《喷流沉积成矿理论》课件.ppt
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1、精选ppt1第六章第六章 喷流沉积成矿理论喷流沉积成矿理论第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床二、古海底喷流沉积块状硫化物矿床类型与标志特征二、古海底喷流沉积块状硫化物矿床类型与标志特征第二节第二节 喷流沉积成矿地质理论喷流沉积成矿地质理论一、概述一、概述二、二元结构二、二元结构三、含矿热水喷流沉积岩系三、含矿热水喷流沉积岩系四、管道系统四、管道系统五、层状硫化物热液自交代作用五、层状硫化物热液自交代作用六、晚期热液活动与交代作用六、晚期热液活动与交代作用七、多喷口席状七、多喷口席状-块状
2、矿化块状矿化八、铜金矿化与组分迁移演化八、铜金矿化与组分迁移演化第三节第三节 喷流沉积成矿地球化学理论喷流沉积成矿地球化学理论一、岩石化学标志与特征一、岩石化学标志与特征二、稀土元素二、稀土元素三、流体包裹体三、流体包裹体四、同位素地球化学和年龄四、同位素地球化学和年龄精选ppt2第六章第六章 喷流沉积成矿理论喷流沉积成矿理论n现代海底喷流沉积硫化物矿床的发现,极大地推现代海底喷流沉积硫化物矿床的发现,极大地推动了海底热液成矿理论的发展,也大大地提高了动了海底热液成矿理论的发展,也大大地提高了对古代海底喷流块状硫化物矿床的研究水平。喷对古代海底喷流块状硫化物矿床的研究水平。喷流沉积成矿作用和成
3、矿理论,构成现代成矿理论流沉积成矿作用和成矿理论,构成现代成矿理论的核心内容。的核心内容。精选ppt3第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论n海底热液喷流沉积成矿作用,是当前矿床学、地球化学海底热液喷流沉积成矿作用,是当前矿床学、地球化学研究的前沿课题之一,自研究的前沿课题之一,自20世纪世纪60年代联合国进行年代联合国进行“深深海钻探计划海钻探计划”以来,在大洋扩张脊附近海底,陆续发现以来,在大洋扩张脊附近海底,陆续发现了黑烟囱、白烟囱和热泉喷涌,并有生物、微生物活动了黑烟囱、白烟囱和热泉喷涌,并有生物、微生物活动及硫化物堆积等现代海底喷流沉积成矿作用。这一发现,及硫
4、化物堆积等现代海底喷流沉积成矿作用。这一发现,极大地推动了海底热液成矿理论的发展。海底喷流沉积极大地推动了海底热液成矿理论的发展。海底喷流沉积作用,合理地解释了许多块状硫化物矿床、层状金属硫作用,合理地解释了许多块状硫化物矿床、层状金属硫化物、氧化物矿床、层状非金属矿床,及许多低温热液化物、氧化物矿床、层状非金属矿床,及许多低温热液矿床的成矿机制。因此,这一新的成矿理论,大大提高矿床的成矿机制。因此,这一新的成矿理论,大大提高了对地质历史时期形成的海底喷流沉积矿床研究的理论了对地质历史时期形成的海底喷流沉积矿床研究的理论水平。喷流沉积是重要的成矿作用,是我国水平。喷流沉积是重要的成矿作用,是我
5、国Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、Fe、S等金属及非金属矿产资源的重要等金属及非金属矿产资源的重要来源,其中包括许多超大型矿床。来源,其中包括许多超大型矿床。一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床精选ppt4第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床n20世纪世纪60年代以来,海底喷流年代以来,海底喷流-沉积矿床的研究,取得了突破性进沉积矿床的研究,取得了突破性进展,尤其是对现代海底热液成矿作用与地质历史时期中形成的块状展,尤其是对现代海底热液成矿作
6、用与地质历史时期中形成的块状硫化物矿床的理论研究,及实际勘查,都取得了丰硕成果。硫化物矿床的理论研究,及实际勘查,都取得了丰硕成果。(一一)现代海底热水喷流沉积成矿作用概述现代海底热水喷流沉积成矿作用概述n20世纪世纪60年代,在非洲与阿拉伯半岛之间,经缓慢扩张形成的红海年代,在非洲与阿拉伯半岛之间,经缓慢扩张形成的红海海渊,发现了规模巨大的多金属矿床和含金属热卤水海渊,发现了规模巨大的多金属矿床和含金属热卤水(Bischoff,1969)震动了整个地学界,激起了人们对现代海底热水成矿作用的震动了整个地学界,激起了人们对现代海底热水成矿作用的极大兴趣。自极大兴趣。自20世纪世纪0年代发现红海海
7、底硫化物矿床以来,目前勘年代发现红海海底硫化物矿床以来,目前勘查表明,红海卤水池含金属沉积物,是己知最大的现代海底硫化物查表明,红海卤水池含金属沉积物,是己知最大的现代海底硫化物矿床。其中,亚特兰提斯矿床,约有矿床。其中,亚特兰提斯矿床,约有1亿吨硫化物及氧化物沉积。亿吨硫化物及氧化物沉积。与此同时,在东太平洋脊沉积物中,亦发现了热水金属组分。与此同时,在东太平洋脊沉积物中,亦发现了热水金属组分。精选ppt5第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床n20世纪世纪70年代,在大西洋的年代,在大西
8、洋的TAG热水区,发现了海底热泉和低温热水区,发现了海底热泉和低温热水矿床。此后,在热水矿床。此后,在Galapagos扩张中心,发现海底热泉和热水扩张中心,发现海底热泉和热水喷口生物群。在喷口生物群。在1978年,法国在东太平洋北纬年,法国在东太平洋北纬21发现了正在发现了正在活动的高温热泉和块状硫化物矿床,从此掀起了研究现代海底热活动的高温热泉和块状硫化物矿床,从此掀起了研究现代海底热水成矿作用的热潮。水成矿作用的热潮。n目前。美国海洋与大气管理研究中心的科学家,在中大西洋的研目前。美国海洋与大气管理研究中心的科学家,在中大西洋的研究取得一定突破后,迅速组织开展了太平洋中脊和中大西洋海底究
9、取得一定突破后,迅速组织开展了太平洋中脊和中大西洋海底调查。法国科学家,不仅迅速占领了东太平洋和中大西洋部分海调查。法国科学家,不仅迅速占领了东太平洋和中大西洋部分海域,而且在向西南太平洋进军,并取得重大进展。德国科学家与域,而且在向西南太平洋进军,并取得重大进展。德国科学家与法国和日本科学家一道,在西南太平洋岛弧和弧后扩张盆地,发法国和日本科学家一道,在西南太平洋岛弧和弧后扩张盆地,发现了具有重大意义的海底热水活动和硫化物矿床。日本地质学家,现了具有重大意义的海底热水活动和硫化物矿床。日本地质学家,发现了全球最大的热水云团和正在活动的黑烟囱式块状硫化物矿发现了全球最大的热水云团和正在活动的黑
10、烟囱式块状硫化物矿床。加拿大多伦多大学科学家,建立了海洋地质研究实验室,重床。加拿大多伦多大学科学家,建立了海洋地质研究实验室,重点开展现代海底热水成矿作用与古代矿床对比研究。点开展现代海底热水成矿作用与古代矿床对比研究。精选ppt6第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床n 80年代末,日本在西南太平洋冲绳海槽内,发现了黑烟囱式硫化物矿年代末,日本在西南太平洋冲绳海槽内,发现了黑烟囱式硫化物矿床,为目前在海底发现的第一个类似于床,为目前在海底发现的第一个类似于“黑矿型黑矿型”的矿床。关于海底
11、热的矿床。关于海底热液成矿作用的理论研究,国外在液成矿作用的理论研究,国外在80年代出版了大量的著作,发表了大年代出版了大量的著作,发表了大量的文献。美国学者量的文献。美国学者P.A.Rana等等(1984),在,在海底扩张中心的热液海底扩张中心的热液作用作用一书中,除深海考查的丰富资料外,对海水对流的模式、海水与一书中,除深海考查的丰富资料外,对海水对流的模式、海水与玄武岩间的水玄武岩间的水-岩反应、元素的迁移、质量平衡及循环、围岩蚀变、热岩反应、元素的迁移、质量平衡及循环、围岩蚀变、热液矿化、生物及微生物的作用,都作了详细论述。液矿化、生物及微生物的作用,都作了详细论述。T.J.Barre
12、tr(1988)主编了海底热液成矿作用研究专辑。主编了海底热液成矿作用研究专辑。n 一般认为,从现代海底扩张中心喷出的热液流体,是一种海水。当它以一般认为,从现代海底扩张中心喷出的热液流体,是一种海水。当它以对流圈形式在洋壳中循环时,已经与玄武岩发生了反应,形成了海底成对流圈形式在洋壳中循环时,已经与玄武岩发生了反应,形成了海底成矿热液。该模型已得到海水矿热液。该模型已得到海水-玄武岩反应实验、计算机模拟和对海底玄玄武岩反应实验、计算机模拟和对海底玄武岩观察的验证。在现代洋壳中,存在热液对流圈,已得到确切证实。武岩观察的验证。在现代洋壳中,存在热液对流圈,已得到确切证实。这些热液对流圈,首先被
13、提出来用于解释大洋中脊热流的测量值与理论这些热液对流圈,首先被提出来用于解释大洋中脊热流的测量值与理论值之间的差异,后来又被热平衡概算的数学模型所预测,最后大洋中脊值之间的差异,后来又被热平衡概算的数学模型所预测,最后大洋中脊高温热液喷出口的发现,证实了它们的存在。由于得到这些真实现象的高温热液喷出口的发现,证实了它们的存在。由于得到这些真实现象的验证,对流圈模型是目前关于火山成因块状硫化物矿床形成的最流行的验证,对流圈模型是目前关于火山成因块状硫化物矿床形成的最流行的水动力模型。水动力模型。精选ppt7第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用
14、与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床n经过对全球经过对全球50000km长的大洋中脊约长的大洋中脊约1%地区的详细勘查,发现了一百地区的详细勘查,发现了一百余个海底金属矿床及热液区。已知的热液区,主要分布在东太平洋。在余个海底金属矿床及热液区。已知的热液区,主要分布在东太平洋。在那里,大多数喷出门发育在洋脊隆起的中间谷地中,热液流体直接从火那里,大多数喷出门发育在洋脊隆起的中间谷地中,热液流体直接从火山岩山岩(主要为玄武岩主要为玄武岩)基底中喷射出来。目前研究最多的地区,是北纬基底中喷射出来。目前研究最多的地区,是北纬21N处的东太平洋隆起。其中一个典型丘堤处的东太平洋隆起。其
15、中一个典型丘堤-烟囱联合体,含有烟囱联合体,含有2000t的硫化物。在东太平洋隆起的硫化物。在东太平洋隆起13N处,沿处,沿20km长的轴向盆地地段,已长的轴向盆地地段,已查出查出80多个单独的硫化物堆积体。目前所发现的、可能也是最大的丘堤多个单独的硫化物堆积体。目前所发现的、可能也是最大的丘堤-烟囱矿床,发育在大西洋中脊中部烟囱矿床,发育在大西洋中脊中部26N处的处的TAG热液田中,一个单个热液田中,一个单个矿床,估计含有矿床,估计含有450万吨硫化物。万吨硫化物。n现代海底硫化物丘堤现代海底硫化物丘堤-烟囱矿床的发现烟囱矿床的发现.不仅证实了关于火山成因块状硫不仅证实了关于火山成因块状硫化
16、物矿床成因的热液喷流沉积模型,而且为阐明成矿过程提供了新的依化物矿床成因的热液喷流沉积模型,而且为阐明成矿过程提供了新的依据。最重要的进展,还包括热液的化学和物理数据测定结果,以及根据据。最重要的进展,还包括热液的化学和物理数据测定结果,以及根据这些数据模拟热液系统和热液矿物的沉淀作用建立起来的数学模型。最这些数据模拟热液系统和热液矿物的沉淀作用建立起来的数学模型。最近,中国留美学者丁抗博士近,中国留美学者丁抗博士(1996),准备利用他们发明的,准备利用他们发明的pH及及Eh传感传感器,安装在海底热液喷口烟囱内,建立观测站,长期测定尚未与海水混器,安装在海底热液喷口烟囱内,建立观测站,长期测
17、定尚未与海水混合的海底热液的物理化学参数及其变化。这将大大提高对海底热液成矿合的海底热液的物理化学参数及其变化。这将大大提高对海底热液成矿理论的研究水平。理论的研究水平。精选ppt8第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床n现代海底热水成矿作用,是岩石圈与大洋现代海底热水成矿作用,是岩石圈与大洋(水圈水圈)在洋脊扩张中心、岛在洋脊扩张中心、岛弧、弧后扩张中心及板内活动中心发生热和化学交换作用的产物。弧、弧后扩张中心及板内活动中心发生热和化学交换作用的产物。这种交换过程,不仅产生了具有重要经济意
18、义的金属矿床,而且对这种交换过程,不仅产生了具有重要经济意义的金属矿床,而且对水圈和生物圈也产生了重大影响,成为当今地球科学的重大前沿研水圈和生物圈也产生了重大影响,成为当今地球科学的重大前沿研究领域之一。据估计,来自地球深部的物质和热水,约究领域之一。据估计,来自地球深部的物质和热水,约80%是通过是通过热水活动排放。因此,现代海底热水活动,成为观察地球物质和热热水活动排放。因此,现代海底热水活动,成为观察地球物质和热流量的重要窗口。流量的重要窗口。n热水喷流沉积成矿作用,正在海底进行。对这一天然实验室的观察热水喷流沉积成矿作用,正在海底进行。对这一天然实验室的观察与研究,不仅为古代矿床成因
19、提供不可估价的成因信息,同时,也与研究,不仅为古代矿床成因提供不可估价的成因信息,同时,也可丰富和更新我们现有的成矿理论。陆地矿产资源的日趋贫乏,使可丰富和更新我们现有的成矿理论。陆地矿产资源的日趋贫乏,使得许多国家已把战略眼光盯住海底矿产资源。在短短十几年时间里,得许多国家已把战略眼光盯住海底矿产资源。在短短十几年时间里,在占海底不到在占海底不到1%的地段,已发现百余个金属矿床和热水区。的地段,已发现百余个金属矿床和热水区。精选ppt9第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床n近年来,现代海
20、底热水成矿作用研究取得的重大进展,近年来,现代海底热水成矿作用研究取得的重大进展,主要体现在两个方面主要体现在两个方面:其一,在诸如洋脊、弧后和板内其一,在诸如洋脊、弧后和板内火山活动中心等海底环境,大批正在活动或业已停止火山活动中心等海底环境,大批正在活动或业已停止的热水区和硫化物矿床被发现,不仅为人类提供了重的热水区和硫化物矿床被发现,不仅为人类提供了重要的金属矿产资源,而且极大地丰富了矿床学内容要的金属矿产资源,而且极大地丰富了矿床学内容;其其二,现代海底硫化物矿床成矿作用的观察与研究,不二,现代海底硫化物矿床成矿作用的观察与研究,不仅为研究古代矿床注人了新的活力,而且对我们现有仅为研究
21、古代矿床注人了新的活力,而且对我们现有的成矿理论提出了严重挑战,并已成为成矿理论发展的成矿理论提出了严重挑战,并已成为成矿理论发展和开创成矿新理论的摇篮口和开创成矿新理论的摇篮口n根据初步勘察结果,已知产出的矿床,主要集中在大根据初步勘察结果,已知产出的矿床,主要集中在大洋中脊洋中脊(海底扩张中心海底扩张中心)和火山岛弧后面和火山岛弧后面(弧后盆地弧后盆地)的的离散板块边界、岛弧和大陆板块活动中心。离散板块边界、岛弧和大陆板块活动中心。精选ppt10第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床(二
22、二)现代海底硫化物矿床特征现代海底硫化物矿床特征n在古代地质记录中。以火山岩为容矿岩石和以沉积岩在古代地质记录中。以火山岩为容矿岩石和以沉积岩为容矿岩石的硫化物矿床,占有举足轻重地位。这两为容矿岩石的硫化物矿床,占有举足轻重地位。这两大类矿床的现代类比物,已在现代海底大量发现。它大类矿床的现代类比物,已在现代海底大量发现。它们通常形成于张裂或裂谷作用阶段,并随着张裂盆地们通常形成于张裂或裂谷作用阶段,并随着张裂盆地的发育,形成各具特色的硫化物矿床,构成完整的成的发育,形成各具特色的硫化物矿床,构成完整的成矿谱系。在矿谱系。在100多个热水活动区中,至少有多个热水活动区中,至少有15个金属个金属
23、硫化物矿床与陆上矿床规模相当。硫化物矿床与陆上矿床规模相当。146个已知的热水活个已知的热水活动区和硫化物矿床。主要分布在动区和硫化物矿床。主要分布在4种不同的构造环境,种不同的构造环境,即大洋中脊、弧后盆地、岛弧和弧前盆地。硫化物矿即大洋中脊、弧后盆地、岛弧和弧前盆地。硫化物矿床,可划分为两大类矿床,以火山岩为容矿岩岩石的床,可划分为两大类矿床,以火山岩为容矿岩岩石的矿床和以沉积岩为容矿岩石的矿床。矿床和以沉积岩为容矿岩石的矿床。精选ppt11第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床1.以火
24、山岩为容矿岩石的硫化物矿床特征以火山岩为容矿岩石的硫化物矿床特征n以火山岩为容矿岩石的硫化物矿床。主要发育在洋脊以火山岩为容矿岩石的硫化物矿床。主要发育在洋脊环境和弧后扩张盆地环境。环境和弧后扩张盆地环境。1)洋脊环境洋脊环境n洋脊环境,是目前世界海底发现热水喷流沉积活动和洋脊环境,是目前世界海底发现热水喷流沉积活动和金属硫化物矿床最多和最重要的环境。按洋脊扩张速金属硫化物矿床最多和最重要的环境。按洋脊扩张速率,可分为快速扩张脊和慢速扩张脊。从热水汉分布率,可分为快速扩张脊和慢速扩张脊。从热水汉分布和矿床规模角度分析,快速扩张脊,似乎比慢速扩张和矿床规模角度分析,快速扩张脊,似乎比慢速扩张脊,
25、更具有成矿潜力。脊,更具有成矿潜力。精选ppt12第一节第一节 古今海底喷流沉积成矿理论古今海底喷流沉积成矿理论一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床一、现代海底喷流沉积成矿作用与硫化物矿床n(1)红海海渊热卤水和硫化物矿床红海海渊热卤水和硫化物矿床:是大洋板块缓慢扩是大洋板块缓慢扩张、大洋初期阶段形成的典型矿床类型。海渊深达张、大洋初期阶段形成的典型矿床类型。海渊深达2000多米,产于转换断层附近的平行于火山喷发轴多米,产于转换断层附近的平行于火山喷发轴部地带的狭长盆地中。该矿床金属储量,高达部地带的狭长盆地中。该矿床金属储量,高达1亿亿t,大于日本整个北鹿盆地黑矿矿床总储量大于日本整个北
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