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。     

现代海底多金属硫化物矿床

海底多金属硫化物矿床是热液活动的产物,主要分布在东太平洋海隆、西太平洋构造活动带、西南太平洋以大西洋中脊,其产出构造背景为洋中脊、弧后扩张中心及地幔热点处。该文系统地总结了现代海底多金属硫化物矿床产出的地质背景特点,对各地质环境中矿化的规律进行对比,并对其形成机制等热点问题作了概述,详细介绍了矿床成因方面的新进展,着重阐述了海底多金属矿床的双扩散对流模式。     

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.      

层控铅锌矿中两类矿化的成因及相互关系——以陕南八方山为例

陕西八方山铅锌矿床存在两类密切共生的矿化:富含铅锌的整合层状矿和富含黄铜矿的网脉矿.两种矿化均由海底热液活动一次形成.前者代表矿质沉淀于海底,后者代表矿液补给带.成矿热液来自海水,于同沉积断裂中经循环加热而成.     

现代海底热液活动与块状硫化物矿床成因研究进展

现代海底热液活动的发现及对其分布特征和成矿机理的研究是近年来海洋地质学和矿床地质学的一大进展。对现代海底金属硫化物成矿作用的研究大大推动和促进了对古代块状硫化物矿床成因的认识。有关研究成果综合分析表明：(1)深部热液对流循环系统是块状硫化物成矿的核心，对流循环模式有简单的热液对流模式和双扩散对流模式。(2)块状硫化物矿床集中分布在大洋中张裂性活动板块边界，与大地构造活动紧密联系。(3)成矿流体与成矿物质均有多源性，在强调海水循环淋滤的同时，通过应用新的方法技术，岩浆来源物质(流体及成矿金属等)对一些块状硫化物矿床成矿的直接贡献得到初步确认。(4)在高温热液活动区及金属硫化物沉积中发现大量生命活动和生物群体，意义重大。     

海底热液成矿作用

根据近二三十年海底地质考察结果,海底热液成矿作用非常普遍,可以形成铜、铅、锌、金、银、铁、硫、重晶石、萤石、锑、汞和硼等海底热液矿床.按容矿岩石不同,可分为与火山岩系有关的及与沉积岩有关的两大类矿床类型.     

热液喷口生物群的研究现状

深海热液喷口生物群的研究已取得了一些进展，其研究内容主要包括两方面：一是现代热液喷口生物群的地理分布、种类划分、生态习性与食物来源及其对海底的依存性等；二是古海底热液喷口生物群化石的个体大小、化学成分、形态分布、矿化方式以及与现代海底生物群的比较。     

安徽铜陵矿集区海底喷流沉积体系的流体包裹体微量元素对比

铜陵矿集区与铜-金(多金属)矿床有关的热液活动主要有两大体系。即与海西期海底喷流沉积有关的热液体系和与矽卡岩矿化有关的燕山期岩浆热液体系。查明这两类热液体系的流体包裹体特征对区域找矿和矿床成因研究都有实际意义。在包裹体岩相学研究基础上，应用ICP-MS技术和热爆提取方法，研究了新桥、冬瓜山、峙门口、铜官山、朝山等矿床具代表性的热液石英中流体包裹体的微量元素、稀土元素特征。结果表明，两类热液体系在流体包裹体特征上有较大的区别，在流体的微量元素和稀土元素特征方面也很不相同。海底喷流沉积体系的热液石英中流体包裹体与岩浆热液体系的相比。稀土总量较高，LREE／HREE比值较大，δEu不明显。且Mo／(W Sn)比值较高，反映流体中成矿物质的深源特征；Ga／T1、Rb／Cs大。Zr／Hf低，也不同于岩浆热液体系。     

大洋钻探对海底热液活动研究的贡献

大洋钻探为海底热液活动研究提供了大量数据资料和样品。在此基础上,通过研究流体-沉积物／岩石相互作用,热、物质通量和流体流动,分析构造对海底热液活动的控制作用,使人们对海底热液循环有所了解,并对深部热液成因石油的特征,海底热液沉积物的空间结构和物质组成,以及深部生物与海底热液活动的关系有了一些认识。未来通过实施IODP,海底热液活动研究将会取得更多新的成果。     

阿坝地块东部寒武系太阳顶群中硅岩型金-铜-铀建造矿床的地质地球化学

当前海底喷流(Exhalation)成矿作用,已被人们广为关注。然而,人们一般仅将它与贱金属硫化物矿床相联系,公认的、最具典型意义的莫过于Sedex型矿床了。至于喷流作用对金矿化的发生和成矿,在我国尚未引起足够的重视。近年来大量地质事实的积累和现代海底扩张中心正在形成的块状硫化物中金的富集机制的研究表明,海底喷流热液不仅可搬运Cu、Pb、Zn等,而且也能搬运Au、Ag等而成矿。倘若热液沉淀时,Au与其他贱金属发生了分离,或原本就仅含金而贫于贱金属,则形成独立的海底喷流型金矿床。     

Submarine hydrothermal mineralization in the Okinawa Trough, SW of Japan: an overview

The Okinawa Trough is a heavily sedimented, rifted back-arc basin formed in an intracontinental rift zone. Submarine hydrothermal activity is located within the six back-arc rifts located in the middle and southern Okinawa Trough and its distribution is controlled principally by tectonic factors. Subduction of the Daito and Gagua Ridges beneath the Ryukyu Arc has resulted in fracturing of the brittle lithosphere beneath the Okinawa Trough. Hydrothermal activity is strongest in the volcanic arc-rift migration phenomenon (VAMP) area plus the JADE site and Southernmost Part of the Okinawa Trough (SPOT) area which form the prolongation of these two ridges. These areas are characterized by extremely high heat flow locally. Submarine hydrothermal fluids from the Okinawa Trough tend to be strongly influenced by interaction of the hydrothermal fluids with organic matter in the sediment resulting in high alkalinity and NH₄⁺ concentrations of the fluids. The fluids also contain high concentrations of CO₂ of magmatic origin. Submarine hydrothermal mineralization in the trough is diverse. The CLAM site consists principally of carbonate chimneys. Interaction of the hydrothermal fluid with organic matter in the sediment is particularly strong at this site. This is most probably a sediment-hosted deposit in which sulphide minerals have deposited within the sediment column leaving ‘spent ore-fluids’ to emerge at the seafloor. The JADE site consists of active and inactive sulphide–sulphate chimneys and mounds. The Zn–Pb-rich sulphides at this site contain the highest concentrations of Pb, Ag and Au so far recorded in submarine hydrothermal sulphide deposits. At Minami-Ensei Knoll and Hatoma Knoll, active and inactive chimneys consist principally of anhydrite and barite as a result of phase separation of the hydrothermal fluids beneath the seafloor. An intense black smoker has recently been discovered at Yonaguni Knoll in the SPOT area. If it is confirmed that sulphide mineralization is dominant at this site, this could be a highly prospective area. The most prospective areas for economic-grade minerals in the Okinawa Trough appear to be the JADE site and the SPOT area.     

地质流体及成矿作用研究综述

地质流体是一定地质作用的产物，而矿床的形成过程与特定地质构造背景下地质流体的产生、运移和聚集有着密切联系。不同成矿流体的成矿机制各有差异。岩浆热液因温度降低、压力减小等因素使热液中成矿物质达到过饱和，从而产生矿质沉淀；沉积盆地含矿热卤水流体在热对流、沉积压实等作用下运移、充填、聚集；与海底基性火山活动有关的现代大洋海底热液形成硫化物矿床；地幔流体的碱交代作用形成大型一超大型中高温热液矿床。在具体的成矿过程中，各种构造环境又对流体中的成矿元素的分配、集中起到至关重要的控制作用。     

贵州镇宁乐纪泥盆系重晶石矿热水沉积特征

贵州镇宁乐纪泥盆系重晶石矿床地质储量3 302万t,属大型矿床类型。通过对矿床沉积结构、构造特征研究发现,矿床（体）中分布:纹层状构造、条带状构造、角砾状构造、碎屑状构造、块状构造等,它们与天柱-大河边重晶石矿、广西古潭热水沉积重晶石岩及北秦岭二郎坪群热水沉积重晶石岩类似,海底热水喷流形成的热水喷流通道相、单一热水沉积岩相及热水混合同生沉积相在镇宁重晶石矿层中广泛分布,共同构成了热水浊流沉积相,这与秦岭泥盆系热水沉积岩（矿）类似,矿层沉积结构、构造及岩相特征很好的记录了海底热水喷流、演化的信息,沉积韵律特征说明了热水喷流由弱-强-弱的变化过程。海底热水喷流沉积形成的镇宁重晶石矿中热水沉积结构、构造及热水沉积岩相发育,是研究古热水喷流沉积成岩、成矿、划分热水沉积岩相的理想场所。     

岩石中的渗透率、流体流动及热液成矿作用

热液成因的固体金属矿床形成过程中都曾拥有一段流动的历史。成矿物质以溶液的形式从矿源地穿过孔隙或断裂达到了现在的栖身之所,在此过程中流体通过的路径决定了它们的走向,而溶液本身也改变了路径的特征。因此,对于此类矿床的研究不能仅仅囿于眼之所见,而应将古流体流动的观念融入其中,并考察它们的跋涉之路。文中总结了近年来国内外在岩石孔隙、断裂介质及与其相关渗透率对热液成矿作用的控制等领域的研究成果和最新进展,对岩石渗透率、渗透率的影响因素、岩石中流体流动的特征等问题进行了阐述,讨论了渗透率对于热液成矿作用深度、成矿规模、矿质沉淀机制等方面的重要影响,藉此在固体金属矿床研究中强化流"体运动"的观念,并促进构造地质学和成矿作用地球化学间一个新研究方向的发展。     

熊耳群火山岩系金银多金属矿床热水成矿作用

在华北板块南缘熊耳群火山岩系地层内部，已发现金、银多金属矿床多处，但对其成因机制的解释，不同学者往往存在不同认识。笔者通过对已知矿床产出地质特征、成矿热水流体特征和来源以及矿化、蚀变围岩系统研究后提出熊耳期后火山热液是控制金、银多金属矿床形成的主要因素，成矿作用以热水流体的沉积、充填作用为主，主成矿期应为熊耳群火山活动后期等新认识。     

初论浅成作用和热液矿床成因分类

通过简单列举现有金矿床类型的名称,发现热液矿床分类命名混乱、繁杂、缺乏科学逻辑,严重制约着教学、科研和找矿勘探事业的发展,原因是对于深度<10 km、温度为50~300 ℃条件下的地质作用研究薄弱,缺乏概念描述,构成认识盲区,因此提出了浅成作用(epizonogenism)的概念,用于概括深度<10 km、温度为50~300 ℃条件下的地质作用。藉此将热液矿床划分为浅成热液、变质热液和岩浆热液等3个成因端员;确定浅成、变质和岩浆流体的特征分别是低盐度 贫CO₂、低盐度 富CO₂和高盐度 CO₂含量变化大;岩浆热液矿床发育含多种子晶包裹体和高盐度富CO₂的包裹体,变质热液矿床发育低盐度富CO₂包裹体,浅成热液矿床只发育水溶液包裹体,缺乏含子晶包裹体和富/含CO₂包裹体。     

Kuroko and Hydrocarbon Deposits from Northern Honshu,Japan: A Possible Common Hydrothermal/Magmatic Origin?

Abstract. Northern Honshu is the most important area for mineral and oil resources in Japan. Many kuroko deposits and oil and gas fields are distributed in two belts along the northeast Japan arc, the kuroko metal‐belt on the Pacific side and the oil‐belt on the Sea of Japan side. The kuroko deposits are located mainly in the Green Tuff strata which formed as a result of submarine vol‐canism during the late Miocene and Pliocene. Most of the source rocks of the oil and gas deposits formed at the same time as the kuroko deposits and some of them are located in reservoirs of hydrothermally‐altered volcanic rocks in the Green Tuff region. There is general agreement that the kuroko deposits formed as a result of submarine hydrothermal and magmatic activity whereas almost all petroleum geologists and geochemists consider that hydrocarbon deposits were generated independently of such activity. Since the discovery of hydrothermally‐generated petroleum in the Guaymas Basin, Gulf of California, however, it is clear that petroleum can be formed almost instantaneously in terrestrial and submarine hydrothermal areas. The paleo‐northeastern Sea of Japan is therefore considered to be a potential area for hydrothermal petroleum generation because thick organic‐rich sediments overlie an active submarine volcanic area. Several lines of geological and geochemical evidence suggest the possibility of hydrothermally‐enhanced maturation of organic matter and the contribution of magmatic activity to the formation of these deposits. Although most of the oil and gas in northern Honshu has been generated conventionally as a consequence of the high geothermal gradients there, it appears that some of the oil and gas fields may have formed as a result of extensive hydrothermal and magmatic activity during the late Miocene to Pliocene. Because of the much steeper angle of the faults in the vicinity of the Hokuroku basin than in the Akita basin, the magmatic contribution to the kuroko mineralization would have been far greater than to the oil and gas deposits of the Niigata and Akita basins. We therefore propose a strong relationship between metal and oil and gas generation in northern Honshu based on the structure and tectonics of the northern Honshu arc‐backarc system.     

非岩浆后生热液矿床构造—流体耦合成矿作用研究现状综述

构造—流体耦合成矿作用是矿床学研究的核心问题之一。本文聚焦非岩浆后生热液矿床成矿系统的构造—流体耦合成矿作用研究成果,从构造对流体作用、流体对构造作用两个方面,总结了构造活动与流体作用同步进行且相互影响的机制。通过典型实例分析,认为构造—流体耦合成矿作用研究要从时间、空间、物质方面的耦合关系阐明构造与流体成矿作用过程及其“矿源—输运—聚集”过程,揭示构造活动与流体成矿作用机理。在此基础上,提出了构造—流体耦合成矿作用研究的主要方向及发展趋势。该研究对丰富热液矿床成因理论研究和成矿规律的认识具有重要意义。     

Types and Ore-forming Conditions of Gold Deposits in the Jinsha River-Lancang River-Nujiang River Area

The Jinsha River-Lancang River-Nujiang River area is one of the important prospect areas for noble metal and nonferous metal deposits of China. Of a great variety of gold deposits present in this area, the following types seem to be economically most valuable and promising: tectonic alteration type in ophiolitic melange; polymetallic quartz vein type related to intermediate-acid intrusions; finely disseminated type in fracture zones; mixed hydrothermal type in tectonic fractures of carbonate rocks; hydrothermal type related to subvolcanic rocks; volcanic-hot spring type; submarine volcano exhalation-sedimentary-hydrothermal reformation type. Metallogenic epochs are exclusively Mesozoic and Cenozoic, and ore deposits and orebodies are controlled by linear structures. Magmatic activity has affected gold mineralization in varying degrees, and gold deposits are basically of mesothermal-epithermal type with ubiquitous and intense alterations. Ore-forming materials and hydrothermal solutions show multi-source character.     

新疆西天山大型铁矿床石炭纪控矿火山机构及成矿模式

新疆西天山阿吾拉勒成矿带发育一系列大型海相火山岩型铁矿床,是我国十大重要金属矿产资源接替基地之一,备受关注。该成矿带石炭纪火山活动强烈,前人已经识别出该成矿带东段的区域艾肯达坂破火山口,且查岗诺尔、智博、敦德、备战等大型铁矿床均赋存于下石炭统大哈拉军山组火山岩中,其形成受火山机构控制。然而,迄今为止,这些矿床尚未确立具体的火山机构,矿床与矿区发育的火山机构关系有待查明;此外,与查岗诺尔、智博、备战等矿床包含单一的铁元素不同,敦德矿床具有Fe-Zn-Au元素组合,其原因尚不清楚。在前人研究基础上,通过野外地质剖面观察和测量,结合室内研究和遥感解译工作,我们认为阿吾拉勒成矿带东段的4个大型铁矿床均独自发育石炭纪与成矿有关的火山机构,且不同矿床,其火山机构的特点及其演化各不相同。其中,查岗诺尔矿区发育圆形破火山口,面积约为10km2,矿床位于破火山口北缘,矿体赋存于破火山口环状断裂系中;智博矿区发育椭圆形破火山口,面积约为15km2,矿床位于破火山口西南部,矿体赋存于经多次塌陷的破火山口环状断裂系中;敦德矿区发育椭圆形破火山口,面积约为6km2,矿床位于破火山口的中部,矿体赋存于火山通道及其附近的环状和放射状断裂系中;备战矿区发育椭圆形火山口,面积约为4km2,矿床位于火山口北缘,矿体赋存于环状断裂系中。可见,只有敦德矿床的矿体赋存于火山通道断裂系中,其余矿床的矿体均赋存于火山机构环状断裂系中;高渗透性的火山机构断裂系为成矿流体迁移和金属沉淀提供了有利的空间,是铁矿体形成的关键控矿因素和赋矿部位。此外,这些铁矿床的成矿年龄(319～304Ma)滞后于容矿火山岩的年龄(328～319Ma),矿体与围岩界线多为渐变关系;成矿作用以热液作用为主,其中,敦德矿区发育单一的热液成矿作用,具有Fe-Zn-Au元素组合,其它矿床成矿作用复杂,包括热液成矿作用、沉积成矿作用和可能的岩浆熔体成矿作用,仅发育有Fe元素。基于此,可将阿吾拉勒成矿带东段的海相火山岩型铁矿床进一步划分为两个亚类,即火山通道型铁多金属矿床(敦德)和火山边缘型铁矿床(查岗诺尔、智博、备战);成矿模式包括火山通道相热液富集铁多金属成矿模式和火山边缘相沉积-热液富集铁成矿模式。