地壳中成矿热液对流循环与物理化学条件的动态变化
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发布时间：2022-05-13 05:58
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时间：2023-11-23 23:17
自海底热卤水对流循环的成矿模式、斑岩铜矿的热液对流成矿模式等（Norton et al.，1977；Spooner et al.，1973）提出以来，热液对流成矿模式不断发展和完善。
地壳中的流体流动是热异常使流体密度在一个水平面上产生变化的流体的自然的和不可避免的结果。实际上所有侵入到水饱和环境里的侵入体都伴随着由热产生的对流流动（胡受奚等，1982）。流体的对流循环是能量传递和物质迁移的重要方式，从20世纪70年代开始，热液对流与成矿作用的关系不断受到地质学家们的重视。
在地壳浅部，围岩的温度梯度大，岩石的破碎程度和渗透性高，同时，水的补给量最丰富，这些因素对热液对流循环系统的形成和演化十分重要。而热动力及其所引起的密度差导致重力不稳定性的作用是造成热液对流循环的主导因素。
发生在地壳浅部的热液对流循环系统是典型的动态、开放系统，对流热液与环境之间发生了物质和能量交换。热液对流成矿环境往往与地质界面和显著的物理化学变化带有关。在热液对流成矿系统中，流体的上升运动和下降运动构成了有机的整体；流体物理化学条件的交替转化与矿质活化-迁移-堆积过程相对应；而对流热液在不同介质和围岩间的循环则导致了成矿物质的多来源性。
热液对流成矿环境往往与地质界面和显著的物理化学变化带有关。在这种环境中，流体的物理化学条件性质会随着热液的对流运动而循环交替变化。其中，温度、压力、氧逸度等物理化学参数的循环交替变化是显而易见的，即越接近浅部，流体的温度、压力越低，而流体中游离氧的数量将会逐渐增加，使流体的氧化性逐渐增强。流体pH值、Eh值、硫逸度、二氧化碳逸度等物理化学参数也会发生相应的循环交替变化，由此导致水-岩反应类型和方向的变化，以及流体和岩石成分的相应变化。因此，各种蚀变类型不是孤立存在的，其间有一种“水-岩反应链”的关系，其机理就是不同蚀变类型之间物理化学条件的相似性或共轭性关系。相似性是指共生的蚀变矿物形成的物理化学条件是相似的，以黄铁绢英岩为例，黄铁矿与绢云母和石英的密切共生反映黄铁矿化和绢英岩化均生成于偏酸性条件或消耗H＋的反应中；共轭性关系则表现为酸-碱反应和氧化-还原反应往往共轭出现，即一部分物质的还原与另一部分物质的氧化是同时出现或在空间上紧密伴生的，酸-碱反应也是这样，典型现象之一是硅化和碳酸盐化间的伴生和分带，偏酸性条件有利于硅化的发生，而偏碱性条件则有利于碳酸盐化的进行。
大多数浅成斑岩型矿床生成于岩浆流体-地下水对流体系中，目前已为国内外大部分斑岩型矿床的研究者所接受（胡受奚等，1982）。在典型的斑岩型矿床剖面上（图1.1），石英-绢云母化蚀变往往与钾化、泥化及青磐岩化等蚀变伴生，并呈现出较为一致的蚀变矿化分带特征。酸性条件更有利于绢英岩化蚀变的发生，也同样更有利于石英的结晶。而偏碱性条件则利于钾化、青磐岩化、碳酸盐化等蚀变的发生。石英-绢云母化蚀变与青磐岩化蚀变的相伴出现，代表了两个共轭的酸-碱变化过程，并指示了热液对流的路径。
图1.1 斑岩铜矿热液对流模式图
（据劳维尔模式修改）
其中，青磐岩化带中主要蚀变矿物绿泥石的生成可以表示为：
动态成矿作用与找矿
绢云母化蚀变可表示为：
动态成矿作用与找矿
韩发等（1997）曾描述海底热水对流循环的情况：对流系统的海水在下降过程中逐渐被加热，同时其物质组成及物理-化学性质也发生了变化。初始的冷水系统由氧化状态变为还原状态，由中性变为弱酸性，盐度不断增高，富含氢和碳氢化合物。在典型的块状硫化物矿床中，块状硫化物透镜体的下部往往出现细网脉状矿体，并伴有绿泥石化。这个绿泥石化带同样是成矿热液对流过程中物化条件的转换带（图1.2）。
图1.2 块状硫化物矿床热液对流模式图
（据Hutchinson等模式图修改）
