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模大，數量多，儲量大而占有重要地位，研究該類礦床成因及特征對于找礦具有重要指導作用。筆者將從沉積噴流礦床的構造背景、地質及成礦模式等，進行分析與研究。

關鍵詞：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條件下，在各種有利的構造和巖石中，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）存在能溶解和運送礦物質的熱水；

（2）巖石中存有容許溶液流動的空隙；

（3）具有礦床沉淀的場所；

（4）具有導致礦床沉淀的化學作用；

1.2.熱液礦床的分類

（1）按照礦床的形成溫度劃分為：高溫熱液礦床（形成溫度：600—300℃）、中溫熱液礦床（形成溫度：300—200℃）、低溫熱液礦床（形成溫度：200—50℃）；

（2）按成礦地質環境：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、淺成低溫熱液礦床；

（3）按照礦質來源和礦床成因：巖漿熱液礦床、層控熱液礦床和復成熱液礦床。

1.3.層控熱液礦床

與巖漿活動無直接關系的熱液礦床，只要產在沉積巖地區，礦石建造與沉積巖類型和巖性有密切的相關性，稱之為層控熱液礦床。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。這類礦床主要產于地殼淺部和表層，包括造山帶的地熱異常和斷裂、裂谷帶內的地熱異常區。這些異常區的地熱能使巖層內同生水或循環的地下水的化學活動性增強，包括溶解圍巖中成礦組分的能力，并逐步轉化為含礦熱液。

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出。涂光熾教授綜合各家觀點，給出了SEDEX型礦床詳細的定義：在水溫70—350℃或更高的熱水介質中形成的主體，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。SEDEX型礦床成礦時代主要為古元古代、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。

2.1 基本特征

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

（1）礦床伴有典型的噴流沉積巖，以此區別于其他類型礦床。這些巖石主要是硅質巖、條帶狀含電氣石巖或電氣石巖、條帶狀含長石巖或富長石巖、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造，上部為層狀礦體，下部為細脈狀、筒狀含礦蝕變體；

（4）礦體和礦石具有微層理甚至微細沉積韻律，常具有順層條帶狀、順層揉皺等構造，顯微球粒狀，同心環帶、生物和鮞狀等結構，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；側向分帶：近噴出中心的Cu（Au），遠噴出中心的Zn、Pb（Ag）。在地質時代上也出現相似的分帶性：早期Cu、Zn、Au，晚期Zn、Pb、Ag；

（6）塊狀礦體與頂底板巖石接觸界線截然分明；

（7）礦床測定的值變化較大，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成巖過程中釋放出（脫水）多種形式的水及其他組分，在多數情況下熱流體是靠大陸構造活動區高異常的熱液地體傳導熱而加熱，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和生物沉積巖。大多數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端相，通常是由層狀的熱水產物組成，無經濟價值。與層狀礦體中規則的層狀產狀不同，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。

與層狀礦體中規則的層狀產狀不同，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，并在側向上延伸到幾公里。SEDEX型礦床已發現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

對于SEDEX型礦床的成因，長時間以來提出了種種設想，最流行的成礦模式如下圖所示：

圖中模式分為兩類：左右兩個系統為一類叫對流圈模式（也叫海底熱液對流核模式）；中間為一類叫含水層模式。對流圈模式認為，從現代海底擴張中心噴出的熱液流體是一種海水，在張性應力條件下，地殼形成了大量微裂隙，這大大提高了巖石的可滲透性，使得流體可以發生對流循環。在循環過程中，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，而后因構造活動產生斷裂，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，它是礦液運移的通道。因此，同生斷裂或長期活動斷裂的存在是沉積噴流礦床形成的關鍵。

根據上述兩種成礦模式，Cooke等認為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的高壓熱水儲庫，被細粒海洋沉積物和碳酸鹽巖所封閉。由于形成 SEDEX型礦床的大多數流體可能貧還原性硫，所以這類礦床的一個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

史奈德于20世紀早期就將噴流概念引入礦床學，但真正得到重視和發展不過十幾年的時間；雖然隨著深海鉆探計劃和大洋鉆探計劃的實施，對SEDEX型礦床的研究已取得了重大進展，但仍存在不少理論薄弱之處，今后主要的研究趨勢為：

（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判準則。這需要對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基本的了解，需要有關現代沉積盆地水文學和盆地流體大遷移的控制因素的知識。然而這方面的研究還沒有系統的理論來支持，故可作為今后的研究趨勢之一；

（2）對SEDEX型礦床從成礦作用動力學角度的研究還不足。礦床成因的基本問題歸根到底是成礦作用動力學問題，這是一個全新領域，涉及到成礦作用的速率、機制和過程。進行這些研究可以使礦床成因研究從靜態上升到動態，從定性到定量，將有可能突破傳統的成礦模式，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系研究將繼續深化。對我國來說，SEDEX型是最常見的類型，盡管目前發現的西秦嶺廠壩、內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，故今后此項研究仍具有重要的理論和實際意義；

（4）對熱水噴流成礦作用的熱動力來源研究，以往集中在巖漿侵入活動，而沒有考慮像海底火山噴發這類直接釋放熱能的活動對熱水對流系統產生的作用。近來的研究發現，火山直接噴發促使噴流沉積成礦作用發生的現象是存在的，應予以重視。

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