现代海底多金属硫化物矿床

海底多金属硫化物矿床是热液活动的产物 ,主要分布在东太平洋海隆、西太平洋构造活动带、西南太平洋以及大西洋中脊 ,其产出构造背景为洋中脊、弧后扩张中心及地幔热点处。该文系统地总结了现代海底多金属硫化物矿床产出的地质背景特点 ,对各地质环境中矿化的规律进行了对比 ,并对其形成机制等热点问题作了概述 ,详细介绍了矿床成因方面的新进展 ,着重阐述了海底多金属矿床的双扩散对流模式。

现代海底多金属硫化物矿床控矿因素分析研究进展

近年来随着我国海洋矿产资源调查工作的进一步开展,陆续在西南印度洋中脊发现了“龙旂”、“断桥”热液区,但目前国内对于现代海底多金属硫化物矿床控矿因素研究相对比较薄弱。加强该方面的研究,有利于为现代海底新的热液区的寻找指明方向,通过对现代海底已经发现的典型多金属硫化物矿床进行控矿因素的分析,并结合前人研究成果,认为现代海底多金属硫化物矿床的形成,受岩浆作用、断裂构造、海底地形、水深、洋中脊扩张速率、地质盖层、围岩类型、渗透性等多个因素的共同控制,其中,以深部岩浆活动和断裂构造控制最为重要。相关研究结果可以为我国探查海洋矿产资源提供借鉴。

海底热液硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成的关系及其地质意义

海底热液硫化物的同位素组成不仅可以示踪其来源,也记录了流体及其沉淀过程。本文分析了全球海底热液硫化物的金属(铅、铼、锇、铁、铜、锌)、非金属(硫)及其流体包裹体中的稀有气体同位素组成,探讨了硫化物中金属、非金属和稀有气体同位素组成之间的关系。结果表明:海底热液硫化物中的硫同位素组成与锇、铁同位素组成之间,铁同位素组成与铅和氦同位素组成之间,存在负相关性;其锇同位素组成与铁同位素组成之间,氙同位素组成与铅、锇同位素组成之间,则存在正相关性。在岩浆去气注入流体阶段形成的硫化物,具δ^(34)S_(VCDT)值较低(约0‰),^(3)He/^(4)He(>8 Ra)、^(40)Ar/^(36)Ar(>300)和^(129)Xe/^(132)Xe(>0.99)值较高的特点。在流体-岩石相互作用阶段,随着岩石中含铅矿物的不断溶解,即流体-岩石相互作用程度的增加,流体中沉淀的黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿的铅质量分数增加,伴随^(206)Pb/^(204)Pb值轻微的减小。在流体-海水混合阶段,海水影响的加剧可使硫化物中的锇质量分数(约0×10^(-9))急剧降低,δ^(57)Fe值(<—1.6‰)、187 Os/188 Os值(>1)明显增大;随着流体-海水混合作用的增强,硫化物中黄铁矿的δ^(34)S_(VCDT)值将随着其流体包裹体中^(3)He/^(4)He、^(40)Ar/^(36)Ar、^(129)Xe/^(132)Xe值轻微降低而升高,而其^(3)He/^(4)He值随着其^(130)Xe/^(132)Xe值的降低而降低。以上表明,通过综合分析海底硫化物中金属、非金属和稀有气体的同位素组成和其质量分数,并讨论它们之间的关系,可以揭示岩浆去气、流体-岩石相互作用和流体-海水混合对海底热液循环的影响,进而了解硫化物沉淀过程中流体-岩石相互作用和流体-海水混合的程度。

金川岩浆铜镍(铂)硫化物矿床铂族金属富集过程及富集机制

金川岩浆铜镍(铂)硫化物矿床是我国最主要的铂族等战略性关键金属宝库。金川矿床中铂族金属的富集过程和富集机制还存在很多争论。本文通过详细的矿物学及矿床学研究,厘定了金川矿床成矿阶段。成矿阶段可划分为硫化物矿浆结晶阶段、挥发分流体作用阶段及热液改造阶段。其中硫化物矿浆结晶阶段的主要矿物组合为镍黄铁矿(Pn-a)-磁黄铁矿(Po-a)-黄铜矿(Ccp-a);挥发分流体作用阶段的主要矿物组合为镍黄铁矿(Pn-b)-磁黄铁矿(Po-b)-黄铜矿(Ccp-b)-黄铁矿(Py-Ⅰ)-磁铁矿(Mag-Ⅰ)-菱铁矿-叶蛇纹石-磷灰石-铬铁矿-白云石-方解石(Cal-Ⅰ)-金云母。热液改造阶段的矿物组合为透闪石-绿泥石-蛇纹石-方解石(Cal-Ⅱ)-磁铁矿(Mag-Ⅱ)。高倍电子探针镜下发现,金川矿床铂族矿物与磁铁矿(Mag-Ⅰ)、黄铁矿(Py-Ⅰ)、铬铁矿、磷灰石、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿及菱铁矿等共生。金川铜镍硫化物矿床中铂族元素(PGM)矿物主要包括硫砷铱矿(IrAsS)、钯的铋化物、碲化物和硒化物、钯的金属互化物(PdAu_(2))、砷铂矿(PtAs_(2))、铂单质以及铂的金属合金(Pt-Fe)。其中大量的PGM分布于镍黄铁矿的裂隙中,或产于镍黄铁矿、磁黄铁矿及蛇纹石裂隙中。与磁铁矿、菱铁矿、铬铁矿、黄铜矿、磷灰石以及叶蛇纹石等矿物共生,指示PGE富集与氧化性流体加入密切相关。金川矿石镍黄铁矿(Pn-b)、磁黄铁矿(Pob)、黄铜矿(Ccp-b)、黄铁矿(Py-Ⅰ)、磁铁矿(Mag-Ⅰ)以及菱铁矿中高Co含量,表明流体在Co的超常富集过程中也起到了决定性作用。金川矿石中大量碳酸盐矿物、叶蛇纹石、金云母、磁铁矿、黄铁矿、铬铁矿以及富Cl磷灰石的出现;S、Mg元素呈网脉状分布于蚀变橄榄石和硫化物中,推测流体组分可能是一种富C富Cl的富含挥发分的高氧逸度流体。金川铬铁矿、磁铁矿(Ⅰ)、菱铁矿等矿物中高Ti、高Nb含量和高Nb/Ta比值,暗示此流体可能是一种高温的超临界流体。以上特征综合表明该特征流体对金川铜镍硫化物矿床中铂族元素等关键金属的超常富集起到了关键控制作用。当挥发分流体与残余硫化物矿浆相互作用及改造先存硫化物及橄榄石时,不仅会促使Os、Ir、Ru、Rh、Pt、Pd进一步活化、富集,还会导致流体中PGE强烈富集,使得流体中的Pd、Se、Te、Bi、Pt含量不断提高,最终形成大量的PGM。综上所述,本文认为在岩浆演化晚期可能存在一种高氧逸度的富Cl富C的深源流体注入岩浆房,该深源挥发分流体对PGE及Co的迁移和超常富集起到了关键控制作用。

广西盘龙铅锌矿床硫化物电子探针分析及指示意义

广西盘龙铅锌矿床位于大瑶山西侧多金属成矿带的南段,是广西知名的中大型铅锌矿床。矿体主要赋存下泥盆统上伦白云岩地层中,主要赋矿围岩为白云岩。矿体与围岩界线清楚,铅锌矿体的延伸展布均受白云岩地层及NE向层间挤压破碎带的严格控制,矿体形态主要呈层状、似层状产出,主要的矿石矿物有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿,脉石矿物有白云石、重晶石及石英、方解石等。本文在以矿床的地质特征基础上,对矿区内不同中段矿石的闪锌矿、方铅矿以及黄铁矿进行了电子探针分析,测定结果得出,闪锌矿中的Zn/Fe值为166.13,Fe平均含量为1.31%,反映其产出在中–浅成低温环境中。方铅矿中的Pb平均含量为85.95%,S平均含量为12.59%,表现出Pb、S亏损的特征,黄铁矿中的Fe平均含量为46.52%,S平均含量为51.63%,其Co/Ni比值小于1,说明成因类型为沉积型黄铁矿。综合矿床地质特征和硫化物电子探针分析结果,推测盘龙铅锌矿床类型为MVT矿床。

海底多金属硫化物采掘机构滚筒切削特性研究

为提高采掘机构滚筒的工作性能,采用离散单元法对不同工况下滚筒的切削过程进行了数值模拟。采用单因素分析法和正交试验法分析了切削厚度、转速、牵引速度对切削阻力、产能及比能耗的影响,以滚筒的切削阻力和比能耗为评价指标,利用矩阵分析法获得了最佳的滚筒工作参数。结果表明,随着切削厚度增加,切削阻力和产能均增大,比能耗减小;随着转速增加,切削阻力和产能均减小,比能耗增大;随着牵引速度增加,切削阻力、产能均增大,比能耗减小。滚筒最佳工作参数为:切削厚度50 mm、转速100 r/min、牵引速度0.06 m/s。

海底多金属硫化物开采的环境影响分析及应对策略

为确保海底多金属硫化物商业开采在采矿过程中对环境不造成影响,结合现有的海底采矿技术,提出有必要开展海底多金属硫化物绿色采矿技术研究和环境评价研究,分析了在海底多金属硫化物开采中对海洋环境可能造成的影响.采矿过程对海底潜在的影响包括沉积物和生物栖息地移动、羽状流、光照、噪声、振动等,对海洋上部的潜在影响包括光照、噪声、废水排放等.为了实现海底多金属硫化物的商业开采,须弱化海底采矿作业对海底环境的影响,以确保海底采矿符合相关国际海洋法规.

澜沧“老厂型”银多金属块状硫化物矿床成因和成矿模式

论述了老厂矿床的大地构造环境、矿床地质地球化学特征、喷流岩特征和成矿温度，划分了矿化期和矿化阶段，认为老厂矿床应属澜沧裂谷（断拉谷）中海底火山喷流沉积型并迭加隐伏岩浆热液改造型矿床，建立了“三层楼”成矿模式。对今后找矿勘探工作具重要的理论指导意义。

云南个旧成矿区锡石-硫化物矿床原生金属分带形成的动力学机制

个旧成矿区锡石-硫化物矿床内铜、锡密切共生,具有特殊的原生金属分带。本文采用动力学方法,利用计算机技术对该分带进行数值模拟。研究指出,矿床分带可能是由于多次矿化活动间歇、脉动式地相继发生而产生的。伴随成矿脉动所析离的含多种金属的成矿溶液,在其中的金属浓度与围岩中的浓度的特定比差下,依次沿断裂通道的差速输运继之以分异沉淀是个旧成矿区锡石-硫化物矿床内特殊原生金属分带形成的一种可能的动力学机制。

北祁连白银矿田火山成因块状硫化物矿床成矿金属来源讨论

在总结国外近年来火山成因块状硫化物矿床有关成矿金属来源的研究进展的基础上 ,对白银矿田的矿石和赋矿流纹岩进行了铅同位素分析研究 ,发现白银矿田的成矿金属元素可能是岩浆流体和循环的热液流体混合的结果 ,岩浆流体主要提供 Cu,Zn,Fe等金属元素的来源 ,循环的热液流体则从陆壳物质和大洋沉积物中淋滤出

现代海底热液活动与块状硫化物矿床成因研究进展

现代海底热液活动的发现及对其分布特征和成矿机理的研究是近年来海洋地质学和矿床地质学的一大进展。对现代海底金属硫化物成矿作用的研究大大推动和促进了对古代块状硫化物矿床成因的认识。有关研究成果综合分析表明:(1)深部热液对流循环系统是块状硫化物成矿的核心,对流循环模式有简单的热液对流模式和双扩散对流模式。(2)块状硫化物矿床集中分布在大洋中张裂性活动板块边界,与大地构造活动紧密联系。(3)成矿流体与成矿物质均有多源性,在强调海水循环淋滤的同时,通过应用新的方法技术,岩浆来源物质(流体及成矿金属等)对一些块状硫化物矿床成矿的直接贡献得到初步确认。(4)在高温热液活动区及金属硫化物沉积中发现大量生命活动和生物群体,意义重大。

呷村银多金属块状硫化物矿床银的赋存状态

通过大量岩石、矿石光 (薄 )片观察鉴定、电子探针分析 ,首次查明呷村海相火山岩型银多金属块状硫化物矿床有硫砷铜银矿和硫砷铜矿两种硫盐矿物。研究表明 ,除硫化物外 (主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿 ,其次为黄铜矿、毒砂、斑铜矿、硫铜银矿、螺硫银矿、磁黄铁矿等 ) ,硫盐矿物十分发育 ,主要有黝铜矿、车轮矿、硫砷铜矿、硫砷铜银矿等。该矿床中的银主要在喷流_沉积成矿阶段富集。

粤西庙山铜多金属矿床硫化物原位微区分析及S同位素对矿床成因的制约

庙山铜多金属矿床是在粤西阳春盆地内新近发现的一处铜多金属矿床。矿体主要呈似层状和透镜状产于泥盆系的陆源碎屑岩和含泥质的碳酸盐岩中。本文以矿石矿物黄铁矿和闪锌矿为研究对象,采用LA-ICPMS原位微区分析新技术对其微量元素特征进行研究。结果表明,庙山铜多金属矿床中黄铁矿以富Se、Te和As,贫Ni元素为特征,其Co/Ni和S/Se比值特征指示其成因与岩浆热液型矿床密切相关;闪锌矿的微量元素组成指示其主要形成于中高温环境,以富Mn、In、Se,贫Ga、Ge、Tl等元素为特征,总体与国外一些典型的矽卡岩型矿床(如Baita Bihor、Majdanpek、Ocna de Fier和Valea Seaca)相似。同时,闪锌矿的部分微量元素比值(如Zn/Cd、Ga/In等)以及相关的微量元素图解(如Ge-In,Ge-Se等)均表明庙山矿床的成因类型与矽卡岩型矿床一致。硫同位素测试结果表明,矿石的δ^(34)S值较为集中(-0.4‰^+2‰),平均0.69‰,具有较为明显的塔式分布特征,反映成矿物质具有岩浆来源的特征。以地质现象为基础,结合硫化物原位微区分析和硫同位素数据,我们认为庙山铜多金属矿床属于与岩浆热液有关的矽卡岩型矿床。

海底热液多金属硫化物分布及控矿因素

基于最新公布的全球热液矿点数据讨论了海底热液多金属硫化物矿体形成的构造环境,探讨了深部岩浆活动、断裂构造以及沉积物盖层等控矿因素对洋中脊多金属硫化物矿体成矿的影响。研究结果表明:海底热液多金属硫化物矿点主要分布于离散型板块边界和汇聚型板块边界;深部岩浆活动和断裂构造是洋中脊热液多金属硫化物成矿最主要的控矿因素;快、慢扩张洋中脊环境深部岩浆活动和断裂构造的差异导致在海底形成了不同规模的多金属硫化物矿体。对认识海底热液多金属硫化物矿床分布与成矿规律、以及开展海底多金属硫化物资源勘查具有一定的指导意义。

豫西骆驼山硫多金属矿床纹层状矿石硫化物Rb-Sr定年及S同位素组成对矿床成因的制约

已有研究在骆驼山硫多金属矿床成因方面存在较大争议,争论的焦点在于该矿床是否形成于中—新元古代的喷流沉积成矿作用。纹层状矿石曾被认为是喷流沉积成因矿床的重要证据之一,但也可能为热液交代成因。厘定骆驼山硫多金属矿床纹层状矿石的成矿时代和成矿物质来源是解决争议最为直接有效的途径。通过详细的野外地质观察,该型矿石在空间上主要产于矽卡岩与致密块状硫化物矿石之间,在透辉石长英角岩、矽卡岩及大理岩等围岩中也有分布,这种构造通常由不同金属矿物的纹层相间排列,以及金属矿物纹层与围岩纹层相间排列而成,地质特征表明纹层状矿石交代了矽卡岩。采用硫化物Rb-Sr同位素定年法对9件纹层状构造发育的硫化物样品(6件闪锌矿和3件磁黄铁矿)进行成矿年龄测定,获得闪锌矿和磁黄铁矿的等时线年龄为139.6±2.6Ma,表明骆驼山硫多金属矿床形成于早白垩世。纹层状矿石样品的S和Sr同位素测试结果表明,矿石的δ^(34)S值为+1.7‰^+3.3‰(平均值为+2.44‰),塔式分布特征明显;Sr同位素初始比值(^(87)Sr/^(86)Sr)i介于0.709704~0.709943之间,平均值为0.709823,二者均反映骆驼山硫多金属矿床的成矿物质主要来自下地壳的深源岩浆。综上分析,结合野外地质调查和室内显微镜下观察,认为纹层状矿石是中生代岩浆热液成因,而非中—新元古代喷流沉积成因,进而表明骆驼山硫多金属矿床应属岩浆热液交代成因的矽卡岩型矿床。该结果对于今后在该矿集区乃至整个豫西地区寻找类似的硫多金属矿床具有一定的理论指导意义。

夏塞银多金属矿床中硫化物和硫盐系列矿物特征及其意义

夏塞矿床是大型的热液脉型银多金属矿床。通过对大量矿石光 (薄 )片观察和电子探针分析表明 ,除主要 (方铅矿、富铁闪锌矿 )和次要 (黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、黄铜矿等 )硫化物外 ,硫盐系列矿物十分发育 ,主要有 Cu- Sb- Ag硫盐 (黝铜矿、含银黝铜矿和银黝铜矿 )、Sb-Ag硫盐 (深红银矿、辉锑银矿 )、Pb- Sb硫盐 (脆硫锑铅矿、硫锑铅矿 )和 Bi- Pb硫盐 (斜方辉铋铅矿 )。此外 ,尚有少 (微 )量黄锡矿、锡石、自然铋和银金矿等。银的硫盐矿物和硫化物 (辉银矿 )乃是获得银的主要工业矿物。这些硫盐系列矿物常与硫化物伴生 ,多沿方铅矿、富铁闪锌矿、黄铁矿等的解理、裂隙或粒间产出。这些研究结果不仅有助于了解矿化作用过程 ,而且为矿床评价、组分综合利用和选冶提供重要依据。

北祁连山火山成因块状硫化物矿床的金属来源研究

研究了北祁连山造山带火山成因块状硫化物矿床（ＶＭＳ）类型、金属来源与容矿围岩、火山岩类型及其构造环境的关系。结果表明，容矿岩石和地壳性质是控制矿床类型和金属来源的主要因素。多金属黑矿型矿床主要赋存于硅铝质陆壳边缘裂陷带双峰火山岩系的酸性火山岩中，成矿元素源于深部长英质岩石，铜型矿床产于洋壳基性火山岩中，成矿元素源于深部镁铁质岩石。中寒武统双峰火山岩所赋存的多金属ＶＭＳ矿床多、规模大，是主要含矿岩系。

古代与现代海底黑矿型块状硫化物矿床矿石地球化学比较研究

选择西南太平洋冲绳海槽（ＯｋｉｎａｗａＴｒｏｕｇｈ）现代海底烟囱硫化物矿床、日本小坂矿山上向（Ｕｗａｍｕｋｉ）黑矿（第三纪）和中国西南呷村黑矿型矿床（三叠纪）进行了矿石地球化学比较研究。黑矿型矿床矿石吨位－品位模式与其他火山成因块状硫化物（ＶＭＳ）矿床类似，矿田（２０－５０ｋｍ２）矿石吨位与单个喷气－沉积型（Ｓｅｄｅｘ）矿床相当，金属总量４－６Ｍｔ，为矿田范围内热液流体搬运的最大金属量。与洋脊环境ＶＭＳ矿床相比，岛弧裂谷环境产出的黑矿型矿床相对富Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｕ等，相对贫Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓｅ等。不同时代的黑矿型矿床的矿石化学存在一定差异。矿床硫化物成分受岛弧张裂程度制约，与岛弧壳层物质及海相火山岩系密切相关，证实成矿物质来源于壳层火山岩系。古代与现代黑矿型矿床块状矿体内元素化学分带型式十分一致，揭示硫化物堆积过程高度类似。基于现代海底烟囱－硫化物生长过程实地观察和古代黑矿的具体剖析，建立了古代黑矿硫化物淀积新模式，强调硫化物堆积发生于已固结的结壳或烟囱及火山碎屑堆下部，表现为开放空间的充填、交代与动态迁移。

我国一些铜镍硫化物矿床主要金属矿物的特征

镍、铜共生的铜镍硫化物矿床是镍矿也是铜矿的重要矿床类型。磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿是这类矿床的主要金属矿物。它们的某些矿物学特征，特别是微量元素Ｃｏ／Ｎｉ比值，与其他铜矿类型明显不同。这三种矿物组成不同于任何其他铜矿类型的典型矿物共生组合，形成特殊的海绵陨铁状、珠滴状构造。这些特征无疑为矿床成因提供了重要信息。而浸染状、海绵陨铁状矿石中这三种矿物相对含量的变化又常是这类矿床富镍或富铜特征的反映。