海水热液

根据初始水的类型，交代热液可分为雨水热液和海水热液，前者产于陆区，后者产于洋区。目前，在地球上已发现的海水热液活动区有100多个，主要分布在大洋中脊、弧后盆地、岛弧和弧前盆地4种构造环境中。洋脊是目前世界海底发现热水活动和金属硫化物矿床最多和最重要的环境。已知至少有15个金属硫化物海水热液矿床与陆上矿床规模相当（侯增谦等，2003）。如红海海渊热卤水和硫化物矿床的金属储量达1亿t；又如中大西洋脊20°N～60°N的热水活动和硫化物矿床产出区绵延数千千米，尤以60°N附近的TAG热水活动区最为强烈。在此区有多种热水成矿类型，其中，仅活动的高温硫化物丘堤，估计金属储量达3～5 Mt。还有东太平洋21°N～21°S热水活动区断续分布于长达数千千米的东太平洋洋脊带上，在21°N的东太平洋洋脊发现了100多处温度高达405℃，满载矿物的喷涌流体，并形成块状硫化物烟囱和丘堤等。这是硫化物热液和成矿的特殊的、天然的、真正的实验室。热液和矿石的形成和演化过程，及其物理化学条件和物质成分均可直接观察和测定，即现代成矿热液的来源和现代矿床的成因是可以查明的，这对成矿过程相似的古代块状硫化物矿床的成因和形成机制提供了可借鉴的重要信息。

（一）海水和海水热液的H、O同位素组成

现代海水的H、O同位素组成极为一致，即δ¹⁸O=0‰，δD=0‰。在21°N东太平洋

图13-11 海底热液活动区流体的δD－δ¹⁸O的关系

（据Ohmoto,1986）

洋脊黑烟囱中喷涌出来的流体的δ¹⁸O值为1.6‰～2.0‰，δD值为2.5‰；Guaymas盆地喷出流体的δ¹⁸O值为2.4‰，δD值为4.9‰。这清楚表明，海底喷涌出的成矿流体的δ¹⁸O和δD值与海水非常相近（图13-11）。一方面证明海水为成矿热液的初始水，另一方面，证明在向成矿热液演化过程中，海水的δ¹⁸O和δD值变化很小，故成矿热液为海水热液。

（二）海水和海水热液的特征对比

由图13-12可见，海水与以21°N东太平洋洋脊和Guaymas盆地为代表的现代热液的成分和特征有很大的差异。海水为冷的，温度为2℃，具碱性，pH值约为7.8，具氧化性，含SO₄和Mg高，贫含金属，Fe和Mn小于0.001um,Zn为0.01um,Cu为0.007um。现代热液是热的，温度超过300℃，酸性，pH约为6，强还原性，富含H₂S，不含Mg，富含金属，Fe、Mn、Zn、Cu的含量（um）分别为1429、885、85、22。通过对比看出，海水和海底现代成矿热液的根本区别在于它们的Fe、Mn、Zn、Cu等成矿金属的含量，海水几乎不含这些金属，而现代海水热液富含这些金属，比海水中的含量高3000倍至100多万倍。这些金属是在海水下渗受热，并与岩石反应过程中萃取的，这一过程就是海水向现代热液演化的过程，也是岩石被交代、金属被活化的过程，这从另一方面证明热液的交代成因。

图13-12 大洋扩张脊或海山热液循环成矿模式图

（据Scott,1997）