岩浆——热液型矿床顺向分带之成因及特征

周 鹭

（江西铜业集团银山矿业公司，江西 德兴 334200）

1 岩浆-热液型矿床中的元素分带现象

1.1 成矿元素及其标型矿物

岩浆热液在流经含矿岩体时，在高温作用下与岩体产生蚀变交代现象，并将岩体中的矿物成分富集到岩浆热液中，随着岩浆热液流动范围的不断增加，富含的矿物成分含量也会相应提升。当岩浆热液最终凝固后，形成岩浆-热液型矿床顺向分带。目前主流的划分方式，将成熟的岩浆-热液型矿床顺向分带分成四个层次，分别是内带、过渡带、中带和外带。不同分带上富含的矿物成分也有明显差异。例如内带上主要分布锰、锌、铍等元素，而外带上则主要集中分别汞、金、银等元素。明确各个分带上的标型矿物，有助于判断矿床开采价值。

1.2 岩浆热液场中元素分带实例

我国已经探明的岩浆-热液型矿床顺向分带较多，其中发育成熟、特征明显的有湖南省的柿竹园钨锡钼铋多金属矿床、广西的大厂铅锌多金属矿床等。以广西大厂铅锌多金属矿床为例，该矿床的形成是受到碱性岩浆热液侵入碳酸盐地层，在发生蚀变过程中，高温环境下产生的热气阻挡了侵蚀作用的继续进行，因此整体来看，矿床中矿物元素主要集中分布在中带和外带。其中外带上的含量最高的前三种元素类型分别是金、铜、硫；中带上含量最高的前三种元素类型分别是铁、镍、铅。

2 岩浆-热液型矿床分带成因

2.1 矿物溶解度

矿物溶解度会通过直接影响热液中络合物的稳定性，进而影响到矿床分带。通常情况下，矿物溶解度越大，岩浆热液中络合物越不稳定，矿床中各类矿物元素容易随着岩浆热液的流动，不利于形成明显分带的矿床。相反，矿物溶解度越小，络合物能够在短时间内固定下来，逐渐形成分带明显的矿床。不同元素配键形成的络合物的稳定性存在很大差异，例如Cl元素在高温环境下更容易与Gu、Sn等元素进行配键，而S元素则在中高温环境下容易与Zn、Mn等元素进行配键。

2.2 元素的不相容程度

在岩浆热液成矿过程中，某些元素虽然含量丰富，但是因为自身化学性质较为活泼，或是离子半径过小，不能在复杂地质环境下独立成矿，必须要与其他化学性质稳定的元素相互结合，才能形成矿物晶体。这种现象叫做元素的不相容现象。在岩浆-热液型矿床中，元素的不相容程度，也会对矿床分带产生影响，同时也是判断矿床开采难易程度以及是否具有开采价值的重要标准。

2.3 元素的亲和性

在特定的环境（温度、压力等）下，某些元素会经过得失电子、化学反应等一系列条件，形成能够稳定存在的化合物，组成化合物的两种或多种元素单只之间具有亲和性。在岩浆-热液型矿床的形成中，地层中高温、高压的环境，就为亲和元素的大量结合提供了必要的条件。其中比较常见的亲铜元素与硫元素形成共价化合物，还有就是亲氧元素与各种化学性质较为活泼的元素形成共价化合物，例如GaO、Fe3O4等。总体来看，在高温成矿环境下，比较常见亲铜元素；在中低温成矿环境下，亲氧元素和亲石元素则更为常见。

2.4 元素的类质同象能力

多数岩浆-热液型矿床中，含量较高的有1-3种元素，例如江西浒坑钨锡矿床中，除了钨、锡元素外，其他成矿元素均为微量元素。这些微量元素的成矿、富集和分布，都会受到类质同象作用的影响。

在多数岩浆-热液型矿床中，元素的类质同象能力越强，微量元素的成矿、富集特点越明显，也就会在顺向分带上形成明显的矿物带。影响元素类质同象能力的因素也有多种，元素方面的原因有离子半径、化学键类型等；地质方面的原因有温度、压力等。

2.5 生成热

在岩浆冷凝过程中，由于温度、压力和自由能逐渐降低，早期或先晶出的矿物在阳离子和络阴离子网格瞬间结合时所释放的能量要比其后晶出矿物的能量为高，因此早期晶出矿物的自由能强、生成热要低。氧化物生成热大于FeO的则倾向于亲氧，且吉布斯自由能负值越大，亲氧性越强；负值越小，亲铜性越强。岩浆-热液体系中氧化物和硫化物生成自由能负值大于FeO的吉布斯自由能的元素多为岩浆阶段或气成热液阶段的高温成矿元素或岩浆场元素、FeO至FeS的元素多为高温至中温成矿元素，FeS之后的元素中低温成矿元素和变价元素占优势。从生成热角度分析的高、中和低温成矿元素又同元素亲和性规律基本一致。

2.6 其他因素

除了上述几种因素能够对岩浆-热液型矿床分带产生直接影响外，还有其他一些因素，虽然不能直接对矿床分带产生影响，或是产生的影响不够明显，但是在分析矿床顺向分带特征，以及后期找矿时，仍然可以作为参考条件之一。例如，在湖南桃林铅锌矿的找矿过程中，影响矿床分带的主要因素是岩浆-热液体系所处的开闭环境。在半开放半封闭的环境下，开放部位由于矿物元素富集作用更加明显，容易形成较宽的分带，且主要以外带和中带为主；封闭部位则由于矿物元素较少，形成的分带相对狭窄，主要以过渡带和内带为主。此外，像围岩压力、地质变动等，也都会在不同程度上影响到岩浆-热液型矿床的分带特征。

3 找矿意义

矿床的分带特性可能会同时受到多种因素的影响，通过判断这些作用因素，了解矿床分带特征，可以帮助地质人员进一步了解该地质区域发生的地质活动，矿液的活动范围以及矿物中优势元素的种类等一系列信息。在综合上述信息的前提下，可以初步判断出矿床类型，以及矿物含量，并判断该矿床是否具有开发价值，为找矿及开发工作的开展提供详细的参考。

4 结论

虽热矿床地球化学家们很早就注意到了岩浆-热液型矿床中元素分带现象，但是对于元素分带的具体特征，以及影响元素分带的可能性因素，目前并没有一种统一的标准。本文分别从矿物溶解度、元素亲和性等方面入手，尝试分析岩浆-热液型矿床顺向分带的影响因素，初步得出两个结论：其一，元素分带受到了内因和外因的双重影响，单一因素并不能促进岩浆-热液型矿床中元素分带现象；其二，岩浆-热液型矿床形成机理不同，因此影响矿床顺向分带的因素也有多种，在特定条件下，这些因素都可以从某一方面解释顺向分带的成因。