【矿床学B-孙景贵】第五章 热水喷流沉积矿床-
《热水喷流沉积矿床》课件
热水喷流沉积矿ห้องสมุดไป่ตู้的形成过程
1
矿质成分的来源
矿质成分来自地壳中的矿物质或来自热
矿床物质的输运方式
2
液的溶解物质。
热水喷流通过地下裂隙和孔隙等通道将
矿床物质输送至沉积地点。
3
热水喷流沉积作用的地质环境
形成热水喷流沉积矿床的地质环境通常 与火山活动、构造运动等密切相关。
热水喷流沉积矿床的分类
大洋底热水喷流沉积 矿床
《热水喷流沉积矿床》 PPT课件
热水喷流沉积矿床是一种重要的地质资源，本课件将深入探讨热水喷流沉积 矿床的定义、特征、形成过程、分类、开采利用以及其对资源保障和经济发 展的重要意义。
什么是热水喷流沉积矿床
1 定义
2 特征
热水喷流沉积矿床指由热水喷流沉积而成的 地质层或岩石，其中富含丰富的矿物质资源。
在海底构造断裂带上形成，例 如锰结壳矿床、硫化物矿床。
海陆过渡带热水喷流 沉积矿床
发育于地壳运动活跃的海陆交 界带，例如铜矿床。
陆相热水喷流沉积矿 床
存在于陆地环境中，例如热液 金矿。
热水喷流沉积矿床的开采和利用
开采方法
根据矿床类型和地质条件选择不同的开采技术，包括露天开采、地下开采和矿石浸出等。
具有高温、高压、高浓度的特点，常见的类 型包括黑色金属矿床、有色金属矿床和非金 属矿床。
热水喷流沉积的类型
黑色金属矿床
包括铁矿石、锰矿石等，在岩浆活动和火山喷发过程中形成。
有色金属矿床
例如铜矿石、铅锌矿石等，由热水喷流沉积在地下裂隙中形成。
非金属矿床
包括石膏、盐矿等，主要形成于海水中受热水喷流作用。
利用价值
热水喷流沉积矿床所含的丰富矿物质资源可用于冶金、建材、电子等领域。
第五章 热水喷流沉积矿床(08)
口附近的富硫化物硅质沉积物中，经分析含有多种硫化
物，且Cu和Ag的含量极高，分别可达20%和8%。 Salton海中流体系统的氢、氧同位素显示，这里的热卤 水以大气水为主。
（2）硫、硒、砷 硫在酸性喷流流体中以H2S形式存在。当热 流体接近或到达海底并与周围海水混合时， H2S被氧化，PH值升高，导致硫化物和单质硫 的形成。单质硫对喷流口附近的化学自营养显 微生物是关键的。As和Se与S相似，比在海水 中要富集得多。 H2S的δ34S：-2.3‰~+7.8‰，说明它并非完全 来自于玄武岩（δ34S=-0.1‰~+0.5‰），必须 有某种重硫混入流体中，最可能的来源是硫酸 盐。
欧亚板块
Lucky Strike
北美板块
lzu-Ogasawara 岛弧 Okinawa 海沟 Marina 海沟 manus 海盆 Salton 海 Guaymas 海盆 21°NEPR 13°NEPR 太平洋板块 11°NEPR 9°NEPR Galapagos Hole 504 B 17°SEPR 18°SEPR 20°SEPR
需要强调指出的是，热水喷流成矿作用的研究 应包括现代海底热水喷流作用和古老热水喷流 矿床两大部分，可以说前者是后者的重要基础， 后者是前者的应用和深化，这两个方面的共同 研究正促进着热水喷流沉积成矿理论的发展。
第一节 现代热水喷流成矿作用
欧亚板块
Explorer Ridge Middle Valley Endeavour Axial 海山 SJuan de Fuca Sea Cliff Eascanaba 海沟
海底喷流沉积矿床(ppt)
• 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）。
• 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。
泥盆纪砂岩 通道脉
主矿层
热水喷流沉积矿床基本特征
• ④ 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；
热水喷流沉积矿床基本特征
热水喷流沉积矿床基本特征
热水喷流沉积矿床基本特征
• 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
第七章
热水喷流沉积矿床
热水喷流沉积矿床
• 第一节、热水喷流沉积矿床概述 • 第二节、现代热水喷流成矿作用 • 第三节、热水喷流沉积矿床的类型
第一节 热水喷流沉积矿床的概述
❖ 热水喷流成矿作用是近代成矿理论研究的重大
发展，该类矿床地史上分布广泛、规模大，形成 了大量的大型和超大型矿床，具重要的工业价值， 热水喷流成矿作用已经成为当前矿床学、地球化 学研究的热点课题之一
Cocos Plate
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沉积喷发模型
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THANK YOU
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大陆坡（slope）：位于大陆架向洋一 侧，坡度较陡（3°- 6°），宽数十-数百 公里，坡度1/40—1/6，为陆架外斜坡。
大陆麓（rise）：是陆坡坡脚下由沉积 物堆积成的和缓平坦坡，宽达数百-上千 公里，平均坡度1/300，常从2500-3000m 水深处开始至>5000m大洋盆地。大陆边 缘滨临大陆这个物源地，是地球上最重要
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1
热液型宝石矿床
1.热液型宝玉石矿床的类型及其特征 2.与矽卡岩化作用有关的宝玉石矿床特征 3.不同类型的祖母绿矿床的产出特征 4.翡翠矿床的地质特征及成矿规律 5.热液型蓝宝石矿床的地质特征 6.中国主要玉石的成因 7.岫岩玉与和田玉的矿床地质特征 8.鸡血石的矿床地质特征及成矿机理 9.论热液在宝石形成中的作用
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热水喷流成矿作用
指不同成因的（含矿）热水在海底喷 溢的过程中，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 水中所携带的物质分别在热液通道和海底 沉淀下来而富集成矿的过程。
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海底考察表明：现代洋底高温喷流成矿作用具 有两套成矿系统，即喷口以下的热水补给系统
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第七章 热水喷流沉积矿床
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3
目的和要求
本章学习热水喷流沉积矿床的概念和理论， 它是当今地球科学重大前沿研究领域之一。
教学内容
一、概述 二、现代热水喷流成矿作用 三、热水喷流沉积矿床的类型
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复习思考题
【矿床学】2016-2017矿床学试卷及参考答案
吉林大学地球科学学院试卷 （参考答案与评分标准） 课程名称： 矿床学A （B 卷） 考试时间： 150 分钟 考试方式： 闭卷 一、回答下列概念（从下列7题中选择6题回答，每小题5分，共30分） 1．喷流沉积矿床，并举例 答：热水喷流沉积成矿作用泛指不同成因的（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份分别在热液通道和海底沉淀下来而富集成矿的过程。
这种作用使热水中的矿质富集并形成的矿床，称之为热水喷流沉积矿床（4分）。
如火山岩中得块状硫化物矿床（1分）。
2．变成矿床与受变质矿床，并举例 答：若原来已经是矿床，受到变质作用后，矿石的成分、结构构造以及矿体的形态、产状、品位和规模等方面发生了变化，但工业用途并未改变的矿床称为受变质矿床（2分）。
如沉积变质型铁矿床（0.5分） 若岩石中的某些组分，经变质作用后成为有工业价值的矿床，或由于变质作用改变了工业用途的矿床称为变成矿床（2分）。
如煤层经变质后形成石墨矿床（0.5分）。
3．盐类矿床，并举例 答：蒸发沉积矿床，是指地面水以真溶液状态携带某些溶解度较大的无机盐类，在比较静止的水盆地中，通过蒸发作用发生各种有用盐类矿物沉淀而形成的矿床。
由于矿床中的有用组份是各种盐类，因而也称为盐类矿床（4分）。
如湖北应城膏盐矿床（1分）。
答：矿床成矿系列是在一定地质时期和一定地质环境中，在一定的主导地质成矿作用下形成的，时间、空间和成因上都有密切联系，但具体生成条件是有差别的1组（2个以上）矿床类型的组合。
（2分）成矿系统是指在一定的时-空域中，控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用动力过程，以及所形成的矿床系列、异常系列构成的整体，是具有成矿功能的一个自然系统。
（3分）5．残余矿床与淋积矿床，并举例答：原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后，形成的一些难溶的表生矿物，残留在原地表部，其中有用组分达到工业要求时形成的矿床称为残余矿床（2分）。
热水喷流沉积矿床
热水喷流沉积矿床热水喷流成矿作用是近代成矿理论研究的重大发展，该类矿床地史上分布广泛、规模大，形成了大量的大型和超大型矿床，具重要的工业价值，热水喷流成矿作用已经成为当前矿床学、地球化学研究的热点课题之一。
20世纪50年代以前，有些学者曾经提出过与热水喷流沉积成矿作用有关的看法，甚至提出过海底喷气-沉积（exhalative sedimentary）成矿的假说，这已经很接近目前流行的海底热水喷流沉积成矿理论了。
由于受当时的技术条件和人们对成矿作用认识的限制，虽然引起了一定的反响，但并未得到普遍的认可。
随着20世纪60年代初，在红海AtlantisⅡ海渊中发现热卤水和多金属软泥，揭开了现代海底热水活动与金属硫化物沉积成矿研究的序幕，海底热水喷流沉积成矿作用的研究也开始得到普遍重视。
随后，Rider（1973）把海底喷气-沉积成矿由假说上升到理论，引起了世界大多数相关学者的共鸣。
之后的1976年和1979年，相继在东太平洋Galapagos扩张中心和EPR21°N 的大洋中脊分别发现了低温海底热水喷流活动和正在形成硫化物矿床的黑烟囱——高温洋底热水喷流系统。
这些发现使喷流成矿作用的研究达到新的高潮，并依此为基础开始更加深入地研究古老的块状硫化物矿床的形成机制，使喷流成矿理论和块状硫化物成矿作用研究取得了长足的进展。
1986年的第七届国际矿床成因会议的召开是一个重要的标志，当时M.J.Russell 正式将这类矿床称为SEDEX (sedimentary exhalative deposit)型矿床。
我国学者对这类矿床的研究也非常重视。
涂光炽等（1988）为喷流沉积矿床给出了详细的定义：“热水沉积矿床（即喷流沉积矿床）是指在水温70~350℃或更高的热水介质（海水、湖水、热泉水等）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”。
吉林大学2019-2020学年第一学期矿床学试卷(B卷)
吉林大学矿床学试卷2019 －2020 学年第二学期试卷（B卷）一、回答下列概念（从下列7题中选择6题回答，每小题5分，共30分）1．喷流沉积矿床，并举例答：热水喷流沉积成矿作用泛指不同成因的（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份分别在热液通道和海底沉淀下来而富集成矿的过程。
这种作用使热水中的矿质富集并形成的矿床，称之为热水喷流沉积矿床（4分）。
如火山岩中得块状硫化物矿床（1分）。
2．变成矿床与受变质矿床，并举例答：若原来已经是矿床，受到变质作用后，矿石的成分、结构构造以及矿体的形态、产状、品位和规模等方面发生了变化，但工业用途并未改变的矿床称为受变质矿床（2分）。
如沉积变质型铁矿床（0.5分）若岩石中的某些组分，经变质作用后成为有工业价值的矿床，或由于变质作用改变了工业用途的矿床称为变成矿床（2分）。
如煤层经变质后形成石墨矿床（0.5分）。
3．盐类矿床，并举例答：蒸发沉积矿床，是指地面水以真溶液状态携带某些溶解度较大的无机盐类，在比较静止的水盆地中，通过蒸发作用发生各种有用盐类矿物沉淀而形成的矿床。
由于矿床中的有用组份是各种盐类，因而也称为盐类矿床（4分）。
如湖北应城膏盐矿床（1分）。
4．成矿系列与成矿系统答：矿床成矿系列是在一定地质时期和一定地质环境中，在一定的主导地质成矿作用下形成的，时间、空间和成因上都有密切联系，但具体生成条件是有差别的1组（2个以上）矿床类型的组合。
（2分）成矿系统是指在一定的时-空域中，控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用动力过程，以及所形成的矿床系列、异常系列构成的整体，是具有成矿功能的一个自然系统。
（3分）5．残余矿床与淋积矿床，并举例答：原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后，形成的一些难溶的表生矿物，残留在原地表部，其中有用组分达到工业要求时形成的矿床称为残余矿床（2分）。
热水喷流沉积矿床成矿作用机理
热水喷流沉积成矿作用机理摘要：热水喷流成矿作用理论是近代成矿理论的重大发现，在现代海底广泛发育且具有较大的经济价值，对此类矿床的研究很热。
热水喷流的类型主要有两种，高温的集中喷流形式和低温的渗流作用。
前者以黑烟囱为代表，形成各类硫化物的沉积，后者则形成广泛分布的硫酸盐、铁的氧化物—硅酸盐—锰的氧化物。
通过对其流体与热源、成矿物质来源及沉淀机制和流体通道等研究，探寻这种矿床的成矿作用机理。
关键词：热水喷流沉积矿床；成矿作用机理；矿床成因；热水喷流沉积矿床的热水介质温度为70—350℃或者更高，以沉积的方式形成于水—岩石界面之上水体中的层状、似层状矿床，还包括界面之下充填和交代形式形成的含矿岩体。
此类矿床具有重大的经济价值，虽然目前不允许对海洋矿产进行开发，但是研究很多。
通过对热水沉积矿床的成矿作用机理进行研究，弄清成矿过程，便于今后对矿产进行开采。
1、热液流体流体来源是与热液循环系统密切相连的一个问题。
由于块状硫化物矿床形成于海底环境，因此不论是简单的对流循环模式还是双扩散对流模式 ,海水都是流体最为重要的组分,但海水是否是唯一的流体来源却是争论的焦点。
HOhmoto等在研究日本黑矿时发现矿石的流体包裹体的δD和δ18D值和盐度与正常海水非常相近，因而认为成矿流体来自海水:海水在深部循环通过火山岩时获得了金属元素和硫等成分。
后来的研究发现,成矿流体的δ18O普遍是高正值 ,特别是前寒武纪的块状硫化物矿床成矿流体的δ18O高达 5 ‰～9 ‰。
现代海底热液流体中也有类似情况。
对于这种高δ18O值 ,有人认为是岩浆水的参与 ,但HOhmoto 等认为用海水与火山岩间的反应也能解释。
对现代海底热液流体的对比研究表明,太平洋、大西洋与印度洋各处热液喷口的流体组成与性质均非常一致,再次证明了海水在流体组成中占据主导地位。
考虑到块状硫化物矿床与大地构造及深部岩浆活动的密切联系,岩浆来源的流体也可能对块状硫化物矿床成矿有所贡献。
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1964年发现的，在红海底部发育着高热卤 水与AtlantisⅡ海渊多金属软泥；它是一个与 裂谷作用有关的、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； 现代实例：同生作用——硫化物堆积——工业 品位
二、现代热水喷流成矿作用
（2）Salton海热卤水成矿和特征 位于美国加里福尼亚南部，与裂谷作用有关热水对
流体系，被认为是沉积岩中古老的块状硫化物矿床 （a）估计热卤水的体积为11.6km3，水深达3km; （b）热卤水温度最高可达360℃，盐度可达25~30%
。 （c）成矿元素 ——Zn （ 5×106t ） 、 Pb （ 9×105t ） 、 As （
❖ 1、基本特征
❖① 矿床伴有典型的喷流岩（exhalite，热水 沉积岩），如：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；
❖② 矿床具有层控及时控特征；
❖③ 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。部分 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；
❖④ 矿石具有微层理甚至微细沉积韵律，常具
二、现代热水喷流成矿作用
❖ 目前世界范围内，已发现许多正在形成金属硫化物 的热水体系（图），这类现代热水体系包括二种： ❖ 1.热卤水成矿作用——红海和美国Salton海的热卤 水； ❖ ❖ 2.现代洋底热水喷流成矿作用——洋底热水喷流体 系。
二、现代热水喷流成矿作用
N.Fiji 海盆 Lau 海盆
17°SEPR 18°SEPR 20°SEPR
21°SEPR Nazca 板块
加勒比海 Broken Spur
板块
TAG
Snake Pit
Cocos Plate
南美板块
Palinuro
海山 红海
贱金属元素，硫来自于沉积物中的蒸发盐-硬石膏，若有足够 的还原硫持续加入沉淀场所的话，这样的热水体系将形成大
二、现代热水喷流成矿作用
2.现代洋底热水喷流成矿作用 ① 流体与热源 ② 流体通道与盖层 ③ 矿质来源及沉淀机制 ④ 生物媒介作用
5-6m
（a）喷流形成硬石膏烟囱，每天可 生长几厘米，成为隔挡臂； （b）烟囱的内、外壁之间存在大的 温度变化、PH变化、氧化状态变化 、硫的价态变化和成分变化。 内壁——铜的硫化物 外壁——Zn的硫化物、硫酸盐和氧 化物 （c）老的烟囱被沉淀的矿物填满， 喷流作用停止，随温度的降低，引起 坍塌。
通过烟囱的不断形成、不断坍塌堆 积，最终可形成规模可观的块状硫化 物矿床，矿床的通道部分显示后生矿 床的特点，而矿床的层状部分则表现 为同生矿床的特点
0.6-0.8m
a.
热流柱
350°C 枕状熔岩
b.
热流柱
c.
黑烟（富po）
350°C
枕状熔岩
cp或cub(+po) 位于硬石膏基质中的Cu-Fe硫化物 硬石膏+py+sp±叠水镁钒基质 在硬石膏中po+py+sp共生 硬石膏
第五章 热水喷流沉积矿床
内容提要
•一、热水喷流沉积矿床概述 •二、现代热水喷流成矿作用 •三、热水喷流沉积矿床的类型及特征
一、热水喷流沉积矿床的概述
• 该类矿床地史上分布广泛、规模大，形成了大量的大型和 超大型矿床，具重要的工业价值，热水喷流成矿作用已经成 为当前矿床学、地球化学研究的热点课题之一；
渗透带
？
HTRZ
岩浆
图 扩张洋脊或海山上热水循环模式
欧亚板块陆内弧后 （Okinawa海槽型）
大洋中脊 Explorer Ridge Middle Valley
SJuan de Fuca Eascanaba 海沟
EnAdxeiaavl o海ur山 Sea Cliff
Lucky Strike
欧亚板块
Hale Waihona Puke 1-2m 350℃枕状熔岩
热液集中流 热液分散流 海水卷入
图 现代海底黑烟囱成因示意图（据Goldfarb等，1983）
a-烟囱的形成；b-烟囱的生长；c-烟囱的矿物分带；矿物缩写：cp=黄铜矿；cub=方黄铜矿 ；po=磁黄铁矿；sp=闪锌矿。叠水镁钒是一种新的，羟基硫酸盐-氢氧化物矿物
海水
盖层岩石
印度澳大利亚板块
Sonne Field
北美板块
lzu-Ogasawara 岛弧 Okinawa 海沟
Salton 海 Guaymas 海盆
Marina 海沟
太平洋板块
manus 海盆
21°NEPR
13°NEPR 11°NEPR 9°NEPR
Galapagos Hole 504 B
Woodlark 海盆
• 20世纪50年代以前 不同的学者曾经提出过海底喷气-沉积 （exhalative sedimentary）成矿的假说,70代，相继在东太平 洋的大洋中脊分别发现了低温海底热水喷流活动和正在形成 硫化物矿床的黑烟囱——高温洋底热水喷流系统,以此为基础 开始更加深入地研究古老的块状硫化物矿床的形成机制，使 喷流成矿理论和块状硫化物成矿作用研究取得了长足的进展； 1986年的第七届国际矿床成因会议Russell M.J. 正式将这类矿 床称为SEDEX (sedimentary exhalative deposit)型矿床
1.2×105t ） 、 Cu （ 6×104t ） 、 Cd （ 2×104t ）
二、现代热水喷流成矿作用
➢ （d）沉淀在卤水排泄口附近的富硫化物硅质沉积物中，含有 多种硫化物，Cu和Ag的含量极高，分别达20%和8%；
➢ （e）流体系统热卤水以大气水为主（氢、氧同位素）； ➢ （f）成矿作用 ➢ ——高盐度古湖水的蒸发作用 ➢ 地下水对浅部湖相蒸发盐的溶解作用 ➢ 深埋的含石盐的湖相蒸发盐的地下热交代作用； ➢ （g）成矿物质 ➢ ——来自于卤水和沉积物的相互作用，氯的络合物型式搬运
❖1、热水喷流作用和矿床概念
❖ 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 携带的物质组份分别在热液通道和海底沉淀 下来而富集成矿的过程。这种作用使热水中 的矿质富集并形成的矿床，称之为“喷流沉