冰洲石、萤石、重晶石、明矾石、玛瑙等，以及石英、石髓、蛋白石、碳酸盐矿物等。低温热液矿床的矿物成分有以下特点：
①硫化物数量明显减少；
②Hg、As、Sb在中温热液矿床中一般只存在于硫酸盐矿物中，而在低温热液矿床中则形成独立的辰砂、辉锑矿、雄黄、雌黄等矿物。砷在高温热液矿床中，常以阴离子状态，即呈砷化物存在，如砷黄铁矿(FeAs2)，而在低温热液矿床中则转为阳离子状态，即呈硫化物出现；
③在有些低温热液矿床中出现金和银的碲化物和硒化物；
④硫酸盐矿物，如重晶石、天青石、明矾石、石膏可大量出现，并可形成独立的矿床。
⑤由于接近地表，所以氧化作用明显加强，除了出现硫酸盐矿物外，磁铁矿、磁黄铁矿、毒砂等氧化价较低的矿物不再存在，转变为氧化价高的赤铁矿、镜铁矿、黄铁矿、白铁矿等，甚至还出现有原生的铁的氢氧化物-针铁矿或褐铁矿。
3）低温热液矿床矿石结晶程度不一，常见为细粒结构，在晶洞或张裂隙中也可能生成晶形完好的晶体。矿石构造常见角砾状、胶状、皮壳状、梳状、环状及晶簇状等构造。
4）围岩蚀变主要有硅化、玉髓化、蛋白石化、明矾石化、沸石化、青磐岩化、碳酸盐化、重晶石化、石膏化、高岭石化等。
5）矿床规模大小不等，大型、中型、小型矿床都有。
（2）低温热液矿床主要类型
1）雄黄-雌黄矿床：多产于沉积岩中，以脉状、浸染状、扁豆状等充填在围岩的裂隙中。矿石矿物主要是雄黄与雌黄，还有针状低温毒砂、胶状黄铁矿、白铁矿和辉锑矿、辰砂等。脉石矿物有石英、玉髓及碳酸盐类矿物。矿石一般较富。此类矿床在中国湖南慈利、云南南化等地有产出。
慈利雄黄矿床位于湖南省慈利县，江南地背斜南侧的武陵山地带。矿区构造以NE向断裂为主，褶皱次之。下古生代灰岩中的正断层与成矿关系密切。矿区及附近尚未发现岩浆岩体。矿化以充填-交代方式发生于石灰岩中，矿体为巨大管状矿脉。富矿体位于围岩破碎带中，并构成矿结、矿柱、扁豆状矿囊及串珠状矿体。砷化物以雄黄为主，还有雌黄、砷华、自然砷；脉石矿物有方解石、白云石、黄铁矿和孔雀石。雄黄呈致密团块或片状与雌黄共生。
2）汞锑矿床：  既可汞锑共生，也可形成单独的汞矿和锑矿。矿床中的矿物成分简单，主要为辉锑矿、辰砂、黄铁矿、石英和碳酸盐类矿物。围岩蚀变主要为硅化。中国此类矿床主要分布在湘西黔东一带。
3）钨、锑、金矿床：矿体形态主要受构造裂隙和围岩性质控制，以脉状、细脉状、网脉状及复脉状为常见。矿床具有明显的层控特征。围岩可为各种岩石。矿脉一般为几百米长，有时可达上千米。矿物组合较简单，矿石矿物主要是白钨矿、辉锑矿及自然金；脉石矿物主要为石英、方解石、重晶石、绢云母等。矿脉中钨、锑、金矿物常为不同阶段的产物，一般白钨矿生成较早。矿石构造有条带状、角砾状、网脉状。围岩蚀变有绢云母化、硅化、黄铁矿化、绿泥石化和碳酸盐化等。中国湘西沃溪金矿为此类矿床的典型代表。
此外，还有产于硅酸盐岩石或碳酸盐岩中的萤石矿床，在浙江武义、诸暨、嵊县一带有分布，由充填或交代作用形成；产于火山岩或其它围岩中的与浅成侵入体有关的金-银矿床；产于酸性火山岩中并与附近较晚的酸性侵入体有成因联系的明矾石矿床等
二、地下水热液矿床
这是一类在成因上长期有争论的矿床。过去曾称之为“超低温热液矿床”、“热液层状矿床”。根据近年研究，这类矿床的形成与地下水热液有关，而且矿液的性质是高盐度含矿热卤水。它是地下水在活动过程中从围岩、矿源层及矿床中溶解、淋滤出成矿物质，形成含矿热卤水，流到利于成矿的岩层或构造部位处，重新沉淀下来形成的矿床，故称为地下水热液矿床。
地下水热液矿床的形成深度一般在浅部（1.5km以内），一般为50～100℃，很少超过200℃。但在成因上仍还存在不少争议。
地下水热液矿床的矿种较多，规模大，工业意义很大。主要的矿产有Pb、Zn、Cu、 U、V、Sb、Hg、Au、Ag和水晶等。
（一）地下水热液成矿作用
地下水热液矿床的成矿作用归纳起来有下列几种：
1．侧分泌作用
指成矿有用组份从附近围岩中析出，并在有利的环境中成矿的作用。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的岩层中沉积成矿。
2．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、萃取成矿物质形成含矿热液，并在有利构造环境成矿的作用。如原岩为海相沉积物，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。
3．下渗水环流热液作用：
下渗水沿断裂、裂隙带循环，通过加温使围岩中有用组份活化转移、形成含矿热液，并在有利的岩性条件下聚集成矿的作用。
4．热泉堆积作用
热泉水萃取成矿物质形成含矿热液，并在有利环境有用物质聚集成矿的作用。一般发生在近代和正在进行矿化的地区。热泉水基本上是大气降水，一般含有较高的Hg、As、F等。
（二）地下水热液矿床基本特征
（１）矿床的形成与岩浆活动关系不密切，在矿区内和周围相当远的范围未见与成矿有关的岩浆活动。
（２）矿床产于某一特定地层中，受岩性（相）控制，矿体常集中于某些岩性段中，往往具有多层的特点,如铅、锌、汞矿床多产于碳酸盐岩石中，容矿岩层中常夹有礁灰岩，显示为滨浅海相沉积；铜矿床和铀矿床多产于红色碎屑岩系中。主要的赋矿层位有：①海相、泻湖相碳酸盐岩，往往与白云质碳酸盐岩和礁相灰岩有联系；②红色碎屑岩系中的浅色带及其接触带；③黑色页岩。
（３）矿床从空间分布上常呈带状或面状，如川西南-滇东-贵州-湘西的铅锌矿带，长可达数百千米。矿体呈层状、似层状和透镜状的整合矿体，但局部也有受构造控制的小型脉状矿体。
（４）矿石的矿物组成简单，金属硫化物多呈细小的分散状、浸染状集合体，沿岩石的微层理顺层分布。组成矿石的矿物主要为自然单元素矿物、硫化物（ As、Sb、Hg、Fe、Cu、Pb、Zn等）、氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等，基本上与围岩成分相似。脉状矿体中矿物颗粒粗大，并呈带状分布，有时晶体生长完好。
（５）围岩蚀变较弱，主要有硅化、碳酸盐化、粘土化或重晶石化等；矿床规模常较大，主要矿种有铅、锌、铜、铀、钒、锑、汞等。例如，层状铅锌矿床占世界铅锌总储量的二分之一；层状铀矿占世界铀矿总储量的70％。
（三）地下水热液矿床的主要类型
1．碳酸盐建造中的脉状-层状铅锌矿床
该类矿床的研究已进行了100多年，早期的研究认为是岩浆期后热液矿床或远成低温热液矿床，近年来，大量的矿床地质和地球化学资料充分证实了该类矿床的形成与岩浆或岩浆热液无成因联系。现已公认，它们是成矿物质来自沉积地层的地下热（卤）水，在碳酸盐岩的孔隙、裂隙、溶洞、不整合面及层间破碎带等空间内充填交代形成的。该类矿床因在美国密西西比河流域有典型发育，故也称为密西西比河谷型矿床。
本类矿床基本特征如下：
（1）矿床产出环境：矿床形成于克拉通边缘和浅水碳酸盐岩台地中，构造环境常是大型盆地边缘或盆地内缘隆起边部；矿床的形成与岩浆活动无明显成因联系；矿体受一定的地层层位及相关的构造裂隙控制。
（2）矿体赋存围岩：矿体多数产于古生代（少数为三叠纪和晚元古代）的礁灰岩及其伴生的其他碳酸盐岩中，如白云岩等，少数产于与之共生的砂质和泥质岩中。
（3）矿体大多以开放空隙充填方式形成，具后生成矿特征。其形态有两类：①层状、似层状，受层间构造、不整合面控制，与地层产状基本一致；②脉状、网脉状，受断裂、裂隙控制。矿化一般呈浸染状或细脉浸染状。
（4）矿物成分：金属矿物主要有方铅矿、闪锌矿，其次是黄铁矿、白铁矿及少量黄铜矿，脉石矿物主要有萤石、重晶石、白云岩、方解石和石英等。矿石矿物多呈浸染状沿岩层的微层理分布。
（5）围岩蚀变：以白云岩化、硅化、重晶石化为主。
该类矿床的突出特点是品位低、规模大、地质构造简单、埋藏浅、易开采。典型的矿床是美国密西西比型铅锌矿床(MVT)、云南金顶铅锌矿床等；此外，加拿大、原苏联、中欧、朝鲜以及中国湘、黔、贵、川西、秦岭、辽宁等省份也有类似矿床产出。
矿床实例：云南金顶铅、锌矿床
金顶铅锌矿床于1957年被发现，已累计探明铅、锌储量1433万t，平均品位Pb﹢Zn 9.63％，是目前中国最大的铅、锌矿床。
金顶铅、锌矿床赋存在横断山中段、兰坪盆地北端、新生代金顶穹隆构造中。矿区地层由中、新生代地层组成，中生代地层倒转并被推覆逆掩于新生代地层之上，构成金顶逆冲推覆构造。在逆掩断层中及其上、下两盘的中、新生代地层中，产有丰富的铅、锌矿石 (图6-11)。

图6-11  云南金顶铅锌矿地质剖面示意图
(转引自姚风良等，1983)
1-细砂岩；2-灰岩角砾岩；3-粉砂岩；4-灰岩、白云岩；5-矿体；6-断层

赋存铅锌矿化断裂上、下盘的景星组和上云龙组两套地层中，分别为上部矿层和下部矿层。前者岩性为石英砂岩、细砂岩、粉砂岩；后者岩性上部为灰岩角砾岩夹粉砂岩（主要含矿层），下部为红色砂泥岩。
矿石分为砂岩型和灰岩型。砂岩型矿石构造简单，成浸染状构造，胶结结构。灰岩型矿石构造复杂，有脉状、块状、条带状及胶状构造。结构也较复杂，有同心环带结构、鲕粒结构等。矿石中金属矿物主要为闪锌矿、黄铁矿、方铅矿等，非金属矿物主要为方解石、重晶石、石英、石膏。
矿床受地层和断裂构造双重控制，矿体既有层状又有脉状和网脉状。方铅矿的年龄为 22～83Ma，和地层时代大致相当。δ34S在-1.71‰～30.43‰之间。基于上述材料，可以认为本区中生代晚期至新生代早期沉积时，铅、锌已初步富集，后期受热卤水作用，在断裂带附近岩性有利的地段，形成了大量铅、锌硫化物富集。
2．碳酸盐建造中的层状汞、锑矿床
中国湘、黔一带的汞矿床多属此类。矿床主要产于碳酸盐岩石中，主要地质特征如下：
（1）控矿构造：成矿具有明显的层控特征，并且受断裂构造控制。矿体赋存于灰岩向白云岩过渡地带，与“角砾岩”、微裂隙关系密切，同时在断裂附近矿体规模较大。矿区内无相关岩浆岩出露；
（2）矿体产状有两种，与围岩产状基本一致的层状、似层状、透镜状矿体，以褶皱轴部或层间剥离处矿化最厚，向两侧逐渐变薄而尖灭；受地层的褶皱和张裂隙控制的脉状矿体，矿脉的走向和褶皱轴向一致，上部较宽，往下迅速变狭而尖灭。
（3）矿物成分：金属矿物以低温硫化物组合为主。汞矿床与锑矿床有密切的共生关系，但也可单独成矿。
汞矿床：金属矿物主要为辰砂，有时有雄黄、雌黄、辉锑矿、闪锌矿、黄铁矿等，汞品位一般0.2%，最富达5～7%，脉石矿物主要为方解石，偶尔可见萤石和重晶石。
锑矿床：金属矿物主要是辉锑矿，矿石品位一般5%，最富可达20%以上，脉石矿物主要有石英、重晶石、萤石等。
（4）矿石构造：矿石多具角砾状、晶洞状构造，矿物晶形以自形、半自形晶为主。
（5）围岩蚀变：主要是硅化和碳酸盐化，硅化普遍而强烈，与矿化关系尤为密切。硅化发育时围岩颜色变浅，岩石致密而坚硬，当其叠加有碳酸盐化时含矿性都较好，大多成为富矿地段。
长期以来，似层状汞、锑矿床被认为是岩浆期后低温热液矿床。近年来，对汞矿进行了气液包裹体测定，汞矿石内白云石的形成温度为120～250℃，石英为70～110℃，辰砂为50～130℃，辉锑矿（锡矿山）形成温度135～215℃。不少学者认为这类矿床的形成和沉积地层中汞的初步富集有关，后期的构造和热液使矿化得到聚集和富化。矿床具有明显的层控特征，属地下水热液矿床。似层状汞矿床广泛分布于中国贵州省，万山地区汞矿床是这一类型的代表。似层状锑矿床以中国湖南省锡矿山最为著名，是世界上最大的锑矿床。
矿床实例：湖南锡矿山锑矿
A．矿田地质
矿田位于湖南省冷水江市东北约15km处。由老矿山、董家院、物华、飞水岩４个矿床组成，总面积20余km2（图6-12）。

图6－12 锡矿山锑矿田构造略图
（转引自谌锡林等“锡矿山锑矿田矿床构式及其西部大断层下盘带状矿体找矿远景”，1978）
1－下石炭统大塘组；2－下石炭统岩关组；3－锡矿山组灰岩段；4－铁矿层；5－锡矿山组泥质灰岩段；6－锡矿山组页岩段；7－佘田桥组；8－背斜向斜轴；9－地层界线；10－推测断层线
矿田位于湘中盆地新化-涟源褶皱带中部，构造上处于沉降隆起差异构造运动较剧烈的地区。矿田总体为一由泥盆系、石炭系、二叠系组成的NE向复式背斜，背斜轴向NE30°，次级褶皱发育。蚀变和矿化主要沿背斜轴部佘田桥组灰岩及沿背斜轴部通过的西部大断层（F75、F3）发育（图6-13）。

图6－13  锡矿山A—A′地质剖面图
（资料来源同图6-11，补加岩性花纹）
1－下石炭统大塘组；2－下石炭统岩关组；3－锡矿山组灰岩段；4－铁矿层；5－锡矿山组泥质灰岩段；6－锡矿山组页岩段；7－佘田桥组上段；8－佘田桥组中段；9－佘田桥组下段；10-－棋子桥组灰岩段；11－石灰岩；12－砂岩；13－鲕状赤铁矿层；14－钙质页岩；15－硅化灰岩；16－辉锑矿体；17－推测和实测断层及编号

断裂走向以NE向为主，其中具区域规模的F75沿大背斜轴部，为一正断层，垂直断距达700～900m，是区内主要的导矿构造。主要的锑矿床均分布在西部大断层东侧的几个次级短轴背斜中，背斜核部多为上泥盆统佘田桥组，两翼为锡矿山组。
B．矿床地质特征　
(1) 锑矿体产于断层下盘佘田桥组中部灰岩段的顶部，多数沿层间破碎裂隙和由褶皱引起的层间剥离空隙充填交代而成，背斜轴部矿化最为富集。佘田桥组上部页岩段具明显的遮挡层作用，使含矿热液于其下伏的灰岩中富集成矿。
(2) 矿体受构造、地层及岩性三者控制，共有三种产状：
①层状、似层状矿体。具多层矿体，规模巨大，分布于西部大断裂东侧佘田桥组硅化
灰岩中，层状矿体因受其上页岩段的屏蔽控制而使其沿灰岩层间破碎带整合产出。其总体产状与灰岩一致，但其边界多不规则且常切割围岩。产于背斜轴部者多呈鞍状。
②脉状矿体。产于西部断层下盘破碎硅化带中，矿体沿断层延展，呈脉状，产状和断层相一致。产于灰岩附近的矿体大而富，产于砂岩中的矿体小而贫。
③鞍状矿体。产于西部断层和灰岩段交会处。矿体形态由沿断层分布的脉状过渡为沿地层分布的层状。这类矿体的规模较大，矿石品位也较高。
(3) 围岩蚀变有硅化、重晶石化等，尤以硅化普遍，是重要的找矿标志。矿体一般位于硅化带的上部，二者的厚度成正比关系。
(4) 矿石矿物成分比较简单，矿石矿物主要为辉锑矿，脉石矿物以石英为主，局部地段有较多的重晶石和方解石。矿石中含锑高的可达20％。
(5)矿石构造以块状、浸染状、角砾状和晶洞状为主，其类型主要决定于矿石的产出部位。晶洞内有完美的辉锑矿晶体或晶簇产出。
C．矿床成因
一般认为西部大断层为矿液通道，含矿热液沿之上升进入到佘田桥组灰岩的构造背斜
中，由于上部页岩的阻挡，于是就在鞍部各种裂隙和空洞中沉淀。但有关矿液的来源问题，迄今尚未清楚，现在很多人认为含矿热液不是岩浆分泌的热液，而是由地下热水（温度可达几十度至一百几十摄氏度）循环溶滤围岩中成矿物质。这可由该矿区沉积层中锑的背景值相当高，而且矿体具有一定层位，区内地下深处亦无岩浆岩等事实作为证据。
3．卡林型金矿
卡林型金矿系指主要产于碳酸盐岩建造中的微细浸染型金矿床。因这类矿床最先发现于美国西部内华达州的卡林地区而得名。该类型金矿床具有品位低、规模大、矿体与围岩界限不明显，金主要呈显微-次显微形式分散产出，普遍发育中低温热液矿物组合以及Au、As、Hg、Sb、Tl等微量元素组合的特征。
该类型金矿床在中国发现于20世纪80年代，已发现的矿床主要分布于滇黔桂和川陕甘“金三角”区。在滇黔桂地区已发现200多处矿化点、矿点和矿床，探明了一批大型和中小型矿床，少数矿床的储量接近超大型规模。据统计其所占储量已达到金矿总储量的20％。
本类矿床基本特征如下：
（1）这类金矿见于各个不同时代的沉积地层中。
（2）容矿岩石类型多种多样，最常见的是细碎屑岩、粘土岩、碳酸盐岩以及硅质岩，并且有各种它们之间过度类型的岩石。
（3）矿体受构造和岩性控制，共有两种产状：①不规则的似层状、透镜状，这类矿体和围岩界线不清楚，属层控交代矿体，矿体一般是层状整合的；②脉状、网脉状，金矿化和相关的蚀变局限于断裂构造中。是矿液沿构造裂隙成脉状充填交代形成。
（4）围岩蚀变有去碳酸盐化（脱钙化）、硅化、泥化和各种氧化作用。一般去碳酸盐化和硅化与金矿化时间接近，矿化在晚期去碳酸盐化和中等硅化的岩石中最强烈。北美西部卡林型金矿床中与金矿化有关的热液蚀变在空间上从远到近，时间上从早到晚发育的顺序为：去碳酸盐化→硅化→泥化（图6-14）。

图6-14 卡林型金矿床围岩蚀变和矿化分带图
（转引自应汉龙，2001）
硅化可以从网脉状交代到石英完全交代原岩（石英> 95％），形成石英脉带及似碧玉岩，硅化是金矿化存在的重要指示标志；去碳酸盐化是分布广泛的热液蚀变，以围岩中的方解石和白云石部分或完全迁移为特征，使碳酸盐岩的孔隙度增加，对成矿起重要的作用，一
般发生在矿化早期；泥化包括高岭石化、绢云母化、蒙脱石化和伊利石化等；氧化作用主
要是在表生过程中硫化物和有机碳的迁出并生成Fe、As、Sb的氧化物，围岩中还常出现由铁碳酸盐或硫化物等矿物集合体重结晶聚集形成的斑点构造及由含铁矿物分解、有机碳氧化引起的褪色带。
（5）矿石中可以有几个不同世代的黄铁矿，其次有毒砂、辉锑矿、雄黄、雌黄、辰砂以及闪锌矿、方铅矿、黄铜矿，少数金（砷、锑）矿床中出现磁黄铁矿；脉石矿物主要有石英、玉髓、水云母、方解石、白云石、铁白云石、铁方解石和重晶石等。金与铁硫化物（黄铁矿及毒砂）紧密伴生，以次显微金的形式存在。赋存状态为微细浸染型，所以卡林型金矿又被称为微细浸染型。金主要以固溶体形式存在，金以类质同象形式进入黄铁矿和毒砂的晶格中，固溶体分解时金析出，肉眼和普通显微镜下不能见到。
卡林型金矿区内岩浆岩不多见，有一些规模不大的小岩墙和小岩株，如石英斑岩、花岗斑岩、闪长玢斑沿高角度断层侵位，其侵位时间早于金矿化，见有与卡林金矿同期的蚀变与矿化，因此，金矿化与岩浆岩没有肯定的成因联系。从目前国内外卡林型金矿研究提供的岩石学、微量元素（稀土）、同位素和包裹体成分等资料看，成矿物质主要来自地层（矿源层），热液以天水和建造水为主，热源与中-新生代火山-侵入活动有关。
三、变质热液矿床
变质热液矿床是指在区域变质作用过程中，岩石中的水分受温度与压力的影响而析出，并使岩石中的有用组分一起活化转移，在适当的条件下富集形成的矿床。故本类矿床将在变质矿床—章中加以叙述。

小结
1．本章重点是矿床形成条件与矿床地质特征。要求掌握岩浆热液交代矿床和岩浆热液充填-交代矿床的主要矿床类型与特征。了解地下水热液矿床的成矿作用、矿床基本特征和主要矿床类型（特别是近年来比较关注的卡林型金矿）。
2．热液矿床是通过充填或交代成矿方式形成的，它与矽卡岩矿床的主要区别是不伴生有矽卡岩化围岩蚀变。依据成矿地质环境和成矿气水热液的来源不同，热液矿床划分为岩浆热液矿床、地下水热液矿床和变质热液矿床。
3．岩浆热液矿床与侵入岩体(主要是酸性、中性、中酸性或中碱性侵入岩体)在时间上、空间上和成因上有密切的联系，侵入岩就是其成矿母岩，而且一定类型的矿床与一定成分的岩浆岩有关。如钨、锡、钼、铋矿床常与花岗岩有关；铜、铁等矿床常与花岗闪长岩、闪长岩有关。
4．岩浆热液矿床的主要特征表现在矿体形状、围岩蚀变、矿石成分和结构构造以及距离母岩的远近上；决定这些特征的主要因素是构造裂隙、围岩性质、成矿热液的化学性质和成矿温度等。
5．根据成矿作用，岩浆热液矿床可进一步分为岩浆气液交代矿床和岩浆热液充填－交代矿床。前者以交代成矿作用为主，形成W、Sn、Mo、Li、Be、Nb、Ta、Rb、Cs、Zr及稀土元素等矿床。矿化集中分布在岩体顶部和边部，也可出现在岩体顶板的围岩中。蚀变岩石与下面花岗岩间为逐变关系，蚀变类型主要有钾化、钠化和云英岩化等。成矿温度一般在300～600℃。后者以充填成矿作用为主，形成W、Sn、Mo、Bi、Be、Cu、Pb、Zn、Hg、Sb、Au、Ag等元素矿床，根据成矿温度，可分为高温、中温和低温三种类型。
6．地下水热液矿床的形成与地下水热液有关，而且矿液的性质是高盐度含矿热卤水。矿床的形成与岩浆活动关系不密切，在矿区内和周围相当远的范围未见与成矿有关的岩浆活动。围岩蚀变较弱，主要有硅化、碳酸盐化、粘土化或重晶石化等低温蚀变；主要矿种有铅、锌、铜、铀、钒、锑、汞等。
7．学习本章内容后，要通过各类典型矿例的实训，学会分析各类热液矿床的成矿条件和成因，掌握观察、描述、归纳实训矿床地质特征的技能。

复习思考题
1．试述热液矿床的概念、特征及工业意义。
2．试述热液矿床形成的地质条件。
3．试述岩浆气液交代矿床的主要类型及其特征。
4．矽卡岩矿床与高温热液矿床形成的地质条件有何异同？两者在空间上能共生吗？
5．试述云英岩型钨锡矿床和石英脉型钨锡矿床的地质特征及其联系。
6．对比高、中，低温热液矿床的形成条件和矿床特征。
7．试述地下水热液矿床的概念、特征及工业意义。如何区别地下水热液矿床和岩浆热液矿床?
8．试述地下水热液矿床的主要矿床类型。
9．阅读西华山钨矿床的地质图和剖面图等资料，分析该矿床形成的地质条件，矿床特征和矿床成因。
10．阅读桃林铅锌矿床的地质图和剖面图等资料，分析该矿床形成的地质条件，矿床特征和矿床成因。
11．阅读锡矿山锑矿床的地质图和剖面图等资料，分析该矿床形成的地质条件，矿床特征和矿床成因。