火山塊狀硫化物礦床vms型礦床

1、VMS礦床概述一、VMS定義：Franklin et al. (1981) Barrie and lIannington(1999), La.rge et al. (2001b) 等認(rèn)為火山塊狀硫化物礦床是受層狀地層控制的硫化物集合體， 成因上與同期火山活動有關(guān)， 噴流沉淀于海底。礦體可分為兩個部分，一是整合型的塊狀硫化物透鏡體 (>60%硫化物含量) ， 而是不整合型脈狀礦體，往往在下部層序中出現(xiàn)。VMS與VHMS VAMS并不可以完全等同，VMS雖調(diào)成因上與同期火山活動機制有關(guān)系，并不認(rèn)為礦體一定賦存在火山巖石中，還可以 賦存在與火山活動相關(guān)的火山或者沉積層序中。二、區(qū)分SEDEX

2、VMS條帶狀磁鐵礦、淺成低溫?zé)嵋旱V床形態(tài)上相似和產(chǎn)出相伴生的礦石類型應(yīng)該加以區(qū)分。其中SEDE)礦床和條帶狀鐵礦床會經(jīng)常與VMS礦床相伴生。其中 SEDEXT床在產(chǎn)出環(huán)境上形成于大陸邊緣裂谷環(huán)境，而VMS礦床形成于初始裂開島弧地區(qū)； 金屬礦物成分上前者 Pb-Zn 土 Ag為主，后者為多金屬雜合； 最重要的是形成機制的不同， 后者為變質(zhì)的海水?dāng)y帶者金屬離子和硫離子， 前者為盆地鹵水 攜帶者主要的金屬離子類型和外來的硫離子(如生物來源的硫和海水中硫酸根的轉(zhuǎn)變) (Lydon, 1995).。條帶狀磁鐵礦建造也會和 VM礦床相伴生，通常產(chǎn)出在 VM礦床末梢呈大面積分布，由 低溫?zé)崃黧w中成礦金屬卸載

3、形成。 (Gross, 1995). 雖然被解釋呈大面積的盆地流體作用形成， 但是在地球化學(xué)微量元素蛛網(wǎng)圖上有相似之處。 (Peter and Goodfellow, 2003).在地表火山環(huán)境下產(chǎn)出的淺成熱液低溫貴金屬礦床與VM礦床有著相同的高級泥化帶和葉蠟石化現(xiàn)象。 (e.g., Poulsen and Hannington, 1996;SUUtoe et al.,1996; Hanningtonand Herzig, 2(00). 但是VM礦床成因流體為變質(zhì)的海水，很少為火山熱液。而淺成低溫?zé)?夜貴金屬礦床的流體多為火山熱液或者多種流體的混合。三、形成環(huán)境、機制VM主要產(chǎn)出于碰撞環(huán)境中的

4、拉裂擴張部位(洋-洋，洋-陸碰撞)，隨著開裂，沉陷，熱的軟流圈地幔物質(zhì)擠入地殼基底而導(dǎo)致地殼變薄， 從而形成雙峰地幔來源的鐵鎂質(zhì)火山作 用和地殼來源的長英質(zhì)火山機制。 裂開帶中的火山活動就證明了淺部和中部地殼同成因的侵 入活動。造成毗鄰火山巖層和沉積巖層中包含的海水的加熱和變質(zhì)。擴張島弧環(huán)境可以由初始島弧玄武巖和高硅流紋巖由英云閃長巖和奧長花崗巖巖墻和巖床侵入體辨別。形成機制：熱傳遞水巖反應(yīng)導(dǎo)致金屬離子的淋濾同時在 VMST體下部的半整合蝕變帶中 形成了熱液對流體系。這種長時間的循環(huán)體系會把深部的礦物質(zhì)通過深部滲透性斷裂帶到海 底卸載形成所謂的VMr床。在有些地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了金屬礦物質(zhì)直接來自次火

5、山巖漿的現(xiàn)象。礦體中金屬含量的多少是由反應(yīng)帶中流體的溫度，PH直，上升過程中的冷卻速率， 海底液體的混合數(shù)目所決定的。通過與玄武巖反應(yīng)形成的流體最高溫度為350-400度，通常與?！耙夷痛舶樯琍WT少量出現(xiàn)。如果是與沉積巖和長英質(zhì)火山碎屑巖反應(yīng)形成的流體產(chǎn)出 Pb+Zn+CUT石，通常有較高的(Zn+Pb) /Cu的值。Au的礦化可以出現(xiàn)在任意一種環(huán)境中，主 要是受溫度，Ph值，As,區(qū)域提煉再分配，巖漿成分的加入，沸騰和沉淀機制。海底的成礦 作用使得VM可以形成大規(guī)模類型的礦床。四、分類：VMS的分類方法有很多種，不同學(xué)者從不同角度提出了不同的劃分方案，以往的劃分依據(jù)主要可概括為：容礦巖石

6、、礦石組成或成礦元素組合、大地構(gòu)造背景等。如可以基于礦物成分劃分為Cu-Pb-Zn三角圖劃分法，富Au礦床。也可以基于地質(zhì)環(huán)境劃分或者是圍巖組成 劃分。但是分類方法優(yōu)劣并存，例如Cu-Pb-Zn三角圖劃分法很容易使用，但是卻沒有描述礦床的產(chǎn)出環(huán)境和可預(yù)測的儲量。按著地質(zhì)環(huán)境劃分比按照成分組成劃分比較客觀，同時對找礦也具有一定的指示意義。這里我們通過巖石地層學(xué)方法基于在礦形成同時產(chǎn)出的火山巖 和沉積巖巖層單元為依據(jù)進行劃分，在Barrie and Hannington (1999)的基礎(chǔ)上經(jīng)行擴展。經(jīng)典的Franklin(2005)分類方案：Fran klin( 2005)根據(jù)同時期斷裂或主侵入

7、體所圍限的巖石地層體系對VMS(火山成因塊狀硫化物礦床)(表1.2 )類型進行劃分，該體系主要依賴于在給定背景下與礦床同時形 成的主要火山巖和沉積巖巖石單元組合。巖石地層分類方案是建立在以巖石組成為基礎(chǔ)的 Barrine and Hannin gton ( 1999)方案之上，并進行擴展。該分類方案是基于在一個礦區(qū)中 整個火山巖-沉積巖的旋回或者組合特征上，這個巖石組合的分布可能從數(shù)百平方米到20多平方千米之廣。VM按照巖石層位學(xué)可以分為五類1,雙峰式鐵鎂質(zhì)環(huán)境(bimodal-mafic-settings) ( eg:Noranda, Urals )初始俯沖裂開的島弧上環(huán)境，多數(shù)為熔巖并含有

8、<25%勺長英質(zhì)火山巖。2，鐵鎂質(zhì)環(huán)境(mafic settings ) (e.g., Cypms, Oman)產(chǎn)出于初始島弧后地區(qū)，主要 圍巖為蛇綠巖和<10%勺沉積巖。3, 泥火山-鐵鎂質(zhì)環(huán)境(pelitc-mafic settings ) (e.g. , Windy Craggy, Besshi)產(chǎn)出于成熟的弧后環(huán)境含有相似的泥質(zhì)巖和玄武巖組成。4, 雙峰式長英質(zhì)環(huán)境(bimodal sett in gs) (e.g., Skel1efte. Tasma nia)形成于俯沖的大陸邊緣未成熟弧后地區(qū)，30%-70%勺長英質(zhì)火山巖系列5, 長英質(zhì)環(huán)境(siliclastic-fe

9、lsic settigs):俯沖過程形成的成熟的陸緣弧后地區(qū)。主要是陸源的沉積物和火山碎屑物質(zhì)。前三種主要礦產(chǎn)種類是 Cu+Zn,后兩種可以出現(xiàn)Pb。然后五中亞類中又可以根據(jù)主導(dǎo)是 熔巖相，火山碎屑相或者沉積相劃分出下面的次類。前三種雙峰式鐵鎂火山巖，鐵鎂質(zhì)火山巖，長英質(zhì)火山巖，泥質(zhì)巖 -鐵鎂火山巖與洋內(nèi)俯沖直接相關(guān)，對應(yīng)的事初生的島弧裂谷環(huán) 境(1類型)到一個成熟的弧后裂谷環(huán)境(2,3類型)。在太古代綠巖帶中，1類型也包含地幔柱環(huán)境，3類型包括海山建造和弧后火山機制。雙峰式長英質(zhì)火山巖(4類型)和硅質(zhì)碎屑-長英質(zhì)類型(5類型)主要行成于洋陸邊界和陸緣弧后系統(tǒng)環(huán)境。4類型主要行程與初始的俯沖陸

10、緣島弧環(huán)境，5類型行程與成熟后的陸緣弧后盆地環(huán)境。1,2,4中以火山質(zhì)巖石為主體相而3,5中主要是沉積相巖石。隨后我們把在洋中脊處產(chǎn)出的VMsT床歸入第2類中，因為他們的巖石學(xué)和礦產(chǎn)類型特征相似除了 (MORB vs. arc-tholeiite-bo ninite地球化學(xué)上特征的差異。六、不同類型對應(yīng)的巖石學(xué)、構(gòu)造環(huán)境、蝕變類型表1.2 Franklin( 2005) VMS劃分類型以及蝕變類型對比礦床類型構(gòu)造背景巖石組合以及例子下盤(footwall ) /巖管蝕變特征雙峰 式鎂熔巖相為主洋內(nèi)俯沖初始玄武巖為主，長英質(zhì)火山巖可達 25% (主要成分：枕狀塊狀玄武質(zhì) 熔巖流，長英質(zhì)熔巖流以及

11、巖穹 窿；次要成分：長英質(zhì)、鎂鐵質(zhì) 火山碎屑巖，陸源沉積巖砂巖、寬：長=1:10，發(fā)育良好的管 狀蝕變(Po-Cpy),中心鐵綠 泥石化土硫化物核，邊緣為Mg綠泥石化土絹云母 (Py-Sph)，局部硅化，多數(shù)鐵質(zhì) 類型張裂的 雙峰式 火山弧 環(huán)境泥質(zhì)巖以及碎屑流）含豆莢狀滑石+磁鐵礦火山 碎屑 巖相 為主寬：長=1: 2,弱發(fā)育或貧蝕變 帶，中心石英土硫化物（Cpy-Po ± Py），邊緣絹云母 +鋁硅酸鹽（Sph），可出現(xiàn) Fe碳酸鹽鎂鐵質(zhì)類 型成熟的 洋內(nèi)弧 后環(huán) 境，一 些與轉(zhuǎn) 換斷層 相關(guān)蛇綠巖為主以MORB玻安巖-島 弧玄武質(zhì)枕狀熔巖和大量玄武質(zhì) 熔漿為主，少量長央質(zhì)熔巖或

12、巖 穹（包括少量斜長花崗巖），少 量超鎂鐵質(zhì)熔巖或侵入巖；同火 山作用鎂鐵質(zhì)巖墻高達 50%少量 沉積物寬：長=1:5,與雙峰式-鎂鐵質(zhì) 背景下的以熔巖為主的亞類 相似，中心主要為綠泥石-石 英帶，絹云母蝕變較少泥火山-鎂 鐵質(zhì)類型成熟大 洋弧后 環(huán)境近似相等的玄武巖和泥質(zhì)巖石， 或泥巖為主；玄武質(zhì)巖墻可達 25%少長英質(zhì)火山巖（5%）， 沉積物為碳酸質(zhì)泥巖（主）、粉 砂巖寬：長=1:3，界限清楚的管狀 蝕變分帶，cpy + py + po ; 中心石英+絹云母土綠泥石， 外部綠泥石蝕變，可出現(xiàn)滑石雙峰式長英 質(zhì) 類型A,低 硫型大陸邊 緣弧后 初始裂 陷長英質(zhì)火山巖占火山巖的35-70%，玄

13、武巖占20-50%，沉積物約為10%長英質(zhì)火山碎屑巖與 玄武質(zhì)-玄武安山質(zhì)熔巖、巖墻、 巖筒很常見。A,寬：長=1:2，界限清楚的管 狀到面狀蝕變帶，cpy + py ; 石英+硫化物核，絹云母 +Mg 綠泥石外圈層；蒙脫石 +浮石 邊緣蝕變，一些礦體有菱鐵 礦，邊緣少量高嶺土出現(xiàn)。B,寬：長=1:2，界限不清楚 cpy-py-sph管面狀蝕變分帶 分為石英-絹云母一硅鋁質(zhì) 核；石英-絹云母-黃鐵礦（粘 土）外蝕變帶B、咼 硫型硅質(zhì)碎屑-長 英質(zhì)類型成熟陸 緣弧后 環(huán)境硅質(zhì)碎屑巖最咼達 80%左右，長央 質(zhì)火山碎屑巖及其侵入巖可達25%鎂鐵質(zhì)侵入巖和火山巖大約 10%,寬：長=1:1，界限不清

14、楚的 層狀蝕變分帶，cpy + py ； Mg- 綠泥石-絹云母-石英核，外邊 緣絹云母蝕變七、礦體特征一些觀察表明礦體的品級和尺寸有以下特點：1，對于所有的礦體類型， Cu和Au的含量都很相似，硅質(zhì)碎屑-長英質(zhì)類型除外，其虧損 Cu，鎂鐵質(zhì)和泥質(zhì)巖-鎂鐵質(zhì)類型輕微富 Cu，大量 富集金，貧Zn。，兩種長英質(zhì)類型的 Pb含量比鎂鐵質(zhì)類型的 Pb含量要高。（Franklin et al., 1981）;3，長英質(zhì)為主類型的 Ag含量較高，尤其是雙峰式的長英質(zhì)巖石類型。 4，火山巖為主的類型通常 規(guī)模相似，鐵鎂質(zhì)類型的較小。 與沉積物相伴生的兩類類型通常礦體尺寸較大， 硅質(zhì)碎屑和長英 質(zhì)類型通常是

15、其他類型的兩倍。表1.3 Franklin （ 2005） VMS礦體特征對比礦床類型構(gòu)造背景透鏡狀-塊狀礦石形狀和成分下部管狀礦體性質(zhì)和組成雙峰式 鎂鐵質(zhì) 類型洋內(nèi)俯 沖初始 張裂的 雙峰式 火山弧 環(huán)境球根狀，縱橫比2:1-4:1，Cu-Zn;礦物顆粒粗大，分帶性良好，Cu礦核。半徑 <=塊狀礦體；垂向延伸(20-500m)，界限清晰， cpr-po 核，富sph的網(wǎng)脈狀 礦體鎂鐵質(zhì)類 型成熟的 洋內(nèi)弧 后環(huán) 境，一 些與轉(zhuǎn) 換斷層 相關(guān)球根狀，縱橫比：1:2，Cu-Zn ;更加富Au;礦物顆粒粗大；有些 有分帶性。半徑 <=塊狀礦體；垂向延伸(100-500m)，界限清楚，

16、cpr-po 核，富sph的網(wǎng)脈狀 礦體泥火山-鎂 鐵質(zhì)類型成熟大 洋弧后 環(huán)境平板狀-球根狀，縱橫比3 :1-50:1 ; Cu-Zn-Co ;礦物晶型良 好半徑 < 塊狀礦體，平坦?fàn)睿?po-cpy + py-sph,下部是層狀 蝕變分帶雙峰式 長英質(zhì) 類型大陸邊 緣弧后 初始裂 陷球根狀；縱橫比：2： 1; Zn-Pb-Cu半徑=塊狀礦體，平坦?fàn)?圓錐 狀；核部py-cpy + po, 邊界 py-sph硅質(zhì)碎屑-長 英質(zhì)類型成熟陸 緣弧后 環(huán)境平板狀，縱橫比：5:1-20:1,Zn-Pb可能有Cu半徑 <<塊狀礦體；平坦?fàn)?層 狀 py-cpy-po ，邊緣 py+q

17、uartz + sph+ga八、VMS形成年代通過表格1.3，可以得岀VMS礦床隨著年齡分布的變化特征，我們發(fā)現(xiàn)古生代的VMS礦床比其他時代的礦體總量總和還要多。包括(Bathurst. Iberia. Urals. theMount Read and Lachla n belts and the Rudny Altai )Tabi F 3* Distribution of Metal Contents (tcmnes】 by A竽 in VMS Pepos陽EEon-olcatiic rocks (kmJ)Total area (%)Metal (Zn + Pb + Cu)(t)Arch 爐

18、an621.0004.950301,000PaJeoproterczoic Meso- and990.000 fj t .343.427.000Neaprote rozoic673,00053&473.000Paleoznic1匏0009.4203J04.000Mesozok4.279,0033.764 965.000Onozoic4t948tWX)；妙0i8h97UXM)而是因為海下島弧相關(guān)序列總共存在六個主要 VM形成時期（圖10） 中新生代缺少VMS礦床不是因為這些時代的巖層不容易被保存下來, 不常見或者未被發(fā)現(xiàn)。1r皿抽Ages A01000 2000 3000 4000AGE

19、 MiLilja km xflo yjoa 4an4QWZ3&US3U-S3U2000 MK»AGE Ma BirtHKhl-fchkAGE Ma Pci i lic-maficAGE Ma Silidclasdc-felsic：0M WOCAGE MlMalicA<JE MuBiimxial * niac每種類型的礦體的含量在不同時代也有變化，例如雙峰式鐵鎂質(zhì)類型主要產(chǎn)出于太古代 和古元古代中，同樣也是產(chǎn)出于中新生代。鎂鐵質(zhì)主要分布于古生代以后更年輕的年代和一 小部分產(chǎn)出于晚太古代。泥質(zhì)巖 -鐵鎂質(zhì)礦產(chǎn)主要是在中生代，雙峰式長英質(zhì)類型平均分布 但是在前寒武分布較少。相

20、反，雙峰式鐵鎂質(zhì)巖總是隨著時間見見變少，但是鎂鐵質(zhì)和泥質(zhì)巖-鎂鐵質(zhì)類型在前寒武序列總是不存在。這些差異反映了隨時間大地構(gòu)造環(huán)境的變化，地球元素的變化。前寒武紀(jì)中雙峰式長英質(zhì)類型和硅質(zhì)碎屑-長英質(zhì)類型的缺乏表明，地球早起洋陸構(gòu)造環(huán)境并不是很流行。總的來說，各種類型VM啲豐度隨時間的變化反映了超級大陸的裂解時間如 Rodinia. Pangea, Laurasia, Gondwana 等。九、VMS的成礦模式目前普遍認(rèn)為VMS是由火山作用所促發(fā)的熱液系統(tǒng)的產(chǎn)物2。VMS形成的普遍熱液模式如下（圖1.2）：VMS成礦的最主要的6個地質(zhì)因素包括：a熱源，驅(qū)動熱對流系統(tǒng)，同時可能提供一些成礦金屬；目前絕

21、大多數(shù)觀點支持次火 山侵入巖的熱源機制；b高溫反應(yīng)帶，演化海水與火山巖和沉積巖的反應(yīng)導(dǎo)致金屬發(fā)生淋濾；c同火山期的斷裂/裂隙，作為熱流體的卸載運移通道；d下盤及上盤蝕變帶，由于高溫流體 -巖石反應(yīng)而成，包含上升的被加熱改造的海水；e塊狀硫化物本身，形成于近海洋地殼位置；f遠端產(chǎn)物，反映了熱液系統(tǒng)對圍巖的改造作用。500-2000rnsiikriicaciufi3lleratioii/51riiij；Er1-3 kmrctfizi辭,酬iwKk U) ions «r m eltrs；Miwe .ultide deposilDisseminated sulfideAlteration pipeHost rwkLower Reaction ZoneSubvalcanit ifnrusdnkm匸 H jO/nwk < I h -二L 一 出 母' _ .tower S e mTTO nJoraia Me Alruliun Zdne Upper Reac