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1997年矿 床 地 质M IN ERA L DEPO SIT S第16卷 第2期阿舍勒铜锌块状硫化物矿床地质特征和成因X叶庆同 傅旭杰(中国地质科学院矿床地质研究所,北京) 张晓华(中国地质科学院区划室,北京) 提 要:阿舍勒矿床与早—中泥盆世双峰式火山活动有着成因联系,产于火山洼地中,它在喷气-沉积阶段形成,后又经历了变质改造和岩浆热液叠加。
矿床具有双层结构、很好的矿化分带和蚀变分带。
成矿流体的温度、压力和酸碱度等物理化学条件变化引起了围岩蚀变和矿石堆积,在海底界面上下形成了具有成因联系的两套矿化。
成矿物质既来自深循环的海水,也来自岩浆热液。
据此提出了深循环海水和岩浆热液的混合流体成矿模式。
主题词:块状硫化物矿床 矿化分带 蚀变分带 成矿模式 阿舍勒阿舍勒铜锌矿床位于新疆哈巴河县城北,阿舍勒泥盆纪火山-沉积盆地中部,后者是哈萨克斯坦矿区阿尔泰成矿带向东延入我国的部分。
它是在元古宙—早古生代陆壳基础上由裂谷演化形成的,即是拉张型过渡壳演化的产物[1],其形成后又经历了大型左行斜向推覆构造的强烈改造。
阿舍勒矿床就是在这样的区域地质背景下形成的大型富铜矿床。
1 矿床地质特征在阿舍勒矿区内出露地层有下中泥盆统托克萨雷组和阿舍勒组、中上泥盆统齐也组和下石炭统红山嘴组(图1)。
其中,阿舍勒组是主要的赋矿层位,它自下而上分为三个岩性段,代表了三个火山喷发亚旋回。
每个亚旋回都是从酸性、中酸性火山碎屑岩夹基性熔岩演化到火山沉积岩[2]。
在地层柱状图上,越往上火山沉积岩所占的比例越小,而细碧岩夹层数量增多,到第三岩性段几乎全由细碧岩类组成。
因此,阿舍勒组是以酸性、中酸性火山碎屑岩为主的双峰式岩套。
火山岩的爆发指数大约为70,说明是一次猛烈爆发的火山事件ª。
在每次火山活动衰歇期都有成矿作用发生,但是第二岩性段顶部是最主要的赋矿层位。
矿区内构造线近南北,其北部和南部构造线转为北西向,与区域构造线基本一致,因而在平面上呈一反“S”型。
火山成因块状硫化物矿床研究进展火山成因块状硫化物矿床( Volcanogenic Massive Sulfide Deposit, 简称VMS 矿床) 是产于海相火山岩系中，主要由Fe、Cu、Zn 和Pb硫化物组成并伴有Au、Ag、Co等多种有益元素, 通常由与地层整合的块状矿体和不整合的网脉状矿体(或矿化带) 组成的集合体。
VMS矿床在海底热水成矿系统中占有重要地位，至今仍是现代矿床学及相关学科研究的重要领域。
这类矿床广泛分布于世界各大造山带的不同时代的海相火山岩系中, 是世界Cu、Pb、Zn、Au、Ag 等一系列金属的主要来源之一。
进入70 年代, 由于板块构造理论的兴起, VMS矿床研究达到了一个新的高度, 特别是Frankin等（1981）、Ohmoto 等（1983）和Lydon（1988）对这类矿床的总结,使得人们对火山成因块状硫化物矿床有了较全面的认识。
近几十年来，随着新技术的应用以及对现代海底热水喷口和硫化物堆积体的直接观察，海底块状硫化物矿床特别是火山成因的块状硫化物矿床的研究方面取得了一些重要的进展。
Herzig 等（1995）对海底的现代火山成因矿化, Ohmoto（1996）对古代火山成因矿化(主要是黑矿型矿床) 与现代火山成因矿化的对比研究, 提出了新的成矿成因模式, 极大地丰富和发展了原有的成矿理论。
现代海底热液成矿作用为研究VMS矿床提供了一种新的途径, DSDP/ ODP钻探资料揭示: VMS 矿床虽然可产生于不同环境, 但均与张裂断陷有关。
成矿物质可能来源有2 种: 一种是含矿火山岩系及下伏基底物质的淋滤; 另一种是深部岩浆房挥发份的直接释放。
洋中脊海底热液循环呈双扩散对流模式。
在有沉积物覆盖的洋中脊, 热液循环更多地考虑流体与沉积物相互作用产生的效果。
¼从矿物组合的空间分布来看, 热液硫化物堆积体上部以烟囱体为主, 下部以块状硫化物为主, 深部以网脉状硫化物为主, 这在不同热液活动区似乎具有普遍性。
第5卷第5期 有色金属矿产与勘查 V ol.5,No.51996年10月 GEOL OGICAL EX P L ORATION FOR N ON -FERROUS METALS Oct .,1996 ①新疆阿舍勒铜锌块状硫化物矿床成矿条件和成矿特点叶庆同 傅旭杰(地质矿产部矿床地质研究所 北京 100037)摘 要 阿舍勒铜锌矿床是一个典型的火山岩型块状硫化物矿床。
大陆边缘裂谷带是矿床形成的大地构造环境。
早中泥盆世火山活动形成了含矿的双峰式火山岩套。
矿床产于近喷发间歇期的石英角斑质角砾凝灰岩中,受火山洼地和同生断裂控制。
矿床有双层结构,下部有强烈的围岩蚀变分带,矿体内有矿化分带。
成矿以喷气-沉积作用为主,经历了后期变质改造、岩浆热液叠加和表生氧化作用,具有岩浆热液与裂谷海水对流循环成矿模式。
关键词 块状硫化物矿床 裂谷 火山喷发 物理化学条件 阿舍勒 新疆阿舍勒铜锌块状硫化物矿床是我国近年来探明的一个大而富的铜矿床。
它位于新疆哈巴河县城西北,泥盆纪火山盆地中部。
1 成矿区域地质背景阿舍勒泥盆纪火山沉积盆地处于阿尔泰造山带的西南缘,是哈萨克斯坦矿区阿尔泰成矿带的东延部分。
它是在元古代-加里东期大陆壳基础上发育起来的,从寒武纪开始拉张,到泥盆纪达到顶峰,发育了双峰式火山岩建造和深海-次深海相沉积,成为火山岩型被动陆缘,早石炭世转入汇聚阶段〔1〕。
矿区阿尔泰的大部分铜、多金属矿床,包括阿舍勒矿床,产于下-中泥盆统火山岩建造和火山-沉积建造中,并由早到晚形成了铁、铅锌→铜、锌、金→含铜黄铁矿矿化系列。
因此,阿舍勒矿床是阿尔泰造山带拉张型过渡壳阶段演化的产物,它的成矿地质背景不同于黑矿型矿床,后者形成于汇聚型过渡壳阶段〔2、3〕。
2 矿床成矿地质条件2.1 赋矿地层特征阿舍勒火山沉积盆地中出露地层为下中泥盆统阿舍勒组、中上泥盆统齐也组和下石炭统红山嘴组,三者之间呈角度不整合接触(图1)。
其中,阿舍勒组是赋矿地层。
VMS矿床概述一、VMS定义：Franklin et al. (1981) Barrie and lIannington(1999), La.rge et al. (2001b)等认为火山块状硫化物矿床是受层状地层控制的硫化物集合体，成因上与同期火山活动有关，喷流沉淀于海底。
矿体可分为两个部分，一是整合型的块状硫化物透镜体（>60%硫化物含量），而是不整合型脉状矿体，往往在下部层序中出现。
VMS与VHMS、VAMS并不可以完全等同，VMS强调成因上与同期火山活动机制有关系，并不认为矿体一定赋存在火山岩石中，还可以赋存在与火山活动相关的火山或者沉积层序中。
二、区分SEDEX、VMS、条带状磁铁矿、浅成低温热液矿床形态上相似和产出相伴生的矿石类型应该加以区分。
其中SEDEX矿床和条带状铁矿床会经常与VMS矿床相伴生。
其中SEDEX矿床在产出环境上形成于大陆边缘裂谷环境，而VMS 矿床形成于初始裂开岛弧地区；金属矿物成分上前者Pb-Zn ± Ag为主，后者为多金属杂合；最重要的是形成机制的不同，后者为变质的海水携带者金属离子和硫离子，前者为盆地卤水携带者主要的金属离子类型和外来的硫离子（如生物来源的硫和海水中硫酸根的转变）(Lydon, 1995).。
条带状磁铁矿建造也会和VMS矿床相伴生，通常产出在VMS矿床末梢呈大面积分布，由低温热流体中成矿金属卸载形成。
(Gross, 1995).虽然被解释呈大面积的盆地流体作用形成，但是在地球化学微量元素蛛网图上有相似之处。
(Peter and Goodfellow, 2003).在地表火山环境下产出的浅成热液低温贵金属矿床与VMS矿床有着相同的高级泥化带和叶蜡石化现象。
(e.g., Poulsen and Hannington, 1996; SUUtoe et al.,1996; Hannington and Herzig, 2(00).但是VMS矿床成因流体为变质的海水，很少为火山热液。
块状硫化物矿床的类型\分布和形成环境摘要：因块状硫化物（VMS）矿床可形成于太古宙至现代各个地质时期。
现代海底热液成矿作用是赋存于海相火山岩系中的古代VMS 矿床成矿作用的再现。
VMS 矿床可形成于多种构造环境，但均与拉张背景有关。
按照构造环境和容矿岩系将VMS 矿床分为黑矿型、塞浦路斯型、别子型和沙利文型。
VMS 矿床的热液蚀变由下盘蚀变带和上盘蚀变带两个结构单元组成。
本文通过对块状硫化物的成矿背景、成矿物质来源以及成矿流体详细描述的基础上，总结分析了块状硫化物矿床的形成环境、矿床类型及成矿机制。
关键词：形成环境;矿床类型;成矿机制;块状硫化物矿床一、火山因块状硫化物（VMS）矿床概述以及矿床类型（一）、VMS 矿床定义火山成因块状硫化物矿床（V olcanogenic Massive Sulfide Deposits，简称VMS 矿床）是指产于海相火山岩系中，与海相火山-侵入活动有关的，在海底环境下由火山喷气（热液）作用和喷气-沉积作用形成的块状或次块状的硫化物矿床，也称作与火山岩有关的或赋存于火山-沉积岩系中的块状硫化物（VHMS）矿床（“块状”并非结构意义）。
VMS 矿床规模大，品位高，分布广泛，往往成群成带产出，是Zn、Cu、Pb、Ag、Au 等金属的重要来源，此外还富含Co、Sn、Se、Mn、Cd、In、Bi、Te、Ga 和Ge，部分矿床还含有一定量的As、Sb 和Hg。
VMS 矿床形成于富含金属的热液流体的排泄通道和海底喷口处及其附近的海底洼地。
大多数VMS 矿床具有典型的“双层结构”特征，即由下部脉状-网脉状矿带（蚀变岩筒）和上部层控的透镜状矿带组成。
透镜状矿体主要由块状硫化物、石英、次生层状硅酸盐、铁氧化物和蚀变硅酸盐组成。
下部的脉状、网脉状矿体与上部层状矿体呈不整合至半整合接触，其硫化物主要呈网脉状和浸染状。
（二）、构造环境从太古宙至现代各个地质时期的VMS 矿床可以出现在不同的构造环境中，主要为板块边缘环境（离散的和汇聚的）。
试论我国长江中下游块状硫化物矿床成因【摘要】长江中下游断裂坳陷带发育了震旦-三叠系的地层，海西-印支期在碎屑岩和碳酸盐夹层之间形成了火山沉积铜铁矿床。
通过观察矿体形态，矿石的结构构造特征以及相关的火山碎屑岩，可以得到火山沉积的证据。
研究现代海底热液沉积活动，可以发现海底火山活动为成矿物质大量聚集提供了条件。
详细分析其相变特征，可知成矿物质在燕山期岩浆活动中叠加了明显的热液改造作用。
【关键词】块状硫化物矿床；矿床成因；火山沉积；热液改造作用A Tentative Study on Massive Sulfide Deposits in the Middle-Lower Reaches of Yangtze RiverFANG Hong-feng（Sibelco〈Shanghai〉Minerals Co.,Ltd., Shanghai，200051，China）【Abstract】Sinian-Triassic system occurs in the middle and lower reaches of the Yangtze River fault depression zone. V olcanically sedimentary iron and copper deposits develop between clastic and carbonate interlayers during Hercynian- Indosinian period. By observation of ore bodies, ore texture, structure and associated pyroclastic rocks, volcanic sedimentary evidence can be found. Seafloor volcanic activity provided conditions for accumulations of huge quantities of ore-forming materials through studies of modern seafloor hydrothermal deposition activities. Based on detailed analysis of phase transition, it can be found that ore-forming materials went through superimposed hydrothermal alteration during magmatism of Yanshanian period.【Key words】Massive sulfide deposit；Deposit genesis；V olcanic sedimentation；Hydrothermal alteration１区域地质背景长江中下游断裂坳陷带位于江南背斜雪峰期褶皱带和皖南加里东地槽褶皱带以北，武当-大别雪峰期褶皱带以南。
块状硫化物矿床的类型\分布和形成环境
摘要：因块状硫化物（VMS）矿床可形成于太古宙至现代各个地质时期。
现代海底热液成矿作用是赋存于海相火山岩系中的古代VMS 矿床成矿作用的再现。
VMS 矿床可形成于多种构造环境，但均与拉张背景有关。
按照构造环境和容矿岩系将VMS 矿床分为黑矿型、塞浦路斯型、别子型和沙利文型。
VMS 矿床的热液蚀变由下盘蚀变带和上盘蚀变带两个结构单元组成。
本文通过对块状硫化物的成矿背景、成矿物质来源以及成矿流体详细描述的基础上，总结分析了块状硫化物矿床的形成环境、矿床类型及成矿机制。
关键词：形成环境;矿床类型;成矿机制;块状硫化物矿床
一、火山因块状硫化物（VMS）矿床概述以及矿床类型
（一）、VMS 矿床定义
火山成因块状硫化物矿床（V olcanogenic Massive Sulfide Deposits，简称VMS 矿床）是指产于海相火山岩系中，与海相火山-侵入活动有关的，在海底环境下由火山喷气（热液）作用和喷气-沉积作用形成的块状或次块状的硫化物矿床，也称作与火山岩有关的或赋存于火山-沉积岩系中的块状硫化物（VHMS）矿床（“块状”并非结构意义）。
VMS 矿床规模大，品位高，分布广泛，往往成群成带产出，是Zn、Cu、Pb、Ag、Au 等金属的重要来源，此外还富含Co、Sn、Se、Mn、Cd、In、Bi、Te、Ga 和Ge，部分矿床还含有一定量的As、Sb 和Hg。
VMS 矿床形成于富含金属的热液流体的排泄通道和海底喷口处及其附近的海底洼地。
大多数VMS 矿床具有典型的“双层结构”特征，即由下部脉状-网脉状矿带（蚀变岩筒）和上部层控的透镜状矿带组成。
透镜状矿体主要由块状硫化物、石英、次生层状硅酸盐、铁氧化物和蚀变硅酸盐组成。
下部的脉状、网脉状矿体与上部层状矿体呈不整合至半整合接触，其硫化物主要呈网脉状和浸染状。
（二）、构造环境
从太古宙至现代各个地质时期的VMS 矿床可以出现在不同的构造环境中，主要为板块边缘环境（离散的和汇聚的）。
Sawkins按板块构造的观点，将VMS 矿床成矿环境分成3 类：1）汇聚板块边界环境-亲弧裂谷型（如黑矿矿床、绿岩带矿床和伊比利亚矿带）；2）离散板块边界环境，包括洋壳环境（现代洋中脊的矿床和塞浦路斯型矿床）和晚期的大陆裂谷（红海金属沉积物）；3）碰撞环境（蛇绿岩容矿的）。
（三）、矿床类型
VMS 矿床是包含很多矿化类型的一个大类，关于VMS 矿床的分类，矿床学家从不同的角度，如矿石成分、成矿金属元素比值（Cu/Pb/Zn）、容矿岩系和
沉积环境、大地构造环境及蚀变特征等，对VMS 矿床进行了分类，尚无一个统一的分类方案。
Hutchinson以矿石组成为基础并考虑构造环境因素将VMS 矿床分成Zn-Cu 型、Pb-Zn-Cu-Ag 型和含Cu黄铁矿型。
Sawkins根据成矿环境和容矿岩系将VMS 矿床分为以下3 种类型。
1）黑矿型：形成于岛弧扩张环境或成熟度低、陆壳基底的年轻弧后环境，赋存于弧间裂谷阶段形成的双峰式火山岩组合中的酸性火山碎屑岩中，主要为Zn-Cu 型和Zn-Pb-Cu 型矿床。
2）塞浦路斯型：产于洋中脊环境，矿体赋存于组成蛇绿岩套的大洋拉斑玄武岩中，其基本特征是以Cu为主，含少量Zn，基本不含Pb，为含Cu 黄铁矿型矿床。
2）别子型：形成于成熟度高、洋壳基底的弧后扩张盆地环境，一般靠近构造交界处，如洋底与岛弧间，洋底与克拉通间或洋底与大陆壳间，赋存于拉斑玄武质火山-碎屑沉积岩系中，其典型特征是以Cu、Zn 成矿为主。
世界范围内的867 个VMS 矿床的统计分析表明，有421 个产于长英质岩系中，272 个产于双峰式镁铁质岩系中，174 个产于镁铁质岩系中。
世界上主要VMS 矿床的分布如图1。
图1 世界上主要VMS 矿床的分布图
二、硫化物矿石Cu同位素组成分析与结果
铜作为过渡族主要金属元素之一，广泛分布于地壳､大气和生物体中，铜同位素δ65 Cu的总体分布范围为-16.49‰~+9.98‰，平均值为0.17‰(n=1.91)。
铜同位素在地幔和地壳中组成变化很小，平均值接近于零。
相对于玄武岩､地幔橄榄岩和花岗岩而言，矿床样品δ65 Cu变化范围较大，铜同位素在成矿过程中的显著分馏为矿床研究提供了新的线索和证据。
因此，随着多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的诞生和发展，对铜同位素组成的高精度分析使得铜同位素在矿床研究中得到广泛应用。
结果表明，德尔尼矿床5件硫化物矿石样品的δ65Cu值分别为-0.89‰､-0.35‰､-0.89‰､-0.40‰和-0.48‰，其中块状矿石中黄铜矿单矿物颗粒δ65Cu值为-0。
29‰。
无论硫化物矿石全样还是单矿物颗粒的铜同位素组成均为负值，变化范围从-0.29‰~-0.89‰，呈现相对富轻Cu同位素特征。
与地幔和地壳中铜同位素组成接近于零值相比，表明硫化物矿石形成过程中Cu同位素发生了明显分馏，矿石总体富集轻Cu同位素。
三、矿床形成机理
洋壳内的岩浆房或新结晶的地质体上部会形成一个高温反应带，这个反应带会使向下循环的海水被加热，温度可到350°(在某些情况下可能还会更高)，同时也会促使海水与洋壳玄武岩发生反应，通过这种水一岩反应，使循环的海水流体发生了化学成分上的变化，即形成热卤水，此时其中溶解的金属含量可达几个μg/g，所含金属主要是Fe，Mn，少量的Cu，Zn及微量的其他金属。
与正常的海水相比，金属元素富集程度很高。
大多数情况下，流体中还原硫的含量高，使金属以硫化物的形式沉淀出来，但如果流体当中还原硫含量低的时候，金属则会以氧化物的形势沉淀出来。
影响沉淀的机制主要有两个:热水流体的沸腾作用和排泄出的流体与周围冷的海水的混合。
海底流体混合引起的矿质的快速沉淀有助于在喷流口附近形成近距离硫化物矿床，而在相对浅的海水中发生的沸腾作用，会形成密度大、向海底下沉的热卤水，从而由其沉淀出远离喷流口的硫化物矿床。
另外生物媒介作用也是不可忽略的组成部分，相对于正常深海底的缺乏生物的状况，现代喷流场所可以说是动物群的天堂，动物群在矿化中的作用正不断被认识到，矿物可围绕管虫的外侧沉淀。
四、成矿物质来源
20 世纪60 年代，根据世界许多VMS 矿床的铅同位素资料，显示玄武岩可以反复地侵入地壳并从地幔带来硫和金属元素，即认为地幔是硫和成矿金属的主要来源。
也有一些矿床学家因幔源观点缺少直接的证据而持怀疑态度。
目前认为成矿金属主要有两种可能的来源：1）在岩浆侵入体和浅位岩浆房之上被加热的循环海水对含矿火山岩系及下伏基底物质的淋滤；2）深部岩浆房挥发分通过释气作用直接释放。
一般认为，在有沉积物覆盖的洋中脊，热液沉积物的形成除与深部岩浆活动有关外，沉积物也为海底热液成矿提供了部分甚至是主要的物质来源。
而在无沉积物覆盖的洋中脊，洋脊玄武岩是成矿金属的主要来源。
在弧后盆底环境，热液沉积物物质来源更为复杂。
很明显，基底类型（洋壳/陆壳）及岩石组合（基性/中酸性）制约着金属矿化类型。
产于洋壳基底、镁铁质岩中的VMS 矿床，金属Cu 和Zn 具有很高的含量，含少量甚至微量的Pb 和Ba，矿床类型为Cu 型或Cu-Zn 型。
而产于陆壳基底、中酸性火山-沉积岩系或双峰式火山沉积岩系中酸性火山岩中的VMS 矿床，金属Pb 具有较高的含量，矿床类型为Zn-Pb-Cu 型或Zn-Cu 型，Cu 含量明显减少，Pb 和Ba 含量显著增加。
因此很多矿床学家认为，易溶元素（如Pb、Zn、Ag 等）主要来自火山-沉积岩系的淋滤，而难溶元素（如Cu、Sn、Bi、Mo 等）主要源自岩浆。
在对东Manus 弧后盆地现代海底VMS 矿床容矿火山岩的研究中发现存在普遍富含CO2 的气泡的熔融包裹体，气泡中高度富集氯化物和Cu、Zn、Fe、Ni 的硫化物。
据此，他们认为这是岩浆流体存在的直接证据，并且这种富含金属的岩浆流体能为形成VMS 矿床的热液系统提供大量的Cu和Zn。
结束语
总而言之，火山因块状硫化物矿床的成因和类型从认识上长期的争议而反映出成矿过程的复杂性，早期热液喷流沉积成矿系统，又受到后期构造－热液成矿系统的叠加，显示出叠加成矿和多成因矿床特征。
然而对于矿床地质控制因素，
如后期构造叠加事件和是否受大型拆离断层控制等问题仍有待进一步研究认识。
参考文献
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