熱水の混合による石英の沈殿に関するモデル計算を行った。このモデルでは,高塩濃度で高温の熱水溶液が低塩濃度で低温の熱水溶液と―定圧力(1000barsあるいは500bars)あるいは気液平衡の圧力条件で混合することを考えている。高塩濃度の熱水の温度を600℃(1000barsにおいて),450℃(500barsにおいて),あるいは300℃(飽和蒸気圧において)とした。低塩濃度の熱水は3つの圧力条件で200℃とした。高温の熱水の塩濃度は20 NaCl wt%あるいは10 NaCl wt%であり,低温の熱水の塩濃度は1 NaCl wt%である。これらの溶液は混合する前には石英に飽和している。そして,今回の計算では混合比の変化が温度とNaCl濃度の両方を下げると仮定した。
計算によって求められる石英の晶出量は混合溶液の温度に対して釣り鐘型のパターンを示している。そこでモデル計算を藤ヶ谷―喜和田鉱床における熱水の冷却―希釈の経路に適用した。溶液の温度を均質化温度に変換することで,石英の晶出カーブを均質化温度(および塩濃度)と晶出量の関係に投影すると,いずれの関係についても計算結果は釣り鐘型のパターンを示している。この結果は流体包有物の均質化温度や塩濃度に関する頻度分布図の釣り鐘型のパターンと調和的である。

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釜石鉱山天狗森銅鉱床は、白亜紀の花崗岩質岩体(蟹岳複合岩体)に近接するスカルン型銅鉱床である。天狗森鉱床における熱水活動は、スカルン化期(単斜輝石およびザクロ石)、主要硫化鉱物(黄銅鉱+磁硫鉄鉱)+石英鉱化期、および方解石鉱化期に区分される。単斜輝石・ザクロ石・石英・方解石は、各々+6.6―+7.8‰,+4.2―+7.0‰+12.0―+13.7‰,および+10.6―+12.8‰のδ¹⁸O(SMOW)値を示す。これらのδ¹⁸O値より、同位体平衡を仮定して計算された温度は、鉱物対によらず一定の値(およそ330-460℃)を示すが、圧力補正した流体包有物の均質化温度～180-330℃,および主要硫化鉱物である黄銅鉱+六方磁硫鉄鉱の安定上限温度325℃より約50-100℃高い。この相違は、熱水溶液のδ¹⁸O値が一定でなく、鉱化期と共に低下していることによると考えられる。スカルン化期における熱水溶液のδ¹⁸O値(+6.4―+9.4‰)は、マグマ水のδ¹⁸O値、あるいは母岩と平衡にある水のδ¹⁸O値と一致する。主要硫化鉱物(黄銅鉱+磁硫鉄鉱)+石英鉱化期における方解石鉱化期における熱水溶液のδ¹⁸O値(+2.0―+7.0‰)からは、低温まで蟹岳複合岩体と反応し続けたマグマ水、母岩と平衡にある水、あるいは天水の流入が示唆される。方解石は、-5.44から-0.37%。のδ¹³C(PDB)値を持ち、これから推定される熱水溶液のδ¹³C値は、炭素がマグマ、石灰岩の両方からもたらされたことを示唆する.方解石鉱化期における熱水溶液には,その高い塩濃度(最高23%に達する)およびδ¹³C値より、マグマ水が寄与していると思われる。

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様々な構造帯に胚胎されるキースラーガー型鉱床の形成環境を探る目的で,別子など四国中央部三波川帯の鉱床,日立,および下川を主とする16の鉱床の閃亜鉛鉱の微量成分の含有量を比較した.その結果, Mn/Zn, Co/Zn比(原子比)は接触変成作用で著しく増大する場合があることが明らかになった.それぞれの増大はマンガンを含む珪酸塩鉱物との反応,黄鉄鉱の分解によって放出されたコバルトの配分によって説明される. Mn/Zn比は広域変成作用でもわずかに増大することがあると考えられる.他方Cd/Zn比は変成過程で殆ど変化しない.
変成作用以前の閃亜鉛鉱のMn/Zn, Co/Zn比は,別子など四国中央部三波川帯の鉱床と日立鉱床では2×10^-3より小さいものが多い.下川鉱床では両比の変動幅が広く,特に銅に富む鉱石ではCo/Zn比が大きい. Cd/Zn比は下川,日立両鉱床では2×10^-3より小さい.別子など四国中央部の鉱床では変動幅が広いが概ね8×10^-3以内に収まる.これらの比は熱水から沈殿した閃亜鉛鉱の比に近いと考えられる.
熱水と閃亜鉛鉱の平衡分別モデルに基づいて,別子など四国中央部の鉱床の閃亜鉛鉱の組成に対応する初期熱水中のCd/Zn, Mn/Zn比(モル濃度比)を推定した. 300～350℃を仮定すると,それぞれ,2～3×10^-3,および20～30以下である.これらの値は東太平洋海膨21゜Nの海嶺中軸部で噴出している高温熱水の値に類似している.日立鉱床に対応する熱水は低いCd/Zn, Co/Zn比で特徴づけられる.下川の閃亜鉛鉱の変動幅の大きいMn/Znは海底熱水変成作用によって説明される.銅に富む鉱石中のCo/Zn比の高い閃亜鉛鉱は銅の鉱化作用に関係した熱水中のCo/Zn比が高かったことを意味すると考えられる.

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北海道北見地域には多くの熱水性金・銀・銅・水銀鉱床が分布する.これらの鉱床のほとんどは鉱脈鉱床であり,その走向は東北東－西南西方向に卓越する.この卓越方位は鉱床のタイプ・金属種・母岩には関係なく,またカルデラや地溝等の局所的な地質構造にも左右されない.
個々の鉱床での鉱脈の卓越方位と年代の関係かち,この地域の鉱床は次の3つのグループに区分できる.(1)約14Maから11Maにかけて卓越方位がN50°WからS70°Wに反時計回りに変化するグループ,(2)約13Maから11MaにかけてのN70°E方向に卓越するグループ,(3)約9Maから5MaにかけてN60°E～N30°Eの方位を示すグループ.(1)のグループの示すトレンドは太平洋プレートの沈み込みの方向と約20-30°反時計回りにずれた軌跡を示す.このトレンドは太平洋プレートの沈み込みの方位に平行な圧縮応力に関係した右横ずれ剪断の方位に一致する.(2)の軌跡は太平洋プレートの斜め沈み込みのために千島弧南西端に形成された島弧中央断層(上支湧別構造帯)に平行である.(3)のグループの卓越方位はN30°E方向の右横ずれ断層に伴う二次的伸張裂かの方位である.この断層運動は,千島弧スリバーの先端部(日高変成帯)で大きくなった抵抗を解消するために,スリバー内に形成された共役な横ずれ断層の一部に相当する.
この地域の主要な熱水鉱床は(2)のグループで,上支湧別構造帯の断層運動に関係している.この断層運動は斜め沈み込みの度合いが大きくなるに従って,約13Maから10Maにかけて海溝側に移動している.鉱脈型鉱化作用はこの断層運動が流紋岩火山活動と重複する地域で生じており,鉱化作用の場も断層運動の場の移動とともに南側に移動した.

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Reviewing approximately 200 original articles on submarine and sub- seafloor hydrothermal deposits, the present study provides a classification of these deposits from several points of criteria; including geological tectonics, mineralogy, and forms of ore bodies; and a worldwide distribution map based on this classification (Figs. 1 and 2).
The deposits were divided into three systems based on geological tectonics; mid-oceanic ridge system, arc-trench system, and hot spot system (Table 1), while the former two systems were sub-divided into the on-spreading and offspreading axis systems.
Leaving gangue materials out of consideration, the deposits were divided into the sulfide type, oxide type, and sulfideoxide mixed type (Table 3). The sulfide type was further divided into the Cu-Zn-Pb and As-Sb-Ag-Hg sub-types, and the oxide type into the Mn and Fe sub-types. The Cu-Zn- Pb sulfide type deposits, in most cases forming mixtures with other ore types, have been discovered in both the mid-oceanic ridge system and arc-trench system, in particular on the spreading axes of the both systems (Figs. 1 and 2). The distribution of Pb minerals (mainly galena) is not so wide as Cu and Zn minerals but is rather restricted in the deposits on spreading axes near continents. The As-Sb-Ag-Hg sulfide type deposits which generally form mixtures with other ore types have been discovered near continents, regardless of the system. The As-Sb-Ag-Hg sulfide end-member type is in close relation with shallow submarine hot spring activities near coasts.
The Mn oxide type deposits are widely distributed without showing clear relation to the geological setting. The Fe oxide type deposits widely occur as a rather minor constituent of mixtures with other types on the spreading axes of the midoceanic ridge system, and as an end-member in the volcanic front of the arc-trench system as well as in the hot spot system. It is probable that the volcanic exhalative Fe sediments are widely distributed along the recent plate boundaries, in particular along submarine volcanic belts in the arc-trench system of the earth.
The on-seafloor deposits appear in various forms of ore bodies, e.g., massive sulfides, chimneys, mounds, and metalliferous sediments, while the beneath-seafloor deposits appear in rather restricted forms, e.g., sulfide veins and dissemination (Table 4). The forms and ore types for the on-seafloor ones have lateral variation with distance from the vents; massive sulfides and/or sulfide chimneys on the vents, sulfide and/or oxide mounds around the vents, and Fe-Mn metalliferous sediments widespread on the seafloor. This lateral change in the form and ore type may be accounted for by plume diffusion and fractionation due to the difference of the metal solubilities and the bottom seawater currents (Fig. 3). Sulfide particles formed from discharging solutions accumulate on and near the vents because of their low solubilities forming massive ore bodies, chimneys or mounds. Fe and Mn hydroxide particles, on the other hand, hardly precipitate because of their long residence time in seawater. They are widely dispersed together with some sulfide particles by seawater flow, and accumulate on the seafloor to form metalliferous sediments.

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