矿床学08喷流矿床45概要.ppt

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1、矿矿 床床 学学中南大学中南大学地质工程专业地质工程专业A方向方向第八章第八章喷流矿床喷流矿床8.1 概概 述述8.1.1 缘起缘起早在早在 1 948年年,瑞典海洋考察船瑞典海洋考察船“信天翁信天翁”号在红号在红海中部水深海中部水深 1 937的地方的地方,发现发现水温与盐度的异水温与盐度的异常常 6 0年代中期年代中期,美、英、德的考察船又在此发现富美、英、德的考察船又在此发现富含含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

2、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 在在 2 0世纪世纪 80年代年代,世界上出现了对海底硫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化物矿床作为一种新型潜在矿物原料的广泛关注。泛关注。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 2 0处。处。根据麻省理工学院海洋学教授埃德蒙的说根据麻省

3、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法，这些热液喷口是地球核心失去热量的主要通道，估计在大洋中有主要通道，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有海底多金属硫化物矿床与海底热液活动有着密不可分的关系。着密不可分的关系。海底热液活动作为正发生的成矿作用海底热液活动作为正发生的成矿作用,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进行对比陆地块状硫化物矿床进行对比,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

4、作。8.1.2 概念概念含矿热流体（热液）喷出海底的过程含矿热流体（热液）喷出海底的过程称为称为喷流作用喷流作用（exhalation），由此形成），由此形成的岩石称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)泛指深部上升的不同成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，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应，致使矿物沉与常温的海水互相反应，致使矿物沉淀的过程。淀的过程。如果该过程中有有用物质的富集，则称海如果该过程中有有用物质的富集，则称海底底喷流沉积成矿作用喷流沉积成矿

5、作用，形成的矿床称，形成的矿床称喷流喷流热水沉积矿床热水沉积矿床（SEDEX矿床矿床），简称），简称喷流矿喷流矿床床。该类矿床以热液硫化物为主，即。该类矿床以热液硫化物为主，即海底海底热液硫化物矿床热液硫化物矿床。据认为，喷流矿床不仅存在于现代海底，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。如而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，也甘肃西成铅锌矿、四川岬村铅锌矿等，也有人认为锡铁山铅锌矿、甚至凡口铅锌矿有人认为锡铁山铅锌矿、甚至凡口铅锌矿都属之。现在看来，这一矿床类型有被扩都属之。现在看来，这一矿床类型有被扩大的趋势。大的趋势。8.1

6、.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，在水深大干正号深渊，在水深大干 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

7、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）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

8、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

9、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),(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

10、),(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),(1 0)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

11、西洋中脊的大西洋中脊的 TAG热液活动热液活动区区,中大西洋脊北纬中大西洋脊北纬 2 3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

12、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

13、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。纯水的临界点决定了爆发性喷发（沸腾）纯水的临界点决定了爆发性喷发（沸腾）的最大水深。纯水的临界点压力为的最大水深。纯水的临界点压力为2.16107Pa，对应水深为，对应水深为2160m。在此压力。在此压力下气相和液相无异，均不具可压缩性。在下气相和液相无异，均不具可压缩性。在更深处岩浆中水的出溶为液态，热液中的更深处岩浆中水的出溶为液态，热液中的气相呈液态性质，纯岩浆水或过热海

14、水均气相呈液态性质，纯岩浆水或过热海水均不会排斥围压而发生爆发性膨胀。对于块不会排斥围压而发生爆发性膨胀。对于块状硫化物矿床而言，一般的成矿温度为状硫化物矿床而言，一般的成矿温度为250350，个别达，个别达400。抑制沸腾的最低压力为：抑制沸腾的最低压力为：250时为时为4106Pa，对应水深为，对应水深为400m；300时为时为7106Pa8106Pa，对应水深为，对应水深为 700800m。困此，如果。困此，如果 300C的成矿热液喷流到的成矿热液喷流到浅于浅于 700m的海底，就会发生沸腾现象，而的海底，就会发生沸腾现象，而不会形成块状矿体，只可能形成网脉状矿不会形成块状矿体，只可能形

15、成网脉状矿化和浸染状矿化。化和浸染状矿化。随成矿溶液盐度的增加，最低抑制沸腾的随成矿溶液盐度的增加，最低抑制沸腾的压力会有所下降。流体包裹体研究表明，压力会有所下降。流体包裹体研究表明，块状硫化物矿床的成矿溶液中含有不等量块状硫化物矿床的成矿溶液中含有不等量的的CO2气体。气体。CO2加入到加入到NaCIH2O体系中体系中会大大增加最低抑制沸腾压力，如会大大增加最低抑制沸腾压力，如0.2mol的的CO2加入到中等盐度的加入到中等盐度的250的溶液中，最的溶液中，最低抑制沸腾压力将增大到低抑制沸腾压力将增大到5.0 106Pa，对应，对应水深为水深为 500m。因此，一般温度的含。因此，一般温度

16、的含 NaCI和和 CO2的成矿溶液至少要喷射到的成矿溶液至少要喷射到500m的海的海底才不致沸腾，而通常深度还将更大。底才不致沸腾，而通常深度还将更大。实际观察表明，现代海底上硫化物实际观察表明，现代海底上硫化物活的黑烟囱（活的黑烟囱（Black Smoker）均见于深）均见于深水区，一般水区，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以以下下，如，如Jade sit地区为地区为1400m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床，尤其

17、是具有经济意义的矿床都是存在于存在于水深超过水深超过2000米米的水域。的水域。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 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

18、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 Si O2 等。等。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。微量元素的种类较多微量元素的种类较多,以东太平洋以东太平洋 2 1N、胡安

19、德福卡和加拉帕格斯为例胡安德福卡和加拉帕格斯为例,所含微量元所含微量元素有素有: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 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

20、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

21、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

22、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 只要在海水能深入地壳发生热循环的地方均可发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。现热液矿化点。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即活动大洋海水，在热的高度破碎的地壳加积带即活动大洋脊轴带不断下降，其渗透深度取决于地壳渗透性脊轴带不断下降，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

23、、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的研究者认为相当多的研究者认为,易溶解元素易溶解元素(如如 Pb,Zn,Ag等等)主要来自淋滤主要来自淋滤,而难溶元素而难溶元素(Cu,Sn,Bi,Mo等等)主要来自岩浆主要来自岩浆;即同一矿床中即同一矿床中与铜矿化有关的流体主要来自岩浆与铜矿化有关的流体主要来自岩浆,而与铅而与铅锌矿化有关的流体多被解释为

24、来自循环海锌矿化有关的流体多被解释为来自循环海水。水。8.4.2 双对流模式双对流模式在同一地段的洋底热液系统中可以同时存在两种在同一地段的洋底热液系统中可以同时存在两种不同盐度的流体不同盐度的流体,有些流体的盐度低于正常海水有些流体的盐度低于正常海水,另有的盐度另有的盐度(Na Cl)则高达则高达1 5%3 2%。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左右左右,这种高温这种高温能持续相当长的时间能持续相当长的时间;另外喷口热液的化学组成只另外喷口热液的化学组成只能在近能在近 400左右的海水与玄武岩实验中产生左右的海水与玄武岩实验中产生,以以上这些现象用以往单循环对流模式是

25、不易解释的。上这些现象用以往单循环对流模式是不易解释的。Bischoff和和Rosenbauer根据野外和实验室重新验证根据野外和实验室重新验证,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双扩散对流流(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

26、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

27、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热液,可沿坡而下向低洼处淤积形成卤水池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发育席状或板状矿床;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程度后,其密度高于海水的热液其密度高于海水的热液,可形成锥可形成锥状或丘状矿床状或丘状矿床;3.在在任何混

28、合程度下均小于海水任何混合程度下均小于海水的热液的热液,在在海水中形成上浮热柱海水中形成上浮热柱,仅形成热柱散落而成仅形成热柱散落而成的薄层沉积。的薄层沉积。现代海底热液观察研究表明现代海底热液观察研究表明,海底喷出口热海底喷出口热液流体最高温度可达液流体最高温度可达 350,最低温度仅高最低温度仅高出周围海水几度。高温流体可能代表着原出周围海水几度。高温流体可能代表着原始的热液流体。其盐度多数不超过海水的始的热液流体。其盐度多数不超过海水的 2倍倍,它们多通过烟囱向海水中排泄它们多通过烟囱向海水中排泄,形成上形成上浮热柱浮热柱,其性状类似于其性状类似于 Sato的第三类溶液。的第三类溶液。然

29、而然而,实地测定和包裹体研究表明实地测定和包裹体研究表明,部分热部分热液流体液流体,其其 w(Na Cl)超过超过 7%,其性状可能类其性状可能类似于第二类溶液。这些热液流体可能多封似于第二类溶液。这些热液流体可能多封闭于硫化物丘堤之下。闭于硫化物丘堤之下。关于硫化物堆积机理关于硫化物堆积机理,人们对古代矿床研究人们对古代矿床研究认为认为,硫化物要么从排泄于海底的热液流体硫化物要么从排泄于海底的热液流体中直接沉淀中直接沉淀,要么金属组分从卤水池中直接要么金属组分从卤水池中直接淀积而成。淀积而成。对现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大地冲击了

30、这些观念,并给出了全新的硫化并给出了全新的硫化物堆积机理。物堆积机理。现代海底硫化物堆积过程实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其际是烟囱生长、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硫化物的形成首先通过硫化物烟囱来完成完成。最早发育的烟囱可能形成于高渗透性最早发育的烟囱可能形成于高渗透性的火山的火山-沉积岩系顶部、热液喷出口及沉积岩系顶部、热液喷出口及其附近。其附近。晚期发育的烟囱则建筑于硫化物丘堤晚期发育的烟囱则建筑于硫化物丘堤之上。之上。硫化物烟囱的生长通常从硬石膏沉淀硫化物烟囱的生长通常从硬石膏沉淀

31、而始而始,高温矿物组合黄铜矿高温矿物组合黄铜矿-黄铁矿淀黄铁矿淀积而终。积而终。因硬石膏溶解度随温度降低而增大因硬石膏溶解度随温度降低而增大,因此在因此在上浮热液与冷海水间的高热梯度的热界面上浮热液与冷海水间的高热梯度的热界面上沉淀硬石膏。上沉淀硬石膏。随高温热液活动随高温热液活动,石膏壁向上向外增长。在石膏壁向上向外增长。在烟囱壁内外温度梯度、物化梯度下烟囱壁内外温度梯度、物化梯度下,不同温不同温度成矿组合相继从烟囱壁向烟囱通道中央度成矿组合相继从烟囱壁向烟囱通道中央沉淀沉淀,形成特殊的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

32、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当烟囱生长至一定高度后,便崩塌形成烟囱便崩塌形成烟囱碎屑丘堤碎屑丘堤,其结果既阻止了热液流体高速、其结果既阻止了热液流体高速、聚集式喷射聚集式喷射,又促使了热液流体在烟囱堤内又促使了热液流体在烟囱堤内对流循环对流循环,同时在丘堤之上形成新的弥散式同时在丘堤之上形成新的弥散式热液排泄点热液排泄点,发育诸如黑烟囱、白烟囱和雪发育诸如黑烟囱、白烟囱和雪球等球等,在丘堤顶部发育热液柱散落物在丘堤顶部发育热液柱散落物,降低降低丘堤渗透性丘堤渗透性,并胶结烟囱碎屑并胶结烟囱碎屑,形成低渗透形成低渗透外壳。在硫化物烟囱碎

33、屑丘堤之内外壳。在硫化物烟囱碎屑丘堤之内,低渗透低渗透壳抑制流体外流壳抑制流体外流,导致高温液体在丘堤内平导致高温液体在丘堤内平流流循环循环,自外而内淀积自低温至高温的矿自外而内淀积自低温至高温的矿物组合。物组合。因此因此,海底硫化物沉淀作用是在丘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交代的结果。8.5 喷流矿床主要类型喷流矿床主要类型对于喷流热水沉积矿床的类型的划分，许对于喷流热水沉积矿床的类型的划分，许多学者

34、从不同的角度出发得出不同的分类多学者从不同的角度出发得出不同的分类方案。他们的分类依据主要是：方案。他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。Hutchinson(1973)按容矿围岩不同划分如下：按容矿围岩不同划分如下：喷气火山成因类喷气火山成因类喷气沉积成因类喷气沉积成因类1.原始型原始型(Zn-Cu;Ag-Au)5.以碎屑岩为围岩以碎屑岩为围岩(沙利文沙利文型型，Pb-Zn;(Ag)2.多金属型多金属型(黑矿型黑矿型,Zn-Pb-Cu;Ag-Au)3.含铜黄铁矿型含铜黄铁矿

35、型(塞浦路斯塞浦路斯型型,Cu-Au)6.以碳酸盐为围岩以碳酸盐为围岩(Zn-Pb;(Ag)4.铜、锌黄铁矿型铜、锌黄铁矿型(别子型别子型,Cu-Zn-Au)黑矿型：系指大洋板块聚黑矿型：系指大洋板块聚合边缘上的产物，形成于合边缘上的产物，形成于岛弧火山岩带之上，与长岛弧火山岩带之上，与长英质、钙碱性火山岩建造英质、钙碱性火山岩建造有关。有关。塞浦路斯型：矿床产于正在产生的塞浦路斯型：矿床产于正在产生的新洋壳的扩散脊上，即洋脊的火山新洋壳的扩散脊上，即洋脊的火山环境里，矿床与蛇绿岩杂岩体上部环境里，矿床与蛇绿岩杂岩体上部的低钾玄武质火山岩有关。的低钾玄武质火山岩有关。别子型：矿床产出的构造环境有三种：别子型：矿床产出的构造环境有三种：1.张性裂谷；张性裂谷；2.早期岛弧型板块聚合带；早期岛弧型板块聚合带；3.海底扩张及由此产生的海底玄武岩活动海底扩张及由此产生的海底玄武岩活动同大陆边缘沉积的交替。同大陆边缘沉积的交替。矿床主要出现在具强烈变形的碎屑沉积和矿床主要出现在具强烈变形的碎屑沉积和铁镁质火山岩岩系地带。铁镁质火山岩岩系地带。沙利文型：矿床发育于沙利文型：矿床发育于板块内部活动带板块内部活动带(堑陷盆堑陷盆地地)，矿床产于相当厚，矿床产于相当厚(7000m)的陆源沉积岩的陆源沉积岩系中。系中。