沉積環(huán)境與沉積相課程論文

沉積環(huán)境與沉積相課程論文――題目：熱水沉積及其成礦作用姓名：班級：學(xué)號：熱水沉積及其成礦作用摘要：熱水活動在巖石圈中是一種昨常重要的地質(zhì)和成礦作用，熱水沉積成礦作用是當(dāng)今地質(zhì)學(xué)和地球化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點和重要課題，至今已經(jīng)取得了許多重要的研究成果。通過對國內(nèi)外相關(guān)研究資料的綜合調(diào)查分析,對熱水沉積成礦的概念、礦物巖石學(xué)標(biāo)志、地球化學(xué)特征、成因機制及其與金屬成礦作用的關(guān)系等方面進行歸納總結(jié)。關(guān)鍵詞：熱水沉積；熱水沉積成礦；沉積環(huán)境；成因機制近些年來，熱水沉積作用的研究在地質(zhì)和地球化學(xué)領(lǐng)域形成了一個熱潮。國際上，以60年代基伍湖和紅海海底熱水沉積物的發(fā)現(xiàn)和研究為契機，重新評價熱液成礦理論，使噴氣溢沉積獲得新的發(fā)展動力。70年代末期大洋中脊熱泉沉積的發(fā)現(xiàn)，把熱水沉積的研究提高到一個新的階段，吸引起地學(xué)工作者和其它領(lǐng)域的專家的極大關(guān)注。熱水沉積作用的發(fā)現(xiàn)和研究被認(rèn)為是繼板塊運動以來地學(xué)界的又一重大突破，它使礦床究竟是如何形成的這一古老的命題從單純的思辯和模擬范疇，變得可以實際觀察和操作。據(jù)現(xiàn)今正在發(fā)生成礦作用的“天然實驗室”的各種作用的理解，澄清了許多有關(guān)礦床形成的多種假說長期爭論不決的狀態(tài)為在浩瀚的現(xiàn)代海洋底部尋找新的工業(yè)礦床開辟了廣闊的前景。并藉以在陸地發(fā)展為有效的找礦預(yù)測理論和方法。本文綜合分析國內(nèi)外有關(guān)資料，對熱水沉積成礦的概念、礦物巖石學(xué)標(biāo)志、地球化學(xué)特征、成因機制及其與金屬成礦作用的關(guān)系等方面展開概括總結(jié)，并展望未來了熱水沉積成礦研究的發(fā)展趨勢。一、熱水沉積作用的概念熱水沉積作用就是指循環(huán)流動在地球內(nèi)部的熱水體系抵達地表或地表附近時所出現(xiàn)的沉積作用、交代――填充促進作用和熱動力促進作用。根據(jù)熱水沉積作用出現(xiàn)的環(huán)境，可以分為陸相熱水沉積作用和海相熱水沉積作用。從時代上，可以分成現(xiàn)代熱水沉積成礦作用和古代熱水沉積成礦作用?，F(xiàn)代熱水沉積作用主要發(fā)生在洋脊擴張中心、島弧、弧后擴張中心及板內(nèi)火山活動中心，它是巖石圈物質(zhì)和能量排放的重要途徑。古代熱水沉積巖(礦)主要產(chǎn)于被動大陸邊緣盆地中，受同沉積斷裂的控制，已發(fā)現(xiàn)的熱水沉積成礦遍布多種地質(zhì)環(huán)境，裂谷系、大陸邊緣、克拉通內(nèi)部都有分布。同沉積斷裂控制的深海洼地和古地溫異常是熱水沉積成礦的理想條件。總的說來，熱水沉積主要與地殼熔化――拉張――變厚的裂谷化過程二者聯(lián)系。這種裂谷環(huán)境有助于海水的擴散循環(huán)，較薄的硅鋁質(zhì)地殼和袖扣的沉積柱使對流循環(huán)的熱水流體能夠從中淋濾、提煉出來大量有價值元素；裂谷拎巖漿活動頻密，具備異常的高熱流值，可以為流體提供更多物質(zhì)和能量；同時，裂谷環(huán)境中同沉積脫落發(fā)育，常淪為熱水流體運動的引致因素和流體下降、噴溢的地下通道。二、熱水沉積巖熱水系統(tǒng)就是地球上廣為存有的一類特定體系，構(gòu)成了一類特定的沉積巖――熱水沉積巖。熱水沉積巖既就是熱水沉積作用的產(chǎn)物，又就是熱水沉積型礦床的成因標(biāo)志和關(guān)鍵的勘查評價標(biāo)志。按形成巖石的流體的溫度不同可分為中高溫?zé)嵋簾崴练e巖和中低溫?zé)崴练e巖和熱水交代巖。以巖漿活動構(gòu)成的熱水流體通常為中高溫?zé)崴黧w，溫度在250℃以上，多構(gòu)成完備的熱水沉積序列，從縱向至橫向具備完備的高溫至低溫?zé)崴练e女團。而以結(jié)構(gòu)動力及普通地?zé)嵛鼰峄顒铀鶚?gòu)成的熱水流體多為中低溫?zé)崴黧w，構(gòu)成溫度在250℃以下，其沉積物分帶不明顯，并且不同的地?zé)釁^(qū)具有不同的沉積組合。主要的巖石類型有鉀長石巖、鈉長石巖、電氣石巖、螢石巖和硅質(zhì)巖等。熱水沉積巖具備典型的熱水沉積組構(gòu)，主要為塊狀、紋層狀、條放射狀、網(wǎng)脈狀或浸潤狀結(jié)構(gòu)以及噴氣結(jié)構(gòu)；砂屑、微晶粒狀、泥晶或泥晶-微晶膠狀結(jié)構(gòu)。陳先沛等(1992)總結(jié)熱水沉積作用的幾個巖石學(xué)標(biāo)志主要為：與沉積物同期的交代、填充結(jié)構(gòu)，噴溢條帶和紋層，礁硅巖套。并表示礁硅巖套就是關(guān)鍵的熱水沉積成礦修建標(biāo)志和勘查標(biāo)志。三、熱水沉積的礦物巖石學(xué)標(biāo)志熱水沉積作用較遲為人們所注重與該促進作用的性質(zhì)有關(guān)。熱水對物質(zhì)和能量的運送所遺留下的固態(tài)產(chǎn)物和遺跡數(shù)量相對于以后散佚的大量熱水必須太少得多，因而難于被辨認(rèn)出重新認(rèn)識。研究熱水沉積作用，尤其就是地質(zhì)上已經(jīng)出現(xiàn)過的熱水沉積作用，在非常大程度就是辨識和確認(rèn)熱水沉積作用的標(biāo)志問題。熱水沉積作用的標(biāo)志是多方面的現(xiàn)代熱水場可以用地球物理、地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)的多種方法實際觀測、取樣分析、綜合比較：對古代熱水沉積的研究要困難得多全面介紹有關(guān)熱水沉積的各種標(biāo)志不是一篇文章所能包容的。對幾種較常見的巖石學(xué)標(biāo)志作簡略的介紹。熱水沉積巖種類多樣，主要與熱水活動環(huán)境、溫度壓力等物理化學(xué)條件等有關(guān)。根據(jù)熱水活動環(huán)境，可以分成海相與陸相環(huán)境。海相環(huán)境以海水及巖漿水為主要熱水流體來源，陸相環(huán)境以天水、建造水及巖漿水為熱水流體來源。由于流體原始來源環(huán)境不同，其成分有較大差別。海水化學(xué)成分穩(wěn)定，其演化成為熱水流體具有廣泛的可比性，所形成的化學(xué)沉積物也可以進行比較。陸相天水與建造水演化為熱水流體，主要與水巖作用有關(guān)，高溫巖漿水的加入及巖漿作用使陸相熱水流體成分復(fù)雜化，因此陸相熱水流體及沉積物的可比性較差。不同的地?zé)岘h(huán)境，因地?zé)釡囟炔煌斐蔁崴黧w溫度及其沉積物成分的差異。以巖漿活動形成的熱水流體一般為中高溫?zé)崴黧w，溫度在250℃以上，多形成完整的熱水沉積序列，從橫向到縱向具有完整的高溫到低溫?zé)崴练e組合。包括鉀長石巖、硅質(zhì)（化）巖、菱鐵絹云硅質(zhì)巖、電氣石巖、鈉長石巖、似碧玉巖、方柱黑云巖、螢石巖和透輝石巖。其中熱水沉積硅質(zhì)巖是一種典型的熱水沉積巖，包括燧石巖、碧玉巖及隱晶質(zhì)條帶狀石英巖等，是熱水沉積巖中分布最廣的一種巖石。而以結(jié)構(gòu)動力及普通地?zé)嵛鼰峄顒铀鶚?gòu)成的熱水流體多為中低溫?zé)崴黧w，構(gòu)成溫度在250℃以下，其沉積物分帶不顯著，并且相同的地?zé)釁^(qū)具備相同的沉積女團。現(xiàn)代地?zé)釁^(qū)有許多是中低溫地?zé)釁^(qū)，包括一些大洋裂谷區(qū)、活動陸緣海槽，其中熱水溫度不超過300℃,有些在250℃以下，屬于中低溫?zé)崴芤?，溶質(zhì)及沉積物也不同于高溫沉積組合。即使在高溫地?zé)釁^(qū)熱水溶液在噴流沉積過程中也存在溫度的梯度變化及沉積物的相變，存在有中低溫?zé)崴练e相帶。因此中低溫?zé)崴练e巖分布非常廣泛，主要是碳酸鹽巖類及硫酸鹽類巖石。1、與沉積物同期的交代、填充促進作用同沉積的交代、充填作用的發(fā)育是判定熱水沉積的重要標(biāo)志之一。就貴州二疊系碳酸鹽地層中石英脈及硅化巖和隧石結(jié)核的資料作補充說明。圖1：羅甸城西二疊系灰?guī)r中石英脈、硅化巖燧石結(jié)核和碎屑流素描圖貴州羅甸縣向西約40km處有完好的二疊系出露。厚數(shù)百米的二疊系剖面由兩部分組成，剖面中、下部為成層規(guī)整的薄層、中厚層到厚層的灰黑色泥晶灰?guī)r，剖面上部為碎屑流沉積。二疊系產(chǎn)狀穩(wěn)定，為單斜。環(huán)境分析屬于較深水的靜水盆地。中上部泥晶灰?guī)r中的石膏假晶已碳酸鹽化大致均勻散布于泥晶灰?guī)r薄層中，不顯定向。石膏晶體假象薄層灰?guī)r的存在，說明沉積物堆積之后有高鹽度水介質(zhì)的存在。上部碎屑流沉積為塊狀不顯層理的礫巖。礫石分布雜亂無定向和粒序現(xiàn)象，基質(zhì)（泥質(zhì)和泥晶碳酸鹽）支押屬于較典型的盆地邊緣碎屑流沉積。剖面中、下部二疊系灰黑色層狀泥晶灰?guī)r中，存有上百條的灰白――乳白色的石英脈、硅化巖和少量灰到灰黑的燧石結(jié)核。石英脈多在下部灰?guī)r層，硅化巖和燧石結(jié)核多在中上部灰?guī)r中。石英脈、硅化巖和隧石結(jié)核在空間上原產(chǎn)周邊，存有垂向仁的更迭,嚴(yán)苛或基本順層，頂上邁向存有過渡階段和交錯現(xiàn)象，它們就是在沉積物沉積后尚未晶化時由富硅溶液在軟沉積物中填充和交代泥晶和交代泥晶灰?guī)r的結(jié)果，但硅化促進作用的精確時間有待探討。羅甸城西二疊系石英脈、硅化巖和隧石結(jié)核以及硅巖提供了熱水沉積作用的良好巖石學(xué)證據(jù)。類似的現(xiàn)象也程度不一的出現(xiàn)于我國南方震旦系、寒武系和泥盆系。2、湓三德條帶及紋層熱水沉積巖石和礦石中最為常見的沉積構(gòu)造是條帶和紋層構(gòu)造。據(jù)熱水沉積作用是由盆下源熱水噴溢入海盆與海水混合后發(fā)生沉淀的特點，認(rèn)為噴溢紋層有脈動性。無論是一次大的熱水事件還是一次小的噴溢都有從出現(xiàn)到增強并逐漸減弱以至消失的過程，因此熱水物質(zhì)的加入有從少到多至極盛后逐漸減少、消失的趨勢。當(dāng)熱水沉積物脈動式的注入，與海水迅速反應(yīng)快速沉積，疊加在均勻的背景沉積之上，由此而產(chǎn)生一種大致對稱的結(jié)構(gòu)形式。氫銨的化學(xué)（或生物化學(xué)）沉積物質(zhì)形成的近似于等距的條帶、條紋結(jié)構(gòu)屬噴溢條帶和紋層，圖2的硅巖光面照片素描就是這種結(jié)構(gòu)的一個典型實例，中心就是硅巖（燧石），兩側(cè)等距發(fā)生硅巖條帶，拎的厚度漸次減薄，渡為紋層硅巖。3、焦硅巖套焦硅巖套的基本內(nèi)容就是盆地型礁灘二者碳酸鹽與Unlike的硅巖（廣義的）和不穩(wěn)定的火山巖類有規(guī)律的伴生，并且往往是重要的含礦地質(zhì)體。國內(nèi)外的礁硅巖套絕無廣為的原產(chǎn)，又就是關(guān)鍵的含礦修建。對其中的成礦作用大多數(shù)研究者抱持廣義的熱水沉積作用觀點。因此，礁硅巖套不僅就是關(guān)鍵的勘查對象，也就是一種認(rèn)定熱水沉積作用的巖石自然女團標(biāo)志。礁硅巖套的巖石類型和女團情況相當(dāng)繁雜，存有必要進一步的研究分割出來亞類，以充分反映熱水沉積作用的相同類型及其地質(zhì)背景的差異。四、熱水沉積地球化學(xué)熱水沉積地球化學(xué)特征就是認(rèn)定熱水沉積成礦的重要依據(jù)。研究證明,把元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)和流體包覆體地球化學(xué)的研究融合出來，對于辨別某些巖石、礦石及礦床的成因就是非常有益的。國內(nèi)外對熱水沉積成礦地球化學(xué)研究主要以硅質(zhì)巖居多，其次除了電氣石巖、鈉長石巖等。陳先沛等、吳志亮、彭軍等、陳大經(jīng)等、祗滿堂等分別研究相同地區(qū)硅質(zhì)巖(燧石)的沉積地球化學(xué)特征，論證了其熱水沉積成因及熱水沉積成礦作用。相同類型熱水沉積巖的地球化學(xué)特征不盡完全相同，但也具備相近的典型特征。熱水沉積硅質(zhì)巖的w(sio2)含量較高，一般介于73.85