块状硫化物矿床的类型

块状硫化物矿床的类型、分布和形成环境

(2008-11-05 23:24:14)

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块状硫化物矿床的类型、分布和形成环境

李文渊，《地球科学与环境学报》，29（4），2007：332-344块状硫化物矿床广义上包括火山喷流或火山成因块状硫化物矿床(volcanogenic massive sulfide deposit ,简称VMS 矿床) 和沉积喷流矿床( Sedex矿床) ;狭义上仅指火山成因块状硫化物矿床。火山成因块状硫化物矿床,也有称火山岩为主岩的块状硫化物矿床(volcanic-hosted massive sulfide deposit ,简称VHMS 矿床) ,以往称之为黄铁矿型矿床。这类矿床产于海相火山岩系中,主要由铁、铜、铅、锌等硫化物组成,并常伴有金、银、钴等多种有益元素,多表现为块状矿体和网脉状矿体。块状硫化物矿床铜的工业意义仅次于斑岩型铜矿,其广泛分布于世界各主要造山带的不同时代的海相火山岩系中。块状硫化物矿床中的铜矿与斑岩型铜矿、砂页岩型铜矿,加上岩浆铜镍硫化物矿床,是世界四大支柱型铜矿类型。在中国,块状硫化物矿床中铜的重要

性按储量排在岩浆型铜镍硫化物矿床、斑岩型铜矿床、夕卡岩型铜和多金属矿床、热液脉型铜矿床之后,居第五位,但在西北地区仅次于岩浆型铜镍硫化物矿床。

1 块状硫化物矿床的类型划分

块状硫化物矿床可按构造环境(围岩岩性)和矿石组分来划分。按构造环境划分:塞浦路斯(Cyprus) 型、黑矿( Kuroko) 型、别子(Besshi) 型和诺兰达(Noranada) 型矿床类型,分别代表了不同的构造环境和地质背景。塞浦路斯型矿床形成于增生板块边缘(洋中脊) ,以中生代大洋中脊拉斑玄武岩为含矿围岩,主要为铜矿石组分;黑矿型矿床形成于汇聚板块的边缘,与年轻的火山弧或弧后盆地与硅铝质地壳深熔作用形成的钙碱性、碱性长英质岩浆有关,主要为铅、锌、铜矿石组分;别子型矿床则形成于新元古代或显生宙弧前海槽或海沟的火山沉积岩系中,围岩为沉积岩,主要为铜、锌矿石组分;诺兰达型矿床是一种古老的矿床,形成于汇聚板块的边缘,产于太古宙—古元古宙俯冲岛弧的拉斑系列到钙碱性系列的玄武安山岩到流纹岩中,以锌、铜矿石组分为特征。

按矿石组分也可划分为:铜群(包括锌铜群和铜锌群) 、锌铅铜群和铅锌群。前两类属于火山成因块状硫化物矿床,铅锌群为沉积喷流矿床。故属于VMS 的矿床只包括铜群和锌铅铜群两类。这种划分与现代海底热液成矿作用的构造环境二分特征基本一致。

对于古代典型块状硫化物矿床的分类总结是有意义的,但局限性也显而易见。因为古代矿床的成矿构造环境是研究推断出来的,比如塞浦路斯矿床就有弧后和洋中脊两种环境认识,更重要的是并不总是存在构造环

境与矿石组分良好的对应关系,而且往往后期热液活动会改造矿石的初始成分,因此现存的矿石组分并不能完全代表矿床形成时的实际情形。通过实施深海钻探计划(DSDP) 和钻探计划(ODP) 查明,主要形成于4 种大地构造环境: ①大洋中脊(北纬21°处类型) ; ②洋内弧后(Lau 海盆类型) ; ③陆缘弧后(冲绳海槽) ; ④陆内裂谷(红海亚特兰蒂斯Ⅰ号海渊类型) 。其中第④类可看作是第①类的早期阶段,是大洋盆地初期阶段环境,类似的还有西Woodlark 盆地,也是洋盆扩张初期阶段,扩张轴部延伸到了张裂的大陆壳中,矿床分布于扩张轴地段破火山口内,与玄武安山岩有关。对照古老造山带中的块状硫化物矿床分类研究和现代海底重要硫化物矿床的构造分布类型,大洋环境成矿的认识是一致的,而最值得探讨的是弧后和岛弧环境,这也是目前成矿环境认识中最有争议的问题。岛弧环境的现代海底成矿作用仅见于西太平洋小笠原岛弧,总体上矿化较弱,尚未发现有一定规模的矿床,与古代矿床中多认为形成于岛弧环境的认识显著不同。不过近来愈来愈多的研究已表明,过去认识的岛弧成矿环境并非与挤压造弧阶段的岛弧钙碱性中酸性火山岩有关,而是形成于岛弧开裂断陷阶段的双峰式岩石组合中,是岛弧裂谷的产物,日本的黑矿和三江地区的呷村提供了这方面的实例。而岛弧裂谷是一种特殊的弧后盆地,其进一步发育就形成了弧后盆地,只是弧后盆地的形成发育是一个过程,从幼年期到成熟期,岩石组合不同,成矿可能不同。幼年期可能形成锌铅铜矿床,成熟期扩张脊拉出的新洋壳出现,发育典型的大洋中脊玄武岩,故形成铜锌矿床。西南太平洋弧后盆地冲绳(Okinawa) 海槽和马里亚纳(Mariana) 海槽的成矿作用其实就是这种认识的现代

例子。冲绳海槽发育在厚20 km 的陆壳基底上的弧后扩张盆地,是菲律宾大洋板块向西俯冲致使琉球弧张裂的产物,尚属于岛弧裂谷阶段的弧后扩张盆地,在深1200～1600 m 的弧后盆地内,发育双峰式火山岩组合,由流纹岩(英安岩) 和玄武岩构成,成矿特征十分类似于日本的黑矿,硫化物丘为锌铅铜矿化特征;马里亚纳海槽则经强烈扩张出现洋壳,东侧为Pagan 岛弧,西侧为残留弧,发育典型的大洋中脊玄武岩而非双峰岩石组合, 水深1600 ～3700 m ,矿化类似于大洋中脊的情况,以铜锌矿化为主。劳(Lau) 海盆类型矿化介于冲绳海槽和马里亚纳海槽之间,属过渡类型。

由此可见,火山成因的块状硫化物矿床按成矿环境和主要容矿岩石类型总体可划分为两大类型:(1) 扩张中心的块状硫化物矿床。大洋中脊环境,弧后盆地拉张至成熟期出现洋壳时也类似于大洋中脊的环境,总之是洋壳的地质背景,容矿岩石主要为大洋拉斑玄武岩,以铜或铜锌矿化为成矿特点,一般统称之为塞浦路斯型矿床,但并非指塞浦路斯的特鲁斯矿床的具体成矿特征。(2) 岛弧/ 陆缘的块状硫化物矿床。岛弧裂谷或大陆裂谷环境,弧后盆地拉张的幼年期属于这类环境,以不出现洋壳为特征,尚属于陆壳背景,双峰式火山岩为主要成矿围岩,表现为锌铅铜矿化特征,岛弧拉张环境形成的日本中新世黑矿矿床是最典型代表。

由于洋—陆构造转换存在过渡环境,火山成因的块状硫化物矿床更多的应该是过渡类型,反映到单个矿床矿石组分上有很大变化,特别是与岛弧/陆缘裂张环境有关的矿床。

2 块状硫化物矿床的地质分布