熱滷水成礦作用

熱滷水成礦作用是指由富含鹽分的溶液—熱滷水的活動引起的成礦作用。熱滷水是熱液的 一種，是地質作用中以水為主體，含有多種具有強烈化學活性的揮發份的高溫熱氣溶液。熱滷水具有十分活潑的化學性質，對於鐵、銅和多金屬塊狀硫化物礦床的形成具重要意義。

基本介紹

• 中文名：熱滷水成礦作用
• 外文名：hot brine metallogenesis
• 學科：地質
• 釋義：熱滷水引起的成礦作用

成礦機制

根據熱滷水產生的機制分為兩類：①當含有鹽類沉積的海相、潟湖相、海陸互動相或陸相沉積物在埋深過程中，受地熱和壓力的影響，使其中各種形式的水和鹽分釋放而形成熱滷水；②由下滲的海水在地熱異常區被加熱而形成。由於熱滷水具有十分活潑的化學性質，在與圍岩反應過程中可強烈淋取岩石中的成礦元素，並將石膏或硫酸根還原成硫離子。

成礦意義

熱滷水對於鐵、銅和多金屬塊狀硫化物礦床的形成具重要意義，如現代紅海裂谷的深淵、大西洋、印度洋洋中脊、東太平洋海隆等熱滷水正在發生重要成礦作用以及美國索爾頓湖，土庫曼斯坦裏海切列肯等地也在發生的這類成礦作用。研究認為，日本黑礦及其他黃鐵礦型銅礦，以及中國長江中下游一些鐵礦與膏鹽沉積有關。

紅海熱滷水成礦

1964年在紅海發現高熱滷水與AtlantisⅡ海淵多金屬軟泥，揭開了現代海底熱水活動與金屬硫化物沉積成礦研究的序幕。紅海熱水系統是一個與裂谷作用有關的、受岩漿熱驅動的熱水對流體系，高密度熱滷水覆蓋在尚未固結的含金屬軟泥上，是現今已知的通過同生作用使硫化物堆積，且局部達到工業品位的最著名的實例。

紅海中目前至少已發現13個熱滷水池，最大、熱流體活動最強的當屬最早發現的AtlantisⅡ海淵，這裡有5km³鹽度大約為26%的熱滷水，其中溶解了大量的各類金屬組分。1972年顯示的最高溫度60℃左右，比1964年剛發現時的56℃略高，但熱滷水底部沉積物中的礦物組合表明這些礦物從200℃以上的流體中沉澱出來。目前普遍接受的看法是，熱滷水來自於正常的紅海海水，其高鹽度是海水與含蒸發鹽的中新世沉積物在海底以下發生反應的結果。AtlantisⅡ海淵中的含金屬沉積物平均20m厚，在大約50km²的範圍內，形成了微細（大多數顆粒小於2μm）、薄層的氧化物、矽酸鹽、硫化物、硫酸鹽和碳酸鹽組成的多金屬軟泥，其中的孔隙流體含量可達95%。一些富含金屬的樣品中，含有高達21%的ZnO，4%的CuO，0.8的%Pb，8.5%的Fe₂O₃和 5.7%的Mn₃O₄，但金屬的總體含量要低得多。這些金屬可能來自於下伏的鎂鐵質火山岩和中新世蒸發岩-頁岩，並以Cl的絡合物形式搬運。硫化物的硫同位素資料表明，硫化物沉澱所需要的還原硫來自於流體中硫酸鹽-硫的無機還原作用。硫化物的沉澱機制為兩種流體的混合（Pottorf 和 Barnes，1983）引起的溫度降低所致，一種為淺的流體，溫度低於250℃，其SO₄^2-的含量大於H₂S；另一種流體來源更深且更熱，其H₂S的含量大於SO₄^2-。

據大多數學者的研究，AtlantisⅡ海淵中的富硫化物沉積物在許多方面與火山塊狀硫化物礦床相似，這些相似性包括與火山活動的關係、形成的構造背景、磁黃鐵礦-黃銅礦-閃鋅礦之間的分帶性、金屬的含量、沉積組構以及流體的大多數特點等。

Salton海熱滷水成礦

同樣與裂谷作用有關的Salton海的熱水對流體系，被認為是沉積岩中古老的塊狀硫化物礦床的最好的現代實例。Salton海位於美國加里佛尼亞南部，熱滷水溫度最高可達360℃，具高鹽度的特點，可達25~30%。估計熱滷水的體積為11.6 km³，水深達3 km。據White（1981）的研究，其中含Zn 5×10⁶噸，Pb 9×10⁵噸，As1.2×10⁵噸，Cu 6×10⁴噸，Cd 2×10⁴噸，和Ag1×10⁴噸。沉澱在滷水排泄口附近的富硫化物矽質沉積物中，經分析含有多種硫化物，且Cu和Ag的含量極高，分別最高可達20%和8%。

Salton海中流體系統的氫、氧同位素顯示，這裡的熱滷水以大氣水為主，與經過了蒸發作用的Colorado河水很相似。滷水的高鹽度被認為是幾個作用綜合的結果，包括古湖水的蒸發作用、地下水對淺部湖相蒸發鹽的溶解作用和深埋的含石鹽的湖相蒸發鹽的地下熱交代作用（McKibben等，1988）。滷水的鉛和鍶同位素組成證明，少量金屬可能是岩漿來源的，但大量金屬來自於滷水和沉積物的相互作用。計算獲得的金屬的氯絡合物的穩定性與脈狀礦化組合及滷水分析的結果很一致，這表明在富含金屬的這種熱滷水體系中，氯的絡合物能夠有效地搬運賤金屬元素。熱滷水和後生脈中的硫同位素表明，硫來自於沉積物中的蒸發鹽-硬石膏。可以認為，如果有足夠的還原硫持續加入沉澱場所的話，這樣的熱水體系將有能力形成大型的硫化物礦床。