地层和岩石性质与热液矿床的关系

地层是由不同种类的岩石组成的，岩石的性质对成矿有着密切的关系。岩石性质包括物理性质和化学性质两方面。地层中岩石的化学成分变化范围比岩浆岩大得多。岩浆岩几乎都属于硅酸盐，而沉积岩除硅酸盐类岩石外，还有大量的碳酸盐岩，以及卤化物岩、硫酸盐岩、磷酸盐岩、硫化物岩和氧化物岩等。其中部分岩石的密度、硬度、溶解度等物理性质较为特殊，它们对热液矿床的形成都有重要影响。

（一）岩石的化学成分对成矿的影响

1）岩石中成矿元素的含量和赋存状态对热液成矿的控制作用：许多热液矿床的远矿围岩的成矿元素含量高于同一种岩石的近矿围岩（表13-7），近矿围岩中成矿元素释放量很高，约占总含量的15%～85%，平均为59%，这表明此类热液矿床的成矿物质直接来自围岩。因此，岩石中成矿元素的含量对热液成矿作用有密切的关系。如南岭地区寒武纪和前寒武纪碎屑岩的W含量偏高，能为热液成矿提供较多的物质，故钨矿床集中产于这些碎屑岩中或其附近。又如长江中下游志留纪碎屑岩的Cu含量偏高，区内热液铜矿床几乎都产于志留系分布区。某些热液铁矿床也受富铁的层位或岩石控制，如白象山铁矿床和北洛峡铁矿床等。但相当多的沉积铁矿床，当遭岩浆的侵入和热液作用后受到一定的改造，由赤铁矿和鲕绿泥石等变为磁铁矿，然而并不出现明显的热液型矿体。这表明，地层和岩石中易活化的成矿元素能被转移和富集成热液矿床，而难溶部分的成矿元素，即使含量很高，对热液成矿也不起作用。所以，热液成矿作用与地层和岩石中易活化部分的成矿元素含量有密切的关系。

2）地层中活化剂含量与热液成矿作用的关系：既然相当多的热液矿床的成矿物质来自周围地层，那么大量成矿元素进入热液必须通过活化剂，如卤化物和挥发组分等。当有活化剂存在时，热液中成矿金属元素的溶解度显著增大。所以，热液矿床往往产于含卤化物、碱金属和挥发组分等的层位中，如长江中下游的玢岩铁矿、矽卡岩型铁、铜矿床与石膏盐层有一定的关系，斑岩铜矿与富含碱金属的地层或岩石有关，当斑岩体的围岩为富K的碎屑沉积岩时，蚀变为钾化。当斑岩体的围岩为富Na岩石时，蚀变为钠化，如黑龙江多宝山矿床。

3）地层中沉淀剂含量与热液成矿作用的关系：热液矿物受地层或岩石化学成分控制是一个事实，产于富钙层位或岩石中的钨矿床，主要矿物为白钨矿，产于贫Ca含Fe层位或岩石中的钨矿床，主要矿物为黑钨矿。所以Ca和Fe等都是W的沉淀剂。由于CaCO₃易溶于水，大量的地下水属碳酸氢钙型，因此，当含W热液进入碳酸盐层时，有足够的沉淀剂，几乎能使全部W沉淀，所以，白钨矿型钨矿床的规模常明显大于黑钨矿型。相似条件下的白钨矿型矿床规模约为黑钨矿型的2～10倍。

（二）岩石的物理性质对热液矿化的影响

岩石的物理性质——孔隙度、可塑性、热胀冷缩系数、导热和导电性等对热液成矿作用均有重要影响。热液运移并不是完全沿断裂和裂隙，而常常在岩石中渗透，热液矿化总是伴随较大规模的蚀变和原生地球化学晕，这是热液在岩石中渗透并发生交代作用的产物。所以，热液矿床都是产于具有一定孔隙度的岩石中。而在孔隙度很小和不透水的层位中通常缺失热液矿床。

岩石的可塑性随温度和压力变化，当温度升高和压力增大时，可塑性增强，当温度和压力降低时，可塑性减小。在同一温压条件下，不同岩石具有不同的可塑性，如泥岩可塑性很强，硅质岩类脆性较强，可塑性岩层易曲不易裂，而脆性岩类易断不易曲，热液的迁移与断裂裂隙有关。因此，热液矿床一般不产于巨厚的可塑性地层中，而赋存于脆性岩类发育的层位内。

岩石普遍具有热胀冷缩的特性。在岩浆岩附近的岩石都会受到热作用而体积增大，后来随温度下降，发生体积收缩。很多热液矿床产于冷却收缩裂隙中，如斑岩铜矿、脉状钨锡矿等。不同岩石在受热和冷却过程中，体积的变化是有很大差异的。在增温时，岩石都会膨胀，但并不是所有岩石都只简单地发生膨胀。如矿物粒度较细的泥岩变为角岩和易重结晶的灰岩变为大理岩时，由于矿物重结晶，粒度由细变粗、体积相对缩小并变得更致密，在冷却时，不易产生裂隙和粒间孔隙，所以，在接触带上的大理岩中一般不产生网状裂隙，即使出现，脉体很微细，通常也不形成浸染状矿石，所以，斑岩型矿体不产于碳酸盐岩中。粒度较粗的多矿物岩，如硬砂岩，岩浆岩等，在受热过程中，矿物重结晶不明显。由于矿物的各向异性，不同方向热胀系数不一致，一方面体积增大，另一方面矿物粒间间隙增大（我们将德兴花岗闪长斑岩放入马弗炉加热至900℃，冷却后矿物析离，变成砂子）。当冷却时，容易形成裂隙系统，或常形成网脉状和浸染状的斑岩型矿化和浸染型的云英岩型矿化。

岩石的导热性差异很大，干岩石导热性很差，但孔隙度较大的含水或含气岩石导热性很强。岩石的导热性对热液成矿有很大的影响，当岩浆侵入到干的围岩中，由于岩石导热性差，增温和降温过程都很缓慢，故不易产生裂隙，不利于成矿。当岩浆侵入于热传导较强的含水岩石时，围岩较快地增温和较快地降温，由于温度变化大，易产生热胀冷缩的裂隙。因此，侵入于含水地层的岩浆，常显示出多期次的岩浆活动特征，发育晚期的脉岩，更易产生各种裂隙，形成各类热液矿床。