“岩浆热场”说及其成矿意义(上)

文中首先介绍了岩浆热场的沿革,指出"岩浆热场"并不是一个新概念,很早已出现在文献中了。常识告诉我们,炽热的岩浆侵位必定在周围形成一个热场,这就是岩浆热场。国外在19世纪晚期即对岩浆热场有比较深入的研究。罗文积和陈家清早在20世纪90年代(1997)就明确表述了对"岩浆热场"的认识,并给予精彩的阐述,他们是"岩浆热场"学说的先行者。文中简要介绍了地热场的概念,讨论了岩石的热力学性质、热传导形式、影响热流和地温分布的各种可能的因素。而"岩浆热场"指的是:在一个很短的时间内,在一个局部的地区出现的岩浆活动,使该区域地热梯度相对周边地区明显的上升,使之形成一个局部区域的热场。热场的规模很小,通常只离岩体几米或几公里。热异常和等温线是垂直分布的,叠加在地热场之上。并介绍了岩浆热场的基本特征。岩浆热场与地热场的热的来源不同,热的分布不同,地温梯度不同,热场规模不同,持续的时间不同,热与流体的关系不同以及研究方法不同等。岩浆热场说是建立在岩浆物理性质和岩浆动力学基础上的,它依赖于对岩浆的形成、侵位、冷却、固结及其对围岩的影响等知识的了解。牵涉到岩浆的温度、压力、黏度、密度、流变等基本问题。文中着重讨论了岩浆对围岩的热效应和岩浆热场中的流体等问题。岩浆热场最重要的意义是,它是流体赖以上升的通道。文中还概略讨论了流体和成矿流体来自哪里?流体是怎样上升的?热场中流体是怎样对流循环的?热液双向汇聚成矿理论等。     

岩浆热场与热液多金属成矿作用

岩浆热场指的是很短时间内一个局部地区出现的岩浆活动使该区域地热梯度明显上升,形成局部区域的瞬间热场。热场的规模通常很小,离岩体约几米至几千米。范围、规模和形状与侵入体的温度、成分、形态、大小、侵入深度以及流体、构造、围岩性质等有关。岩浆热场最重要的意义在于它是流体赖以上升的场所。岩浆热场不同于地热场的一个重要区别是,岩浆热场往往伴有流体的活动,是流体循环、上升、汲取地壳中有用金属元素的场所。文中讨论了岩浆热场与热液多金属成矿之间的关系,讨论了岩浆热场在岩浆热液矿床、热泉型矿床、热水沉积矿床以及变质热液矿床成矿过程中的作用。岩浆热场对于热液多金属成矿作用的影响是非常明显的,它从一个新的角度解释了成矿为什么是多金属、多成因、多来源等问题。文中强调指出,岩浆热场说解释了为什么大规模岩浆活动与大规模成矿作用密切相关,指出大规模岩浆活动产生的热效应不是1+1=2,而是1+12的效果。即它可以在一个局部范围内把岩浆热场从一个开放体系变为封闭体系,在这个封闭体系内,固岩可以达到更高的温度,热可以持续更长的时间,促进热场范围内流体的对流循环,使流体可以从围岩中汲取尽可能多的有用金属元素,起到单个岩浆无法比拟的效果。许多大型一超大型的多金属矿床即可能与这种作用有关。从热场说角度来看,大规模岩浆活动的成矿潜力几乎是无可限量的。文中还讨论了岩浆热场说的原理及应用中存在的问题,指出岩浆热场说与成矿的关系非常值得关注,它也许可以改变目前对成矿作用的某些固有认识,开拓出一个新领域。     

浙闽粤东部地热场研究及其意义

根据研究区的现今地表温泉温度、地温梯度、地表热流值及地壳结构，恢复了古地热场，计算了各期岩浆活动产生的瞬时古地温梯度，初步探讨了研究区的热源及有机质热演化史。指出地幔热流是控制区域性地热场的主要因素，岩浆热流控制了局部高地热场的分布，构造活动产生的剪切热流对俯冲带及剪切带的瞬时古地热场有重要影响。研究区的有机质成熟度在总体处于过成熟的背景下，仍存在局部的成熟或成熟晚阶段的异常区，有可能成为最重要的     

“岩浆热场”说及其成矿意义(下)

上篇(张旗等[1])初步讨论了岩浆热场说的概念,本文为下篇,主要谈应用,探讨它与成矿作用的关系。研究表明,岩浆热场说对热液成矿作用有重要的意义,可能解决了岩浆热液成矿作用中许多很难解释和争议很大的问题:如钨锡与金铜为什么相伴的问题,矿床为什么大多是多金属成矿的问题,远离侵入体的夕卡岩成因问题,成矿为什么滞后于花岗岩的问题,为什么有些岩体成矿,有些岩体不成矿的问题,为什么大规模岩浆活动与大规模成矿作用息息相关的问题等。岩浆热场与煤和油气成藏有关是一个重要的发现。岩浆热场对煤和油气生成、运移、聚集的影响主要表现在加速烃源岩的热演化,使生油门限变浅,使烃源岩进入高成熟或过成熟,使烃源岩中残余有机质丰度降低。令人感兴趣的是,岩浆热场说还导出了一个"成矿组合"的概念,所谓成矿组合是指在一个或大或小的区域内,在岩浆活动集中的时间段范围内,在热场的统一作用下所形成和影响的所有矿床,不论成因和矿种,均属于一个成矿组合。它包括下述4种类型的矿床:岩浆热液矿床、热泉型矿床、层状热液矿床及生物有机质矿床等。岩浆热场说对于找矿也有启示:首先,我们可以从3个不同的级别上(大规模岩浆活动级别;成矿带、成矿区、矿集区级别;单个矿床级别)规划找矿布局;其次,在岩浆热场的统一影响下将金属矿床和非金属矿床、热液矿床和沉积矿床、无机质矿床和有机质矿床联系起来;第三,推进不同类型矿床研究的互补和交流。看来,岩浆热场对于成矿的作用是最值得学术界关注的,它也许可以改变我们目前对成矿作用的某些根深蒂固的认识,开拓出一个新的领域,推进矿床学研究进入新的时代。     

湘南—桂北及邻区的地球物理场特征,深部构造和铀矿床

本文讨论了湘南-桂北及邻区的地球物理场特征、深部构造及其与铀矿床的关系。研究结果主要表明了以下几点: (1)铀矿化分布在重力场反映的深断裂上,尤其在断裂构造的交汇处。 (2)铀矿化位于莫(?)面的变化带上,并在变化带的转弯部位。 (3)铀矿化与大规模的岩浆活动有关,产铀岩体厚度大,铀源来自深部花岗岩浆。 (4)所有铀矿化区与低磁区有关,产出在低磁区的边缘,这种低磁区是由于热液作用所致。花岗岩型铀矿床的形成主要是非岩浆水的热液作用,隐伏断裂为地层中的热液水运移到岩体中提供了通道,地球物理场指示了这些隐伏断裂的存在。     

评流行的岩浆热液成矿理论

流行的岩浆热液成矿理论认为,热液流体和成矿金属源于岩浆,岩浆能够分异和演化,在岩浆分异的晚期,热液达到过饱和而出溶,热液成矿在岩浆后期或期后,岩浆与热液矿床在空间上、时间上和成因上密切相关。笔者认为,上述成矿理论存在许多问题：首先,下地壳是缺水的,下地壳含水量大概不会超过1%,因此,花岗质岩浆是在缺水的条件下部分熔融的,富水条件下的熔融很少,花岗岩也很少是富水的。其次,花岗质岩浆黏性大,它既不能分离结晶也不可能演化。第三,当温度压力下降岩浆固结时,水大多以（OH）的形式进入造岩矿物,几乎没有多少自由水（游离水）被分离出来,野外也没有这样的证据。含矿热液主要来源于下地壳,只要有足够的热,下地壳变质岩中含结构水的矿物即可发生脱水反应释放出水。由于变质岩脱水熔融的温度低于花岗岩部分熔融的温度,因此,脱水熔融可以出现在花岗岩部分熔融之前,熔融的范围也远大于岩浆熔融范围。热液是以自由水的形式出现的,可以在下地壳内循环,富集成矿金属元素。花岗质岩浆部分熔融时也可以包含热液和成矿金属元素,这是毋庸置疑的,至于它是否各类岩浆热液矿床成矿金属的主要来源则是需要讨论的。笔者认为,流行的岩浆热液成矿理论只是一个猜想,与下地壳内发生的情况相去甚远,还不能算是成熟的理论。但是,不排除在花岗岩含水异常丰富的特殊情况下,该理论还有适用的部分。总之,流行的岩浆热液成矿理论不具有普遍的意义。     

利用镜质体反射率方法寻找隐伏岩体——岩浆热场应用的一个实例

寻找隐伏岩体是热液矿床找矿中一项重要的任务。识别隐伏岩体的方法很多,如磁法、电法、重力法等,很多很有效。但是,缺少了一个既直接又简便的方法:镜质体反射率方法。岩浆侵位必然在周围形成一个热场,且随着距离岩浆的远近形成一个温度梯度场,叠加在地热场之上。因此,依据岩浆热场的变化即可发现隐伏岩体。如果我们能够知道隐伏岩浆的性质、围岩的热传导参数,甚至可以定量地查明隐伏岩体的深度、位置和规模。本文介绍煤田和石油地质部门最常用的镜质体反射率(vitrinite reflectance,以Ro表示)方法,具有简单、经济、有效、实用、快捷的优点。利用该方法识别隐伏岩体的有效距离根据岩体规模、成分、深度不同大约在几米至几公里范围。无论新老矿区,只要有志留纪以后的含泥质的岩石,都可以尝试采用这种方法。该方法既适用于地表也适用于钻孔。对于老矿区,有条件开展三维立体层面上的研究;新矿区钻孔少,应注意了解钻孔不同深度Ro变化的情况,尤其注意钻孔中某些深度Ro突变的情况以及随钻进深度增加Ro变化的情况,以便及时指导找矿。笔者认为,在矿区和非矿区,隐伏岩体的意义是不一样的。在矿区(无论新矿区老矿区),岩体与流体有相伴出现的可能性。如果在矿区发现Ro出现异常(Ro2%),则应注意考察是否有与隐伏岩体相伴的矿化的可能性。笔者希望将该方法引入到矿床学研究中来,并结合热液金属矿床成矿作用的特征,开拓出新的应用前景,推进深部找矿取得新的进展。     

安徽岳西溪沸地热田地温场特征及地热形成机制探析

本文结合物探、钻探、综合测井等成果资料,通过对地热地质条件、地温场特征、地热形成机制等因素分析研究,建立了地热田的形成模型.研究结果表明:区内地温场平面上大致分布于F3、F4断层与伟晶岩脉(ρ)构成的"三角区"内,垂向特征表现为地热水出水深度各有差异;热储层为F3断裂破碎带,同时F3断裂破碎带亦作为地热流体的主要排泄通道,热源为现代岩浆活动形成的岩浆房或沟通深部热源的现代活动断裂的热对流.     

五台山地区热系统探讨

地热资源包括熔融岩浆、干热岩体和地下热水三部分。内陆山区型地热系统着重于地下热水资源的研究,主要包括热源、煤介、冷热水交换边界、热水道和地下热消沉事集区等要素。笔者通过对五台山地区地热异常反映、盆地边缘地下热水分布和垂直地温场特征等规律的分布,初步给出了五台山地区地热系统的基本模式。     

云南地热地质特征

本文根据云南省地热的地质背景及热流异常的显示,阐述了地热的形成条件和分布规律。认为地热场的分布严格受挽近期活动性断裂、喜山期岩浆活动与含放射性的酸性侵入岩体等因素的控制。根据形成热(汽)水的热源差异,划分为热液水对流、岩浆余热及放射性三种成因类型;又根据热(汽)水的运移、储存及储体结构特征,分为层控、隙状、粒间孔隙及岩浆岩裂隙四种热储类型。根据云南地热场的分布及其地质背景,将地热场划分为五区十二个亚区,扼要地叙述了各区热流值的强度、地热成因与热储类型,指出在云南境内找寻和开发热(汽)水资源的方向。     

钙碱性系列岩浆的成因探讨

本文利用岩浆与源岩之间的平衡关系研究了钙碱性系列岩浆的源岩,认为钙碱性系列岩浆的源岩既不是大洋壳,也不是上地幔,而是下地壳。作者以Sr~(87)/Sr~(86)比值为例,证明了放射性元素子体同位素比值不是这类岩浆起源于上地幔或大洋壳的证据,而是起源于下地壳的物质表现。造山带中,由于地壳的上隆和地幔的下凹,在下地壳出现了减压场,使这里的热传导速度降低,发生热聚积,结果导致下地壳岩石的部分熔融,生成了钙碱性系列岩浆。     

五台山地区地热系统探讨

地热资源包括熔融岩浆、干热岩体和地下热水三部分。内陆山区型地热系统着重于地下热水资源的研究,主要包括热源、媒介、冷热水交换边界、热水道和地下热水富集区等要素。笔者通过对五台山地区地热异常反映、盆地边缘地下热水分布和垂直地温场特征等规律的分析,初步给出了五台山地区地热系统的基本模式。     

华北断陷盆地热场特征及其形成机制

地热场主要受基底凸凹相间的地质构造格局控制,具有高低相间的带状分布特点。在凸起区盖层地温梯度G和大地热流值Q均较高,一般G=3.5—5.0℃/100m,Q=63—84mW/m~2;而凹陷区则较低,G=2.7—3.5℃/100m,Q=46—59mW/m~2。全区=3.58℃/100m,=61.5±13.4mW/m~2,这说明全区具有较高的地热背景值和局部热异常。地热场数学模拟结果和实测地热资料对比,相符较好。构造单元的地热差异,主要是由于地壳浅部岩石热性质在横向上及纵向上的不均一,地壳深部较均一的热流在向上传导过程中,于地壳表部再分配的结果。     

安徽沙溪斑岩铜(金)矿床矿化小岩体的形成条件

各种数据资料证明沙溪斑岩铜(金)矿床成矿物质主要来自岩浆热液。矿化斑岩体的特征应包括与矿化有一定内在联系的岩体的各种特点,特别是岩浆期后热液活动的特点。根据岩体的形态、产状和形成方式,岩浆体系的物理化学性质,以及岩浆期后热液活动的特征,推断矿化斑岩体形成的充分且必要条件是:岩浆一热液体系极端远离平衡态;岩浆-热液体系的物理化学性质使其能够提供足够的成矿物质;岩浆热液体系具有半封闭性,一方面不断与环境(岩浆源、围岩、地下水)进行物质与能量交换,另一方面成矿物质又要相对集中不被逸散。     

安徽铜陵凤凰山燕山期中酸性侵入岩地球化学特征及其与金属成矿关系

安徽铜陵凤凰山铜矿是铜陵矿集区内最典型的矽卡岩型铜矿床之一,也是凤凰山矿田内规模最大的铜矿床。矿区内新屋里岩体属于高钾钙碱性系列,主要岩性为石英二长闪长岩和花岗闪长岩。岩石地球化学特征表明凤凰山中酸性侵入岩岩浆属于壳幔混合型,原始岩浆来源于上地幔碱性玄武岩区并有地壳物质混染,在岩浆不断演化过程中有外来物质的加入,成岩过程以混合作用为主。凤凰山铜矿体分布于岩体与大理岩的内矽卡岩带上,岩体中铜含量较高。铜矿体是岩浆期后热液交代碳酸盐地层形成的。矿体的空间分布受构造变形-岩浆侵入高温高压作用的双重控制。矿化经历了从高温矽卡岩阶段到中低温热液阶段的多期次复合成矿作用。     

华北中南部蚕坊和孤峰山花岗闪长岩体的地球化学特征和Sr-Nd-Pb同位素组成

花岗质岩石地球化学组成可以为研究下地壳物质组成提供有效的信息。本文报道出露于华北克拉通中部带南部地区的蚕坊花岗闪长岩体和孤峰山花岗闪长岩体同位素年代学和地球化学组成,限定研究地区下地壳地球化学特征。锆石U-Pb分析结果表明,蚕坊岩体形成于130Ma左右,与孤峰山岩体的形成时间相当。蚕坊岩体和孤峰山岩体具有高硅、低镁、富钠的主量元素特征,富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Sr等,Sr/Y值高,亏损高场强元素Nb、Ta和Ti,显示明显Pb正异常。蚕坊岩体和孤峰山岩体具有相似的Sr-Nd-Pb同位素组成特征,前者初始87Sr/86Sr比值0.7071~0.7075,初始εNd值-18.2~-15.7;后者为0.7069~0.7074和-16.5~-15.6;Pb同位素组成特征显示岩浆源区与下地壳存在亲缘性。结合地质背景和同位素混合模拟计算表明,太古代下地壳和古元古代新生的玄武质下地壳可能是岩浆源区的主要物质组成,并推断早白垩世华北克拉通太行山以西地区壳-幔相互作用主要表现为软流圈地幔上涌,导致区域热异常,引发下地壳部分熔融和成岩浆作用。     

香炉碗子金矿区次火山岩及其地球化学特征

香炉碗子金矿区分布的次火山岩是由花岗质岩浆沿东西向脆-韧性剪切带上升到地壳浅部隐爆而成,隐爆角砾岩体与霏细岩脉来自同一岩浆源,为同一岩浆活动不同演化阶段的产物,隐爆角砾岩体(脉)、霏细岩脉在时间上、空间上、成因上与金矿形成关系密切.稀土元素、微量元素、同位素等地球化学特征显示出成矿物质和成矿热液与隐爆角砾岩、霏细岩同源,成岩与成矿是同一岩浆作用不同阶段的产物.东西向脆-韧性剪切带内隐爆角砾岩体(脉)、霏细岩脉的存在是区内重要的找矿标志.     

花岗岩浆的浅部分异作用

花岗岩类复式岩体,一般被认为是同源不同期的产物,即所谓从地壳深部同一花岗岩浆中先后分异出的产物;花岗岩类及其有关的热液矿床,自然也被理解为地壳深部同一岩浆中先后分异的结果。花岗岩类多期复式岩体及其有关的热液矿床,同样也被认为是岩浆和含矿热液交替地从地壳深部同一岩浆源中先后分异形成的。这就是说在地壳深部存在规模巨大的花岗岩浆源(或岩浆房),这种分异作用被称为花岗岩浆的深部分异作用(或深处分异作用)。然而,这种花岗岩浆深部分异作用的观点与迄今所获得的     

与岩浆热场有关的“成矿组合”及其对找矿的启示

与岩浆热场有关的成矿组合是一个新概念,是指在一个或大或小的区域内,在岩浆活动集中的时间段范围内,在岩浆热场的统一作用下所形成和影响的所有矿床,不论成因和矿种,均属于一个成矿组合。与岩浆热场有关的成矿作用主要包括下列几类： 岩浆热液矿床、岩浆热场叠加的沉积矿床、岩浆热场叠加的变质矿床、岩浆热场叠加的能源矿床（藏）以及热泉型矿床等。与岩浆热场有关的成矿组合把金属与非金属成矿作用联系起来,把无机与有机成矿联系起来,把热液与沉积成矿联系起来,把热液与变质成矿联系起来,把金属与能源（燃料）成矿联系起来。这种成矿组合的分布有两种趋势： 一是纵向上的由不同温度构成的成矿组合,如钨锡—铅锌组合、锡—铜组合等; 二是横向上的由相同温度不同矿种构成的成矿组合,如钨锡—石墨组合、金—铜—煤组合、铅—锌—煤组合、油—气—煤—铀组合等。成矿组合强调综合找矿的思路,在找矿时,除了注意主要矿产的找矿外,还应当注意其他矿产和矿种的找矿。在找金属矿床时,注意非金属矿床、沉积叠加改造矿床、变质叠加改造矿床以及能源矿床找矿的可能性。在研究高温金属矿床时,注意与高温成矿相伴的其他矿种成矿的可能性,注意低温金属矿床成矿的可能性,注意与低温成矿作用相伴的其他矿种成矿的可能性。开阔找矿的思路,就不能拘泥于本行本专业,而是围绕岩浆热场,将找所有可能出现的矿为己任。     

论斑岩铜矿的成因

较系统地论述了国内外学者对斑岩铜矿成因的不同学术观点 ,包括“岩浆热液说”(岩浆结晶分异说 )、“板块构造成矿说”(含Cu洋壳重熔说 )、“活动转移说”及“变岩浆成矿说” ;分别对它们的立论依据及不足之处进行了较详细的分析 ,并根据作者对斑岩铜矿的时空分布、物质组分、结构构造及矿物中各种包裹体等特征的深入研究 ,提出斑岩铜矿主要是由深源 (地幔或下地壳 )富碱 (K、Na)、硅的热流体 (或与地壳岩石中的裂隙水、地下水混合 )交代或局部熔融上部地壳含Cu岩石而成