现代海底多金属硫化物矿床.docx

JOURNALOFCHENGDUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY2000年10月Oct.2000[文章编号100529539(2000)0420335208α现代海底多金属硫化物矿床别风雷1李胜荣1侯增谦2孙岱生1(1.中国地质大学地质学系,北京100083;2.中国地质科学院)[摘要]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。[关键词]海底多金属硫化物矿床,海底热液活动,大洋中脊,弧后扩张环境,双扩散对流[分类号]P618.2[文献标识码]A(AxialSeamount),(4)瓜伊马斯海盆(GuaymasBasin),(5)东太平洋北纬21°(EPR21°N),(6)东太平洋北纬13°(EPR13°N),(7)东太平洋北纬11°(EPR11°N),(8)加拉帕格斯(Galapagos),(9)南胡安得福卡(SouthJuanDeFuca),(10)伊斯卡纳巴海槽(EscanabaTrough)等。1978年,在东太平洋洋脊北纬21°首次发现现代热水活动喷流的黑烟囱及其堆积的硫化物矿石1,该矿床为应用岩石圈板块构造所预测到的第一种矿床类型。因此,在20世纪80年代,世界上出现了对海底硫化物矿床作为一种新型潜在矿物原料的广泛关注。此后近一二十年来,一些国家如加拿大、美国、法国和日本以及德国对海底多金属硫化物做过许多研究和调查,已发现的矿点和矿床有139个左右2,但规模比较大的不足20处3。海底多金属硫化物矿床与海底热液活动有着密不可分的关系。海底热液活动作为正发生的成矿作用,成为我们研究现代海底硫化物矿床的天然实验室,并有助于更新旧有的成矿模式;同时与陆地块状硫化物矿床进行对比,有助于指导海底与陆地找矿工作。1海底多金属硫化物矿床的全球分布及地质构造背景1.1地理位置海底多金属硫化物矿床主要分布在太平洋和大b.西太平洋成矿区:(1)冲绳海槽的伊是名海洼JADE区(OkinawaTrough),(2)马里亚纳(Mariana)。c.西南太平洋成矿区:劳厄弧后盆地(Lauback2arcbasin),Manus海盆,北斐济盆地(NorthFijibasin)。大西洋的代表性矿床有:大西洋中脊的TAG热液活动区,中大西洋脊北纬23°蛇洞(Snakepit)。红海:Atlantisll深裂谷。1.2地质构造背景已发现的海底多金属硫化物矿床产出在多种构造环境中,它们是快速扩张大洋中脊,慢速扩张大洋中脊,轴向火山、海山、大陆边缘附近的沉积断裂带,与俯冲带相关的后弧环境等。概括讲,主要分布于洋中脊、弧后扩张中心及地幔热点等。通过对已知海底热液活动区的详细研究,地质构造对多金属硫化物矿床有重要控制作用。1.2.1大洋中脊大洋中脊可分为快速、中速与慢速扩张洋脊。西洋3,4,见图1。在太平洋上,有3个重要成矿区:a.东部沿美洲大陆西侧的海域延伸形成一个漫长的矿带,具有代表性的有:(1)南探索者(Explorer),(2)努力者(Endeavour),(3)轴海山α[收稿日期]2000202221[基金项目]国家攀登预选项目(95预39)和国家自然科学基金资助项目[作者简介]别风雷(1970-),男,博士生,矿床矿物岩石学专业.(E2mail:flbie@263.net)·336·成都理工学院学报第27卷图1海底多金属硫化物矿床位置分布图Fig.1Worldmapshowingthelocationsoftheknownhydrothermalpolymetallicsulfidedeposlts(据文献3和4修改)岩,中心式火山的破火山口分布在附近(离轴部不到20km)的翼部。受非转换位移限制的、含矿最富的海岭地段,形态上表现为良好的平顶山状轴部隆起和发育良好的中央地堑。东太平洋海隆轴部矿石堆积的规模是由轴区构造上相同地段的长度(常达40km)和地堑的宽度(常达1km)决定的。矿石堆积体主要由数十个(有时达数百个)不大的(数百至数万吨)的丘状矿体所组成。在数万年间发育起来的近轴部火山成因矿体储量可达数百万吨9。相比之下,在慢速扩张洋脊,如大西洋中脊,其轴部地质构造复杂得多。大量的喷发中心出现于新火山脊附近,火山喷发的热量相对更为集中,且产出透镜状的地堑,喷流热液被限制在地堑透镜体的宽度范围内,单独和多期次热液活动更集中于喷发中心和透镜状地堑最宽部位,断层为热液流体在新火山脊的高地貌处提供了长期通道,矿