海底热水活动 重要成矿作用矿床地质

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1、第17卷增刊高爱国：海底热水活动——一种重要的成矿作用755海底热水活动——一种重要的成矿作用高爱国*（国家海洋局第一海洋研究所，青岛）提要：海底热水活动不仅形成海底热水矿床，而且由于其独特的地质作用，为海洋中其它成矿作用提供了能量与物质来源，为其它海底矿床的形成创造了条件。通过对海底热水活动与海底热水矿床、铁锰结核、气体水合物等关系的了解，提出加强海底热水活动的研究，促进海洋资源的综合开发利用。关键词：海底热水活动海底热水矿床铁锰结核气体水合物成矿作用海底热水活动作为正在发生的成矿作用，成为我们研究现代海底热水矿床的天然实验室，对它作深入细致的观察研究，有助于更新我们的

2、矿床成因模式，指导海底与陆地找矿工作，同时对研究地球深部过程、构造活动、板块运动及生命起源也有积极意义。此外海底热水活动由于向海洋提供了大量的物质与能量来源。对海洋中其它矿产资源的形成也起到了相当重要的作用。1海底热水活动与海底热水矿床海底热水矿床是近年来颇为引人注目的海底矿产资源，目前已在全球不足1%的洋壳表面发现139处，主要分布于洋中脊、沟弧盆系及地幔热点处。海底热水矿床的成分可以是硫化物、铁锰氧化物、碳酸盐、硅酸盐等，目前对海底热水硫化物的研究较受重视。海底热水硫化物矿床因产出构造背景不同而不同，既有与陆上黑矿相类似的，也有与塞浦路斯型块状硫化物相类似的，其成分主

3、要有铜、铁、锌、铅及贵金属金、银、钴、镍、铂（表1）。此外海底热水矿床中的铁锰氧化物，重晶石，石膏、粘土矿物等其它矿种的潜在价值也不容忽略。从海底热水矿床的产出及开采看，它与铁锰结核或钴结壳相比，具有水深浅（从几百米至2000米）、矿体富集度大，贵金属含量高，成矿过程快，易于开采和冶炼等特点。而且具有良好的开发前景。如1988年6月在冲绳海槽伊是名海洼JADE热水活动区发现被当作现代黑矿的海底热水硫化物矿床[2]。渡边一树等[7]报道水曜海山海底热水硫化物中Cu高达10%，Au最高达71×10-6（平均25×10-6），Ag最高达377.1×10-6（平均176×10-6

4、）。而1989年在劳海盆瓦卢法海岭中部发现了热水温度很高的黑烟囱（320°～400℃）和白烟囱（250°～320℃），并在重晶石/硫化物烟囱的外部发现了原生的自然金颗粒，这是海底热水硫化物矿床中首次发现的原生金产出[3]。在加拉帕戈斯发现一个热水硫化物矿床，长1000米，宽200米，高35米，平均含量为铁35%，铜10%，锌0.1%，并含有银、镉、铅、铜、钒、锡等，储量约2500万吨，总价值达39亿美元。第17卷增刊高爱国：海底热水活动——一种重要的成矿作用755表1海底热水硫化物矿床的平均化学组成（据臼井朗，1996）海域Cu／%Zn／%Pb／%Fe／%Ag／10-6A

5、u／10-6Co／10-6Ni／10-6Pt／10-6洋中脊加拉帕戈斯海岭4.54.00.0432.6460.3486270＜50东太平洋海隆（21°N）0.832.30.3219.21590.08100320东太平洋海隆（21°N）7.910.80.0723.9620.31110070-胡安德富长海岭（中轴）0.211.30.7519.64360.302020＜50胡安德富长海岭（南部）0.924.30.189.92072.502090-岛弧系冲绳海槽伊是名海洼4.726.415.305.516454.9044-明神礁破火山口2.136.66.082.52601.622

6、222-水曜海山12.620.80.8415.720328.905050-2海底热水活动与铁锰结核、钴结壳海底热水活动不仅形成了极具开发前景的海底热水矿床，而且由于它独特的成矿作用，为海洋中其它成矿作用提供了大量的成矿物质。早在1979年Edmond等[4]根据加拉帕戈斯温水样品中的元素浓度等，计算了海底热水活动的元素通量，结果表明Li、Rb、Ba和Mn从海底经热水活动输入的通量大于河流输入通量。K、Ca、Si的通量与河流通量处于同一数量级。Heath和Dymond（1977）的研究表明鲍海盆富含Fe、Mn的沉积物中的Fe主要来源于热水活动（平均占84%），约有70%的M

7、n来自热水活动。郭世勤、吴必豪等在研究中太平洋铁锰结核时也曾指出，构成太平洋中部结核物质的有80%来源于海底热水活动。Usui[5]对小笠原岛弧区的自生成因和热水成因锰氧化物作了研究，结果表明，在火山弧上主要为热水成因锰壳，随着远离火山弧，在热水成因锰壳的基础上叠加了自生成因的锰，形成锰壳或锰结核，这表明热水性锰是该区锰结壳、锰结核的重要物质来源。臼井朗还提出了热水活动与深海矿产资源生成过程的模式[8]（图1）。3海底热水活动与油气资源、气体水合物海底热水活动除与上述矿产资源有密切关系外，其与海底油气资源及气体水合物也有某种成