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热水沉积事件

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热水 沉积 事件
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热水沉积事件,热水沉积作用是指循环流动在地球内部的热水体系到达地表或地表附近时所发生的沉积作用、交代一充填作用和热动力作用。根据热水沉积作用发生的环境,可以分成陆相热水沉积作用和海相热水沉积作用;现代热水沉积成矿作用和古代热水沉积成矿作用。,现代热水沉积作用主要发生在洋脊扩张中心、岛弧、弧后扩张中心及板内火山活动中心,它是岩石圈物质和能量排放的重要途径;古代热水沉积岩(矿)主要产于被动大陆边缘盆地中,受同沉积断裂的控制,已发现的热水沉积成矿遍布多种地质环境,裂谷系、大陆边缘、克拉通内部都有分布。同沉积断裂控制的深海洼地和古地温异常是热水沉积成矿的理想条件;热水沉积岩形成的热水沉积环境具有以下特点:温度较高(可达400℃);盐度较大;pH和Eh值较低(包裹体)。,热水沉积主要与地壳受热一拉张一变, 薄的裂谷化过程相联系。这种裂谷环境有利于海水的渗透循环,较厚的硅铝质地壳和超厚的沉积柱使得对流循环的热水流体能从中淋滤、萃取出大量有用元素;裂谷带岩浆活动频繁,具有异常的高热流值,可为流体提供物质和能量;同时,裂谷环境中同沉积断裂发育,常成为热水流体运动的诱发因素和流体上升、喷溢的通道。,热水沉积岩与热水沉积矿床,热水沉积岩(或称喷气岩、化学沉积岩);热水沉积岩种类繁多,主要与热水活动环境、温度压力等物理化学条件等有关;根据有关热水流体类型和矿物岩石标志将热水沉积岩分为两种:(1) 中高温热水沉积岩包括钾长石岩、硅质(化)岩、菱铁绢云硅质岩、电气石岩、钠长石岩、似碧玉岩、方柱黑云岩、萤石岩和透辉石岩。其中热水沉积硅质岩是一种典型的热水沉积岩,包括燧石岩、碧玉岩及隐晶质条带状石英岩等,是热水沉积岩中分布最广的一种岩石。,(2) 中低温热水沉积岩包括碳酸盐岩(白云岩、铁白云岩、菱铁矿岩、菱镁矿岩、锰方解石、方解石岩类)、硫酸盐岩等(硬石膏、石膏、天青石、重晶石岩)、高炭质岩、绿泥石岩等等。现代大洋“黑烟囱”和“白烟囱”的产物相对应;热水沉积岩具有典型的热水沉积组构,主要为块状、纹层状、条带状、网脉状或浸染状构造以及喷气构造;砂屑、微晶粒状、泥晶或泥晶一微晶胶状结构。,热水沉积作用的几个岩石学标志主要为: 与沉积物同期的交代、充填结构,喷溢条带和纹层,礁硅岩套。并指出礁硅岩套是重要的热水沉积成矿建造标志和找矿标志。 热水沉积矿床是指在热水介质中(海水、湖水、热泉等,水温在70~C~35o~c或更高)形成的矿床..,矿床主体以沉积方式形成于水一岩界面之上的水体中,但也包括此界面之下可能存在的、以交代和充填方式形成的筒状、锥状或面型热液含矿蚀变体,二者共生或分别出现. 因此,同沉积的交代、充填作用的发育也是判定热水沉积矿床的重要标志之一。 主要成矿时代为中晚元古代和中晚古生代,受到某些全球控制因素制约.,热水沉积矿床的矿石矿物主要有: 黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、锡石、菱锰矿、重晶石、天青石、黑钨矿等等,反映了一种中高温矿物岩石组合特征。,热水沉积地球化学,对热水沉积成矿地球化学研究主要以硅质岩为主,其次还有电气石岩、钠长石岩等。,常量元素地球化学,1. 热水沉积硅质岩的w(SiO )含量较高,一般介于73.85 ~97.O8 之间,平均高达95.13 ,而其它氧化物含量均很低;2. w(Fe O)、w(FeO)、w(MnO)相对富集,而w(Al O)、w(TiO )、W(MgO)相对较低;3. Fe/Ti:比值>20; (Fe+Mn)/Ti比值> 20士5; A1/(A1+Fe+Mn)比值><0.3; 判断沉积物热水属性的有效地球化学参数。,4. Fe O。/FeO、SiO /Alzo。和SiO /(Na o+K o)比值亦可作为判别硅质岩成因的标志,海底热泉沉积硅质岩的Fe 2O3/FeO、SiO2/Al2o3和SiO2/(Na2O+K2o)均值分别为0.51、31.9和183,能够与生物化学沉积和火山沉积硅质岩较好地区别开来.5. 硅质岩的A1/(A1+Fe+Mn)比值由纯热水沉积的0.01到纯远海生物沉积的0.6O,并由此确定了硅质岩的A1一Fe—Mn三角成因判别图解.,,微量元素地球化学,1. 热水沉积物富集Cu、Pb、Zn、B、As、Ba、Sr、Sb等微量元素,较正常沉积岩高出几到几十倍,而亏损Cr、Ni、Co、Th、Zr、Y等元素;2. ,热水沉积物与水成沉积物的元素组成在Fe—Mn一(Cu+Ni+Co)×10的三角图判别图解.,3. 在lgU—lgTh关系图解上,热水沉积物与水成沉积物也有各自的分布范围. 3),热水沉积物相对富U。 4. As和Sb富集是热水沉积物区别于正常沉积物的重要标志,在热水沉积物中,W(As)为200×10一,W(Sb)为7×10一,而后者的W(As)为10×10-6,W(Sb)为2×10 ~3×10-6.,稀土元素地球化学,热水成因的金属沉积物: REE总量低,Ce为负异常,HREE有富集的趋势.非热水沉积的水成金属沉积物: REE含量高,Ce为正异常,HREE不富集,,同位素地球化学,Pb同位素研究结果表明,热水沉积岩(矿)来源于深部(主要是上地壳);热液沉积物中硫化物的硫同位素组成集中分布在1‰ ~9‰之间,均值为4.5‰ ,而硫酸盐矿物的硫同位素组成主要分布在9‰ ~24%。之间,均值为21.3‰ .8 CPDB变化于4.3‰ ~2.7‰ 之间,平均值为1.18%。;8 OPDB集中变化于一2.0‰~ 一10.0‰ ,平均值为一7.65%。si同位素资料表明,热水沉积岩的830Si介于+0.1 o%。~0.5 %。之间。,热水温度计算公式,,碳酸钙T=16.45-4.31(δC-δW) +0.14(δC-δW)2δC化石氧同位素,海水同位素=0。硅藻T=17.2-2.4(δsi-δW-40)-0.2(δsi-δW-40) 2,磷灰石T=111.4-4.30(δ18Op-δ18OW)硅质岩,1000 n,=3.09×106Τ-2-3.29,热水沉积成矿作用机制及其与超大型矿床的关系,热水沉积成矿是海底(或湖底)深部高密度的硅质热卤水通过同沉积断裂上涌,携带大量的Cu、Pb、Zn、Fe等成矿物质,喷出海底地表与冷水混合后在喷口附近所发生的沉积成矿作用。热水沉积成矿作用密切相关的大型超大型矿床(如白云鄂博稀土铁矿、大厂锡多金属矿、金顶铅锌矿等),其容矿围岩均与热水沉积岩有关.,喷流热水沉积矿床研究热水沉积矿床,系统调查的不到全球洋壳表面1 %的地球上,共发现了139 处海底喷流成矿(矿化) 点。中Zn ,Cu , Pb ,Ag 和Au 相当多一部分来自这一类矿床我国的广西大厂,云南金顶等. 该类矿床大多为富矿.地质历史中的海底喷流热水沉积成矿作用主要发生在大陆边缘或拗拉槽裂谷中,而边缘裂谷比洋底裂谷和陆内裂谷更加有利于喷流热水成矿.,深部幔柱的影响,地幔柱的作用是促使地壳中呈分散状态的金属达到浓集状态富集成矿.同生断层对喷流热水沉积矿床的形成也有重要的控制作用。如大厂锡矿地处江南古陆和粤北地块之间华力西期右江裂谷带次级丹池裂陷盆地内,含矿喷流热水沉积长石硅质岩和碳酸盐岩,沿丹池同生断裂呈北东狭长的带状分布,台地相碳酸盐岩与台沟相硅质岩交替产出,矿化主体产于硅质岩中. 区域上可见同时代的玄武———安山———粗安火山组合,为碱性玄武岩系列,说明为板内裂谷环境.。,喷流热水沉积矿床的一个重要的特征就是它所特有的喷流岩.,喷流岩包括有硅质岩、重晶石岩、毒重石岩、铜、铅和锌硫化物,铁和锰的氧化物、硫化物,硫酸盐和硅酸盐、碳酸盐和硫酸盐,银和金等贵金属沉积物,钙和镁碳酸盐等. 此外,还有硼、钡、钠和钾等的硅酸盐、碳酸盐和硫酸盐等。,大厂锡矿喷流岩为硫化物矿化的含长石和镁电气石的硅质岩,纹层条带状构造,硅质由微细粒石英组成,局部见胶粒结构和结核状构造; 易门铜矿喷流岩为含钠长石和黄铜矿的纹层状硅质岩; 大红山铜矿则为含铁镁电气石、钠长石、方柱石及黄铜矿的硅质岩和含硫化的钠长浅粒岩,第一类是火山岩容矿的喷流热水沉积矿床:如著名的日本黑矿,其矿物分带由下而上为:含铜硅质浸染状矿石带→硬石膏、石膏、黄铁矿矿石带→含铜黄铁矿矿石带→闪锌矿、方铅矿和重晶石矿 石带→块状重晶石矿石带. 第二类是沉积岩容矿的喷流热水沉积矿床, 由喷流通道的中心向外为:硫化物相(辉铜矿→方铅矿、闪锌矿→黄铁矿等) →重晶石相(重晶石等) →氧化物相(富锰赤铁矿等) .,火山岩容矿的喷流热水沉积矿床中,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.,表1  喷流热水沉积矿床的分类,Ⅰ. 喷气- 火山成因类,Ⅱ 喷气- 沉积成因类,1 原始型(Zn - Cu ;Ag - Au)2 多金属型(即黑矿型,Zn - Pb - Cu ; Ag - Au)3 含铜黄铁矿型(即塞浦路斯型,Cu ,Au)4 铜- 锌黄铁矿型(即别子型,Cu - Zn - Au),5 以碎屑岩为围岩[即沙利文型,Pb - Zn ; (Ag) ]6 以碳酸盐为围岩[ Zn - Pb ; (Ag) ],Hutchinson (1973),芮宗瑶(1989) 按容矿岩系将热水喷流沉积矿床分成两大类,有按大地构造环境和矿石组分下分出六个亚类: 第一类 与火山岩有关的海底喷气沉积矿床 一亚类 与蛇绿岩套有关的Cu ,Zn ,Co 硫化物矿床 二亚类 与拉斑基性火山岩系有关的含Cu 硫化物矿床 三亚类 与拉斑———钙碱性分异火山岩系有关的Cu ,Pb ,Zn 硫化物矿床 四亚类 与双模式火山岩系有关的Pb ,Zn ,Cu 硫化物矿床 第二类 与沉积岩系有关的海底喷气沉积矿床 五亚类 与黑色碎屑岩系有关的Pb ,Zn ,重晶石硫化物矿床 六亚类 与碳酸盐岩系有关的Pb ,Zn 硫化物矿床.,
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