矿床学9-热水

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1、第九章第九章 热水喷流沉积矿床热水喷流沉积矿床2021/6/161 热水喷流成矿作用是近代成矿理论研究的重大发展，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，形成了大量的大型和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，具有重要的工业价值，热水喷流成矿作用已超大型矿床，具有重要的工业价值，热水喷流成矿作用已经成为当前矿床学、地球化学研究的热点课题之一。经成为当前矿床学、地球化学研究的热点课题之一。概概 述述 起源：起源： 2020世纪世纪5050年代以前提出。年代以前提出。 认识：认识： 2020世纪世纪6060年代初，在红海中发现热卤水和多

2、金年代初，在红海中发现热卤水和多金属软泥。属软泥。 发展：发展： Rider(1973)Rider(1973)将假说上升到理论。将假说上升到理论。 动发展力：动发展力：19761976年和年和19791979年，相继在东太平洋年，相继在东太平洋GalapagosGalapagos扩张中心和扩张中心和EPR21NEPR21N的大洋中脊分别发现了低温的大洋中脊分别发现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。海底热水喷流活动和正在形成硫化物矿床的黑烟囱。 19861986年的第七届国际矿床成因会议上，年的第七届国际矿床成因会议上，M.J.RussellM.J.Russell正正式将这类矿

3、床称为式将这类矿床称为SEDEXSEDEX型矿床型矿床。研究过程研究过程2021/6/162 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泛指不同成因的( (含矿含矿) )热水在热水在喷溢出海底的过喷溢出海底的过程中，在喷流口以下的热液通道中通过充程中，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分分别在热液通道的相互作用，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来而富集成矿的过程。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，

4、称之为这种作用使热水中的矿质富集并形成的矿床，称之为“喷流沉积矿床喷流沉积矿床”。概念概念这类矿床的其他名称：这类矿床的其他名称： “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“块状硫化物块状硫化物矿床矿床”等。等。2021/6/163（1 1）矿床伴有典型的喷流岩。）矿床伴有典型的喷流岩。 这些岩石主要是硅质岩、条带状含电气石岩或电这些岩石主要是硅质岩、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、透辉岩与透闪气石岩、条带状含长石岩或富长石岩、透辉岩与透闪岩岩( (或双透岩或双透岩)

5、)、重晶石或石膏层等。、重晶石或石膏层等。（2 2）矿床具有层控及时控特征。）矿床具有层控及时控特征。（3 3）部分矿床具典型的）部分矿床具典型的“双层双层”构造，上部为层状矿构造，上部为层状矿体，下部为细脉状、筒状含矿蚀变体。体，下部为细脉状、筒状含矿蚀变体。（4 4）矿体和矿石具有微层理甚至微细沉积韵律，反映）矿体和矿石具有微层理甚至微细沉积韵律，反映了同生沉积的特征。了同生沉积的特征。（5 5）具有与现代海底热水喷流成矿作用相似的两套成）具有与现代海底热水喷流成矿作用相似的两套成矿系统。矿系统。在补给通道中充填交代成矿，在海底以上沉在补给通道中充填交代成矿，在海底以上沉积成矿。（同生与后

6、生统一）积成矿。（同生与后生统一）热水喷流矿床的特征：热水喷流矿床的特征：2021/6/164第一节第一节 现代热水喷流成矿作用现代热水喷流成矿作用 2021/6/165现代热水喷流活动的大地构造背景分为现代热水喷流活动的大地构造背景分为4 4类：类：大洋中脊大洋中脊洋内弧后洋内弧后(Lau(Lau盆地型盆地型) )陆内弧后陆内弧后(Okinawa(Okinawa海槽型海槽型) )陆内裂谷陆内裂谷( (红海红海AtlantisAtlantis海渊型海渊型) )。这类现代热水体系包括这类现代热水体系包括2 2种：种：红海和美国红海和美国SaltonSalton海的热卤水；海的热卤水；洋底热水喷流

7、体系。洋底热水喷流体系。2021/6/166 1964 1964年，在红海发现高热卤水与年，在红海发现高热卤水与AtlantisAtlantis海渊海渊多金属软泥。多金属软泥。沉积物平均沉积物平均20m20m厚，面积厚，面积50km50km2 2，一些富含，一些富含金属的样品中，含有高达金属的样品中，含有高达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、热卤水成矿作用一、热卤水成矿作用 1.1.红海热卤水成矿红海热卤水

8、成矿 盐度盐度: :大约为大约为2626矿质来源矿质来源: :对流水流经岩石对流水流经岩石搬运机制搬运机制: :氯络合物氯络合物沉淀机制沉淀机制: :不同性质水的混合不同性质水的混合成矿温度成矿温度: :大于大于200200度度岩浆岩浆海水海水2021/6/167 Salton Salton海位于美国加利福尼亚南部，热卤水温度海位于美国加利福尼亚南部，热卤水温度最高可达最高可达360360，具高盐度的特点，可达，具高盐度的特点，可达25253030。估计热卤水的体积为估计热卤水的体积为11.6 km11.6 km3 3，水深达，水深达3km3km。据。据White(1981)White(198

9、1)的研究，其中含的研究，其中含ZnZn：5X105X106 6t t，PbPb：9X109X105 5t t，AsAs：l.2X10l.2X105 5t t，CuCu：6X106X104 4t t，CdCd：2X102X104 4t t和和AgAg：l X10l X104 4t t。沉淀在卤水排泄口附近的富硫化物硅。沉淀在卤水排泄口附近的富硫化物硅质沉积物中，经分析含有多种硫化物，且质沉积物中，经分析含有多种硫化物，且CuCu和和AgAg的含的含量极高，分别可达量极高，分别可达2020和和8 8。2 2SaltonSalton海热卤水成矿海热卤水成矿 成因模式同红海成因模式同红海2021/6

10、/168 二、现代洋底热水喷流成矿作用二、现代洋底热水喷流成矿作用 目前，已经在不同的构造环境中发现了目前，已经在不同的构造环境中发现了100100个以上的个以上的地方，有的温度高达地方，有的温度高达405405，它们主要分布在太平洋，在，它们主要分布在太平洋，在大西洋、印度洋和地中海也有少量分布。较大的喷流作大西洋、印度洋和地中海也有少量分布。较大的喷流作用已经形成了直径超过几百米、高数十米的热液构造，用已经形成了直径超过几百米、高数十米的热液构造，它们在延伸数公里的喷流区内分布。它们在延伸数公里的喷流区内分布。2021/6/169北纬北纬21N东太平洋中脊热液排放场素描图东太平洋中脊热液排

11、放场素描图（据（据D.F.Sangster）2021/6/1610Rona et al., 1993A: py-cp烟囱的水平切面烟囱的水平切面TAG1986KremlinWhite smokerTAG1991MIR Zone CentralMIR ZoneSideB:中央为黄铜矿中央为黄铜矿(cp)闪锌矿闪锌矿(sp)边的边的白烟囱水平切面白烟囱水平切面C:死亡烟囱顶部的纵切面，死亡烟囱顶部的纵切面，外壁为枝状构造的外壁为枝状构造的pyma，中央为近块状粗粒，中央为近块状粗粒cp通通道道D:遗留的遗留的py-白铁矿白铁矿(ma)烟囱壁烟囱壁活动烟囱活动烟囱2021/6/16112021/6/

12、16122021/6/1613Rona et al., 19932021/6/1614缺少象烟囱一样垂直紧缺少象烟囱一样垂直紧闭管道是弥散式喷射与闭管道是弥散式喷射与烟囱最主要的区别烟囱最主要的区别 2021/6/16152021/6/1616 相对于正常深海底的缺乏生物的状况，现代喷流场所可相对于正常深海底的缺乏生物的状况，现代喷流场所可以说是动物群的天堂。以说是动物群的天堂。2021/6/16172021/6/1618 热水喷流的类型主要有两种：高温的集中喷流形式；低热水喷流的类型主要有两种：高温的集中喷流形式；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温的渗流作用。前者以黑烟

13、囱为代表，形成各类硫化物的沉积；后者则可能形成了广泛分布的硫酸盐、铁的氧化物积；后者则可能形成了广泛分布的硫酸盐、铁的氧化物硅硅酸盐酸盐锰的氧化物，以及可能的含钴的锰氧化物结壳。锰的氧化物，以及可能的含钴的锰氧化物结壳。 ( (一一) ) 现代洋底喷流作用特征现代洋底喷流作用特征 1.1.喷流作用的构造背景及类型喷流作用的构造背景及类型 2021/6/1619（1 1）pHpH值和酸碱度：所有取样获得的喷流流体都是值和酸碱度：所有取样获得的喷流流体都是酸性的。酸性的。 有利于淋滤、萃取成矿物质；可蚀变玄武岩形成有利于淋滤、萃取成矿物质；可蚀变玄武岩形成绿帘石；有助于在喷流口使金属以硫化物沉淀（

14、海水绿帘石；有助于在喷流口使金属以硫化物沉淀（海水略偏碱性）。略偏碱性）。 （2 2）硫、硒、砷：）硫、硒、砷： 硫在酸性喷流流体中以硫在酸性喷流流体中以H H2 2S S形式存在。当热流体形式存在。当热流体接近或到达海底并与周围海水混合时，接近或到达海底并与周围海水混合时，H H2 2S S被氧化，被氧化，pHpH值升高，导致硫化物和单质硫的形成。单质硫对喷值升高，导致硫化物和单质硫的形成。单质硫对喷流口附近的化学自营养显微生物很关键。流口附近的化学自营养显微生物很关键。AsAs和和SeSe与与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热水流体的化学性质热水流体的

15、化学性质 2021/6/1620(3)(3)碳碳：在酸性的喷流流体中：在酸性的喷流流体中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并不是全部来自海水，应有岩浆并不是全部来自海水，应有岩浆C C的加入。的加入。(4)(4)硅：硅：喷流热水中的主要成分，含量变化不大。喷流热水中的主要成分，含量变化不大。(5)(5)碱土元素：碱土元素：MgMg一般在喷流热液中含量为零，一般在喷流热液中含量为零，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是几种与海水相比可以是几种与海水相比可以富集也可以贫化的元素之一。富集也可以贫化的元素之一。SrSr

16、同位素介于海水和玄同位素介于海水和玄武岩相应值之间，说明武岩相应值之间，说明SrSr来自于两个来源。来自于两个来源。(6)(6)碱金属元素：碱金属元素：LiLi、K K、RbRb、CsCs这些碱金属都比海水这些碱金属都比海水中呈明显的富集。中呈明显的富集。NaNa是喷流热水中的主要阳离子。是喷流热水中的主要阳离子。(7)B(7)B：比海水有某种程度上的富集。比海水有某种程度上的富集。2021/6/1621 (1) (1)温度：温度：2 2350350之间变化。之间变化。 (2) (2)流量：流量：总流量的测定具有较大的不确定性。总流量的测定具有较大的不确定性。Palmerand Edmond(

17、1989)Palmerand Edmond(1989)估算出洋中脊的流量是估算出洋中脊的流量是(1.20.3) X10(1.20.3) X101414kgkga a。这相当于亚马孙河的总流。这相当于亚马孙河的总流量。根据这些数据，全球海洋水的总量会在量。根据这些数据，全球海洋水的总量会在(5(511)X1011)X106 6年内通过扩张洋脊的位置整个循环一遍。年内通过扩张洋脊的位置整个循环一遍。 (3) (3)盐度：盐度：喷流流体的盐度从比海水低喷流流体的盐度从比海水低4040到高到高7070之间变化。之间变化。 (4) (4)密度：密度：现代和古老喷流流体的密度比周围海底现代和古老喷流流体的

18、密度比周围海底海水的密度要小。海水的密度要小。3 3热水流体的物理性质热水流体的物理性质2021/6/1622 喷流形成硬石膏烟囱，导致喷流形成硬石膏烟囱，导致内外物理化学条件变化，形成内外物理化学条件变化，形成矿物分带。内壁主要为铜的硫矿物分带。内壁主要为铜的硫化物而外壁主要为化物而外壁主要为ZnZn的硫化物、的硫化物、硫酸盐和氧化物。硫酸盐和氧化物。老的烟囱会不断被沉淀的矿老的烟囱会不断被沉淀的矿物填满，老烟囱的喷流作用会物填满，老烟囱的喷流作用会停止。随之温度就会降低，由停止。随之温度就会降低，由于硬石膏在冷水里比在热水里于硬石膏在冷水里比在热水里的溶解度要大，它会溶解并使的溶解度要大，

19、它会溶解并使烟囱弱化，而引起坍塌。通过烟囱弱化，而引起坍塌。通过烟囱的不断形成、不断坍塌堆烟囱的不断形成、不断坍塌堆积，最终可形成规模可观的块积，最终可形成规模可观的块状硫化物矿床。状硫化物矿床。 4 4现代喷流矿床的形成过程和特征现代喷流矿床的形成过程和特征2021/6/1623 喷流矿化体的矿物组成非常复杂；喷流矿化体的矿物组成非常复杂； 矿化组分：对现有的硫化物矿和氧化物矿的矿化组分：对现有的硫化物矿和氧化物矿的样品平均分析结果表明，样品平均分析结果表明，ZnZn、CuCu、PbPb、FeFe达到工达到工业品位，而业品位，而AgAg、AuAu、HgHg、CdCd、AsAs、SbSb等有可

20、能达等有可能达到工业品位。到工业品位。2021/6/1624 热液流体本质上是海水，可被加热到热液流体本质上是海水，可被加热到350350，通过，通过水水岩反应，使其发生了化学成分变化。形成含矿的岩反应，使其发生了化学成分变化。形成含矿的热卤水。热卤水。 与流体活动有关的热源是一个洋壳内的岩浆房或与流体活动有关的热源是一个洋壳内的岩浆房或新结晶的岩浆地质体。新结晶的岩浆地质体。 ( (二二) ) 现代洋底喷流成矿作用机理现代洋底喷流成矿作用机理 1 1流体与热源流体与热源 2021/6/1625 2 2流体通道流体通道 在大洋中脊、弧后盆地和海山附近，有利于热液在大洋中脊、弧后盆地和海山附近，

21、有利于热液流体循环的高渗透率可通过熔岩的高孔隙度和强烈的流体循环的高渗透率可通过熔岩的高孔隙度和强烈的断裂作用得以实现。断裂作用得以实现。 3 3矿质来源及沉淀机制矿质来源及沉淀机制 矿质主要来自于洋壳玄武岩，由循环的海水与之矿质主要来自于洋壳玄武岩，由循环的海水与之反应，并萃取其中的金属。反应，并萃取其中的金属。 喷流沉淀的机制主要有两个：热水流体的沸腾作用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的混合。和排泄出的流体与周围冷的海水的混合。2021/6/1626 4 4生物媒介作用生物媒介作用 动物群在矿化中的作用正被不断认识到。矿物可动物群在矿化中的作用正被

22、不断认识到。矿物可围绕管虫的外侧沉淀。当一个动物死掉后，保留下来围绕管虫的外侧沉淀。当一个动物死掉后，保留下来的孔洞，可作为后期喷流的通道。生物产生的黏液能的孔洞，可作为后期喷流的通道。生物产生的黏液能够通过改变局部的氧化还原条件以及提供高吸附接触够通过改变局部的氧化还原条件以及提供高吸附接触表面积，而形成大的金属和其他元素的富集体。表面积，而形成大的金属和其他元素的富集体。2021/6/1627洋底喷流洋底喷流成矿作用成矿作用的模式的模式2021/6/1628第二节第二节 热水喷流矿床的类型及特征热水喷流矿床的类型及特征 一、热水喷流沉积矿床分类一、热水喷流沉积矿床分类 块状硫化物矿床块状硫

23、化物矿床贫硫化物型喷流矿床贫硫化物型喷流矿床塞浦路斯型塞浦路斯型(Cyprus type)(Cyprus type)别子型别子型(Besshi type)(Besshi type)黑矿型黑矿型(Koroko type)(Koroko type)诺兰达型诺兰达型(Norandatype) (Norandatype) VMS沙利文型沙利文型(Sullivan type)(Sullivan type)银矿山型银矿山型(Silverminestype)(Silverminestype)SMS2021/6/1629 (1) (1)与同时代的镁铁质和长英质火山岩、火山碎屑与同时代的镁铁质和长英质火山岩、火

24、山碎屑岩关系密切，形成于火山活动的间歇期。岩关系密切，形成于火山活动的间歇期。 (2) (2)矿体有整合和不整合两类。矿体有整合和不整合两类。 (3) (3)从下向上、从内到外存在从下向上、从内到外存在CuZn PbCuZn Pb矿化分矿化分带，黄铁矿出现在所有的带中。带，黄铁矿出现在所有的带中。二、与火山岩有关的块状硫化物矿床二、与火山岩有关的块状硫化物矿床(VMS)(VMS) 该类矿床矿石中多金属硫化物体积大于该类矿床矿石中多金属硫化物体积大于5050，矿石，矿石具有典型的块状构造，块状硫化物矿床因而得名。具有典型的块状构造，块状硫化物矿床因而得名。 ( (一一)VMS)VMS矿床基本特征

25、矿床基本特征2021/6/1630 (5) (5)除别子型矿床除别子型矿床外，整合型矿体的下盘外，整合型矿体的下盘岩石中存在绿泥石和绢岩石中存在绿泥石和绢云母的蚀变，形成陡立云母的蚀变，形成陡立的管的管( (筒筒) )状蚀变带，通状蚀变带，通常从内向外具明显的水常从内向外具明显的水平分带平分带 。 (4)(4)富铁富铁( (有时富锰有时富锰) )的硅质岩形成于海底热水活动的减弱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阶段，被认为是经化学沉积形成的喷流岩喷流岩，覆盖块状矿石。，覆盖块状矿石。 2021/6/1631 ( (二二) )各亚类各亚类VMSVMS矿床特征矿床特征

26、. .黑矿型黑矿型VMSVMS 矿床形成于汇聚板块边缘的岛弧火山带和弧后盆地。矿床形成于汇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、钙碱性熔岩套及火成碎屑容矿岩石为双峰拉斑玄武岩、钙碱性熔岩套及火成碎屑岩。上部矿体为层状，下部矿体为网脉状、细脉状、角岩。上部矿体为层状，下部矿体为网脉状、细脉状、角砾状。砾状。矿石类型具分带现象，自上而下依次为：黑矿矿石类型具分带现象，自上而下依次为：黑矿( (方铅方铅矿、闪锌矿矿、闪锌矿) )、黄矿、黄矿( (黄铁矿、黄铜矿黄铁矿、黄铜矿) )、硅矿、硅矿( (强硅化岩强硅化岩石中的网脉状、角砾状黄铁矿、黄铜矿石中的网脉状、角砾状黄铁矿、黄铜

27、矿) )。成矿元素组合：成矿元素组合：CuPbZnCuPbZn，有时富，有时富AgAuAgAu。形成。形成时代古元古代、奥陶纪、中生代、古近纪、新近纪。时代古元古代、奥陶纪、中生代、古近纪、新近纪。 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、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。2021/6/1632 日本黑矿日本黑矿 矿床产于中新世绿色凝灰岩带中，该带出露部分长达矿床产于中新世绿色凝灰岩带中，该带出露部分长达1500km1500km，宽，宽100km100km，由，由3km3km厚的火山岩和沉积岩组成。黑矿厚

28、的火山岩和沉积岩组成。黑矿型矿床主要赋存于一层稳定的长英质火山碎屑岩和白色的型矿床主要赋存于一层稳定的长英质火山碎屑岩和白色的流纹岩穹隆及伴生的火山角砾岩之上。流纹岩穹隆及伴生的火山角砾岩之上。 “ “黑矿黑矿”矿床矿体大多成层状，也有呈不规则状产出矿床矿体大多成层状，也有呈不规则状产出者，在层状矿体的下部常有一些网脉型矿石。者，在层状矿体的下部常有一些网脉型矿石。2021/6/1633黑矿型块状硫化物矿床的示意剖面图（据黑矿型块状硫化物矿床的示意剖面图（据Franklin Franklin 等，等，19611961修改）修改）次火山长英质侵入体次火山长英质侵入体未蚀变海相长英质未蚀变海相长英

29、质-中性火山岩中性火山岩蚀变火山岩蚀变火山岩黄色矿石黄色矿石黑色矿石黑色矿石泥岩及凝灰岩泥岩及凝灰岩燧石、燧石、长英岩长英岩+黄铁黄铁矿矿沸沸石石粘粘土土碳碳酸盐酸盐赤铁矿；赤铁矿；重晶石重晶石2021/6/1634 矿床中矿物种类繁多。矿床中矿物种类繁多。富含铅、锌、铜。富含铅、锌、铜。矿石构造多为块状、纹层状、浸染状等。矿石构造多为块状、纹层状、浸染状等。 围岩蚀变一般为硅化、绢云母化、绿泥石化和泥化，围岩蚀变一般为硅化、绢云母化、绿泥石化和泥化，且呈带状分布。且呈带状分布。(xiaye)(xiaye)矿石具明显的分带，每个带的主要矿物成分变化：矿石具明显的分带，每个带的主要矿物成分变化：

30、 ( (自上而下自上而下) )： 黑矿：闪锌矿、方铅矿、重晶石；黑矿：闪锌矿、方铅矿、重晶石； 黄矿：黄铁矿、黄铜矿；黄矿：黄铁矿、黄铜矿； 硅矿：黄铜矿、黄铁矿、石英；硅矿：黄铜矿、黄铁矿、石英； 石膏矿：石膏、硬石膏。石膏矿：石膏、硬石膏。2021/6/1635含矿热液的化学成分与海水成分相比，除含矿热液的化学成分与海水成分相比，除SOSO- -、MgMg、SrSr外，其他均大大超过海水中的含量，但外，其他均大大超过海水中的含量，但NaNa含量超含量超过不多。过不多。 据黑矿的包裹体测温资料，成矿温度约为据黑矿的包裹体测温资料，成矿温度约为2505025050。含盐度约为。含盐度约为5 5

31、NaClNaCl。CuberCuber和大本洋和大本洋(1978)(1978)根据现在海洋中有孔虫生活根据现在海洋中有孔虫生活环境的对比，认为黑矿矿化过程中海水深度大大超过环境的对比，认为黑矿矿化过程中海水深度大大超过1800m1800m。据同位素研究资料：黑矿矿液。据同位素研究资料：黑矿矿液18180 0为为0 0+5+5，SDSD为为-30-30-3-3，介于海水与岩浆水之间。热液中，介于海水与岩浆水之间。热液中金属的来源，主要认为是从火山岩中萃取出来的。金属的来源，主要认为是从火山岩中萃取出来的。 2021/6/16362 2塞浦路斯型塞浦路斯型VMSVMS 塞浦路斯型塞浦路斯型VMSV

32、MS主要产于洋中脊蛇绿岩套上部主要产于洋中脊蛇绿岩套上部低钾枕状玄武岩中。低钾枕状玄武岩中。矿体也具两层结构：上部层状矿体矿体也具两层结构：上部层状矿体( (含化石含化石) )和和下部网脉状矿体。下部网脉状矿体。形成时代主要为寒武形成时代主要为寒武奥陶纪和中生代。奥陶纪和中生代。 典型矿床包括塞浦路斯、危地马拉、加拿大纽典型矿床包括塞浦路斯、危地马拉、加拿大纽芬兰芬兰YorkYork港、美国俄勒冈港、美国俄勒冈TurnerAlbrightTurnerAlbright等。等。2021/6/1637特罗多斯蛇绿岩的地层柱状简图（据特罗多斯蛇绿岩的地层柱状简图（据Donald A.SingerDon

33、ald A.Singer，19861986） 塞浦路斯矿床塞浦路斯矿床 矿床产于塞矿床产于塞浦路斯的特罗浦路斯的特罗多斯蛇绿岩块，多斯蛇绿岩块，由镁铁质和超由镁铁质和超镁铁质岩石组镁铁质岩石组成，形成于白成，形成于白垩纪垩纪(约约85Ma前前)。枕状熔岩的层枕状熔岩的层序如图序如图上部枕状熔岩上部枕状熔岩(未未 矿化矿化)下部枕状熔岩下部枕状熔岩沉积岩沉积岩2021/6/1638典型矿床由块状硫化物组成。典型矿床由块状硫化物组成。矿床又可分为矿床又可分为3 3个带：个带：赭石层赭石层块状矿带块状矿带基底硅质矿带基底硅质矿带在矿床下部有延深达数百米的细脉带。在矿床下部有延深达数百米的细脉带。 块

34、状矿石主要由黄铁矿和含量不等的白铁矿组成，块状矿石主要由黄铁矿和含量不等的白铁矿组成，所有矿床中都有黄铜矿和数量不多的闪锌矿，钴在有所有矿床中都有黄铜矿和数量不多的闪锌矿，钴在有些矿床中含量很高，可达些矿床中含量很高，可达0.350.35，镍在块状矿石中含，镍在块状矿石中含量很低，平均为量很低，平均为15X1015X10- -，但在脉状矿石中却高达，但在脉状矿石中却高达93X1093X10- -，在浸染状矿石中则更高，为，在浸染状矿石中则更高，为220X10220X10- -。2021/6/16392021/6/1640塞浦路斯型块状硫化物矿床成矿模式图（据塞浦路斯型块状硫化物矿床成矿模式图（

35、据AdamidesAdamides，19801980）图面垂直于扩张轴。图面垂直于扩张轴。2021/6/1641 3 3别子型别子型VMSVMS 有用元素组合为有用元素组合为CuZn(Au)CuZn(Au)。主要成矿时代为元古宙、古生代以及中生。主要成矿时代为元古宙、古生代以及中生。 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、西班牙葡萄牙的里奥葡萄牙的里奥廷托、甘肃白银厂。廷托、甘肃白银厂。 2021/6/1642日本别子矿床日本别子矿床 该类型矿床赋存在碎屑沉积岩与玄武岩近于该类型矿床赋存在碎屑沉积岩与玄武岩近于相等的地层中。相等的

36、地层中。矿床中典型的矿石矿物为黄铜矿、黄铁矿及矿床中典型的矿石矿物为黄铜矿、黄铁矿及少量闪锌矿。少量闪锌矿。矿体呈层状，很少有或完全没有细脉带。矿体呈层状，很少有或完全没有细脉带。矿床的成矿地质环境一般都靠近构造交界处，矿床的成矿地质环境一般都靠近构造交界处，如在洋底与岛弧间、洋底与克拉通间或洋底与大如在洋底与岛弧间、洋底与克拉通间或洋底与大陆壳间。陆壳间。2021/6/1643只有层状矿体只有层状矿体2021/6/1644该类型矿床的矿体呈板状，单层矿体厚度不大，该类型矿床的矿体呈板状，单层矿体厚度不大，别子矿床最大厚度仅为别子矿床最大厚度仅为101020m20m。大多数矿床由两类矿石组成，

37、即块状和条带状大多数矿床由两类矿石组成，即块状和条带状硫化物矿石。硫化物矿石。块状矿石由黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、斑铜矿块状矿石由黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、斑铜矿和少量磁铁矿组成，脉石矿物为石英和碳酸盐。和少量磁铁矿组成，脉石矿物为石英和碳酸盐。条带状矿石由黄铁矿、少量黄铜矿和闪锌矿组条带状矿石由黄铁矿、少量黄铜矿和闪锌矿组成，脉石矿物为石英、碳酸盐、钠长石、绿泥石和成，脉石矿物为石英、碳酸盐、钠长石、绿泥石和 少量绿帘石、角闪石、电气石。条带状矿石和块状少量绿帘石、角闪石、电气石。条带状矿石和块状矿石往往呈相互过渡关系。矿石往往呈相互过渡关系。2021/6/1645 4 4诺兰达型诺兰达型VMS

38、VMS 诺兰达型诺兰达型VMSVMS主要产在消亡板块边缘俯冲带上分异主要产在消亡板块边缘俯冲带上分异完全的玄武岩到流纹安山岩岩套中，容矿岩石有少量完全的玄武岩到流纹安山岩岩套中，容矿岩石有少量火成碎屑岩和杂砂岩。火成碎屑岩和杂砂岩。其矿床地质特征和黑矿型极为相似，和黑矿相比，其矿床地质特征和黑矿型极为相似，和黑矿相比，其最大特点是缺少黑矿型其最大特点是缺少黑矿型VMSVMS那样有工业意义的那样有工业意义的PbPb矿化，矿化，成矿元素主要为成矿元素主要为ZnCuZnCu，有时富，有时富AgAuAgAu。成矿时代主要集中在太古宙，故又称太古宙黑矿成矿时代主要集中在太古宙，故又称太古宙黑矿型，另外古

39、元古代和前寒武纪型，另外古元古代和前寒武纪泥盆纪均可成矿。泥盆纪均可成矿。 典型矿床包括诺兰达、基德克里克、杰罗姆、弗典型矿床包括诺兰达、基德克里克、杰罗姆、弗林弗隆、克兰多、西沙斯塔等。林弗隆、克兰多、西沙斯塔等。2021/6/1646石英长石斑岩石英长石斑岩2021/6/1647 诺兰达矿床诺兰达矿床在块状矿的层状透镜体中，硫化物一般达在块状矿的层状透镜体中，硫化物一般达8080。往上盘方向，块状矿由黄铁矿和闪锌矿型互条带组成，往上盘方向，块状矿由黄铁矿和闪锌矿型互条带组成，并含少量黄铜矿；并含少量黄铜矿；块状硫化物常具有明显的与地层层序相关的垂直块状硫化物常具有明显的与地层层序相关的垂直

40、分带，向上盘富锌，向下盘富铜。分带，向上盘富锌，向下盘富铜。 特别值得指出的是，在某些地区，块状矿往往产特别值得指出的是，在某些地区，块状矿往往产在火山岩穹隆之内，块状硫化物是堆积得非常之快，在火山岩穹隆之内，块状硫化物是堆积得非常之快，火山活动一旦中断，局部就会发生块状硫化物堆积。火山活动一旦中断，局部就会发生块状硫化物堆积。2021/6/1648在成分上富含在成分上富含PbPb、ZnZn，伴生，伴生AgAg和和BaBa，贫，贫CuCu，几乎不含，几乎不含AuAu。虽然数量不如与火山岩有关的块状硫化物矿床。虽然数量不如与火山岩有关的块状硫化物矿床(VMS)(VMS)多，但其规模大、品位高、矿

41、化延展稳定、伴生有用组分多，但其规模大、品位高、矿化延展稳定、伴生有用组分多。这类矿床构成了全球最重要的铅多。这类矿床构成了全球最重要的铅(61(61) )、锌、锌 (54 (54) )资源量，在世界铅锌产量方面分别占资源量，在世界铅锌产量方面分别占2525和和3l3l。 世界上著名的矿床有沙利文、布罗肯山、钠凡、世界上著名的矿床有沙利文、布罗肯山、钠凡、 “ “银矿山银矿山”、麦根、腊梅尔斯伯格、蒂钠等矿床。我国也有、麦根、腊梅尔斯伯格、蒂钠等矿床。我国也有厂坝、大西沟、东升庙等矿床，近年来在我国南方首次找厂坝、大西沟、东升庙等矿床，近年来在我国南方首次找到云南蒙自白牛厂超大型沉积喷流型银兰

42、多金属矿床。到云南蒙自白牛厂超大型沉积喷流型银兰多金属矿床。 三、沉积岩中的块状硫化物矿床三、沉积岩中的块状硫化物矿床(SMS)(SMS)2021/6/1649( (一一)SMS)SMS矿床基本特征矿床基本特征2021/6/1650 (1) (1)矿化围岩主要有两类，矿化围岩主要有两类，一类是陆源海相碎屑岩，一类是陆源海相碎屑岩，最典型的是含黄铁矿的炭质页岩；另一类为台地相的碳酸最典型的是含黄铁矿的炭质页岩；另一类为台地相的碳酸盐岩。盐岩。 (2)(2)层状矿化带主要由两部分组成层状矿化带主要由两部分组成，一部分是低铜的，一部分是低铜的块状矿石组成的整合型的透镜状、板状矿体，与围岩的层块状矿石

43、组成的整合型的透镜状、板状矿体，与围岩的层理整合一致；另一部分是经济价值很低的、层状的、由热理整合一致；另一部分是经济价值很低的、层状的、由热水活动形成的矿体的外围边缘部分。水活动形成的矿体的外围边缘部分。 (3)(3)矿体下盘存在少量的网脉状、脉状硫化物矿化，矿体下盘存在少量的网脉状、脉状硫化物矿化，伴随有主要是硅化的蚀变，与伴随有主要是硅化的蚀变，与VMSVMS矿床的筒状蚀变相似，矿床的筒状蚀变相似，但强度要小。但强度要小。 (4)(4)明显的水平分带，明显的水平分带，从内向外依次为从内向外依次为(Cu)PbZn(Ba)(Cu)PbZn(Ba)变化，垂直方向上自下而上也存在相变化，垂直方向

44、上自下而上也存在相同的分带，但往往不如水平分带清晰。同的分带，但往往不如水平分带清晰。 (5)(5)与同沉积断裂系统关系密切，与同沉积断裂系统关系密切，成矿时活动，作为成矿时活动，作为热水喷流的通道，后期的变形中有可能活化。热水喷流的通道，后期的变形中有可能活化。 (6)(6)通常矿化和含矿围岩中缺乏岩浆成因的组分。通常矿化和含矿围岩中缺乏岩浆成因的组分。2021/6/1651. .沙利文型沙利文型SMSSMS 沙利文型沙利文型SMSSMS主要产于大陆裂谷中。主要产于大陆裂谷中。围岩主要为页岩围岩主要为页岩( (泥岩泥岩) )、浊积岩等碎屑岩；、浊积岩等碎屑岩；成矿时代为元古宙、寒武纪成矿时代

45、为元古宙、寒武纪泥盆纪，成矿元素泥盆纪，成矿元素主要为主要为ZnPb(Ag)ZnPb(Ag)。 ( (二二) )各亚类各亚类SMSSMS矿床特征矿床特征2021/6/1652沙利文矿床沙利文矿床 沙利文矿床位于加拿大不列颠哥伦比亚省南部金伯沙利文矿床位于加拿大不列颠哥伦比亚省南部金伯利地区，是一个至少拥有利地区，是一个至少拥有1.71.7亿吨矿石量的巨型铅锌矿亿吨矿石量的巨型铅锌矿床。床。 它赋存在加拿大克拉通边缘拗陷盆地它赋存在加拿大克拉通边缘拗陷盆地帕赛尔盆帕赛尔盆地内。典型的岩石为页岩状粉砂岩、细砂岩和碳酸盐岩。地内。典型的岩石为页岩状粉砂岩、细砂岩和碳酸盐岩。2021/6/165320

46、21/6/1654 根据深部地震反射资料推测，在阿尔伯根据深部地震反射资料推测，在阿尔伯达省南部和不列颠哥伦比亚省下面可能有一达省南部和不列颠哥伦比亚省下面可能有一个前寒武纪裂谷。沙利文矿床正位于该裂谷个前寒武纪裂谷。沙利文矿床正位于该裂谷的北缘。的北缘。 因而推测，该矿床在裂谷中是以产生红因而推测，该矿床在裂谷中是以产生红海含金属热卤水同样的方式形成的，即含金海含金属热卤水同样的方式形成的，即含金属溶液是在裂谷或洋底扩张构造环境中沿深属溶液是在裂谷或洋底扩张构造环境中沿深断裂上升，并把金属直接沉积在海底，所以断裂上升，并把金属直接沉积在海底，所以把它看成是在沉积环境中生成的把它看成是在沉积环

47、境中生成的海底沉积喷海底沉积喷流成因矿床流成因矿床。 2021/6/16552 2银矿山型银矿山型SMSSMS 银矿山型主要指以碳酸盐岩为容矿岩石的银矿山型主要指以碳酸盐岩为容矿岩石的SMSSMS型型矿床，容矿岩石包括灰岩和白云岩，形成于受同生矿床，容矿岩石包括灰岩和白云岩，形成于受同生断裂控制的盆地内。该类型矿床地质特征和沙利文断裂控制的盆地内。该类型矿床地质特征和沙利文型类似。型类似。 典型矿床如英国的银矿山、美国的巴尔马特以典型矿床如英国的银矿山、美国的巴尔马特以及爱尔兰的锡尔弗迈因斯矿床等。及爱尔兰的锡尔弗迈因斯矿床等。2021/6/1656 爱尔兰的爱尔兰的锡尔弗迈因锡尔弗迈因斯斯矿

48、床，其容矿岩石是石矿床，其容矿岩石是石炭系灰岩。所发现的化石炭系灰岩。所发现的化石证明是在浅水中沉积的。证明是在浅水中沉积的。 铅锌矿体整合地产于铅锌矿体整合地产于炭质灰岩中，矿层之上不炭质灰岩中，矿层之上不远有一层较厚的燧石层。远有一层较厚的燧石层。底板有泥盆系老红色砂岩。底板有泥盆系老红色砂岩。断层处有细脉浸染带，其断层处有细脉浸染带，其中含铜。这是一个在浅水中含铜。这是一个在浅水碳酸盐岩中形成的喷气沉碳酸盐岩中形成的喷气沉积矿床的典型实例。积矿床的典型实例。 2021/6/1657思考题思考题1.1.热水喷流沉积成矿作用与热水喷流沉积矿床的概念热水喷流沉积成矿作用与热水喷流沉积矿床的概念2.2.热水喷流沉积矿床的典型特征热水喷流沉积矿床的典型特征3.3.热水喷流沉积矿床的成矿机理热水喷流沉积矿床的成矿机理4.4.热水喷流沉积矿床的分类热水喷流沉积矿床的分类5.5.块状硫化物矿床的成因类型和不同类型间的异同块状硫化物矿床的成因类型和不同类型间的异同6.6.黑矿型黑矿型VMSVMS的成矿模式的成矿模式2021/6/1658 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！