礦床學(xué)9-熱水

1、第九章第九章 熱水噴流沉積礦床熱水噴流沉積礦床 熱水噴流成礦作用是近代成礦理論研究的重大發(fā)展，熱水噴流成礦作用是近代成礦理論研究的重大發(fā)展，該類礦床地史上分布廣泛、規(guī)模大，形成了大量的大型和該類礦床地史上分布廣泛、規(guī)模大，形成了大量的大型和超大型礦床，具有重要的工業(yè)價值，熱水噴流成礦作用已超大型礦床，具有重要的工業(yè)價值，熱水噴流成礦作用已經(jīng)成為當(dāng)前礦床學(xué)、地球化學(xué)研究的熱點課題之一。經(jīng)成為當(dāng)前礦床學(xué)、地球化學(xué)研究的熱點課題之一。概概 述述 起源：起源： 2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代以前提出。年代以前提出。 認(rèn)識：認(rèn)識： 2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代初，在紅海中發(fā)現(xiàn)熱鹵水和多金年代初，在紅海中發(fā)

2、現(xiàn)熱鹵水和多金屬軟泥。屬軟泥。 發(fā)展：發(fā)展： Rider(1973)Rider(1973)將假說上升到理論。將假說上升到理論。 動發(fā)展力：動發(fā)展力：19761976年和年和19791979年，相繼在東太平洋年，相繼在東太平洋GalapagosGalapagos擴張中心和擴張中心和EPR21EPR21N N的大洋中脊分別發(fā)現(xiàn)了低的大洋中脊分別發(fā)現(xiàn)了低溫海底熱水噴流活動和正在形成硫化物礦床的黑煙囪。溫海底熱水噴流活動和正在形成硫化物礦床的黑煙囪。 19861986年的第七屆國際礦床成因會議上，年的第七屆國際礦床成因會議上，M.J.RussellM.J.Russell正正式將這類礦床稱為式將這類礦床

3、稱為SEDEXSEDEX型礦床型礦床。研究過程研究過程 熱水噴流沉積成礦作用熱水噴流沉積成礦作用泛指不同成因的泛指不同成因的( (含礦含礦) )熱水在熱水在噴溢出海底的過噴溢出海底的過程中，在噴流口以下的熱液通道中通過充程中，在噴流口以下的熱液通道中通過充填、交代作用，在噴流口以上的海底則通過與冷海水之間填、交代作用，在噴流口以上的海底則通過與冷海水之間的相互作用，使熱水中所攜帶的物質(zhì)組分分別在熱液通道的相互作用，使熱水中所攜帶的物質(zhì)組分分別在熱液通道和海底沉淀下來而富集和海底沉淀下來而富集成礦的過程。成礦的過程。 這種作用使熱水中的礦質(zhì)富集并形成的礦床，稱之為這種作用使熱水中的礦質(zhì)富集并形成

4、的礦床，稱之為“噴流沉積礦床噴流沉積礦床”。概念概念這類礦床的其他名稱：這類礦床的其他名稱： “噴氣礦床噴氣礦床”、“噴流礦床噴流礦床”、“噴流沉積礦床噴流沉積礦床”、“噴流熱水沉積礦床噴流熱水沉積礦床”、“熱水沉積礦床熱水沉積礦床”和和“塊狀硫化塊狀硫化物礦床物礦床”等。等。（1 1）礦床伴有典型的噴流巖。）礦床伴有典型的噴流巖。 這些巖石主要是硅質(zhì)巖、條帶狀含電氣石巖或電這些巖石主要是硅質(zhì)巖、條帶狀含電氣石巖或電氣石巖、條帶狀含長石巖或富長石巖、透輝巖與透閃氣石巖、條帶狀含長石巖或富長石巖、透輝巖與透閃巖巖( (或雙透巖或雙透巖) )、重晶石或石膏層等。、重晶石或石膏層等。（2 2）礦床具

5、有層控及時控特征。）礦床具有層控及時控特征。（3 3）部分礦床具典型的）部分礦床具典型的“雙層雙層”構(gòu)造，上部為層狀礦構(gòu)造，上部為層狀礦體，下部為細脈狀、筒狀含礦蝕變體。體，下部為細脈狀、筒狀含礦蝕變體。（4 4）礦體和礦石具有微層理甚至微細沉積韻律，反映）礦體和礦石具有微層理甚至微細沉積韻律，反映了同生沉積的特征。了同生沉積的特征。（5 5）具有與現(xiàn)代海底熱水噴流成礦作用相似的兩套成）具有與現(xiàn)代海底熱水噴流成礦作用相似的兩套成礦系統(tǒng)。礦系統(tǒng)。在補給通道中充填交代成礦，在海底以上沉在補給通道中充填交代成礦，在海底以上沉積成礦。（同生與后生統(tǒng)一）積成礦。（同生與后生統(tǒng)一）熱水噴流礦床的特征：熱水

6、噴流礦床的特征：第一節(jié)第一節(jié) 現(xiàn)代熱水噴流成礦作用現(xiàn)代熱水噴流成礦作用 現(xiàn)代熱水噴流活動的大地構(gòu)造背景分為現(xiàn)代熱水噴流活動的大地構(gòu)造背景分為4 4類：類：大洋中脊大洋中脊洋內(nèi)弧后洋內(nèi)弧后(Lau(Lau盆地型盆地型) )陸內(nèi)弧后陸內(nèi)弧后(Okinawa(Okinawa海槽型海槽型) )陸內(nèi)裂谷陸內(nèi)裂谷( (紅海紅海AtlantisAtlantis海淵型海淵型) )。這類現(xiàn)代熱水體系包括這類現(xiàn)代熱水體系包括2 2種：種：紅海和美國紅海和美國SaltonSalton海的熱鹵水；海的熱鹵水；洋底熱水噴流體系。洋底熱水噴流體系。 1964 1964年，在紅海發(fā)現(xiàn)高熱鹵水與年，在紅海發(fā)現(xiàn)高熱鹵水與Atl

7、antisAtlantis海淵海淵多金屬軟泥。多金屬軟泥。沉積物平均沉積物平均20m20m厚，面積厚，面積50km50km2 2，一些富含，一些富含金屬的樣品中，含有高達金屬的樣品中，含有高達2121的的ZnOZnO，4 4的的CuOCuO，0.80.8的的PbPb，8.58.5的的FeFe2 20 03 3和和5.75.7的的MnMn3 3O O4 4成因成因: : 背景背景: :裂谷裂谷 模式模式: : 一、熱鹵水成礦作用一、熱鹵水成礦作用 1.1.紅海熱鹵水成礦紅海熱鹵水成礦 鹽度鹽度: :大約為大約為2626礦質(zhì)來源礦質(zhì)來源: :對流水流經(jīng)巖石對流水流經(jīng)巖石搬運機制搬運機制: :氯絡(luò)合

8、物氯絡(luò)合物沉淀機制沉淀機制: :不同性質(zhì)水的混合不同性質(zhì)水的混合成礦溫度成礦溫度: :大于大于200200度度巖漿巖漿海水海水 Salton Salton海位于美國加利福尼亞南部，熱鹵水溫海位于美國加利福尼亞南部，熱鹵水溫度最高可達度最高可達360360，具高鹽度的特點，可達，具高鹽度的特點，可達25253030。估計熱鹵水的體積為。估計熱鹵水的體積為11.6 km11.6 km3 3，水深達，水深達3km3km。據(jù)。據(jù)White(1981)White(1981)的研究，其中含的研究，其中含ZnZn：5X105X106 6t t，PbPb：9X109X105 5t t，AsAs：l.2X10l

9、.2X105 5t t，CuCu：6X106X104 4t t，CdCd：2X102X104 4t t和和AgAg：l X10l X104 4t t。沉淀在鹵水排泄口附近的富硫化物硅。沉淀在鹵水排泄口附近的富硫化物硅質(zhì)沉積物中，經(jīng)分析含有多種硫化物，且質(zhì)沉積物中，經(jīng)分析含有多種硫化物，且CuCu和和AgAg的的含量極高，分別可達含量極高，分別可達2020和和8 8。2 2SaltonSalton海熱鹵水成礦海熱鹵水成礦 成因模式同紅海成因模式同紅海 二、現(xiàn)代洋底熱水噴流成礦作用二、現(xiàn)代洋底熱水噴流成礦作用 目前，已經(jīng)在不同的構(gòu)造環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了目前，已經(jīng)在不同的構(gòu)造環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了100100個以上的

10、個以上的地方，有的溫度高達地方，有的溫度高達405405，它們主要分布在太平洋，在，它們主要分布在太平洋，在大西洋、印度洋和地中海也有少量分布。較大的噴流作大西洋、印度洋和地中海也有少量分布。較大的噴流作用已經(jīng)形成了直徑超過幾百米、高數(shù)十米的熱液構(gòu)造，用已經(jīng)形成了直徑超過幾百米、高數(shù)十米的熱液構(gòu)造，它們在延伸數(shù)公里的噴流區(qū)內(nèi)分布。它們在延伸數(shù)公里的噴流區(qū)內(nèi)分布。北緯北緯21N東太平洋中脊熱液排放場素描圖東太平洋中脊熱液排放場素描圖（據(jù)（據(jù)D.F.Sangster）Rona et al., 1993A: py-cp煙囪的水平切面煙囪的水平切面TAG1986KremlinWhite smokerT

11、AG1991MIR Zone CentralMIR ZoneSideB:中央為黃銅礦中央為黃銅礦(cp)閃鋅礦閃鋅礦(sp)邊的邊的白煙囪水平切面白煙囪水平切面C:死亡煙囪頂部的縱切面，死亡煙囪頂部的縱切面，外壁為枝狀構(gòu)造的外壁為枝狀構(gòu)造的pyma，中央為近塊狀粗粒中央為近塊狀粗粒cp通道通道D:遺留的遺留的py-白鐵礦白鐵礦(ma)煙囪壁煙囪壁活動煙囪活動煙囪Rona et al., 1993缺少象煙囪一樣垂直緊缺少象煙囪一樣垂直緊閉管道是彌散式噴射與閉管道是彌散式噴射與煙囪最主要的區(qū)別煙囪最主要的區(qū)別 相對于正常深海底的缺乏生物的狀況，現(xiàn)代噴流場所可相對于正常深海底的缺乏生物的狀況，現(xiàn)代噴

12、流場所可以說是動物群的天堂。以說是動物群的天堂。 熱水噴流的類型主要有兩種：高溫的集中噴流形式；低熱水噴流的類型主要有兩種：高溫的集中噴流形式；低溫的滲流作用。前者以黑煙囪為代表，形成各類硫化物的沉溫的滲流作用。前者以黑煙囪為代表，形成各類硫化物的沉積；后者則可能形成了廣泛分布的硫酸鹽、鐵的氧化物積；后者則可能形成了廣泛分布的硫酸鹽、鐵的氧化物硅硅酸鹽酸鹽錳的氧化物，以及可能的含鈷的錳氧化物結(jié)殼。錳的氧化物，以及可能的含鈷的錳氧化物結(jié)殼。 ( (一一) ) 現(xiàn)代洋底噴流作用特征現(xiàn)代洋底噴流作用特征 1.1.噴流作用的構(gòu)造背景及類型噴流作用的構(gòu)造背景及類型 （1 1）pHpH值和酸堿度：所有取樣

13、獲得的噴流流體都是值和酸堿度：所有取樣獲得的噴流流體都是酸性的。酸性的。 有利于淋濾、萃取成礦物質(zhì)；可蝕變玄武巖形成有利于淋濾、萃取成礦物質(zhì)；可蝕變玄武巖形成綠簾石；有助于在噴流口使金屬以硫化物沉淀（海水綠簾石；有助于在噴流口使金屬以硫化物沉淀（海水略偏堿性）。略偏堿性）。 （2 2）硫、硒、砷：）硫、硒、砷： 硫在酸性噴流流體中以硫在酸性噴流流體中以H H2 2S S形式存在。當(dāng)熱流體形式存在。當(dāng)熱流體接近或到達海底并與周圍海水混合時，接近或到達海底并與周圍海水混合時，H H2 2S S被氧化，被氧化，pHpH值升高，導(dǎo)致硫化物和單質(zhì)硫的形成。單質(zhì)硫?qū)娭瞪?，?dǎo)致硫化物和單質(zhì)硫的形成。單質(zhì)

14、硫?qū)娏骺诟浇幕瘜W(xué)自營養(yǎng)顯微生物很關(guān)鍵。流口附近的化學(xué)自營養(yǎng)顯微生物很關(guān)鍵。AsAs和和SeSe與與S S相似，比在海水中要富集得多。相似，比在海水中要富集得多。 2 2熱水流體的化學(xué)性質(zhì)熱水流體的化學(xué)性質(zhì) (3)(3)碳碳：在酸性的噴流流體中：在酸性的噴流流體中C C的主要形式是的主要形式是COCO2 2，同位，同位素表明素表明C C并不是全部來自海水，應(yīng)有巖漿并不是全部來自海水，應(yīng)有巖漿C C的加入。的加入。(4)(4)硅：硅：噴流熱水中的主要成分，含量變化不大。噴流熱水中的主要成分，含量變化不大。(5)(5)堿土元素：堿土元素：MgMg一般在噴流熱液中含量為零，一般在噴流熱液中含量為零

15、，CaCa和和BeBe比海水有不同程度的富集。比海水有不同程度的富集。SrSr是幾種與海水相比可以是幾種與海水相比可以富集也可以貧化的元素之一。富集也可以貧化的元素之一。SrSr同位素介于海水和玄同位素介于海水和玄武巖相應(yīng)值之間，說明武巖相應(yīng)值之間，說明SrSr來自于兩個來源。來自于兩個來源。(6)(6)堿金屬元素：堿金屬元素：LiLi、K K、RbRb、CsCs這些堿金屬都比海水這些堿金屬都比海水中呈明顯的富集。中呈明顯的富集。NaNa是噴流熱水中的主要陽離子。是噴流熱水中的主要陽離子。(7)B(7)B：比海水有某種程度上的富集。比海水有某種程度上的富集。 (1) (1)溫度：溫度：2 23

16、50350之間變化。之間變化。 (2)(2)流量：流量：總流量的測定具有較大的不確定性?？偭髁康臏y定具有較大的不確定性。PalmerandPalmerand Edmond(1989) Edmond(1989)估算出洋中脊的流量是估算出洋中脊的流量是(1.2(1.20.3) X100.3) X101414kgkga a。這相當(dāng)于亞馬孫河的總流。這相當(dāng)于亞馬孫河的總流量。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，全球海洋水的總量會在量。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，全球海洋水的總量會在(5(511)X1011)X106 6年內(nèi)通過擴張洋脊的位置整個循環(huán)一遍。年內(nèi)通過擴張洋脊的位置整個循環(huán)一遍。 (3)(3)鹽度：鹽度：噴流流體的鹽度從比海水

17、低噴流流體的鹽度從比海水低4040到高到高7070之間變化。之間變化。 (4)(4)密度：密度：現(xiàn)代和古老噴流流體的密度比周圍海底現(xiàn)代和古老噴流流體的密度比周圍海底海水的密度要小。海水的密度要小。3 3熱水流體的物理性質(zhì)熱水流體的物理性質(zhì) 噴流形成硬石膏煙囪，導(dǎo)致噴流形成硬石膏煙囪，導(dǎo)致內(nèi)外物理化學(xué)條件變化，形成內(nèi)外物理化學(xué)條件變化，形成礦物分帶。內(nèi)壁主要為銅的硫礦物分帶。內(nèi)壁主要為銅的硫化物而外壁主要為化物而外壁主要為ZnZn的硫化物、的硫化物、硫酸鹽和氧化物。硫酸鹽和氧化物。老的煙囪會不斷被沉淀的礦老的煙囪會不斷被沉淀的礦物填滿，老煙囪的噴流作用會物填滿，老煙囪的噴流作用會停止。隨之溫度就

18、會降低，由停止。隨之溫度就會降低，由于硬石膏在冷水里比在熱水里于硬石膏在冷水里比在熱水里的溶解度要大，它會溶解并使的溶解度要大，它會溶解并使煙囪弱化，而引起坍塌。通過煙囪弱化，而引起坍塌。通過煙囪的不斷形成、不斷坍塌堆煙囪的不斷形成、不斷坍塌堆積，最終可形成規(guī)?？捎^的塊積，最終可形成規(guī)?？捎^的塊狀硫化物礦床。狀硫化物礦床。 4 4現(xiàn)代噴流礦床的形成過程和特征現(xiàn)代噴流礦床的形成過程和特征 噴流礦化體的礦物組成非常復(fù)雜；噴流礦化體的礦物組成非常復(fù)雜； 礦化組分：對現(xiàn)有的硫化物礦和氧化物礦的礦化組分：對現(xiàn)有的硫化物礦和氧化物礦的樣品平均分析結(jié)果表明，樣品平均分析結(jié)果表明，ZnZn、CuCu、PbPb

19、、FeFe達到工達到工業(yè)品位，而業(yè)品位，而AgAg、AuAu、HgHg、CdCd、AsAs、SbSb等有可能達等有可能達到工業(yè)品位。到工業(yè)品位。 熱液流體本質(zhì)上是海水，可被加熱到熱液流體本質(zhì)上是海水，可被加熱到350350，通，通過水過水巖反應(yīng)，使其發(fā)生了化學(xué)成分變化。形成含礦巖反應(yīng)，使其發(fā)生了化學(xué)成分變化。形成含礦的熱鹵水。的熱鹵水。 與流體活動有關(guān)的熱源是一個洋殼內(nèi)的巖漿房或與流體活動有關(guān)的熱源是一個洋殼內(nèi)的巖漿房或新結(jié)晶的巖漿地質(zhì)體。新結(jié)晶的巖漿地質(zhì)體。 ( (二二) ) 現(xiàn)代洋底噴流成礦作用機理現(xiàn)代洋底噴流成礦作用機理 1 1流體與熱源流體與熱源 2 2流體通道流體通道 在大洋中脊、弧

20、后盆地和海山附近，有利于熱液在大洋中脊、弧后盆地和海山附近，有利于熱液流體循環(huán)的高滲透率可通過熔巖的高孔隙度和強烈的流體循環(huán)的高滲透率可通過熔巖的高孔隙度和強烈的斷裂作用得以實現(xiàn)。斷裂作用得以實現(xiàn)。 3 3礦質(zhì)來源及沉淀機制礦質(zhì)來源及沉淀機制 礦質(zhì)主要來自于洋殼玄武巖，由循環(huán)的海水與之礦質(zhì)主要來自于洋殼玄武巖，由循環(huán)的海水與之反應(yīng)，并萃取其中的金屬。反應(yīng)，并萃取其中的金屬。 噴流沉淀的機制主要有兩個：熱水流體的沸騰作用噴流沉淀的機制主要有兩個：熱水流體的沸騰作用和排泄出的流體與周圍冷的海水的混合。和排泄出的流體與周圍冷的海水的混合。 4 4生物媒介作用生物媒介作用 動物群在礦化中的作用正被不斷

21、認(rèn)識到。礦物可動物群在礦化中的作用正被不斷認(rèn)識到。礦物可圍繞管蟲的外側(cè)沉淀。當(dāng)一個動物死掉后，保留下來圍繞管蟲的外側(cè)沉淀。當(dāng)一個動物死掉后，保留下來的孔洞，可作為后期噴流的通道。生物產(chǎn)生的黏液能的孔洞，可作為后期噴流的通道。生物產(chǎn)生的黏液能夠通過改變局部的氧化還原條件以及提供高吸附接觸夠通過改變局部的氧化還原條件以及提供高吸附接觸表面積，而形成大的金屬和其他元素的富集體。表面積，而形成大的金屬和其他元素的富集體。洋底噴流洋底噴流成礦作用成礦作用的模式的模式第二節(jié)第二節(jié) 熱水噴流礦床的類型及特征熱水噴流礦床的類型及特征 一、熱水噴流沉積礦床分類一、熱水噴流沉積礦床分類 塊狀硫化物礦床塊狀硫化物礦

22、床貧硫化物型噴流礦床貧硫化物型噴流礦床塞浦路斯型塞浦路斯型(Cyprus type)(Cyprus type)別子型別子型(Besshi(Besshi type) type)黑礦型黑礦型(Koroko(Koroko type) type)諾蘭達型諾蘭達型(Norandatype(Norandatype) ) VMS沙利文型沙利文型(Sullivan type)(Sullivan type)銀礦山型銀礦山型(Silverminestype(Silverminestype) )SMS (1) (1)與同時代的鎂鐵質(zhì)和長英質(zhì)火山巖、火山碎屑與同時代的鎂鐵質(zhì)和長英質(zhì)火山巖、火山碎屑巖關(guān)系密切，形成于火

23、山活動的間歇期。巖關(guān)系密切，形成于火山活動的間歇期。 (2)(2)礦體有整合和不整合兩類。礦體有整合和不整合兩類。 (3)(3)從下向上、從內(nèi)到外存在從下向上、從內(nèi)到外存在CuZn PbCuZn Pb礦化分礦化分帶，黃鐵礦出現(xiàn)在所有的帶中。帶，黃鐵礦出現(xiàn)在所有的帶中。二、與火山巖有關(guān)的塊狀硫化物礦床二、與火山巖有關(guān)的塊狀硫化物礦床(VMS)(VMS) 該類礦床礦石中多金屬硫化物體積大于該類礦床礦石中多金屬硫化物體積大于5050，礦石，礦石具有典型的塊狀構(gòu)造，塊狀硫化物礦床因而得名。具有典型的塊狀構(gòu)造，塊狀硫化物礦床因而得名。 ( (一一)VMS)VMS礦床基本特征礦床基本特征 (5) (5)除

24、別子型礦床除別子型礦床外，整合型礦體的下外，整合型礦體的下盤巖石中存在綠泥石盤巖石中存在綠泥石和絹云母的蝕變，形和絹云母的蝕變，形成陡立的管成陡立的管( (筒筒) )狀蝕狀蝕變帶，通常從內(nèi)向外變帶，通常從內(nèi)向外具明顯的水平分帶具明顯的水平分帶 。 (4)(4)富鐵富鐵( (有時富錳有時富錳) )的硅質(zhì)巖形成于海底熱水活動的減弱的硅質(zhì)巖形成于海底熱水活動的減弱階段，被認(rèn)為是經(jīng)化學(xué)沉積形成的階段，被認(rèn)為是經(jīng)化學(xué)沉積形成的噴流巖噴流巖，覆蓋塊狀礦石。，覆蓋塊狀礦石。 ( (二二) )各亞類各亞類VMSVMS礦床特征礦床特征 . .黑礦型黑礦型VMSVMS 礦床形成于匯聚板塊邊緣的島弧火山帶和弧后盆地

25、。礦床形成于匯聚板塊邊緣的島弧火山帶和弧后盆地。容礦巖石為雙峰拉斑玄武巖、鈣堿性熔巖套及火成碎屑容礦巖石為雙峰拉斑玄武巖、鈣堿性熔巖套及火成碎屑巖。上部礦體為層狀，下部礦體為網(wǎng)脈狀、細脈狀、角巖。上部礦體為層狀，下部礦體為網(wǎng)脈狀、細脈狀、角礫狀。礫狀。礦石類型具分帶現(xiàn)象，自上而下依次為：黑礦礦石類型具分帶現(xiàn)象，自上而下依次為：黑礦( (方鉛方鉛礦、閃鋅礦礦、閃鋅礦) )、黃礦、黃礦( (黃鐵礦、黃銅礦黃鐵礦、黃銅礦) )、硅礦、硅礦( (強硅化巖強硅化巖石中的網(wǎng)脈狀、角礫狀黃鐵礦、黃銅礦石中的網(wǎng)脈狀、角礫狀黃鐵礦、黃銅礦) )。成礦元素組合：成礦元素組合：CuCuPbPbZnZn，有時富，有時

26、富AgAgAuAu。形成。形成時代古元古代、奧陶紀(jì)、中生代、古近紀(jì)、新近紀(jì)。時代古元古代、奧陶紀(jì)、中生代、古近紀(jì)、新近紀(jì)。 典型礦床包括日本黑礦、普雷斯科特、薩德伯里盆典型礦床包括日本黑礦、普雷斯科特、薩德伯里盆地、芒特艾薩、新不倫瑞克、東沙斯塔等。地、芒特艾薩、新不倫瑞克、東沙斯塔等。 日本黑礦日本黑礦 礦床產(chǎn)于中新世綠色凝灰?guī)r帶中，該帶出露部分長達礦床產(chǎn)于中新世綠色凝灰?guī)r帶中，該帶出露部分長達1500km1500km，寬，寬100km100km，由，由3km3km厚的火山巖和沉積巖組成。黑礦厚的火山巖和沉積巖組成。黑礦型礦床主要賦存于一層穩(wěn)定的長英質(zhì)火山碎屑巖和白色的型礦床主要賦存于一層穩(wěn)

27、定的長英質(zhì)火山碎屑巖和白色的流紋巖穹隆及伴生的火山角礫巖之上。流紋巖穹隆及伴生的火山角礫巖之上。 “ “黑礦黑礦”礦床礦體大多成層狀，也有呈不規(guī)則狀產(chǎn)出礦床礦體大多成層狀，也有呈不規(guī)則狀產(chǎn)出者，在層狀礦體的下部常有一些網(wǎng)脈型礦石。者，在層狀礦體的下部常有一些網(wǎng)脈型礦石。黑礦型塊狀硫化物礦床的示意剖面圖（據(jù)黑礦型塊狀硫化物礦床的示意剖面圖（據(jù)Franklin Franklin 等，等，19611961修改）修改）次火山長英質(zhì)侵入體次火山長英質(zhì)侵入體未蝕變海相長英質(zhì)未蝕變海相長英質(zhì)-中性火山巖中性火山巖蝕變火山巖蝕變火山巖黃色礦石黃色礦石黑色礦石黑色礦石泥巖及凝灰?guī)r泥巖及凝灰?guī)r燧石、燧石、長英巖長

28、英巖+黃鐵黃鐵礦礦沸沸石石粘粘土土碳碳酸鹽酸鹽赤鐵礦；赤鐵礦；重晶石重晶石 礦床中礦物種類繁多。礦床中礦物種類繁多。富含鉛、鋅、銅。富含鉛、鋅、銅。礦石構(gòu)造多為塊狀、紋層狀、浸染狀等。礦石構(gòu)造多為塊狀、紋層狀、浸染狀等。 圍巖蝕變一般為硅化、絹云母化、綠泥石化和泥化，圍巖蝕變一般為硅化、絹云母化、綠泥石化和泥化，且呈帶狀分布。且呈帶狀分布。(xiaye(xiaye) )礦石具明顯的分帶，每個帶的主要礦物成分變化：礦石具明顯的分帶，每個帶的主要礦物成分變化： ( (自上而下自上而下) )： 黑礦：閃鋅礦、方鉛礦、重晶石；黑礦：閃鋅礦、方鉛礦、重晶石； 黃礦：黃鐵礦、黃銅礦；黃礦：黃鐵礦、黃銅礦；

29、 硅礦：黃銅礦、黃鐵礦、石英；硅礦：黃銅礦、黃鐵礦、石英； 石膏礦：石膏、硬石膏。石膏礦：石膏、硬石膏。含礦熱液的化學(xué)成分與海水成分相比，除含礦熱液的化學(xué)成分與海水成分相比，除SOSO- -、MgMg、SrSr外，其他均大大超過海水中的含量，但外，其他均大大超過海水中的含量，但NaNa含量超含量超過不多。過不多。 據(jù)黑礦的包裹體測溫資料，成礦溫度約為據(jù)黑礦的包裹體測溫資料，成礦溫度約為2502505050。含鹽度約為。含鹽度約為5 5NaClNaCl。CuberCuber和大本洋和大本洋(1978)(1978)根據(jù)現(xiàn)在海洋中有孔蟲生活根據(jù)現(xiàn)在海洋中有孔蟲生活環(huán)境的對比，認(rèn)為黑礦礦化過程中海水深

30、度大大超過環(huán)境的對比，認(rèn)為黑礦礦化過程中海水深度大大超過1800m1800m。據(jù)同位素研究資料：黑礦礦液。據(jù)同位素研究資料：黑礦礦液18180 0為為0 0+5+5，SDSD為為-30-30-3-3，介于海水與巖漿水之間。熱液中，介于海水與巖漿水之間。熱液中金屬的來源，主要認(rèn)為是從火山巖中萃取出來的。金屬的來源，主要認(rèn)為是從火山巖中萃取出來的。 2 2塞浦路斯型塞浦路斯型VMSVMS 塞浦路斯型塞浦路斯型VMSVMS主要產(chǎn)于洋中脊蛇綠巖套上部主要產(chǎn)于洋中脊蛇綠巖套上部低鉀枕狀玄武巖中。低鉀枕狀玄武巖中。礦體也具兩層結(jié)構(gòu)：上部層狀礦體礦體也具兩層結(jié)構(gòu)：上部層狀礦體( (含化石含化石) )和和下部

31、網(wǎng)脈狀礦體。下部網(wǎng)脈狀礦體。形成時代主要為寒武形成時代主要為寒武奧陶紀(jì)和中生代。奧陶紀(jì)和中生代。 典型礦床包括塞浦路斯、危地馬拉、加拿大紐典型礦床包括塞浦路斯、危地馬拉、加拿大紐芬蘭芬蘭YorkYork港、美國俄勒岡港、美國俄勒岡TurnerTurnerAlbrightAlbright等。等。礦床塞浦路斯塊狀硫化物礦床網(wǎng)脈帶裂隙沖填硫化物礦化(Fe-G u)Lim assol Forest Co N i-礦豆莢狀鉻鐵礦以蛇紋巖為容礦巖石的石棉巖石類型海相沉積巖赫土赫土上部枕狀熔巖下部枕狀熔巖基底熔巖輝綠巖（層狀侵入雜巖）斜長花崗巖輝長巖超鎂鐵質(zhì)巖特羅多斯蛇綠巖的地層柱狀簡圖（據(jù)特羅多斯蛇綠巖的

32、地層柱狀簡圖（據(jù)Donald A.SingerDonald A.Singer，19861986） 塞浦路斯礦床塞浦路斯礦床 礦床產(chǎn)于塞礦床產(chǎn)于塞浦路斯的特羅浦路斯的特羅多斯蛇綠巖塊，多斯蛇綠巖塊，由鎂鐵質(zhì)和超由鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖石組鎂鐵質(zhì)巖石組成，形成于白成，形成于白堊紀(jì)堊紀(jì)(約約85Ma前前)。枕狀熔巖的層枕狀熔巖的層序如圖序如圖上部枕狀熔巖上部枕狀熔巖(未未 礦化礦化)下部枕狀熔巖下部枕狀熔巖沉積巖沉積巖典型礦床由塊狀硫化物組成。典型礦床由塊狀硫化物組成。礦床又可分為礦床又可分為3 3個帶：個帶：赭石層赭石層塊狀礦帶塊狀礦帶基底硅質(zhì)礦帶基底硅質(zhì)礦帶在礦床下部有延深達數(shù)百米的細脈帶。在礦床下

33、部有延深達數(shù)百米的細脈帶。 塊狀礦石主要由黃鐵礦和含量不等的白鐵礦組成，塊狀礦石主要由黃鐵礦和含量不等的白鐵礦組成，所有礦床中都有黃銅礦和數(shù)量不多的閃鋅礦，鈷在有所有礦床中都有黃銅礦和數(shù)量不多的閃鋅礦，鈷在有些礦床中含量很高，可達些礦床中含量很高，可達0.350.35，鎳在塊狀礦石中含，鎳在塊狀礦石中含量很低，平均為量很低，平均為15X1015X10- -，但在脈狀礦石中卻高達，但在脈狀礦石中卻高達93X1093X10- -，在浸染狀礦石中則更高，為，在浸染狀礦石中則更高，為220X10220X10- -。青磬巖化和黃鐵礦化熔巖熱液流出的位置500m擴張方向海水塊狀黃鐵礦網(wǎng)脈帶塞浦路斯型塊狀硫

34、化物礦床成礦模式圖（據(jù)塞浦路斯型塊狀硫化物礦床成礦模式圖（據(jù)AdamidesAdamides，19801980）圖面垂直于擴張軸。圖面垂直于擴張軸。 3 3別子型別子型VMSVMS 有用元素組合為有用元素組合為CuCuZn(AuZn(Au) )。主要成礦時代為元古宙、古生代以及中生。主要成礦時代為元古宙、古生代以及中生。 典型礦床包括加拿大基瓦丁、遼寧紅透山、日本典型礦床包括加拿大基瓦丁、遼寧紅透山、日本別子、西班牙別子、西班牙葡萄牙的里奧葡萄牙的里奧廷托、甘肅白銀廠。廷托、甘肅白銀廠。 日本別子礦床日本別子礦床 該類型礦床賦存在碎屑沉積巖與玄武巖近于該類型礦床賦存在碎屑沉積巖與玄武巖近于相等

35、的地層中。相等的地層中。礦床中典型的礦石礦物為黃銅礦、黃鐵礦及礦床中典型的礦石礦物為黃銅礦、黃鐵礦及少量閃鋅礦。少量閃鋅礦。礦體呈層狀，很少有或完全沒有細脈帶。礦體呈層狀，很少有或完全沒有細脈帶。礦床的成礦地質(zhì)環(huán)境一般都靠近構(gòu)造交界處，礦床的成礦地質(zhì)環(huán)境一般都靠近構(gòu)造交界處，如在洋底與島弧間、洋底與克拉通間或洋底與大如在洋底與島弧間、洋底與克拉通間或洋底與大陸殼間。陸殼間。只有層狀礦體只有層狀礦體該類型礦床的礦體呈板狀，單層礦體厚度不大，該類型礦床的礦體呈板狀，單層礦體厚度不大，別子礦床最大厚度僅為別子礦床最大厚度僅為101020m20m。大多數(shù)礦床由兩類礦石組成，即塊狀和條帶狀大多數(shù)礦床由兩

36、類礦石組成，即塊狀和條帶狀硫化物礦石。硫化物礦石。塊狀礦石由黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、斑銅礦塊狀礦石由黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、斑銅礦和少量磁鐵礦組成，脈石礦物為石英和碳酸鹽。和少量磁鐵礦組成，脈石礦物為石英和碳酸鹽。條帶狀礦石由黃鐵礦、少量黃銅礦和閃鋅礦組條帶狀礦石由黃鐵礦、少量黃銅礦和閃鋅礦組成，脈石礦物為石英、碳酸鹽、鈉長石、綠泥石和成，脈石礦物為石英、碳酸鹽、鈉長石、綠泥石和 少量綠簾石、角閃石、電氣石。條帶狀礦石和塊狀少量綠簾石、角閃石、電氣石。條帶狀礦石和塊狀礦石往往呈相互過渡關(guān)系。礦石往往呈相互過渡關(guān)系。 4 4諾蘭達型諾蘭達型VMSVMS 諾蘭達型諾蘭達型VMSVMS主要產(chǎn)在消亡板

37、塊邊緣俯沖帶上分異主要產(chǎn)在消亡板塊邊緣俯沖帶上分異完全的玄武巖到流紋安山巖巖套中，容礦巖石有少量完全的玄武巖到流紋安山巖巖套中，容礦巖石有少量火成碎屑巖和雜砂巖。火成碎屑巖和雜砂巖。其礦床地質(zhì)特征和黑礦型極為相似，和黑礦相比，其礦床地質(zhì)特征和黑礦型極為相似，和黑礦相比，其最大特點是缺少黑礦型其最大特點是缺少黑礦型VMSVMS那樣有工業(yè)意義的那樣有工業(yè)意義的PbPb礦化，礦化，成礦元素主要為成礦元素主要為ZnZnCuCu，有時富，有時富AgAgAuAu。成礦時代主要集中在太古宙，故又稱太古宙黑礦成礦時代主要集中在太古宙，故又稱太古宙黑礦型，另外古元古代和前寒武紀(jì)型，另外古元古代和前寒武紀(jì)泥盆紀(jì)均

38、可成礦。泥盆紀(jì)均可成礦。 典型礦床包括諾蘭達、基德克里克、杰羅姆、弗典型礦床包括諾蘭達、基德克里克、杰羅姆、弗林弗隆、克蘭多、西沙斯塔等。林弗隆、克蘭多、西沙斯塔等。石英長石斑巖石英長石斑巖 諾蘭達礦床諾蘭達礦床在塊狀礦的層狀透鏡體中，硫化物一般達在塊狀礦的層狀透鏡體中，硫化物一般達8080。往上盤方向，塊狀礦由黃鐵礦和閃鋅礦型互條帶組成，往上盤方向，塊狀礦由黃鐵礦和閃鋅礦型互條帶組成，并含少量黃銅礦；并含少量黃銅礦；塊狀硫化物常具有明顯的與地層層序相關(guān)的垂直塊狀硫化物常具有明顯的與地層層序相關(guān)的垂直分帶，向上盤富鋅，向下盤富銅。分帶，向上盤富鋅，向下盤富銅。 特別值得指出的是，在某些地區(qū)，塊

39、狀礦往往產(chǎn)特別值得指出的是，在某些地區(qū)，塊狀礦往往產(chǎn)在火山巖穹隆之內(nèi)，塊狀硫化物是堆積得非常之快，在火山巖穹隆之內(nèi)，塊狀硫化物是堆積得非常之快，火山活動一旦中斷，局部就會發(fā)生塊狀硫化物堆積?；鹕交顒右坏┲袛啵植烤蜁l(fā)生塊狀硫化物堆積。在成分上富含在成分上富含PbPb、ZnZn，伴生，伴生AgAg和和BaBa，貧，貧CuCu，幾乎不含，幾乎不含AuAu。雖然數(shù)量不如與火山巖有關(guān)的塊狀硫化物礦床。雖然數(shù)量不如與火山巖有關(guān)的塊狀硫化物礦床(VMS)(VMS)多，但其規(guī)模大、品位高、礦化延展穩(wěn)定、伴生有用組分多，但其規(guī)模大、品位高、礦化延展穩(wěn)定、伴生有用組分多。這類礦床構(gòu)成了全球最重要的鉛多。這類礦

40、床構(gòu)成了全球最重要的鉛(61(61) )、鋅、鋅 (54(54) )資源量，在世界鉛鋅產(chǎn)量方面分別占資源量，在世界鉛鋅產(chǎn)量方面分別占2525和和3l3l。 世界上著名的礦床有沙利文、布羅肯山、鈉凡、世界上著名的礦床有沙利文、布羅肯山、鈉凡、 “銀礦山銀礦山”、麥根、臘梅爾斯伯格、蒂鈉等礦床。我國也、麥根、臘梅爾斯伯格、蒂鈉等礦床。我國也有廠壩、大西溝、東升廟等礦床，近年來在我國南方首次有廠壩、大西溝、東升廟等礦床，近年來在我國南方首次找到云南蒙自白牛廠超大型沉積噴流型銀蘭多金屬礦床。找到云南蒙自白牛廠超大型沉積噴流型銀蘭多金屬礦床。 三、沉積巖中的塊狀硫化物礦床三、沉積巖中的塊狀硫化物礦床(S

41、MS)(SMS)( (一一)SMS)SMS礦床基本特征礦床基本特征 (1) (1)礦化圍巖主要有兩類，礦化圍巖主要有兩類，一類是陸源海相碎屑巖，一類是陸源海相碎屑巖，最典型的是含黃鐵礦的炭質(zhì)頁巖；另一類為臺地相的碳酸最典型的是含黃鐵礦的炭質(zhì)頁巖；另一類為臺地相的碳酸鹽巖。鹽巖。 (2)(2)層狀礦化帶主要由兩部分組成層狀礦化帶主要由兩部分組成，一部分是低銅的，一部分是低銅的塊狀礦石組成的整合型的透鏡狀、板狀礦體，與圍巖的層塊狀礦石組成的整合型的透鏡狀、板狀礦體，與圍巖的層理整合一致；另一部分是經(jīng)濟價值很低的、層狀的、由熱理整合一致；另一部分是經(jīng)濟價值很低的、層狀的、由熱水活動形成的礦體的外圍邊

42、緣部分。水活動形成的礦體的外圍邊緣部分。 (3)(3)礦體下盤存在少量的網(wǎng)脈狀、脈狀硫化物礦化，礦體下盤存在少量的網(wǎng)脈狀、脈狀硫化物礦化，伴隨有主要是硅化的蝕變，與伴隨有主要是硅化的蝕變，與VMSVMS礦床的筒狀蝕變相似，礦床的筒狀蝕變相似，但強度要小。但強度要小。 (4)(4)明顯的水平分帶，明顯的水平分帶，從內(nèi)向外依次為從內(nèi)向外依次為(Cu)PbZn(Ba(Cu)PbZn(Ba) )變化，垂直方向上自下而上也存在相變化，垂直方向上自下而上也存在相同的分帶，但往往不如水平分帶清晰。同的分帶，但往往不如水平分帶清晰。 (5)(5)與同沉積斷裂系統(tǒng)關(guān)系密切，與同沉積斷裂系統(tǒng)關(guān)系密切，成礦時活動，作為成礦時活動，作為熱水噴流的通道，后期的變形中有可能活化。熱水噴流的通道，后期的變形中有可能活化。 (6)(6)通常礦化和含礦圍巖中缺乏巖漿成因的組分。通常礦化和含礦圍巖中缺乏巖