Question

成矿中的应用

Answer 1

地下水是自然历史的产物，与赋存环境有密切联系。水—盐—岩石间保持着天然平衡。任何环境因素的变化，都会导致这种平衡关系的破坏。如构造作用引起的地壳拗陷和隆起，以及褶皱、变质、岩浆及火山作用等，都必然会引起水文地球化学环境的变化，导致地下水与围岩之间发生强烈的相互作用，并促使水与环境间建立新的平衡关系。研究不同水文地质条件下地下水在矿藏形成中的作用，不仅对成矿理论的研究有意义，而且对不同地质历史阶段古水文地质条件分析，对区域成矿预测和找矿勘探也具有一定指导意义。

1.沉积水变质过程中成矿物质的迁移和沉淀成矿作用

沉积水伴随盆地底部沉积物同时形成，起初它必然保持盆地中水的基本特征，但随着盆地继续下沉，从压榨作用开始就产生了一系列的演化过程。当沉积物下沉深度达数百米时，尽管这时的温度和压力都不很大，但黏性土的压密成岩作用已经开始，被挤压出来的水起初以自由重力水为主，继之是结合水。结合水一般不含盐分，当其活化之后与围岩之间就处于极不平衡的状态，因此，对围岩具有很强的侵蚀性。结合水的活化过程延续的时间很长，一直要持续到成岩和变质作用的晚期。随着水的矿化度增高，氯离子含量增多，水的溶蚀性也增强。

当沉积物下沉到1.5～2km的深度时，环境已显著改变。此时温度可达50～60℃或更高，压力可达50 MPa左右，沉积岩的孔隙度可降至40%～20%。此时除继续加压排水外，不稳定矿物会发生强烈分解。长石和云母在碱性条件下转变为水云母、蒙脱石；在酸性条件下，变为高岭土。在这种转变过程中，处于矿物结晶格架上的金属元素也进入了水溶液。当有机质存在时，可产生脱硫酸作用，形成 H₂S，促成某些金属元素形成难溶的金属硫化物。在这一环境中，水的化学组分也发生变化，通常由SO₄·Cl—Mg·Na型水转变为Cl—Ca·Na型硅质热水。

当沉积物下沉深度达5～6km时，温度可达150～200℃，压力可达100～200 MPa，岩石经过持续的加压脱水，孔隙度可降至20%～5%（岩石孔隙中的弱结合水基本上已全部排出），碳酸岩石白云岩化，并强烈进行着石英、长石的溶解和再生作用，以及黏土矿物的重结晶作用。这些造岩矿物经过再结晶作用，进一步释放出了其中所含金属元素。在此过程中，水溶液变为Cl—Na·Ca型热卤水。

当然，在变质作用过程中，岩石中金属元素的释放并不均匀，这不仅与水溶液性质有关，也与岩性及成矿作用的强度有关。

总之，在沉积物的压密、成岩和变质过程中，岩石的不断加压脱水的过程，也是岩石中的成矿元素向水溶液中迁移、在水中富集的过程。而被挤压出来的水在地下静水压力作用下，必然要从高压区向低压区运动，并导致成矿物质在含水层中的重新分布，并在有利的环境下堆积成矿。而这一有利的成矿环境，经常是地下水的排泄区或减压区。由于温度、压力及水文地球化学条件的急剧变化，引起金属元素自水溶液中的析出沉淀成矿，这一作用通常在褶皱和造山运动的后期，由于地静压力与构造压力叠加而表现得最明显。因此，热液成矿作用的最强烈时期与上述时间具有一致性。

2.岩桨活动对成矿物质迁移的影响

构造活动最强烈的时期，岩浆活动也最强烈。岩浆熔融体中所含的金属元素可被水、水汽和气体一起带出，也可由外部水进入正在冷凝的岩体，将其中的金属元素溶滤出来，从而使花岗岩类岩石产生较大变化。而侵入体的另一作用是为地下水提供了热源，起了“加热器”的作用。温度的增高可促使地下水在围岩中进行更积极的对流和循环，正因为如此，许多热液矿床常与岩浆岩伴生。火山地区的热液作用也与此类似。因为火山喷气孔可把大量的化学元素带出地表，而火山地区又有强酸性的含 H₂S、CO₂的SO₄—Cl热水分布，是金属元素转移的有利条件。

溶于地下水溶液中的金属元素，在排泄区附近可部分沉淀下来，形成金属矿床，而另一部分则随地下水溢出地表，在地表中继续以真溶液或胶体溶液形式迁移入海，或在海盆边缘形成裙状堆积，或逐渐分配到整个海盆中去，其中可以包括：Fe、A1、P、Mn、Ni、Cr、Mo、Co、Zn、Ag等各种元素。

3.溶滤—渗入水对成矿物质迁移沉淀的影响

处于长期剥蚀的陆台地区，由于渗入水的不断溶滤，因而岩石中以及过去形成的矿体中的金属元素不断向水中转移，在有利的环境下渗入成因的水与过去沉积埋藏下来的古海水混合，形成金属矿床；或者渗入成因水在排泄区，由于水文地球化学环境的改变，某些金属元素由水中沉淀形成矿床。这类矿床的形成，可以完全没有岩浆参与，如我国某酸性淋积型铀矿床即可作为典型例子，下面介绍该酸性淋积型铀矿床的水文地球化学特征：

1）酸性淋积型铀矿床产于新华夏系褶皱中，并都受含铀地层中的层间破碎带控制。由于震旦、寒武系为一套胶结致密的沉积变质岩系，因此，构造裂隙含水带是形成淋积型铀矿床必不可少的水文地质前提。铀矿床大都产于含铀层的层间破碎带中，且矿床的大小与构造规模关系密切，富矿化与裂隙发育密集程度有关。

2）酸型淋积型铀矿床的浅部或地表，都分布着强酸性（pH＜4）的硫酸盐型水（当地表为完全氧化带时，则为低矿化度的中性

或

水，但水中

仍偏高），这种强酸性水可以是淋积型铀矿化的氧化扩散晕，也可以是地下水强烈淋滤铀源层的产物。这说明浓硫酸盐型水与“淋积型”铀矿床有着成因上的联系。铀元素在酸性地下水作用下淋滤富集，并沿着地下水流方向在深部的氧化—还原过渡带沉淀而形成较好的工业铀矿体。

3）水化学分带完全地段的垂直分带规律。由浅部的强酸性硫酸盐型水（强氧化带）向深部逐步演变为酸性硫酸盐型水、硫酸—重碳酸盐型水（弱氧化带），弱酸性的硫酸—重碳酸盐或重碳酸—硫酸盐型水（还原带）。地表完全氧化地段可以出现低矿化度的中性重碳酸盐型水，但它与深部的中性重碳酸盐型水不同。

酸性淋积型铀矿体赋存于层状氧化带水化学分带完全时氧化—还原地带（弱酸性或中性的

或

型水带）。在酸性硫酸型水区仅见有残留矿体，一般少见工业矿化。在中性的重碳酸盐型水区一般不存在工业矿化。上述水化学垂直分带与矿化分布关系的规律，表明矿体赋存在特定的水文地球化学环境中，这是一种由酸性硫酸盐型水向中性重碳酸盐型水演变的过渡水介质，是氧化—还原过渡的水文地球化学环境，这种环境有利于铀在水中的大量沉积。

4）淋积型铀矿化都有一定的成矿空间标高。除了浅部氧化带中的残留矿体可以出露地表，或离地表很浅以外，大部分矿体都是埋藏于离地表40～100m深处的盲矿化带，矿体赋存于当地侵蚀基准面与总侵蚀基准面（海平面）之间。

5）在淋积型铀矿化地段都发现有“积矿凹”。似层状氧化带中地下水流速变缓的“积矿凹”是淋积型铀矿化富集成矿的有利场所。