12第十二章 火山块状硫化物矿床(VHMS)

• 火山块状硫化物矿床 (VMSVolcanogenic Massive Sulfide or VHMS Volcanic Hosted Massive Sulfide)赋存在 火山岩中，但其成矿物质不一定是来源 于火山岩。此类矿床也是一类热液矿 床，其特征在许多方面与Sedex型矿床有 相似之处，但也有不同之处。二者常常 有过渡关系。
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ODP ODPLeg Leg 193 193site site
Bis Sou t ma rck h Pla te 4ºS
148ºE 150ºE
Tr We an iti sf n or m 152ºE
New Britain
100 km Neovolcanic zones Fault Scarps
资源地质学（Resourses Geology)
资源地质学（Resourses Geology)
型矿床的主要类型 Ⅲ. VHMS VHMS型矿床的主要类型
1. 海相 VHMS 矿床
�黑矿型（Kuroko-type VHMS deposits） �黄矿型 (Yellow-type VHMS deposit ） � 塞普鲁斯型 (Cyprus-type VHMS deposits ） � 别子型（Beizi -type VHMS deposits） Beizi-type
Ⅱ. 成矿地质背景
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• 弧后盆地 Back arc basin • 大洋中脊 Mid ocean ridge
•Sediment-starved mid-ocean ridges •Sedimented mid-ocean ridges
• 大 陆 边 缘 初 始 裂 陷 （ Initial rifting of continental margins ） • 海山 Seamount dome
第十二章 火山块状硫化物矿床 （Volcanogenetic Massive Sulphide Deposits）
• • • • • 概念 成矿地质背景 矿床主要地质特征 成因 实例
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Ⅰ. 概念
1. What is a VHMS Deposit ?
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矿石结构构造：
主要为块状、角砾 状，少量带状、脉状、 浸染状构造。 结构多为细粒、交代 及充填结构
4. 围岩蚀变
ALTERATION MINERALOGY:
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Chlorite, talc, carbonate, sericite and quartz veins in the core of the stringer zone, sometimes with an envelope of weak albite with illite alteration. • • • 蚀变主要发生于矿体的下盘中，少量发生于上盘； 在下盘围岩中的蚀变岩分布代表了热液运移的通道； 蚀变有明显的分带
Hanging wall
下盘
Ⅴ. 成因与矿床模式
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1. Seafloor deposition – Seafloor black smoker chimneys – Zone refining in mounds eg. Hellyer – Brine pool deposition of sulfide sheets
特点
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此类矿床与火山及次火山活动有关，矿床往往伴随火山活动期间的热 液作用。成矿流体可以喷出海床底形成热卤水，也可以在浅部的火山 熔岩和火山沉积岩中渗流，发生交代作用形成矿石和蚀变岩。 有关VHMS型矿床形成的理论被现代太平洋海底热水喷流和喷气形成 矿化，以及红海底富金属的热卤水成矿的现象所证实。 o VMS型矿床大多形成于海床之下或海底火山环境 o 产出于海底火山岩中，主要是钙碱性的玄武岩 -安山岩-英安岩-流纹 岩系列（所谓双峰式火山岩建造） o 主要矿石为块状硫化物 (>80% sulfides)，少量的枝状和浸染状矿 石； o 元素组合: Cu, Zn, Pb, Ag, Au，因此矿床类型从富铜型到富锌型都 有，并且可能形成空间分带性； o 在几乎所有VMS型矿床的矿石中 Zn > Pb o 矿石形成年龄基本与火山岩的相同或略晚
2. 有沉积物的洋中脊
• 比较少见 • 海岭玄武岩和浊流沉积物
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（Sedimented Sedimented Mid-Ocean Mid-Ocean Ridges Ridges）
发育的水热系统和大量水岩反应； • 有 有发育的水热系统和大量水岩反应； • 黑烟筒、朵堆物和岩管构造出现 金属矿床为主 ( • 以Cu-ZnPb -Ag-As 多 多金属矿床为主 Cu-Zn-Pb Pb-Ag-As (低 Au) 于现在的别子型 VHMS deposits • 类似 类似于现在的别子型
Manus Basin 的构造环境
Extensional Transform Zone
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Manus Spreading Centre
Eastern Manus Volcanic Zone
3ºS Will
aum ez Tra nsf orm
Pac ific Pla te
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• 2. 矿体特征 • 层状、似层状、透镜状矿体 • 具有网脉结构的堆朵矿体 • 管状矿体
3. 矿石特征
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矿石矿物 主要有Pyrite, chalcopyrite, magnetite, sphalerite, marcasite, galena,次要有 pyrrhotite, cubanite, stannite-besterite, hematite. 有时在硫化物矿 层顶部有 goethite 蚀变
• (Core) silica -> chlorite -> sericite (outer edge)
5. 矿化分带
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• Ba + Au • High grade Zn-Pb-Ag-Au • Low grade Zn-Pb • Zn-Cu • Cu + Au • Fe
2. 陆相 VHMS deposits � 火山喷气矿床
� 火山热液矿床 � 次火山热液矿床 (epithermal deposits, porphyric tpye ) tpye)
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以成矿构造环境来作的分类
• 弧后盆地型（Back arc basin type） • 中洋脊型（Mid ocean ridge type） • 大陆边缘型（Continental margin type） • 海山型（Seamount typቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）
1. Seafloor black smoker chimneys
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Hydrothermal Plumes
Massoth et al. (2002)
Growth of sulphide mounds
chimney
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• • • • • • • •
资源地质学（Resourses Sediment-Starved MidGeology) Sediment-Starved Mid-
伸展环境 伸展环境 有 黑烟筒、钴结壳和热水沉积朵堆 有黑烟筒、钴结壳和热水沉积朵堆 主要 形成Cu-Zn 矿床 Pb-Ag 很少 ，Au低) 主要形成Cu-Zn 矿床 ( (Pb-Ag 很少，Au低) 类似于塞普鲁斯型 类似于塞普鲁斯型
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以主要成矿金属元素来分类 • • • Cu - type (Cu-only or Cu-Au) Zn - Cu type Zn - Pb - Cu type (多金属型)
1、缺乏沉积物的央中脊（ Ocean Ocean Ridges Ridges）
Collapse of old chimney
Hydrothermal fluids
Pillow basalt
Sulphide mound Alteration pipe
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以新几内亚的东Manus 盆地为例
岛弧地壳上的不成熟的弧后裂陷区 • 位于 位于岛弧地壳上的不成熟的弧后裂陷区 铁镁质到长英质的火山岩建造（mafic • 有 有铁镁质到长英质的火山岩建造（ mafic to to felsic felsic volcanic volcanic rocks rocks） 及硫酸盐的烟筒及朵堆 • 硫化物 硫化物及硫酸盐的烟筒及朵堆 在火山口或火山锥边缘 • 成矿 成矿在火山口或火山锥边缘 低硫和高硫的热液矿化系统 • 存在 存在低硫和高硫的热液矿化系统 形成Cu金属矿床 • 主要 Pb-Zn-Ag-Au-(Ba ) 主要形成 多金属矿床 Cu-Pb-Zn-Ag-Au-(Ba Pb-Zn-Ag-Au-(Ba) )多
3. 火山弧及弧后火山岩地区 3.火山弧及弧后火山岩地区
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• 双峰式火山岩 (basalt – rhyolite)
• 黑烟筒、朵堆物和结壳构造出现
• 主要 Pb-Ag-Au-Ba 矿床 是Cu-Zn类型 主要是 Cu-Zn-Pb-Ag-Au-Ba 矿床类型 • 类似于多金属型VHMS矿床（ polymetallic polymetallictype VHMS deposits） • 有 低硫和高硫化系统 有低硫和高硫化系统
(adapted from Martinez and Taylor, 1996)
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矿石特征
1 cm
1 cm
Ⅳ. VHMS 矿床的特征 1、形成条件
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⑴ 主要形成于同构造的火山活动区的双峰式火山岩中， 流纹岩通常出现于矿体的下盘，而玄武岩和安山岩或火山沉 积岩多在矿体的上盘；许多矿床产出在厚层的流纹岩管体的 上部 ⑵ 成矿流体非常复杂， 包括岩浆熔岩、岩浆汽水溶 液、被火山熔浆加热的海水等 ⑶ 矿体主要产出于海床的表面，或0-1.5公里深度， 成矿温度从50 ℃ 到1000 ℃范围; ⑷ 矿体的分布被火山机构（火山锥、火山断裂、角砾 岩构造等）控制
脉石矿物: Talc, chert, magnetite, chlorite 常 见 蚀 变 矿 物 : 在 矿 管 核 部 常 见 Chlorite, talc, carbonate, sericite and quartz, 有时可见钠长石化和 伊利石化
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