流体中成矿物质的沉淀富集
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发布时间：2022-04-24 18:30
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时间：2023-11-01 12:38
成矿物质在流体介质中被携带、输运一定距离后，最后在有利的构造-化学条件下沉淀堆积形成矿床。非成矿物质或与矿石一起堆积，或继续保存在流体中，成矿后的流体则完成了它的“使命”而运移他处。
成矿物质自流体中沉淀有多种原因，如物理、化学、生物化学以及复合因素，但其基本原因可归结为含矿流体内部出现不平衡状态或是流体与所处环境之间发生不平衡状态（如热液与围岩的化学反应），这二者都可导致成矿流体平衡态的失稳，致使成矿物质大量堆积。
（一）物理化学条件改变
含矿流体P-V-T-X（压力、体积、温度、组分等）以及pH值、Eh值、fs2、fo2等任何一种参数的改变，都可能导致某些组分从溶液中沉淀下来。这部分内容有大量文献做过较多的论述，现仅就溶液密度改变所造成的影响作简要分析。在流体密度一定的条件下，它们从高温、高压区向低温、低压地段迁移，若流体由于外来组分或另一流体的参与而密度（也即溶液的浓度）发生变化时，流体的流向就会发生改变。例如高温、高压的流体（密度较小）中，加入了下渗的大气水（密度大），则原本向上运移的流体，此时将由于密度的加大而可能改变流向，由密度大向密度较小的地段运动，从而改变了成矿的部位或成矿的时间。
（二）流体的不混溶和相分离（气-液分离、液-液分异……）
一种含矿流体由于内部外部因素的影响，平衡状态被破坏，可由原来均匀的流体分开为两种或两种以上不均匀的流体，即发生了流体不混溶。例如：
（1）岩浆熔离作用。
混熔有金属硫化物或氧化物的镁铁质—超镁铁质岩浆在降温过程中，可分异出硫化物（Cu-Ni）矿浆和氧化物（Fe、V、Ti、P）矿浆。这些密度较大的富金属熔浆或沉到岩浆房底部凝固成矿层，或贯入到周围裂隙中形成脉状矿体。
（2）H2O+NaCl体系的不混溶。
区域成矿研究法
例如在浅成热液金矿形成过程中的“沸腾”现象，就是由这种含矿溶液在运移路径上因压力突然减低或其他原因而发生的。由于沸腾作用，主体溶液中浓度加大，致使一部分组分因过饱和而沉淀析出，参与成矿作用。
（3）H2O+CO2体系的不混溶，可能是太古宙绿岩带金矿形成的一个重要原因。
（三）流体的浓缩
地表蒸发可使盐湖水中溶质的浓度增大，从而促成一部分过饱和物质沉淀堆积。在内生成矿作用中，也提出过流体浓缩造成矿石堆积的观点。赵永鑫（1993）在研究宁芜盆地铁矿地质时，对于富铁矿石成因，提出了在开放构造环境下含铁流体浓缩成矿的观点，这是与浅部岩浆分熔形成富铁矿浆观点不同的新认识。他的解释是，在宁芜地区晚中生代（J—K），近地表的开放构造环境是与火山作用背景相联系的。在这种环境中，发育有张性构造角砾岩带、次火山爆发角砾岩筒、断裂叠加的次火山岩体原生裂隙带。由于控矿构造沟通了深部与地表的联系，引起了上升含铁流体的快速运动和剧烈相变。含矿介质的大量蒸发析出使得流体中矿质因浓缩而富集，直到形成富铁熔浆式流体，它们冷凝后形成较大规模的富铁矿体。
林文蔚等（1998）在研究山东焦家金矿成因时提出成矿流体大规模浓缩是成矿的重要原因，造成流体浓缩的因素有：①水-岩反应；②C、S等的加入；③沸腾作用。
（四）流体的混合
这是一种很重要也很常见的成矿机理。大量的矿床地质资料表明，很多热液矿床的形成与两种或两种以上成矿流体的混合有关，主要是下渗大气降水与上升深源流体的混合有关。不同流体的混合使体系的温度、组分浓度、Eh值、pH值等发生显著变化，成矿流体的平衡状态遭到破坏，从而引发成矿物质的沉淀。在斑岩型矿床、SEDEX型矿床等的形成过程中，流体混合起了重要的作用。已建立的斑岩铜矿热水对流循环系统和SEDEX型矿床洋底热水喷气沉积成矿系统模式中，既反映了深部来源水（岩浆水、地幔排气、深循环的大气降水等）和下渗大气降水的混合作用是矿石沉淀的主要原因，也表达了在构造-矿化的不同发展阶段，流体化学组成及物理化学性质的变化对蚀变和矿化分带的影响。
在斑岩型矿床控矿因素中，不同方向断裂交汇构成的高渗透性岩石带对形成稳定的热液环流系统起了重要作用；而在SEDEX型矿床形成过程中，盆地中的同沉积断层对上升热液的输导作用，以及盆地中次级凹地热卤水池的存在，是矿床定位的关键因素。
对著名的澳大利亚Olympic Dam铜-铀-金矿床，D.W.Haynes等（1995）提出了解释该矿床成因的一个流体混合模式。根据系统的地质—地球化学研究，他们认为，上升热流体从深部带来大部分的铁、氟、钡和CO2，而下降的地下水携带有铜、铀和金以及大部分硫。它们在中元古代时，在克拉通边缘火山口环境中活动，在巨大的浅层角砾杂岩中彼此混合，相互反应而沉淀出磁铁矿、赤铁矿、硫化物和沥青铀矿等矿物组合。该文作者认为，O1ympic Dam之所以能形成超巨量的矿石堆积，是由于成矿是发生在火山活动环境的一个可能存在的盐湖之下（或在旁侧）。这样，深源上升的岩浆能提供充分热能，又有源源不断的湖水和与其连通的地下水能搬运大部分的铜、金、银和硫进入成矿系统中，不同来源和性状的流体的反复多次混合，是成矿的重要条件。
流体的混合受所在地质构造条件的制约，容易发生流体混合的有利构造因素是：①不同方向的两组或更多的断裂交汇处；②断裂或褶皱构造的转折部位；②侵入岩体的接触带及附近地段；④断层与透水层的交汇处；⑤海洋底部封闭～半封闭洼地。
（五）有机质作用
在流体运动过程中，有机质的加入能改变溶液的pH值、Eh值以及流体的氧化还原条件，因而导致有用组分的沉淀富集。此外，有机质的吸附也可使溶液中某些重金属发生沉淀富集。例如，中国银洞坡金矿选矿装置中，碳质薄膜含金达20×10-6～30×10-6；南非砾岩型金矿中固体碳氢化物的金含量高达1000×10-6。再有，有机质的还原作用也可促使某些金属元素的沉淀。例如，中欧地区含铜页岩形成于静海和腐泥型沉积环境，富含有机质达5%。Speczik（19）以此来解释波兰含铜页岩型铜矿床的成因：二叠系含铜页岩可以作为一种地球化学圈闭，当页岩中有机质与上升的富氧和金属的流体接触而进行还原反应时，富含有机质的含铜页岩，能够提供足够的还原剂，使铜的硫化物沉淀富集，同时使有机质氧化。此外，由于含羟类有机质流体（伴生卤水）的搬运、吸附和还原作用也可促使汞、锑矿床的形成（杨蔚华等，1997）。
综合上述，流体既能汲取、溶解、包含各类成矿物质，又能将其运移、输导到有利的构造-岩石空间而富集成矿，流体贯穿热液矿床形成的全过程，其一般演化轨迹如图3-15所示。
