譚克彬　陳強(qiáng)　郭濤　譚治雄　張偉（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)　哈密 839000）

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SEDEX型鉛鋅礦床特征及研究趨勢(shì)

譚克彬陳強(qiáng)郭濤譚治雄張偉
（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)哈密 839000）

摘要噴流沉積型礦床（SEDEX）在世界范圍內(nèi)廣泛分布，是Zn和Pb的重要來(lái)源。本文簡(jiǎn)要概述了沉積噴流礦床的構(gòu)造背景、礦化特征、控礦因素，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了礦床成因和成礦模式，最后探討了SEDEX鉛鋅礦床的理論勘探研究需要解決的幾個(gè)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞SEDEX鉛鋅礦礦床特征礦床成因成礦模式研究趨勢(shì)DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.008

噴流沉積型（SEDEX）鉛鋅礦和密西西比河河谷型（MVT）鉛鋅礦兩大類(lèi)是世界上鉛和鋅的主要來(lái)源，礦體多以層狀產(chǎn)出在沉積巖中。其中SEDEX因其儲(chǔ)量巨大而受到廣泛關(guān)注和研究，其分布遍及世界各大洲，提供了重要的鉛、鋅、銀資源［1-3］。著名的加拿大蘇麗灣、澳大利亞的蒙特愛(ài)莎、阿瑟河、德國(guó)的梅根、萊美斯堡礦床、愛(ài)爾蘭的田納、席爾瓦、中國(guó)的廠壩等鉛鋅礦床都屬于該類(lèi)型［4-5］。關(guān)于這類(lèi)礦床的構(gòu)造背景、地質(zhì)特征和礦化蝕變分帶已多有論述。筆者在廣泛閱讀前人研究成果和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了SEDEX型鉛鋅礦主要地質(zhì)礦化特征和成分，在此基礎(chǔ)上提出了成礦模式，最后提出了存在的問(wèn)題和研究趨勢(shì)。

1　SEDEX鉛鋅礦床主要特征

所謂的“頁(yè)巖型”或者層控礦床是指容礦巖石主要為沉積巖的塊狀硫化物礦床。除頁(yè)巖外一些碎屑巖、粉砂巖、碳酸鹽也可以是其容礦圍巖，因其層控性明顯，亦稱(chēng)之為熱水沉積礦床，其典型特征是規(guī)模大、礦體多層裝，因而易開(kāi)采，儲(chǔ)量巨大。成分上富含Pb、Zn，偶爾伴生Ag，因多含重晶石而含Ba，貧Cu和Au［6，7］。

1.1成礦構(gòu)造背景

這類(lèi)礦床主要位于拉張性構(gòu)造環(huán)境，如裂谷，拉伸盆地，克拉通邊緣的坳陷沉積盆地。比如加拿大的Sullivan礦床，澳大利亞的McArthur礦床，Mount Isa礦床產(chǎn)于陸內(nèi)引張環(huán)境或斷裂海槽內(nèi)，淺水沉積物容易沉積在這樣的環(huán)境中。除了這些張性環(huán)境，在一些弧后盆地、陸內(nèi)斷裂活動(dòng)帶等環(huán)境，熱水沉積成巖的成礦作用亦能發(fā)生。尤其是碳酸鹽臺(tái)地，是形成熱水沉積礦床最有利的構(gòu)造部位和巖相古地理環(huán)境［8］。

1.2時(shí)空分布

SEDEX型礦床產(chǎn)出時(shí)代主要集中在1 400～1 800 Ma（第一集中期）和300～500 Ma（第二集中期）兩個(gè)時(shí)間段（圖1），時(shí)代上集中在早中元古代（第一期），早寒武世、早中志留紀(jì)到中晚泥盆紀(jì)（第二期）。其中早中元古代產(chǎn)出的礦床不僅數(shù)量眾多而且儲(chǔ)量巨大。而顯生宙的礦床大多分布在300～500 Ma之間［1］。全球范圍內(nèi)有幾個(gè)主要的礦集區(qū)：北美西海岸的Selwyn Basin和Belt-Purcell和阿拉斯加的Brooks Range，歐洲的Irish Basin，Rhenish Basin和Iberian Py?rite Belt，中亞的哈薩克斯坦盆地和印度北部的Ara?vall Delbi Belt，澳大利亞的McArthur Mount Isa Belts 和Broken Hill District。在中國(guó)Sedex礦床主要分布于新疆西北部和內(nèi)蒙中部和長(zhǎng)江中下游地區(qū)等一系列凹陷盆地［6，8］。

圖1　SEDEX礦床的構(gòu)造背景分類(lèi)（據(jù)文獻(xiàn)［1］修改）

1.3層控和巖控特征

噴流沉積礦床因熱水直接冷卻沉淀于海底，其層狀礦體特征明顯，賦礦巖石可以是頁(yè)巖也可以是碎屑巖、碳酸鹽等其他沉積巖類(lèi)。這些巖石常含有細(xì)粒層凝灰?guī)r層和黃鐵礦層，有機(jī)質(zhì)含量較高，巖石顆粒較細(xì)，碎屑巖常達(dá)細(xì)粉粉砂和粘土級(jí)，巖石多具有板狀劈理和裂理，這些層間裂隙是熱水沉積的有利部位。除此之外，不同類(lèi)型熱水沉積巖較發(fā)育，如硅質(zhì)巖、重晶石巖、鎂鐵碳酸鹽巖、電氣石巖等，這些巖石是伴生Ba、B的主要來(lái)源。

1.4礦化分帶性

SEDEX型鉛鋅礦床分帶性明顯，熱鹵水通過(guò)同生斷層交代淋濾圍巖進(jìn)而發(fā)生金屬沉淀或者直接噴出海底遇海水沉淀。沿著上升通道向上和外圍，隨著溫度、壓力、硫逸度、pH和Eh等物化條件的變化而出現(xiàn)分帶現(xiàn)象∶平面上由里向外依次出現(xiàn)銅-鉛-鋅-鋇-鐵的分帶，中間地帶以黃銅礦居多，最外圍富集方鉛礦和閃鋅礦，過(guò)渡地帶為重晶石。而在剖面上深部熱液噴出遇海水迅速冷卻，由于溶解度的差異各元素一次結(jié)晶沉淀。從深至淺出現(xiàn)銅鋅鉛鋇鐵的分帶。剖面上出現(xiàn)的礦物和平面上大體類(lèi)似，最重要的方鉛礦和閃鋅礦產(chǎn)于最外圍。

1.5礦物蝕變分帶

總之，平民非虛構(gòu)寫(xiě)作熱的原因是多方面的，純文學(xué)的尷尬處境僅僅提供了契機(jī)，覺(jué)醒的公民意識(shí)是平民寫(xiě)作的內(nèi)在動(dòng)因，新媒體成為平民非虛構(gòu)寫(xiě)作的外在推動(dòng)力量。從各方面情況看，平民非虛構(gòu)作品熱僅僅是開(kāi)端，未來(lái)的寫(xiě)作內(nèi)容和表現(xiàn)方式會(huì)更加豐富。

SEDEX礦床的圍巖蝕變種類(lèi)較多，主要有白云母化、綠泥石化、菱鐵礦化和電氣石化。伴隨著這些蝕變礦物多出現(xiàn)石英個(gè)硫化物，硫化物含量盡管很低，但是種類(lèi)豐富，包括黃鐵礦、黃銅礦、黝銅礦和毒砂。這些蝕變礦物組合往往圍繞熱液中心呈帶狀、放射狀產(chǎn)出。

1.6雙層結(jié)構(gòu)及分相性

在熱水對(duì)流系統(tǒng)發(fā)育，且保存完好的礦床，可具有雙層結(jié)構(gòu)，層狀礦體在上部，下部礦體一般呈脈狀或網(wǎng)脈狀，二者顯著不整合接觸。礦床上部常由一個(gè)或者多個(gè)層狀、似層狀或透鏡狀硫化物礦體組成，且礦體往往有分相特征，如加拿大賽爾溫盆地Jason礦床可分3個(gè)相。下部脈狀礦體可能是熱水在噴出海底之前在深部與圍巖發(fā)生反應(yīng)，而在熱液流經(jīng)的通道內(nèi)，如同生斷裂或者裂隙，交代淋濾沉淀成礦。

1.7成礦物質(zhì)來(lái)源

總體來(lái)說(shuō)，成礦物質(zhì)和流體具有多源性，有幔源、殼源和賦礦盆地中早期的沉積物［7］。礦石的硫同位素變化范圍大，呈塔式分布，總硫或者平均值多在零值附近，暗示這些硫化物組分的深部來(lái)源。一般黃鐵礦中的硫同位素值高于其他硫化物，可能是因?yàn)楹Ｋ蛩猁}在還原環(huán)境中變成二價(jià)硫，其他硫化物中的硫則主要來(lái)自于深部熱液而顯示低值。

1.8控礦構(gòu)造

盡管層控型明顯，但同時(shí)SEDEX礦床的產(chǎn)出大多與同生斷裂活動(dòng)密切相關(guān)。在國(guó)內(nèi)外典型SEDEX型的容礦巖組中都可以見(jiàn)到含礦地層巖相、巖性和礦體厚度的突變，這些變化可能是同生斷裂活動(dòng)所致。而一些滑塌角礫巖、層間礫巖、混雜堆積和同生角礫礦石發(fā)育則直接是同生斷裂活動(dòng)的產(chǎn)物。最為深部熱液進(jìn)入盆地的通道，同生斷裂具有控礦和導(dǎo)礦構(gòu)造的屬性，其持續(xù)的時(shí)間和活動(dòng)的頻率直接影響了礦床的規(guī)模和分布［9，10］。

2　礦床成因與成礦模式

盆地壓實(shí)鹵水模式認(rèn)為，盆地中的沉積物在壓實(shí)過(guò)程中由于地?zé)崽荻榷谙虏浚ㄏ鄬?duì)）高壓高溫的條件下釋放出成礦物質(zhì)和流體，這些物質(zhì)和流體在相變和物化條件的變化下發(fā)生金屬的析出和沉淀。盆地壓實(shí)鹵水模式很好的解釋了礦體的層控型。但是其不能解釋溫度的問(wèn)題，一些SEDEX礦床的成礦溫度（140～280℃）似乎遠(yuǎn)高于盆地壓實(shí)形成的鹵水所能達(dá)到的溫度（95℃～l30℃）［2］。同時(shí)對(duì)于一些礦床中出現(xiàn)的明顯的交代作用形成的交切網(wǎng)狀礦體不能很好地解釋。

海底熱液對(duì)流模式的核心是海水與深部熱液的循環(huán)對(duì)流。在具有強(qiáng)烈的張應(yīng)力作用的地殼上部，眾多微裂隙、塌陷和同生斷裂發(fā)育其中，這使得盡管溫度不高但是流體滲透通過(guò)巖石對(duì)流作用順利進(jìn)行。經(jīng)典的對(duì)流模式分為三階段：早階段對(duì)流的深度很淺，流體和圍巖未達(dá)到平衡，只有鐵、鈣、錳、鋅被溶解；第二階段隨著對(duì)流深度的增加，熱水被加溫至200℃，溶解的金屬量更多，但是氧逸度較低銅仍然不能溶解，這些金屬離子以絡(luò)合物的形式遷移，同時(shí)圍巖發(fā)生斜綠泥石化；最后階段對(duì)流深度和規(guī)模進(jìn)一步加大，溫度和氧逸度升高，鉛鋅銅均發(fā)生了溶解，最后這些絡(luò)合物隨著熱液對(duì)流至海底隨著物理化學(xué)條件的變化而發(fā)生沉淀形成礦體。對(duì)流深度和規(guī)模大，形成的礦體規(guī)模也大，外圍也伴生部分銅。這也解釋了一些礦床中網(wǎng)脈狀礦化和層狀礦化共存以及礦化元素分帶性的現(xiàn)象［2，7］。

3　研究趨勢(shì)及存在問(wèn)題

SEDEX礦床作為20世紀(jì)地質(zhì)學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)，近幾十年來(lái)對(duì)其認(rèn)識(shí)和研究有了重大進(jìn)展，但仍有一些理論和勘查問(wèn)題需要繼續(xù)深化研究：

（1）成礦流體性質(zhì)的研究。流體的物理化學(xué)條件等問(wèn)題主要依賴(lài)于賦存在與礦化共生的石英中的流體包裹體來(lái)研究，流體來(lái)源則用H-O同位素來(lái)示蹤。一個(gè)技術(shù)瓶頸是SEDEX礦床中包裹體相對(duì)于其他熱液礦床很少而且體積很小，大部分都小于5 μ，所以開(kāi)展這方面的工作難度不小。近年來(lái)利用非傳統(tǒng)同位素進(jìn)行流體來(lái)源示蹤取得了一些成果，如電氣石的B同位素示蹤熱液來(lái)源，硅質(zhì)巖的Si同位素示蹤沉積環(huán)境［11］。對(duì)H-Ar惰性氣體同位素的示蹤來(lái)研究有無(wú)幔源組分的加入［11，12］。因此今后關(guān)于流體的研究可以引入這些先進(jìn)的同位素測(cè)試技術(shù)。

圖2　海底熱液對(duì)流系統(tǒng)成礦模式圖（據(jù)文獻(xiàn)2）

（2）礦化集中期的動(dòng)力學(xué)背景。前已述及，全球范圍內(nèi)SEDEX型礦床產(chǎn)出時(shí)代主要集中在1 400～1 800 Ma和300～500 Ma兩個(gè)時(shí)間段，這樣集中地時(shí)代產(chǎn)出是否對(duì)應(yīng)了某些特定的地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程，和超大陸的裂解拼合是否有關(guān)系？今后對(duì)這一問(wèn)題應(yīng)該加強(qiáng)研究，不僅僅對(duì)大尺度指導(dǎo)勘探SEDEX型礦床提供理論依據(jù)，同時(shí)對(duì)全球大地構(gòu)造亦有深遠(yuǎn)影響。

（3）成礦系統(tǒng)的研究。對(duì)于SEDEX礦床的研究應(yīng)該注重利用系統(tǒng)論的方法來(lái)研究其成因，包括控制礦床形成、變化和保存的全部地質(zhì)要素、成礦作用過(guò)程，以及所形成的礦床系列和礦化異常系列，這些要素構(gòu)成了具有成礦共能的一個(gè)自然系統(tǒng)。從物質(zhì)來(lái)源、熱液遷移的能量、成礦空間、成礦時(shí)間和沉淀過(guò)程這五個(gè)要素來(lái)全面認(rèn)識(shí)成礦機(jī)制和規(guī)律，一方面強(qiáng)化了礦化理論研究，同時(shí)有助于提高成礦預(yù)測(cè)的精度。

（4）成礦作用的研究。目前對(duì)于SEDEX礦床和火山活動(dòng)或者說(shuō)巖漿作用的關(guān)系一直有爭(zhēng)議，盡管在許多礦床中未見(jiàn)明顯的火山活動(dòng)或者巖體，但是許多學(xué)者指出，海底深部的巖漿活動(dòng)對(duì)成礦流體的形成和演化不可忽視［9］。一方面，深部的巖漿活動(dòng)可以攜帶大量的成礦物質(zhì)；另一方面，其可以提供流體遷移的動(dòng)力。除此之外，噴流沉積期后的礦床被其他活動(dòng)，如構(gòu)造，后期熱液的改造作用亦需要深入研究。尤其是后期構(gòu)造活動(dòng)對(duì)礦體的改造，這在具體的礦床勘探中具有重要意義。

（5）超大型礦床的形成條件。一般認(rèn)為，海底凹陷，同生裂隙構(gòu)造和熱水噴流沉積作用是超大型鉛鋅礦的前提條件［6，10］。盡管我國(guó)的很多SEDEX礦床規(guī)模達(dá)到超大型，如內(nèi)蒙古的東升廟［9］，云南的蘭坪金頂鉛鋅礦［13］和陜西的廠壩［14］。但一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是在找礦過(guò)程中僅僅依據(jù)這些條件不一定就能發(fā)現(xiàn)大型或超大型礦床。噴流沉積作用和超大型礦床的內(nèi)在聯(lián)系還有待深入研究，其他成礦條件亦需要厘定，這具有重要的理論和實(shí)際意義。

（6）生產(chǎn)單位和科研單位應(yīng)該建立聯(lián)合基地，讓實(shí)踐勘查經(jīng)驗(yàn)為主和理論科研為主的工作者聯(lián)合起來(lái)，一方面理論研究指導(dǎo)找礦實(shí)踐，反之勘探的經(jīng)驗(yàn)反過(guò)來(lái)對(duì)理論模型進(jìn)行驗(yàn)證和修改補(bǔ)充。在前人研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查明和研究SEDEX型鉛鋅礦的成礦機(jī)理等問(wèn)題；將SEDEX礦床的成礦作用類(lèi)比其他類(lèi)型Pb-Zn礦的成礦作用和成礦模式。前人提出的兩種常見(jiàn)SEDEX型鉛鋅礦床成因成礦模式均能解釋某些問(wèn)題，但都存在一些細(xì)節(jié)上的紕漏，這需要廣大科技工作者進(jìn)一步研究與完善。

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收稿：2015-12-10