块状硫化物矿床的类型

块状硫化物矿床的类型、分布和形成环境来源：http：//blog.sina.com.cn/s/blog_549217ec0100bljn.html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（volcanogenicmassivesulfidedeposit，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-hostedmassivesulfidedeposit，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20km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1200～1600m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1600～3700m，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块状硫化物矿床的特点是品位富（含铜0.2%-0.8%，最高可达10%以上，主要为塞浦路斯型矿床）、伴生有益组分丰富，除主元素铜锌铅外，常有金银硫、重晶石及硒锑镉钴和锡等，经济价值高。矿床规模以中小型为主，也有大型和超大型矿床产出。空间上常呈带（区）成群分布，形成总体储量可观的矿田、矿带。火山成因的块状硫化物矿床的成矿几乎不受时代的限制，从全球范围看，古代的块状硫化物矿床主要可划分为6个成矿期：太古代、古元古代、新元古代、早古生代、晚古生代和古近纪，显然受全球构造演化差异的制约，不同构造单元的成矿时代有明显不同。1）北美地台、西澳皮尔巴拉和伊尔冈克拉通北美地台（加拿大地盾）、西澳地台的皮尔巴拉（Pilbara）克拉通和伊尔冈（Yilgarn）克拉通以太古代—古元古代为主的火山成因块状硫化物矿床。其中，加拿大地盾成矿上显示了锌铜型特点，银和金是主要伴生组分，但金主要限于富铜的矿床中，火山岩的成分从玄武岩到流纹岩，认为与拉斑系列和钙碱性系列均有关系，夹有燧石、含铁建造、硅质凝灰岩和火山成因的杂砂岩等沉积岩，以加拿大地盾Keewatin绿岩带中诺兰达（Noranda）等为代表，产有多个铜金属储量百万吨以上的大型—超大型矿床。鲁坦（Ruttan，铜244万吨，1.47%；锌156万吨，1.61%，古元古代）、Flinflon（铜134.8万吨，2.18%；锌248万吨，4.25%，古元古代）、Geco（铜为103.2万吨，1.86%；锌174万吨，3.45%，太古代）、KiddCreek（铜388万吨，2.46%；锌859万吨，6.0%，形成于太古代）、诺兰达（Noranda，铜244万吨，2.14%；锌156万吨，1.37%；银500吨，18g/t；金210吨，3.7g/t，太古代）和Horne（铜123万吨，2.18%，太古代）。认为锌铜型矿床是在地壳还很薄的时候形成的，与分异不良的原始地幔中火山岩浆活动有关；西澳的皮尔巴拉和伊尔冈克拉通显示为锌铅铜型多金属矿床和锌铜型矿，成矿年龄3.46～2.7Ga，块状硫化物矿床产于克拉通绿岩地体内，火山岩具有拉斑和钙碱系列特征，火山成因的块状硫化物矿床主要产于绿岩带内镁铁质、长英质火山岩中的中性、酸性火山岩和凝灰质沉积岩中，认为是火山岛弧内或附近环境。含矿岩系中常伴生有燧石和含铁燧石建造，表现为绢云母绿泥石蚀变带和近侧富铁绿泥石、碳酸盐蚀变岩筒的特点，矿床有良好的垂直分带，块状矿体之下为浸染状和网脉状矿化，上部块状矿体富锌，下部富铜，但主要为中小型矿床。值得一提的是火山成因块状硫化物矿床和岩浆铜镍硫化物矿床共存于花岗-绿岩地体中，构成明显的成矿组合。2）东欧地台西北地区波罗的地盾中部东欧地台西北地区波罗的地盾中部的芬兰、瑞典大部分和挪威、俄罗斯邻区古元古代—中元古代火山成因块状硫化物矿床。已知矿床以锌铜型为主，部分为锌铅铜型多金属矿床，含矿火山岩包括玄武岩-安山岩-英安岩建造，上覆有镁铁质到中性的枕状熔岩流，认为是原始岛弧环境，火山岩之上有泥砂质沉积岩，大部分矿床出现在长英质火山岩的顶部或顶部附近，空间上构成两个矿带发育上百个规模不等的矿床，以芬兰的奥托昆普和瑞典的谢累夫特为代表，已知大型矿床有瑞典的Aitik（铜120万吨，0.4%；银1500吨，5g/t；金90吨，0.3g/t，元古代）、谢累夫特（锌230万吨，2.3%；铜80万吨，0.8%；铅为20万吨，0.7%，元古代）、Falun（铜53万吨，1.5%；锌124万吨，4.0%；铅53万吨，1.5%，古元古代）和芬兰的Vihanti（铜9.8万吨，0.44%；锌1455.8万吨，8.1%；铅7.5万吨，0.25%，古元古代）、奥托昆普（铜98.1万吨，3.51%；锌17万吨，0.54%；钴5万吨，0.26%，古元古代，该矿床与中国的德尔尼铜钴矿床很类似）。3）东欧地台西缘、北美地台东缘和澳大利亚东缘的造山带东欧地台西缘的斯堪的纳维亚加里东造山带位于挪威大部和瑞典西部，延长超过2000km，宽250km。由一个中元古代波罗的地盾的结晶岩原地块和4个外来推覆体组成，外来推覆体主要由寒武-志留系组成，以寒武—奥陶纪火山岩和碎屑沉积岩为主，有少量前寒武纪杂岩，与中国的北祁连造山带十分类似，也是中志留世—早泥盆世的造山运动引起了构造地层单元的变形和变质，代表了古大西洋闭合的碰撞活动。火山成因块状硫化物矿床产于寒武—奥陶纪火山岩和碎屑沉积岩构成的外来推覆体中，认为至少可以划分为6个矿床群，产出环境复杂，按岩性主要为双峰式火山岩和蛇绿岩两种。双峰式火山岩如Trondheim矿区、挪威的Grong、瑞典的Vasterbotten矿区、瑞典Seekenjkk矿区、挪威Sulitjelma矿区和挪威Rana矿区，矿床赋存于晚前寒武—中晚奥陶世玄武岩中，或中奥陶世安山质火山岩中，下伏为长英质熔岩流和角砾岩中，矿床铜锌金属储量均小于20万吨，矿石品位Cu2.4%～1%、Zn1.2%～0.21%、Au0.3g/t。挪威的Hardanger矿区则产于蛇绿岩中。北美地台东缘的阿巴拉契亚是全球著名的加里东造山带之一，沿北美大西洋岸分布，北起加拿大的纽芬兰岛，经新不伦瑞克进入美国，长达3000多千米。阿巴拉契亚造山带分为东西2个主要构造单元，东部由蛇绿岩杂岩和岛弧（或弧后盆地）火山岩组成，蛇绿岩下部为超镁铁岩和辉长岩侵入体组成，上部由两厚层状枕状熔岩和沉积岩组成，块状硫化物矿床产于侵入体与火山岩之间；西部由发育在陆壳上的奥陶纪或奥陶—志留纪岛弧或裂谷火山-沉积岩组成，硫化物矿化产于下部石英杂砂岩长英质火山岩中，上部为泥质岩和镁铁质火山岩。块状硫化物矿床的产出整体表现为成群产出、分段集中的特点，大体可划分为北段和南段两部分。矿床成群产出以北段最为显著，该段主要位于加拿大境内，包括纽芬兰岛、新不伦瑞克和魁北克南东等3个集中区和美国缅因州部分地区，发育有规模不同的工业矿床100余个。南段延入美国境内，已发现不同规模矿床50个，大多数矿床与北段不同，产于前寒武纪原岩，为含基性火山岩夹层沉积岩的片麻岩和片岩中。阿巴拉