Sedex型铅锌矿床特征分析

白新悦 杨柳晨 王小钊

摘 要：热液矿床中的Sedex型铅锌矿床由于其规模大，数量多，储量大而占有重要地位，研究该类矿床成因及特征对于找矿具有重要指导作用。笔者将从沉积喷流矿床的构造背景、地质及成矿模式等，进行分析与研究。

关键词：热液矿床；Sedex型矿床；成矿模式

1 热液矿床

热液矿床是指含矿热水溶液在一定的物理化学条件下，在各种有利的构造和岩石中，由充填、交代 及沉积等成矿方式形成的有用矿物堆积体。

1.1形成热液矿床的必要条件

（1）存在能溶解和运送矿物质的热水；

（2）岩石中存有容许溶液流动的空隙；

（3）具有矿床沉淀的场所；

（4）具有导致矿床沉淀的化学作用；

1.2.热液矿床的分类

（1）按照矿床的形成温度划分为：高温热液矿床（形成温度：600—300℃）、中温热液矿床（形成温度：300—200℃）、低温热液矿床（形成温度：200—50℃）；

（2）按成矿地质环境：伟晶岩型矿床、矽卡岩型矿床、斑岩型矿床、火山-次火烧矿床、碳酸盐型矿床、浅成低温热液矿床；

（3）按照矿质来源和矿床成因：岩浆热液矿床、层控热液矿床和复成热液矿床。

1.3.层控热液矿床

与岩浆活动无直接关系的热液矿床，只要产在沉积岩地区，矿石建造与沉积岩类型和岩性有密切的相关性，称之为层控热液矿床。如卡林型矿床、密西西比河谷（MVT）型矿床、喷流沉积型（SEDEX）铅锌矿、水晶矿床等。这类矿床主要产于地壳浅部和表层，包括造山带的地热异常和断裂、裂谷带内的地热异常区。这些异常区的地热能使岩层内同生水或循环的地下水的化学活动性增强，包括溶解围岩中成矿组分的能力，并逐步转化为含矿热液。

2 喷流沉积（SEDEX）型铅锌矿床

SEDEX型矿床成分主要是Zn、Pb以及赋存在闪锌矿和方铅矿中的Ag，矿体与铁硫化物、盆地沉积物呈互层产出。涂光炽教授综合各家观点，给出了SEDEX型矿床详细的定义：在水温70—350℃或更高的热水介质中形成的主体，以沉积方式形成于水—岩石界面之上水体中之层状、似层状矿体，但也包括此界面之下可能存在的，以充填和交代形成筒状、锥状或面型热液含矿蚀变体，二者可共生或分别出现。SEDEX型矿床成矿时代主要为古元古代、中元古代和古生代，在世界上广泛分布，许多大型的金属矿床和部分铁锰氧化物矿床、重晶石矿床、金矿床及锡矿床等都与海底喷流沉积作用有关。

2.1 基本特征

沉积喷流型矿床一般包括两套成矿系统，即喷口以下的成矿流体补给系统（热流通道）和其上的海底热流化学沉积系统。根据徐克勤等人研究成果，总结出SEDEX型矿床的一些基本特征。

（1）矿床伴有典型的喷流沉积岩，以此区别于其他类型矿床。这些岩石主要是硅质岩、条带状含电气石岩或电气石岩、条带状含长石岩或富长石岩、透辉岩与透闪岩（或双透岩）、重晶石或石膏层；

（2）矿床具有层控及时控特征；

（3）这类矿床的矿体往往呈层状、似层状或透镜体状产于地层中，且矿体一般随地层褶皱而褶皱。部分矿床具典型的双层构造，上部为层状矿体，下部为细脉状、筒状含矿蚀变体；

（4）矿体和矿石具有微层理甚至微细沉积韵律，常具有顺层条带状、顺层揉皱等构造，显微球粒状，同心环带、生物和鲕状等结构，反映了同生沉积的特征；

（5）矿体具有明显的金属—矿物分带。垂向分带：底部 Cu（Au），顶部Zn、Pb（Ag）；底部磁黄铁矿，顶部黄铁矿；侧向分带：近喷出中心的Cu（Au），远喷出中心的Zn、Pb（Ag）。在地质时代上也出现相似的分带性：早期Cu、Zn、Au，晚期Zn、Pb、Ag；

（6）块状矿体与顶底板岩石接触界线截然分明；

（7）矿床测定的值变化较大，既有深源硫，也有海水来源硫及生物来源硫的特征。矿石及围岩常具有B、Ba、Mg；

（8）SEDEX型矿床的成矿热液流体主要来自盆地中被埋藏的沉积物在压实成岩过程中释放出（脱水）多种形式的水及其他组分，在多数情况下热流体是靠大陆构造活动区高异常的热液地体传导热而加热，并沿同生断层喷流出海底而成矿。其含盐度为15%～20%，pH呈中—弱酸性。

2.2 矿物、围岩及热液蚀变

远喷口和近喷口矿床的层状相成分以硫化物和其他的热液产物为主，像碳酸盐岩、燧石、磷灰石、非热液成因碎屑等以及化学和生物沉积岩。大多数矿床中的主要硫化物矿物是黄铁矿。层状矿体的外缘被称之为远端相，通常是由层状的热水产物组成，无经济价值。与层状矿体中规则的层状产状不同，喷口混杂体是很不均匀的，一般由块状矿带、交代斑块等组成，此外还有硫化物、碳酸盐和硅酸盐。

与层状矿体中规则的层状产状不同，喷口混杂体是很不均匀的，一般有块状矿带、交代斑块、不规则脉或硫化物、碳酸盐和硅酸盐（主要是石英）的浸染。矿物组合主要為黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、铁碳酸盐、白云石、石英、电气石及少量白云母、绿泥石、黄铜矿、毒砂和硫盐矿物。与SEDEX型矿床有关的热液蚀变一般是广泛分布的，可以在成矿前和成矿后的沉积地层中延伸几百米，并在侧向上延伸到几公里。SEDEX型矿床已发现的蚀变矿物包括石英、白云母、绿泥石、铁白云石、菱铁矿、电气石以及硫化物。

3 成矿模式

对于SEDEX型矿床的成因，长时间以来提出了种种设想，最流行的成矿模式如下图所示：

图中模式分为两类：左右两个系统为一类叫对流圈模式（也叫海底热液对流核模式）；中间为一类叫含水层模式。对流圈模式认为，从现代海底扩张中心喷出的热液流体是一种海水，在张性应力条件下，地壳形成了大量微裂隙，这大大提高了岩石的可渗透性，使得流体可以发生对流循环。在循环过程中，下渗的海水淋滤岩层，形成海底含矿热液，然后向上喷出海（湖）底及充填喷液通道而成矿。含水层模式认为，海水含在可渗透的地层中，被不透水层包围，并富集有金属，而后因构造活动产生断裂，断裂切割不透水层，溶液被带出来，在海底形成矿体。从图中可以看出，这两种模式都与断裂有关，它是矿液运移的通道。因此，同生断裂或长期活动断裂的存在是沉积喷流矿床形成的关键。

根据上述两种成矿模式，Cooke等认为SEDEX型矿床的矿体很可能来源于氧化的、贫硫化氢的流体，该热液来自于同生裂谷阶段碎屑沉积物内的高压热水储库，被细粒海洋沉积物和碳酸盐岩所封闭。由于形成 SEDEX型矿床的大多数流体可能贫还原性硫，所以这类矿床的一个必须条件是在其沉积的地方要有足够的还原性硫提供。至于形成在海底的层状矿床，最有可能的硫源是生物成因的硫化氢，其通常富集在缺氧水体中。

4 研究趋势

史奈德于20世纪早期就将喷流概念引入矿床学，但真正得到重视和发展不过十几年的时间；虽然随着深海钻探计划和大洋钻探计划的实施，对SEDEX型矿床的研究已取得了重大进展，但仍存在不少理论薄弱之处，今后主要的研究趋势为：

（1）建立沉积盆地中形成SEDEX型矿床的有利地层层段和空间位置的预判准则。这需要对沉积盆地中控制含金属热水集中喷流的所有主要过程都有一个基本的了解，需要有关现代沉积盆地水文学和盆地流体大迁移的控制因素的知识。然而这方面的研究还没有系统的理论来支持，故可作为今后的研究趋势之一；

（2）对SEDEX型矿床从成矿作用动力学角度的研究还不足。矿床成因的基本问题归根到底是成矿作用动力学问题，这是一个全新领域，涉及到成矿作用的速率、机制和过程。进行这些研究可以使矿床成因研究从静态上升到动态，从定性到定量，将有可能突破传统的成矿模式，建立新的成矿理论；

（3）沉积喷流成矿与超大型矿床之间的关系研究将继续深化。对我国来说，SEDEX型是最常见的类型，尽管目前发现的西秦岭厂坝、内蒙古狼山东升庙等矿床就属于沉积喷流成矿形成的超大型矿床，但沉积喷流成矿作用与超大型矿床之间的关系还不明确，超大型矿床的形成必须具备很多重要条件，沉积喷流成矿能否满足还有待商榷，故今后此项研究仍具有重要的理论和实际意义；

（4）对热水喷流成矿作用的热动力来源研究，以往集中在岩浆侵入活动，而没有考虑像海底火山喷发这类直接释放热能的活动对热水对流系统产生的作用。近来的研究发现，火山直接喷发促使喷流沉积成矿作用发生的现象是存在的，应予以重视。

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