现代科技综述知识文库：萨布哈成矿作用

1、现代科技综述系列萨布哈成矿作用科技是人类区别于动物的重要文明之一，是人类对自然规律研究和利用的学科。本文提供对科技基本概念“萨布哈成矿作用”的解读，以供大家了解。萨布哈成矿作用在地质历史时期和现代，均存在一种特殊的地质)地貌景观：萨布哈环境。在地形起伏极为平缓的海岸上，由风的作用或潮汐所产生的水流，可以周期性地漫过广阔的海岸区，甚至可以比正常的日潮水位高出数米。此种广阔的潮坪称为潮上坪。倘若当地气候支配了潮上带的地表，例如极端炎热和干旱，纯蒸发率很高，往往会在潮上带的地表形成盐类的堆积。这种被盐类物质所覆盖的地表景观，在中东地区的阿拉伯国家称之为萨布哈(Sabkha)。实际上它指的是中东地区荒

2、无人烟的蒸发岩平原。20世纪60年代，DJKinsman(1969)曾描述过波斯湾Trucial海岸的萨布哈环境。该萨布哈组成一个线形的海岸带，坡度十分平缓(11000)，平均厚度约06m，宽90km。在萨布哈内或其上形成一层“盐壳”，组成矿物有石膏、硬石膏、岩盐、天青石和白云石等。大体同时，GPButler和GEvans等人对萨布哈的形成和发育，以及萨布哈内的矿物组成作了许多研究。他们认为，贫瘠的萨布哈通过孔隙水中蒸发盐类的沉淀作用和风力的垂向加积作用，以及潮汐流搬运的砂和钙质泥的加积作用，可穿越潮间带的藻类沉积物的边界范围向海洋方向推进，从而在向海一侧和向陆一侧可出现不同特征的矿物堆积。此

3、类矿物是成岩作用的产物，而不是原生的沉积作用的产物。于是人们认识到，成盐作用除一般的蒸发岩盆地在水下沉积各类盐物质之外，还存在一种很特殊的成盐环境，即萨布哈环境，其成盐作用的沉积界面处于空气中。进入70年代，对萨布哈环境和在此环境中的成矿作用的认识，有了长足的进步。在波斯湾地区，由于蒸发率高达128cma之多，而降雨量平均仅为38cma(Butler1969)，因而Hsu和Schmeider(1973)提出，这样高的蒸发率必然会导致在萨布哈中形成一种垂向的水动力梯度。由于孔隙水的丧失造成水动力势能向上减小，因而发生了蒸发泵流的作用或泄流作用。先是向侧方然后是在垂向上进行“泵流”的泻湖盐水和大陆

4、水，在萨布哈的表面进行泄流。被蒸发的大陆地下水和泻湖盐水的相对数量，取决存在于二者之间的动力平衡。1974年，ARRenfro对萨布哈的环境做了最为清晰的论述。他指出萨布哈可分为两种，一种称为海岸萨布哈，它与部分封闭的海相邻接；另一种称为大陆萨布哈，它分布于大陆的洼地中。最有利于萨布哈发育的是能引起大量蒸发的极端炎热和干燥的气候条件。就成矿作用而言，海岸萨布哈起主要作用。海岸萨布哈一般是沿着填积的、后退的海的超潮边缘形成的，向海一侧与半封闭的泻湖交界，向陆地的一侧与沙漠交界。由于地下水(海水补给和陆源水补给两种)经过萨布哈蒸发排出，这就形成一个对萨布哈的水力梯度，从而导致来自海水的地下水由海向

5、岸流向萨布哈，陆源地下水则由陆地朝海方向流向萨布哈。在萨布哈外(向海一侧)为潮间泥滩，此种泥滩一般被捕集沉积物的兰绿藻丛所覆盖。在由藻类覆盖的沉积界面之下，由于厌氧细菌的作用，常使被埋藏的藻类腐烂而形成黑色软泥。如果萨布哈朝海的方向推进，潮间藻丛必为蒸发盐类物质所覆盖，而萨布哈的尾端会被退覆的陆相沉积物所掩埋。ARRenfro根据对现代萨布哈的观测和对与蒸发岩有关的金属矿床的野外观测，如德国的含铜页岩、非洲的含铜带、美国密执安的Nonesuch矿床等的观测，认为自然界中有许多重要的金属矿床的形成是与萨布哈的发育与演化有着密切的关系。由萨布哈作用形成矿床的过程是：(1)开始时需要有一个海侵的过程

6、，在此期间充满H2S的藻丛相必定会向陆地移动超覆于其邻近沙漠的含氧沉积物之上。与此同时，海源地下水把陆源地下水挤向内陆，当沉积物供给和沉降达到平衡时，海侵即行停止，造成了一个初期的萨布哈，直接覆盖在沙漠的陆源碎屑上。(2)当沉积物供给超过沉降速度时，发生海退。随着海退过程使得有“盐壳”的萨布哈越过具强烈还原性的潮间泻湖有机沉积层的近陆尖灭边缘向盆地推进。与此相应，大陆水补给的地下水同时向海一侧挤退海源地下水。这种含金属和氧的地下水通过地表的强烈蒸发由下而上，通过藻丛淤泥层到达蒸发排泄区，即萨布哈表层。在这一过程中，充满H2S的藻丛层起一种“还原膜”的作用。那些可穿透此“膜”的成分，如盐类成分穿

7、膜到达地表后即沉积下来形成“盐壳”。而大多数游离的金属，则与H2S相结合形成金属硫化物沉淀下来。显然，此黑色淤泥层中的藻类和细菌起了一种潜在的捕集金属的作用。沉淀的顺序主要依照金属硫化物溶解度的大小，大体沿地下水蒸发流动方向的垂直方向沉淀下来，从而造成一种特殊的矿物斜切分带现象。由上可见，这是一种在特殊地质环境中发生的一种特殊成矿作用，它依靠的是蒸发泵流作用(Evoporativepumping)。水的流动不是以重力而是以太阳能的作用效应发生高蒸发作用而产生的一种垂向(由下而上)的水动力梯度，这种水动力作用是萨布哈形成金属矿床的核心。80年代以来，人们对在萨布哈环境中得以形成矿床或工业矿体，提

8、出了需要具备的基本条件：很高的蒸发率，蒸发量远大于降雨量：地下水中含有丰富的金属组分；在藻丛沉积层中有足够数量的还原剂；持续不断的萨布哈和潮间带的沉积作用。此外，人们还总结出由萨布哈成矿模式形成的矿床所具有的基本特点：矿床赋存于较浅的半封闭的泻湖或内陆海岸边的沉积地层中；含矿层岩石为还原性的，一般为迭层状的灰色至黑色的页岩、砂岩和白云岩；含矿层之上即上覆岩层为白云岩、石膏和石盐等含盐层，下伏岩层为红色层或其他被氧化的陆相碎屑沉积层。根据观测表明，萨布哈环境所能存在的时间的长短，取决于是否存在稳定的沉积条件。在Trucial海岸潮间带上部(藻蒂)和萨布哈的平均为07m的沉积物，堆积了大约3500

9、a左右。根据这一观测数据，人们成功地对一些古萨布哈环境和成矿可能性进行了论证。例如意大利、加拿大、美国和德国等地均有巨厚的古老萨布哈沉积，而且其中均有金属矿床的形成。特别是中欧的Zechstein的Mansfeld“含铜页岩”，对其成因曾是长期争论不休的难题。“含铜页岩”指的是产于欧洲许多国家(英国、荷兰、德国、波兰)的晚二迭世的一层薄的海相炭(沥青)质泥灰岩，其覆盖面积达60万km2(其中含矿面积约1200km2)。在Zechstein盆地的东南部(接近陆地部分)，含矿性(Cu、Pb、Zn为主，其余有Ag、V、Cr、Ni、Mo、Co等)最好；向盆地远端的西北地区，含矿性明显变差。“含铜页岩”

10、中Cu、Pb、Zn的堆积量与海岸的距离有关：Cu主要富集于近岸带，Zn的富集部位距海岸最远；Pb富集部位处于Cu与Zn之间。就沉积层的剖面来看；在“含铜页岩”之上则被白云岩和石膏所覆盖。从而构成了一个典型的萨布哈剖面。这样的地层剖面，显然表明当时所处的环境具有极为炎热、干旱的气候条件。萨布哈成矿作用已成为当前层控矿床理论中的最重要的成矿机制之一。【参考文献】： 1 Butler G P. Modern evaporite deposition and geochemistry of coexisting brins,the Sabkha,Trucial coast ,krabian Gulf

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