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1、1 9 9 8年 矿床地质 M I N E RA L DEPOS I TS第 1 7卷增刊 白银厂铜一 多金属矿床地慢流体 分异演化成矿模式初探 任秉深 ( 中国地质科学院西安地质矿产研究所，西安) 提要:该文在阐明矿床地恢流体成矿的大陆裂谷构造背景、双模式火山岩和地慢流体成矿 地质特征基础上，提出地慢流体由6 7 0 k m上下地馒间上升分异演化成矿模式。 关铃词:大陆裂谷双模式火山岩地娅交代事件地馒流体分异演化成矿模式白银厂 幢源矿物包裹体及同位素、大陆热点、大陆裂谷及大洋中脊附近的喷气活动以及发育的 地慢交代事件，说明地慢中存在着独立的地幢GH - O流体。白银厂铜一 多金属矿床慢源物质
2、 来源或壳慢混合来源证实了矿床形成过程中地慢流体做出的贡献。本文就白银厂铜一 多金属 矿床地慢流体上升分异演化成矿模式进行初步探讨。 1 白银厂矿田地慢流体成矿的大地构造背景 地幢流体上升切穿洋壳进人海底成矿，壳慢拆离断裂是其地球动力学基础。白银厂矿田 位于秦、祁、贺三联裂谷系的 N W W- S E E的北祁连裂谷支中。裂谷系是在震旦纪以来克拉 通化统一古陆基础上拉开裂谷序幕的。北祁连裂谷支 ( 带)据地球物理资料反映的深部构造 特征表明，地壳厚度达 5 1 k m，且具有多层结构和显示地慢物质冲人地壳的特征，而壳慢间 出现的异常上地慢表明白银厂矿田形成中曾有地慢交代事件的发生。裂谷带超壳层
3、断裂活动 给地慢流休上升和岩浆侵位、海底喷气、海底成矿、提供了构造先提条件。 2 白银厂矿 田细碧角斑质岩浆活动特征 2 . 1 细碧角斑岩系喷发层序及时代 矿区火山岩分别受东区 ( 小铁山矿床)和西区 ( 折腰山、 火焰山矿床)两个火山构造控 制，总体构成 一酸性火山弯隆构造。 火山 喷发序列为 早期始于东区的角 斑质 岩石喷发;中 期 为东西两区强烈的酸性火山喷发，铜一 多金属矿床的形成与酸性火山喷发具时空的一致性， 且层位上小 铁山多金属矿床偏低， 折腰山、 火焰山 铜锌矿床偏高;晚 期为西区的 细碧质岩浆 喷发。并呈现由浅海向 深海递进的海洋环境。根据酸性火山岩中铅石U - P b 法
4、获得的测年， 将火山岩与矿床形成时代定为中寒武世。 。 任秉深男 ，1 9 3 9年生 ，研究 员 ， 长期 从事海 相火 山岩与 矿产地 质研究 。邮政编 码 : 7 1 0 0 5 4 矿床地质1 9 9 8年 月，.J日月J， 2 . 2 白银厂矿田火山岩桨活动特征 白银厂细碧岩和石英角斑岩为具不同源岩浆系列的双模式火山岩套。细碧岩微量元素和 同位素研究表明，细碧岩的原始岩浆系上地慢石榴石二辉橄榄岩经 巧%部分熔融的玄武岩 浆形成， 源E为富化地慢，即 不均匀 被交代地慢;白 银厂细碧质岩浆为受到不同 程度混杂的 玄武岩浆，其棍染程度据 N d同位素粗略估算，从总体质量来说，由7 7 .
5、 9 %的地幢物质与 2 2 . 1 % 陆壳物质混染而 成，E N d 二 0 . 5 一4 . 4 , e s r = 0 . 7 0 5 1 7 。石英角斑岩伴随地慢流体上升 形成 ，与矿床具有时空一致性，岩石具有富 F e , Mg , S r , C o , C r 等基性岩石相容元素和 K, T h , P , B a , L e 等大离子亲石元素高度富集，表明酸性岩浆来源壳慢混合层或由上地慢 衍生的下地壳部分熔融。 E N d =一 8 . 5 6 , e s , = 0 . 7 0 6 4 5 , R b / S r = 0 . 3 1 8 0白银厂细碧角斑系 属偏碱质岩石，
6、钠质细碧 岩最高碱度咬0 + N a 2 O 二 6 . 5 %、 钾细碧 岩最高为8 %一 9 %，石 英 角斑岩6 %,钾石英钠长斑岩为 1 4 , 1 7 %，白银厂矿 田岩浆活动具有强烈的碱交代过程。 3 矿床成矿特征 1曰，、d.，.，阅，月1.口.，月，J.1.月口 白银厂矿田由东部小铁山、四个圈、铜多金属矿床群和西部折腰山、火焰山铜锌矿床群 组成。矿体与酸性凝灰岩共生，二者以整合或断裂滑移接触。并与膏盐层、重晶石岩、硅质 岩、碳质千枚岩伴生。 3 . 1 矿床流体包裹体与矿石成分特征 矿石气液相流体包裹体的激光拉曼探针主要成分为C O 2( 或C O )和姚。 ， 其次为从S ,
7、 S 0 2 , C H q , H 2 , N 2 等， 与慢源包裹体化学组成基本一致，但矿石流体包裹体更富含H 2 0 , 白银厂流体包裹体化学成分与慢源包裹体化学成分一致说明成矿流体可能源自地慢的演化流 体。白银厂流体包裹体金属元素和挥发分测定其含量 ( 1 0 - 6 )为: S i 5 0 0 0 0 , F e 4 8 9 7 一 1 0 0 0 0平均 5 0 2 4 . 4 9 ) , C a 5 6 . 6一 1 4 2 . 6 6( 平 均 8 5 . 5 8 ) , N a 6 . 8一2 5 9 6 , 7 7( 平均 1 3 0 1 . 7 9 ) , K 5 . 2
8、 一1 6 5 . 9 6( 平均 8 5 . 5 8 ) , M g 1 2 一5 0( 平均3 1 ) , T i 1 0 0 , C u 1 0 0 0 , A g 1 0 , F O . 8 , C 1 9 3 , 8 ，包体中富含有大离子亲石元素 K, T i ，矿石成分中亦富含 B a , P和 C e 伦6 . 3 3 ( 1 0 - b ) ，其矿石稀土元素球粒陨石标准化分布型式具右倾型特点 L a / L u = 1 . 2 5 一 2 1 9 . 8 6 ， 轻稀土元素富集。喷气硅质岩 : s , = 0 . 7 0 9 8 0矿石组分富含大离子亲石元素和硅质 岩高的铭同位
9、素初始值表明，矿石物质组分来源于富化地慢 ，即被交代了的地慢。 矿 石物质组分主要是F e , S和C u , P b , Z n 及微元素 G o , N i , S e , T e , S b , B i , G o , I n , G e 等，其矿床主金属类型受成矿流体温压等物理化学条件控制。黄铁矿 S / S 。 值为 9 0 0 0 一1 7 0 0 0 , C o /Ni 值为2 . 1 3 - - 6 . 5 , S e / I e 值为0 . 9 一 2 6 . 5 、 指示矿质系深部来源。伴随矿床 成矿作用的同时， 地球深部C 0 2 脱气或去挥发作用明显， 形成了碳、 硅钙
10、质岩石或矿物。 深部去C 姚 作用在矿体中 或近矿围岩形成斑点状 F e , M g , C a 碳酸盐矿物， 逸人海水中的 C 姚则形成方解石， 其 护 3 C =一 0 , 3 % 0 一一 1 . 7 % 0 0矿床或矿体附近发育碳质的黑色岩系， 一些研究者 ( 杜乐天，1 9 9 6 )认为属 “ 地慢流体肇事” ，矿床缺乏化石、黑色岩系出现及海 底缺氧事件与地慢流体进人 海底成矿的强还原性质直接有关。 海底火山 喷硫作用，尚可见到 重晶石层和膏盐层形成，膏盐层 8 0 S 为 一 0 . 9 % 0 0 第 1 7卷增刊任秉深:白银厂铜一 多金属矿床地幢流体分异演化成矿模式初探9 9
11、 5 3 . 2 矿床同位素组成特征及来源分析 氢氧同位素组成: 6 件块状矿石中石英包裹体氢氧同位素测试结果为S D变化在一 7 1 % . 一一 9 5 % 0 ，平均 一 8 1 % 0 , 5 1 8 0在 + 6 . 1 % 0 一+1 0 . 4 % 0 ，平均+9 . 8 % 0 0氢氧同位素组成特征 表明、成矿流体水为源自地慢的初生水，5 1 8 0偏高与流体包裹体氧化性气体组分所占比重 偏大一致。两件后期热液含铜石英脉石英包裹体氢氧同位素组成平均为 8 D =一 8 1 % 0 ,护 6 0 二+1 0 . 7 % 0 ，可能有地表水参与而使成矿流体具壳慢来源性质。蚀变岩石氧
12、同位素测试结 果，3 件绿泥石片岩 护8 0变化在+1 . 6 % 0 一+7 . 9 % 0 ，平均 +5 . 0 % 0 , 4件绿泥石化酸性凝灰 岩、凝灰熔岩 5 1 8 0变化在 +7 . 5 % 0 一+9 . 3 % 0 ，平均 +8 . 3 % 0 ，与幢源岩浆岩氧同位素组成 ( 6 1 8 ( ) =+ 5 . 5 % 0 一+ 9 . 5 % 0 ) 基本一致。 硫同位素组成:白银厂不同矿物硫同位素测定计 2 0 0 余件，重硫富集顺序是黄铁矿)黄 铜矿磁黄铁矿闪锌矿黝铜矿方铅矿。5 3 4 5变化范围为 一1 . 2 % 0 一 + 6 . 0 % 0 ，集中在 十 3 %
13、 0 一+ 5 % . ， 表明硫源 来源均一。O s 值靠近。 、和陨石硫 ( 3 3 4 s 之一 0 . 4 % 0 一+ 1 . 7 % 0 ) 范围及附近，可能系深部硫源在上升进人海底经分馏再平衡的初生硫。 铅同位 素组成:矿区 1 3件矿石和方铅矿铅同位素组成为2 0 6 P b / 1 0 “ P b = 1 7 . 1 2 3 - 1 8 . 1 1 6 ; 1 1 7 P b / z 0 0 P b = 1 5 . 1 2 2 一1 5 . 8 8 5 , 2 0 8 P b / 0 “ P b = 3 6 . 1 3 5 一3 8 . 0 4 5 ;( 值为8 . 0 4
14、一8 . 2 9 , ( 值为 2 9 . 8 -3 9 . 4 7 , K ( T h / U)值为3 . 4 6 -4 . 1 1 ，矿石和方铅矿铅同位素组成与火山岩铅 同位素 组成一致。与地慢同位素组成对比 ( 2 0 6 P b / 1 1 4 P b = 1 7 . 7 3 0 , 2 0 7 P b / ,2 1 4 P b = 1 5 . 4 5 5 , 2 11 P b / 1 0 4 P b = 3 7 . 3 9 5 ) 仍有组成上的 差别。由于成矿流体来自 不均一地慢， 地慢中储集了不 同含量U , T h ， 铅同位素组成经历了两个以上阶段 U - T h - P b
15、体系的演化， 铅同 位素组成具 有壳慢来源性质。 4 地慢流体时空分异演化成矿模式探讨 4 . 1 地帷流体的来源与性质讨论 大洋玄武岩和慢源岩包裹体研究认为，地慢中的 C - H - O流体是种高密度高温的超临界 流体， 其中 主要挥发分为姚O和C 0 2 ，含少量 F , C l , S , P 等及 惰性气体组分， 并溶解了 大量常量和微量元素 ( N a v o n , 1 9 8 8 ;曹荣龙，1 9 9 5 , 1 9 9 6 ) 。地慢金伯利岩发现 自然铁、 铜、锡、硅铁石、二硅铁矿、碳化钨等矿物 ( 赵磊等，1 9 9 3 ) ，表明地慢具有丰富成矿物质， 而上地慢条件下H 2
16、 O蒸气对S n 和亲铜元素的 强搬运能力的实验 研究 ( D u r a s o v a , 1 9 9 3 ) ， 说 明地慢流体具有将成矿物质搬运到海底并成矿的能力。根据 H e - A r 同位素体系示踪指示地 慢流体的源区和细碧岩导源上地慢以及大陆裂谷构造背景，可推断地慢流体源 自6 7 0 k m处 的上地慢与下地慢间的储集层，源区属地慢往型。 4 . 2 地慢流体上升与下地壳重熔 地慢流体上升，保留有 自身的高温特点，但压力降低。当地慢流体上升至上地慢时，因 上地慢 顶部角闪 石的 稳定存在而消 耗了流体H 2 O ， 使地慢流体变得更富 含C O : 或C O， 导致 慢源C - H - O流体产生分异作用， 但自 身的高温特点致流体中挥发分难以 形成固体矿物。地 慢流体进人地壳，在较高地热温度和挥发组分作用下，地慢流体与地壳发生交代作用并使壳 下层熔融，此时出溶的流体与熔体共存。据石英角斑岩的斑晶石英岩浆包裹体资料，地慢流 矿床地质 1 9 9 8年 体富含有S i , A 1 , M g , C a , N a , K , M n , P 常量元
