7第七章-海底喷流沉积矿床解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,热水喷流沉积矿床,印尼硫磺矿工,第一节 热水喷流沉积矿床概述,其次节 现代热水喷流成矿作用,第三节 热水喷流沉积矿床的类型及特征,第七章 热水喷流沉积矿床,热水喷流沉积矿床的概述,一、概念,二、根本特征,热水喷流成矿作用是近代成矿理论争论的重大进展，该类矿床地史上分布广泛、规模大，形成了大量的大型和超大型矿床，具重要的工业价值，热水喷流成矿作用已经成为当前矿床学、地球化学争论的热点课题之一,第一节 热水喷流沉积矿床的概述,二十世纪五十年月以前,不同的学者曾经提出过海底喷气-沉积exhalative sedimentary成矿的假说，这已经很接近目前流行的海底热水喷流沉积成矿理论了,由于受当时的技术条件和人们对成矿作用生疏的限制，并未得到普遍的认可,第一节 热水喷流沉积矿床的概述,二十世纪六十年月初，在红海Atlantis海渊中觉察热卤水和多金属软泥，揭开了现代海底热水活动与金属硫化物沉积成矿争论的序幕,随后，Rider1973 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,第一节 热水喷流沉积矿床的概述,1976年和1979年，相继在东太平洋Galapagos扩张中心和EPR21N 的大洋中脊分别觉察了低温海底热水喷流活动和正在形成硫化物矿床的黑烟囱高温洋底热水喷流系统。这些觉察使喷流成矿作用的争论到达新的高潮，并依此为根底开头更加深入地争论古老的块状硫化物矿床的形成机制，使喷流成矿理论和块状硫化物成矿作用争论取得了长足的进展,1986年的第七届国际矿床成因会议的召开是一个重要的标志，当时M.J.Russell 正式将这类矿床称为SEDEX(sedimentary exhalative deposit)型矿床,热水喷流沉积矿床的概述,一、概念,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道中通过充填、交代作用，在喷流口以上的海底则通过与冷海水之间的相互作用，使热水中所携带的物质组份分别在热液通道和海底沉淀下来而富集成矿的过程。这种作用使热水中的矿质富集并形成的矿床，称之为“喷流沉积矿床Exhalative sedimentary deposit”,第一节 热水喷流沉积矿床的概述,以往，对这类矿床的称谓还不统一，不同的学者曾冠以“喷气矿床”、“喷流矿床”、“喷流沉积矿床”、“喷流热水沉积矿床”、“热水沉积矿床”和“块状硫化物矿床”等名称，为统一起见，本书将这类矿床统肯定名为“热水喷流沉积矿床”，简称“热水喷流矿床”,第一节 热水喷流沉积矿床的概述,二、根本特征,矿床伴有典型的喷流岩exhalite，热水沉积岩，以此区分于其它类型矿床。硅质岩、条带状含电气石岩或电气石岩、条带状含长石岩或富长石岩、透辉岩与透闪岩或双透岩、重晶石或石膏层等；,矿床具有层控准时控特征；,这类矿床的矿体往往呈层状、似层状或透镜状产于地层中，且矿体一般随地层褶皱而褶皱。局部矿床具典型的“双层”构造，上部为层状矿体，下部为细脉状、筒状含矿蚀变体；,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、生物和鲕状等构造；,具有与现代海底热水喷流成矿作用相像的两套成矿系统；,第一节 热水喷流沉积矿床的概述,现代热水喷流成矿作用,目前世界范围内，已觉察很多正在形成金属硫化物的热水体系图，这类现代热水体系包括二种：,红海和美国Salton海的热卤水,洋底热水喷流体系。现代热水喷流作用，虽然目前形成的工业矿床很少，但随着经济技术的进展，其产物将具有巨大的开发利用价值。不过，目前对这种现代成矿作用争论，其更大意义在于它们供给了无与伦比的自然成矿试验室，通过对现代喷流成矿作用的考察和具体争论，将有助于比照争论古老的喷流矿床，建立成矿模式，指导有关矿床的深入争论和勘查评价,现代热水喷流成矿作用,目前世界范围内，已觉察很多正在形成金属硫化物的热水体系，这类现代热水体系包括二种：,1.热卤水成矿作用,2.现代洋底热水喷流成矿作用,岩石圈板块边界与现代海底热水喷流系统黑实心圆据Herzig等，1995,陆内弧后,Okinawa海槽型,洋内弧后,Lau盆地型,大洋中脊,陆内裂谷红海Atlantis海渊型,现代热水喷流活动的大地构造背景分为四类：,大洋中脊、洋内弧后Lau盆地型,陆内弧后Okinawa海槽型、陆内裂谷红海Atlantis海渊型,1.热卤水成矿作用,1红海热卤水成矿,1964年在红海觉察高热卤水与Atlantis海渊多金属软泥，红海热水系统是一个与裂谷作用有关的、受岩浆热驱动的热水对流体系，高密度热卤水掩盖在尚未固结的含金属软泥上,现代实例：同生作用硫化物积存工业品位,Atlantis海渊中的富硫化物沉积物在很多方面与火山块状硫化物矿床相像,与火山活动的关系、构造背景、磁黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿之间的分带性、金属的含量、沉积组构以及流体的大多数特点,现代热水喷流成矿作用,1.热卤水成矿作用,2Salton海热卤水成矿,位于美国加里福尼亚南部，与裂谷作用有关热水对流体系，被认为是沉积岩中古老的块状硫化物矿床的最好的现代实例。热卤水温度最高可达360，盐度可达2530%。估量热卤水的体积为11.6km3，水深达3km。据White1981的争论，其中含Zn5106吨，Pb9105吨，As1.2105吨，Cu6104吨，Cd2104吨，和Ag1104吨。沉淀在卤水排泄口四周的富硫化物硅质沉积物中，经分析含有多种硫化物，且Cu和Ag的含量极高，分别最高可达20%和8%,现代热水喷流成矿作用,1.热卤水成矿作用,2Salton海热卤水成矿,流体系统的氢、氧同位素显示，热卤水以大气水为主,高盐度古湖水的蒸发作用、地下水对浅部湖相蒸发盐的溶解、深埋的含石盐的湖相蒸发盐的地下热交代作用,铅和锶同位素组成证明，少量金属可能是岩浆来源的，但大量金属来自于卤水和沉积物的相互作用,计算获得的金属氯络合物的稳定性与脉状矿化组合及卤水分析的结果说明：氯的络合物能够有效地搬运贱金属元素,热卤水和后生脉中的硫同位素说明，硫来自于沉积物中的蒸发盐-硬石膏,可以认为，假设有足够的复原硫持续参加沉淀场所的话，这样的热水体系将有力量形成大型的硫化物矿床,现代热水喷流成矿作用,2.现代洋底热水喷流成矿作用,1现代洋底喷流作用特征,喷流作用的构造背景及类型,热水流体的化学性质,PH值和酸碱度；硫、硒、砷；碳；硅质；碱土元素；碱金 属元素；B；Al；稀土元素；贱金属和黑色金属；金,热水流体的物理性质；,温度；流量；盐度；密度；,现代喷流矿床的根本特征,现代喷流矿床的一般特征；,喷流矿化体的局部矿物学特征；,矿化组分；,现代热水喷流成矿作用,2现代洋底喷流成矿作用机理,流体与热源,流体通道与盖层,矿质来源及沉淀机制,生物媒介作用,现代热水喷流成矿作用,图 现代海底黑烟囱成因示意图据Goldfarb等，1983,a-烟囱的形成；b-烟囱的生长；c-烟囱的矿物分带；矿物缩写：cp=黄铜矿；cub=方黄铜矿；po=磁黄铁矿；sp=闪锌矿。叠水镁钒是一种新的，羟基硫酸盐-氢氧化物矿物,最初，喷流形成硬石膏烟囱，每天可生长几厘米。这种硬石膏会阻挡四周冷的海水进入烟囱，更热的流体就会充填在喷口中心。烟囱的内、外壁之间存在大的温度变化、PH变化、氧化状态变化、硫的价态变化和成分变化。导致烟囱壁从内向外的矿物学分带内壁铜的硫化物、外壁Zn的硫化物、硫酸盐和氧化物,随后，老的烟囱被沉淀的矿物填满，喷流作用停顿。随温度的降低，引起坍塌。,通过烟囱的不断形成、不断坍塌积存，最终可形成规模可观的块状硫化物矿床，矿床的通道局部显示后生矿床的特点，而矿床的层状局部则表现为同生矿床的特点,图 扩张洋脊或海山上热水循环模式,热水喷流矿床的类型及特征,现代热水喷流作用的争论，为提醒很多矿床的形成机制奠定了重要根底。目前已经生疏到与火山作用有关的块状硫化物矿床、沉积岩中的块状硫化物矿床和某些与热水沉积岩有关的金属矿床均与热水喷流活动有关，构成了一类独特的矿床类型,一、热水喷流沉积矿床分类,从矿床的物质组成动身，划分为块状硫化物矿床和贫硫化物型喷流矿床两类,1.热水喷流沉积矿床的分类,1块状硫化物矿床类型划分,2贫硫化物型喷流矿床类型划分,2.与火山岩有关的块状硫化物矿床VMS,1VMS矿床根本特征,2各亚类VMS矿床特征,3.沉积岩中的块状硫化物矿床SMS,1SMS矿床根本特征,2各亚类SMS矿床特征,热水喷流矿床的类型及特征,1、块状硫化物矿床类型划分,Misra2023按容矿岩石将块状硫化物矿床分为两类：,一类主要产在火山岩中，称为与火山岩有关的块状硫化物矿床volcanic-associated massive sulfide deposits，简称VMS型,另一类主要产在沉积岩中，称为以沉积岩为容矿岩石的块状硫化物矿床sediment-hosted massive sulfide deposits，简称SMS型,按矿石组成、围岩岩性和大地构造环境，VMS又被细分为塞浦路斯型Cyprus type、别子型Besshi type、黑矿型Koroko type，和诺兰达型Noranda type等4个亚类；SMS矿床又分为沙利文型Sullivan type和银矿山型Silvermines type,热水喷流矿床的类型及特征,表 块状硫化物矿床的分类及特征,2贫硫化物型喷流矿床类型划分,鉴于当前的争论程度，从简洁有用动身，该类矿床的分类命名主要以形成的矿种为根底，如热水喷流钴矿床、热水喷流锡矿床等,在我国贫硫化物喷流矿床争论已有所积存，如近年来觉察的青海东昆仑驼路沟钴矿，吉林大横路铜钴矿后期又经受了变质作用改造，广西大厂锡矿等已经被争论认为属于热水喷流矿床，信任随着争论的深入，会觉察越来越多的贫硫化物型喷流矿床,热水喷流矿床的类型及特征,关于条带状含铁建筑BIF，其成矿作用可能类似于现代洋底正在形成铁的氧化物-硅酸盐-锰的氧化物的低温喷流作用，这类喷流作用虽然温度低，但发育范围广，持续时间长，有利于形成大型的铁、锰矿床,与块状硫化物不同，在争论贫硫化物喷流矿床时，主要通过地质、地球化学等方法来比照争论喷流岩或热水喷流建筑的各类宏观和微观特征，确定其成因，进而有效地帮助确定与喷流岩有关的矿床的形成机制,热水喷流矿床的类型及特征,2.与火山岩有关的块状硫化物矿床VMS,VMS矿床具有重要的工业意义，是世界铜、铅、锌、银、金的主要来源之一，同时作为副产品供给锡、镉、锑、铋等金属。与火山岩有关的块状硫化物矿床与海底火山活动有关，产于海相火山岩系中，与地层整合的矿体呈层状、似层状、透镜状，其下往往有呈脉状、网脉状的矿体，矿石中硫化物体积大于50%，矿石具有典型的块状构造，块状硫化物矿床因而得名,热水喷流矿床的类型及特征,一VMS矿床根本特征,1与同时代的镁铁质和长英质火山岩、火山碎屑岩关系亲密，形成于火山活动的间歇期,2矿体有整合和不整合两类，整合型矿体呈层状、似层状产出，与上盘岩石界限清晰，而与下盘岩石渐变过渡，矿石具块状构造。在整合矿体之下，存在由浸染状、细网脉状矿石组成的不整合型矿体,3从下向上、从内到外存在Cu黄铜矿Zn闪锌矿Pb方铅矿矿化分带，黄铁矿消失在全部的带中,4富铁有时富锰的硅质岩形成于海底热水活动的减弱阶段，被认为是经化学沉积形成的喷流岩，掩盖在块状矿石的顶部或作为整合型矿体水平方向上的外延局部,5除别子型矿床外，其它类型的VMS矿床中，整合型矿体的下盘岩石中存在绿泥石和绢云母的蚀变，形成陡立的管筒状蚀变带，通常从内向外具明显的水平分带图,热水喷流矿床的类型及特征,图 抱负化VMS矿床剖面示意图据Lydon，1984,矿物缩写：py=黄铁矿；po=磁黄铁矿；cp=黄铜矿；sp=闪锌矿；gn=方铅矿,2各亚类VMS矿床特征,1.黑矿型VMS,矿床形成于会聚板块边缘的岛弧火山带和弧后盆地,容矿岩石：双峰？拉斑玄武岩、钙碱性熔岩套及火成碎屑岩,上部矿体为层状，下部矿