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第七章热液矿床一、概念、特征及工业意义(一)概念含矿热液在有利构造及岩石中通过充填及交代作用使有用组分富集而形成的矿床。(二)矿床特征1.矿体与围岩关系属后生矿床,矿体不受原生构造控制,围岩往往有不同程度蚀变。2.成矿作用特征大多数矿床为多期多阶段形成。3.矿体特征矿体受构造控制,矿体形状与构造和成矿方式有关,充填矿床矿体为脉状、网脉状;交代矿床矿体为不规则状、凸镜状、似层状。4.矿石特征矿石中金属矿物:主要是硫化物、氧化物、砷化物、含氧盐;常见的有用非金属矿物及脉石矿物:碳酸盐、硫酸盐、含水硅酸岩、石英等。矿石多具栉状、对称带状、角砾状、晶洞状、皮壳状,也可见浸染状及块状构造。
5.成矿温度形成温度较低,一般多<400ºC。(三)工业意义1黑色金属矿产:Fe、Ni、Co等2有色金属矿产:Cu、Pb、Zn、Hg、Sb、W、Sn、Mo、Bi等3贵金属矿产:Au、Ag等4稀有、分散和放射性矿产:Li、Be、Ge、Ga、In、Cd等5非金属矿产:硫、石棉、重晶石、萤石、水晶、明矾石、冰洲石等二、矿床分类热液脉型矿床的情况较为复杂,许多矿床的成因存在较大争论。因此,其分类的认识也不尽一致。(一)成矿深度分类
表成:形成深度为0m~n×100m浅成:形成深度为n×100m~1.5km中深:形成深度为1.5km~3km深成:形成深度>3km(二)成矿温度分类
1.高温热液矿床成矿温度:>300ºC矿物组合:黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、磁铁矿、镜铁矿、绿柱石、锂云母、黄玉、铌(钽)铁矿、萤石等。围岩蚀变:钾长石化、钠长石化、云英岩化、电气石化、硅化等。
2.中温热液矿床成矿温度:200~300ºC。矿物组合:黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等。围岩蚀变:绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化、硅化等。3.低温热液矿床成矿温度:<200ºC。矿物组合:辉锑矿、辉铜矿、辰砂、雄黄、雌黄、金银的硒化物及碲化物等。围岩蚀变:高岭土化、白云石化、明矾石化、玉髓化及蛋白石化。(三)根据形成的地质环境及热液来源进行分类形成深度和形成温度分类方案的不足:1)深度和温度不是确定矿床成因的主要因素;2)精确确定深度和温度较为困难;3)没有考虑热液的不同来源来源。考虑成矿地质条件和成矿热液来源的情况下,热液脉型矿床较为合理的分类如下:
岩浆热液矿床由岩浆结晶分异过程形成的汽水热液作用形成的矿床,主要有岩浆气液交代矿床和岩浆热液充填-交代矿床
地下水热液矿床碳酸盐岩层中的脉状铅-锌矿床、碳酸盐建造中的金矿床、砂页岩中的脉状铜矿床、砂岩中的铀-钒矿床、碳酸盐岩和砂岩中的脉状水晶矿床
喷流沉积型矿床又称为SEDEX矿床,由海底喷流沉积-成矿作用形成的铅-锌矿床,成矿模式主要有盆地压实卤水模式和海底热液对流模式
火山热液矿床与火山活动有关的热液的成矿作用形成的矿床
变质热液矿床变质过程形成的热液,通过萃取、迁移成矿物质而形成的矿床三、岩浆热液矿床(一)概念:
由岩浆结晶过程中分馏出来的气液形成的热液矿床。与侵入体具有密切时、空及成因关系,热液来源于岩浆,但不排除地下水参与。(二)矿床类型及成矿作用1.岩浆气液交代矿床(岩浆自变质矿床)(1)概念
岩体在自身气液交代作用下形成的矿床。(2)有关矿产与酸性、碱性岩体有关的稀有及稀土元素矿床。与酸性岩(包括顶部围岩)云英岩化有关的钨、锡、钼、铋等矿床。与镁质超基性岩有关的蛇纹岩、石棉、滑石及菱镁矿等矿床。(3)成矿作用模式富含挥发分的岩浆演化(结晶分异):超临界流体分离,萃取岩浆中成矿物质;岩浆气液作用早期(>300ºC):形成W、Sn矿化;岩浆气液作用中期(300~200ºC):形成多金属矿化;岩浆气液作用晚期(50~100ºC):形成菱铁矿、菱锰矿、菱镁矿化和非金属矿化。成矿作用可分为岩浆结晶作用和热液交代作用。花岗岩类的气液交代成矿模式及空间分带:(图7-1)晚期钠长石、钾长石化→Mo云英岩化→Ta、Li、Be、W早期钠长石化→Be、Nb、(Ta)、Zr、REE早期钾长石化→Nb、REE图7-1花岗岩类自变质及矿化分带示意图
2.岩浆气液充填交代矿床(1)概念指产于岩体内外接触带及其附近,由岩浆分泌出来的含矿热液以充填交代方式形成的矿床。(2)成矿作用B.H鲁缅采夫的成矿模式(图7-2)(三)矿床特征
1.与岩体的关系(1)与矿化有关的岩体多为中酸性、酸性及碱性(复式)小岩体(2)矿体(脉)产于岩体的顶部、边部、内外接触带及其附近,可出现有规律的分带(正向和逆向)。(3)成矿时间与岩体侵入成岩时代近于一致或稍晚。图7-2岩浆充填交代矿床成矿模式示意图(鲁缅采夫)
(4)矿种与岩体显示一定程度的成矿专属性(同矽卡岩矿床),常显示与岩体间成矿物质上的联系(含锡岩体:Sn>10ppm,含钼岩体:Mo>4ppm)(5)成矿流体的氢氧同位素特征:δ18Ο=(6-9)‰;δD=(-48〜-80)‰2.矿化特征(1)矿体
由于受构造控制明显;矿体多呈不规则的脉状、串珠状等,常沿一个方向呈燕行排列,也可见扁豆状或似层状矿体;
(2)矿石多具粗粒结构,带状或对称带状构造;矿石成分主要是氧化物和含氧盐类,其次为硫化物;富含矿化剂的矿物:主要有电气石、黄玉、云母等,金属矿物:磁铁矿、磁黄铁矿、锡石、白钨矿、黑钨矿、赤铁矿、辉钼矿、辉铋矿、闪锌矿、毒砂、自然金等。非金属矿物:主要有石英、长石、角闪石等。3.围岩特征(1)高温热液矿床的围岩多为化学性质不活泼的岩石,并多以充填矿床为主;(2)中-低温热液矿床多为化学性质活泼的围岩,充填作用及交代作用形成的矿床均可见;(3)渗透性好的围岩对矿化有利。四、地下水热液矿床(一)概念由地下水(大气降水和部分建造水)热液形成的矿床。形成深度大多为2km~0m矿体受构造控制,形态复杂多样。(二)矿床特点
1.矿床多产于沉积岩区,成矿通常与岩浆岩无直接关系。
2.矿床受地层、岩相、岩性控制明显。3.矿体多呈似层状、凸镜状及脉状产于特定的地层层位,常沿一定的岩性层、层理、层间构造及断裂、裂隙分布。4.矿石的矿物成分简单,有用矿物种类较少。5、成矿温度多属中、低温。围岩蚀变较弱,多见硅化、白云石化、粘土化、重晶石化、退色化等。6、H2O的氢氧同位素值接近大气降水线,δ34S多为高负值或高正值。(三)重要的矿床类型砂(页)岩型铜(铅锌、铀)矿床卡林型金矿床碳酸盐岩中的脉状铅锌矿床(密西西比河谷型)硅酸盐岩及砂岩中的水晶矿床(四)砂(页)岩型铜矿床1、工业意义常构成大型、特大型矿床矿石品位高多伴有Pb、Zn、Ag、Co、U(占世界储量的30%)矿化。2、大地构造环境海相-被动大陆边缘及边缘凹陷(被动大陆边缘:构造上长期处于相对稳定状态的大陆边缘。其地壳是洋壳到陆壳的过渡,大陆和海洋位于同一刚性岩石圈板块内的过渡带。它没有海沟俯冲带,早期裂开阶段位于板块内部,随后被动地随着裂开的板块而移动,故无强烈地震、火山和造山运动);陆相-大陆板块内部的裂谷、(断陷)山间盆地。3、含矿岩系
海相:为海侵岩系,自下而上依次为红色三角洲相砾岩、砂岩、粉砂岩、浅海相(黑色)页岩、白云岩。
陆相:河流冲积相及湖相红色碎屑岩系,岩系上部常见蒸发岩系,红层之下常为含煤岩系。4、矿体特征呈层状、似层状、凸镜状顺层产出(界线可穿层理,也可见脉状者);围岩蚀变有退色化、白云石化、粘土化、重晶石化。5、矿石及其分带主要金属矿物辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿和黄铁矿。矿体位于红(紫)色岩石(层)与灰色岩石(层)的过渡带上,从灰色层边部向内部,上述矿物依次分带(图7-3):灰色层+黄铁矿带→混合矿带→辉铜矿带→红色层6、成因及成矿机理海相:以赞比亚页岩型铜矿床为例(图7-4)成矿物质通过陆壳风化进入地表水→地表水汇入海洋→沿大陆坡沉积含矿岩系→由大陆向海洋方向,沉积环境由氧化变为还原,形成辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、黄铁矿分带。陆相:图(7-5)图7-3滇中砂岩铜矿床剖面图1-灰色层边界;2-红色层;3-粉砂岩及粉砂质泥岩;4-含砾中粗砂岩;5-中细砂岩;6-混合矿带;7-黄铁矿带;8-辉铜矿带图7-4赞比亚页岩型铜矿床的矿物和金属分带的立体图解图7-5一个陆相砂岩铜矿的成矿模式1-红色泥质粉砂岩及泥岩;2-红色渗透性砂岩;3-红色砂砾岩;4-浅(灰、灰白或灰绿)色层(退色带);5-辉铜矿带;6-斑铜矿带;7-黄铜矿带;8-黄铁矿带(非矿化的退色带)
(五)卡林型金矿床20世纪60年代,美国内华达州卡林地区发现,主要产于碳酸盐岩建造中的微细浸染型金矿床。矿床特征:
1)矿石品位低,矿床规模大;2)矿体与围岩无截然的界线,呈现逐渐过渡关系;3)矿石的金主要呈显微-次显微形式赋存在载金硫化物中(如黄铁矿、毒砂等);4)普遍发育中低温热液矿物组合,以及Au、As、Hg、Sb、Tl等元素对地球化学异常。中国的卡林型金矿床主要分布在滇黔桂、川甘陕这两个“金三角”地区。1、大地构造环境卡林型金矿床产出的构造环境主要为裂谷带和弧后盆地,这些地区多是地幔柱活动区。太平洋东岸的卡林型金矿床位于美国西部的新生代弧(陆缘弧)后盆岭式裂谷带内。中国目前发现的卡林型金矿床大多分布在扬子地块周缘的古裂谷带和弧后盆地。如:滇黔桂地区的卡林型金矿床位于扬子地块西南缘的晚加里东-海西期右江裂谷带;川陕甘地区的卡林型金矿床与扬子地块西北缘加里东-印支期秦岭陆间裂谷活动有关。地幔柱观点认为,美国卡林型金矿区域成矿构造背景(黄石公园地幔柱活动区)与中国滇黔桂、川陕甘地区(峨眉山地幔柱活动区)基本类似。2、岩浆岩条件位于较大规模岩浆活动区(地幔柱活动区)的边缘和邻区。矿区仅见少量以岩脉或岩墙产出的中酸-酸性(花岗闪长质-花岗质)侵入体和辉绿岩、煌斑岩等。有研究认为,这些浅成侵入体可能为金矿成矿作用提供了热源,甚至提供部分成矿流体。以美国卡林型金矿床为例。矿集区的岩浆作用分三期:1)43~34Ma,大量中性到富硅、高钾钙碱性熔岩和凝灰岩喷发;2)34~18Ma,长英质岩浆侵入作用;3)18~6Ma,典型的双峰式火山作用。其中,43~34Ma的火山活动及其关联的张性构造、金成矿作用与黄石地区的地幔柱活动(热点)关系密切。3、含矿岩系特征含矿地层的形成时代广泛。美国卡林型金矿床含矿围岩时代从寒武纪到三叠纪。中国卡林型金矿床含矿围岩时代从元古宙到中生代都有。岩系主要为海相沉积岩。
岩性为含炭质或泥质碳酸盐岩,主要包括含炭质粉砂质灰岩、白云质灰岩、条带状灰岩及角砾岩等。次为钙质粉砂岩、泥质粉砂质凝灰岩、角砾岩。美国卡林型金矿带含矿岩系:1)原地的大陆架碳酸盐岩和碎屑岩层序;2)外来的主要为硅质碎屑岩的层序;3)密西西比纪晚期的超覆层序。滇黔桂、川甘陕含矿岩系主要是含钙碎屑岩和碳酸盐岩。4、控矿构造构造是卡林型金矿床重要的成矿地质条件,对金矿化的控制作用甚至强于地层。在不同的矿带或矿集区,构造控矿作用有不同的表现。美国卡林型金矿区:区域上,金矿床分布在与大陆边缘构造有关的推覆体构造的内部或其附近。矿区内,矿体由受高角度断层控制的强烈蚀变带和上部的层状矿化组成。脆性岩石中,矿体可赋存于高角度断层或其次级断裂中。化学性质活泼的岩石中,形成较大的似层状矿体。一般情况下,矿床中既有似层状矿体、也有受断层控制的矿体。中国卡林型金矿床主要受压性或压扭性断裂带、区域不整合面、岩性差别大接触面、层间滑脱等构造控制(图)。卡林型金矿床断裂控矿示意图5、矿体特征一般呈不规则的似层状、凸镜状矿体产于一定的层位,这类矿体与围岩界线不清晰,与围岩呈渐变关系。此外,也有呈脉状、条带状产出的矿体。美国卡林型金矿带的三种矿化类型:1)粉砂质碳酸盐岩层中的层状交代矿体矿体一般呈似层状与地层近于整合;2)脉状矿体矿石品位较高,矿化与蚀变局限于断裂构造中;3)网脉状矿体形成于构造交叉部位,含矿岩石强烈变形和破碎,矿石具有浸染状构造。中国卡林型金矿:受有利岩性和断层控制,很大一部分受层间断层的控制。6、围岩蚀变
常见去碳酸盐化、硅化、硫化物化(黄铁矿化、毒砂化等)、高岭土化、重晶石化等。金矿化与去碳酸盐化、硅化的时间最为接近,因此矿化在去碳酸盐化和中等硅化的岩石中最强烈。典型卡林型金矿床热液蚀变时空构架(空间上远→近,时间上早期→晚期):去碳酸盐化→硅化→泥化去碳酸盐化:分布广泛,以围岩中方解石/白云石部分或完全淋滤为特征,一般发育在深部,浅部发育方解石脉。硅化:形成似/碧玉岩,从网脉状交代到完全交代围岩,范围一般小于去碳酸盐化,金矿化重要指示标志。7、矿石特征共生矿物复杂,常见金属矿物是黄铁矿、毒砂、辉锑矿、辰砂、雄黄和雌黄等,其中黄铁矿和毒砂是主要载金矿物;脉石矿物主要为石英、方解石/白云石、重晶石和粘土类矿物。黄铁矿和毒砂形成于主成矿期,金多为肉眼不可见的显微-次显微金形式赋存于其中;或吸附于炭质矿物和粘土矿物上。主成矿期形成含铊矿物是重要矿石特征。雄黄和雌黄等形成于成矿晚期阶段;重晶石、辉锑矿和晚期方解石形成于成矿最晚阶段。Au-As-Sb-Hg-(Tl)是典型的“卡林型”地球化学组合。中国的卡林型金矿床中,Tl(铊)的地球化学异常大多不明显或根本不存在,金以自然金形式包裹在黄铁矿、毒砂、炭质和粘土矿物中。
8、矿床成因由于控矿地质条件(岩浆岩、含矿建造和构造)与成矿要素(矿源、热源和水源)之间关系的复杂性,成因问题存在争论。根据对矿源的认识,可分:1)岩浆成因说浅成侵入体提供矿源和热源,在岩浆热液系统的远端(大气降水为主)交代成矿。2)沉积成因说成矿物质来自地层。目前研究进展(岩石学、REE、同位素和包裹体资料):成矿物质来自地层,流体以大气降水和建造水为主,热源与岩浆体系的火山-侵入活动有关。两种成因认识的关键差别:岩浆说认为金来自岩浆热卤水,沉积说认为金在地层中被活化、迁移。微细浸染型金矿床的成矿模式(据Giles和Nelson)(六)碳酸盐岩型铅锌矿床该类型矿床在全球许多地区均有分布,但最典型的矿集区则位于美国中部的密西西比河流域。以规模大、发现早、研究程度深而著称。此类矿床称为“密西西比河谷型”或“密西西比型”矿床,简称MVT矿床。在20世纪30~40年代,被称作远温矿床。20世纪中叶,在摆脱岩浆热液论的束缚后,建立了MVT矿床的分类概念,盆地流体侧向运移机制成为该类矿床形成机制的新论断。1、MVT矿床的分布1)全球分布
北美洲最为发育,包括美国田纳西州、密苏里州、俄克拉何马州、堪萨斯州、密苏里州、威斯康星-伊利诺伊州的矿集区,加拿大西北地区、不列颠哥伦比亚省、新斯科舍省、纽芬兰省的矿集区或矿床。
欧洲比较发育,波兰的上西里西亚、爱尔兰、奥地利、法国南部、西班牙北部、南斯拉夫、意大利等地均有产出。其他大陆也存在一些MVT矿床,如亚洲伊朗、大洋洲澳大利亚、南美洲巴西和秘鲁、非洲纳米比亚和摩洛哥等。全球MVT矿床分布示意图(Leach,2008年来华讲学资料)2)中国分布
主要集中在扬子地台及其周缘地区:西缘的川滇黔交界地区(云南会泽、茂租,四川大梁子、天宝山、赤普等)北缘的秦岭南部地区(陕西马元,湖北竹溪—古城、神农架等矿区)中部的湘鄂地区(湖南李梅、董家河、白云铺等)南缘的桂粤地区(广东凡口,广西泗顶、后江桥、北山等)。此外,塔里木盆地西南边缘发育有塔木-古兰卡铅锌矿带等。川滇黔交界地区是中国MVT矿床最为集中的地区。中国MVT矿床分布示意图2、地质背景1)大地构造环境有利大地构造环境为俯冲碰撞环境靠近克拉通一侧的部位:通常产于造山带前陆相对平坦的、未发生后期变形的岩石中,位于克拉通边缘沉积盆地内古隆起带之上或附近(距造山带600km以内),与板块俯冲形成的局部伸展环境有关;另有一些矿床产于前陆逆冲推覆带环境,这些矿床的容矿岩石发生了后期变形作用。少数矿床则产于大陆伸展的裂谷或裂谷环境附近,在这些地区沉积地层受到一期或者多期正断层的控制,表现出一系列的不整合接触。
2)含矿岩系以碳酸盐岩建造为特色,主要为白云岩、交代灰岩或白云岩的白色亮晶白云岩,完全产于灰岩中的矿床相对较少。虽然在部分矿区沉积相(如生物礁相、潮坪相等)控制着矿体的展布,但是,也有一些矿床不受这些沉积相的控制,如中国川滇黔矿集区等。因此,相对于沉积相而言,围岩地层的岩性(或渗透性)对矿体的展布起着更为重要的作用
3)成矿时代全球MV矿容矿岩石的时代范围从元古宙到白垩纪,主要形成于古生代的寒武纪-奥陶纪、泥盆纪-石炭纪,少数形成于志留纪和二叠纪,元古代地层中很少发育MVT矿床。在中国,晚震旦世地层是MVT矿床较为发育的地层之一。矿床形成于围岩成岩作用之后,为后生矿床。虽然围岩的年龄可以确定,但是矿化的时间却很难肯定,目前仅有少数几个矿床获得了成矿年龄。Leach等(2001)总结了全球几个典型矿床的形成时代,主要形成于泥盆纪-三叠纪早期和白垩纪-第三纪2个阶段,认为该类矿床和全球大尺度收缩汇聚构造之间存在着直接联系.3、矿集区规模和多样性1)国外矿集区规模
在沉积盆地边缘常呈群分布,形成MVT矿集区,矿集区分布面积一般为数百,甚至数千平方公里。每个矿集区中又包含有几十至数百个矿床,如:Pinepoint矿集区包括80多个矿床,单个矿床储量大多变化于20~200万吨,最大的矿床储量为1800万吨;UpperMississippi河谷矿集区包括将近400个矿床,单个矿床储量变化于10~50万吨,最大矿床储量可高达300万吨2)中国矿集区规模中国存在几个MVT矿集区,每个矿集区含有1到200多个矿床不等,如:川滇黔矿集区分布面积14.6km2,包含40多个铅锌矿床,单个矿床储量大多变化于1~200万吨。
3)矿集区多样性每个矿集区内,各个矿床显示出相似的特征,包括矿物组合、同位素组成以及矿石结构、构造。不同矿集区之间存在差异性,主要表现在每个MVT地区有着自己独特的矿物共生组合、成矿控制机制、围岩等。如:美国的OldLead矿带矿石矿物以方铅矿为主,铅含量远大于锌含量,北阿肯色州区、密苏里中部地区以闪锌矿为主,同时方铅矿和重晶石并重;控矿因素也各不相同,如Pinepoint矿区,礁组合控制着矿体的展布,UpperMississippi矿区基底隆起和断裂构造是主要的控矿因素,中国的川滇黔地区地层和断裂系统是主要的控矿条件4、矿床特征1)含矿地层MVT铅锌矿床一般分布于固定的含矿层位,在同一矿集区内,往往出现多个层位的矿化,但是仅有一个或少数几个主要的含矿层位地层层序中的下部透水层和上部隔挡层(页岩或灰岩)对矿床的形成起着重要作用,白云岩具较高的孔隙度或渗透率,可能是矿体赋存于白云岩的主要原因,也可能是导致白云岩中MVT矿床规模相对较大,Pb、Zn、Ag品位较高的原因之一
2)矿体特征就矿集区尺度,MVT铅锌矿床的矿体通常具有层控特征;就单个矿床尺度来看,矿体形态极不规则,可为顺层产出的似层状、板状、线状等,亦可为穿层的筒状、柱状、团块状、脉状、透镜状、不规则状等;受地层控制的矿体在顺层方向可以延伸几十米到几百米,而矿体厚度一般为几分米至几十米,各矿体彼此相连,也可有尖灭再现的特征;受断裂控制的矿体的形态和大小变化很大,可从厚度较小的透镜状、囊状、脉状(陡倾裂隙控制的),到厚度较大的筒状矿体,矿体与围岩之间界线清楚;受古岩溶控制的矿体往往呈不规则状;这3种类型的矿体可共存于同一矿区内。
3)矿物组合特征MVT矿床的矿物组合简单,原生矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白铁矿等,脉石矿物主要为白云石、方解石、石英等,一般不含黄铜矿、斑铜矿、自然铜等;在个别矿集区中萤石、重晶石较为发育,常伴生有含Ag、Cd、Ge、Ga、Ni等元素的矿物;通常银的含量比较低,但个别矿床的银含量可以很高;大多数MVT矿床金属元素分布形式单一,仅少数矿集区有矿化分带现象。
4)矿石组构主要结构有粒状、交代、交代残余、胶状、包含、溶蚀、穿插、草莓状及团粒状等;构造主要有块状、角砾状、浸染状、网脉状、脉状、条带状等。开放孔隙充填形成的矿石,硫化物和脉石矿物主要以粒状、溶蚀、树枝状和胶状结构形式存在;但构造有所区别,硫化物以块状、角砾状、网脉状构造为主,脉石矿物以条带状、脉状构造为主。溶解坍塌角砾岩化形成的矿石,以溶蚀、交代、穿插结构为主,构造则以角砾状、网脉状、镶嵌状、胶结状、脉状和韵律层构造为主。沉积作用下形成粒状结构,层状和浸染状构造发育,硫化物的粒度变化较大,从细粒到粗粒,沉积顺序通常为黄铁矿(白铁矿)→闪锌矿→方铅矿
5)围岩蚀变
MVT矿床的围岩蚀变通常与碳酸盐岩的溶解、重结晶、热液交代和角砾岩化作用形成的碳酸盐化有关,此外,还伴有硅化和粘土化。热液白云岩是MVT矿床的显著特征,通过热液交代作用往往在矿体周围形成明显的白云岩蚀变晕;硅化的发育与否在很大程度上依赖于矿石沉淀温度和成矿流体规模;蚀变粘土矿物仅在部分矿区的局部地段发育,不能作为MVT矿床的标志蚀变矿物。
5、控矿地质因素1)断层和破碎带断层和破碎带是MVT地区重要的控矿因素,许多矿体集中产于张性断层带内及其附近。2)溶解坍塌角砾岩在大多数的MVT矿区内,先存的溶解坍塌角砾岩和与之有关的碳酸盐溶解对矿石的沉淀起着重要控制作用。3)岩性边界页岩不透水层,对流体迁移起到隔挡作用。4)礁组合礁和障壁沉积是地层层序的一部分,沉积相突然变化产生了强烈的渗透率反差,是导致矿物沉淀的有利条件。5)基底隆起一些矿床产于基底隆起之上或附近,而基底隆起控制着沉积相、角砾岩化、断裂作用和砂岩含水层的尖灭。6、成矿模式1)流体运移模式
地形或重力驱动模式其过程为流体在重力的驱动下,在盆地边缘造山隆起区,在页岩地层的阻隔下,沿碳酸盐岩或砂岩等透水层运移。沉积和压实作用模式驱使流体发生运移的原动力为沉积压实作用和成岩过程中孔隙度变化引起的压力梯度。
热-盐对流循环模式主要是盐度、温度差异导致的对流循环。2)金属沉淀机制还原硫模式金属离子和还原硫共存于同一流体体系,这一低pH值流体如在运移过程中发生物理化学条件改变则发生金属沉淀。硫酸盐还原模式成矿流体中的硫酸盐在成矿地点经还原剂的还原作用(比如有机质)转变为HS-或H2S,再与成矿流体中的金属离子发生反应,沉淀成矿。
流体混合模式含有金属和还原硫的流体各自按照不同的途径运移至成矿地点混合成矿。
碳酸岩型铅锌矿床成矿模式五、喷流沉积型(SEDEX)矿床(一)概念热水喷流沉积成矿作用是近代成矿理论的重大进展,矿床学、地球化学研究的热点课题。20世纪60年代,随着红海发现热卤水和多金属软泥,揭开现代海底热水活动与金属沉积成矿作用研究的序幕。随后在东太平洋中脊正在形成硫化物矿床的“黑烟囱”,使喷流沉积成矿作用达到高潮。1987年,第七届国际矿床成因会议正式将此类矿床称为:SEDEX型矿床(SedimentaryExhalative)。涂光炽给出的定义:指水温在70º~350ºC或更高的热水介质(海水、湖水热泉水)中形成的,主体以沉积方式形成于水-岩石界面之上水体中之层状、似层状矿体,但也包括此界面之下可能存在的以充填和交代形成的筒状、锥状或面型热液含矿蚀变体,两者可共生或分别出现。1、喷流成矿作用的两套成矿系统
1)热水补给系统:喷口以下的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,矿化明显晚于围岩,属于后生成矿作用。2)喷流沉积系统:喷口以上的喷流沉积成矿系统在海底以上形成层状、似层状或透镜状矿体,与围岩近于同时形成,属于典型的同生成矿作用。2、SEDEX型矿床特征1)矿床具有典型的喷流岩石建造。主要为硅质岩、条带状含电气石岩或电气石岩、条带状含长石岩或富长石岩、透辉岩与透闪岩(双透岩)、重晶石或石膏层构成。2)矿床具有层控与时控特征。3)矿体呈层状、似层状或透镜状产于地层中,一般随地层褶皱而褶皱,部分矿床具有双层构造:上部层状矿体、下部脉状含矿蚀变体。4)矿体具有微层理甚至微细沉积韵律,矿石通常具有反映同生沉积的构造和结构(如:顺层条带状、顺层揉皱、同心环带等构造,生物和鲕状结构)。5)与两套成矿系统对应的矿化蚀变。补给相矿化和层状矿体下盘有明显蚀变,上盘一般不具有蚀变现象(不对称蚀变作用形成的底蚀构造)。但一些研究也发现上盘有微弱的蚀变。沉积岩容矿的喷流沉积矿床中,补给相中常见蚀变为硅化,有时可见电气石化和钠长石化。(二)现代热水喷流成矿作用目前发现的现代热水体系:1)红海和美国Sulton海热卤水;2)洋底热水喷流体系。现代热水喷流活动的四类大地构造背景:大洋中脊、洋内弧后、陆内弧后、陆内裂谷。1、热卤水成矿作用1)红海热卤水成矿作用与裂谷作用有关,受岩浆热驱动的热水对流体系,高密度热卤水覆盖在尚未固结的含金属软泥上;热水温度在60ºC左右,但热卤水底部沉积物矿物组合显示这些矿物从200ºC以上的流体中沉积出来;普遍认为,热卤水来自正常海水,高盐度是是海水与含蒸发盐沉积物发生反应的结果,成矿金属来自下伏火山岩和沉积岩。岩石圈板块边界与现代海底已知热水喷流体系(黑实心圈)2)Sulton海热卤水成矿作用位于美国加利福尼亚南部,热卤水温度最高可达360ºC,盐度可达25%~30%,水深达3km,富含Cu、Pb、Zn、Au、Ag等成矿元素;H-O同位素显示,热卤水以大气水为主,高盐度是几种作用综合的结果:古湖水的蒸发作用、地下水对湖相蒸发盐的溶解作用、
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