状态特征

如题所述

前面论述了流体成分方面的共同性，本节以金的气相迁移，临界—超临界状态和流体沸腾为例探讨流体的状态特征。

1.金的气相迁移

(1)地质事实

金在气相CO₂介质中迁移。气相CO₂存在普遍性的地质事实

1)金矿床流体包裹体。中国及外国各类主要金矿床流体包裹体皆赋存气相CO₂成分，气相CO₂存在的普遍性，已成无争的事实。气相CO₂在流体中的含量非常可观。首先，在流体包裹体成分类型中占有较大比例。如玲珑金矿的112片流体包裹体片中发现4种不同成分类型的流体包裹体，按其数量多少：水溶液、H₂O-CO₂、富CO₂和CO₂-CH₄-H₂O中包裹体(卢焕章等，1999)；又如，据不完全统计，微细浸染型金矿流体包裹体有3种类型：气液相5%～30%；气相(占包裹体体积的50%～70%)；液相水溶液，液相CO₂、气相H₂O+CO₂。即每种类型流体包裹体中都有气相(CO₂)，而第2类型全为气相。CO₂的含量与H₂O比较，一般小于H₂O的含量，但在富矿石中接近甚至超过H₂O的含量(表3-5)。

CO₂来源于地幔，地幔CO₂的赋存状态和存量多少等问题被许多学者研究，并获得显著成果。

表3-5 小秦岭脉状金矿床包裹体气相成分(摩尔分数%)

(据范宏瑞等，1997)

2)地幔CO₂。流体包裹体研究(Roedder，1984；夏林圻等，1996)表明，上地幔中的流体有两种赋存状态，一类是以自由流体相形式存在于地幔橄榄岩内的流体包裹体和岩浆包裹体中，另一类则溶解于地幔橄榄岩内的部分熔融体和某些矿物中(如金云母、角闪石、白云石、菱镁矿、方解石和磷灰石等)。根据夏林圻等(1996)的研究，上地幔流体主要由CO₂，H₂O和部分CO，N₂，H₂，H₂S，SO₂，以及碳氢化合物(如CH₄，C₂H₆，C₃H₈，C₄H₁₀，C₅H₁₂，C₆H₁₄，C₂H₄，C₃H₆等)，Cl，F，P，S和碱(Na，K)组成。f_O2对上地幔流体组成可能构成主要制约，当f_O2接近QFM(石英-铁橄榄石-磁铁矿)时，上地幔流体可能以CO₂-H₂O或以CO₂为主；自由流体可能主要出现于70km以上。中国东部超镁铁质捕虏体中CO₂包裹体的CO₂密度为1.14 g/cm³(夏林圻等，1996)，世界各地超镁铁质捕虏体中CO₂包裹体的CO₂密度变化于0.756～1.18 g/cm³(Roedder，1984)。

就现有对幔源岩石矿物中包裹体的实测结果来看，绝大多数气液包裹体的主要成分是CO和CO₂，另含部分N₂，H₂和CH₄(表3-6)，以及少量其他气体如惰性气体等。只有采自日本Ichinomegata的样品中H₂O与CO₂共存，在一些中基性和中酸性火成岩挥发分及其包裹体中也可以测量到不等量的H₂O，很可能是与岩石圈物质混合的结果，或者是地球浅层H₂O，CO₂和CH₄等通过板块俯冲进入地球内部再循环的产物。现代火山气体观测也证实，与地幔相关的火山气体主要是CO₂，N₂，CH₂和SO₂等。这都说明，深部流体是以CO₂等气体组分为主的富气流体。

表3-6 幔源包裹体气体化学组分^①

大量观测数据和理论分析表明，地球内部蕴涵着大量流体，并从未间断地向外释放着。有人估算，全球陆地火山每年放出的CO₂约有800Mt(即每天释放两百多万吨)，原始地球中CO₂的72%(质量分数)、N₂的12%(质量分数)仍存留在地幔中，其中CO₂的量高达5.3×10⁸～11.9×10¹⁶t。有人曾直接测定了美国圣·海伦斯火山1980年喷发期间的气体组分与含量，发现每天喷发出的CO₂达500～15000t，H₂S达150～34000t，SO₂达500～3400t，数量是相当惊人的。这些资料都说明，地球内部流体的量是非常巨大的，这为其在地球浅部的成矿过程中发挥作用奠定了物质基础(胡文宣等，2001)。

3)金的气相迁移。过去一百多年来，对热液矿床成因的解释(除了Hg和S以外)，基本上都认为金属是在液体水溶液中被搬运的。然而现在已经认识到有些元素，特别是Au，Cu，As，在气体中比在液体中的溶解度更大，这个认识的取得主要来自流体包裹体研究。在斑岩铜矿的研究早期，人们就已经注意到气体包裹体中的黄铜矿子矿物，说明气体可以搬运很高浓度的铜(Roedder，1971)。自LA-ICP-MS应用到包裹体分析以来，人们对气体搬运金属的认识取得了突破性进展。Ulrich等(1999)和Heinrich等(1999)通过对斑岩矿床中共生的高盐度液体包裹体和气体包裹体的LA-ICP-MS研究发现，气体包裹体普遍比液体包裹体更富含Au，Cu，As等元素；富含于气体中的元素还有Li，B，Bi，Sb等(Williams et al.，2005)。这些研究表明，斑岩矿床不是矿化作用的终点，很多金属还可以在气相中进一步往浅部搬运；这对于深入认识斑岩矿床与浅成低温热液矿床的关系至关重要。

造山型金矿床普遍富含CO₂流体包裹体。从表3-5中发现，包裹体成分，尤其是气体成分，在贫富矿石之间有显著差异，富金矿石中CO₂含量高，CO₂/H₂O＞0.78；而贫金矿石中的CO₂含量较少，CO₂/H₂O＜0.1。对加拿大魁北克绿岩带金矿研究中得到同样的规律，从无矿围岩至含金矿石，CO₂/H₂O比值由0.1增至0.9，若CO₂/H₂O＞0.5时，可能有富矿体出现(范宏瑞等，1997)。

一些特大型金矿床独特的流体包裹体特征，可能为深入理解CO₂与金的成矿的关系提供了契机。加纳的Ashanti金矿和加拿大的Campbell-Red Lake金矿都是世界级的金矿，这两个矿床的共同特点是都含大量几乎不含水的、以CO₂为主的包裹体(Schmidt et al.，1997；Chi et al.，2006)。实验研究表明，在高温高压条件下，金主要与HS^-及H₂S络合，金的溶解度在550～725℃的条件下可达几百×10^-6(Loucks et al.，1999)。金在气态H₂S中溶解度在400℃时也高达96×10^-6(Zezin et al.，2007)。根据这些观察，Chi等(2009)认为，金之所以与CO₂密切相关，是因为H₂S与CO₂密切相关；CO₂和H₂S的挥发性都高于水，在地壳深部，富含CO₂的流体也相对富含H₂S，因此具有较强的“吸金”能力。由于CO₂是流体的主要成分，很容易被注意，而H₂S是次要或微量组分，往往被忽视，所以人们只注意CO₂与金有关，而没有认清这种关系的本质。

在大型、超大型金矿中，幔源流体加入、金质以气态方式为主远距离搬运不断得到证实。地幔流体是一种超临界态、高压缩、高密度热液，当地幔热流体向上运移到一定部位(达高密度流与气相转换点时)，便开始以喷气状态向上冲去，因这种喷气环境的温压条件降低并不太大，所以射气状态可维持较长时间而不产生升华作用。苏联科拉半岛、瑞典锡利扬(Silijan)、西德Oberpfalz等地超深钻井中都发现H₂，CH₄和N₂等深部气体，表明射气状态可维持的距离从地球深部一直到达中—浅部地壳10km地段。证明金质被气体搬运到地壳浅部的证据主要有两点：一是极细小金粒度为气体搬运提供方便。金粒度小到什么程度一直是个谜，只有通过高分辨率透射电子显微镜才能发现金呈小的圆状或链状(＜0.nμm)沉淀在黄铁矿晶面上或石英的微裂隙中，目前认为是以纳米金为核心产生沉淀和富集；二是在自然金内发现有大量气态包裹体，其中90%是CO₂气体，其余则主要是氮气，并断定CO₂气泡在金粒增长过程中附着在增水金的颗粒表面上。气体搬运金质最大特点是分散和均匀，易形成大型、超大型浸染状蚀变岩型金矿，如山东大尹格庄、三山岛-仓上和焦家-新城等金矿(邓军等，2000)。

最能证明金具有气相迁移能力的当属微细浸染型金矿，其金呈显微—次显微粒级，而且赋存在充填空间极其微小的板岩、泥质、碳质灰岩等围岩中，矿化沿倾斜延伸几百米甚至千余米(如排山楼)，充分证明了金的气相迁移能力是巨大的。

金呈气相迁移中金本身也呈气相在后面金原子的性质和结构中继续讨论。

(2)实验

该实验在π型高压釜中进行，π型釜顶部连通，下部有两个分支管。实验前，在其中一个分支管内装入含金溶液，另支管内装无金的0.1mol HCl溶液。然后在一定的温度下恒温9小时，测定各分支管溶液的含金量。试验结果列入表3-7中(李培铮，1990)。

表3-7 金的气相形式迁移实验

该实验表明，加热恒温后，两个分支管中金含量大致相等。说明250℃以上，金就具有以气相迁移的能力(李培铮，1990)。最近，有人用实验证实了金还可以存在于二氧化碳的气相内(张荣华等，2001)。

据浙江省主要金矿床(金矿，金银矿和含金多金属矿三大系列)流体包裹体均一温度，一般在100～400℃，温度值呈双峰式分布，高峰值为275～375℃，低峰值为175～275℃。从而说明浙江主要金矿床的金在成矿温度达250℃时就具有气相迁移的能力。同时也证明我国和国外的金矿床普遍具有金的气相迁移能力，因为普遍达到和超过了上述的成矿温度等条件。

(3)金原子的性质和结构(R.W.博伊尔，1991)

金矿流体包裹体的形成，显然经过了复杂和漫长的地质过程，为什么包裹体和其他矿物中的金还能保持单元素金属和自然金状态存在，等等，这些是金原子的性质和结构决定的。

金的原子序数为79，在门捷列夫元素周期表中位于第六周期的ⅠB副族，其最外壳层存在18个电子决定了它与该副族元素的亲密关系。金可为一价和三价，这取决于它给出p层的一个电子和O层的两个电子，而形成稳定的2-6-8电子层结构的能力。

由于金在元素周期表中的位置，自然与同族的银、铜元素在地球化学上成伴生关系。金的亲铁性也表现得十分明显。

金原子半径为1.44

，

Au⁺半径为1.37

，Au³⁺的半径为0.85

。因此，三价金易于形成络阴离子的能力显而易见。

已知有14种金的同位素，其原子量从192到206，但只有¹⁹⁷Au为稳定同位素。

在其主要性质方面，金与周期表中相邻副族元素比较，处于一种极端的位置，其原子量为196.967，是4-6周期ⅠB族元素最大的，同时又是第六周期的ⅠB-ⅡA族中最小的。因此Au的地球化学性质介于十分活跃的Hg，Sb，As，U和较稳定的Ag，Cu，Pb，Zn之间。

其特点是中间的非电价电子对原子核的保护作用极低。正因如此，其原子核与外层电子(位于0轨道量子数为6s)之间的吸引力较强，电离电位极高——9.223电子伏。金的电负性比其他金属高。

金的上述性质，决定了他的下述行为：

1)金的化学惰性。在自然界，包括流体包裹体和矿物中，金呈单元素金属和自然金状态存在的趋势；即使形成多种化合物，多种化合物均具有不稳定性。(因为等压电位最低)。

2)金难于氧化。金在水溶液中的电极电位极高，Au=Au⁺+e反映的E₀=1.68，Au=Au³⁺+3e反应的电位是1.5mV。在天然条件下电子不会从金转到氧化剂上去，即难于氧化。

3)金的熔点为1063℃。它的挥发性可忽略不计，但是在还原介质中趋于增强，如在CO气体中较之在空气中增加一倍。

在温度升高时金的挥发性也随之增高，在1250℃时有0.2%的金蒸发成微滴——一种“金属雾”。加入Cu，Pb，Bi会使金的挥发性增加3～4倍，而加入Ag，Hg，Sb，Zn和Fe则能增加8～10倍(波依斯托夫等，1946)。金在298℃升华的热量为87.7kcal/mol。

金在上地幔温度(400～3000℃)下，早已熔化并蒸发，有关元素的参与和H₂O，CO₂的超临界状态，可能形成高能量的混合气相物质向上地壳迁移，致使金呈次显微金的粒度(＜5/10万mm)，而金自然元素(a₀的长度)4.079

(王永华等，1985)，上述数据支持金呈气相迁移。

2.临界—超临界状态

(1)基本特点

物质的气液能够平衡共存的极限状态，即临界状态。临界状态下，液体及其饱和气之间的一切差别都将消失，物质呈乳浊状态，这种现象称为临界乳光现象(地球科学大辞典，2005)。

超临界流体是指处于临界温度(Tc)、临界压力(Pc)和临界密度(ρc)之上的流体。超临界现象是英国的Thomas Andrews于1869年最早发现的。1879年，化学家汉内发现某些金属卤化物在非临界状态的流体中溶解度很低，当溶剂达到临界状态时溶解度大幅增加而快速溶解。人们把这种超临界状态称为“物质的第四态”，它引起了自然科学家的关注和浓厚的研究兴趣，并被应用于不同的研究领域。超临界流体是一种可压缩的高密度流体，其分子间力很小，类似气体，但密度很大，接近流体，是气液不分、没有相界面的流体，因而也没有相际效应，其溶解、萃取能力较非超临界流体大大提高。超临界流体的黏度(η)、扩散系数分别是液体的1%和100倍(卢欣祥等，2002)，具有良好的传导特性。尤其在临界点附近，温度和压力的微小变化就会引起流体密度发生很大变化。部分物质的超临界参数、部分流体的临界密度，超临界流体与气体、液体物理参数的比较见表3-8至表3-10。

表3-8 部分物质的超临界参数

(据卢欣祥等，2002)

表3-9 部分流体的临界密度

(据卢欣祥等，2002)

表3-10 超临界流体与气体、液体部分物理参数比较

(据周忠清，1996；孙樯等，2000)

地幔流体是一种超临界流体。超临界流体的密度、黏度和扩散系数液体和气体之间，同时其他物理化学特征，如等压膨胀度(ρ)、等热压缩度(a)、表观摩尔自由能(β)、表观摩尔Hemholtz自由能(ΔA_m)、表观摩尔熵Gibbs自由能(ΔG_m)、表观摩尔内能(ΔE_m)、表观摩尔焓(ΔH_m)、表观摩尔熵(ΔS_m)、定体积热容(C_v)、定压热容(C_p)、动力黏度(η)、热导率(λ)、运动粘度(ν)、介电常数(ε)和电离常数(pK)等也极为特殊(以超临界水为例)，这些物理化学性质决定了超临界流体具有许多独特的性质。主要表现在：①超临界流体具有独特的溶解特征。在超临界环境下，常温下难溶的化合物变得易溶，而一些常温下易溶的化合物则变得难溶；对H₂O来说，超临界水的介电常数远低于常温条件，表现出类似非极性溶剂的性质，所以有机物在超临界水中的溶解度较高，而盐的溶解度较小。②超临界流体是一种理想的输运介质。a、C_p和ν的局部最大值对热液体系中热量和质量的传输具有重要影响，对指定可透性岩石，流体通量和a成正比，而和ν成反比，局部对流的热传递速率与流体通量和C_p成正比，因此热液体系中的流体通量和热传递速率在临界区内具有最大值。③超临界流体能加快发生在其内的化学反应速率。超临界流体与常态流体相比，其介电常数减小而活性体积增大；超临界流体具有“笼效应”(cage effects)，即在反应类型周围溶剂分子局部密度增加；超临界流体的另一个显著特征是其性质随密度的变化而变化，流体的密度在临界区域是温度和压力的强函数，因此超临界流体具有通过控制温度和压力来约束反应环境(刘丛强等，2001)。

临界—超临界流体是地幔流体及下地壳流体的主要组成部分。

(2)地幔流体组成及变化(张铭杰等，2000)

地幔物质组成主元素，微量元素，REE，He，Ar，Pb，Sr，Nd，Hf，Os同位素组成等各具特征的不同类型地幔端员成分。

1)地幔流体中的挥发分。地幔流体为C-H-O-S体系，并含微量的稀有气体，Cl，P等，其成分以CO₂，H₂O，H₂，CO，SO₂，H₂S，CH₄等形式存在，以含有较高的H₂为特征。在地幔岩的橄榄岩、辉石、石榴石等“无水矿物”中普遍含有OH，其流体包裹体内含有大量的H₂，更深部地幔及地核含有固态氢、金属氢以及一些氢化物，使地幔成为氢的储库之一。在地幔环境下可能存在固体CO₂及类似石英结构、C-O为共价键的CO₂。

地幔流体中普遍含有的地幔烃，CH₄，C₂H₆等低碳数烷烃在各种幔源岩的流体组分中普遍存在。蛇绿岩套的橄榄岩、碱性玄武岩的橄榄岩包体及金伯利岩的金刚石中的重烃(n链烷)，说明非生物有机质是原始地球的组成成分之一。

地幔流体组成在横向、纵向上具明显的不均一性。在横向上受构造环境、演化历史及再循环地壳组分的控制。在纵向上，地幔流体组成具有较大差别，已知来自岩石圈地幔的金伯利岩中的地幔捕虏体和金刚石中的流体组分含较高的H₂，而来自下地幔或核幔边界的超深流体和外地核的氢气圈含有更高的H₂，流体中CH₄和H₂约占气体总量的97.8%，N(H)/N(O)值为1330，这种超深流体上升达软流层底部时，H₂O多于CH₄。

2)地幔流体中的稀有气体。地幔流体中保存着原始地球演化过程中残留的稀有气体，并通过火山活动、深大断裂等各种途径渗出地表，或混入温泉、热卤水及油气田中。在幔源岩的气液包裹体中含有一定数量的稀有气体，虽然He，Ar等稀有气体的封闭温度并不很高，但流体包裹体壁阻止了稀有气体的扩散，使其活动性比在寄主矿物晶格中低几个数量级；且沸腾作用、扩散作用等过程不会引起³He和⁴He的明显分馏。

孙丰月等(1995)认为，幔源C-H-O流体是一种高密度的超临界流体，挥发分以H₂O和CO₂为主，含少量的F，Ce，S，P及惰性气体等组成，其中溶解了大量的常量及微量元素。

幔源C-H-O流体的物质组成应分成两部分来分析，即挥发组分和流体中的溶质。挥发组分的组成受环境氧逸度的控制，而流体中溶质的含量与压力成正比。

Schreyer(2000)在一篇总结性的论文中指出，含水的熔体和含硅酸盐和蒸汽在地压下共存；在高压下，成分上相互融合变为一个单相的超临界流体。在超高压变质有水存在的条件下，花岗岩并不发生熔融，而是或多或少地，逐渐地随着温度的升高溶解在超临界流体中，而没有明确的“熔点温度”。

(3)临界—超临界流体对成矿和构造的重要作用

20世纪60年代以后，超临界状态流体对高沸点难挥发和一般难以溶解的物质具有惊人的溶解能力被发现，且超临界流体比一般的气水热液有更高的溶解性、渗透性和流动性。因而对成矿无疑会产生巨大的促进作用。涂光炽认为部分矿产的超常规堆积可能就与超临界流体的活动有关。地幔流体HACONS在地幔的热力环境下呈超临界状存在和迁移，当上升到地壳浅部时，产生绝热、减压沸腾和剧烈的化学反应，这也就是热液成矿作用的开始。

流体对成矿具有非常重要的主导效应，尤其流体大规模的循环和聚集，控制着世界上许多大型—超大型矿床(或密集区)的形成，流体特别是下地壳和地幔的临界—超临界流体对成矿具有更重要的作用。目前，根据对地球内部温度和压力的估算结果，地壳深部流体及地幔流体均处于超临界态。这种超临界流体在地壳深部，尤其是在地幔地质作用进程中的演化，与金属元素的成矿作用有直接关系。实验研究证实，超临界流体中Au的溶解度比估计值高出许多，Au含量可高达1180×10^-6。超临界水体系中，由于H₂O的介电常数很小及NaCl离解度的降低，H₂O中的OH^-以及

，NaCl⁺，

等都可以与金属离子形成聚集体并迁移。超临界水体系的临界点附近，由于温度压力变化引起流体体系严重“失衡”，可能就是许多地区巨量成矿物质堆积的原因；临界点附近物化能的巨大改变，导致了成矿元素迁移失去必要的支撑条件，从而发生大规模的沉淀和富集，并可导致不同成矿元素因地球化学性质的差异而在不同的岩性部位、不同期次成矿作用中形成多元素组合矿体。研究还证实，在超临界点附近，当温度和压力稍微变化时，流体的密度、黏度、扩散系数和极性等物性，由接近气态向液态发生连续变化，在长期地质作用过程中形成的富含成矿元素的流体，其成矿元素也从稳定迁移转向沉淀富集状态。由不同物质组成的不同盐度体系的超临界流体的临界温度和临界压力是不同的(高盐度体系的临界点温度要高出许多，如盐度为5%的超临界流体，温度高于1000℃)，在不同成矿(温度)阶段形成不同的元素组合矿床，同一成矿元素在不同的成矿阶段也有不同的沉淀堆积。

地幔深处的超临界流体，在地幔热柱的作用下上升到地壳浅部，当温度或压力降到成矿流体的临界值时，流体的溶解度会突然降低，所溶解的成矿元素会大量析出，形成矿体或矿化体。如果成矿包裹体中没有发现或者只有少量的临界包裹体，并不意味着没有产生过超临界包裹体，只是因为超临界流体在地壳浅部成矿构造中由于降温、减压变成了非超临界流体，这主要与金成矿的地球化学性质有关。

小秦岭文峪-东闯石英脉型，熊耳山地区的上宫蚀变岩型，祁雨沟爆破角砾岩型金矿是豫西地区具有代表性的3个不同类型的大型金矿床，虽然它们成矿类型不同，但成矿流体特征具有惊人的相似性，都属于H₂O-CO₂-NaCl(KCl)临界—超临界流体系统。流体包裹体的C，H，O，S，Pb稳定同位素测定结果都证明这一流体属深源地幔流体，并且是在高温、高压下形成的超临界流体。而上述3类矿床中临界—超临界包裹体的发现又从另一个侧面证明了金矿的成矿流体属深源地幔超临界流体。这种含Au的超临界流体由深→浅，由高温、高压→低温、低压的演化，可称为Au的深源(幔源)浅成成矿作用。金矿床的一些其他成矿特征也都由此所决定。正因为含Au的成矿流体来自地幔，金矿成矿就不需要所谓的矿源层，因而对赋矿岩石也就没有明显的选择性，也决定了金矿成矿具有明显的构造控制特征。同时由于超临界流体具有溶解性高，渗透性强的特点，所以更易进行流体-岩石的反应，并成为熊耳山蚀变岩型金矿成矿的主要原因(卢欣祥等，2002)。

地幔流体成矿作用有多种表现形式：地幔流体本身成矿；提供成矿物质；提供成矿流体；提供碱质、硅质和提供热源。因此，地幔流体具有充足的物质储量、庞大的流体库和稳定的热源供给，因此地幔流体活动可伴随大规模成矿作用，形成大型—超大型矿床或矿集区。如地幔流体活动形成的超大型矿床储量：白云鄂博REE-Fe-Nb矿床REE氧化物的储量约4800万(平均品位6%)、Nb储量100万t(平均品位0.13%)、萤石12000万t，柿竹园W-Sn-Bi-Mo多金属矿床已探明WO₃75万t，Sn 49万t，Bi 30万t，Mo 13万t，Be 20万t、萤石7000万t，兰坪Pb-Zn矿床已探明Pb+Zn储量达1600万t；地幔流体活动形成的矿集区：胶东金矿集中区，小秦岭金矿集中区，冀西北金银多金属矿集区，滇黔桂金矿集中区，川滇黔铅锌多金属矿集区以及三江金矿成矿带等，众多研究表明，这些矿集区均与地幔柱活动密切相关，地幔流体在其形成过程具有重要作用(刘丛强等，2001)。

3.流体沸腾

在金矿床形成过程中流体普遍产生短时间内的一次或多次沸腾现象，对较长时间的成矿过程来说有其特殊性，是流体运移剧烈变化和最终成矿的重要机制。

沸腾原因，一般认为是由于热液过程中压力骤然降低使流体产生减压沸腾。笔者认为影响沸腾的因素较多可分两个方面，一是沸腾内力，包括流体和流质成分及其含量，温压、黏度等物理参数，尤其与CO₂，H₂O的关系密切，而CO₂，H₂O的温压一般都超出了超临界温压(表3-4，表3-8)，因此，流体具有超临界流体的特殊性，如黏度、扩散系数分别是液体的1%和100倍；对H₂O来说，不仅具有独特的溶解特性，和加快化学反应速率，而且流体通量和热传递速率均跃升到最大值，推断其流体压力极高，并加快断裂变形速率，等等。二是沸腾外力，包括流体围岩的静压力、物理化学性质和构造应力。围岩的物理化学性质影响到岩石的力学性质(如抗剪强度等)，构造应力包括构造转换，构造叠加和变形机制转化等的构造应力变化。

在流体沸腾之前，推测内力释放强度与断裂变形速率相平衡。流体以维持超临界状态。随着流体和断裂变形达到上地壳某一深度，沸腾内力大于外力时，围岩发生流体(尤其气体)压裂作用，而形成断裂构造的大量充填空间。流体的超临界状态骤然改变而引起流体沸腾、混合和相分离作用，同时流体成分和性质发生改变，导致金的沉淀。

开放沸腾体系中金属离子浓度下降幅度要比封闭沸腾体系中大得多。在开放沸腾系统中，随沸腾作用的进行，CO₂的含量发生很大变化，在封闭系统中变化不大。孙晓明等(2004)发现富湾银矿和长坑金矿流体包裹体CO₂含量均有很大变化，显示两者可能均经历过较明显的开放体系下的沸腾作用，不过富湾银矿H₂/CH₄值较低，而长坑金矿x(H₂)/x(CH₄)值较高，说明金矿成矿过程中流体的沸腾程度较银矿为高，因为沸腾作用的增强会导致气相中x(H₂)/x(CH₄)值升高。

笔者认为沸腾程度在很大程度上取决于超临界流体的多少，特别是流体中CO₂的多寡。因为气相比液相扩散系数大数倍(表3-10)，CO₂愈充足，沸腾程度愈高，形成大矿富矿(表3-5)。

沈昆等(2000)研究山东大尹格庄金矿成矿流体特征中指出：流体温度的进一步降低和压力释放引起H₂O-CO₂-NaCl(-H₂S)流体的再次沸腾，产生具有较低CO₂含量(X_CO2=0.02～0.03)的富水流体和富CO₂流体，流体密度升高(0.8～1.00g/cm³)；而CO₂(H₂S)出溶则引起中晚期碳酸盐脉的形成和热液中金属配合物平衡的破坏，从而产生金多金属硫化物沉淀。反光显微镜下可见金-多金属硫化物常分布于穿插绢英岩的网状碳酸盐细脉中，说明多金属硫化物的沉淀与流体的沸腾和碳酸盐化密切相关。

大尹格庄等许多金矿流体的温压降低，流体沸腾和成矿，并非一次完成，而是多次。其频率可能与成矿期次相当，成因与控矿断裂构造的脉冲式活动和流体波动有关(待后研究)。不过，目前可以认定流体沸腾是超临界流体迅速充填和断裂迅速变形共同作用的结果。