贵金属区——陕西省柞水县银硐子银多金属矿

知识点解说

热水喷流沉积(SEDEX)矿床银硐子矿床是一个典型的热水喷流沉积矿床(SEDEX 型)。热水喷流沉积矿床是指由海底热水(热卤水)系统将成矿物质从深部搬运到海底表面喷溢沉积而形成的一类矿床。这类矿床通常形成于大陆裂谷、被动大陆边缘、弧前盆地或弧后盆地等伸展构造环境中,赋存于海相沉积岩系(特别是页岩、粉砂岩、碳酸盐岩和燧石层)中,矿体呈层状、似层状,与围岩整合接触,同步褶皱。SEDEX 型矿床是世界上铅、锌、银等金属的最重要来源之一,全球约 50% 以上的铅锌储量来自 SEDEX 型矿床,著名的例子包括澳大利亚的麦克阿瑟河(McArthur River)、芒特艾萨(Mount Isa),加拿大的沙利文(Sullivan),以及我国的厂坝、东升庙、凡口等矿床。

SEDEX 型矿床的成矿过程可以概括为:在伸展构造背景下,盆地内发育同生断裂,下渗的海水在深部被加热并与围岩发生水-岩反应,萃取了围岩中的金属元素(Pb、Zn、Cu、Ag、Ba 等),形成富含金属的热卤水;热卤水沿同生断裂上升,喷溢到海底表面,由于热卤水密度大于海水,在海底洼地中形成 "双层水体"(下部为高密度热卤水,上部为正常海水);在热卤水与海水的混合界面上,由于温度、压力、pH 值、Eh 值和硫逸度的突然变化,金属硫化物和硫酸盐(重晶石)快速沉淀,形成层状矿体和热水沉积岩。成矿过程具有多期次、脉动性的特征,每次热卤水喷溢事件都形成一个矿化层,多期次的叠加形成了多层矿体。

重晶石、似碧玉岩、钠长岩

矿体中广泛发育的重晶石岩、似碧玉岩和钠长岩是识别海底热水喷流沉积矿床的重要依据。重晶石岩是由重晶石(BaSO4)为主组成的热水沉积岩,呈白色、灰白色,块状或条带状构造,隐晶-微晶结构,常与金属硫化物互层产出。重晶石岩的形成与海底热卤水中富含 Ba²⁺有关:当富含 Ba²⁺的热卤水喷溢到海底时,Ba²⁺与海水中的 SO₄²⁻结合,形成重晶石沉淀。由于重晶石的溶解度很低,一旦 Ba²⁺与 SO₄²⁻相遇,就会快速沉淀,因此重晶石岩通常形成于热卤水喷口附近或热卤水与海水的混合界面上。重晶石岩是 SEDEX 型矿床最典型的热水沉积岩之一,全球许多著名的 SEDEX 型矿床(如澳大利亚的麦克阿瑟河、加拿大的沙利文)都与重晶石岩密切共生。在银硐子矿床中,重晶石是最主要的脉石矿物,重晶石岩呈透镜状、条带状产出,与金属硫化物互层,形成典型的条纹、条带状构造。重晶石的 δ34S 全为较高的正值(+21‰~+28.48‰),高 Sr 含量(约 1%),这些特征指示重晶石是海底热水喷流沉积的产物,其硫来自海水硫酸盐,钡来自深部热卤水。似碧玉岩是一种富含氧化铁的硅质岩,呈红色、红褐色、紫红色,质地坚硬,隐晶质结构,块状或条带状构造。似碧玉岩的主要矿物成分为微晶石英(含量通常 > 80%),含少量赤铁矿、针铁矿、绢云母、绿泥石等。似碧玉岩的形成与海底热卤水中富含 SiO₂和 Fe 有关:当富含 SiO₂和 Fe²⁺的热卤水喷溢到海底氧化环境中时,Fe²⁺被氧化为 Fe³⁺,形成赤铁矿、针铁矿等氧化铁矿物,同时 SiO₂快速沉淀形成微晶石英,二者共生形成似碧玉岩。似碧玉岩的红色、红褐色是由氧化铁矿物致色的,这也是其名称的由来(外观类似碧玉)。似碧玉岩是海底热水沉积的标志性岩石之一,常与重晶石岩、钠长岩、硅质岩等共生,产于 SEDEX 型矿床和 VMS 型矿床中。在银硐子矿床中,似碧玉岩呈透镜状、条带状产出,与重晶石岩、钠长岩、金属硫化物互层,是识别热水沉积作用的重要标志。钠长岩是由钠长石(NaAlSi3O8)为主组成的热水沉积岩,呈白色、灰白色,块状或条带状构造,微晶-细晶结构,常含少量石英、绢云母、绿泥石、重晶石等。钠长岩的形成与海底热卤水中富含 Na⁺和 Al³⁺有关:当富含 Na⁺、Al³⁺和 SiO₂的热卤水喷溢到海底时,由于温度、压力和 pH 值的变化,钠长石快速结晶沉淀,形成钠长岩。钠长岩是热水沉积矿床中较为特殊的一种热水沉积岩,它的出现通常指示成矿流体具有较高的温度和较高的 Na⁺浓度,与深部岩浆热液或火山热液活动有关。钠长岩在银硐子矿床中呈透镜状、条带状产出,与重晶石岩、似碧玉岩、硅质岩、金属硫化物共生,是热水沉积作用的重要标志。值得注意的是,钠长石的存在与矿石的正铕异常密切相关:因为钠长石在结晶过程中优先富集 Eu²⁺(Eu²⁺的离子半径与 Na⁺相近,可以类质同象替代 Na⁺),导致含钠长岩的岩石和矿石出现正铕异常,这是钠长岩热水沉积成因的重要地球化学证据。