海底熱液礦床
正文
與海底熱泉有關的一種多金屬硫化物礦床。研究概況 1948年,瑞典“信天翁”號調查船在深海考察過程中，在紅海中央的一些深淵底部發現溫度和鹽度均較正常海水高而含氧量卻顯著偏低的海水。1963～1965年期間，美國伍茲霍爾海洋研究所在紅海阿特蘭蒂斯-Ⅱ號深淵2000米深處,發現了金屬含量極高的熱滷水及深淵底部富含重金屬的雜色軟泥。70年代初期，在大西洋中央海嶺軸部也發現了熱水活動的跡象。1979年，在北緯21°的東太平洋海隆發現了溫度高達380±30°C的熱水噴出口和富含鐵、鋅、銅等金屬元素的熱水溶液及伴生的富含多金屬的硫化物礦床。1981年，美國先後在胡安·德富卡海嶺和加拉帕戈斯裂谷發現了巨型的多金屬硫化物礦床。這些發現不僅為人類開闢了新的資源領域，而且對最終解決許多重要礦床的成因提供了可供借鑑的現代模式。據R.赫基尼安1982年的不完全統計，已確定的海底多金屬熱液礦床或礦點有11處。根據其產出位置,可分為大洋中脊型、島弧-邊緣海型（擴張軸和火山）、熱點型和活動斷裂型4種。
實例 ①東太平洋海隆。在東太平洋海隆北緯 13°和北緯 21°處都發現了多金屬熱液礦床，以後者最為典型。該處熱水噴出口多沿海隆的軸部分布，屬大洋中脊型。在一個長僅 7公里、寬不過200～300米的狹長條帶內，噴出口就有25個之多，然各處的熱泉變化甚大。東北段水溫較低,為5～20°C，噴出的熱水清澈，周圍生物繁茂。而在西南段,噴出的熱水溫度達380±30°C。高溫噴出口周圍，有塊狀硫化物堆積，形成高1～5米的“黑煙囪”。
“黑煙囪”噴出的熱水的沉澱物以磁黃鐵礦為主，其次有黃鐵礦、閃鋅礦和銅鐵的硫化物。對磁黃鐵礦的液態包體的測溫表明,其生成溫度約為300°C。“煙囪”的礦物組成有一定的分帶性。如在“煙囪”頂端所取的樣品,其外壁由石膏、硬石膏和硫酸鎂組成,而與熱水接觸的內帶，則為粗大的結晶黃銅礦或黃鐵礦。在部分封閉的煙囪頂端所采的樣品,情況有所不同,由閃鋅礦、黃鐵礦和黃銅礦帶交替組成，最外層富含重晶石和非晶質的二氧化矽。煙囪底部的黑色細粒沉澱物含閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦及痕量的黃銅礦、纖鋅礦和硫。在煙囪周圍的洋底上，覆有富含氧化鐵和氧化錳的沉積物。形成於噴出口附近或構成“煙囪”的硫化物礦床，具有潛在的經濟價值。覆於周圍洋底上的含金屬沉積物，儘管分布較廣,但品位較低,就目前看來尚無開採價值（見彩圖）。在噴出口附近的水樣中,3He和He的總含量甚高，表明有來自地幔的物質。 ② 紅海。紅海是最早發現多金屬熱液礦床的地方。其中又以阿特蘭蒂斯-Ⅱ號深淵最為著名。 在該深淵的2000米深處，高溫高鹽度滷水層厚達 200米，溫度高達60°C,鹽度達25％,其含鐵量為正常海水的8000倍，含鋅量為正常海水的500倍，含銅量為正常海水的100倍。深淵底部為富含多種重金屬的雜色軟泥覆蓋，由磚紅色軟泥與白色、黑色、綠色的薄層相間互。主要組成礦物為細粒的鐵蒙脫石、針鐵礦、水錳礦、錳菱鐵礦及各種硫化物。沉積物的顏色取決於礦物的種類和數量。一般，暗色層含金屬硫化物最富，含鋅可達10％,含銅可達3％甚至7％。據估計，該礦床規模極大，鋅的儲量可達320萬噸，銅80萬噸，鉛8萬噸，銀4500噸，金45噸,具有潛在的經濟價值。
成因探討 海底熱液礦床的成因，還是一個有待深入研究的問題。已發現的礦床和礦化點有許多共同的特徵,如富含多種金屬元素,主要是重金屬元素；與高溫的熱水溶液有關，多產於火山活動帶內。基於這些重要事實,一般認為,富含SO42-的海水，在洋底沿著玄武岩的裂隙下滲,至洋殼深處,水溫升高,SO42-還原為低價硫,並將高溫洋殼中的金、銀、銅、鋅、鉛、鎳、鋇、錳、鐵等金屬元素濾出，形成富含重金屬離子的熱水溶液。由於對流作用，這種酸性的熱水溶液沿著洋脊或其他部位的裂隙返回海底。當熱液上升、冷卻並與海水相遇時，隨著物理化學條件的改變，金屬沉澱下來，就可以形成多金屬熱液礦床。而熱水溶液與海水的混合作用，導致了礦床成分、組構在空間上的複雜變化。
