《冀東地區(qū)元古宙多金屬硫鐵礦礦床地質及其成礦作用》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《冀東地區(qū)元古宙多金屬硫鐵礦礦床地質及其成礦作用（13頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、·礦床地質· 冀東地區(qū)元古宙多金屬硫鐵礦 礦床地質及其成礦作用 Ξ 夏學惠 劉昌濤 李鐘模 閻飛 (化學礦產(chǎn)地質研究院) 提 要 通過對冀東地區(qū)元古宙多金屬硫鐵礦床成礦構造環(huán)境背景 、噴氣沉積巖地球化學以及 礦床中大量礦化嗜熱微生物的發(fā)現(xiàn)與研究 ,以及采用分子生物學對沉積記錄中的生物標志物的 研究 。得知冀東地區(qū)多金屬硫鐵礦的形成主要由海底噴氣沉積與嗜熱微生物富集成礦作用所 致 。運用海底噴氣成礦熱流體活動2嗜熱微生物吸附與新陳代謝2多金屬硫鐵礦床形成的成礦理 論 ,指導該區(qū)硫鐵礦找礦工作已見成效 。 關鍵詞 噴氣沉積 微生物成礦作用 生物標志

2、物 硫化物礦床 冀東地區(qū) 中元古 代 早 期 , 燕 山 地 區(qū) 受 興 隆2寬 城2凌 源 深斷裂控制 ,形成了一北東向槽地 ,以北北東向灤 縣2青龍斷裂為槽緣斷裂 。裂陷早期開始堆積河 流相常州溝組下部的礫巖 - 長石雜砂巖和細礫巖 - 石英砂巖 。自常州溝組沉積中期開始 ,海水從 北東向南西方向進入槽地 ,逐漸演變?yōu)闇\海環(huán)境 , 形成了較為平坦的潮坪沉積 。串嶺溝 - 團山子組 沉積時期 ,盆地周圍蝕源區(qū)大部分夷平 ,陸源碎屑 供給貧乏 ,形成以潮間 - 潮上的泥坪或碳酸鹽為 主沉積 。團山子沉積后期至大紅峪組早期 ,由于 同生斷裂的影響 ,隨著地殼的拉張 ,裂陷的

3、同沉積 活動使斷裂深部與上地幔溝通導致巖漿上涌 ,在 北東向斷裂與北西西向灤縣2赤城斷裂交匯處出 現(xiàn)火山噴發(fā)2 。早期為鈣堿性的基性火山2超淺 成侵入巖 。巖石化學成分以富鈉貧鉀為特征 。晚 期 (大紅峪組沉積期) 裂陷作用進一步發(fā)展 ,導致 大量巖漿噴發(fā) ,形成火山角礫巖 、火山凝灰?guī)r類和 熔巖 。巖石化學成分以富鉀低鈉為特征 。據(jù)陸松 年 (1991) 3 測得大紅峪 組 火 山 巖 單 顆 粒 鋯 石 U - Pb 法年齡值為 ( 1625 . 5 ±6 . 2Ma) 。由 于 燕 山 裂陷槽同沉積斷裂的影響的不斷沉降 ,造成了復 雜多變 的 沉 積 相 類 型 和 火 山 噴

4、 發(fā) 。至 大 紅 峪 中 燕山裂陷槽構造2環(huán)境成礦背景 1 冀東地區(qū)位于華北陸臺北緣中段 ,該區(qū)是華 北陸臺結晶基底出露的重要地區(qū) 。早元古代變質 巖同太古宙綠巖帶一起組成華北陸臺基底 。中元 古代以來 ,直到中生代印支運動以前 ,華北原陸臺 內(nèi)沒有發(fā)生廣泛和強烈的造山作用 。中元古代早 期華北陸臺基于太古宙克拉通基礎之上 ,形成了 大致近東西向的張性斷裂帶 ,經(jīng)發(fā)展演化形成燕 山裂陷槽 (圖 1) 。燕山裂陷槽往東越過郯廬斷裂 與泛河盆地相接 ,往西延至太行山裂谷 ,故馬杏垣 (1987) 稱之為燕山2太行裂陷槽1 。 據(jù)白瑾 ( 1996 ) 研 究2 , 在

5、中 元 古 代 早 期 , 燕 山裂陷槽的主體呈北北東向 ,向南南西方向伸入 太行山區(qū) 。由延慶向北西受密云2昌平水下隆起 阻隔 ,至張家口宣化地區(qū)表現(xiàn)為撓曲盆地 。伴隨 強烈拗陷 ,裂陷槽內(nèi)發(fā)育了典型的非造山期巖漿 活動 。大 紅 峪 時 期 火 山 活 動 標 志 裂 陷 作 用 達 頂 峰 。之后 , 裂 陷 作 用 停 滯 , 逐 漸 演 化 為 克 拉 通 盆 地 。在裂陷槽沉陷中心 ,堆積了厚達萬米發(fā)育完 整的火山巖建造與沉積建造 。 Ξ 作者簡介 :夏學惠 ,男 ,44 歲 ,礦床地質專業(yè) ,高級工程師 。河北省涿州市 ,郵碼 072754 收稿日期 :1999 -

6、07 - 08 期 ,火山噴發(fā)與裂陷作用達到高峰 。 圖 1 燕山元古宙裂陷槽分布范圍及地質構造略圖 Fig. 1 Dist ributio n range and geologic st ruct ures of Yanshan Proterozoic aulacogen valley 1 . 新生界 ;2 . 中生代酸性火山巖 ;3 . 中生代中性火山巖 ;4 . 中生代侵入巖 ;5 . 中生界 ;6 . 中元古界及裂陷槽分布范圍 ; 7 . 下元古界 ;8 . 太古宇 ;9 . 區(qū)域性深斷裂 ;10 . 熱液疊加多金屬硫鐵礦床 ;11 . 多金屬硫鐵礦床

7、 ,12 . 錳方硼石礦床 爾后 ,接受了高于莊組沉積期以碳酸鹽巖為 主的沉積 。巖相古地理與盆地分析表明 ,在高于 莊期沉積一開始 ,同生斷裂就引起基底差異升降 運動 ,由于不均衡下陷 ,在該組沉積期形成了一系 列凹陷 , 派生的北東向 、南北向同生斷裂控制了 二 、三級斷陷盆地 。造成了局部強封閉還原環(huán)境 。 其中尤以興隆2寬城同生斷裂兩側最為突出 。盆 地發(fā)展到該期的第二階段 ,整個燕山裂陷槽在同 生斷裂的帶動下分割成若干相對隆起的水下高地 和相對坳陷的凹地 。此時的沉積建造明顯具雙重 性 ,一方面冀東古陸和山海關古陸將大量陸源物 質傾入海盆 ,形成了裂陷槽東部泥砂質與碳酸鹽 巖

8、建造 。同 時 沿 同 生 斷 裂 又 有 海 底 噴 氣 熱 液 活 動 ,形成局部同生斷裂控制的鹵水洼地和大面積 2 研究區(qū)硫化物頁巖的熱水沉積特征 冀東地區(qū)多金屬硫鐵礦床主要賦存在中元古 界高于莊組地層內(nèi) 。在興隆 - 寬城近東西向狹長 范圍內(nèi) ,目前已發(fā)現(xiàn)與探明高板河 、黃土梁 、梓木 林 、沙窩店 、楊樹溝等礦床和礦點 10 余處 。礦床 產(chǎn)出受地層層位控制明顯 。硫化物礦層主要賦存 于含錳白云巖中 。含礦建造自下而上可劃分為 7 個巖段 : ①燧石條帶白云巖段 ; ②含錳黑色頁巖 段 ,黑色頁巖由碳 、硅 、泥組成 ,并可見凝灰物質和 凝灰質結構的特殊泥質碳酸巖 ;

9、 ③含錳泥質白云 巖段 ; ④黑色頁巖段 ,頂部具有厚度不等的紋層狀 硫化物頁巖 ; ⑤含錳白云巖段 ,硫化物礦層主要賦 存在該層的底部 ; ⑥板狀白云巖段 ; ⑦厚層瀝青質 白云巖與磚塊白云巖段 。從楊樹溝 、高板河 、楊樹 臺 、黃土梁 、梓木林 、椴木峪 、關堂子等地含礦建造 對比可以看出 ,硫化物礦層的出現(xiàn)主要在黑色頁 巖向碳酸鹽巖轉化的沉積界面上 。 2 . 1 硫化物頁巖的產(chǎn)狀及巖石學特征 硫化物黑色頁巖呈層狀產(chǎn)出在硫鐵礦體的下 的噴氣 交 代 巖 紋 層 狀 硫 化 物 頁 巖 ( 夏 學 惠 , 1999) 4

10、 。在這種封閉半封閉環(huán)境中由于同生斷 裂導致海底熱鹵水活動 ,直接控制了高板河 、黃土 梁 、梓木林 、沙窩店等硫化物礦床的沉積 。隨時間 的演化至高于莊組沉積的中晚期 ,盆地中心向南 遷移 , 在 遵 化 - 遷 西 地 區(qū) 形 成 了 另 一 個 凹 陷 盆 地 ①,控制了劉家窩式硫化物礦床的沉積5 。 ① 夏學惠等 ,遼西2冀東地區(qū)多金屬硫鐵礦成礦條件及找 礦預測研究 ,1999 盤 ,層位穩(wěn)定 。在高板河 、黃土梁 、梓木林 、沙窩店 礦床中均有分布 。此類巖石最明顯的特征是閃鋅 礦或黃 鐵 礦 呈 紋 層 狀 賦 存 在 黑 色 頁 巖

11、內(nèi) ( 照 片 1) 。黑色頁巖內(nèi)的硫化物紋層可分為三種類型 : ⑴閃鋅礦紋層 :紋層主要由閃鋅礦構成 ,紋層 寬度多數(shù)在 0 . 1～0 . 3 mm ,部分在 1 . 2～2 . 0 mm , 較規(guī)則地分布在黑色頁巖中 。紋層內(nèi)的閃鋅礦呈 灰色 - 灰白色 ,顯微鏡下呈灰黃色 ,粒徑多在0 . 01 ～0 . 03 mm , 與 黑 色 頁 巖 內(nèi) 礦 物 粒 徑 相 近 。紋 層 內(nèi)的閃鋅礦呈不規(guī)則粒狀 ,顆粒間界線不清楚 ,晶 形不發(fā) 育 , 無 定 向 性 。電 子 探 針 分 析 , 閃 鋅 礦 中 Zn 含量在 64 . 77 %～65 . 21 % , S 含量 33 .

12、 24 %～ 33 . 69 % , Fe 含量 0 . 88 %～ 2 . 13 % 。此類閃鋅礦 的突出特 點 是 Fe 含 量 很 低 , 比 該 區(qū) 脈 狀 閃 鋅 礦 Fe 含量 11 . 43 %低 5～10 倍 。 ⑵黃鐵礦紋層 : 黑色頁巖內(nèi)的紋層主要由黃 鐵礦構成 ,紋層寬一般在 1～6 mm ,相當規(guī)則地賦 存在黑色頁巖中 ,紋層內(nèi)的黃鐵礦呈黃色 - 淺黃 色 ,反射光下觀測 ,黃鐵礦均由比較規(guī)則的球粒狀 黃鐵礦組成 。球?？煞譃閮煞N ,即環(huán)狀和放射狀 。 球粒粒徑一般在 0 . 005～0 . 0175 mm 間 。電子探 針分析黃鐵礦球粒 Fe 含量

13、45 . 66 %～43 . 27 % , S 含量 54 . 15 %～52 . 69 % 。 ⑶閃鋅礦黃鐵礦混合紋層 : 閃鋅礦與黃鐵礦 混合構成紋層 ,呈韻律性賦存在黑色頁巖中 ,一般 閃鋅礦紋層較窄 ( 寬 0 . 3 ～ 1 mm) ,黃鐵礦紋層較 寬 (寬 2～4 mm) ,二者變化規(guī)律明顯 ,一般在出現(xiàn) 6～8 層閃鋅礦紋層后出現(xiàn) 2～4 層黃鐵礦紋層 。 紋層內(nèi)的閃鋅礦與黃鐵礦粒徑基本相近 ,但形態(tài) 截然不同 。黃鐵礦主要呈球粒狀 ,閃鋅礦從未出 現(xiàn)球粒狀 ,它均呈不規(guī)則狀 。 做為賦存紋層狀硫化物的黑色頁巖 ,主要由 石英 (玉髓) 、碳酸鹽 、粘土礦物 、有機質

14、等組成 。 硫化物黑色頁巖主要化學組分見表 1 。 表 1 紋層狀硫化物頁巖化學成分1) ( %) Ta ble 1 Che mic al co mpo sitio n of laminar sulfide black shale 化學 成分 (Fe + Mn) Fe SiO Al O TiO CaO MgO MnO K O Na O P O CO C TFe S Zn 2 2 3 2 2 2 2 5 2 Ti Ti g211 g209 g208 A207 39 . 51 42 . 25 46 . 48

15、 47 . 74 12 . 69 11 . 60 9 . 56 8 . 70 7 . 63 15 . 1 0 . 34 0 . 32 0 . 33 0 . 35 0 . 31 0 . 8 1 . 55 5 . 04 4 . 47 6 . 82 1 . 63 4 . 4 1 . 64 4 . 33 4 . 19 7 . 64 1 . 54 2 . 1 0 . 94 0 . 22 0 . 21 0 . 14 0 . 45 0 . 1 6 . 61 6 . 40 6 . 00 5 . 40 6 . 31 2 . 6 0 . 0

16、54 0 . 07 0 . 076 0 . 092 0 . 064 1 . 1 0 . 39 0 . 30 0 . 18 0 . 34 0 . 31 0 . 1 0 . 74 6 . 11 5 . 96 8 . 20 0 . 57 3 . 3 1 . 64 0 . 54 0 . 53 0 . 75 1 . 36 0 . 8 10 . 31 6 . 50 8 . 07 7 . 48 14 . 36 15 . 48 9 . 33 9 . 04 5 . 68 19 . 13 H2O 5. 0 8 . 66 7 . 54 1 .

17、 20 0 . 60 2 . 18 32 . 22 20 . 30 24 . 45 21 . 37 46 . 32 33 . 08 21 . 0 25 . 09 21 . 77 47 . 77 g7202 43 . 56 3 2) 56 . 2 注 1) : 化學分析由化工部地質中心實驗室完成 ,分析者 :馬維潔 ,頁巖樣品中 ,g - 11 、g - 09 硫化物為閃鋅礦 ,g - 08 、g7 - 02 硫化物為 黃鐵礦閃鋅礦 ,A - 07 硫化物為黃鐵礦 , Py2黃鐵礦 ,Sp2閃鋅礦 , TFe2表示全鐵 ,其中 3 的 Fe2O3 為 3 .

18、2 , FeO 為 2 . 3 2) 俄羅斯地臺頁巖 據(jù)羅諾夫 ,1966 從表 1 中可以看出 , 巖石以高 K 低 Na 為特 征 , K2 O 含量 5 . 40 %～6 . 61 % ,Na2 O 含量0 . 054 % ～0 . 092 % 。SiO2 含量 39 . 51 %～47 . 74 % ,比正常 海相頁巖和俄羅斯地臺頁巖 SiO2 平均含量低得多 (表 1) 。巖石這種高鉀低鈉特征 ,反映了深源物質 堿交代 K2Na 不相容規(guī)律6 ?？赡苁呛５讎姎庾?入帶來的富鉀熱水就地對沉積物堿交代的結果 。 巖石 Al2 O3 含量相對較低 。在 Al2 O32Si

19、O22( CaO + MgO) 三角圖上 ( 圖 2) ,本區(qū)的黑色頁巖投影點與 紅海熱鹵水化學沉積物分布范圍接近 。 Bo st ro m 研究了大量現(xiàn)代熱水沉 積 物 與 古 代 熱水沉積巖后指出 , Fe/ Ti 和 ( Fe + M n) / Ti 比值大 于 20 者 , 為熱水沉積巖8 。從表 1 中可見 , 本區(qū) 圖 2 Al2 O32SiO22( CaO + MgO) 圖解 Fig. 2 A diagram of Al2 O32SiO22(CaO + MgO) for rocks A2石英巖 ;B2碳酸鹽巖 ;C2石英砂巖 ;D2紅海熱鹵水化學沉積物

20、7 硫化物黑色頁巖的 Fe/ Ti 與 ( Fe + M n) / Ti 比值均 大于 20 。反映該區(qū)硫化物頁巖具熱水沉積特征 。 2 . 2 巖石微量元素地球化學特征 硫 化 物 黑 色 頁 巖 微 量 元 素 分 析 結 果 見 表 2 。 從表中可以看出 , 該類巖石的微量元素與正常沉 積黑色頁巖相比 , 富含 Pb 、Zn 、As , 較 正 常 海 相 黑 色頁巖高出數(shù) - 數(shù)百倍 ,尤其是 Pb 、Zn 含量特別 高 。Pb 含量在 0 . 12 %～ 1 . 02 % , Zn 含量 0 . 60 % ～ 8 . 66 % , 平

21、 均 4 . 04 % 。As 平 均 含 量 81 . 4 × 10 - 6 ,遠高出深海粘土和砂頁巖的平均值 。As 作 為變價元素具有揮發(fā)性和活動性強的特點 , 一般 在正常沉積巖中 As 含量往往較低 ,在巖漿作用過 程中 As 多在晚期熱液中富集 。本區(qū)硫化物頁巖 中 As 含量高的特點 ,反映此類巖石的形成可能與 海底噴氣作用有關 ,As 主要來自深源 。硫化物頁 巖 Sr 含量變化在19 . 2 ×10 - 6 ～48 . 6 ×10 - 6 ,平均 31 . 62 ×10 - 6 ,比正常沉積頁巖低 ,表現(xiàn)為貧 Sr 的 特點 。Ba 含量則較高 ,變化在 140 ×

22、10 - 6 ～290 × 10 - 6 。研究表明 ,Sr/ Ba 值可作為衡量熱液作用和 沉積作用的尺度 ,Sr/ Ba 值愈小愈能反映其熱液作 用因素 ,如沉積型鐵礦 Sr > Ba ,而熱液型鐵礦 Sr < Ba ,熱液沉積巖中 Sr/ Ba 值為0 . 04 。本區(qū)硫化物頁 巖 Sr/ Ba 比值僅為 0 . 1～0 . 20 ,表明它們具熱水沉 積成因特征 。 表 2 硫化物黑色頁巖微量元素1) ( WB , ×10 - 6 ) Ta ble 2 Trac e ele me nt s of sulfide black shale 微量元素 Cu Pb Co

23、 Ni Sr Ba As B V Se Cr Rb Mo Sr/ Ba g211 g209 g208 A207 g7202 板巖2) 36 . 9 28 . 0 35 . 0 31 . 1 19 . 0 45 1200 1800 2400 1300 10 . 0 9 . 36 8 . 34 9 . 00 32 . 8 19 . 4 17 . 0 22 . 6 38 . 8 68 35 . 1 28 . 6 26 . 6 48 . 6 19 . 2 300 260 290 260 240 140 580

24、81 . 0 78 . 0 60 . 0 100 88 . 0 13 80 . 6 80 . 0 98 . 2 113 56 . 6 100 66 . 5 48 . 0 52 . 6 48 . 3 80 . 5 130 0 . 48 0 . 29 0 . 22 0 . 24 0 . 60 0 . 6 30 . 0 27 . 4 29 . 8 30 . 4 17 . 0 90 130 120 130 150 70 140 6 . 46 1 . 95 3 . 38 3 . 44 15 . 0 2 . 6 0 . 1

25、4 0 . 10 0 . 10 0 . 20 0 . 14 10210 9 . 74 20 19 注 : 1) 微量元素分析由化工地質中心實驗室完成 ,分析者 :郭振華 ;分析方法 : ICP 和原子吸收法 ,分析誤差 小于 3 % ;巖石名稱同表 1 ;2) 據(jù)劉文均 ,1991 . 在 Ro na 9 Fe2M n2( Co + Ni + Cu) 三 角 圖 中 (圖 3) ,本區(qū)硫化物頁巖投影點均位于三角圖的 熱水沉積區(qū)內(nèi) ,由于該類巖石由下部遠離礦層到 上部 (礦層附近) M n 含量降低 , Fe 含量增高 ,因此 投影點由 M n 端元向 Fe

26、端元演化 。 2 . 3 巖石稀土元素地球化學特征 硫化物頁巖稀土元素分析結果見表 3 。從表 3 中可以看出 ,巖石稀土元素總量 ΣR EE 變化在 64 . 58 ×1026 ～122 ×1026 。ΣR EE 總量比正常沉積 頁巖和北美頁巖 R EE 低得多 。δCe 變化在 0 . 76 ～0 . 84 之 間 , 鈰 具 有 輕 度 負 異 常 , L R EE/ HR EE 值為 2 . 34～3 . 92 ,平均值為 3 . 09 ,輕稀土元素大 于重稀土元素含量 。采用北美頁巖標準化后稀土 元素分配模式 ( 圖 4) ,本區(qū)硫化物頁巖的配分模 式顯示為略向左傾

27、斜的曲線 ,重稀土元素有富集 趨勢 。Fleet 10 系統(tǒng)地研究了世界上屬于熱水成 因金屬沉積與非熱水成因金屬沉積物中的 R EE 后認為 ,熱水沉積巖的 R EE 總量低 ,鈰為負異常 , HR EE 有富集趨勢 ,非熱水沉積 R EE 總量較高 , 鈰為正異常 , HR EE 不富集 。由此可見 ,本區(qū)硫化 物頁巖的稀土元素具有熱水沉積的特征 。 2 . 4 硅 、氧同位素地球化學特征 硫化物黑色頁巖δ18 O 為 14 . 3 ‰～14 . 9 ‰,平 均值為 14 . 6 ‰。硅同位素分餾程度較弱 δ, 30 Si為 圖 3 硫化物頁巖的 Fe2Mn2

28、( Co + Ni + Cu) 三角圖 Fig. 3 A diagram of Fe2Mn2(Co + Ni + Cu) for sulfide shale A2正常水成沉積區(qū) ;B2紅海熱鹵水沉積物區(qū) ; C2太平洋錳結核 ;D2熱水沉積物區(qū) ～ - 0 . 6 ‰,δ18 O 為 12 . 3 ‰～ 14 . 9 ‰11 較 為 接 近 。 - 0 . 1 ‰～ - 0 . 5 ‰,平均值為 - 0 . 3 ‰( 表 4) 。本 區(qū)硫化物頁巖的 Si 、O 同位素組成與呷村黑礦型 礦床硫化物硅質巖的硅氧同位素δ30 Si 為 0 . 00 ‰ 表 3

29、 硫化物頁巖稀土元素分析結果1) ( WB , ×1026 ) Ta ble 3 REE co nt e nt s of sulfide shale s 稀土 元素 LREE L a Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb L u Y ∑REE δCe δEu HREE g211 g209 g208 A207 g7202 20 . 1 12 . 6 11 . 6 21 . 8 16 . 3 40 . 0 27 . 4 24 . 1 44 . 0

30、 29 . 7 4 . 87 3 . 52 3 . 08 6 . 28 3 . 90 14 . 2 10 . 5 8 . 85 20 . 7 11 . 4 3 . 30 2 . 56 2 . 11 4 . 94 2 . 58 0 . 47 0 . 41 0 . 33 0 . 74 0 . 35 2 . 11 1 . 74 1 . 39 3 . 12 1 . 44 0 . 44 0 . 32 0 . 39 0 . 46 0 . 30 1 .

31、 82 1 . 59 1 . 32 2 . 52 1 . 33 0 . 42 0 . 36 0 . 31 0 . 57 0 . 29 1 . 24 1 . 05 0 . 99 1 . 63 0 . 82 0 . 23 0 . 16 0 . 22 0 . 25 0 . 13 1 . 22 1 . 22 1 . 21 1 . 30 0 . 67 0 . 23 0 . 21 0 . 22 0 . 24 0 . 15 10 . 2 100. 85

32、 0 . 84 9 . 20 72 . 84 0 . 84 8 . 46 64 . 58 0 . 84 13 . 5 122 . 0 0 . 78 6 . 76 76 . 12 0 . 76 0 . 61 0 . 66 0 . 66 0 . 64 0 . 62 3 . 25 2 . 68 2 . 34 3 . 28 3 . 92 注 1) :稀土元素分析由化工地質測試中心分析 ,分析者 :郭振華 ;分析方法 : ICP 法 ,分析誤差小于 3 % ;樣品名稱同表 2 。 以看出本區(qū)硫化物頁巖的 δ

33、30 Si 值分布范圍明顯 不同于正常地下水自生石英 , 而落在熱水來源硅 質δ30 Si值變化范圍內(nèi) ,與黑礦型礦床及呷村硫化 物礦 床 內(nèi) 的 硫 化 物 硅 質 巖 δ30 Si 值 - 0 . 2 ‰～ - 0 . 9 ‰一致 。 通過對紋層狀硫化物頁 巖 詳 細 研 究 , 可 以 看 出 ,這種由硅 、碳 、泥和硫化物組成的特殊巖石 ,是 圖 4 硫化物頁巖稀土元素分配模式 Fig. 4 R EE dist ributio n pat tern of sulfide shale 表 4 硫化物頁巖的硅 、氧同位素組成1) Ta ble 4 Silico n

34、 and o xyge n i sotopic co mpo sitio ns of sulfide black shale 一種海底噴氣交代巖 。它的形成可規(guī)納 為 : 在 海 底噴氣早期 , 火山噴發(fā)后產(chǎn)生的凝灰物質在海解 作用下形成泥質 ( 粘土礦物) , 它與噴氣帶來的硅 質 、硫化物以其海相中碳酸鹽一起沉淀 。在 沉 積 過程中 ,由深源帶來的烴堿流體對盆地內(nèi)尚未固 結的碳 、硅 、泥沉積物產(chǎn)生鉀交代作用 。在這種作 用中形 成 了 該 區(qū) 紋 層 狀 硫 化 物 頁 巖 。巖 石 的 K2 Na 不相容特征 ,充分說明這種特殊巖石是海底噴 氣疊加鉀交代作用的結果 。

35、g211 g209 g208 g7202 樣 號 δ30Si - NBS - 28 ( ‰) δ18O - SMO W ( ‰) 20 . 1 14 . 3 20 . 4 14 . 7 20 . 5 14 . 9 20 . 2 14 . 5 注 :1) 由中國地質科學院礦床所同位素室萬德芳分析 ,分析精 度 ±0 . 1 ‰ 硫化物頁巖測定氧同位素主要為石英 , 因此 我們就可以依據(jù)石英2水間的氧同位素平衡分餾方 程估算 。本區(qū)硫化物頁巖的形成溫度介于 118 ～ 121 ℃間 ,與 大 西 洋 深 淵 Ⅱ槽 谷 熱 水 噴 口 的 水 溫 100 ℃

36、接近12 。 據(jù) Clayto n ,et al 研究13 , 不同來源的硅質具 有不同的 δ30 Si 值 ,正常地下水自生石英 δ30 Si 值 變化在 1 . 1 ‰～1 . 4 ‰之間 ,海洋中溶解硅 δ30 Si 值 為 - 0 . 4 ‰～0 . 2 ‰,熱泉中溶解硅 δ30 Si 為 0 . 0 ‰ ～ 0 . 4 ‰, 熱 水 成 因 石 英 δ30 Si 值 變 化 范 圍 在 - 1 . 5 ‰～ 0 . 8 ‰之間 。本區(qū)硫化物頁巖 δ30 Si 變 化范圍很小 ,在 - 0 . 1 ‰～ - 0 . 5 ‰之間 ( 表 4) ,可 3

37、礦床特征 3 . 1 礦床分布與礦體特征 冀東地 區(qū) 多 金 屬 硫 鐵 礦 床 在 興 隆 - 寬 城 近 80 km 的范圍內(nèi)均有產(chǎn)出 ,礦床基本呈等距性近東 西向串珠狀展布 。礦體形態(tài)一般比較簡 單 , 嚴 格 受層位控制 , 產(chǎn)狀與圍巖基本一致 。礦體 平 均 厚 度 :黃鐵礦 5 . 39 m ,鉛鋅礦 6 . 57 m 。礦體在水平方 向的一定范圍內(nèi)分布穩(wěn)定 。礦體中主要成礦元素 S 品 位 變 化 在 5 . 95 % ～ 35 . 66 % , Pb 0 . 07 % ～ 1 . 14 % ,Zn 0 . 02 %～ 3 . 7

38、5 % 。成礦元素與含礦巖 系趨勢面分析 ①,表明高板河礦區(qū)含礦巖系的第 4 段以安子嶺為中心形成北東東向長垣形古凹陷盆 地 ,顯示為高角度向北西傾斜的古斜坡 ,這種古地 形特征與沉積厚度變化 , 反映一種同生斷裂控制 的三 、四級盆地特征 。硫鐵礦品位分布范 圍 與 厚 度趨 勢 形 態(tài) 一 致 。高 品 位 區(qū) 沿 北 東 東 向 盆 地 分 布 。局部高品位趨勢中心與黃鐵礦疊層石點狀礁 體分布是一致的 。 礦體 中 的 主 要 金 屬 Pb 與 ( Pb + Zn) 比 值 為 0 . 11～0 . 93 , 單個礦體金屬 分 帶 不 明 顯 。但 從 剖 面變化看 , 自上而下有

39、增長的趨勢 。從礦 體 剖 面 圖中可以看出 ,沿礦體傾向 ,從沉積的角度可以說 從盆地邊緣向盆地中心 ,具有由鉛 、鋅向黃鐵礦變 化的水平分帶 。盆地礦化分帶大致可劃 分 為 : ① 閃鋅礦 、方鉛礦化帶 ; ②閃鋅礦 、方鉛礦 、黃鐵礦混 合帶 ; ③黃鐵礦化帶 。硫化物在空間上的 這 種 分 帶性顯然是受沉積盆地環(huán)境 、物理化學條件和成 礦流體來源等因素制約的 。在盆地邊緣帶水體較 淺 , Eh 值較高 ,處于氧化環(huán)境 ,不利于硫化物的沉 淀而形成了碳酸鹽巖無礦帶 ; 隨著水體的加深 Eh 值變低 ,處于還原環(huán)境 ,由于 S2 - 濃度的逐漸增高 , 形成了硫化物空間上的原生沉積

40、分帶 。 3 . 2 礦石成分與結構構造 此類礦床礦石組分比較 簡 單 , 主 要 礦 石 礦 物 有黃鐵礦 、閃鋅礦 、方鉛礦 ,少量及微量白鐵礦 、磁 黃鐵 礦 和 黃 銅 礦 ; 脈 石 礦 物 主 要 有 白 云 石 、方 解 石 、石英 ,微量重晶石 、金紅石 、磷灰石 、螢石 、有機 質等 。 黃鐵礦由膠黃鐵礦和結 晶 黃 鐵 礦 兩 種 , 膠 黃 鐵礦呈隱晶或微粒狀集合體 ; 結晶黃鐵礦主要為 細粒 (粒徑 0 . 05～0 . 1 mm) 五角十二面體 。 閃鋅礦有淺灰色和黃褐 色 兩 種 , 淺 灰 色 閃 鋅 礦粒徑一般在 0 . 02～ 0 . 05 m

41、m ,多構成紋層 ,外觀 與白 云 石 很 難 區(qū) 分 。電 子 探 針 成 分 分 析 : Zn 64 . 77 % ～ 65 . 21 % , S 33 . 24 % ～ 33 . 69 % , Fe 0 . 88 %～ 2 . 13 % 。黃褐色閃鋅礦顆粒較 粗 , 粒 徑 在 0 . 1～0 . 5 mm ,呈細脈與團塊狀產(chǎn)出 ,電子探針 成分分析 : Zn 54 . 00 % ,S 34 . 15 % , Fe 11 . 43 %。 礦石 結 構 構 造 主 要 有 : 隱 晶 結 構 、放 射 狀 結 構 、草 莓 狀 結 構 以 及 各 種 生 物 結 構 等 ,

42、紋 層 狀 構 造 、條帶狀構造 、同生角礫狀構造 、滑動變形構造 、 塊狀構造 、鮞狀 、腎狀構造 、疊層石構造等 。 3 . 3 礦石生物組構與生物標志物 冀東地區(qū)中元古代多金屬硫鐵礦床 , 礦石具 有許多獨特之處 ,它與世界各地的元古宙 SED EX 礦床不同之處在于該區(qū)的礦床礦石生物組構極其 豐富 ,尤其是原生生物組構礦石構成了富礦體的 70 %以上 。 3 . 3 . 1 黃鐵礦古細菌組構 黃鐵礦細球菌首次 發(fā)現(xiàn)于高板河礦床紋層狀礦石中 。呈席狀產(chǎn)出在 硫鐵礦體下部層紋狀礦石中 , 黃鐵礦細球菌呈多 層紋層狀無序緊密排列 。從外觀形態(tài)上可進一步 劃分為

43、三 種 類 型 : ①黃 鐵 礦 包 囊 體 細 球 菌 ( 照 片 2) ; ②黃鐵礦菌膠團 (照片 3) ; ③黃鐵礦桿狀菌 ( 詳 見夏學惠 ,1994 ,1996) 14 ,15 。 3 . 3 . 2 黃鐵礦疊層石組構 冀東地區(qū)多金屬硫 鐵礦床中均發(fā)育有大量疊層石黃鐵礦石 ( 體) , 經(jīng) 初步研究這種黃鐵礦疊層石呈小型點狀礁體 , 統(tǒng) 計表明 ,黃鐵礦疊層石出現(xiàn)地段 ,礦石硫品位明顯 變富 。疊層石構成的礦石硫品位一般在 35 . 2 %～ 45 % 。黃鐵礦疊層石形態(tài)各 異 , 主 要 有 波 紋 狀 疊 層石 、柱狀疊層石 (照片 4) 、錐狀疊層

44、石 、腎狀疊層 石等 。為進一步揭示黃鐵礦疊層石的內(nèi) 部 特 征 , 對其進行掃描電鏡形貌研究 , 發(fā)現(xiàn)黃鐵礦疊層石 內(nèi)的藻絲體由放射狀 (照片 5) ,菊花狀 ,波紋狀 ( 照 片 6) 以及硫菌群 ( 照片 7) 等構成 。其中菌群內(nèi)硫 菌個體呈三角形薄殼狀 、三角形的一個邊向內(nèi)卷 曲 (照片 8) ,初步分析 ,它們很可能是一種嗜熱嗜 硫菌 。礦石內(nèi)的絲狀體與現(xiàn)代大洋底熱液噴口附 近發(fā)現(xiàn)的絲狀體極其相似 。這種絲狀體和嗜熱菌 在現(xiàn)代海底熱泉噴口附近非常豐富 , 是此種環(huán)境 16 中食物鏈的基礎 。 3 . 3 . 3 有機質與分子生物標志物 對上述兩種 類型微 生 物 組 構 的

45、 礦 石 進 行 有 機 質 分 析 ( 表 5) 。 其中有機碳 ( TOC) 含 量 變 化 在 0 . 81 %～ 2 . 59 % 。 對黃鐵礦疊層石和黃鐵礦細球菌礦石樣品采用氯 仿索氏抽提法分析氯仿瀝青 A 與族組分結果見表 ① 長春地質學院 ,河北地質五隊 ,河北高板河一帶黃鐵 ( 鋅) 礦床地質特征 、成因成礦規(guī)律及找礦 ,1984 5 。飽和烴與芳烴比值變 化 在 1 . 277 ～ 2 . 954 間 , 反映有機質主要來源深海還原環(huán)境的低等菌藻類 生物 。 將生 物 組 構 的 礦 石 進 行 生 物 標 志 物 檢 測 分 析 。由分析結果可以看

46、出 (表 6) ,正構烷烴的碳數(shù) 分布范圍較窄 ,主要集中在 C14 ～ C35 間 ,主峰碳數(shù) 為 C19 、C20 ,無明顯奇偶優(yōu)勢 。正烷烴分布曲線以 單峰為主 ,并以前高峰形為特征 (圖 5) 。分子主要 集中在 C16 ～C25 之間的正構烷烴反映出低等水生 生物和菌藻類脂肪酸脫羧的結果 。輕組分與重組 分之比 ( C21 + C22 ) / ( C28 + C29 ) 比值大于 1 ,變化在 1 . 75 ～ 3 . 73 間 。C15 ～ C25 規(guī)則類異戊二稀烷烴 , 支鏈烷烴中 ,單甲基十七烷 ,甲基十六烷在礦石中 仍然是主要的 。它們基本上反映了嗜熱古細菌藻 類生

47、物的 特 點 。姥 鮫 烷 ( Pr ) 與 植 烷 ( Ph ) 含 量 較 高 , Pr/ n9 C17 、Ph/ nC18 值 均 小 于 1 。O EP 變 化 在 1 . 01～1 . 10之間 , CP I 變化在 1 . 28～1 . 45 間 。生 物標志物研究表明 , 該區(qū)生物組構的礦石中顯示 有生甲烷菌的存在 。 表 5 礦石中氯仿瀝青 A 及族組分1) Ta ble 5 Co nt e nt s and group co mpo ne nt s of chlo rofo rm bitume n A in p yretic o re 氯仿瀝青 A ( %)

48、 有機質轉化率 A/ TOC 飽和烴 ( %) 瀝青質 ( %) TOC ( %) 芳烴 ( %) 非烴 ( %) 樣號 礦石名稱 g - 03 g - 02 g - 16 g - 05 g - 11 g - 08 黃鐵礦疊層石 黃鐵礦疊層石 黃鐵礦疊層石 黃鐵礦疊層石 黃鐵礦球菌 黃鐵礦球菌 1 . 68 1 . 43 1 . 26 0 . 86 2 . 59 0 . 81 0 . 0177 0 . 0184 0 . 0278 0 . 0123 0 . 0102 0 . 0082 0 . 011 0 . 013 0 . 022

49、0 . 014 0 . 0039 0 . 01 12 . 51 13 . 71 15 . 34 19 . 13 12 . 96 28 . 51 9 . 38 10 . 74 10 . 58 10 . 06 4 . 86 9 . 65 26 . 56 57 . 59 49 . 74 47 . 32 27 . 53 26 . 75 51 . 54 17 . 95 24 . 33 23 . 48 54 . 64 35 . 08 注 :1) 由中國石油天然氣總公司石油開發(fā)研究院實驗中心分析 表 6 黃鐵礦疊層石飽和烴色譜分析 Ta ble

50、 6 Chro matograp hic analysi s of alkane s in p yritic stro matolit e s ( C21 + C22) / ( C28 + C29) 樣品號 碳數(shù)范圍 主峰碳數(shù) 峰型 C21 - / C22 + Pr Ph Pr/ Ph Pr/ nC17 Pr/ nC18 CP I O EP C14 - C33 C14 - C35 C13 - C34 C13 - C35 nC20 nC19 nC19 nC19 g203 g202 g216 g205 單峰 單峰 單峰 單峰 1 . 27 0 . 68

51、 1 . 29 0 . 76 3 . 73 1 . 75 2 . 64 2 . 00 1 . 43 1 . 50 1 . 78 1 . 45 4 . 46 3 . 54 4 . 13 3 . 76 0 . 32 0 . 42 0 . 43 0 . 39 0 . 33 0 . 37 0 . 34 0 . 37 0 . 51 0 . 50 0 . 43 0 . 46 1 . 34 1 . 28 1 . 34 1 . 45 1 . 01 1 . 08 1 . 10 1 . 07 注 :石油勘探開發(fā)研究院實驗中心檢測 ,儀器 : H

52、P - 5890 GC 3 . 4 黃鐵礦疊層石點礁與熱液丘堤 黃鐵礦疊層石在該區(qū)以點狀礁體產(chǎn)出 。研究 發(fā)現(xiàn) ,它們顯然不是一般生物礁環(huán)境條件下的產(chǎn) 物 。而是一種特殊熱水體系嗜熱微生物生長繁殖 造礁的結果 。 生物組構礦石與分子生物標志物研究表明 , 正烷烴分布特 征 及 碳 數(shù) 范 圍 , 主 峰 碳 數(shù) nC19 , 這 和 Han (1969) 報道的來源于水生藍藻的正烷烴占 優(yōu)勢特征一致 。較高含量的植烷 、姥鮫烷 。說明 其生源主要為藍藻 。Shiae ( 1991) 17 發(fā)現(xiàn)新西蘭 Kakei Ko rako 地熱區(qū)熱泉的藍細菌中含有單甲基 支鏈

53、烷烴 、甲基十七烷約占 60 %～80 % 。對比可 見該區(qū)黃鐵礦疊層石中甲基十七烷的存在 ,進一 步證明黃鐵礦疊 層 石 是 原 始 沉 積 生 物 成 因 的 產(chǎn) 物 。Woese (1978) 研究18 , 生甲烷菌是一種極嗜 熱微生物 ,它可生長在極端環(huán)境下 ,并可生長在無 氧環(huán)境 p H 值小于 3 、溫度超過 100 ℃的環(huán)境中繁 殖 。本區(qū)黃鐵礦疊層石生物標志物 C15 - C25 規(guī)則 類異戊二烯烷烴指示了這種生甲烷菌的存在 。 在沉積物與水巖界面之下的缺氧和富含硫化 氫的環(huán)境中 ,菌藻類的大量繁殖 ,不僅可以大量產(chǎn) 生對硫酸鹽還原有利的有機質 ,而且可對

54、來自海 底噴氣作用帶來的金屬 Fe 產(chǎn)生吸附作用 。黃鐵 礦疊層石礦石中富集有機質如此之豐 ,它反映了 一種特殊封閉還原環(huán)境 。實際上光和作用是達不 到那里的 。那么菌藻類是如何生長和繁殖的 ? 在 燕山元古宙裂陷槽內(nèi) ,由于同生斷裂的長期活動 , 海底噴溢的熱液溢出噴口后 ,熱液噴口或丘堤附 Fe2 + 與 S2 - 作用 ,形成了大量原生黃鐵礦疊層石 。 近發(fā)生了強烈的生物化學合成作用 。棲息在熱水 噴口周圍的特殊嗜熱嗜硫生物群落生長興盛 。并 以此做為生物鏈的基礎 ,它們不斷吸附富集成礦 元素 , 并 將 硫 酸 鹽 還 原 為 H2 S 。菌 藻 類

55、 吸 附 的 由于菌藻類嗜熱微生物群落在熱液丘堤表面不均 勻發(fā)展 ,因此形成了該區(qū)黃鐵礦疊層石點狀礁體 。 圖 5 黃鐵礦疊層石飽和烴氣相色譜圖 Fig. 5 Gas chro matograp hy of al kanes in p yritic st ro matolites 表 7 冀東地區(qū)硫化物礦床硫同位素組成1) Ta ble 7 Sulfur i sotopic co mpo sitio n of the sulfide depo sit s 4 成礦條件 δ34 S ( ‰) 礦床名稱 礦石類型 樣品數(shù)測定礦物 4 . 1 硫同位素地球

56、化學特征 冀東地區(qū)幾個多金屬硫鐵礦床硫同位素數(shù)據(jù) 綜合于 表 7 。根 據(jù) 所 測 數(shù) 據(jù) 作 硫 同 位 素 直 方 圖 (圖 6) 。硫同位素組成特征歸納如下 : ⑴該區(qū)幾個礦床硫同位素 δ34 S 變化范圍較 大 ,變化在 - 13 . 00 ‰～ + 24 . 5 ‰。從硫同位素組 成上看總體變化范圍較寬 ,主要集中于 - 10 ‰～ + 13 . 2 ‰之間 。這與典型 SED EX 型礦床沙利文 礦床 δ34 S ( - 10 ‰～ + 5 ‰) , 麥 克 阿 瑟 礦 床δ34 S (24 ‰～ + 16 ‰) 接近 。但變化范圍明顯較寬 , 暗 示著本區(qū)硫化物礦床與國外

57、典型 SED EX 礦床在 成礦硫源或礦石沉淀環(huán)境方面存在著差異 。這種 差異可能與本區(qū)大量微生物參與成礦作用有關 。 高板河 高板河 高板河 高板河 高板河 高板河 高板河 高板河 高板河 高板河 高板河 高板河 黃土梁 黃土梁 沙窩店 沙窩店 紋層狀頁巖 紋層狀頁巖 紋層狀礦石 條帶狀礦石 條帶狀礦石 塊狀礦石 角礫狀礦石 疊層石黃鐵礦石 星散狀礦石 網(wǎng)脈狀礦石 網(wǎng)脈狀礦石 網(wǎng)脈狀礦石 紋層狀礦石 脈狀礦石 條帶狀礦石 塊狀礦石 6 1 7 11 1 14 5 14 12 8 9 20 3 1 4 1 黃鐵礦 閃鋅礦 黃鐵礦

58、 黃鐵礦 閃鋅礦 黃鐵礦 黃鐵礦 黃鐵礦 黃鐵礦 黃鐵礦 閃鋅礦 方鉛礦 黃鐵礦 方鉛礦 黃鐵礦 閃鋅礦 + 12 . 6～ + 18 . 7 + 10 . 6 + 1 . 5～ + 13 . 9 29 . 4～ + 22 . 2 21 . 7 211 . 4～ + 19 . 2 21 . 8～ + 24 . 5 24 . 9～ + 17 . 3 29 . 0～ + 9 . 4 29 . 8～ + 20 . 2 26 . 7～ + 20 . 8 213 . 0～ + 13 . 8 + 6 . 5～ + 12 . 6 20 . 4 + 12 . 1～ + 2

59、2 . 9 + 8 . 7 注 :1) 據(jù)河北地質五隊 ,河北綜合研究隊 ,北京大學地質系等 了成礦流體主要在熱液噴口附近沉淀成礦 。 4 . 3 成礦流體的密度 成礦流 體 密 度 與 流 體 介 質 濃 度 或 含 鹽 度 有 關 。在一定物理化學條件下 ,流體鹽度 、溫度與流 體密 度 存 在 函 數(shù) 關 系 。依 據(jù) 流 體 鹽 度 (ωNaCl 為 15 %～29 %) 和溫度可獲得相對密度 。冀東地區(qū) 硫化物礦床成礦流體密度總體變化于 0 . 89 ～ 0 . 98g/ cm3 間 ,與索爾頓湖鹵水密度相類似 ,而明顯 低于密西西比型礦床

60、流體的密度 。 成礦熱流體自噴口排泄入海 ,其密度決定著 熱液的活動方式 ,制約著礦體的分布及礦石形成 過程 。Sato (1972 ) 20 將 排 泄 到 海 水 中 的 熱 液 分 為三種類型 。 Ⅰ類 :在與海水的任何混合程度下 , 熱液密度均比冷海水密度大的高鹽度熱液 ; Ⅱ類 : 熱液初始密度小于海水 ,但在混合過程中的某一 階段 ,其密度最大值超過海水 ; Ⅲ類 : 熱液初始密 度小于海水 ,并且在任何混合程度下都小于海水 密度 。顯然 ,進入海水中的熱液 ,其密度取決于熱 液的初始溫度以及與海水的混合程度 。本區(qū)硫化 物礦床成礦流體的密度 ,稍低于海水密度 。顯然

61、與 Sato 闡述的第 Ⅲ類熱液密度有關 。熱液中形 成的沉淀物將被熱液柱分散 ,僅形成由熱液柱散 落物組成的薄層礦體 。由于成礦流體密度小于海 水 ,在其排入海水中 ,亦可形成“熱液云”,隨其與 圖 6 硫同位素組成直方圖 Fig. 6 A histogram of sulf ur isotopic co mpositio n 12紋層狀黃鐵礦 ;22疊層石黃鐵礦 ; 32脈狀黃鐵礦浸染狀黃鐵礦 ;42閃鋅礦 ;52方鉛礦 ⑵不同層位內(nèi)產(chǎn)出的硫化物礦物 δ34 S 值有 一定差異 ,具有上“輕”下“重”的現(xiàn)象 ,造成這種現(xiàn) 象可能與沉積盆地的演化 、海水硫酸鹽的補給等

62、因素有關 。硫同位素 δ34 S 值在沉積層序空間分 布上 ,由下而上遂漸減低的趨勢與典型“生物成因 礦床”δ34 S 值在沉積層序上增加趨勢不同 , 這種 現(xiàn)象暗示著硫的來源可能有深源物質的加入 。反 映了海水硫酸鹽 —生物硫與深源硫共同作用的結 果 。 ⑶在硫同位素直方圖上 ,出現(xiàn)四個塔式峰值 , 反映礦床硫的多源特征 。來自深部的熱水與海水 交換過程中產(chǎn)生硫酸鹽硫 ,在海底熱水噴口附近 微生物參與下 ,海盆中硫酸鹽還原作用進行得相 當快 ,硫酸鹽在細菌還原作用下產(chǎn)生大量 H2 S ,這 可能是本區(qū)硫同位素輕硫較集中的主要原因 。 ⑷本區(qū)硫同位素既有高度富集輕同位素32 S 的

63、硫化物 ,又有高度富集重同位素34 S 的硫化物 。 硫同位素的這種跳躍式變化正是那些在沉積條件 有變化的環(huán)境中由微生物作用形成的硫化物礦床 的特點 。 4 . 2 成礦溫度 海水的混合 ,熱液浮力減小 ,熱液物質散落堆積 。 因此 ,形成本區(qū)較均勻的薄層狀礦體 ,其中 Pb 、Zn 富積程度較低原因 ,可能與此有關 。 4 . 4 海水深度及對熱液活動的影響 沿同生斷裂上升至水2巖界面的含礦熱液是 否沸騰 ,取決于流體的溫度 、鹽度和海水的深度 。 當含礦熱液的蒸氣壓力超過靜水壓力 ,溶液就會 沸騰 ,反之 ,靜水壓力大于溶液的蒸氣壓力時 ,就 能抑制溶液的沸騰

64、。為了考查本區(qū)成礦時海水的 深度 ,筆者采用 Jo hnl ( 1971) 實驗測得 NaCl 溶液 的溫度2鹽度2海水深度關系圖 ( 圖 7) 來估算海水 深度 。成礦流體溫度在 300 ℃,相對鹽度在ωNaCl 為 15 %～29 %的條件下 ,成礦時的水深在 660～ 1000 m 范圍內(nèi) 。根據(jù) NaCl2H2 O 體系熱鹵水沸騰 實驗估算 ,冀東地區(qū)硫化物礦床成礦流體不發(fā)生 沸騰所要求的海水深度應大于 660 m 。從以上結 據(jù)王魁元 ( 1994) 19 采用流體包裹體爆烈法 測 得 溫 度 , 黃 鐵 礦 為 150 ℃; 方 鉛 礦 為 290 ～ 350 ℃;閃

65、鋅 礦 為 330 ～ 360 ℃, 成 礦 溫 度 如 此 之 高 ,這與典型沉積成礦作用是不協(xié)調(diào)的 。礦石流 體包裹體測溫結果 ,可以揭示一些極有價值的成 礦信息 。眾所周知同源的噴氣作用從噴口向遠離 噴口的沉積過程溫度是逐漸降低的 ,并且是不可 逆的 。這表明成礦流體的獨特熱液來源 ,且反映 表 8 高板河礦床流體包裹體成分 (μg/ g) Table 8 Compo sition of fluid inclusions in Gao banhedepo sit 果可以看出 ,層狀硫鐵礦成礦過程中由于上覆海 水深度大 ,產(chǎn)生的靜壓力遏

66、制了成礦流體的沸騰 , 結果導制來源于深部的熱液能夠在海盆地發(fā)生沉 淀作用 。 測定礦物 Na + K + Ca2 + Mg2 + 0 . 105 Cl - 0 . 16 F - 0 . 31 H2O 3 閃鋅礦 0 . 022 0 . 016 0 . 616 方鉛礦 0 . 011 0 . 003 0 . 277 0 . 046 0 . 18 0 . 025 3 測定礦物 黃鐵礦 閃鋅礦 H2 微 2 . 5 CH4 3 . 6 2 . 5 CO 1 . 0 1 . 0 CO2 22 . 2 1 . 4～1 . 9 H2O 0 . 047 0 . 15 注 :液相成分分析據(jù)馮鐘燕 ;氣相成分分析河北地質綜合研究隊 5 海底噴氣沉積與嗜熱微生物成礦作用 通過冀東地區(qū)燕山裂陷槽構造環(huán)境 、含礦建 造與噴氣巖地球化學以及礦床中大量黃鐵礦菌 、 藻類礦化的發(fā)現(xiàn)與研究 。本區(qū)多金屬硫鐵礦床的 形成主要由海底 噴 氣 沉 積 與 微 生 物 成 礦 作