Sedex型鉛鋅礦床特征分析

白新悅 楊柳晨 王小釗

摘 要：熱液礦床中的Sedex型鉛鋅礦床由于其規(guī)模大，數(shù)量多，儲(chǔ)量大而占有重要地位，研究該類礦床成因及特征對(duì)于找礦具有重要指導(dǎo)作用。筆者將從沉積噴流礦床的構(gòu)造背景、地質(zhì)及成礦模式等，進(jìn)行分析與研究。

關(guān)鍵詞：熱液礦床；Sedex型礦床；成礦模式

1 熱液礦床

熱液礦床是指含礦熱水溶液在一定的物理化學(xué)條件下，在各種有利的構(gòu)造和巖石中，由充填、交代 及沉積等成礦方式形成的有用礦物堆積體。

1.1形成熱液礦床的必要條件

（1）存在能溶解和運(yùn)送礦物質(zhì)的熱水；

（2）巖石中存有容許溶液流動(dòng)的空隙；

（3）具有礦床沉淀的場(chǎng)所；

（4）具有導(dǎo)致礦床沉淀的化學(xué)作用；

1.2.熱液礦床的分類

（1）按照礦床的形成溫度劃分為：高溫?zé)嵋旱V床（形成溫度：600—300℃）、中溫?zé)嵋旱V床（形成溫度：300—200℃）、低溫?zé)嵋旱V床（形成溫度：200—50℃）；

（2）按成礦地質(zhì)環(huán)境：偉晶巖型礦床、矽卡巖型礦床、斑巖型礦床、火山-次火燒礦床、碳酸鹽型礦床、淺成低溫?zé)嵋旱V床；

（3）按照礦質(zhì)來源和礦床成因：巖漿熱液礦床、層控?zé)嵋旱V床和復(fù)成熱液礦床。

1.3.層控?zé)嵋旱V床

與巖漿活動(dòng)無直接關(guān)系的熱液礦床，只要產(chǎn)在沉積巖地區(qū)，礦石建造與沉積巖類型和巖性有密切的相關(guān)性，稱之為層控?zé)嵋旱V床。如卡林型礦床、密西西比河谷（MVT）型礦床、噴流沉積型（SEDEX）鉛鋅礦、水晶礦床等。這類礦床主要產(chǎn)于地殼淺部和表層，包括造山帶的地?zé)岙惓：蛿嗔?、裂谷帶?nèi)的地?zé)岙惓^(qū)。這些異常區(qū)的地?zé)崮苁箮r層內(nèi)同生水或循環(huán)的地下水的化學(xué)活動(dòng)性增強(qiáng)，包括溶解圍巖中成礦組分的能力，并逐步轉(zhuǎn)化為含礦熱液。

2 噴流沉積（SEDEX）型鉛鋅礦床

SEDEX型礦床成分主要是Zn、Pb以及賦存在閃鋅礦和方鉛礦中的Ag，礦體與鐵硫化物、盆地沉積物呈互層產(chǎn)出。涂光熾教授綜合各家觀點(diǎn)，給出了SEDEX型礦床詳細(xì)的定義：在水溫70—350℃或更高的熱水介質(zhì)中形成的主體，以沉積方式形成于水—巖石界面之上水體中之層狀、似層狀礦體，但也包括此界面之下可能存在的，以充填和交代形成筒狀、錐狀或面型熱液含礦蝕變體，二者可共生或分別出現(xiàn)。SEDEX型礦床成礦時(shí)代主要為古元古代、中元古代和古生代，在世界上廣泛分布，許多大型的金屬礦床和部分鐵錳氧化物礦床、重晶石礦床、金礦床及錫礦床等都與海底噴流沉積作用有關(guān)。

2.1 基本特征

沉積噴流型礦床一般包括兩套成礦系統(tǒng)，即噴口以下的成礦流體補(bǔ)給系統(tǒng)（熱流通道）和其上的海底熱流化學(xué)沉積系統(tǒng)。根據(jù)徐克勤等人研究成果，總結(jié)出SEDEX型礦床的一些基本特征。

（1）礦床伴有典型的噴流沉積巖，以此區(qū)別于其他類型礦床。這些巖石主要是硅質(zhì)巖、條帶狀含電氣石巖或電氣石巖、條帶狀含長(zhǎng)石巖或富長(zhǎng)石巖、透輝巖與透閃巖（或雙透巖）、重晶石或石膏層；

（2）礦床具有層控及時(shí)控特征；

（3）這類礦床的礦體往往呈層狀、似層狀或透鏡體狀產(chǎn)于地層中，且礦體一般隨地層褶皺而褶皺。部分礦床具典型的雙層構(gòu)造，上部為層狀礦體，下部為細(xì)脈狀、筒狀含礦蝕變體；

（4）礦體和礦石具有微層理甚至微細(xì)沉積韻律，常具有順層條帶狀、順層揉皺等構(gòu)造，顯微球粒狀，同心環(huán)帶、生物和鮞狀等結(jié)構(gòu)，反映了同生沉積的特征；

（5）礦體具有明顯的金屬—礦物分帶。垂向分帶：底部 Cu（Au），頂部Zn、Pb（Ag）；底部磁黃鐵礦，頂部黃鐵礦；側(cè)向分帶：近噴出中心的Cu（Au），遠(yuǎn)噴出中心的Zn、Pb（Ag）。在地質(zhì)時(shí)代上也出現(xiàn)相似的分帶性：早期Cu、Zn、Au，晚期Zn、Pb、Ag；

（6）塊狀礦體與頂?shù)装鍘r石接觸界線截然分明；

（7）礦床測(cè)定的值變化較大，既有深源硫，也有海水來源硫及生物來源硫的特征。礦石及圍巖常具有B、Ba、Mg；

（8）SEDEX型礦床的成礦熱液流體主要來自盆地中被埋藏的沉積物在壓實(shí)成巖過程中釋放出（脫水）多種形式的水及其他組分，在多數(shù)情況下熱流體是靠大陸構(gòu)造活動(dòng)區(qū)高異常的熱液地體傳導(dǎo)熱而加熱，并沿同生斷層噴流出海底而成礦。其含鹽度為15%～20%，pH呈中—弱酸性。

2.2 礦物、圍巖及熱液蝕變

遠(yuǎn)噴口和近噴口礦床的層狀相成分以硫化物和其他的熱液產(chǎn)物為主，像碳酸鹽巖、燧石、磷灰石、非熱液成因碎屑等以及化學(xué)和生物沉積巖。大多數(shù)礦床中的主要硫化物礦物是黃鐵礦。層狀礦體的外緣被稱之為遠(yuǎn)端相，通常是由層狀的熱水產(chǎn)物組成，無經(jīng)濟(jì)價(jià)值。與層狀礦體中規(guī)則的層狀產(chǎn)狀不同，噴口混雜體是很不均勻的，一般由塊狀礦帶、交代斑塊等組成，此外還有硫化物、碳酸鹽和硅酸鹽。

與層狀礦體中規(guī)則的層狀產(chǎn)狀不同，噴口混雜體是很不均勻的，一般有塊狀礦帶、交代斑塊、不規(guī)則脈或硫化物、碳酸鹽和硅酸鹽（主要是石英）的浸染。礦物組合主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、鐵碳酸鹽、白云石、石英、電氣石及少量白云母、綠泥石、黃銅礦、毒砂和硫鹽礦物。與SEDEX型礦床有關(guān)的熱液蝕變一般是廣泛分布的，可以在成礦前和成礦后的沉積地層中延伸幾百米，并在側(cè)向上延伸到幾公里。SEDEX型礦床已發(fā)現(xiàn)的蝕變礦物包括石英、白云母、綠泥石、鐵白云石、菱鐵礦、電氣石以及硫化物。

3 成礦模式

對(duì)于SEDEX型礦床的成因，長(zhǎng)時(shí)間以來提出了種種設(shè)想，最流行的成礦模式如下圖所示：

圖中模式分為兩類：左右兩個(gè)系統(tǒng)為一類叫對(duì)流圈模式（也叫海底熱液對(duì)流核模式）；中間為一類叫含水層模式。對(duì)流圈模式認(rèn)為，從現(xiàn)代海底擴(kuò)張中心噴出的熱液流體是一種海水，在張性應(yīng)力條件下，地殼形成了大量微裂隙，這大大提高了巖石的可滲透性，使得流體可以發(fā)生對(duì)流循環(huán)。在循環(huán)過程中，下滲的海水淋濾巖層，形成海底含礦熱液，然后向上噴出海（湖）底及充填噴液通道而成礦。含水層模式認(rèn)為，海水含在可滲透的地層中，被不透水層包圍，并富集有金屬，而后因構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生斷裂，斷裂切割不透水層，溶液被帶出來，在海底形成礦體。從圖中可以看出，這兩種模式都與斷裂有關(guān)，它是礦液運(yùn)移的通道。因此，同生斷裂或長(zhǎng)期活動(dòng)斷裂的存在是沉積噴流礦床形成的關(guān)鍵。

根據(jù)上述兩種成礦模式，Cooke等認(rèn)為SEDEX型礦床的礦體很可能來源于氧化的、貧硫化氫的流體，該熱液來自于同生裂谷階段碎屑沉積物內(nèi)的高壓熱水儲(chǔ)庫(kù)，被細(xì)粒海洋沉積物和碳酸鹽巖所封閉。由于形成 SEDEX型礦床的大多數(shù)流體可能貧還原性硫，所以這類礦床的一個(gè)必須條件是在其沉積的地方要有足夠的還原性硫提供。至于形成在海底的層狀礦床，最有可能的硫源是生物成因的硫化氫，其通常富集在缺氧水體中。

4 研究趨勢(shì)

史奈德于20世紀(jì)早期就將噴流概念引入礦床學(xué)，但真正得到重視和發(fā)展不過十幾年的時(shí)間；雖然隨著深海鉆探計(jì)劃和大洋鉆探計(jì)劃的實(shí)施，對(duì)SEDEX型礦床的研究已取得了重大進(jìn)展，但仍存在不少理論薄弱之處，今后主要的研究趨勢(shì)為：

（1）建立沉積盆地中形成SEDEX型礦床的有利地層層段和空間位置的預(yù)判準(zhǔn)則。這需要對(duì)沉積盆地中控制含金屬熱水集中噴流的所有主要過程都有一個(gè)基本的了解，需要有關(guān)現(xiàn)代沉積盆地水文學(xué)和盆地流體大遷移的控制因素的知識(shí)。然而這方面的研究還沒有系統(tǒng)的理論來支持，故可作為今后的研究趨勢(shì)之一；

（2）對(duì)SEDEX型礦床從成礦作用動(dòng)力學(xué)角度的研究還不足。礦床成因的基本問題歸根到底是成礦作用動(dòng)力學(xué)問題，這是一個(gè)全新領(lǐng)域，涉及到成礦作用的速率、機(jī)制和過程。進(jìn)行這些研究可以使礦床成因研究從靜態(tài)上升到動(dòng)態(tài)，從定性到定量，將有可能突破傳統(tǒng)的成礦模式，建立新的成礦理論；

（3）沉積噴流成礦與超大型礦床之間的關(guān)系研究將繼續(xù)深化。對(duì)我國(guó)來說，SEDEX型是最常見的類型，盡管目前發(fā)現(xiàn)的西秦嶺廠壩、內(nèi)蒙古狼山東升廟等礦床就屬于沉積噴流成礦形成的超大型礦床，但沉積噴流成礦作用與超大型礦床之間的關(guān)系還不明確，超大型礦床的形成必須具備很多重要條件，沉積噴流成礦能否滿足還有待商榷，故今后此項(xiàng)研究仍具有重要的理論和實(shí)際意義；

（4）對(duì)熱水噴流成礦作用的熱動(dòng)力來源研究，以往集中在巖漿侵入活動(dòng)，而沒有考慮像海底火山噴發(fā)這類直接釋放熱能的活動(dòng)對(duì)熱水對(duì)流系統(tǒng)產(chǎn)生的作用。近來的研究發(fā)現(xiàn)，火山直接噴發(fā)促使噴流沉積成礦作用發(fā)生的現(xiàn)象是存在的，應(yīng)予以重視。

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