6-第六章 盆地构造-沉积环境中的热水

1. 概念、特点及工业意义
VMS 金属矿产分布
VMS矿床
2. 容矿围岩分类
(Barrie and Hannington ，1999)
VMS矿床
2. 容矿围岩分类
VMS矿床
2. 容矿围岩分类
VMS矿床
2. 容矿围岩分类
VMS矿床
2. 容矿围岩分类
VMS矿床
2. 容矿围岩分类
VMS矿床
2. 容矿围岩分类
是世界铅锌资源的最主要来源（储量Zn~50％，Pb~60 ％；产量Zn ~31%，Pb ~25%） Pb+Zn的金属储量通常比VMS型矿床大一个数量级 世界21个超大型（矿石储量>1亿t）铅锌矿床中，18个 为SEDEX型，3个为VMS型
Sedex型矿床
2. 成 因
SEDEX型矿床的成因
含矿流体的来源
授课内容
第一节 火山块状硫化物矿床
概念、特点及工业意义 VMS 矿床容矿围岩分类 典型矿例
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
火山成因块状硫化物矿床:也称为与火山 有关的，火山控制的，火山-沉积控制的 块状硫化物矿床。
以典型的多金属透镜状、块状硫化物产出，形 成于海底火山环境。 形成于富含金属的流体，与海底热液对流有关。 与它们最接近的围岩是火山岩或沉积岩。
矿 床 学
Ore Geology 第六章 盆地构造-沉积环 境中的热水成因矿床
授课内容
第二节
第一节 火山块状硫化物矿床
第一节 火山块状硫化物(VMS)矿床 SEDEX矿床 第三节 砂页岩型(SST)(铜)矿床 第四节 黑色页岩中的金属矿床 第五节 密西西比河谷(MVT)型矿床 第六节 微细侵染型(金)矿床 第七节 现代热水沉积矿床
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
其中最大的是西班牙Iberian黄铁矿带（IPB），矿 石储量超过270Mt，金属量850万吨，价值超过 160亿美元。 (Barrie and Hannington, 1999) 整个Iberian黄铁矿带（IPB）有88个矿床，其中7 个超过1亿吨，累计超过15.75亿吨矿石，其中含 有6千多万吨Zn+Cu+Pb。 (Carvalho et al, 1999). 另一个最大的区域是俄罗斯的Urals和哈萨克斯坦的 Rudny-Altai，金属量均超过7千万吨。
Sedex型矿床
2. 特 点
矿体不同部位的矿石具不同的组构特征。
—透镜状矿体中以块状、条带状、层纹状、角砾状 构造为主，矿石结构多为细粒镶嵌结构、草莓状 （生物假象）结构、胶状结构等。显示化学沉积 的组构特点。 —蚀变岩筒中矿石多呈网脉状、细脉浸染状、细脉 状、角砾状构造，结构为不同自形程度的结晶结 构。显示热液充填-交代的矿化特征。
2. 特 点
一个矿床有时由多个“上 层下脉”的双层结构或多 个层状矿体构成
湖南沃溪W-Sb-Au 矿床的剖面结构
SO—Stratiform ores SV—Stringer veins DV—Discordant veins Alt—Alteration blankets
Sedex型矿床
2. 特 点
近源（vent-proximal）矿床：具“上层下脉”的 双层结构（加拿大Sullivan, Tom, Jason; 德国 Rammelsberg） 远源（vent-distal）矿床：为整合的层状矿体 （ 加 拿 大 Howards Pass, Anniv; 澳 大 利 亚 McArthur River）
3. 典型矿例
VMS矿床
3. 典型矿例
VMS矿床 现代黑烟囱
3. 典型矿例
◎
VMS矿床
3. 典型矿例
VMS矿床 黑烟囱的演化
3. 典型矿例
VMS矿床
3. 典型矿例
Sedex型矿床
1. 概 念
沉积喷流型（SEDEX）矿床 （sedimentary exhalative deposit）
—系指通过海底热液喷流作用形成的，主要呈整合 的层状赋存于正常沉积岩系（主要为细碎屑岩和 炭质页岩，次为碳酸盐岩）中的，以发育条带状 和层纹状富硫化物矿石为特征的一类矿床。
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
矿化分带
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
蚀变特征
通常下盘蚀变，上盘几乎不蚀变。 主要蚀变类型：
►绢云母化 ►石英化 ►绿泥石化
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
Bathurst 矿山的VMS 蚀变系统
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
重要工业意义
世界范围内有近800个已知的VMS矿床， 地质储量超过 200,000 t. 估计VMS 矿床的储量可超过50亿吨硫化 物矿石 (Franklin and Hannington, 2002). 包括至少22%的世界Zn产量，6%的世界 铜产量，9.7% 世界 Pb产量 ，8.7% 的 世界Ag产量 和 2.2% 的世界Au产量 。
(Gu et al., 2002, Ore Geology Reviews, 22: 91-116)
30 μm
350 μm
1 mm
200 μm
Sedex型矿床
2. 特 点
Ore textures, Dongbeizhai, Sichuan
(Gu et al., 2002, Ore Geology Reviews, 22: 91-116)
sediment-hosted stratiform ore deposit 热水沉积矿床／海底热泉沉积矿床
以Pb-Zn (-Ag)矿床最为重要，其次为锡石-多金属硫化物 矿床、W-Sb-Au矿床、Fe-Mn氧化物矿床和重晶石矿床等
Sedex型矿床
2. 特 点
SEDEX型矿床的特点
矿床多产在大西洋型被动大陆边缘或克拉通 内部的裂陷盆地中，如陆内或陆缘（克拉通 内部）裂谷盆地、弧后裂谷盆地等。 在时间上，矿床集中分布在中元古代和早-中 古生代（€~D），与全球海水缺氧事件和底 层海水的富H2S相对应；空间上，矿床常单独 出现，区别于成群成串出现的VMS型矿床。
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
矿石矿物
主要有黄铜矿（辉铜矿、斑铜矿）、黄铁 矿、闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿、重晶 石、石膏等 少量毒砂、磁铁矿以及黝铜矿-砷黝铜矿
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
矿石特征
烟囱 条带
浸染
交代脉
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
矿石特征
角砾 角砾
皱纹
网脉
网脉
Sedex型矿床
2. 特 点
矿石的矿物组合相对简单，主要硫化物有黄铁 矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿及少量的黄铜 矿、毒砂、白铁矿和微量的的硫盐矿物；非金属 矿物主要有石英（燧石）、重晶石、碳酸盐（菱 铁矿、白云石）、电气石、绢云母和绿泥石等。
黄铜矿常富集在网脉状矿化带，由此向上和向两侧，黄铜 矿／（方铅矿+闪锌矿）或Cu／Zn+Pb比值、以及方铅矿 ／闪锌矿或Pb／Zn比值降低 重晶石、赤铁矿和燧石等常富集在硫化物矿层的边部或作 为其侧向延伸部分，矿化侧向分带：Cu→Pb→Zn→(Ba) →(赤铁矿)
现代海底VMS矿床一般产在大洋扩张脊和 弧环境 。(Herzig and Hannington, 1995) 矿床通常认为被保存在大洋和大陆初生 弧，裂谷弧和弧后环境。
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
矿床形成构造环境
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
容矿围岩
VMS矿床常产于基性和酸性长英质火山 岩所组成的二元火山岩系中，且绝大多数 的VMS矿床近矿围岩为酸性火山熔岩和火 山碎屑岩，特别是与流纹质岩石伴生的酸 性火山碎屑岩，如白银厂矿床的含矿岩系 主要是钠质流纹岩-钠质英安岩组合。
300 μm
350 μm
1 mm
100 μm
Sedex型矿床
2. 特 点
SEDEX型矿床一般规模巨大，矿石储量通常 100万t-2.5亿t（Howards Pass达4.76亿吨）， 平均3500万t，Zn+Pb金属量平均为300万t； Zn+Pb平均为9-14％，且Zn>Pb，Cu ~1％， Ag 20-110 g/t。此外，Au等也常具工业价值。
世界上，沉积岩为主岩的 热液铜矿约占世界铜产量和储 量15-20%，主要分布赞比亚、 扎伊尔、波兰、俄罗斯等国， 成矿时代以元古代和古生代为 主。
（SST）（铜）矿床
—金属以氯化物络合物或硫氢化物络合物形式搬运。
矿质沉淀机制
—到达海底的喷发流体与冷海水混合，由于温度和压 力的迅速降低、pH值以及流体成分的改变而沉淀出 金属硫化物和脉石矿物。
授课内容
第三节 砂页岩型（SST）（铜）矿床
概述及矿床特征 矿床成因 我国砂页岩型铜矿床
（SST）（铜）矿床
1. 概述及矿床特征
Sedex型矿床
2. 特 点
Stratigraphy of the Sullivan Pb-Zn mine, Canada
Thin-bedded to laminated arenite, siltstone and slate
Sedex型矿床
Reef limestone
2. 特 点
Black pyritic shale
湖南沃溪 W-Sb-Au矿床
Sedex型矿床
2. 特 点
湖南沃溪 W-Sb-Au矿床
Sedex型矿床
2. 特 点
矿体围岩具程度不同（不对称）的热液蚀变
—喷口以下热液通道周围蚀变较为强烈，主要为硅 化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、电气石化等. —喷口以上层状矿体的 围岩蚀变一般仅限于下 盘，构成厚数米至数十 米 ( 最 厚 可 达 200m) 、 侧向延伸数千米的层状 蚀变带；上盘蚀变一般 很弱或无。
Sedex型矿床
2. 特 点
含矿岩系多为海相的、远洋至半远洋静水还 原条件下沉积的黑色页岩、细碎屑岩（粉砂 岩）和碳酸盐岩。
常夹有浊流成因的砂岩、粉砂岩和与海底滑塌有关的角 砾岩、砾岩和粗碎屑岩（同沉积期的断层和地震活动） 含矿岩系以下常有双峰式火山岩和火山碎屑岩(形成于裂 谷期)存在，但矿床的直接围岩中火山岩一般很少或无 在横向上，矿体向两侧过渡为热水沉积岩（喷流岩）， 如条带状含铁建造（BIF）、硅质岩（燧石岩）、钠长 石岩、重晶石岩、电英岩和镁铁碳酸盐岩等
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
VMS矿床
Abitibi Iberian Pyrite Belt
1. 概念、特点及工业意义
Urals
Qilian
Sanjiang
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
世界级主要VMS 矿床和矿区
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
世界级大型 VMS矿床
VMS矿床
Red-gray shale with limestone nodules
Host rocks (D2-3) of the Meggen Pb-Zn sulfide and barite deposit, Germany
2. 特 点
湖南沃溪W-Sb-Au矿床
Sedex型矿床
2. 特 点
矿床的形貌和结构特征取决于距热液通 道系统（喷口）的远近和海底的地形
吨位－品位分布特征
VMS矿床
2. 容矿围岩分类
品位吨位分布模式
VMS矿床
3. 典型矿例Biblioteka 典型矿例－日本Kuroko
VMS矿床 典型矿例－日本Kuroko
3. 典型矿例
VMS矿床
3. 典型矿例
VMS矿床
3. 典型矿例
VMS矿床 热液蚀变形式
3. 典型矿例
VMS矿床
3. 典型矿例
VMS矿床
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
主要矿产
Zn, Cu, Pb, Ag 和 Au最为重要 经常共伴生有Co, Sn, Se, Mn, Cd, In, Bi, Te, Ga,Ge. 部分矿床含有大量的 As, Sb 和Hg.
多种金属：抵御价格变化
VMS矿床
1. 概念、特点及工业意义
矿床特征－大地构造环境
Sedex型矿床
2. 特 点
Fine laminated W-Sb-Au ore, Woxi, Hunan
Sedex型矿床
2. 特 点
Fine laminated W-Sb-Au ore, Woxi, Hunan
Sedex型矿床
2. 特 点
Ore textures, Dongbeizhai, Sichuan
—水主要来自于下渗循环的海水和沉积物压实过程 中释放出的同生水(孔隙水、结晶水和结构水)。 —金属组分主要通过下渗海水在沉积柱中循环萃取 获得。 —含矿流体的温度范围为100-300℃。
Sedex型矿床 含矿流体的迁移
2. 成 因
—含矿流体主要在重力（密度差）驱动下沿同生断 裂上升，在海底沉积物/海水接触面附近成矿 。