第七章 热水喷流沉积矿床

（7）B
（11）金
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wk.baidu.com 热水流体的化学性质
（1）pH值和酸碱度 所有取样获得的喷流流体都是酸性的，pH值在4.1-4.9 之 间，也有的pH为2； 喷流流体的酸性特征是在高温反应带，水-岩形成如绿 帘石这样矿物引起的：
随着20世纪60年代初，在红海AtlantisⅡ海渊中发现热
卤水和多金属软泥，揭开了现代海底热水活动与金属硫 化物沉积成矿研究的序幕，海底热水喷流沉积成矿作用 的研究也开始得到普遍重视。
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① 热水喷流沉积矿床历史沿革
Rider（1973） 把海底喷气-沉积成矿由假说上升到
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热水流体的化学性质 （2）硫的存在形式与来源
硫在酸性喷流流体中以H2S形式存在。当热流体接近或
到达海底并与周围海水混合时， H2S 被氧化， PH 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是关键的。As和Se与S相似，
比在海水中要富集得多。 H2S 的 δ34S： -2.3‰~+7.8‰ ，说明它并非完全来自于玄 武岩（ δ34S=-0.1‰~+0.5‰ ），必须有某种重硫混入流 体中，最可能的来源是硫酸盐。
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。这类矿床均与热水喷流 活动有关，构成了一类独特的矿床类型。
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② 热水喷流沉积矿床概念
这类矿床的称谓还不统一，不同的学者曾冠以‚喷气矿 床‛、‚喷流矿床‛、‚喷流沉积矿床‛、‚喷流热水 沉积矿床‛、‚热水沉积矿床‛和‚块状硫化物矿床‛ 等名称；
有的温度高达405℃，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（Rona and Scott，1993）。
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② 洋底热水喷流成矿作用 喷流作用的构造背景及类型

----特征
全球范围内，正在形成多金属硫化物和富Fe、Mn沉 积物的最壮观的现代洋底喷流作用发生在大洋扩张 中心的洋中脊，还有少量的喷流系统发生在中等到 快速扩张的弧后盆地以及海山上。
③ 热水喷流沉积矿床基本特征 1 ） 矿床伴有典型的喷流岩（热水沉积岩），以此区
别于其它类型矿床。

喷流岩是海底热液喷流沉积产物，在海底及其附近围岩 裂隙、或同生断裂中，其为热水沉积作用而沉淀的化学 沉积物或碎屑沉积物 , 一般以氧，硫或碳酸根等为阴离 子，以铁、锰、贱金属和金为阳离子．从岩石学范畴来 讲，它既有火山沉积岩的特征，又有火山 -岩浆岩结构， 还具有蚀变作用的痕迹，因此应属于特殊条件下的一种 岩石组合。
近在我国东海发现一处海底热液喷口直径达4m。

看来，海底热液的喷出和沉积作用是一种重要的而且较普 遍的成矿作用，现代海底热液沉积为人类提供了丰富的新 型矿产资源。这种作用不仅在现代正在进行，而且在地史 上也可能曾经大规模地发生。
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① 热水喷流沉积矿床历史沿革
海底形成的热水喷流矿床是由一系列烟囱堆积而成的。
其形成已经被许多考察者进行了详细的描述。
海底喷发的富含硫化物的热液与周围的海水混合后，
由于矿液与海水成分、温度的差异，形成浓密的黑烟， 遇到冷的海水后迅速降温，带出的矿物质结晶而形成 烟囱状，高度可达10米，耸立于海底，根据颜色称之 为‘黑烟囱’或‘白烟囱’。
Cd和Ag（其中Cu、Ag含量极高）。大量金属来源于卤水和 沉积物的相互作用，少量可能为岩浆来源。
Salton海中流体系统的氢、氧同位素显示，这里的热卤水以
大气水为主。
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② 洋底热水喷流成矿作用
现代洋底喷流成矿作用的发现和研究明显晚于红海热卤

热水喷流的类型主要有两种，一是高温的集中喷流 形式；二是低温的渗流作用。前者以黑烟囱为代表， 形成各类硫化物的沉积；后者则可能形成了广泛分 布的硫酸盐、铁的氧化物 - 硅酸盐 - 锰的氧化物，以 及可能的含钴的锰氧化物结壳。
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本书统一定名为‚热水喷流沉积矿床‛，简称‚热水喷
流矿床‛。 热水喷流成矿作用的研究应包括现代海底热水喷流作用 和古老热水喷流矿床两大部分（‚将今论古‛原则）。 这两个方面的共同研究正促进着热水喷流沉积成矿理论
的发展。
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① 热卤水成矿作用
红海热水体系
1948年瑞典科学考察船首先在红海中央裂谷区观察到水温异常，
1958，1963-1966美国考察船多次考察，共发现3个卤水池。
红海中目前至少已发现13个热卤水池，最大、热流体活动最强
的当属最早发现的AtlantisⅡ海渊（亚特兰蒂斯二号海渊），面 积 5km2，水温达56℃，含盐度26%，比普通海水高7.5倍。其 中溶解了大量的各类金属组分。红海热水体系是一个与裂谷作 用有关的、受岩浆热驱动的热水对流体系。
一般而言，往往以同生作用形成的矿体占主体，以后生
成矿作用形成的矿体为辅。
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现代热水喷流成矿作用
① 热卤水成矿作用
② 洋底热水喷流成矿作用

成矿作用特征 成矿作用机理
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① 热水喷流沉积矿床历史沿革
热水喷流成矿作用是近代成矿理论研究的重大发展，已
经成为当前矿床学、地球化学研究的热点课题之一。
20世纪50年代以前，有些学者曾经提出过与热水喷流沉
积成矿作用有关的看法，甚至提出过海底喷气-沉积成矿 的假说,由于受当时的技术条件和人们对成矿作用认识的 限制，虽然引起了一定的反响，但并未得到普遍的认可。
状或透镜状产于地层中，下部为细脉状、筒状含
矿蚀变体；
矿体和矿石具有微层理甚至微细沉积韵律，常具
有顺层条带状、顺层揉皱等构造以及显微球粒状、 同心环带、生物和鲕状等结构。
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③ 热水喷流沉积矿床基本特征 3）海底考察和研究表明，现代洋底高温喷流成矿作
黑烟囱喷出的流体呈黑色，烟囱体主要由硫化物矿物
构成；
白烟囱喷出的流体呈白色，烟囱体主要由硫酸盐矿物
构成。
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2Ca2++Fe3++2Al3++3SiO2+7H2O==Ca2FeAlSi3O12(OH)+13H+
酸性特征或者是由海底金属硫化物的沉淀引起：
H2S+Me2+==MeS+2H+
流体的这种酸性特征一是有利于淋滤、萃取成矿物质；二 是有助于在喷流口使金属沉淀。
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第七章 热水喷流沉积矿床
本章内容
热水喷流沉积矿床概念及特征
现代热水喷流成矿作用
热水喷流沉积矿床的分类及特征
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热水喷流沉积矿床概念及特征
① 热水喷流沉积矿床历史沿革 ② 热水喷流沉积矿床概念
③ 热水喷流沉积矿床基本特征
岩中古老块状硫化物矿床的最好的现代实例。
Salton海位于美国加利福尼亚南部，热卤水温度最高可达
360℃，具高盐度的特点，可达25%-30%。高盐度是几种作 用综合的结果：包括古湖水的蒸发作用、地下水对浅部湖相 蒸发岩的溶解作用、深埋的含石盐的湖相蒸发盐的地下热交 代作用。
沉淀在卤水排泄口附近的沉积物富硫，含Cu、Pb、Zn、As、
② 洋底热水喷流成矿作用 热水流体的化学性质
----特征
——研究热水流体的性质对分析喷流作用、了解成矿机理具 有重要意义。目前通过在典型的黑烟囱的中部取流体样， 并通过对烟囱内的堆积体和网脉体中矿物的流体包裹体进 行补充研究，已经积累了一定的资料。 （1）pH值和酸碱度 （3）碳 （4）硅质 （6）碱金属元素 （9）稀土元素 （10）贱金属和黑色金属 （2）硫的存在形式与来源 （5）碱土元素 （8）Al

喷流岩包括 硅质岩、条带状电气石岩、条带状 含长石岩或富长石岩、透辉岩与透闪岩（或双 透岩）重晶石或石膏层等；
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③ 热水喷流沉积矿床基本特征
2）矿床具有“双层构造” ；
这类矿床一般都具典型的‚双层‛构造。上部为
层状矿体，往往赋存在一定层位，呈层状、似层
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③ 热水喷流沉积矿床基本特征
4）该类矿床的形成中既有同生成矿作用，又有后生 成矿作用。热水喷流沉积矿床使同生、后生成矿作 用在同一个矿床中达到了统一。
这种同生成矿作用和后生成矿作用同时发生于一个矿床
中的现象，属于喷流沉积矿床的特有属性。
水成矿作用的研究。1976年，在东太平洋赤道附近的 Galapagos扩张中心，在以Fe蒙脱石和Mn氧化物组成的 隆起上，发现了密度较低、温度＜13℃的热水喷流口。
但更壮观的是1979年在东太平洋洋隆21oN的地方，发现
了贱金属和贵金属硫化物-硫酸盐组成的‚黑烟囱‛。
目前，已经在不同的构造环境中发现了100个以上的地方，
用具有两套成矿系统。即喷口以下的热水补给系统 和喷口以上的喷流沉积系统。显示出热水喷流矿床 与其他类型矿床的重要区别。
补给系统在海底以下的通道中形成网脉状矿化和强烈
蚀变，矿化明显晚于周围的围岩，属后生成矿作用；
喷流沉积系统则在海底以上形成层状、似层状或透镜
状矿体，与其围岩近于同时形成，属于典型的同生成 矿作用。
其高盐度是海水与含蒸发盐的中新世沉积物在海底以下发生反
应的结果。含有的金属组分（铜、铁、铅锌、锰等）则可能来 自于下伏的镁铁质火山岩和中新世蒸发岩-页岩。
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① 热卤水成矿作用
Salton海热水体系
Salton海热水对流体系同样与裂谷作用有关，被认为是沉积
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① 热水喷流沉积矿床历史沿革

现在已有不少国家对印度尼西亚、太平洋西南岛弧区以及 地中海等地的海底热液活动进行了考察,发现了富含Fe、 Mn的海底温泉、富含Fe、Mn、Cu、Pb、Zn的 热液以及 近代和现代的富含金属硫化物的沉积。目前现代海底发现 的热水沉积已达200多处，其中不乏大型、超大型矿床，最
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热水流体的化学性质
（3）碳
——在酸性的喷流流体中C的主要形式是CO2，有少量的CH4 和其他碳氢气体。 ——负的δ13C值说明喷流溶液中的C并不是全部来自海水 （~0‰），应有岩浆C （δ13C=-3.4‰~-4.1‰ ）的加入。
理论，引起了世界大多数相关学者的共鸣。
1976年和1979年，相继在东太平洋Galapagos扩张中
心和EPR21°N 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——高
温洋底热水喷流系统。
这些发现使喷流成矿理论和块状硫化物成矿作用研
究取得了长足的进展。
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② 热水喷流沉积矿床概念
热水喷流沉积成矿作用泛指不同成因的（含矿） 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 底沉淀下来而富集成矿的过程。