火山喷气—沉积控矿系统

如题所述

(一)基本概念

火山喷气-沉积系统是指控制火山喷气-沉积成矿过程的一套互相匹配的制约条件,其中包括两层流体系统、制约岩浆源海水热液形成和排出的断裂-裂隙、制约块状硫化物和海底化学沉积物定位的水文地质和地貌条件,以及使矿体免遭风化剥蚀的封闭条件等。

(二)地质背景

火山喷气-沉积系统产出的地质背景是海底沉降和拉张环境,可进一步分出大洋中脊、弧内地堑、弧后盆地和陆缘海盆地几种不同的部位。其中大洋中脊由于洋底扩张,可以使洋脊附近形成的块状硫化物矿床迁移到海沟附近,并与蛇绿岩共生出现在聚敛板块的结合带;弧内地堑或称弧间地堑形成于活动陆缘或岛弧火山作用的不同阶段,在空间上分布在外弧和内弧之间,所以有别于典型的弧后盆地;弧后盆地基底一般为洋壳型玄武岩,陆缘海盆地基底一般为陆壳型基底,但陆壳较薄。

(三)岩石组合

火山喷气-沉积形成的硫化物矿床的容矿岩石组合,随地质背景而异。①在板块结合带的矿床与代表大洋岩石圈组成的蛇绿岩系共生,矿体常赋存在上、下枕状拉斑玄武岩之间,并伴生有一定数量的深海相沉积岩。②形成在弧内地堑盆地的硫化物矿床,其容矿火山-沉积岩系有两种组合,一种以拉斑玄武岩和玄武安山岩为主(或细碧岩、角斑岩为主),常与含铜硫化物矿床伴生;另一种除玄武岩之外,还有不同数量的钙碱性安山质英安质和流纹质火山岩(或细碧岩、角斑岩和石英角斑岩),常与铜、铅锌矿床伴生。③形成于弧后盆地或陆缘盆地中的硫化物矿床,由于这两类都属于裂谷盆地,所以容矿岩系以玄武岩为主,并出现英安质和流纹质火山岩,从而构成“双峰式”的特点,在陆缘盆地环境下形成的硫化物矿床有时为黑色浊积岩或碳酸盐岩,并夹有数量不等的火山-沉积岩。

(四)岩相类型

在海底火山喷气-沉积矿床分布区,常见的火山构造和火山岩相及火山作用的强度与岩浆的性质有关。当喷出的岩浆数量较大时,由于重力均衡补偿作用,可以形成一系列破火山口,这些破火山口系统有时与火山喷气-沉积系统正好吻合。海底喷发的玄武岩浆,当水的深度较大时,常出现枕状构造,不少硫质喷气孔就是枕状玄武岩之上形成的“黑烟囟”喷气锥。当水的深度较浅时,玄武质熔岩可以发生自碎(淬碎)作用而形成玄武玻璃凝灰岩,这些玻璃质碎屑岩很不稳定,在与热的循环海水进行水-岩反应过程中发生水解,其中金属元素被萃取而进入成矿流体。中酸性的岩浆在海底可以形成火山穹丘,中酸性和酸性的火山岩常常以凝灰岩、层凝灰岩和凝灰质砂岩的形式出现,这些碎屑物质增加了水-岩反应的接触面积,对金属元素活化提供了有利条件。

(五)形成阶段

火山喷气-沉积系统可以形成在洋底扩张、岛弧和活动陆缘火山活动和弧后拉张过程中的多个阶段。与拉张过程相伴随的地壳变薄、上地幔上拱、高热流异常区的位置上升,使上地幔或下地壳发生部分熔融,并伴随有深部流体进入岩浆或直接上升,促进了海底地热活动和成矿流体的形成。

(六)系统的规模

已知火山喷气-沉积的金属硫化物矿床一般规模较大,矿体群的宽度可达数百米,长度达千余米,延深数百米,矿石量可达几亿吨,金属量一般为几百万吨,最大可达几千万吨。与成矿有关的破火山口直径从几百米到一二千米不等。火山喷气-沉积系统是相当大的,与萃取金属元素有关的水、岩反应的海水侧向环流系统的范围,可能比矿体群的范围还要大得多。

(七)双层流体

火山喷气-沉积系统在一定意义上也是一种海底地热系统,其成矿过程与双层流体的物质和能量的相互作用有关。双层流体包括海底加热的海水和部分再平衡岩浆水混合,通过断裂-裂隙系统,枕状熔岩和火山碎屑物中发生对流循环,并在较高的温度下发生水-岩反应,从海底火山岩和沉积岩中淋滤出金属元素,并发生氢、氧同位素的平衡交换作用,形成了海底,岩浆源海水热液,此类温度较高的成矿热液通过断裂-裂隙或黑烟囟(喷气锥)喷出,并与温度较低的正常海水相互作用,使金随其他金属硫化物一起沉淀。

(八)矿床类型

按照金属元素组合,大体可以分出以下几类:①以铜或铜锌为主的硫化物矿床,此类矿床中伴生金的含量相对较高。②以铅锌为主的硫化物矿床,此类矿床中银的含量相对较高。③形成在沉积岩或碳酸盐岩中的独立金矿,这些沉积岩系中夹有火山熔岩和凝灰岩,甚至还有火山穹丘或岩床,对其成因有不同解释,但其形成条件有一定的相似性。

(九)定位空间

从矿床产出的地质位置和矿石构造,大体可分成三类:①形成在喷气锥(黑烟囟)附近,由喷气锥破碎堆积而成的穹丘状、透镜状的块状硫化物型矿床;②形成在喷气锥和喷气锥群之下的热液通道内或裂隙系统内的脉状、网脉状或细脉浸染状构造的矿床;③成矿流体被喷射和海流搬运一定距离之后在凹地内作为化学沉积物沉积的矿床。

(十)后期改造

块状硫化物堆积物在形成之后,如果不能及时被新的相对稳定的沉积物质所掩埋覆盖,就会受到海流的侵蚀破坏,或者由于进一步的水-岩反应而使金和其他金属元素贫化。由于此类矿床可以形成在火山作用过程的不同阶段,所以成矿后的构造活动和火山作用,可以使某些矿床遭受破坏。

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