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吉林大学地球科学学院试卷 （参考答案与评分标准） 课程名称： 矿床学A （B 卷） 考试时间： 150 分钟 考试方式： 闭卷 一、回答下列概念（从下列7题中选择6题回答，每小题5分，共30分） 1．喷流沉积矿床，并举例 答：热水喷流沉积成矿作用泛指不同成因的（含矿）热水在喷溢出海底的过程中，在喷流口以下的热液通道中通过充填、交代作用，在喷流口以上的海底则通过与冷海水之间的相互作用，使热水中所携带的物质组份分别在热液通道和海底沉淀下来而富集成矿的过程。
这种作用使热水中的矿质富集并形成的矿床，称之为热水喷流沉积矿床（4分）。
如火山岩中得块状硫化物矿床（1分）。
2．变成矿床与受变质矿床，并举例 答：若原来已经是矿床，受到变质作用后，矿石的成分、结构构造以及矿体的形态、产状、品位和规模等方面发生了变化，但工业用途并未改变的矿床称为受变质矿床（2分）。
如沉积变质型铁矿床（0.5分） 若岩石中的某些组分，经变质作用后成为有工业价值的矿床，或由于变质作用改变了工业用途的矿床称为变成矿床（2分）。
如煤层经变质后形成石墨矿床（0.5分）。
3．盐类矿床，并举例 答：蒸发沉积矿床，是指地面水以真溶液状态携带某些溶解度较大的无机盐类，在比较静止的水盆地中，通过蒸发作用发生各种有用盐类矿物沉淀而形成的矿床。
由于矿床中的有用组份是各种盐类，因而也称为盐类矿床（4分）。
如湖北应城膏盐矿床（1分）。
答：矿床成矿系列是在一定地质时期和一定地质环境中，在一定的主导地质成矿作用下形成的，时间、空间和成因上都有密切联系，但具体生成条件是有差别的1组（2个以上）矿床类型的组合。
（2分）成矿系统是指在一定的时-空域中，控制矿床形成和保存的全部地质要素和成矿作用动力过程，以及所形成的矿床系列、异常系列构成的整体，是具有成矿功能的一个自然系统。
（3分）5．残余矿床与淋积矿床，并举例答：原生矿床或岩石经化学风化作用和生物风化作用后，形成的一些难溶的表生矿物，残留在原地表部，其中有用组分达到工业要求时形成的矿床称为残余矿床（2分）。
热水喷流沉积成矿作用机理摘要：热水喷流成矿作用理论是近代成矿理论的重大发现，在现代海底广泛发育且具有较大的经济价值，对此类矿床的研究很热。
热水喷流的类型主要有两种，高温的集中喷流形式和低温的渗流作用。
前者以黑烟囱为代表，形成各类硫化物的沉积，后者则形成广泛分布的硫酸盐、铁的氧化物—硅酸盐—锰的氧化物。
通过对其流体与热源、成矿物质来源及沉淀机制和流体通道等研究，探寻这种矿床的成矿作用机理。
关键词：热水喷流沉积矿床；成矿作用机理；矿床成因；热水喷流沉积矿床的热水介质温度为70—350℃或者更高，以沉积的方式形成于水—岩石界面之上水体中的层状、似层状矿床，还包括界面之下充填和交代形式形成的含矿岩体。
此类矿床具有重大的经济价值，虽然目前不允许对海洋矿产进行开发，但是研究很多。
通过对热水沉积矿床的成矿作用机理进行研究，弄清成矿过程，便于今后对矿产进行开采。
1、热液流体流体来源是与热液循环系统密切相连的一个问题。
由于块状硫化物矿床形成于海底环境，因此不论是简单的对流循环模式还是双扩散对流模式 ,海水都是流体最为重要的组分,但海水是否是唯一的流体来源却是争论的焦点。
HOhmoto等在研究日本黑矿时发现矿石的流体包裹体的δD和δ18D值和盐度与正常海水非常相近，因而认为成矿流体来自海水:海水在深部循环通过火山岩时获得了金属元素和硫等成分。
后来的研究发现,成矿流体的δ18O普遍是高正值 ,特别是前寒武纪的块状硫化物矿床成矿流体的δ18O高达 5 ‰～9 ‰。
现代海底热液流体中也有类似情况。
对于这种高δ18O值 ,有人认为是岩浆水的参与 ,但HOhmoto 等认为用海水与火山岩间的反应也能解释。
对现代海底热液流体的对比研究表明,太平洋、大西洋与印度洋各处热液喷口的流体组成与性质均非常一致,再次证明了海水在流体组成中占据主导地位。
考虑到块状硫化物矿床与大地构造及深部岩浆活动的密切联系,岩浆来源的流体也可能对块状硫化物矿床成矿有所贡献。
热水沉积矿床地质地球化学特征分析陈胜华1，罗云洪1，张 健2（１．贵州省地矿局一一三地质大队，贵州 六盘水 ５５３０００；２．六盘水市国土资源局钟山分局，贵州 六盘水 ５５３０００）摘 要：结合现代海洋研究，对热水沉积矿床岩石学特征、地球化学特征进行简单总结。
阐述了热水沉积成矿作用的有利构造环境，并总结甄别热水沉积作用的若干岩石学标志，以期为地质基础研究提供参考。
关键词：热水沉积；岩石学； 地球化学；科学问题中图分类号：Ｐ５９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１６）２１－００６０－２Hot water sedimentary deposit geological and geochemical characteristics analysisCHEN Sheng-hua1,LUO Yun-hong1,ZHANG Jian2（１．１１３ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐａｒｔｙ，Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ＆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ ５５３０００，Ｃｈｉｎａ；２． Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ Ｃｉｔｙ Ｌａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｂｕｒｅａｕ Ｚｉｊｉｎ Ｍｏｕｎｔａｉｎ ｂｒａｎｃｈ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ ５５３０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒｎ Ｍａｒｉｎｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ， ｔｈｅ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｄｅｐｏｓｉｔ ｐｅｔｒｏｌｏｇｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｓｉｍｐｌｙ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｈｏｔ－ｗａｔｅｒ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｐｅｔｒｏｌｏｇｙ ｍａｒｋｓ， ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｂａｓｉｓ．Keywords: Ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ； Ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ； Ｔｈｅ ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ； Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｐｒｏｂｌｅｍｓ热水沉积作用是指地球内部的热水体系到达地球地表或是地表附近时发生的一系列运动，包括热动力作用、沉积作用以及交代—充填作用（熊永柱，2005）。
第23卷 第2期西安科技学院学报Vol.23 No.2 2003年6月 JOURNAL OF XI’AN UN IV ERSIT Y OF SCIENCE AND TECHNOLO GY J un.2003 文章编号:1671-1912(2003)02-0151-05沉积喷流型矿床热水沉积旋回及其地球化学特征Ξ端木合顺(西安科技学院地质与环境工程系,陕西西安 710054)摘 要:银洞子硫化物多金属矿床为一沉积喷流型矿床,后期叠加改造作用较弱,比较完整地保存了热水同生沉积特征,构成完整记录喷溢热水流体活动的演化序列,是盆地古流体研究的理想天然实验室。
矿区内热水沉积体在纵向上由于热水沉积岩层厚变化形成的一系列小的韵律层,组成一个热水沉积层厚从小—大—小的完整旋回结构层。
该旋回结构层可以分为3部分:下部为含闪锌矿纹层碳质千枚岩;中部为以13号主矿体为代表的条带状富矿体;上部为含方铅矿纹层的铁白云质千枚岩。
反映了热水喷溢沉积作用完整演化序列。
热水沉积旋回岩石中Al2O3, MgO,Na2O,K2O含量以及(Fe+Mn)/Ti,SiO2/Al2O3,SiO2/MgO,SiO2/K2O比值等均表现出相似的旋回式变化特点。
关键词:热水沉积体;热水沉积旋回;岩石化学;硫同位素中图分类号:P618.4 文献标识码:A0 引 言热水沉积作为揭示盆地古流体时间演化和空间分布———盆地流体场的有效工具和可靠途径,在盆地流体研究中具有重要意义。
作为典型的沉积喷流型热水沉积矿床,银洞子矿区有一个长期存在的古地热异常[1],足以推动和完成热水对流房的全部演化历史;具有较为发育的,并有较高成矿元素本底值的下伏沉积柱(耀岭河群火山沉积地层)[2],保证了成矿热液中有较高成矿元素浓度;同沉积期构造演化完整且强烈[3,4],提供了热水对流房形成系统及封闭性好的成矿盆地和通畅的喷溢通道,使之能完成热水成矿的全过程;后期构造改造较弱,不足掩盖同生性质的盆地填集特征,构成完整记录流体活动的演化序列[5],从而成为盆地古流体演化研究的理想天然实验室。
热水喷流沉积矿床
热水喷流成矿作用是近代成矿理论研究的重大发展，该类矿床地史上分布广泛、规模大，形成了大量的大型和超大型矿床，具重要的工业价值，热水喷流成矿作用已经成为当前矿床学、地球化学研究的热点课题之一。
20世纪50年代以前，有些学者曾经提出过与热水喷流沉积成矿作用有关的看法，甚至提出过海底喷气-沉积（exhalative sedimentary）成矿的假说，这已经很接近目前流行的海底热水喷流沉积成矿理论了。
由于受当时的技术条件和人们对成矿作用认识的限制，虽然引起了一定的反响，但并未得到普遍的认可。
随着20世纪60年代初，在红海AtlantisⅡ海渊中发现热卤水和多金属软泥，揭开了现代海底热水活动与金属硫化物沉积成矿研究的序幕，海底热水喷流沉积成矿作用的研究也开始得到普遍重视。
随后，Rider（1973）把海底喷气-沉积成矿由假说上升到理论，引起了世界大多数相关学者的共鸣。
之后的1976年和1979年，相继在东太平洋Galapagos扩张中心和EPR21°N 的大洋中脊分别发现了低温海底热水喷流活动和正在形成硫化物矿床的黑烟囱——高温洋底热水喷流系统。
这些发现使喷流成矿作用的研究达到新的高潮，并依此为基础开始更加深入地研究古老的块状硫化物矿床的形成机制，使喷流成矿理论和块状硫化物成矿作用研究取得了长足的进展。
1986年的第七届国际矿床成因会议的召开是一个重要的标志，当时M.J.Russell 正式将这类矿床称为SEDEX (sedimentary exhalative deposit)型矿床。
我国学者对这类矿床的研究也非常重视。
涂光炽等（1988）为喷流沉积矿床给出了详细的定义：“热水沉积矿床（即喷流沉积矿床）是指在水温70~350℃或更高的热水介质（海水、湖水、热泉水等）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的筒状、锥状或面型热液含矿蚀变体，两者可共生或分别出现”。
韩发等（1989a，1989b，1990）在研究广西大厂锡矿时首次提出了该矿床为热水喷流成因。
徐克勤等（1996）强调指出，自20世纪60年代联合国“深海钻探计划”以来的深海考察，在大洋扩张脊附近海底发现了黑烟囱、白烟囱和热泉喷涌，并有生物、微生物活动及硫化物堆积等现代海底喷流成矿作用，这些发现极大地推动了海底热水喷流沉积成矿理论的发展。
陈毓川（1997）指出在原来的3个矿床系列组合之外（沉积、变质和岩浆成矿系列组合），还存在第四个成矿系列组合，即地壳含矿热水成矿系列组合。
海底考察和研究表明，现代洋底高温喷流成矿作用具有两套成矿系统，即喷口以下的热水补给系统和喷口以上的喷流沉积系统。
补给系统在海底以下的通道中形成网脉状矿化和强烈蚀变，矿化明显晚于周围的围岩，属后生成矿作用；而喷流沉积系统则在海底以上形成层状、似层状或透镜状矿体，与其围岩近于同时形成，属于典型的同生成矿作用。
显示出热水喷流矿床与其他类型矿床的重要区别。
由此可知，热水喷流沉积成矿作用泛指不同成因的（含矿）热水在喷溢出海底的过程中，在喷流口以下的热液通道中通过充填、交代作用，在喷流口以上的海底则通过与冷海水之间的相互作用，使热水中所携带的物质组分分别在热液通道和海底沉淀下来而富集成矿的过程。
这种作用使热水中的矿质富集并形成的矿床，称之为“喷流沉积矿床（Exhalative sedimentary deposit）”。
以往，对这类矿床的称谓还不统一，不同的学者曾冠以“喷气矿床”、“喷流矿床”、“喷流沉积矿床”、“喷流热水沉积矿床”、“热水沉积矿床”和“块状硫化物矿床”等名称，为统一起见，本书将这类矿床统一定名为“热水喷流沉积矿床”，简称“热水喷流矿床”。
一般热水喷流矿床具有以下几个方面的特征：
（1）矿床伴有典型的喷流岩（exhalite，热水沉积岩），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）、重晶石或石膏层等。
（2）矿床具有层控及时控特征。
在某一地区内矿体往往赋存于一定层位，如长江中下游断裂拗陷带中铁、铜矿床多产于中石炭统黄龙灰岩下部。
（3）这类矿床的矿体往往呈层状、似层状或透镜状产于地层中，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、顺层揉皱等构造以及显微球粒状、同心环带、生物和鲕状等结构，反映了同生沉积的特征。
此外，矿石中常广泛发育胶黄铁矿。
显微镜下胶黄铁矿具有两种特征性的结构：一种是显微球粒结构，球粒粒径在0.02至0.05mm左右；另一种是分布广泛得多的同心环带结构，直径大小不一，从零点几至5mm不等。
必须着重指出的是，在所有这些矿区，胶黄铁矿是所有金属矿物中形成最早的矿物，它总是被晚期的硫化物（包括黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿等）或氧化物（如磁铁矿等）所包裹或交代。
（5）具有与现代海底热水喷流成矿作用相似的两套成矿系统。
Hutchison（1988）认为热水通道周围有明显的蚀变，层状矿的下盘也具有蚀变，而上盘一般不具有蚀变现象，并称之为不对称蚀变作用（底蚀构造）。
Large（1992）的研究指出上盘也有微弱的蚀变现象。
芮宗瑶（1989）指出，在火山岩容矿的热水喷流沉积矿床（VMS）中，喷流通道常见明显的绿泥石化、硅化，有时还能见到钠长石化以及铁镁碳酸盐化。
在喷口以上的层状矿体的下盘可见到明显的黄铁绢英岩化；在沉积岩容矿的喷流热水沉积矿床（Sedex）中，喷流通道中常见的蚀变是硅化，有时也还有电气石化、钠长石化，在沉积的层状矿的下盘仅见到白云石化、电英岩化和绿泥石化。
总之，现代海底热水喷流系统的发现及热水喷流沉积成矿理论的提出，给矿床学研究带来了重要的进展。
以往，经典的成矿学说对不同的成矿作用只强调它们的区别与对立，认为多数矿床不是外生就一定是内生，不是同生就一定是后生。
而热水喷流沉积成矿理论打破了矿床成因上的“非此即彼”的思想僵局，认为该类矿床的形成中既包括“火”的力量，又包括“水”的力量，既有同生成矿作用，又有后生成矿作用。
热水喷流沉积矿床使同生、后生成矿作用在同一个矿床中达到了统一。
一般而言，往往以同生作用形成的矿体占主体，以后生成矿作用形成的矿体为辅。
这种同生成矿作用和后生成矿作用同时发生于一个矿床中的现象，属于喷流沉积矿床的特有属性，与典型的热液矿床特点（后生矿床）以及典型的沉积矿床（同生矿床）都完全不同，也明显不同于后生矿床叠生于同生矿床之上的叠生成矿作用，而是在同一成矿过程中，后生和同生成矿作用同时存在，且空间上二者密切相关。
因此，为了突出这类矿床的独有特征，并与其他类型矿床相区别，本教材建议用“同-后生共生型”（epi-syngenic）矿床来概括热水喷流成矿作用的本质特征（此概念在第二章“矿床学的某些基本概念”中已经提到并作了简单解释），这也是本教材明确把热水喷流矿床划分为独立的类型并作为独立一章进行讨论的重要理论依据。
需要强调指出的是，热水喷流成矿作用的研究应包括现代海底热水喷流作用和古老热水喷流矿床两大部分，可以说前者是后者的重要基础，后者是前者的应用和深化，这两个方面的共同研究正促进着热水喷流沉积成矿理论的发展。
