矿床学喷流矿床.ppt

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1、第八章第八章喷流矿床喷流矿床内容介绍内容介绍1、现代海底热液活动的发现和海底喷流成矿、现代海底热液活动的发现和海底喷流成矿作用作用 海底热液活动、海底热液硫化物矿床分布、海底热液活动、海底热液硫化物矿床分布、构造背景、基本特征及矿化作用构造背景、基本特征及矿化作用2、喷流沉积矿床的分类及特征、喷流沉积矿床的分类及特征 地质历史时期喷流沉积矿床分类，与火山地质历史时期喷流沉积矿床分类，与火山岩有关的、与沉积岩有关的岩有关的、与沉积岩有关的8.1 概概 述述8.1.1 缘起缘起1948年，瑞典海洋考察船年，瑞典海洋考察船“信天翁信天翁”号在红海中号在红海中部水深部水深1937的地方，发现的地方，发

2、现水温与盐度的异常；水温与盐度的异常；60年代中期，美、英、德考察船又在此发现富含年代中期，美、英、德考察船又在此发现富含Fe，Mn及及Zn,Cu,Cd,Pb和和Ag的的多金属软泥多金属软泥1978年美、法联合用法国年美、法联合用法国 Caana号深潜器，在东号深潜器，在东太平洋洋脊太平洋洋脊 21N，首次发现，首次发现海底热液硫化物海底热液硫化物1979年美国年美国Alvin号深潜器再度下潜，发现了含热号深潜器再度下潜，发现了含热源硫化物的源硫化物的黑烟囱黑烟囱 20世纪世纪80年代，世界上出现了对海底硫化年代，世界上出现了对海底硫化物矿床作为一种新型潜在矿物原料的广泛物矿床作为一种新型潜在

3、矿物原料的广泛关注。关注。美、法、德、日、加、澳和前苏联等国的美、法、德、日、加、澳和前苏联等国的科学家相继开展了这方面的调查研究。已科学家相继开展了这方面的调查研究。已发现的发现的矿点和矿床有矿点和矿床有139个左右个左右,但规模比但规模比较大的不足较大的不足20处。处。据麻省理工学院海洋学教授埃德蒙的说法，据麻省理工学院海洋学教授埃德蒙的说法，这些热液喷口是地球核心失去热量的主要这些热液喷口是地球核心失去热量的主要通道，估计在大洋中有通道，估计在大洋中有5000个。个。海底多金属硫化物矿床与海底热液活动关海底多金属硫化物矿床与海底热液活动关系密切。系密切。海底热液活动作为海底热液活动作为正

4、发生的成矿作用正发生的成矿作用,成为成为我们研究现代海底硫化物矿床的天然实验我们研究现代海底硫化物矿床的天然实验室室,并有助于更新旧有的成矿模式并有助于更新旧有的成矿模式;同时与同时与陆地块状硫化物矿床陆地块状硫化物矿床进行对比进行对比,有助于指导有助于指导海底与陆地找矿工作。海底与陆地找矿工作。8.1.2 概念概念含矿热流体（热液）喷出海底的过程称为含矿热流体（热液）喷出海底的过程称为喷流作喷流作用用（exhalation），由此形成的岩石称），由此形成的岩石称喷流岩喷流岩（exhalite）。）。海底喷流热水沉积作用海底喷流热水沉积作用(Exhalative sedimentation)泛

5、指深部上升的不同成因的含矿热泛指深部上升的不同成因的含矿热流体在喷出海底的过程中，与常温的海水互相反流体在喷出海底的过程中，与常温的海水互相反应，致使矿物沉淀的过程。应，致使矿物沉淀的过程。如果该过程中有有用物质的富集，则称海底如果该过程中有有用物质的富集，则称海底喷流喷流沉积成矿作用沉积成矿作用，形成的矿床称，形成的矿床称喷流热水沉积矿床喷流热水沉积矿床（SEDEX矿床矿床），简称），简称喷流矿床喷流矿床。该类矿床以热液。该类矿床以热液硫化物为主，即硫化物为主，即海底热液硫化物矿床海底热液硫化物矿床。热水喷流沉积成矿作用热水喷流沉积成矿作用泛指不同成因的（含矿）泛指不同成因的（含矿）热水在喷

6、溢出海底的过程中，在喷流口以下的热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分分别在热液通道和海底沉淀下所携带的物质组分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，富集并形成的矿床，称之为称之为“喷流沉积矿床喷流沉积矿床（Exhalative sedimentary deposit）”。以往，对这类矿床的称谓还不统一，不同的以往，对

7、这类矿床的称谓还不统一，不同的学者曾冠以学者曾冠以“喷气矿床喷气矿床”、“喷流矿床喷流矿床”、“喷流沉积矿床喷流沉积矿床”、“喷流热水沉积矿床喷流热水沉积矿床”、“热水沉积矿床热水沉积矿床”和和“块状硫化物矿床块状硫化物矿床”等等名称。名称。SEDEX矿床矿床(sedimentary exhalative deposit)据认为，喷流矿床不仅存在于现代海底，而据认为，喷流矿床不仅存在于现代海底，而且在古代形成的矿床中也大量存在。如甘肃且在古代形成的矿床中也大量存在。如甘肃西成铅锌矿、四川岬村铅锌矿等，也有人认西成铅锌矿、四川岬村铅锌矿等，也有人认为锡铁山铅锌矿、甚至凡口铅锌矿都属之。为锡铁山铅

8、锌矿、甚至凡口铅锌矿都属之。现在看来，这一矿床类型有被扩大的趋势。现在看来，这一矿床类型有被扩大的趋势。8.1.3 现代海底热液硫化物矿床的意义现代海底热液硫化物矿床的意义海底热液矿床和热液矿化作用的研究已成海底热液矿床和热液矿化作用的研究已成为国际地球科学最为活跃的研究领域之一，为国际地球科学最为活跃的研究领域之一，究其原因主要有：究其原因主要有：（1）科学家们普遍认为，）科学家们普遍认为，热液多金属矿床热液多金属矿床是最有开发前景的一种深海底资源是最有开发前景的一种深海底资源。例如。例如按照陆地矿床前景作过严格评价的红海按照陆地矿床前景作过严格评价的红海 Atlantis正号深渊，在水深大

9、于正号深渊，在水深大于 2000m、面、面积仅为积仅为 615km2的范围内，含有的金属储的范围内，含有的金属储量估测为量估测为Zn：3.2106t；Cu：0.8106t；Pb：8104t；Ag：4500t和和Au：45t。（2）海底高温活动热液喷口处的矿化作用）海底高温活动热液喷口处的矿化作用过程及其过程及其“烟囱烟囱”产物是了解地球化学物产物是了解地球化学物质平衡、循环和热收支等的质平衡、循环和热收支等的天然实验室天然实验室。加强现代热液矿化作用的研究有助于理解加强现代热液矿化作用的研究有助于理解地质记录中各类金属矿床的形成模式和成地质记录中各类金属矿床的形成模式和成矿机制。矿机制。（3）

10、活动喷口处发现的与喷口周围小生境）活动喷口处发现的与喷口周围小生境有关的深海活生物群落的存在，揭示了与有关的深海活生物群落的存在，揭示了与地球内部热能有关的化学合成的细菌作用地球内部热能有关的化学合成的细菌作用过程可以替代海洋真光层光合作用过程，过程可以替代海洋真光层光合作用过程，这这对早期生命体演化的认识有着重大意义对早期生命体演化的认识有着重大意义。因此，人们预测，在未来海洋地球因此，人们预测，在未来海洋地球科学和海洋矿产资源调查中，热液科学和海洋矿产资源调查中，热液成因的多金属矿床的探索最有可能成因的多金属矿床的探索最有可能得到加强。得到加强。8.2 海底热液矿床形成的构造背景海底热液矿

11、床形成的构造背景 8.2.1地理位置地理位置海底多金属硫化物矿床主要分布在太平洋、海底多金属硫化物矿床主要分布在太平洋、大西洋、红海大西洋、红海(见图见图)。在在太平洋太平洋上上,有有 3个重要成矿区个重要成矿区:a.东部沿东部沿美洲大陆西侧的海域美洲大陆西侧的海域延伸形成一个延伸形成一个漫长的矿带漫长的矿带,具有代表性的有具有代表性的有:(1)南探索者南探索者(Explorer),(2)努力者努力者(Endeavour),(3)轴海山轴海山(Axial Seamount),(4)瓜伊马斯海盆瓜伊马斯海盆(GuaymasBasin),(5)东太平洋北纬东太平洋北纬 2 1(EPR2 1N),(

12、6)东太平洋北纬东太平洋北纬 1 3(EPR1 3N),(7)东太平洋北纬东太平洋北纬 1 1(EPR1 1N),(8)加拉帕格斯加拉帕格斯(Galapagos),(9)南胡安得福卡南胡安得福卡(South Juan De Fuca),(10)伊斯卡纳巴海槽伊斯卡纳巴海槽(Escanaba Trough)等。等。b.西太平洋成矿区西太平洋成矿区:(1)冲绳海槽的伊是名海洼冲绳海槽的伊是名海洼 JADE区区(Okinawa Trough),(2)马里亚纳马里亚纳(Mariana)。c.西南太平洋成矿区西南太平洋成矿区:劳厄弧后盆地劳厄弧后盆地(Lau back-arc basin),Manus海

13、盆海盆,北斐济盆地北斐济盆地(NorthFiji basin)。大西洋大西洋的代表性矿床有的代表性矿床有:大西洋中脊的大西洋中脊的 TAG热液活动区热液活动区,中大西洋脊北纬中大西洋脊北纬 23蛇洞蛇洞(Snakepit)。红海红海:Atlantisll深裂谷。深裂谷。8.2.2 构造部位构造部位 目前所发现的目前所发现的“正在形成过程中正在形成过程中”的海底的海底热液矿，其产地与热液矿，其产地与断裂断裂和和火山活动带火山活动带相联相联系。主要属两类大地构造：系。主要属两类大地构造：离散型板块边离散型板块边缘缘和和火山岛弧火山岛弧环境环境洋脊热液矿化点的初步调查表明，其赋存洋脊热液矿化点的初步

14、调查表明，其赋存的构造要素包括的构造要素包括宽宽1km的火山喷出轴向带和宽约的火山喷出轴向带和宽约10km的活动扩张边缘带，后者与扩张轴相垂的活动扩张边缘带，后者与扩张轴相垂直；直；长约长约10km量级的线形扩张块段，它们量级的线形扩张块段，它们是由断裂带的转换断层切割而成。是由断裂带的转换断层切割而成。8.2.3 形成条件形成条件喷流作用可以形成于大陆地表、河湖相水喷流作用可以形成于大陆地表、河湖相水体及海底。但形成有意义的矿床还需要一体及海底。但形成有意义的矿床还需要一定的条件：定的条件：海水深度决定喷流热液到达海底以前是海水深度决定喷流热液到达海底以前是否沸腾否沸腾。由于沸腾而使得喷出的

15、成矿物。由于沸腾而使得喷出的成矿物质快速地与海水混合而分散开来，而不质快速地与海水混合而分散开来，而不能形成富厚的大型块状矿化，只能形成能形成富厚的大型块状矿化，只能形成网脉状矿化和贫矿。这一点对于研究海网脉状矿化和贫矿。这一点对于研究海底块状硫化物矿床产出的地质环境所必底块状硫化物矿床产出的地质环境所必须考虑的。须考虑的。实际观察表明，现代海底上硫化物活的黑烟囱实际观察表明，现代海底上硫化物活的黑烟囱（Black Smoker）均见于深水区，一般）均见于深水区，一般达数千米深达数千米深。目前已知目前已知最浅的黑烟囱最浅的黑烟囱距海面距海面 1km以下以下，如，如Jade sit地区为地区为1

16、400m深的海底，深的海底，Lau盆地水深为盆地水深为1700m。目前已发现的绝大多数海底硫化物矿床，尤其是具目前已发现的绝大多数海底硫化物矿床，尤其是具有经济意义的矿床都是存在于有经济意义的矿床都是存在于水深超过水深超过2000米米的水的水域。域。8.3 海底热液硫化物矿床的特征海底热液硫化物矿床的特征8.3.1 矿床规模矿床规模已发现的热液矿点大小变化甚剧。大多数已发现的热液矿点大小变化甚剧。大多数产出规模十分小，它们往往以热液矿物的产出规模十分小，它们往往以热液矿物的显示物为特征。少数矿床规模在显示物为特征。少数矿床规模在1106t以上以上（脱盐后的干重）。（脱盐后的干重）。8.3.2

17、组成成分组成成分1.矿物成分矿物成分海底热液矿床的矿物相和形态系列包括了海底热液矿床的矿物相和形态系列包括了层状、块状、网脉状或浸染状层状、块状、网脉状或浸染状硫化物硫化物（高（高温终端产物）；或层状温终端产物）；或层状硫酸盐硫酸盐、硅酸盐硅酸盐、碳酸盐碳酸盐、氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物（中温终端产（中温终端产物）。主要矿物以黄铁矿、闪锌矿、黄铜物）。主要矿物以黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、斑铜矿、白铁矿、方铅矿、磁黄铁矿矿、斑铜矿、白铁矿、方铅矿、磁黄铁矿为主为主,也有一些热液型粘土矿物和非硫化物也有一些热液型粘土矿物和非硫化物矿物矿物,如硬石膏以及非晶质如硬石膏以及非晶质 SiO2 等。等

18、。2.化学成分化学成分主要元素是主要元素是 Cu,Zn,Pb,Ag,Ba,Ca和和 Au等。等。微量元素种类较多，以东太平洋微量元素种类较多，以东太平洋21N、胡安、胡安德福卡和加拉帕格斯为例，所含微量元素有：德福卡和加拉帕格斯为例，所含微量元素有：B,Bi,Cd,Co,Cr,Cs,Ga,Ge,Hg,Mo,Ni,Pd,Pt,Rh,Sb,Sc,Se,Sr,Tr,Tl,U,Y,W,Zr等等。不同的不同的构造背景构造背景所形成的矿床具有不同的所形成的矿床具有不同的化学组成化学组成：a.在在洋脊环境洋脊环境,洋脊为相对富含洋脊为相对富含 Cu和和 Fe的的玄武质岩石玄武质岩石,因而矿床多为因而矿床多为

19、 Cu-Zn型或型或 Cu型。型。b.在在岛弧张裂环境岛弧张裂环境,岛弧下部的岛弧下部的“基底基底”多多为陆壳或过渡壳为陆壳或过渡壳,火山作用产物主要为相对火山作用产物主要为相对富含富含 Pb和和 Zn的长英质火山岩系。的长英质火山岩系。3.矿床类型矿床类型热液成因的矿床形成物各异，但基本上可热液成因的矿床形成物各异，但基本上可分属三个主要类型：分属三个主要类型：（1）广海型矿床广海型矿床：氧化硅、铁和锰热液沉：氧化硅、铁和锰热液沉积矿床，如褐铁矿、赤铁矿和（或）水锰积矿床，如褐铁矿、赤铁矿和（或）水锰矿。它们可以是低温矿液中未分异的沉淀矿。它们可以是低温矿液中未分异的沉淀产物或大洋边缘属高温

20、硫化物矿床外围的产物或大洋边缘属高温硫化物矿床外围的分异产物。分布广，但近期内无应用前景。分异产物。分布广，但近期内无应用前景。（2）成层的）成层的软泥状金属硫化物矿床软泥状金属硫化物矿床。构造。构造活动形成的洼地造成有利干原始含矿溶液活动形成的洼地造成有利干原始含矿溶液发生分馏作用，形成硫化物、硅酸盐和氧发生分馏作用，形成硫化物、硅酸盐和氧化物矿床。化物矿床。最典型的实例为最典型的实例为 Atlantis皿号深皿号深渊及围区的富金属软泥矿床。渊及围区的富金属软泥矿床。（3）块状（包括浸染状、网脉状）矿床块状（包括浸染状、网脉状）矿床。形成于高温热液喷气口周围、以小丘状或形成于高温热液喷气口周

21、围、以小丘状或烟囱状为特征的矿床。含烟囱状为特征的矿床。含Cu、Zn、Fe为主为主的硫化物，混有硫酸盐、硅酸盐网状脉，的硫化物，混有硫酸盐、硅酸盐网状脉，如东太平洋海隆和加拉帕戈斯等地热液矿如东太平洋海隆和加拉帕戈斯等地热液矿床。床。8.4 热液矿化作用热液矿化作用 注：原注：原12ppt只要在海水能深入地壳发生热循环的地方均可发现只要在海水能深入地壳发生热循环的地方均可发现热液矿化点。热液矿化点。海底热液对流模式可简述为：冷的密度大的碱性海底热液对流模式可简述为：冷的密度大的碱性海水，在热的高度破碎的地壳加积带海水，在热的高度破碎的地壳加积带(即活动大洋即活动大洋脊轴带脊轴带)不断下降，其渗

22、透深度取决于地壳渗透性不断下降，其渗透深度取决于地壳渗透性和热梯度，而主要受岩浆源影响不断加热的热水和热梯度，而主要受岩浆源影响不断加热的热水则上升。温度、压力和围岩成分控制了循环热水则上升。温度、压力和围岩成分控制了循环热水溶液在流动过程中从岩石中浸析出溶液在流动过程中从岩石中浸析出Mn、Fe、Zn、Cu等，并使海水中硫酸盐还原为硫化物，形成了等，并使海水中硫酸盐还原为硫化物，形成了酸化的富金属的稀释热液流体。酸化的富金属的稀释热液流体。8.4.1热液及矿质来源热液及矿质来源相当多研究者认为，易溶解元素相当多研究者认为，易溶解元素(如如 Pb,Zn,Ag等等)主要来自淋滤，而难溶元素主要来自

23、淋滤，而难溶元素(Cu,Sn,Bi,Mo等等)主要来自岩浆；即同一矿床主要来自岩浆；即同一矿床中与铜矿化有关的流体主要来自岩浆，而中与铜矿化有关的流体主要来自岩浆，而与铅锌矿化有关的流体多被解释为来自循与铅锌矿化有关的流体多被解释为来自循环海水。环海水。8.4.2 双对流模式双对流模式同一地段的海底热液系统中可以同时存在两种不同一地段的海底热液系统中可以同时存在两种不同盐度的流体，有些流体的盐度低于正常海水同盐度的流体，有些流体的盐度低于正常海水,另有的盐度另有的盐度(NaCl)则高达则高达15%32%。海底热液喷口的最高温度为海底热液喷口的最高温度为 350左右，这种高左右，这种高温能持续相

24、当长的时间；另外喷口热液的化学组温能持续相当长的时间；另外喷口热液的化学组成只能在近成只能在近 400左右的海水与玄武岩实验中产左右的海水与玄武岩实验中产生生,以上这些现象用以往单循环对流模式是不易解以上这些现象用以往单循环对流模式是不易解释的。释的。Bischoff和和Rosenbauer根据野外和实验室根据野外和实验室重新验证重新验证,提出新的洋中脊海底热液循环模式提出新的洋中脊海底热液循环模式双扩散对流双扩散对流(Double-diffusive convection)模式。模式。双扩散对流模式认为海底热液活动区有两个对流双扩散对流模式认为海底热液活动区有两个对流圈圈:下方是高温高盐度的

25、卤水下方是高温高盐度的卤水,顺层分布并对流顺层分布并对流;上方是低温低盐度的海水对流圈上方是低温低盐度的海水对流圈,卤水层下方是卤水层下方是一个隐伏的岩浆房一个隐伏的岩浆房,在岩浆房上部有一个破裂锋在岩浆房上部有一个破裂锋面面,形成了热阻挡层。热阻挡层的温度估计为形成了热阻挡层。热阻挡层的温度估计为 450 700。下方对流圈中的卤水一部分来自海水。下方对流圈中的卤水一部分来自海水,一部分来自岩浆一部分来自岩浆,流体在卤水库中发生相分离流体在卤水库中发生相分离,即即由于气相逸出使卤水盐度升高。上方海水循环对由于气相逸出使卤水盐度升高。上方海水循环对流圈是一个单循环圈流圈是一个单循环圈,在该圈底

26、部在该圈底部,海水通过扩散海水通过扩散界面被卤水层加热界面被卤水层加热,并且通过扩散界面传输部分并且通过扩散界面传输部分溶解组分。卤水层主要形成位于下部的层状矿化溶解组分。卤水层主要形成位于下部的层状矿化,往上排泄时也可形成部分不整合矿化往上排泄时也可形成部分不整合矿化,上方海水上方海水层形成上部的不整合矿化。层形成上部的不整合矿化。8.4.3 硫化物堆积机制硫化物堆积机制 排泄入海的热液有三种排泄入海的热液有三种:1.任何混合程度下任何混合程度下密度均高于海水密度均高于海水的高盐度的高盐度热液，可沿坡而下向低洼处淤积形成卤水热液，可沿坡而下向低洼处淤积形成卤水池，发育席状或板状矿床池，发育席

27、状或板状矿床;2.初始密度小于海水初始密度小于海水，但在与海水，但在与海水混合一定混合一定程度后，其密度高于海水的热液程度后，其密度高于海水的热液，可形成，可形成锥状或丘状矿床锥状或丘状矿床;3.在在任何混合程度下均小于海水任何混合程度下均小于海水的热液，在的热液，在海水中形成上浮热柱，仅形成热柱散落而海水中形成上浮热柱，仅形成热柱散落而成的薄层沉积。成的薄层沉积。现代海底热液观察研究表明，海底喷出口现代海底热液观察研究表明，海底喷出口热液流体最高温度可达热液流体最高温度可达 350，最低温度仅，最低温度仅高出周围海水几度。高温流体可能代表高出周围海水几度。高温流体可能代表原原始热液流体始热液

28、流体。其盐度多数不超过海水。其盐度多数不超过海水2倍，倍，它们多通过烟囱向海水中排泄，形成上浮它们多通过烟囱向海水中排泄，形成上浮热柱。热柱。然而，实地测定和包裹体研究表明，部分然而，实地测定和包裹体研究表明，部分热液流体，其热液流体，其w(NaCl)超过超过7%，这些热液，这些热液流体可能多封闭于硫化物丘堤之下。流体可能多封闭于硫化物丘堤之下。关于硫化物堆积机理，人们对古代矿床研关于硫化物堆积机理，人们对古代矿床研究认为，硫化物要么从排泄于海底的热液究认为，硫化物要么从排泄于海底的热液流体中直接沉淀，要么金属组分从卤水池流体中直接沉淀，要么金属组分从卤水池中直接淀积而成。中直接淀积而成。对现

29、代海底硫化物成矿作用观察与研究极对现代海底硫化物成矿作用观察与研究极大地冲击了这些观念，并给出了全新的硫大地冲击了这些观念，并给出了全新的硫化物堆积机理。化物堆积机理。现代海底硫化物堆积过程现代海底硫化物堆积过程实际是烟囱生长、倒塌堆积和热液流体在实际是烟囱生长、倒塌堆积和热液流体在其开放空间充填与交代的过程其开放空间充填与交代的过程。硫化物的形成首先通过硫化物烟囱来完成硫化物的形成首先通过硫化物烟囱来完成。最早发育的烟囱可能形成于高渗透性的火山最早发育的烟囱可能形成于高渗透性的火山-沉积岩系顶部、热液喷出口及其附近。沉积岩系顶部、热液喷出口及其附近。晚期发育的烟囱则建筑于硫化物丘堤之上。晚期

30、发育的烟囱则建筑于硫化物丘堤之上。硫化物烟囱的生长通常从硫化物烟囱的生长通常从硬石膏沉淀开始硬石膏沉淀开始，高，高温矿物组合温矿物组合黄铜矿黄铜矿-黄铁矿淀积黄铁矿淀积而结束。而结束。因硬石膏溶解度随温度降低而增大，因此因硬石膏溶解度随温度降低而增大，因此在上浮热液与冷海水间的在上浮热液与冷海水间的高热梯度的热界高热梯度的热界面面上沉淀硬石膏。上沉淀硬石膏。随高温热液活动，石膏壁向上向外增长。随高温热液活动，石膏壁向上向外增长。在烟囱壁内外温度梯度、物化梯度下，不在烟囱壁内外温度梯度、物化梯度下，不同温度成矿组合相继从烟囱壁向烟囱通道同温度成矿组合相继从烟囱壁向烟囱通道中央沉淀，形成特殊的中央

31、沉淀，形成特殊的环状分带环状分带:内部带以内部带以黄铜矿黄铜矿为主为主,外部带以外部带以闪锌矿、方铅矿闪锌矿、方铅矿为主为主,边缘以边缘以重晶石和非晶硅重晶石和非晶硅为主。为主。当烟囱生长至一定高度后，便崩塌形成烟当烟囱生长至一定高度后，便崩塌形成烟囱碎屑丘堤，其结果既阻止了热液流体高囱碎屑丘堤，其结果既阻止了热液流体高速、聚集式喷射，又促使热液流体在烟囱速、聚集式喷射，又促使热液流体在烟囱堤内对流循环，同时在丘堤之上形成新的堤内对流循环，同时在丘堤之上形成新的弥散式热液排泄点，发育如黑烟囱、白烟弥散式热液排泄点，发育如黑烟囱、白烟囱和雪球等，在丘堤顶部发育热液柱散落囱和雪球等，在丘堤顶部发育

32、热液柱散落物，降低丘堤渗透性，并胶结烟囱碎屑，物，降低丘堤渗透性，并胶结烟囱碎屑，形成低渗透外壳。在硫化物烟囱碎屑丘堤形成低渗透外壳。在硫化物烟囱碎屑丘堤之内，低渗透壳抑制流体外流，导致高温之内，低渗透壳抑制流体外流，导致高温液体在丘堤内平流液体在丘堤内平流循环，自外而内淀积循环，自外而内淀积自低温至高温的矿物组合。自低温至高温的矿物组合。因此，海底硫化物沉淀作用是在丘因此，海底硫化物沉淀作用是在丘堤堤烟囱联合构成的坚固机构内发烟囱联合构成的坚固机构内发生的。生的。块状硫化物透镜体的生长主块状硫化物透镜体的生长主要是由硫化物在丘堤内的开放空间要是由硫化物在丘堤内的开放空间充填与交代的结果充填与

33、交代的结果。8.5 喷流矿床主要类型喷流矿床主要类型喷流热水沉积矿床类型的划分，许多学者喷流热水沉积矿床类型的划分，许多学者从不同角度出发划分了不同分类方案。他从不同角度出发划分了不同分类方案。他们的分类依据主要是：们的分类依据主要是：容矿岩系及其反映的成矿环境；容矿岩系及其反映的成矿环境；矿物及金属组合；矿物及金属组合；矿床产出的大地构造环境。矿床产出的大地构造环境。热水喷流沉积矿床分类大量资料显示，大量资料显示，地质历史上地质历史上热水喷流作用形成了热水喷流作用形成了为数众多、类型多样的矿床，其中人们研究最多、为数众多、类型多样的矿床，其中人们研究最多、最成熟的是块状硫化物矿床，但目前尚缺

34、乏包含最成熟的是块状硫化物矿床，但目前尚缺乏包含所有喷流沉积矿床的系统分类。所有喷流沉积矿床的系统分类。姚凤良等（姚凤良等（2006）按矿床物质组成将）按矿床物质组成将热水喷流沉热水喷流沉积矿床积矿床划分两个大类：划分两个大类：块状硫化物矿床块状硫化物矿床 贫硫化物型喷流矿床贫硫化物型喷流矿床 然后在此基础上，再进一步划分若干类型。然后在此基础上，再进一步划分若干类型。块状硫化物矿床分类沿革Sangster（1976）根据容矿岩系及成矿环境将块状硫化）根据容矿岩系及成矿环境将块状硫化物矿床划分为：物矿床划分为：火山岩为主环境的矿床；火山岩为主环境的矿床；沉积岩为沉积岩为主环境的矿床；主环境的矿

35、床；火山火山-沉积环境中的矿床。沉积环境中的矿床。Klau和和Large（1980）根据火山岩组合的差别，把）根据火山岩组合的差别，把与与火火山岩的块状硫化物矿床山岩的块状硫化物矿床分成两种类型：分成两种类型：与太古代绿岩与太古代绿岩带中的长英质火山岩有关的矿床；带中的长英质火山岩有关的矿床；与镁铁质火山岩有与镁铁质火山岩有关的矿床。关的矿床。Lydon(1983)，Large（1984）将）将沉积岩中的沉积岩中的块状硫化物矿床块状硫化物矿床分为：分为：碎屑岩容矿块状硫化物矿床；碎屑岩容矿块状硫化物矿床；碳酸岩容矿块状硫化物矿床。碳酸岩容矿块状硫化物矿床。Solomon（1976）按矿石组成或

36、成矿元素组合将块状硫）按矿石组成或成矿元素组合将块状硫化物矿床分为化物矿床分为Zn-Cu型、型、Pb-Zn-Cu型和型和Cu型等。型等。Hutchison(1973)将其划分为原始型（将其划分为原始型（Zn-Cu型）、多金型）、多金属型（属型（Pb-Zn-Cu型）、含铜黄铁矿型、铜型）、含铜黄铁矿型、铜-锌黄铁矿型锌黄铁矿型（Cu-Zn型）以及以碎屑岩为围岩的类型（型）以及以碎屑岩为围岩的类型（Pb-Zn型）和型）和以碳酸盐为围岩的类型（以碳酸盐为围岩的类型（Pb-Zn型）。型）。Sillitoe（1973）按块状硫化物矿床形成的板块构造）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

37、成的矿床与在岛弧或大环境，把在洋壳扩张中心形成的矿床与在岛弧或大陆边缘环境形成的矿床区别开来。前者通常含有较陆边缘环境形成的矿床区别开来。前者通常含有较高的高的Cu、Zn；后者；后者Pb-Zn-Ag-Ba含量升高。含量升高。Sawkins（1976，1984）把块状硫化物矿床分成）把块状硫化物矿床分成4类：类：塞浦路斯型，产在洋中脊部位的蛇绿岩带上部低钾塞浦路斯型，产在洋中脊部位的蛇绿岩带上部低钾玄武岩中；玄武岩中；黑矿型，矿床产在会聚板块边缘的长英质钙碱性火黑矿型，矿床产在会聚板块边缘的长英质钙碱性火山岩中；山岩中；别子型，产在碎屑沉积岩和镁铁质火山岩中，形成别子型，产在碎屑沉积岩和镁铁质火

38、山岩中，形成于弧前海沟或不明确的板块构造环境；于弧前海沟或不明确的板块构造环境；沙利文型，大陆裂谷晚阶段形成的沉积块状硫化物沙利文型，大陆裂谷晚阶段形成的沉积块状硫化物矿床。矿床。块状硫化物矿床分类沿革Misra（2000）在前人分类的基础上，按）在前人分类的基础上，按容容矿岩石将块状硫化物矿床分为两类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（状硫化物矿床（volcanic-associated massive sulfide deposits，简称，简称VMS型）型）,与前人火山成与前人火山成因块状硫化物

39、矿床的叫法有所区别；因块状硫化物矿床的叫法有所区别；另一类主要产在沉积岩中，称为以沉积岩为容矿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（岩石的块状硫化物矿床（sediment-hosted massive sulfide deposits，简称，简称SMS型），型），SMS型矿床的提出，目的是能与型矿床的提出，目的是能与VMS矿床对应起来，矿床对应起来，便于系统对比、讨论便于系统对比、讨论块状硫化物矿床分类沿革Misra（2000）在前人分类基础上，按容矿）在前人分类基础上，按容矿岩石将块状硫化物矿床分为两类：岩石将块状硫化物矿床分为两类：按矿石组成、围岩岩性和大地构造环

40、境，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（又被细分为塞浦路斯型（Cyprus type）、别子型）、别子型（Besshi type）、黑矿型（）、黑矿型（Koroko type）、诺兰）、诺兰达型（达型（Noranda type）和玛塔比型（）和玛塔比型（Mattabi type）等）等5个亚类，其中最后个亚类，其中最后2个亚类绝大多数特个亚类绝大多数特征相近，但玛塔比型含铅较高，而诺兰达型不征相近，但玛塔比型含铅较高，而诺兰达型不含铅。含铅。块状硫化物矿床分类沿革为了应用方便，姚凤良等（为了应用方便，姚凤良等（2006）参考）参考Misra（2000）方案，把块状硫

41、化物矿床分为）方案，把块状硫化物矿床分为VMS型和型和SMS型两类。型两类。VMS矿床细分基本采用矿床细分基本采用Misra（2000）的分类，）的分类，但不把玛塔比型单独分类，只是在诺兰达型中提但不把玛塔比型单独分类，只是在诺兰达型中提到其特征。到其特征。SMS矿床的细分，则参考矿床的细分，则参考Lydon（1983）和）和Large（1984）的分类，即碎屑岩容矿和碳酸岩容）的分类，即碎屑岩容矿和碳酸岩容矿矿2个亚类，但为了顾及习惯，并和个亚类，但为了顾及习惯，并和VMS矿床的矿床的亚类划分统一，建议仍用典型矿床命名，分别称亚类划分统一，建议仍用典型矿床命名，分别称为沙利文型（为沙利文型（

42、Sullivan type）和银矿山型）和银矿山型（Silvermines type）。）。与火山岩有关的块状硫化物矿床与火山岩有关的块状硫化物矿床概况概况VMS矿床具有重要的工业意义，是世界铜、铅、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，同时作为副产品提锌、银、金的主要来源之一，同时作为副产品提供锡、镉、锑、铋等金属。供锡、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、呈层状、似层状、透镜

43、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网脉状的矿体，矿石中硫化物体积大于50%，矿，矿石具有典型的块状构造，块状硫化物矿床因而得石具有典型的块状构造，块状硫化物矿床因而得名。名。VMS矿床基本特征（1）与同时代的镁铁质和长英质火山岩、火山碎屑岩关）与同时代的镁铁质和长英质火山岩、火山碎屑岩关系密切，形成于火山活动的间歇期。系密切，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）矿体有整合和不整合两类，整合型矿体呈层状、似层状产出，与上盘岩石界限清楚，而与下盘岩石渐变过层状产出，与上盘岩石界限清楚，而与下盘岩石渐变过渡，矿石具块状构造。在整合矿体下，

44、存在由浸染状、渡，矿石具块状构造。在整合矿体下，存在由浸染状、细网脉状矿石组成的不整合型矿体。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）从下向上、从内到外存在Cu（黄铜矿）（黄铜矿）Zn（闪（闪锌矿）锌矿）Pb（方铅矿）矿化分带，黄铁矿出现在所有的（方铅矿）矿化分带，黄铁矿出现在所有的带中。带中。（4）富铁（有时富锰）的硅质岩形成于海底热水活动的）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减弱阶段，被认为是经化学沉积形成的喷流岩，覆盖在，覆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部块状矿石的顶部或作为整合型矿体水平方向上的

45、外延部分。分。VMS矿床基本特征矿床基本特征（5）除别子型矿床外，其他类型的）除别子型矿床外，其他类型的VMS矿床中，矿床中，整合型矿体的下盘岩石中存在绿泥石和绢云母的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（如图向外具明显的水平分带（如图7-4）。这种管）。这种管（筒）状蚀变带往往沿垂向上有较大的延伸，如（筒）状蚀变带往往沿垂向上有较大的延伸，如诺兰达型诺兰达型VMS矿床中可达数百米。在有的矿床中可达数百米。在有的VMS矿床内，整合型矿体下盘的火山岩中还发育范围矿床内，整合型矿体下盘的火

46、山岩中还发育范围大得多的半整合型蚀变，主要有硅化、绿帘石化大得多的半整合型蚀变，主要有硅化、绿帘石化和碳酸盐化，亏损金属组分，据称是循环的海水和碳酸盐化，亏损金属组分，据称是循环的海水与火山岩反应的产物，成矿组分被淋滤出来。管与火山岩反应的产物，成矿组分被淋滤出来。管（筒）状蚀变带叠加在半整合蚀变带之上。（筒）状蚀变带叠加在半整合蚀变带之上。1.黑矿型黑矿型VMS矿床形成于会聚板块边缘的岛弧火山带和弧后盆地。矿床形成于会聚板块边缘的岛弧火山带和弧后盆地。容矿岩石为双峰（？）拉斑玄武岩、钙碱性熔岩套容矿岩石为双峰（？）拉斑玄武岩、钙碱性熔岩套及火成碎屑岩。及火成碎屑岩。上部矿体为层状，下部矿体为

47、网脉状、细脉状、角上部矿体为层状，下部矿体为网脉状、细脉状、角砾状。矿石类型具分带现象，自上而下依次为：砾状。矿石类型具分带现象，自上而下依次为：黑矿（方铅矿、闪锌矿），黑矿（方铅矿、闪锌矿），黄矿（黄铁矿、黄铜矿）、黄矿（黄铁矿、黄铜矿）、硅矿（强硅化岩石中的网脉状、角砾状黄铁矿、黄铜矿）硅矿（强硅化岩石中的网脉状、角砾状黄铁矿、黄铜矿）成矿元素组合：成矿元素组合：Cu-Pb-Zn，有时富，有时富Ag-Au。形成时。形成时代早元古代、奥陶纪、中生代、第三纪。代早元古代、奥陶纪、中生代、第三纪。典型矿床包括日本黑矿、普雷斯科特、萨德伯里盆典型矿床包括日本黑矿、普雷斯科特、萨德伯里盆地、芒特艾萨

48、、新不伦瑞克、东沙斯塔等。地、芒特艾萨、新不伦瑞克、东沙斯塔等。2.塞浦路斯型塞浦路斯型VMS 塞浦路斯型塞浦路斯型VMS主要产于洋中脊蛇绿岩套上部低钾主要产于洋中脊蛇绿岩套上部低钾枕状玄武岩中，枕状玄武岩中，矿体具两层结构：上部层状矿体（含化石）和下部矿体具两层结构：上部层状矿体（含化石）和下部网脉状矿体。网脉状矿体。块状硫化物矿石块状硫化物矿石中矿石矿物包括黄铁矿、黄铜矿、中矿石矿物包括黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等，闪锌矿等，网脉状矿石网脉状矿石中矿石矿物主要有黄铁矿、中矿石矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿，以及少量黄铜矿和闪锌矿（有少量磁黄铁矿，以及少量黄铜矿和闪锌矿（有少量Co、Au、Ag）。）

49、。细脉带中的长石常被蚀变，蚀变包括硅化、绿泥石细脉带中的长石常被蚀变，蚀变包括硅化、绿泥石化等，另有少量泥化。化等，另有少量泥化。形成时代主要为寒武形成时代主要为寒武-奥陶纪以及中生代。奥陶纪以及中生代。典型矿床包括塞浦路斯、危地马拉、加拿大纽芬兰典型矿床包括塞浦路斯、危地马拉、加拿大纽芬兰York港、美国俄勒冈港、美国俄勒冈Turner-Albright等。等。3.别子型别子型VMS别子型别子型VMS主要产于板块交界处尤其是弧前海沟主要产于板块交界处尤其是弧前海沟容矿岩石包括拉斑玄武岩容矿岩石包括拉斑玄武岩-安山质凝灰岩和角砾岩、安山质凝灰岩和角砾岩、陆源碎屑沉积岩（杂砂岩）、局部为黑色页岩

50、。陆源碎屑沉积岩（杂砂岩）、局部为黑色页岩。矿体呈层状、板状，与围岩产状一致。矿体呈层状、板状，与围岩产状一致。矿石细粒、块状、薄层状矿石，有胶状和草莓状矿石细粒、块状、薄层状矿石，有胶状和草莓状结构的黄铁矿，还有角砾状和细脉状矿石，矿石结构的黄铁矿，还有角砾状和细脉状矿石，矿石矿物包括黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿等。矿物包括黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿等。有用元素组合为有用元素组合为Cu-Zn（Au）。）。主要成矿时代为元古代、古生代以及中生代。主要成矿时代为元古代、古生代以及中生代。典型矿床包括加拿大基瓦丁、辽宁红透山、日本典型矿床包括加拿大基瓦丁、辽宁红透山、日本别子、西班牙别子