SEDEX型矿床研究现状及进展
翟玉林, 魏俊浩, 李艳军, 李翔, 柯坤家
中国地质大学(武汉) 资源学院,湖北 武汉 430074
通讯作者: 魏俊浩(1961-),教授,博士生导师,主要从事矿床地球化学、成矿规律与成矿预测研究工作。E-mail: junhaow@163.com

作者简介: 翟玉林(1989-),男,现正攻读矿产普查与勘探专业硕士学位,主要从事矿产勘查研究工作。

摘要

SEDEX型矿床是一类很重要的矿床,提供了世界上约60%的铅和50%的锌。通过全面参阅前人研究成果及相关文献,系统概述了SEDEX型矿床的成矿构造背景和地质特征,结合国内典型矿床的S、Pb、H、O及B同位素,从地球化学方面综合分析探讨了SEDEX型矿床成矿物质和流体来源,在已有成矿模式的基础上,进一步完善了成矿作用过程和机制。最后,简单介绍了近年来SEDEX型矿床研究新进展,并对存在的问题和今后发展趋势提出了一些建议。

关键词: SEDEX型矿床; 地质地球化学特征; 同位素地球化学特征; 成矿机制
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2017)03-0392-10
Present situation and research progress of the SEDEX deposit
ZHAI Yu-Lin, WEI Jun-Hao, LI Yan-Jun, LI Xiang, KE Kun-Jia
Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
Abstract

Sedimentary exhalative deposits (SEDEX) are an important kind of ore deposits, and provide about 60% of the lead and 50% of the zinc in the world. In this paper, based on consulting previous and the latest research achievements, reading relevant literatures and synthesizing the different theories, the authors summarize the ore-forming tectonic setting and geological characteristics and, in combination with S, Pb, H, O and B isotopes, discuss the sources of ore-forming materials and fluids in terms of geochemistry. Based on former metallogenic model, the authors further improve the mineralization mechanism. In the end, this paper describes the new research progress, and gives some suggestions for the existent problems and development trends in the future.

Keyword: SEDEX deposit; geological and geochemical characteristics; isotope geochemical characteristics; metallogenic mechanism
0 引言

喷流沉积型矿床是近代矿床学中一类重要矿床, 其成矿理论研究成果的总结, 对该类矿床勘探具有重大意义。海底喷流沉积成矿理论的形成迄今已有近百年, 自1925年海底上升喷气成矿理论提出后, 又经历了几十年探讨, 直到1986年, M. J. Russell才将这类矿床命名为喷流沉积矿床(sedimentary exhalative deposit), 简称SEDEX矿床[1]。在国内, 起初大多数学者将这类矿床称为“ 页岩型” 矿床, 但后来发现其容矿岩石除页岩外还有许多其他类型的沉积岩, 如碎屑岩、碳酸盐岩等。涂光炽教授综合各家观点, 给出了SEDEX型矿床详细的定义[2], 简单概括为中低温成矿热水以沉积方式在海底形成的层状、似层状矿体, 但下部也有可能出现筒状矿化。

从世界范围内看, SEDEX型矿床提供了约60%的铅、50%的锌、50%的银、20%的铜及大量重晶石等资源[3], 而且其矿石中硫化铁含量较低, 更环保, 更易分选, 因此具有巨大的经济价值和研究意义。近年来, 我国SEDEX型矿床成矿理论研究尚不完善, 在成矿物质和流体来源及演化、成矿动力、成矿机制等方面还存在很大争议, 而以往资料大多仅从某个方面或单个矿床进行研究, 导致矿床成因类型、成矿模式等观点众多, 难以统一。笔者在前人研究的基础上, 通过对SEDEX型矿床成矿构造背景、地质地球化学特征和成矿模式等资料进行全面搜集和梳理, 进一步完善了该类型矿床的成矿作用过程和机制理论研究, 并对矿床研究新进展、找矿标志和存在的问题作了简介, 期望为今后该类矿床的研究和发展提供一定帮助。

1 成矿构造背景

SEDEX型矿床主要形成于拉张性构造环境。以往很多学者认为这种拉张环境主要是离散板块动力学背景下的陆内裂谷、被动大陆边缘或坳拉槽裂谷, 例如克拉通内部及其边缘受裂谷控制的沉降盆地, 拉张的裂谷和地堑等[4, 5, 6]。我国许多块状硫化物矿床为受大陆地壳上断裂凹陷带控制的矿床, 如大厂锡— 多金属矿床位于江南古陆西南缘的丹池断裂凹陷带中[7]; 西秦岭厂坝矿床构造环境为扬子板块北部边缘受裂谷控制的沉降盆地[8]; 内蒙古狼山成矿带于狼山裂陷槽内三级断陷盆地边缘的更次级凹陷中形成[9]

但是, 近年来随着澳大利亚北部元古代SEDEX型铅锌矿床成矿动力学背景研究的深入, 发现这些矿床成矿构造环境不是以往认为的被动大陆边缘裂谷, 而是汇聚板块地球动力学背景下远离弧后的陆内拉张盆地, 且成矿潜力和找矿前景明显比前者大[10, 11, 12, 13]。如澳大利亚Mc Arthur和Mount Isa矿床分别位于巴顿海槽和莱哈特断裂海槽内, 以往认为两个海槽都为地堑式构造, 矿床产出于离散板块动力学背景下, 但现在研究表明, 两矿床产出构造背景为板块俯冲下的弧后陆内盆地。由此看来, 那些之前被认为产出于被动陆缘裂谷环境的SEDEX型矿床成矿动力学背景应值得给予更多关注(图1)。

图1 澳大利亚北部 Mount Isa 盆地元古宙SEDEX型块状硫化物矿床成矿构造环境(据文献[12]修编)

2 矿床地质特征
2.1 地层围岩

SEDEX型矿床容矿岩石主要为碎屑沉积岩, 包括页岩、粉砂岩和碳酸盐岩, 而且岩石中二氧化硅、黄铁矿、碳酸盐、磁黄铁矿及有机质含量较高。根据赋矿围岩的不同, SEDEX型矿床可以分为两类:一类形成于氧化环境中, 容矿岩石富含碳酸盐岩, 如澳大利亚Mc Arthur、Mount Isa矿床; 一类形成于还原环境中, 矿体中含大量磁黄铁矿, 赋矿围岩为碎屑岩, 如加拿大Sullivan矿床[14]

2.2 矿体及矿石特征

池三川[15]提出喷流沉积型矿床成矿系统一般包括两部分:喷口下部的热液通道系统和上部的海底沉积系统。SEDEX型矿床矿体往往由多个层状、似层状或透镜体状矿体组成, 厚度几十米, 长度可达几千米, 且矿体产状一般随地层而变化。有些SEDEX型矿床具有典型的“ 两层” 构造, 上部为层状、似层状矿体, 下部为筒状或脉状蚀变带(由于后期构造活动, 有些矿床难以见到下部)。层状矿体与顶底板岩层呈突变接触关系, 与下伏网脉状矿化带呈过渡关系, 如加拿大Sullivan和Tom, 德国Rammalsberg及爱尔兰Silvermines等矿床均可见这种接触关系。

SEDEX型矿床矿物组成比较简单, 主要矿石矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿及少量黄铜矿等。由于该类矿床伴生有Ag、As、Sb、Ba、Sn等多种元素, 在许多矿床中可见与这些元素相关的硫酸盐矿物, 如重晶石、钡长石、电气石等。

2.3 矿化蚀变分带

SEDEX型矿床具有明显的矿化分带性。以热液通道为中心, 水平方向上由近至远元素分带依次为Cu(Au)-Pb-Zn-(Ba)-Fe、Mn, 对应的矿物分带为辉铜矿— 方铅矿— 闪锌矿— 重晶石— 含猛赤铁矿, 层状矿体外围或上部常有重晶石岩、燧石岩及伴生的钠长石岩和电气石岩; 垂向上元素分带由下到上依次为Cu(Au)-Zn-Pb-S[16], 主要矿物为黄铜矿、磁黄铁矿, 蚀变矿物较多(图2)。

图2 喷流沉积矿床矿化分带示意(据文献[17]修改)

矿床中热液蚀变现象较普遍, 且蚀变范围比较广, 矿物组合均围绕热液流体溢出中心呈辐射状分布[18], 主要蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石— 绿帘石化、白云岩化等。由于SEDEX型矿床成矿系统为“ 两层” 结构, 对于上部层状和下伏筒状矿体围岩蚀变, 不同学者有不同观点。哈钦森[19]认为蚀变筒和层状矿体下盘都具有明显的蚀变, 而层状矿体上盘一般不具有蚀变现象, 并称之为不对称蚀变作用; 而芮宗瑶[20]指出热液通道中的蚀变主要为硅化, 有时也可见电气石化和钠长石化, 层状矿体下盘可见白云岩化、电英岩化和绿泥石化。

2.4 找矿标志

1) 区域标志。SEDEX型矿床主要形成于拉张性构造环境中的次级沉积盆地和同生断裂附近, 无论是离散板块还是汇聚板块动力背景, 伸展体制或挤压碰撞下的局部伸展拉张环境是形成该类矿床的重要条件。

2) 时间标志。SEDEX型矿床具有明显的时控性, 矿床产出时代相对集中, 主要为古— 中元古代(1.9~1.4 Ga)和早— 中古生代(0.53~0.3 Ga), 尤其中元古代时期, 该类矿床大量涌现, 如Broken Hill、Mount Isa、东升庙、甲生盘等矿床。

3) 地层标志。沉积碳酸盐岩或细碎屑岩地层是形成SEDEX型矿床的重要保障。例如狼山— 渣尔泰山成矿带内因褶皱长期隆升和剥蚀, 为坳陷带提供了丰富的沉积和成矿物质; 秦岭成矿带自寒武纪以来一直处于大陆边缘的海相环境, 印支期造山事件形成了现今的成矿带, 带内的铅锌矿床形成于泥盆系含碳酸盐岩的碎屑岩沉积建造的古陆边缘海相环境[21]

4) 喷流岩标志。喷流岩是喷流沉积矿床的重要标志。SEDEX型矿床中常见的共生喷流岩有硅质岩、重晶石岩、钠长石岩、电气石岩等。大兴安岭南段黄岗和大井SEDEX型铁锡矿床被证明在二叠系沉积盆地演化过程中发生了热液喷流沉积成矿作用, 热水沉积岩为认识该矿床提供了重要岩石学证据[22]

5) 蚀变分带标志。SEDEX型矿床上下盘矿体均具有显著的蚀变, 主要蚀变类型有硅化、绢云母化、白云岩化、绿泥石化及电气石化和钠长石化。在水平方向上还具有明显的矿化分带, 方铅矿— 闪锌矿— 重晶石— 铁锰矿及矿体外围的钠长石岩和电气石岩等都是重要的找矿标志。

3 同位素地球化学特征
3.1 铅同位素

近几十年来, 很多学者对SEDEX型矿床铅同位素进行过研究, 但由于地质特征差异及后期构造、热液改造, 不同矿床铅同位素来源也不尽相同。坚润堂等[23]对青海锡铁山矿床不同类型矿体及赋矿岩石中铅同位素进行了系统研究, 发现矿体与赋矿岩石中铅同位素比值基本一致, 且矿床中原始铅主要来源于地壳深部或上地幔, 在造山带期受到改造。祝新友等[24]研究发现锡铁山矿床铅同位素具有造山带与上地壳混合来源的特点, 喷流成矿过程中铅及成矿金属物质主要由喷流卤水提供, 少量物质来自海水。

根据Zartman全球铅构造演化模式(图3)可以看出, SEDEX型矿床铅同位素主要落在地壳及造山带演化曲线富集, 少数铅落在上地幔附近, 显示该类矿床具有壳源铅的特征。

图3 沉积喷流矿床铅同位素构造模式(底图据文献[27]修改, 数据源于文献[28]、[29])

Zartman铅构造演化图通过w(207Pb)/w(204Pb)、w(208Pb)/w(204Pb)反应源区变化, 而w(206Pb)/w(204Pb)只对成矿时代有灵敏反应。为了消除时代误差, 朱炳泉[25]根据构造环境与成因不同, 将铅的3种同位素表示成同时代地幔的相对偏差Δ α 、Δ β 、Δ γ , 并通过Δ β γ 成因分类图解追踪矿石铅的源区。任鹏等[26]对秦岭凤太矿集区铅硐山、八方山、银母寺3个铅锌矿床研究发现, 其铅同位素在Δ β γ 图解中大部分落于上地壳与地幔混合的俯冲带铅范围内, 少数点落于上地壳铅和造山带铅范围内(图4), 说明矿床的铅源于壳幔混合。

图4 凤太矿集区铅锌矿床硫化物Pb同位素Δ β γ 判别图解(底图据文献[25]修改, 数据源于文献[26])
1— 地幔源铅; 2— 上地壳铅; 3— 上地壳和地幔混合俯冲带铅(3a— 岩浆作用, 3b— 沉积作用); 4— 化学沉积型铅; 5— 海底热水作用铅; 6— 中深变质作用铅; 7— 深变质下地壳铅; 8— 造山带铅; 9— 古老页岩上地壳铅; 10— 退变质铅

3.2 硫同位素

SEDEX型矿床硫同位素具有两个重要特点:一是矿床中的δ 34S比同期海水碳酸盐中δ 34S约低15‰ , 这些海水硫酸盐可能是矿床块状硫化物中硫同位素的来源[30]; 二是大范围内(如整个矿区)硫同位素组成变化范围较大, 如内蒙霍各乞铅锌矿矿石中δ 34S为-3.1‰ ~23.5‰ [31], 加拿大Sullivan铅锌矿床δ 34S为-9.9‰ ~6.8‰ [32]。但对于单个矿体或产于某地层单元内的独立矿体, 其硫同位素组成非常接近。匡文龙等[33]对赋存于泥盆系碎屑岩和碳酸盐岩中的西秦岭厂坝— 李家沟铅锌矿床研究发现, 硫化物矿石中δ 34S与泥盆系海水硫酸盐中δ 34S平均值很接近, 反映矿石中硫可能来源于泥盆系海水硫酸盐[34]

3.3 氢、氧同位素

以往对于SEDEX型矿床氢氧同位素研究主要是针对单一矿床而言, 该类型矿床的综合分析较少。另外, 不同矿床经历了不一样的成因过程及后期改造作用, 其氢氧同位素特征也会有所差别。王莉娟等[35]对锡铁山层状、非层状及管道相矿体的氢氧同位素研究发现, 其均一温度为280~340 ℃, 最高温度可达400 ℃以上, 盐度平均值为12%~18%, 最高为40%。高温、高盐度和富含CO2的包裹体特征表明成矿流体具有岩浆流体成分, 而且有海水和大气降水的混入或参与(图5)。张艳等[36]对广东凡口铅锌矿、西成凤太矿集区、锡铁山及云南金顶铅锌矿氢氧同位素对比研究显示, 4个矿床成矿物质均来自深源, 成矿流体主要为岩浆水和大气降水的混合体, 并可能有少量海水和变质水加入。

图5 锡铁山矿床成矿流体H-O同位素(据文献[37]修改)

3.4 硼同位素

自然界中硼主要分布在海水、海相沉积物和大洋热液蚀变玄武岩中, 而下地壳、地幔和陨石中硼含量非常低[38]。硼的两种同位素11B和10B质量分数差别较大, 分馏较显著。Palmer and Slack[39]研究发现, 全世界很多SEDEX型矿床电气石中δ 11B分布于-1.7‰ ~-15.4‰ , 平均值为(-9.8± 4.0)‰ , 这与Guaymas海盆热液系统蚀变沉积物中相似(-9‰ ), 为SEDEX型矿床形成于海底热液系统提供了有利证据。

几十年来, 关于大厂锡多金属矿床的成因一直有燕山期花岗热液成矿与泥盆系海底喷流热液成矿之争。韩发[40]对矿床中两类电气石研究发现, 纹层状电气石岩中电气石δ 11B组成为-17.5‰ ~-15.1‰ , 花岗岩脉状电气石中δ 11B组成为-16.5‰ ~-14.7‰ , 两类电气石的氧同位素平衡温度分别为210± 38 ℃、425 ℃, 利用氧同位素平衡温度计算得出两类电气石成矿热液中硼组成分别为-5‰ ~-4‰ 、-11‰ ~-10‰ 。Jiang[41]也对两类电气石作了相同研究, 并得出了相似结论。由此可见, 虽然两类电气石中δ 11B组成几乎相当(-17‰ ~-14‰ ), 但成矿热液中硼同位素组成差别却较大, 海底喷流成矿热液系统中硼同位素(-5‰ ~-1‰ )明显高于岩浆热液中硼同位素组成(-10‰ 左右), 且与电气石共生的石英中氧同位素平衡温度也较后者更低, 这对矿床成因类型的划分具有重要指示意义。

4 成矿机制
4.1 成矿物质和流体来源

根据SEDEX型矿床成矿流体与现代海底热液及正常海水化学成分的比较, SEDEX型矿床成矿流体温度为中低温(集中在140~280 ℃, 喷口温度大于300 ℃), 盐度范围为10%~20%, pH呈酸性— 弱酸性, 属富含金属元素的还原性流体, 而且流体中氯和H2S的含量高于正常海水, 这就为金属元素以氯和硫的络合物形式迁移提供了有利条件。

大厂锡矿床成矿流体硅同位素[4]研究表明成矿流体主要为海水, 氦— 氩同位素[42]显示成矿流体除海水外也有地幔流体混入; 锡铁山铅锌矿床成矿流体具有深源流体特征, 流体中有来自地幔物质成分, 并有一定量海水硫, 成矿物质以壳源为主, 但不排除有幔源物质加入; 厂坝铅锌矿床铅来源于下地壳和壳幔混合, 硫源为泥盆系海水硫酸盐; 凤太矿田中铅同位素源于壳幔混合; 粤西大降坪矿床成矿流体中也有地幔流体混入; 云南金顶和白秧坪矿床He、Ne、Xe同位素显示成矿流体以壳幔混合流体为主[43]。对比国内外典型SEDEX型矿床特征(表1), 发现其成矿流体主要为变质热卤水, 由海水和地幔流体混合而成, 伴随成矿流体的运移, 成矿物质以壳源为主, 但也可能有幔源物质加入, 矿床中硫同位素主要来源于海水硫酸盐。

表1 典型SEDEX型矿床特征
4.2 成矿模式

目前, SEDEX型矿床传统成矿模式主要有两种:一是海底热液对流模式(也称对流圈模式), 一是盆地压实卤水模式(也称含水层模式)。以Russell[44]为代表的对流圈模式(图6中的两侧区域)认为, 现代海底扩张中心喷出的热液流体是一种海水, 而且SEDEX型矿床所处环境都具有海底塌陷作用特征, 受张性应力作用影响, 脆性地壳会形成大量岩石微裂隙, 流体沿裂隙渗入盆地中发生对流循环; 在循环过程中, 海水萃取赋矿围岩中大量金属成矿物质, 形成海底含矿热液, 含矿热液沿断裂上升, 最后喷出海(湖)底而沉淀成矿。尽管该模式可以成功的解释SEDEX型矿床的成因, 但也存在一些问题, 例如并非所有矿床都具有海底塌陷现象, 这为成矿流体向上运移提出了重要制约。

图6 喷流沉积矿床成因模式(据文献[45]修改)

含水层模式(图6中的中间区域)认为, SEDEX型矿床的成矿流体主要为盆地沉积岩在厚层沉积物压实过程中释放出的孔隙水; 孔隙水随地热增温而升温, 盐度不断增加, 并在缓慢流动过程中与周围岩石发生水— 岩反应, 从矿源(岩)中萃取和富集金属物质, 形成含矿热液; 含矿热液被不透水层封存起来, 后因构造活动形成的断裂切穿不透水层, 含矿溶液被带出, 在海底沉淀成矿。该模式存在一个重要问题, 即在盆地压实释放出孔隙水的过程中需要转变温度为95~130 ℃, 根据地温梯度(35 ℃/km)以及SEDEX型矿床的埋藏深度(平均小于 3 km), 显然地热增温很难达到这个温度区间。另外, SEDEX型矿床矿化温度为140~280 ℃, 明显高于盆地压实卤水所能达到的温度。

4.3 成矿作用及过程

一般认为, SEDEX型矿床中金属物质主要来源于容矿围岩或底部岩石。在沉积盆地中, 受沉积压实作用影响, 沉积物被压实脱水, 释放出孔隙水, 随地热增温, 孔隙水温度不断升高, 盐度加大, 并在运移过程中不断萃取围岩或底部岩石中的大量金属成矿物质, 形成了初始成矿流体[46]。初始流体形成后被细粒沉积物和碳酸盐岩所封闭, 形成高压热水储库。当构造活动发生时, 活化断层切穿沉积盖层, 并连通了上部岩石微裂隙, 混合大气降水的冷海水沿裂隙下渗进入到盆地内, 与初始热卤水混合形成自然对流。在流体循环运移过程中会再次淋滤上部赋矿围岩和火山岩中的成矿金属, 形成最终的成矿流体而喷出海底, 随后热液中金属硫化物与上覆还原性海水中的H2S反应发生沉淀成矿[18](图7)。

图7 喷流沉积矿床成矿过程(据文献[10]修改)

Li and Xi[47]从形态特征方面提出SEDEX型矿床新的成因模式。富含金属成矿物质并混有地层建造水的热卤水在喷流过程中经同生断裂流入海底盆地, 当热卤水与海水混合时, 随着pH、Eh的突然改变, 二者发生强烈反应, 成矿流体会变为富含不同矿物粒径的浊流, 并在洋流的影响下发生迁移, 之后在盆地的低洼处形成卤水池, 在此过程中成矿温度逐渐降低, 还原硫增加, 成矿物质在海盆底部聚集沉淀。而且由于流体密度较大, 在流动过程中可较长时间保持其原始化学成分, 最终在距喷流中心较远的范围内形成大型沉积扇[48]

5 研究新进展

1) 以往国内外学者普遍认为, SEDEX型矿床主要是在海相沉积环境中形成, 对于陆相能否形成热水喷流沉积矿床关注很少。李朝阳[63]在我国较早提出陆相热水沉积成矿理论并初步总结了成矿模式; 徐克勤等[64]也对陆相喷流沉积矿床作了进一步研究; 赵准[65]通过对兰坪金顶铅锌矿研究发现, 该矿床含矿地层为陆相沉积岩, 而且具有“ 两层结构” , 矿床地球化学特征也与SEDEX型矿床相符, 因此将其确定为陆相SEDEX型矿床, 并用喷流沉积矿床模型来指导勘探。

2) 成矿动力对于含矿热液运移、沉淀是至关重要的, 传统观点认为SEDEX型矿床成矿能量主要有地热梯度增温作用和通过断裂传导的壳源深部热能或地幔热柱, 流体在沉积厚层的压实作用、区域地下水的重力作用、构造热源以及进入盆地中的热流等驱动力下发生运移。杨建文等[66]以北澳大利亚Mount Isa矿床为例, 通过理论计算和数值模拟发现, 浮力是SEDEX型矿床热液迁移的一种重要驱动机制, 该发现对今后SEDEX型矿床流体运移机制研究具有重要意义。

3) 对于热水喷流沉积矿床的分类, 许多学者从不同角度提出过不同的分类方法[20, 67, 68, 69], 但无论哪种方法, 分类依据主要都是从成矿构造环境、含矿地层、矿床结构构造及矿物分带组合等方面进行的。姚书振等[70]根据成矿构造背景、含矿建造和成矿时代, 将秦岭地区铅锌矿床划分为6个成矿系列; 何进忠等[71]以成矿系列为指导, 将西秦岭地区SEDEX型矿床按地球化学特征划分为贫铁型和富铁型两个亚系列, 并用逻辑信息法建立了区域地球化学场预测模型。

4) 目前国内外一些矿床在成因类型上存在很大分歧, 原因主要是在矿床形成之后经历了后期构造变形或热液改造作用, 具有了多种矿床类型特征, 弄清矿床成因类型, 对今后的勘查工作具有重要意义。张德全等[72]对锡铁山矿床构造地质特征、含矿岩系及矿石矿物特征及同位素示踪研究发现, 该矿床属于被后期构造和热液改造过的SEDEX型矿床, 将其称为“ 锡铁山式铅锌矿床” 。安徽铜陵冬瓜山矿床被惯称为矽卡岩型矿床, 但具明显的层控特征, 杨竹森等[73]通过矿体及蚀变特征、S同位素和流体包裹体特征研究表明, 冬瓜山铜矿经历了两期成矿叠加, 晚石炭世海底喷流沉积形成块状含铜硫化物矿体, 到了晚侏罗世岩浆侵位, 叠加改造了早期矿体, 形成了以矽卡岩铜矿为主的复合型矿床。郭维民[74]对铜陵新桥矿床从同位素年代学(黄铁矿Re-Os)方面也证实了海底喷流沉积成矿与后期岩浆热液叠加改造的复合成矿作用。

6 存在的问题及研究趋势

尽管喷流沉积概念引入矿床学已有几十年, 尤其在最近十几年间, 随着深海钻探和大洋开发技术的发展, 喷流沉积矿床取得了丰富的研究成果, 但目前仍有很多理论问题尚未解决, 这将是今后矿床学研究的一个重要领域。

1) 构造背景演化的研究。总体上SEDEX型矿床主要形成于拉张性构造背景下, 同生断裂或沉降盆地是重要的控矿因素, 成矿后构造的再次活化, 往往会造成矿体形态甚至矿床类型的叠加或改变。因此, 找到新的同位素测试方法, 分析矿床形成时的构造背景及后期演化过程, 建立三维空间演化模型, 将整个过程从二维静态推演扩展到三维动态, 从定性主观分析变为定量精确预测, 甚至突破传统成矿模式, 建立新的成矿理论对今后具有重要意义。

2) 成矿物质及流体来源的研究。成矿物质和流体是研究矿床成因的重要方面, SEDEX型矿床成矿物质和流体来源复杂, 还有很多问题无法回答, 如成矿流体中是如何加入幔源流体成分的, 流体演化和运移方式是怎样的, 成矿物质究竟来源如何, 成矿流体与成矿物质的时空关系等仍有待于解决。目前研究成矿物质和流体来源的传统方法主要有流体包裹体, 硫、铅、氢、氧同位素, 虽然近十几年来硅、硼、氦、氩同位素在这方面表现出一定优越性, 但应用范围还较小, 尤其是在国内, 仅有大厂锡矿床、银洞子铅锌矿、金顶铅锌矿等少数几个矿床作过研究, 其理论还不成熟。

3) 成矿热动力来源研究。正常地热梯度不足以提供充分的热动力, 沉积建造中没有火山活动, 提供热动力的热活动事件尚不明确, 这些都制约了对SEDEX型矿床成矿热动力问题的认识。近年来研究发现, 海底火山喷发释放的热能可能是促使形成热水对流系统, 导致热水喷流沉积成矿作用的重要热动力来源之一。而且对现代热水沉积研究发现, 在热水沉积活动区经常下伏有岩浆房, 这也可能会为喷流沉积成矿提供热动力来源。因此, 研究构造岩浆演化轨迹, 识别成矿作用热事件, 将会为喷流沉积成矿热动力来源提供重要信息。

The authors have declared that no competing interests exist.

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