范文一：热水喷流沉积矿床成矿作用机理

热水喷流沉积成矿作用机理

摘要:热水喷流成矿作用理论是近代成矿理论的重大发现, 在现代海底广泛 发育且具有较大的经济价值, 对此类矿床的研究很热。 热水喷流的类型主要有两 种, 高温的集中喷流形式和低温的渗流作用。 前者以黑烟囱为代表, 形成各类硫 化物的沉积, 后者则形成广泛分布的硫酸盐、 铁的氧化物—硅酸盐—锰的氧化物。 通过对其流体与热源、 成矿物质来源及沉淀机制和流体通道等研究, 探寻这种矿 床的成矿作用机理。

关键词:热水喷流沉积矿床;成矿作用机理;矿床成因;

热水喷流沉积矿床的热水介质温度为 70— 350℃或者更高, 以沉积的方式形 成于水—岩石界面之上水体中的层状、 似层状矿床, 还包括界面之下充填和交代 形式形成的含矿岩体。 此类矿床具有重大的经济价值, 虽然目前不允许对海洋矿 产进行开发, 但是研究很多。 通过对热水沉积矿床的成矿作用机理进行研究, 弄 清成矿过程,便于今后对矿产进行开采。

1、热液流体

流体来源是与热液循环系统密切相连的一个问题。 由于块状硫化物矿床形成 于海底环境, 因此不论是简单的对流循环模式还是双扩散对流模式 ,海水都是流 体最为重要的组分 , 但海水是否是唯一的流体来源却是争论的焦点。 HOhmoto 等 在研究日本黑矿时发现矿石的流体包裹体的 δD 和 δ18D 值和盐度与正常海水非 常相近,因而认为成矿流体来自海水 :海水在深部循环通过火山岩时获得了金属 元素和硫等成分。 后来的研究发现 , 成矿流体的 δ18O 普遍是高正值 ,特别是前寒 武纪的块状硫化物矿床成矿流体的 δ18O 高达 5 ‰~9 ‰。 现代海底热液流体中 也有类似情况。对于这种高 δ18O 值 ,有人认为是岩浆水的参与 ,但 HOhmoto 等 认为用海水与火山岩间的反应也能解释。对现代海底热液流体的对比研究表明 , 太平洋、大西洋与印度洋各处热液喷口的流体组成与性质均非常一致 , 再次证明 了海水在流体组成中占据主导地位。

考虑到块状硫化物矿床与大地构造及深部岩浆活动的密切联系 , 岩浆来源的 流体也可能对块状硫化物矿床成矿有所贡献。 近年来 ,岩浆流体活动证据的找寻 工作已取得某些进展。现代海底喷发热液中稀有气体组分的分析表明 , 热液流体 的氦同位素组成 3He/4He 具有幔源特征 , 如印度洋中脊 R/Ru7.8-8.0,Okinawa流体 R/Ru值为 6.5。 氦同位素组成在深部浸染状脉状的硫化物中高达 12.3~29.3, 并 表现出从深部向上逐渐降低的规律。黑矿矿石的稀有气体 75%来自岩浆 , 并据此 推断岩浆来源的流体参与了黑矿的成矿作用。 Yang 等对与现代海底热液成矿紧 密相关的容矿火山岩玄武岩、 枕状熔岩等中的熔融包裹体的系列研究获取了岩浆 挥发分形成独立流体相 , 并在其中富集多种金属元素的证据。 VSKamenetsky 等指 出这些流体很可能参与到金属硫化物成矿过程之中。 对黑烟囱流体的实地观测表 明 , 火山活动对喷发流体的成分有明显影响 , 热液在深部很可能发生过蒸汽相和 卤水相的分离 , 低盐度的蒸汽相将迅速喷发 , 而卤水相则会在热液体系保持较长 时间。

对古代块状硫化物矿床成矿流体的研究表明其性质与现代海底黑烟囱流体

非常相似 , 它与海水一同构成了硫化物堆积成矿过程中最主要的两种流体端员。

流体混合作用对金属硫化物的沉积和堆积成矿有着重要作用。 热液流体在洋底喷

出时 , 与周围的海水发生混合 , 造成热液流体温度骤降而析出大量金属硫化物。 由

于从喷口喷溢的热液流体温度盐度和化学组成的差异 , 它们在喷出后会产生多种

形态 , 黑烟囱、白烟囱最为常见。对现代海底热液矿床矿体内部和深部的研究显

示 ,现代海底硫化物堆积过程实际上就是烟囱生长、 倒塌堆积和热液流体在其开

放空间充填和交代的过程。总之 , 流体混合是硫化物堆积理论的基础 ,海底界面

之上悬浮热柱中硫化物的沉积和海底界面及下方的烟囱丘堤生长共同促成了块

状硫化物矿床的形成 ,而成矿热液温度的演化、 不同矿物相的交代置换等过程对

块状硫化物矿床的矿体构成与化学分带起着关键作用。

2、热液对流模式

目前最流行的热液对流模式有两类:对流圈模式 (图 1左右两系统) 和含水

层模式(图 1中间系统) 。

对流圈模式的概念是 :以海水为主 (包括大气降水、 岩浆水等 ) 的底下水 , 受岩

浆热或地热和构造热等的作用 , 在深部被加热并发生对流 , 沿途从岩石中淋滤出

成矿组分 , 形成含矿热卤水 , 这些含矿热卤水最后沿断裂喷出 , 充填通道成矿并在

海底沉积成矿 .

图 1 热水喷流沉积硫化物矿床热液对流模式

1 渗透岩 ; 角砾状矿石 ; 3 网脉状矿石 ; 4 非渗透岩 ; 5 非构造破碎矿石 ;

6 热液流动路线 ;7 层纹状矿石 ; 8 层状矿石

含水层模式中 , 含矿热水主要由沉积物埋藏压实期间排出孔隙水构成。孔隙水随

地热增温而升温 , 如果在地热异常区 , 将出现异常温度 , 压力也随之增大 ( 有时可

以超过静地压力 ) ,与此同时 , 水盐度也不断随深度而增加 , 其从矿源岩中萃取和

富集金属的能力增强 , 而且孔隙水的流动缓慢 , 与岩石的反应充分, 最后这些含矿

热水被非渗透性岩石封存起来 , 在可能与地震活动有关的断裂切穿这个封存体时 ,

就成喷出并沉积成矿。

3、成矿物质来源及沉淀机制

对于块状硫化物矿床成矿物质来源的问题,长期没有得到统一的结果。

HOhmoto 等认为还原海水硫酸盐和岩浆硫是硫的两种主要来源;

岩浆硫可以直接

来源于岩浆喷气或从火山岩中淋滤出来。 对比不同海底热液区硫化物和硫酸盐的

硫同位素组成(图 1)可以出 , 各热液活动区硫酸盐矿物的硫同位素组成主要为

19‰~24‰ , 海水在其中起主导作用;而硫化物的硫同位素组成多集中于 1‰~

9‰ , 不同热液区乃至同一热液矿床中有较大的差异 , 且硫化物与硫酸盐间的同位

素分馏程度也不同 , 可见各矿床中硫源各异 , 获取方式也根据具体地质条件而异 ,

如沉积物较多有机质丰富的地层应多考虑生物还原作用 , 而有膏盐层的地区应考

虑其物质溶解对硫源的贡献。

现代海底热液沉积物中硫化物的硫源可大致分三种类型 :1)以火成岩来源硫

为主 , 并有海水来源硫部分的加入; 2)以沉积物来源硫为主 , 并有海水来源硫和

有机还原硫的加入; 3) 以火山岩来源硫和沉积物来源硫的混合硫为主 , 并有海水

来源硫的部分加入。

图 2 现代海底热液金属硫化物矿床硫同位素组成对比

影响喷流沉淀的机制主要有两个:热水流体的沸腾作用和排泄出的流体与周

围冷的海水混合。 海底流体混合引起的矿质的快速沉淀有助于在喷流漏附近形成

近距离硫化物矿床, 而在相对较浅的海水中发生的沸腾作用会形成密度大、 向海

底下沉的热卤水,从而由其沉淀出远离喷流口的硫化物矿床。

4、热液活动与海底生物圈

现代海洋地质调查取得的另一个重大突破是海底生物圈的发现。 通过洋底观

测和大洋钻探 , 在洋底沉积物、洋壳玄武岩中陆续发现了大量细菌活动的证据。

而直接在海底喷发的高温黑烟囱流体及其周围的化能自养细菌与生物群落的发

现无疑具更深远的意义。 1977年 , 首次在加拉帕戈斯隆起 2500m 水深处发现了热

液喷口附近密集的生物群体 , 随后又在 TAG 和 EPR 等现代海底热液活动区发现了

与热液喷口对应的 “热液生物” 群体嗜热硫还原性细菌与生物群落的存在可能对

金属硫化物矿床的形成有一定的作用 , 生命活动可能会促进海水硫酸盐还原与热

液流体中金属元素的积聚。 研究证实低温条件下的细菌作用能使硫化物很大程度

的富集。尽管高温热液条件下细菌作用可能会有差异 ,

微生物成矿作用仍然可能

发生 , 如 Okinawa Trough 中重晶石相对比海水富集重硫 , 表明海水硫酸盐发生过 部分还原 , 很可能与硫杆菌属细菌的作用有关 CVerati 等报道了黑烟囱中细菌 活动的证据 , 黑烟囱表面附着一层不足 20m 厚、表面和内部都密集分布着微生物 印痕的薄层; 有的研究者报道澳大利亚皮尔巴拉克拉通太古代块状硫化物矿床中 发现黄铁矿化的丝状结构 , 认为这很可能是古老的线形微生物的遗迹。

5、喷流热水沉积成矿研究的趋势

喷流热水沉积成矿理论其研究发展趋势大概有以下几个方面 :

1.对喷流热水沉积成矿的地质环境和深部背景进行研究

主要研究成矿盆地岩石圈的组成、 结构、 地热状态与热结构以及它们各自的 运动、演化过程对成矿的控制作用 , 乃至研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈的 相互作用的动力学特征和演化过程。 研究成矿的深部背景主要是研究区域壳幔结 构与深部作用对矿床形成的制约和影响。

2. 从成矿系统和成矿作用动力学角度对喷流热水沉积成矿进行研究

成矿系统是指一定的时空域中 , 成矿物质由分散状态富集成矿作用过程和有 关地质因素及地质产物构成的有机整体。 当形成喷流热水沉积矿床的成矿系统中 各种控制因素在局部地段形成最佳组合时 , 就可能形成大型或超大型矿床 . 成 矿作用动力学则是应用流体动力学的原理 , 综合化学动力学、 非线性热力学等学 科 , 从静态到动态 , 从定性到定量 , 从局部到整个成矿系统对矿床成因进行研究。 3. 对喷流热水沉积成矿系列进行研究

陈毓川指出在原来的三个矿床系列组合之外 ( 沉积、 变质和岩浆成矿系统组 合 ), 还存在第四个成矿系统组合 , 即地壳含矿热水成矿系列组合。对喷流热水沉 积成矿系列的研究主要包括 :识别和建立在地质和成矿作用过程中形成的具有内 在联系的各种喷流热水沉积矿床的成矿系列;探索不同的历史阶段 , 不同或相似 的地质环境中所形成的喷流热水沉积矿床之间的共性和个性; 用喷流热水沉积成 矿系列的研究成果指导找矿工作。

参考文献

[1]田毓龙 . 喷流热水沉积矿床研究的现在和发展 . 昆明理工学报 .1999,(24). [2]戴问天 . 海底热液沉积成矿 . 地质与勘探 .1985,(6).

[3]芮宗瑶 . 海底喷气沉积矿床研究的新进展 . 国外矿床地质 .1989,(3):1-5. [4]翟裕生 . 金属成矿学研究的若干进展 . 地质与勘探 . 1997, 33(1): 5-8. [5]刘家军 , 郑明华 . 硅岩的新成因 -热水沉积作用 . 四川地质学报 .1991,(4). [6]现代海底热液活动与块状硫化物矿床成因研究进展 . 矿物岩石学通报 .2004, (24)

范文二：柴北缘喷流沉积矿床—锡铁山铅锌矿

第 61卷 增刊 V ol. 61 Supp. 2015年 4月 Apr., 2015

536

地 质 论 评 GEOLOGICAL

REVIEW

柴北缘喷流沉积矿床 — 锡铁山铅锌矿

宋忠宝,李向民,王国强,唐卓,杨涛

中国地质调查局西安地质调查中心,西安, 710054

注:本文为地质调查专项 “ 祁连山成矿带地质矿产调查项目 ” 和 “ 青海省岩浆岩时空分布与成矿作用研究(项目编码:1212011121089) ” 成果。

收稿日期:2015-01-28,改回日期:2015-02-28,责任编辑:黄敏。 作者简介:宋忠宝 (1963-) , 男, 研究员, 主要从事青藏高原地区岩石矿产及同位素地质年代学研究, 邮编:710054, E-mail: szhongbao@163.com。 ?

锡铁山铅锌矿床位于赛什腾山 — 锡铁山岛弧 带的中段,产于裂谷环境大型沉积盆地的次级盆地 内。矿区出露地层有元古宇达肯大坂岩群、中奥陶 — 志留系滩间山群火山 — 沉积岩系、上泥盆统红色 砂砾岩系及下石炭统长石石英砂岩、砂砾岩。

滩间山群火山 — 沉积岩系是主要的含矿岩系, 自下而上可分为四个岩组:① 下部火山 — 沉积岩组 (O 2S T a ) ,由下部的流纹质 — 英安质火山岩、中部 的基性火山岩(构成双峰式火山岩)和上部的沉积 岩组成,沉积岩层是矿区主要含矿层。岩组中常见 硅质岩、含 Zn 的铁锰碳酸盐岩薄层或纹层。该岩 组形成于柴北缘大陆边缘裂谷环境。 ② 中 — 基性火 山岩组(O 2S T b ) ,由变质的中 — 基性火山岩(斜长 绢云绿泥片岩等)及沉积岩夹层组成,常见铁碧玉 岩和硅质岩薄层或透镜体顺层展布。其中的基性火 山岩具有钙碱性玄武岩、岛弧拉斑玄武岩和洋岛玄 武岩等多重地球化学特性。局部地段在该层序底部 断续分布有一薄层超镁铁岩(菱镁蛇纹岩) ,表明 该岩组形成于地幔强烈上隆的裂陷环境。该岩组火 山岩中见含 Cu (黄铜矿) 的铅锌矿化, 是区域上的 一个重要含 Cu 层位。 ③ 紫红色砂 (砾) 岩组 (O 2S T c ) , 由紫红色变砂岩夹含砾砂岩构成,显示了地壳抬 升,裂陷喷发的第一个火山旋回基本结束。 ④ 上部 中 — 基性火山 — 沉积岩组(O 2S T d ) ,由一套厚大的 中 — 基性火山岩夹沉积岩组成,基性火山岩中见枕 状熔岩,岩石大多具洋脊火山岩的岩石化学特性。 该岩组中常见含铁硅质岩、碧玉岩及重晶石岩薄层 或透镜体顺层展布。

由此可知锡铁山铅锌矿床的含矿岩系,是一套 由火山 — 沉积岩变质而成的绿片岩系。它们由下部 的火山 — 沉积旋回(a 、 b 岩组)和上部的火山 — 沉 积旋回(c 、 d 岩组)组成。铅锌含矿层位于下部旋 回的沉积岩中。含矿岩系中含丰富的化学沉积岩, 由上到下显示铁(锰)硅质岩(燧石) → 重晶石岩 → 硫化物(黄铁矿 +方铅矿 +闪锌矿)层,依次构成 了一个含矿的化学沉积岩序列,从而显示了海底喷 气沉积的垂向分带特征。

该矿床有两个含矿层, 其中 O 2S T a 2岩段为主含 矿层, O 2S T b 为次含矿层。主含矿层是一套变质的 灰黑色碳硅泥质沉积岩与碳酸盐岩的互层沉积,呈 北西向(325°±)层状分布,其下部是 O 2S T a 1岩段 的酸性火山碎屑岩(已变质为灰绿色绿泥斜长石英 片岩) 。主含矿层一般可分出十多层不同岩性互层 组成的岩层,其主要的岩石种类有:① 含碳的片岩 类,由含量变化较大的石英、绿泥石、绢云母、斜 长石构成,岩石含碳(总碳)在 1%±,其中有机碳 在 0.2~0.9%,普遍见浸染状黄铁矿星点; ② 大理 岩镁含量低 (平均 0.41%) , 而向矿区两侧, 大理岩 的 MgO 含量增高,在断层沟一带见有菱镁大理岩 出露。总体上,由下而上,由矿床中部向两侧,大 理岩中镁、铁、锰的含量有增高趋势,而铁锰质大 理岩或锰矿层则主要产于该岩段之大理岩中,并主 要见于矿区的 NW 部位; ③ 含锌菱铁矿石膏岩,薄 层状(厚度一般小于 1m ) ,由含锌菱铁矿和石膏微 晶组成极细的层纹,整合于层状矿体和大理岩层 间,亦见呈脉状分布于片岩中,岩石含 ZnO 4.39~11.76%, 且 Zn 均以类质同象形式取代菱铁矿之 Fe , 常见金属矿物为方铅矿、闪锌矿、胶黄铁矿和黄铁 矿,矿体之顶、底尚未发现明显的热液沉积岩,且 矿体规模小、品位低、沿走向及倾向变化大。该含 矿层的重要特点是:含矿层内变质中 — 基性火山岩 多;黄铜矿及金含量较高,据 20件矿石组合样统

地质论评 2015年 61卷增刊

537

计,含 Au 微量~2.3×10-6,平均 0.34×10-6,含黄 铜矿石英脉大都产于该含矿层中、下部,表明滩间 山群 b 岩组是一个重要的铜、金的含矿层。

矿区为一向 SW 陡倾的单斜层,局部地表或浅 部向 NE 陡倾,深部则转向 SW 倾。受强烈的后期 挤压,层间滑脱、小揉皱及挠曲十分发育,导致矿 体产状相对复杂多变。区内断裂十分发育,按其走 向,可分为切层(地层)和顺层两组:顺层断裂以 矿区北侧的滩间山群绿片岩系与达肯大板岩群变 质岩系的边界断裂规模最大。该断裂明显具先张后 压的多期活动特点,可见糜棱岩、千糜岩与构造角 砾岩、构造透镜体共存,表明其曾经有过韧性剪切 — 脆性破裂的活动历史。类似的断裂还经常见之于 滩间山群内部的不同岩组的界面上,但规模较小。 顺层断裂构造破碎带既是热液运移通道,也是控矿 构造。切层(地层)断裂,主要有 SN 向与 NEE 向 两组,多为逆时针方向滑移的扭性断裂,规模及断 距不大,常错断地层及层状矿体,但局部为脉状矿 体所充填的现象。

矿化带呈 NW—SE 向展布,长约 5500m ,宽 50~350m , 有平行的三条矿带。 现已探明铅锌工业 矿体 150多个, 主要集中于无名沟 (S2线) 至锡铁 山沟(S20线)间长 1700m 的地段,成群出现在主 含矿层中。矿体群自地表(3200~3350m 标高)向 下延深至 2800m 标高, 深部逐渐尖灭。 矿体形态有 似层状 — 透镜状矿体、细脉浸染状矿体和细脉 — 网 脉状矿化体三类。似层状 — 透镜状矿体主要赋存于 主含矿层的中、上部,具规模大、品位高的特点, 占矿区已探明铅锌储量的 90%以上。 矿体产状与围 岩产状大体一致。这类矿体主要位于厚层大理岩顶 或底部与含碳绢云(绿泥)石英片岩界面上,单个 矿体长一般 150~250m ,厚一般 3~5m ,最大延深 约 400m 。 细脉浸染状矿体规模小 (最大者长 180m 、 厚 5m ) 、品位低,矿体数量亦少,主要赋存于次含 矿层的中、下部片岩内。矿体由细脉浸染状黄铁矿 — 方铅矿 — 闪锌矿矿石组成,含少量含铜石英脉矿 石,矿体形态不规则,与围岩界线不清,其产状与 围岩的层理或片理之间常有较小的交角。细脉 — 网 脉状矿化体系由方铅矿、闪锌矿、黄铁矿及磁黄铁 矿集合体构成的细脉和网脉,这类矿体很少,规模 亦小,是后期热液矿化的典型代表。矿石工业类型 有硫化矿石和氧化矿石两大类,以前者为主。硫化 矿石有块状、浸染状、条带状及角砾状矿石等。主 要的矿石矿物有黄铁矿、胶黄铁矿、闪锌矿和方铅 矿,有少量磁黄铁矿、白铁矿、毒砂、黄铜矿、磁 铁矿和微量黄锡矿、硫隔矿、黝铜矿、锡石及金银 矿物等;脉石矿物主要为石英及碳酸盐矿物(方解 石、菱铁矿等) ,次为绿泥石、绢云母、石膏,偶 见电气石、重晶石等,脉石矿物与围岩矿物组成基 本一致。矿石组构较复杂,大致有两类:① 在似层 状、透镜状矿体中,以黄铁矿、胶黄铁矿集合体为 主的条带与以方铅矿、闪锌矿为主的条带交互出现 的条带状构造极发育,其次为花斑状构造,常见胶 状结构、变晶结构、交代结构等。花斑状构造常发 育于似层状矿体的边部,由粗晶方铅矿、闪锌矿和 脉石矿物构成的花斑状集合体,是后期热液作用的 结果; ② 在细脉浸染状或细脉 — 网脉状矿体中,部 分矿石常具细脉状构造,部分矿石中见角砾或碎 屑,可能反映了成矿的多期次特征,某些金属矿物 (如黄铁矿)常发育碎裂结构,则显示其受动力变 质的影响。

矿床的成矿作用分为三期:喷流沉积成矿期 (中晚奥陶世) 、变质热液改造期(志留纪)和岩 浆期后热液改造期(晚华力西期) 。喷气沉积成矿 期形成层状及条带状、胶状细粒胶黄铁矿、黄铁矿 (白铁矿)矿石,变质热液改造期主要形成块状及 条带状中粗粒矿石,岩浆期后热液改造期则形成块 状、粗 — 巨粒方铅矿、闪锌矿和方解石组合的矿石 和切层的脉状矿石、角砾状矿石。

锡铁山矿床矿石主元素为 Pb 、 Zn 、 S 、 Fe ,伴 生元素 Ag 、 Au 、 Sn 、 Cd 、 In 、 Cu 、 As 等。就其储 量而言,它为大型铅锌硫(银、金)矿床。氧化带 平均含 Pb 4.73%、 Zn 1.66%、金 0.78×10-6、银 0.56×10-6;原生带平均 Pb 3.34%, Zn 6.75%, Au 、 Ag 的含量往往与硫化物含量呈同消长关系, Ag 在 方铅矿中含量最高, Au 则与热液改造型的硫化物 相关。

参 考 文 献 / References

略

范文三：10第十章 海底喷流沉积型矿床-sedex

? SEDEX 型矿床是指海底喷流、喷气沉 积作用形成的多金属矿床,它们往往也 伴生特定岩石组合的沉积建造。

一、概念 .

Sed imentary rock-hostedex halative sulfide deposits

二、 SEDEX 型矿床的类型

? SEDEX : 薄层沉积型铅锌矿床:远端型和近端型 ? BHT : Broken Hill Type (沉积 -变质改造型) ? Irish : 碳酸盐交代与充填型

? HYBRID : 多谱系型(混合型)

? 世界级 31 巨型 -超大型 : SEDEX- 65%, BHT - 19%, Irish style - 6%, Hybrids - 10%

三 . 地质背景

? 大陆内部或大陆边缘裂陷盆地 ? 弧后盆地、洋中脊次级断裂凹陷 1. 构造背景

陆内裂陷或大陆边缘裂陷盆地

2. 世界超大型 Sedex 型矿床分布

此类矿床多为层状、薄板状、透镜状,且常由多 层矿体。矿床中常可见热水沉积成因的硅质岩、 重晶石层和钠长岩层。它们常构成沉积建造的重 要部分。矿体厚度从几十厘米到上百米,延长可 达数十公里。

四 . 矿床地质特征

黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌 矿、方铅矿等,

少量的黄铜矿、毒砂、辉 铋矿、辉钼矿、砷硫铜矿 、银黝铜矿

矿石矿物

脉石矿物

主要有石英、方解石 、重晶石

次要有菱铁矿、钠长 石、电气石等

1. 矿石特征

五 . 矿床成因与成矿模式

1. 1.成因解释 成因解释

成矿的 物理化 学条件 与产物

矿化分带

SEDEX矿床勘探

地质标志

1. 同生断裂及断陷盆地;

2. 热水沉积岩建造,如硅质岩、重晶石岩、钠 长石岩、电气石岩等;

3. 有 Ba 、 Tl 、 B 等元素异常

范文四：热水喷流矿床课件

第七章 热水喷流沉积矿床

第七章 热水喷流沉积矿床 n 热水喷流成矿作用 是近代成矿理论研究的重大发 展,该类矿床地史上分布广泛、规模大,形成了大

n

n

n Rider (1973) 把 海 底喷 气 -沉积成矿 由假说 上 升 到 理论, 引起 了世 界 大 多数相 关学 者 的 共鸣 。 n 大洋中 脊 低温 高温 n n 热水喷流沉积矿床历史沿革 第 七 章 热 水 喷 流 沉 积 矿 床

21oN 东太平 洋中 脊 热 液排放场素描图

热水喷流沉积矿床历史沿革

n 我国 学 者 对 这 类矿床的研究 也 非常 重 视 。

– 涂光炽等 (1988)为喷流沉积矿床 给 出 了 详细 的 定义:“ 热水沉积矿床(即 喷流沉积矿床)是 指 在 水 温 70~350℃ 韩 发 等 广 西 大 厂 徐克勤等 陈毓川 (1997) 第 七 章 热 水 喷 流 沉 积 矿 床

喷流沉积矿床定义

n

海 底 考察 和研究 表明 ,现代洋底 高温 喷流成 两 套 成矿 系统 补 给 系统 喷流沉积 系统 第 七 章

热 水 喷 流 沉 积 矿 床

喷流沉积矿床定义

n

热水喷流沉积成矿作用 泛 指 不同 成 因 的(含 矿)热 水 在 喷 溢 出海 底的 过 程 中, 在 喷流 口 以 下 的热 液 通 喷流沉积矿床 n 第 七 章

热 水 喷 流 沉 积 矿 床

矿床特征

n

(1)矿床 伴 有 典 型的 喷流岩 (exhalite ,热水沉 积岩), 以此 区 别 于 其他 类型矿床。 这些 岩 石主 n 层 控 及 时 控 n 层 状、 似层 状 或 透镜 状 第 七 章

热 水 喷 流 沉 积 矿 床

矿床特征

n

(4)矿 体 和矿 石 具有 微层 理 甚至 微细 沉积 韵律 , 常 具有 顺 层 条带 状、 顺 层 揉 皱 等 构造 以 及 显 微 球 粒 状、 同 心 环 带 、 n 相 似 的 两 套 成矿 系 统 第 七 章

热 水 喷 流 沉 积 矿 床

喷流沉积矿床 —— “ 同 -后生共生型 ” n

经 典 的成矿学 说 对 不同 的成矿作用 只 强调 它们 的 区 别 与 对 立 , 认 为 多数 矿床 不 是 外 生 就 一 定 是 内 生 , 不 是 同 生 就 一 定 是 后 生 。 n 非 此 即 彼 n 同 生 成矿作用 后 生 成矿作用 后 生 矿床 同 生 矿床 叠 生 成矿作用 第 七 章

热 水 喷 流 沉 积 矿 床

喷流沉积矿床 —— “ 同 -后生共生型 ”

n

为了 突 出这 类矿床的 独 有特征, 并 与 其他 类 型矿床 相 区 别 ,本 教材 建 议 用 “ 同 -后 生 共 生 型 n

现代 古老 第 七 章

热 水 喷 流 沉 积 矿 床

(一)红海热卤水成矿

n

1964年在红海 发现 高 热卤水与 Atlantis Ⅱ 海渊 n 裂 谷 作用 岩 浆 热 驱 动 同 生 作用 一 、 热 卤 水 成 矿 作 用

(一)红海热卤水成矿

n

红 海 中 目 前 至 少 已发现 13个 热卤水 池 , 最 大、热流 体 活动 最 强 的当 属 最早 发现的 Atlantis Ⅱ 海渊 , 这 里 n 20m 厚 n 火山块状硫化物矿床 一 、 热 卤 水 成 矿 作 用

(二) Salton 海热卤水成矿 n

同 样 与 裂 谷 作用有关的 Salton 海 的热水 对 流 体 系 , 被 认 为是 沉积岩 中 古老 的块状硫化物矿床的 最好 的 n n n 一 、 热 卤 水 成 矿 作 用

二、 现代洋底热水喷流成矿作用 n 明显晚 于 红海 热

<13℃ 热水="" 喷流="">

n

“ 黑烟囱 ” 405℃

热 液 构造

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 1. 喷流作用的 构造 背景 及类型 n 高温 的 集 中喷流形 式 n 低温 的 渗 流作用 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 2. 热水流 体 的化学 性 质 —— 研究热水流 体 的 性 质对 分 析 喷流作用、了 解 成矿 机 理具有重要 意 义 。 目 前 通 黑烟囱 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n

2. 热水流 体 的化学 性 质 – (1) p H 值和酸碱度 n 酸性 n n 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 2. 热水流 体 的化学 性 质 n n 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 2. 热水流 体 的化学 性 质

CO 2SiO 2二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 2. 热水流 体 的化学 性 质

二

、

现

代

洋

底

热

水

喷

流

成

矿

作

用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 2. 热水流 体 的化学 性 质

二

、

现

代

洋

底

热

水

喷

流

成

矿

作

用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 2. 热水流 体 的化学 性 质

二

、

现

代

洋

底

热

水

喷

流

成

矿

作

用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 3. 热水流 体 的物理 性 质 – (1)温度 —— 喷流 口 热流 体 的 温 度 是用 温 度 探 测器测 2℃ 到 最 高 350℃ 之 间 变 化 洋中 脊 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 3. 热水流 体 的物理 性 质 n 低 高 许 多 倍 高 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 3. 热水流 体 的物理 性 质 n 溶解 了蒸 发盐 n 高 盐 度的 岩 浆 流体 混合 相 分离 沸腾 盐 度 变化 很 大 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n 3. 热水流 体 的物理 性 质 – (4) 密 度 —— 现代和 古老 喷流流体的 密 度 比周 密 度 要 小 其 高 温性 能 n n 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征 n n 硫化物 Fe -Si -Mn 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征

n

4. 现代喷流矿床的 基 本 特征

– (2)喷流矿 化 体的 部分 矿 物学 特征

n n 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征

n

4. 现代喷流矿床的 基 本 特征

– (2)喷流矿化 体 的 部 分矿物学特征

n n 古老 矿床 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(一) 现代洋底喷流作用特征

n

4. 现代喷流矿床的 基 本 特征 – (3)矿 化 组 分

n Zn 、 Cu 、 Pb 、 Fe 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(二)现代洋底喷流成矿作用 机 理

n

1. 流 体 与热 源

– 热 液 流 体 本 质 上是 海 水 , 可 被 加 热 到 350℃ (或 许 在 某 n 金属 n 还原 硫 n 热卤水 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(二)现代洋底喷流成矿作用 机 理

n

1. 流 体 与热 源

– 与流 体 活动 有关的 热 源 是一 个 洋 壳内 的岩 浆 房 或 新 结 晶 n 岩 浆 作用 n 高温 反应 带 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(二)现代洋底喷流成矿作用 机 理

n

1. 流 体 与热 源

– 与流 体 活动 有关的 热 源 是一 个 洋 壳内 的岩 浆 房 或 新 结 晶 n 同 样 体 积 或 其 1/3质 量 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(二)现代洋底喷流成矿作用 机 理

n

2. 流 体 通道 与 盖 层

– 要使 海 水 在 几公里 深 的洋 壳 中发 生 大规模的 循 环 ,流 体 通道 n

n 高 孔隙 度 断裂 n

n 断裂 为 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(二)现代洋底喷流成矿作用 机 理 n 2. 流 体 通道 与 盖 层 通道 古老 蚀变 “ 管 ” 现代 海 底 蚀变 带 和 网脉 状矿化 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(二)现代洋底喷流成矿作用 机 理 n

2. 流 体 通道 与 盖 层 – 盖 层 岩 石 作为 不 渗 透 层 , 起 阻 隔 高温 反应 带 流 体 渗 漏 , 集 中 排 泄 沉积物 盖 层 金属 汲 取 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(二)现代洋底喷流成矿作用 机 理 n

3. 矿 质来 源 及沉 淀 机 制 – 资料 表明 ,现代洋底喷流成矿作用的 成矿物 质 主 要 来自 洋 壳 玄武 岩 沉 淀 n 近 距 离 硫化物 n 远 离 喷流 口 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

(二)现代洋底喷流成矿作用 机 理 n

4. 生 物 媒 介 作用

– 相 对于 正 常 深海 底的 缺乏 生 物的状 况 , 现代喷流 场 所 可 动 物 群 的 天 堂 二 、 现 代 洋 底 热 水 喷 流 成 矿 作 用

一、热水喷流沉积矿床分类 n 大量 资料 显示 ,地 质 历 史上热水喷流作用 形成了为 数 众 多 、类型 多 样 的矿床, 其 中 n 块状硫化 物矿床 贫硫化物型喷流矿床 第 二 节

热 水 喷 流 矿 床 的 类 型 及 特 征

热水喷流沉积矿床分类 历 史 沿革 n Sangster (1976) 根 据容 矿岩 系 及成矿 环 境 将 块状硫化 物矿床 划 分为 :① 火山岩为 主 环 境 的矿床 ; ② 沉积岩为 n n n n 一 、 热 水 喷 流 沉 积 矿 床 分 类

n Sillitoe (1973) 按 块状硫化物矿床形成的 板 块 构 造 环 境 , 把在 洋 壳 扩张 中 心 形成的矿床与 在 岛弧 一 、 热 水 喷 流 沉 积 矿 床 分 类 热水喷流沉积矿床分类 历 史 沿革

n Misra (2000) 在 前 人 分类的 基础 上, 按 容 矿岩 石将 块状硫化物矿床分为 两 类 :VMS SMS 一 、 热 水 喷 流 沉 积 矿 床 分 类 热水喷流沉积矿床分类 历 史 沿革

n Misra (2000) 在 前 人 分类的 基础 上, 按 容 矿岩 石将 块状硫化物矿床分为 两 类 :一 、 热 水 喷 流 沉 积 矿 床 分 类 热水喷流沉积矿床分类 历 史 沿革

n 为了 应 用 方 便 ,本 书 参 考 Misra (2000)的 方 本 书 分类 方 案 一 、 热 水 喷 流 沉 积 矿 床 分 类

范文五：喷流热水沉积矿床研究的现状与进展_田毓龙 (1)

第 24卷 　 第 1期 　　　　　　　　　 昆 　 明 　 理 　 工 　 大 　 学 　 学 　 报 　　 　　　　　　 Vol. 24No. 1 1999年 2月 　 JOURNAL OF KUNMIN G UN IV ERSIT Y OF SCIENCE AND TECHNOLO GY 　 Feb. 1999

喷流热水沉积矿床研究的现状与进展 Ξ

田毓龙 　 秦德先 　 林幼斌 　 沈振兴

(昆明理工大学国土开发与城乡建设系 , 昆明 　 650093)

摘要 　 根据笔者近年来对广西大厂锡矿 、 云南新平大红山铜矿 、 易门铜矿 、 程海带 玄武岩铜矿等喷流热水沉积矿床的研究 , 结合有关中外文献 ,

的研究现状 、 意义及发展趋向 .

关键词 　 喷流热水沉积矿床 ; 成矿作用 ;

中图分类号 　 P61111

, 使一大批矿床的成因长期 “水火” 之 争 , , 有不少大型和超大型富矿 , 但研究程度较 低 , 、 、 . , 值得进一步研究 . 笔者结合近年来对这类矿床的研究 , 参 考相关文献 , 对研究成果作一概述 , 其目的在于起 “ 抛砖引玉” 的作用 .

1　 海底喷流热水沉积成矿的由来及研究意义

海底喷流热水沉积成矿泛指深部上升的不同成因的含矿热流体喷出海底过程中 , 与常 温海水相互反应 , 致使矿质沉淀富集的成矿作用 . 这种矿床简称喷流矿床 .

111　 现代海底喷流热水成矿作用

早在 1948年 , 瑞典海洋考察船 “ 信天翁” 号在红海中部水深 1937m 的地方 , 发现水温与 盐度的异常 . 60年代中期 , 美 、 英 、 德的考察船又在此发现富含 Fe ,Mn 及 Zn ,Cu ,Cd , Pb 和 Ag 的多金属软泥 , 是研究海底喷流成矿作用的开端 [1]. 1978年美法墨西哥联合小组用 Cyana 号潜水器 , 在东太平洋脊 21°N 首先发现海底热水硫化物 (Hekinian et al 1,1980) [2]. 翌 年 , 美国 Alvin 号潜水器再度下潜 , 发现正在喷发的温度高达 350℃ 的热液流体 , 当其与海水 混 合时 , 析 出 Cu , Fe , Zn 等 的 硫 化 物 微 粒 , 形 成 “黑 烟 囱” (Black Chimneys ) (Cyamex , 1981) [3]. 此后 , 日 、 澳 、 加和前苏联等国的科学家相继开展了这方面的调查研究 . 到 1993年 底 , 在已进行过系统调查的不到全球洋壳表面 1%的地球上 , 共发现了 139处海底喷流成矿 (矿化 ) 点 [4]. 其中 , 红海 Atlantis Ⅱ 深渊已达到大型矿床的规模 (P 1A 1Rona ,1988) [5]. 这都 表明了海底喷流热水成矿作用的普遍性 .

据对 Atlantis Ⅱ 深渊中的喷流热水成矿作用研究 , 发现其沉积物的主要组分有 Fe ,Mn 和 Si , 喷出热水中微量元素最积极参与成矿的有 Zn ,Cu , Pb ,Cd ,Ag ,Ba , 溶液的气相成分中 的 H 2S 和 CO 2对成矿作用有重大影响 . 金属主要以氯化物络合物形式迁移 . 喷出的炽热酸 性溶液遇到海水被冷却稀释 、 中和 , 金属络合物受到破坏 、 水解 , 各种元素都参与到复杂的成 矿反应中去 , 结果形成了极其复杂的矿物共生组合 , 其中包括 Fe ,Mn 及有色金属的氧化物 、 硫化物 、 硅酸盐 、 碳酸盐和硫酸盐等 [6](图 1) .

Ξ收稿日期 :1998-12-10-

Ⅰ 海水 ; Ⅱ 上层卤水 ; Ⅲ 下层卤水

图 1　 Atlantis -Ⅱ 盆地中成矿作用的一般模式

112　 海底喷流热水沉积成矿理论的形成

本世纪初艾孟斯 、 林格伦等人建立了主导一时的岩浆热液成矿理论 , 认为地下喷出的热 水都与岩浆有关 . 有些学者对此观点持有疑义 . 1925年 , 著名矿床学家 H 1史奈德洪就提出 过 “ 矿化流体海底上升喷气” 成矿理论 ; 在 1931年以前又有人对日本黑矿提出同生沉积海底 升华成因的观点 [7]. 但这些新观点在当时并未受到重视 . 到 1958年 ,Ch 1Oftedahl 首次系统 阐述了海底喷气 — — — 沉积成矿假说 , 并命名为 “ Exhalative sedimentary ” , 引起了地学界的极 大反响和争议 . 70年代后 , 对红海 、 太平洋 、 大西洋的海底考察 , 为这一假说提供了大量事实 证据 . 1973年 ,Rider 把海底喷气 — — — 沉积成矿由假说上升到理论 , 得到世界范围大多数学 者的承认 . 在 1986年第七届矿床成因讨论会上 ,M 1J 1Russell 将这类矿床称为 SEDEX 矿床 .

目前 , 对这类矿床的称谓不统一 . 不同的学者曾冠以 “喷气矿床” 、 “ 喷流矿床” 、 “ 喷流沉 积矿床” 、 “ 热水沉积矿床” 等名称 . 鉴于这类矿床多数在海底成矿 , 其成矿物质和成矿热液可 与岩浆活动有成因关系 , 也可无成因关系 , 成矿作用以同生沉积为主 , 成矿流体上升到海底 以后主要是液态 , 而非气态 . 所以 , 叫做 “ 海底喷流热水沉积矿床” , 简称 “喷流矿床” , 更为确 切一些 .

113　 研究意义

有巨大的经济意义 . 据桑斯特和斯科特统计 , 火山块状硫化物矿床产出的金属大约占加 拿大金属总产值的 1/4以上 . 其中 Zn ,Cu , Pb ,Ag 和 Au 相当多一部分来自这一类矿床 . 国 内外的许多大型和超大型矿床经近年研究也属喷流热水沉积矿床 , 如澳大利亚的芒特艾萨 , 布罗肯希尔 , 加拿大的沙利文 , 我国的广西大厂 , 云南金顶等 . 该类矿床大多为富矿 .

拓宽了找矿思想 . 现代洋底喷流热水沉积含锡硫化物矿床 (化 ) 的发现 (Franklin 等 , 1988) , 冲破了传统的 “ 唯花岗岩成锡论” 的禁区 , 为寻找锡矿展示了更广阔的前景 ; 热泉型金 矿床 (化 ) 的发现 , 也为找金指示了一个新方向 .

有着重要的理论意义 . 半个世纪以来 , 经典的成矿学说对不同的成矿作用只强调它们的

?

151? 第 1期 　　　　　　　　 田毓龙等 :喷流热水沉积矿床研究的现状与进展

区别与对立 , 认为多数矿床不是外生就一定是内生 , 不是同生就一定是后生 , 在地质理论上 长期存在一个 “ 水火之争” . 喷流热水沉积成矿理论打破了矿床成因上的 “非此即彼” 的思想 僵局 , 认为该类矿床的形成中既包括 “ 火” 的力量 , 又包括 “水” 的力量 , 使二者达到了对立与 统一 .

2　 喷流热水沉积成矿作用的研究现状

喷流热水沉积成矿理论自提出近 20年来 , 在理论研究和找矿上获得了很大的进展 . 211　 区域成矿地质构造环境研究

近年来 , 矿床学家认识到 , 缘或拗拉槽裂谷中 [8], . 主要 是因为其热历史和热状态的不同 . . 裂陷作用影响 , , . , 作用 [9], , 同生断 . 如大厂锡矿地处江南古陆和 , 含矿喷流热水沉积长石硅质岩和 碳酸盐岩 , , 台地相碳酸盐岩与台沟相硅质岩交替产 出 , 矿化主体产于硅质岩中 . 区域上可见同时代的玄武 — — — 安山 — — — 粗安火山组合 , 为碱性 玄武岩系列 , 说明为板内裂谷环境 . 大红山铜矿产于早元古代边缘裂谷内次级火山盆地之火 山机构附近 ; 易门铜矿则产于中元古代易门 — — — 元江拗拉槽内的次级易门断陷盆地内 , 喷流 热水沉积的含矿建造主要沿绿汁江同生断裂分布 .

拉奇 (1982) 将沉积容矿岩系的沉积盆地划分为三级 (图 2) , 一级盆地即相当于边缘裂 谷作用形成的裂谷盆地 , 一般侧宽数百公里 ; 二级盆地是一级盆地形成后 ,

同生构造进一步

图 2　 三级构造盆地控矿示意图 (据 拉奇 ,1982)

发展 , 在一级盆地内产生的较小的盆地和隆起 ; 三级盆地则是二级盆地内的更明显的一些断 陷槽 , 其规模一般只有几百米至几公里 . 喷流热水沉积矿床的成矿部位就是三级盆地 . 沉积 环境研究表明 , 大厂含矿质建造产于北西断裂和近东西向古构造控制的半封闭的次级凹陷

? 251? 昆 　 明 　 理 　 工 　 大 　 学 　 学 　 报 　　　　　　　　　　　 1999年

(台沟 ) 内 [10,11].

裂谷都以同生深断裂为界 , 边缘裂谷作用主要发生在古特斯大陆边缘 (欧洲和中国 ) , 及 古太平洋大陆边缘 — — — 泛大陆边缘 (北美 、 东澳大利亚 、 南非 ) . 裂谷作用发生的主要时代是 太古代 、 早元古代 、 晚元古代 、 古生代和新生代 [12].

一般认为喷流热水沉积成矿作用发生的沉积环境 , 以由裂谷作用产生的低能 、 缺氧 、 高 盐度和温度等为特征 .

212　 矿床研究

矿体外部形态研究表明 , 喷流热水沉积矿床多产于海进层序或火山岩系中上部 , 形态以 层状 、 似层状 、 透镜状为主 , 与容矿岩石整合产出 . , 倾向的延 伸稳定 . 同生的脉状 、 , 与围岩交 切产出 . 大厂锡矿 , 大红山 、 , , 盘 , 为后期改造成因 .

. 陈先沛 (1988) [13]据已发 , , 发现热水中高度富度的有 Si ,Ba , Fe , Mn ,Cu H 2、 重晶石岩 、 毒重石岩 、 铜 、 铅 , 、 硫化物 , 硫酸盐和硅酸盐 、 碳酸盐和硫酸盐 , 银和金等贵金属 沉积物 , . 此外 , 还有硼 、 钡 、 钠和钾等的硅酸盐 、 碳酸盐和硫酸盐等 , 是由喷 流作用提供了原始物质 , 随后的地质事件中在不同的物理化学条件下形成了各种与喷流活 动有关的岩石 [14]. 大厂锡矿喷流岩为硫化物矿化的含长石和镁电气石的硅质岩 , 纹层条带 状构造 , 硅质由微细粒石英组成 , 局部见胶粒结构和结核状构造 ; 易门铜矿喷流岩为含钠长 石和黄铜矿的纹层状硅质岩 ; 大红山铜矿则为含铁镁电气石 、 钠长石 、 方柱石及黄铜矿的硅 质岩和含硫化的钠长浅粒岩 [15].

1菱铁矿 、 黄铁矿 、 碳酸盐矿物 ;2凝灰质层 图 3　 沉积容矿岩中喷流热水沉积矿床综合分带示意图 (据 D 1F 1Sanster , 1984)

目 前 对 矿 床 矿 物 (元

素 ) 分带有两种类型之分 .

其中一类是火山岩容矿的

喷流热水沉积矿床 , 如著名

的日本黑矿 , 其矿物分带由

下而上为 :含铜硅质浸染状

矿石带 → 硬石膏 、 石膏 、 黄

铁矿矿石带 → 含铜黄铁矿

矿石带 → 闪锌矿 、 方铅矿和

重晶石矿石带 → 块状重晶

石 矿 石 带 (Matsukuma 和

Horkoshi , 1970) . 第 二 类 是

沉积岩容矿的喷流热水沉 积 矿 床 , 以 D 1F 1Sangster (1984) 的 研 究 为 代 表 (图 3) , 由喷流通道的中心向外

为 :硫化物相 (辉铜矿 → 方铅矿 、 闪锌矿 → 黄铁矿等 ) → 重晶石相 (重晶石等 ) → 氧化物相 (富 锰赤铁矿等 ) . R 1W 1哈钦森 (1988) 指出喷流热水沉积矿床在地质时代上也有分带性 , 时间

? 351? 第 1期 　　　　　　　　 田毓龙等 :喷流热水沉积矿床研究的现状与进展

从早期到晚期金属分带为 :Cu,Zn ,Au → Zn ,Pb ,Ag.

程海带玄武岩铜矿产于玄武岩上部的火山 — — — 沉积岩中 , 自火山机构附近往外 , 金属分 布是 Cu (Au ,Ag ) → Mn ,Cu. 大厂锡矿自下而上由层状矿 、 细网脉状矿向大脉状矿变化 , 金属 矿物分带由含锡的铁多金属简单硫化物向复杂硫化物 、 铁锰碳酸盐和硫酸盐变化 .

喷流热水沉积矿床的成矿系统由喷口以下的热水喷流通道 (补给系统 ) 和喷口以上的热 水沉积场所 (海底系统 ) 构成 . 哈钦森 (1988) [16]认为热水通道周围有明显的蚀变 , 层状矿的 下盘也具有蚀变 , 而上盘一料不具有蚀变现象 . 并称之为不对称蚀变作用 (底蚀构造 ) . R 1R 拉齐 (1992) 的研究资源指出上盘也有微弱的蚀变现象 . 芮宗瑶 (1989) 指出 , 喷流热水沉积矿床中 , 喷流通道常见明显的绿泥石化 、 硅化 , 镁碳酸盐化 . 热水沉积矿床中 , 喷流通道中常见的蚀变是硅化 , 在沉积的 层状矿的下盘仅见到白云石化 、 213　 矿床分类

, (; 芮宗瑶 ,1989; 等等 ) . 他们的分类依据主要是 :容矿 ; 矿物及金属组合 ; 矿床产出的大地构造环境 .

(1973) 首先按容矿围岩不同把矿床分成喷气 -火山成因类和喷气 -沉积成 因类 , 进而依据不同矿种又分出六个亚类 (表 1)

表 1　 喷流热水沉积矿床的分类 Ⅰ . 喷气 -火山成因类

Ⅱ 1喷气 -沉积成因类 11原始型 (Zn -Cu ;Ag -Au )

21多金属型 (即黑矿型 ,Zn -Pb -Cu ;Ag -Au )

31含铜黄铁矿型 (即塞浦路斯型 ,Cu ,Au )

41铜 -锌黄铁矿型 (即别子型 ,Cu -Zn -Au ) 51以碎屑岩为围岩 [即沙利文型 ,Pb -Zn ; (Ag ) ]61以碳酸盐为围岩 [Zn -Pb ; (Ag ) ]

　　 D 1F 1Sangster (1976) 根据容矿岩系及成矿环境将矿床划分为 :Ⅰ 1产于火山岩为主环境 中的矿床 ; Ⅱ 1产于以沉积岩为主环境中的矿床 ; Ⅲ 1产于火山 — — — 沉积环境中的矿床 .

芮宗瑶 (1989) 按容矿岩系将热水喷流沉积矿床分成两大类 , 有按大地构造环境和矿石 组分下分出六个亚类 :

　 第一类 　 与火山岩有关的海底喷气沉积矿床

　 一亚类 　 与蛇绿岩套有关的 Cu ,Zn ,Co 硫化物矿床

　 二亚类 　 与拉斑基性火山岩系有关的含 Cu 硫化物矿床

　 三亚类 　 与拉斑 — — — 钙碱性分异火山岩系有关的 Cu ,Pb ,Zn 硫化物矿床

　 四亚类 　 与双模式火山岩系有关的 Pb ,Zn ,Cu 硫化物矿床

　 第二类 　 与沉积岩系有关的海底喷气沉积矿床

　 五亚类 　 与黑色碎屑岩系有关的 Pb ,Zn , 重晶石硫化物矿床

　 六亚类 　 与碳酸盐岩系有关的 Pb ,Zn 硫化物矿床 .

213　 热水喷流沉积矿床的成矿模式

目前最流行的热水喷流沉积成矿模式有两类 (图 4) .

图 4中左右两个系统为一类 , 叫对流圈模式 , 图 4中间的成矿系统叫含水层模式 , 为第 二类 .

? 451? 昆 　 明 　 理 　 工 　 大 　 学 　 学 　 报 　　　　　　　　　　　 1999年

对流圈模式的概念是 :以海水为主 (包括大气降水 、 岩浆水等 ) 的地下水 , 受岩浆热或地 热和构造热等的作用 , 在深部被加热并发生对流 , 沿途从岩石中淋滤出成矿组分 , 形成含矿 热卤水 , 这些含矿热卤水最后沿断裂喷出 , 充填通道成矿并在海 (湖 ) 底沉积成矿

.

1角砾状矿石 ;3网脉状矿石 ;4非渗透岩 ;5非构造破碎矿石 ;

6热液流动路线 ;7层纹状矿石 ;8层状矿石

图 4　 热水喷流沉积硫化物矿床成因模式

含水层模式中 , 含矿热水主要由沉积物埋藏压实期间排出孔隙水构成 . 孔隙水随地热增 温而升温 , 如果在地热异常区 , 将出现异常温度 , 压力也随之增大 (有时可以超过静地压力 ) . 与此同时 , 水盐度也不断随深度而增加 (施迈德 1973, 奥斯马斯顿 1975) [18], 其从矿源 (岩 ) 中萃取和富集金属的能力增强 , 而且孔隙水的流动缓慢 , 与岩石的反应充分 . 最后这些含矿 热水被非渗透性岩石封存起来 , 在可能与地震活动有关的断裂切穿这个封存体时 , 就成喷出 并沉积成矿 . 一般这类成矿区域内缺少成矿期的岩浆活动 .

3　 喷流热水沉积成矿研究的趋势

喷流热水沉积成矿理论是一具有旺盛生命力的新学说 , 在日后的研究和勘察工作中 , 它 将不断地被检验和完善 . 就目前的研究看来 , 其研究发展趋势大概有以下几个方面 :311　 对喷流热水沉积成矿的地质环境和深部背景进行研究

主要研究成矿盆地岩石圈的组成、 结构 、 地热状态与热结构以及它们各自的运动 、 演化 过程对成矿的控制作用 , 乃至研究岩石圈 、 水圈 、 大气圈 、 生物圈的相互作用的动力学特征和 演化过程 . 研究成矿的深部背景主要是研究区域壳幔结构与深部作用对矿床形成的制约和 影响 .

312　 从成矿系统和成矿作用动力学角度对喷流热水沉积成矿进行研究

成矿系统是指一定的时空域中 , 成矿物质由分散状态浓集成为工业矿床的作用过程和 有关地质因素及地质产物构成的有机整体 . 当形成喷流热水沉积矿床的成矿系统中各种控 制因素在局部地段形成最佳组合时 , 就可能形成大型或超大型矿床 . 成矿作用动力学则是应 用流体动力学的原理 , 综合化学动力学 、 非线性热力学等多学科 , 从静态到动态 , 从定性到定 量 , 从局部到整个成矿系统对矿床成因进行研究 .

313　 对喷流热水沉积成矿系列进行研究

陈毓川 (1997) [19]指出在原来的三个矿床系列组合之外 (沉积 、 变质和岩浆成矿系统组

? 551? 第 1期 　　　　　　　　 田毓龙等 :喷流热水沉积矿床研究的现状与进展

合 ) , 还存在第四个成矿系统组合 , 即地壳含矿热水成矿系列组合 . 对喷流热水沉积成矿系列 的研究主要包括 :识别和建立在地质和成矿作用过程中形成的具有内在联系的各种喷流热 水沉积矿床的成矿系列 ; 探索不同的历史阶段 , 不同或相似的地质环境中所形成的喷流热水 沉积矿床之间的共性和个性 ; 用喷流热水沉积成矿系列的研究成果指导找矿工作 . 314　 继续深入地现代海底热水成矿机理进行研究

现代海底热水成矿有着巨大的潜在经济价值 . 现代热水成矿作用的发现启发了人们对 古代成矿作用的认识 , 发展了喷流热水沉积成矿理论 . 可以说现代海底热水成矿是地史中某 些矿床最直观的成矿模拟 , 对其成矿机理进行深入研究可以为认识古代的喷流热水沉积成 矿作用提供重要的信息 .

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R esent Situations and Progress of Studies on

The H ydrothermal Exhalative Sedimentary Deposit

Tian Yulong 　 Qin Dexian 　 Lin Y oubin 　 Shen Zhenxing

(Kunming University of Science and Technology , Kunming 　 650093)

Abstract 　

According to the recent years πresearches on some hydrothermal exhalative sedimentary deposit in Guangxi, Dahongshan , Y imen and Chenghai copper deposits in Yunnan Province , and by referring to the concerning documentts ,the present situation ,significance and developing trend of the study on this kind of deposit are discussed.

K ey w ords 　 hydrothermal exhalative sedimentary deposit ; mineralization , resent situations and progress of studies ? 651? 昆 　 明 　 理 　 工 　 大 　 学 　 学 　 报 　　　　　　　　　　　 1999年

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