现代海底热液过程及成矿

原始的海水成分、基岩的组分及结构、热源性质等因素决定着现代海底热液喷口系统的流体成分, 同时, 各种地质构造背景下的岩浆脱气作用也在不同程度上影响热液流体的组成.热液流体一旦喷出海底, 就能形成不同类型的热液沉积体, 包括高温流体形成的金属硫化物或硫酸盐烟囱体、热液丘以及由低温弥散流及非浮力羽流形成的含金属沉积物堆积体.高温烟囱体的形成受控于海水和热液的混合比例, 常常表现为典型的两阶段模式, 即先形成环状硬石膏表层, 然后在其内部发生富Cu硫化物的沉淀.这一模式在更大尺度上也可以观察到, 如TAG热液丘.含金属沉积物遍布海底, 除热液羽流外, 金属硫化物烟囱体在氧化环境中氧化蚀变的产物也是其重要来源.生物的活动贯穿于现代热液过程的始终, 并在烟囱体的形成、分解以及羽流的扩散沉淀过程中起到了重要作用.当前, 热液生物矿化机理、Lost City型热液场以及超慢速扩张洋脊的有关研究是海底这一系统研究的热点, 前两者研究能使人们更好地理解地球早期的演化和生命的起源, 而后者的考察和研究能进一步丰富海底热液成矿理论, 并有助于寻找更大规模的热液矿体.      

大洋中脊热液硫化物矿床分布及矿物组成

海底热液硫化物是继大洋多金属结核、富钴结壳外的又一种新型海底多金属矿物资源，富含Cu，Zn，Fe，Mn，Pb，Ba，Ag，Au，Co，Mo等金属和稀有金属。多金属硫化物矿床是热液活动的产物，主要分布在大洋中脊、年轻和成熟的弧后盆地、岛弧以及海山等。本文总结了热液硫化物矿床在大洋中脊的分布特征及矿物组成，探讨不同扩张速度条件下的热液硫化物矿床的差异，有助于我们今后在大洋中脊环境中勘查和寻找新的大型热液硫化物矿床。     

西南印度洋超慢速扩张脊热液区多金属硫化物纳米矿物学特征初步研究

<正>现代海底"黑烟囱"及其多金属硫化物矿床是一种正在形成的矿床,是研究热液成矿的"天然实验室",具有十分重要的科学意义和经济价值,也因此备受科研学者的青睐(Herzig&Hannington,1995)。在这个"天然实验室"中,海底热液活动既有正在形成大量的贱金属(Cu、Fe、Zn)硫化物矿床,也有金、银等贵金属元素的明显富集     

西南印度洋洋中脊表层沉积物地球化学特征及其热液活动指示意义

洋中脊热液硫化物勘探技术的滞后,严重制约了对海底热液硫化物资源的勘探开发。以我国西南印度洋硫化物勘探合同区域采集的25个表层沉积物样品为研究对象,基于主量、微量和稀土元素检测数据,采用元素含量特征、相关性分析、元素对比值、特征元素三角图解,以及稀土元素分馏特征值等手段,开展沉积物热液信息研究。结果表明:样品所代表的大部分研究区域内主要为钙质生物沉积,部分样品元素地球化学特征受沉积物中玄武岩风化碎屑的影响,龙旂热液区的部分样品中表现出一定的热液迹象,稀土元素分馏特征和配分模式、（Al+K）?Mg?（Fe+Mn）三角图解可较好地指示热液活动。研究不仅为我国在西南印度洋的硫化物勘探提供基础数据参考,同时也是对海底热液硫化物勘探的沉积物地球化学找矿理论和方法的初步探索。     

金在现代海底热液系统中的分布及演化

现代海底热液系统内冷海水的下渗和热液流体的上涌及由此引发的水岩反应驱动着金的循环演化,并可在海底形成极具经济前景的富金矿床。海底下覆基岩深部层位中的金会因为水岩反应而大量溶解迁移到热液流体中,金含量可比海水高千倍的热液流体在向海底表面运移过程中发生的相分离作用会进一步富集金,当遭遇冷海水发生混合作用后引发H_2S浓度和温度的降低,由此导致金因溶解度降低而从热液流体中迁移出来并赋存在一同形成的硫化物矿物中。海底硫化物中金含量的分布受到围岩性质和构造环境的控制,形成在岛弧和弧后环境中的硫化物一般比洋中脊环境中的硫化物的金含量高,而在相似构造环境下形成在长英质围岩系统和超镁铁质围岩系统中的硫化物其金含量比镁铁质围岩系统中的高。相对于高温阶段形成的黄铜矿,低温成因的黄铁矿和闪锌矿普遍更富集金。在分布最广的黄铁矿的晶格内,固溶体态金的溶解度受到砷含量的控制,当超过矿物的溶解度时则会出现纳米到微米级金颗粒聚合体。虽然热液硫化物中的金含量比热液沉积物高的多,但由于受其捕获效率的制约,随热液流体运移到海底表面的金还是有相当一部分最终随着羽状流扩散到了远端沉积物中或被海洋水体所接纳。若要更清晰甚至定量化地厘清金在现代海底热液系统中的迁移演化过程及控制因素,则微区、原位和高精度的实验方法、分析技术和模拟研究将是下一步工作的重点。     

东太平洋海隆热液活动及多金属硫化物资源潜力研究进展

本文综述了中国在东太平洋海隆(East Pacific rise,EPR)及其邻域的热液活动及多金属硫化物资源调查研究工作。近12年来,通过对EPR 13°N和1°~2°S多金属硫化物、Fe-Si-Mn羟基氧化物、热液柱、含金属沉积物和玄武岩进行研究,以及对EPR 13°N附近多金属硫化物资源潜力的初步分析。揭示了多金属硫化物的矿物组成特征及其与元素、同位素组成之间的关系;认识到热液柱颗粒物的快速沉淀导致了EPR 13°N附近Fe-Si-Mn羟基氧化物中REE含量较低和Mn含量偏高;指出了EPR 13°N附近可能存在新的热液活动区,并提出新的热液柱温度异常值计算方法;将EPR 13°N附近玄武岩中斜长石微斑晶和玄武质玻璃边缘的化学蚀变分别划分为5种和4种类型;初步论证EPR 1°~2°S附近的玄武岩是E-MORB和N-MORB两个源区的岩浆以不同比例混合形成的,且区内玄武岩中富集组分有可能来源于Galpagos扩张中心附近的热点源岩浆;提出根据多金属硫化物丘状堆积体或喷口群的形态进行储量估算,给出了EPR 13°N附近多金属硫化物堆积体储量的保守值(2000万t)。在此基础上,进一步明晰了未来在东太平洋海隆进行调查研究的方向及着力点。     

北大西洋中脊海底多金属硫化物资源预测

海底热液多金属硫化物是继大洋铁锰结核和富钴结壳之后发现的叉一巨大具有开发远景的海底矿产资源,具有巨大的潜在经济价值和良好的开发前景。通过综合分析国内外海底矿产资源特征,总结海底多金属硫化物资源的找矿标志,初步建立了海底多金属硫化物资源的描述性找矿模型,并开展了北大西洋中脊海底多金属硫化物资源预测工作。证据权预测结果表明海底多金属硫化物的分布与水深地形、地球物理、海底扩张速率、沉积物厚度、海底火山地震等标志有很大的关系。预测结果与已有热液点具有较好的叠合度,预测方法、预测模型具有可信度及可操作性,对海底多金属硫化物资源调查和评价具有重要的指导意义。     

海底多金属硫化物形成的区域地质背景条件与控矿因素

海底多金属硫化物是继大洋多金属结核、富钴结壳后的一种新的海底金属矿产资源类型,主要由富含Cu、Fe、Zn、Mn、Pb及Ag、Au、Co、Mo等金属和稀有金属的硫化物组成,具有易于开采、冶炼和资源量巨大的优点,被认为是最重要的潜在矿产资源之一.     

海底热液硫化物区域成矿演变与控制因素探讨

海底热液活动及其成矿作用在洋中脊、弧后扩张盆地、火山岛弧、板内火山等主要大型伸张构造单元均有分布,成矿类型不仅包括Cu、Pb、Zn、Au、Ag等金属属硫化物,也包括热液喷口附近沉积的热液Fe-Mn结壳、海底含金属沉积沉积物.经过近30多年的调查与研究,尽管对上述构造环境详细调查的区域占不到全球的10%,但目前除环南极的洋脊处没有发现热液活动外,其余海底区域均发现有热液活动异常显示或取得了典型的热液硫化物样品.针对典型热液硫化物矿床(点)的构造背景、矿物学、岩石学、地球化学等方面开展了较多的研究,成矿机制了也取得了较为深入的认识.本文应用区域成矿学的理论和研究方法(翟裕生等,1999),对不同构造单元的热液活动分布规律及其在大洋演化过程的变化特征、控制流体演化的主要因素等方面进行了总结.     

海底多金属硫化物矿床的主要特征

海底多金属硫化物由于含有贵金属而具有潜在的经济价值并,受到国际地质学家们的广泛关注。已经发现的矿点和矿床有一百多处,然而规模比较大的不足20处。相对于锰结核,多金属硫化物在海底产出的部位较浅,矿石中含有Cu、Zn、Ag和Au等,具有很高的经济价值。据粗略估计,已发现的大型矿床共含有一百万到五百万吨的块状硫化物。世界海底多金属硫化物矿床主要分布在东太平洋海隆、西太平洋构造活动带、西南太平洋以及大西洋中部的大洋中脊。海底多金属硫化物属于海底热液烟囱物,它是热液活动的产物,其成因机制涉及构造和岩浆活动与热液活动的关系,海水及水深以及沉积物与热液成矿的关系,岩水反应,热液地球化学,生物活动等。     

卡林型金矿的一种可能性成因解释——古地热系热水沉积作用

自七十年代始,卡林型金矿在世界黄金产业中有着举足轻重的地位,因而引起人们广泛的注意。我国在滇黔桂和川甘陕均有发现。但对该类矿床成因尚有不同看法。现代海底热液活动和陆相热水活动的细致的观察与研究,为人们研究古代与热液活动有关的矿床开辟了一条新的途径。1963—1966年美国和德国考察船首次发现和证明了红海海底热卤水(水温44—50℃)和热卤水池中有二十几米厚的富含Fe、Mn、Zn、Cu等金属的沉积物。随后分别在太平洋洋脊13°N、21°N,大西洋中脊37°N21°N、,以及印度尼西亚、太平洋西南岛弧区和地中海等地热系热液的观察,发现了富含Fe、Mn的海底温泉,富含Fe、Mn、Cu、     

现代海底热液成矿作用研究的思考

<正>洋底大规模热液成矿系统的研究是近几十年来全球矿床研究重点领域之一。海底热液硫化物矿床主要分为两大类:VMS型矿床和SEDEX型矿床,一般规模巨大,矿石储量通常百万吨-上亿吨。典型的海底热液硫化物矿体自上而下通常分别为热液沉积物和烟囱体、固结的硫化物丘、网脉状矿石(马文璞,1993)。目前国内外对海底热液硫化物矿床成因的倾向认同:作为金属来源的新生玄武质洋壳、由地壳拉伸出现的裂隙系和驱动海水环流的热源为洋底热液成矿的三个必要条件(林文洲,2000)。成     

劳盆地热液羽状流颗粒物微区特征及指示意义

以劳盆地热液羽状流水体为研究对象,对6个不同深度水层(海底以上50～500m)的悬浮颗粒物(>0.45μm)进行了扫描电镜观察和X射线能谱分析。通过颗粒物的微形貌将颗粒物分为生物碎屑、微生物成因颗粒、无定形颗粒和自形颗粒等类型。微生物成因颗粒包括丝状体和簇状体等形态类型;自形颗粒主要为黄铁矿和闪锌矿晶体;根据颗粒组分特征将无定形颗粒分为S-Zn-Ba-Ca、Fe氧化物+少量Ba-Zn-Ca、Fe-Mn-Ca-Ba+少量的Zn、硫化物颗粒及多金属颗粒5种不同类型。大量与热液活动有关的颗粒类型的出现以及无定形颗粒的尺寸分布特征反映了研究站位处于热液羽状流的早期发育阶段,推测在附近几百米范围内存在活动的热液喷口区。     

东太平洋海隆热液活动区沉积岩心的地球化学研究

东太平洋隆是现代海底热液活动及热液沉积分布最为广泛的构造环境之一。本文对采自 EPR13°N 现代海底热液活动区附近的两个沉积物岩心分别进行了元素地球化学分析，并结合沉积物中有孔虫壳体对岩心进行关键层位 14C 年代学研究。目的在于通过对比距现代海底热液喷口不同距离的两岩心的地球化学特征，研究热液活动在岩心沉积物中所何存的地球化学记录，探讨海底热液活动对洋中脊附近沉积作用的贡献，以及热液活动在一定地质历史时期内的变化规律。显示，距热液喷口区相对较近的 B13－26 岩心沉积物含有丰富的热液特征组分，绝大多数微量元素和 REE 都与 Fe和Mn 成较强的正相关关系，而与 Al、Na、Ca、Mg、Ti 等元素相关性较弱或呈负相关，说明这些元素的富集机制主要是热液成因非晶质 Fe－Mn 化合物对热液及海水中元素的吸附作用。距热液喷口区相对较远的 B13－62岩心上部沉积物中元素的富集特征与 B13－26 岩心相似，但中下部沉积物中 Fe 与 Mn 无明显的相关关系，说明这些元素的富集主要受深海粘土沉积的影响，而受热液活动的影响减弱或消失。由于与海隆扩张轴距离的不同，两岩心受热液活动影响的强度不同。由海隆扩张轴向外，沉积作用受热活动的影响逐渐减弱，正常深海沉积作用逐渐加强。两个岩心沉积物地球化学上的共性是 Ca 和 Sr 都与其他元素呈现负相关关系或极微弱的正相关关系，表明生物碳酸盐沉积作用的独特性。有孔虫 14C 年龄测定结果表明，B13－26 岩心 35～250cm 段年龄十分接近，前后相差仅在几百年内。根据年龄测量中的误差范围，可以断定这段沉积物岩心是短时间内快速沉积的产物。结合热液活动特征性元素在岩心中的分布特征，判断该岩心段记录一次强烈的热液活动事件，从而形成了典型的事件沉积。在 B13－62 岩心的45～50cm 处测得有孔虫的 14C 年龄为距今 32900±530 yr。由于 14C 测年方法上的局限性，在岩心 135～140cm 处 14C 测年只能给出大于40000 yr 的结果。显然，B13－62 岩心处早期并没有受到热液活动明显的影响，沉积速率非常缓慢，只是在近期受到了热液活动的影响，形成了上部富含 Fe、Mn、Zn、Cr、Co、Ni、V 等热液活动特征元素的沉积。     

PACMANUS热液区Si-Fe-Mn氧化物的显微结构特征及其形成机制

<正>热液喷口通常沿着洋中脊和弧后盆地等构造环境的扩张中心分布,是海水下渗过程中形成一种酸性、还原性和富含金属的流体上涌形成。热液流体喷出海底后,形成的氧化还原条件和p H梯度有利于硫化物、氧化物的沉淀和微生物的生长,微生物运用氧化还原梯度获取新陈代谢所需的能量(Jannasch,1995)。还原性的Fe2+离子是热液流体中喷出的一种常见的金属离子,这种离子通过热液与周围氧化性海水接触后被氧化成Fe3+,之后经历水解作用和沉淀作用形成结晶度差的Fe氧羟化物     

古代与现代火山成因块状硫化物矿床研究进展

    火山成因块状硫化物（VolcanogenicMas siveSulfide,简称VMS）矿床可见于前寒武纪至现代的各个地质时代。现代海底热液成矿作用为研究VMS矿床提供了一种新的途径,DSDP／ODP钻探资料揭示：①VMS矿床虽然可产生于不同环境,但均与张裂断陷有关。②成矿物质可能来源有 2种：一种是含矿火山岩系及下伏基底物质的淋滤;另一种是深部岩浆房挥发份的直接释放。③洋中脊海底热液循环呈双扩散对流模式。在有沉积物覆盖的洋中脊,热液循环更多地考虑流体与沉积物相互作用产生的效果。④从矿物组合的空间分布来看,热液硫化物堆积体上部以烟囱体为主,下部以块状硫化物为主,深部以网脉状硫化物为主,这在不同热液活动区似乎具有普遍性。
    VMS矿床的矿化模式反映的是一种热液成因,这种热液是深部（1～3 km）岩浆侵入所引起并通过海水在热穹隆之上循环产生的。VMS矿床的深入研究要求我们致力于发现新的矿产地,提高样品采集、分析技术,加强海底热液活动与构造、岩浆作用和环境演变的一体化研究。     

内蒙古得尔布干成矿带铅锌银矿两期叠加成矿的矿物学证据--以乌尔根矿为例

内蒙古额尔古纳市乌尔根铅锌银矿是得尔布干成矿带上具有代表性的浅成中低温热液型铅锌银矿之一。显微镜下观察、电子探针分析结果等矿物学证据证明,该矿床存在2期成矿作用。其中早期火山热液形成的金属硫化物普遍受应力作用的改造,并广泛被晚期形成的矿物交代,典型矿物是不含乳滴状黄铜矿的闪锌矿,具有高含量Fe、Mn和低含量Cu的特征;晚期次火山(隐爆角砾岩)热液形成的金属硫化物占大多数,常交代早期形成的矿物并与其交生在一起,典型矿物是含固溶体乳滴黄铜矿的闪锌矿,并且具有中等含量Fe、Mn和高含量Cu的特征。在次火山热液期的晚阶段残余热液还形成了较为纯净的呈棕黄色-无色透明的纯净闪锌矿,具有高含量Zn,低含量Fe、Mn、Cu的特征。结合前人测定的研究区火山岩和矿石矿物定年结果以及火山岩主量元素组成数据,推测早期火山热液成矿与中基性塔木兰沟组火山岩关系密切,而晚期次火山(隐爆角砾岩)热液属于满克头鄂博组的(中)酸性岩浆热液的产物。隐爆角砾岩热液富含Cu元素且为成矿提供了主要物质来源,是研究区寻找除铅锌之外其他矿种的重要线索。     

贵州水银洞卡林型金矿床首次发现大量次显微-显微可见自然金颗粒

在贵州水银洞卡林型金矿床原生富矿石的一条含砷黄铁矿细脉中发现有100余粒次显微-显微自然金颗粒(0.1~6μm),并具有清晰的显微岩相学结构。提出了该类型金矿次显微-显微可见自然金颗粒的形成过程可能与含Au热液-岩石相互作用过程中含Fe碳酸盐矿物溶解释放Fe的大量硫化物化而导致热液中Au的过饱和有关,含Fe碳酸盐赋矿围岩是形成高品位大型卡林型金矿床最重要的控制因素之一。     

中印度洋海岭Edmond热液区块状硫化物中自然金的发现及其意义

位于中印度洋中速扩张洋脊的Edmond热液区块状硫化物矿石样品主要分为以黄铁矿-黄铜矿为主的富Fe块状硫化物、热水沉积成因的富含硅质块状矿石和以硬石膏为主的硫酸盐矿石等3种不同类型.通过扫描电镜观察和X射线光电子能谱分析,在硫酸盐矿石和富Fe块状硫化物中首次发现了自然金,最大粒径可达20 μm左右,主要呈不规则粒状或板状与硬石膏、闪锌矿等硫化物颗粒紧密共生,少量以次显微金形式沉淀在自形黄铁矿晶体表面.电子探针分析结果显示,晚期形成于中低温条件下的贫Fe闪锌矿中Au富集程度普遍较高(平均含量约为6700×10-6);Ag主要以类质同象形式赋存于与闪锌矿、黄铜矿伴生的硫盐矿物中(5.0％～6.7％ Ag),这表明贵金属元素的富集成矿作用与海底热液活动晚期的中低温成矿阶段有关.推断Au在该研究区以高温、酸性和氯度较高为特征的热液流体中主要呈AuCl2-或AuHS0形式迁移.而海水与热液流体混合、喷口流体发生相分离以及传导冷却作用,被认为是导致Au有效沉淀的重要控制因素.     

西南印度洋中脊表层沉积物中硫化物矿物学特征与地质意义

利用电子探针以及扫描电镜和能谱仪相结合的方法对西南印度洋中脊表层沉积物进行了矿物学研究,结果表明:该区沉积物中含有黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿以及等轴方黄铜矿等硫化物颗粒,硫化物颗粒多呈自形-半自形,保存完好。其中黄铁矿晶体呈立方体及立方体-八面体聚形形态,闪锌矿与黄铜矿晶体中常见溶蚀孔洞,而等轴方黄铜矿中出现固溶体分解结构。硫化物类型、颗粒结构和微量元素组成指示49.6°E热液区附近沉积物中的硫化物至少属于两个热液成矿阶段的产物,早期为中温成矿阶段,后期经历了高温富Fe流体的改造;50.5°E热液区附近沉积物中出现了高温硫化物组合。