矿床学课件-热水喷流沉积矿床

第七章热水喷流沉积矿床热水喷流沉积矿床不同成因的（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。基本特征伴有典型的喷流岩（exhalite，热水沉积岩），以区别于其他类型矿床。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（或双透岩）、重晶石或石膏层等。燧石-碳酸盐-硫化物-赤铁矿喷流岩Chert-magnetite-calcite-pyriteexhalativesedimment条带状重晶石大理岩矿床具有层控及时控特征。在某一地区内矿体往往赋存于一定层位。矿体往往呈层状、似层状或透镜状产于地层中，且矿体一般随地层褶皱而褶皱。发生褶皱的块状黄铜矿和块状闪锌矿硅质粘土岩中闪锌矿浊积岩矿床具典型的“双层”构造，上部为层状矿体，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，反映了同生沉积的特征。此外，矿石中常广泛发育胶黄铁矿。SchematicdiagramofthemodernTAGsulphidedepositontheMid-AtlanticRidge.Thisrepresentsaclassiccross-sectionofaVMSdeposit,withconcordantsemi-massivetomassivesulphidelensunderlainbyadiscordantstockworkveinsystemandassociatedalterationhalo,or"pipe".FromHanningtonetal.(1998).（5）具有与现代海底热水喷流成矿作用相似的两套成矿系统。蚀变特征Hutchison（1988）认为热水通道周围有明显的蚀变，层状矿的下盘也具有蚀变，而上盘一般不具有蚀变现象，并称之为不对称蚀变作用（底蚀构造）。Large（1992）的研究指出上盘也有微弱的蚀变现象。芮宗瑶（1989）指出：在火山岩容矿的热水喷流沉积矿床（VMS）中，喷流通道常见明显的绿泥石化、硅化，有时还能见到钠长石化以及铁镁碳酸盐化，在喷口以上的层状矿体的下盘可见到明显的黄铁绢英岩化。在沉积岩容矿的喷流热水沉积矿床（Sedex）中，喷流通道中常见的蚀变是硅化，有时也还有电气石化、钠长石化，在沉积的层状矿的下盘仅见到白云石化、电英岩化和绿泥石化。Cross-sectionoftheSullivandepositshowingthelocalstratigraphy,majorsulphidetypes,andcorealterationfacies(fromLydonetal.,2000a).分类VMS诺兰达型黑矿型塞浦路斯型别子型SEDEXVMS矿床Volcanic-hostedMassiveSulfideDeposits四川呷村VMS矿床VMS矿床与火山岩有关的块状硫化物矿床，与海底火山活动有关，产于海相火山岩系中，与地层整合的矿体呈层状、似层状、透镜状，其下往往有呈脉状、网脉状的矿体，矿石中硫化物体积大于50%，矿石具有典型的块状构造，块状硫化物矿床因而得名。From:SteveScott工业意义VMS矿床具有重要的工业意义，是世界铜、铅、锌、银、金的主要来源之一，同时作为副产品提供锡、镉、锑、铋等金属。估计VMS矿床的储量可超过50亿吨硫化物矿石，包括22%的世界Zn产量，6%的铜产量，9.7%Pb产量，8.7%的Ag产量和2.2%的Au产量。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。(BarrieandHannington,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。(Carvalhoetal,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MajorWorldVMSDepositsandDistrictsNo.*Deposit/District,CountryTonnage(Mt)No.*Deposit/District,CountryTonnage(Mt)1BrooksRange,Alaska3523Skellefte,Sweden702FinlaysonLake,Yukon2024Outokumpu-Pyhasalmi,Finland903WindyCraggy,BC&Green'sCreek,Alaska30025Bergslagen-Orijarvi,Sweden&Finland1104NorthernCordillera,BritishColumbia10026Preiska,SouthAfrica455MyraFalls,BritishColumbia3527Troodos,Cyprus356Shasta,California3528BlackSea,Turkey2007Jerome,Arizona4029SaudiArabia708CentralMexico12030Semail,Oman309TamboGrande,Peru20031SouthernUrals,Russia40010Amazoniancraton,Brazil3532CentralUrals,Russia10011SlaveProvince,NorthwestTerritories,Nunavut3033RudnyAltai,Kazahkstan40012Ruttan,Manitoba8534Altai-Shan,Mongolia4013FlinFlon-SnowLake,Manitoba15035NorthQilian,China10014Geco-Manitouwadge,Ontario6036Sanjiang,China5015SturgeonLake,Ontario3537Bawdwin-Laocang,Burma4016Ladysmith-Rhinelander,Wisconsin8038Hokuroko,Japan8017Abitibi,Ontario-Quebec60039Besshi,Japan23018Bathurst,NewBrunswick49540Phillipines6519DunnageZone,Newfoundland7541-42WesternAustralia7520IberianPyriteBelt,Spain&Portugal157543CentralQueensland,Australia8021Avoca,Ireland3744LachlanFoldBelt,Australia10022Trondhjeim,Norway10045Mt.Read,Tasmania200

46Sino-KoreanPlatform40*

numbersrefertoFigure5;tonnageisapproximateDepositLocation1MtCuZnPbAgAuAge

wt.%wt.%wt.%g/tg/t

GiantDeposits(>100Mt)

WindyCraggyBritishColumbia297.41.38

40.2TriassicNevesCorvoPortugal2701.61.40.330

CarboniferousAljustrelPortugal2500.831380.8CarboniferousRioTinto(massive)Spain250121300.22CarboniferousLaZarzaSpain1640.71.50.5241CarboniferousHorne(No.5Zone)Quebec1500.10.7

0.3ArcheanKiddCreekOntario149.32.896.360.26920.05ArcheanBrunswickNo.12NewBrunswick137.30.339.563.561000.2OrdovicianTharsisSpain1100.52.70.6220.7CarboniferousMt.LyellTasmania106.81.190.040.0170.41Cambrian*

Includesproductionandestimatedreserveswhereapplicable.

FromHanningtonetal.,1999.DepositLocation1MtCuZnPbAgAuAge

wt.%wt.%wt.%g/tg/t

VeryLargeDeposits(50-100Mt)

RuttanManitoba82.81.371.630.08130.5PaleoproterozoicAznalcollarSpain740.492.141.04440.5CarboniferousLosFrailesSpain700.343.922.2563

CarboniferousMasaValverdeSpain700.51.30.6380.8CarboniferousCaribouNewBrunswick700.54.31.6

OrdovicianFlinFlonManitoba62.52.174.13

422.64PaleoproterozoicCrandonWisconsin611.15.60.5371PaleoproterozoicGecoOntario58.41.863.450.1550

ArcheanSotielSpain590.64.91.9

CarboniferousLaRondeQuebec~880.332.11

504.66ArcheanMatsumine-ShakanaiJapan54.22.192.630.76640.62MioceneHorneMine(H&G)Quebec542.2~0.3~0.1136.1Archean*

Includesproductionandestimatedreserveswhereapplicable.

FromHanningtonetal.,1999.DepositLocation1MtCuZnPbAgAuAge

wt.%wt.%wt.%g/tg/t

LargeDeposits(25-50Mt)

Mt.MorganQueensland500.70.10.0564.7DevonianLousalPortugal500.71.40.8

CarboniferousBritanniaBritishColumbia48.81.90.65

70.69JurassicMigollasSpain47.60.832.231.3

CarboniferousPreiskaSouthAfrica47.20.981.98

200ProterozoicSelbaie(allorebodies)Quebec441.051.98

390.6ArcheanNoritaQuebec37.62.174.13

412.6ArcheanAvocaIreland370.7

OrdovicianAguasTenidasSpain35

CarboniferousBawdwinBurma34.10.48139.092320.06OrdovicianArctic(BrooksRange)Alaska32.945.50.8510.02DevonianPyhasalmiFinland31.10.752.430.06170.2ProterozoicUnitedVerdeUSA304.80.2

501.37ProterozoicMadenkoyTurkey303.94.3

CretaceousBesshiJapan29.92.60.3

210.7JurassicOutokumpuFinland283.810.0190.08ProterozoicHitachiJapan27.21.40.6

50.5CretaceousButtleLakegroupBritishColumbia26.31.95.930.55552.15DevonianMurgulTurkey26.22.03

0

JurassicScuddlesW.Australia26.11.26.90.5590.9ArcheanCayeliTurkey264.77.3

CretaceousMattagamiLakeQuebec25.60.425.1

220.3ArcheanGranducBritishColumbia25.11.790.10.02110.17JurassicLokkenNorway252.11.90.1190.29Ordovician*

Includesproductionandestimatedreserveswhereapplicable.

FromHanningtonetal.,1999.VMS型矿床的分类Zn-Cu型诺兰达型(Noranda)

Zn-Pb-Cu型

黑矿型(Kuroko)含Cu黄铁矿型塞浦路斯(Cyprus)

Cu-Zn型别子型(Besshi)

黑矿型(Kuroko)VMS黑矿型VMS矿床成矿元素组合Cu-Pb-Zn，有时富Ag-Au主要矿物：黄铁矿，闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、银金矿、自然银、石膏、重晶石、赤铁矿和一些硅酸盐矿物。富含铅、锌、铜，银的含量高，金不太重要。矿石构造多为块状、纹层状、浸染状等，也可见再沉积的角砾状矿石条带状矿化-四川呷村流纹质角砾岩及矿化石英脉中致密方铅矿及铜蓝，围岩为凝灰质板岩流纹碎屑岩及条纹矿化流纹质碎屑岩中的透镜状条带状矿化块状铅锌矿体网脉状矿化浸染状矿化角砾状矿化(A)ExampleofazonedsulphidechimneyfromtheEndeavourRidgeventfield(I.R.Jonasson).(B)Typicaltexturesfromamassivesulphidemound,Mainventfield,JuandeFucaRidge.Mineralogicalbandingisduetoincrementalchimneygrowth,withovoidsrepresentingwormcasts.Fragmentcementedbylatersulphidegrowthduringmoundcollapseandsubsequentinvasionbyhydrothermalfluid.(C)ClasticsandysulphideorefromCretaceousAarjadeposit,Semailophiolite,Oman.Thiscommontextureiscreatedbyrepeatedmoundcollapseresultingfromanhydritedissolutionandrecementingwithlatersulphide(photobyI.R.Jonasson).(D)Pyrite-sphaleriteclastaspartofaproximaldebrisflow,Louvicourt,Vald'Or.15cmmetalgridforscale.方铅矿-闪锌矿-黄铜矿浑圆状黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黝铜矿黄铜矿-黝铜矿-闪锌矿-方铅矿斑铜矿、黄铜矿、方铅矿呈星状分布于石英中形成时代早元古代、奥陶纪、中生代、第三纪。典型矿床包括日本黑矿、普雷斯科特、萨德伯里盆地、芒特艾萨、新不伦瑞克、东沙斯塔等。大地构造环境形成于会聚板块边缘的岛弧火山带和弧后盆地。嘎村矿田区域大地构造图（据侯增谦等人，1995）1、勉戈旋回（弧后期）火山岩；2、呷村旋回（主弧期）第三亚旋回火山岩；3、呷村旋回第二亚旋回双峰式火山岩；4、呷村旋回第一亚旋回火山岩；5、根隆亚旋回火山岩；6、纳楞海亚旋回火山岩；7、流纹岩类；8、英安岩类；9、安山岩类；10、玄武岩类；11、辉长辉绿岩；12、闪长岩－闪长玢岩；13、印支期花岗岩类；14、燕山期花岗岩类；15、汞矿；16、多金属；17、铜矿化；18、火山弧轴线；19、断层呷村－有热矿区岩相古地理图容矿岩石为双峰（？）拉斑玄武岩、钙碱性长英质熔岩套及火成碎屑岩。流纹质角砾岩安山岩中角砾含矿岩系纹层状流纹质凝灰岩表生碎屑长英质凝灰岩流纹英安质熔岩流晶屑凝灰岩中的长英质角砾From:SteveScott含铁建造纹层状硫化物变形的含铁建造变形再沉积矿石From:SteveScottBathurstMainRockTypes上部矿体为层状，下部矿体为网脉状、细脉状、角砾状。矿石类型具分带现象，自上而下依次为：–黑矿（方铅矿、闪锌矿），–黄矿（黄铁矿、黄铜矿）、–硅矿（强硅化岩石中的网脉状、角砾状黄铁矿、黄铜矿）。矿化与蚀变分带塞浦路斯型(Cyprus)VMS塞浦路斯型VMS主要产于洋中脊蛇绿岩套上部低钾枕状玄武岩中，矿体也具两层结构：上部层状矿体（含化石）和下部网脉状矿体。塞浦路斯型VMS块状硫化物矿石中矿石矿物包括黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等，网脉状矿石中矿石矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿，以及少量黄铜矿和闪锌矿（有少量Co、Au、Ag）。细脉带中的长石常被蚀变，蚀变包括硅化、绿泥石化等，另有少量泥化。形成时代主要为寒武-奥陶纪以及中生代。典型矿床包括塞浦路斯(Cyprus)、危地马拉、加拿大纽芬兰York港、美国俄勒冈Turner-Albright等。塞浦路斯型块状硫化物矿床成矿模式图（据Adamides，1980）；图面垂直于扩张轴。在扩张洋脊裂谷环境中玄武质岩浆活动频繁。洋底向下循环的海水接受了深部岩浆及熔岩的热能温度升高、化学活动性增强，并且不断溶解镁铁质熔岩中的铁、铜、硫等成矿物质而转变为成矿流体。当此种成矿流体沿平行洋脊轴的正断层及转换断层上升到浅部时因减压卸载而形成网脉状、浸染状矿化和蚀变带。当其冲出海底时即产生海底热液喷流场形成块状硫化物矿体。塞浦路斯型VMS别子型（Bessi)VMS别子型VMS主要产于板块交界处尤其是弧前海沟中，容矿岩石包括拉斑玄武岩-安山质凝灰岩和角砾岩、陆源碎屑沉积岩（杂砂岩）、局部为黑色页岩。矿体呈层状、板状，与围岩产状一致。WindyCraggy:Cross-sectionoftheNorthSulphideBody(section10570N)lookingwest(afterGeddesResourcesLimited,unpublished,1990).矿石细粒、块状、薄层状矿石，有胶状和草莓状结构的黄铁矿，还有角砾状和细脉状矿石，矿石矿物包括黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿等。有用元素组合为Cu-Zn（Au）。主要成矿时代为元古代、古生代以及中生代。典型矿床包括加拿大基瓦丁(Craggy)、日本别子(Bessi)、西班牙-葡萄牙的里奥·廷托、甘肃白银厂。诺兰达型(Noranda)VMS诺兰达型VMS主要产在消亡板块边缘上俯冲带上分异完全的玄武岩到流纹安山岩岩套中，容矿岩石主要为酸性火山岩，有少量火成碎屑岩和杂砂岩。诺兰达型(Noranda)VMS其矿床地质特征和黑矿型极为相似，和黑矿相比，其最大特点是缺少黑矿型VMS那样有工业意义的Pb矿化，成矿元素主要为Zn-Cu，有时富Ag-Au。A)Finelybeddedtuffpartiallyreplacedbymassivepyrrhotite-chalcopyriteattheAnsildeposit,Noranda.15cmmetalplatesforscale.(B)Cranstontuffunitwithlit-par-litreplacementandin-fillingbyfirstpyrite-sphalerite,followedbypyrrhotite-chalcopyrite,Ansildeposit,Noranda.(C)Rhyoliteclastscementedbypyrite-sphaleriterichsulphidegroundmass,Louvicourtdeposit,Vald'Or.12cmredmagnetforscale.(D)Welldevelopedpyrrhotite-chalcopyriteveinstockworkzonewithintensechloritealterationoftherhyolitewallrocks,Ansildeposit,Noranda.

诺兰达型VMS其成矿时代主要集中在太古代，故又称太古代黑矿型，属太古代绿岩带中的一类矿产。另外早元古代和前寒武纪-泥盆纪均可成矿。典型矿床包括诺兰达(Noranda)、基德克里克(KiddCreek)、杰罗姆、弗林弗隆(Flinflon)、克兰多、西沙斯塔、辽宁红透山等。矿床类型火山岩碎屑沉积岩沉积环境构造环境矿床特征一般条件板块构造环境诺兰达型分异完全的岩套玄武安山岩到流纹岩火山碎屑岩、杂砂岩火山岛弧，强烈演化的深到浅海拉斑玄武质到钙碱性海相火山作用大规模沉降，挤压在消亡板块边缘上的俯冲、岛弧富含Zn、Cu，只含微量Pb，一般伴生Au和Ag，在富Zn的硫化物中相对富Ag，在富Cu的矿石中则富Au。黑矿型双峰（？）拉斑玄武岩，钙碱性熔岩套火成碎屑岩火山碎屑岩，碎屑增多，碳酸盐岩最少爆发的浅海钙碱性、碱性海陆相火岩作用沉降，区域性挤压，但局部张裂弧后或岛弧期后扩张，消亡板块边缘上的地壳裂谷作用富含Pb、Zn为特征，含有少量的Cu，并且伴生组分Ag较Au更重要。塞浦路斯型蛇绿岩套，拉斑玄武岩很少或缺失深海拉斑玄武质火山作用小规模沉降，挤压在增生板块边缘上的大洋裂谷作用以Cu为主，含少量Zn，基本不含Pb，伴生的Au相对于Ag较其它类型块状硫化物矿床更高。含矿岩石由大洋壳岩石组成，主要为超镁铁质火成岩、枕状玄武质熔岩和岩墙及安山岩等，其上覆盖有少量深海沉积的沉积岩，整个火山-沉积岩石组合构成蛇绿岩套。块状黄铜矿-黄铁矿透镜状矿体产在深海海底裂隙喷发作用形成的玄武质枕状熔岩中。别子型基性岩拉斑玄武岩（？）（角闪岩）杂砂岩、页岩（？）(黑云母-角闪片岩)深海相沉积作用，拉斑玄武质火山作用大规模沉降、挤压弧前海槽或海沟典型矿石矿物为黄铜矿、黄铁矿及少量闪锌矿，几乎不含方铅矿，黄铁矿中总含有一定量的Co；矿床赋存在碎屑沉积岩与玄武岩近于相等的地层性性层序中，矿床具有明显的沉积特点，并且岩石变质程度很高，容矿岩石几乎全属角闪岩相，硫化物常与角闪岩相岩石互层，而前3种类型则以绿片岩相为主。VMS矿床基本特征（1）与同时代的镁铁质和长英质火山岩、火山碎屑岩关系密切，形成于火山活动的间歇期。（2）矿体有整合和不整合两类，整合型矿体呈层状、似层状产出，与上盘岩石界限清楚，而与下盘岩石渐变过渡，矿石具块状构造。在整合矿体下，存在由浸染状、细网脉状矿石组成的不整合型矿体。（3）从下向上、从内到外存在Cu（黄铜矿）→Zn（闪锌矿）→Pb（方铅矿）矿化分带，黄铁矿出现在所有的带中。（4）富铁（有时富锰）的硅质岩形成于海底热水活动的减弱阶段，被认为是经化学沉积形成的喷流岩，覆盖在块状矿石的顶部或作为整合型矿体水平方向上的外延部分。（5）除别子型矿床外，其他类型的VMS矿床中，整合型矿体的下盘岩石中存在绿泥石和绢云母的蚀变，形成陡立的管（筒）状蚀变带，通常从内向外具明显的水平分带。Sedex型矿床SedimentaryexhalativedepositsSedex型矿床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。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。工业意义SEDEX型矿床一般规模巨大，矿石储量通常100万t-2.5亿t，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％，Ag20-110g/t。此外，Au等也常具工业价值。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%）工业意义HowardsPass达4.76亿吨Sullivan16200万吨“红狗”矿床含银为1610t埃卢腊矿床含银为3780t西尔圭矿床含银为1350t

统计资料表明,Sedex型矿床平均矿石量为6000万t平均品位为11.9%,分别是VMS型矿床矿石量和品位的10倍和2倍世界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型矿床世界上著名的矿床有沙利文(Sullivan)、布罗肯山（BrokenHill(BHT)）、钠凡、“银矿山”、麦根、腊梅尔斯伯格、蒂钠等矿床。我国也有厂坝、大西沟、东升庙等矿床，近年来在我国南方首次找到云南蒙自白牛厂超大型沉积喷流型银-多金属矿床。BrokenHillPartoftheexhaustedopenpitatSullivanin1995,lookingwest.RocksinthewallsofthepitarehangingwallMiddleAldridgeturbidites.巴顿海槽和莱哈特断裂海槽中主要Sedex型矿床的分布位置北美西部贝尔特—帕赛尔(Purcell)及塞尔(selwyn)温盆地位置及其中的Sedex型矿床主要形成于硅铝质冒地槽环境,具体构造背景是受裂谷控制的克拉通内或其边缘的沉降盆地Purcell盆地（中元古）Sullivan矿床位置

Sullivan矿床矿化分带剖面示意图

Tom矿床矿化分带剖面示意图内蒙古东升庙矿床纵剖面1.矿体;2.含角砾状矿石的矿体;3.菱铁矿层;4.推测的同生断层;5.岩段界线;6.岩段代号;7.矿体编号PhotographsofSEDEXandbaritedeposits.A.Beddedfacies:sphaleriteandgalenainterlaminatedwithpyrite,hydrothermalcarbonateandcarbonaceouschert,HowardsPass(XY)deposit,YukonandNorthwestTerritories;B.Distalhydrothermalsediments:pyrrhotiteandpyritecontainingdisseminatedsphaleriteinterlaminatedwithfine-grainedturbiditicsedimentaryrocks,ConcentratorHill,Sullivandeposit,B.C.;

C.Ventcomplex:pyrite,sphalerite,galenaandferroancarbonatesreplacingbeddedsulphidefacies,TomDeposit,SelwynBasin,