熱液研究

熱液又稱汽水熱液，是地質作用中以水為主體，含有多種具有強烈化學活性的揮發份的高溫熱氣溶液。因此，熱液由礦質、水和熱三個要素構成。熱液源包括礦源、水源和熱源。在不同的地質背景條件下，可形成不同組成、不同來源的熱液。

基本介紹

• 中文名：熱液研究
• 外文名：study of hydrothermal

簡介

熱液是高溫的、含礦質的水溶液。在不同的地質背景條件下，可形成不同組成、不同來源的熱液，溫度多在50-400℃。組成物質除水以外，含H₂S,HCL,HF, SO₂, CO, CO₂, H₂, N₂、KCl、NaCl、B（OH）₄等揮發組分，金屬離子有K、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、W、Sn。熱液是後生地質活動的重要參與者與關鍵性因素。熱液的來源決定了礦床的成因，熱液為岩漿來源，礦床為岩漿熱液成因；熱液為變質作用產生，礦床為變質熱液成因。因此，明熱液的來源在很大程度上就是確定了礦床的成因。

熱液礦床的成因

岩漿熱液成礦學說和側分泌成礦學說都已有300多年的歷史，它們都是以熱液來源為基礎，但當時的科學技術條件不可能提供有關熱液來源的確切資料，只能根據與熱液來源可能有關的地質現象，進行推斷或假設。熱液礦床的成因一直是爭論的焦點。由於長期以來缺乏有關熱液來源研究的有效方法和手段，所以，在礦床成因方面沒有取得明顯進展。雖然，成因觀點越來越多，如岩漿期後熱液、岩漿熱液、透岩漿熱液，地慢射氣或慢汁、萃取岩漿岩中礦質的岩漿熱液、變質熱液、側分泌、熱滷水、構造動力熱液、放射能熱液、熱驅動對流循環熱液、噴氣等。成因觀點多，一方面表明人們從各方面重視熱液來源的觀察和分析，並從不同的角度對成礦作用進行解釋，另一方面又表明，各種成因觀點都很難被大家公認。由此可知，只有當熱液來源被確切查明時，礦床的成因問題才能獲得較好的解決。

熱液源研究的歷史和進展

熱液是高溫的、含礦質的水溶液。因此，熱液由礦質、水和熱三個要素構成。熱液源包括礦源、水源和熱源。為查明熱液源需分別研究這三種源。

熱液水來源的研究和認識

水不僅是熱液的主體，而且是礦質的載體和熱的容體，因此，熱液的來源在很大程度上決定了水的來源。50年代以前，人們無法確定熱液水的來源，只能根據一些地質現象進行推斷。50年代後期至80年代前期有關熱液水的來源研究取得了突破性的進展。水的氧、氫同位素測定技術的套用為確定熱液水的類型和來源提供了手段。水的穩定同位素研究結果表明,各種成因類型(岩漿水、變質水、海水和大氣降水等)具有各自的特徵的δ¹⁸O和δD。這樣，根據所研究水的別δO和δD值就可確定其成因類型和來源。80年代後期至今，套用多種方法和途徑研究熱液水來源又有新的進展，查明了許多礦床的熱液水類型，為解決長期有爭議的熱液礦床成因提供了堅實的基礎。熱液水的δ¹⁸O和δD的研究和測定解決了許多礦床熱液水的類型。但很大一部分熱液礦床水的子δ¹⁸O常介於二種類型水之間。特別是大氣降水和再平衡岩漿水之間，這給確定熱液水的類型帶來了困難。人們採用多種方法和手段來研究熱液水的類型和來源，取得了新的進展。

熱液中礦質來源的研究和認識

從60年代起有關熱液礦源的研究開展較廣泛，主要方法為同位素(S、Pb、C、Sr等)方法、微量元素方法和稀土元素方法等。

硫、鉛同位素方法是研究礦源的較好方法，它們提供了重要的礦源信息，但僅屬定性方法，首先，即使能確定硫和鉛的來源,但未必能代表所有成礦物質或成礦金屬的來源，其次δ³⁴S接近0‰，其可能是深源硫，也可能是淺部硫，因為許多礦床圍岩中的硫均值常接近0‰。鉛同位素雖能給出一個模式年齡，但鉛是否都來自這一模式年齡的地質體，還有待其它方法來證實。關於稀土元素方法和微量元素方法等也能提供有關礦源的信息，但其可信性通常不及硫、鉛等同位素方法。

熱液的熱源研究

目前已提出的熱液的熱源有岩漿熱、變質熱、構造動力熱、放射性熱和地熱等。除岩漿熱外，對其它各類熱源與熱液形成的關係研究很少。岩漿是許多熱液形成的熱源。與熱液礦床伴生的侵入體常具淺部為小岩體和深部為隱伏大岩體的特徵。通過研究查明，淺部岩體的規模和形態對成礦有明顯的控制作用，淺部岩體規模很小時，熱變質、矽卡岩化、蝕變和礦化等缺失或很弱，規模較大時，則相應增加。許多礦床的礦體受淺成侵入體的冷卻收縮裂隙控制。所有上述特徵顯示，熱液的主要熱源是淺部岩漿。

熱液成礦理論的發展

60年代起逐步開展對熱液源的研究，獲得了大量新資料，使人們對熱液礦床的成因認識發生了深刻的變化。熱液礦床可分為兩大類：大陸型和海洋型，它們又可分為岩漿伴生型和非岩漿伴生型。大陸與岩漿伴生型包括矽卡岩型、雲英岩型、斑岩型等，大陸非岩漿伴生型包括密西西比河谷型，中低溫賤金屬和貴金屬礦床等，海洋岩漿伴生型包括各類火山噴氣礦床，海洋非岩漿伴生型主要是沉積岩為圍岩的噴氣礦床。上述四類熱液礦床中，通過熱液源的研究，查明兩類海洋型和大陸非岩漿伴生型礦床的熱液不是岩漿來源，大陸與岩漿伴生型礦床一向被視為岩漿熱液的典型代表，但通過研究後，查明它們的成礦金屬來自圍岩，德興一銀山斑岩銅礦床、城門山一武山等銅礦床，多寶山斑岩銅礦床、柿竹園鎢錫鑰秘礦床、贛南鎢礦床(季克儉等，1989)，寧蕪紛岩鐵礦床和黃鐵礦礦床、閩西南和邯邢、黃岡等矽卡岩鐵礦床以及許多金、銀和鉛鋅礦床。大量這類礦床的熱液水主要為大氣降水(季克儉等，1989；張理剛，1989)。這類礦床愈來愈多地證明屬大氣降水成因熱液，而非岩漿熱液。