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1、矿 床 概 述一、VMS定义：Franklin et al. (1981) Barrie and lIannington(1999), La.rge et al. (2001b) 等认为火山块状硫化物矿床是受层状地层控制的硫化物集合体，成因上与同期火山活动 有关，喷流沉淀于海底。矿体可分为两个部分，一是整合型的块状硫化物透镜体60% 硫化物含量)，而是不整合型脉状矿体，往往在下部层序中出现。VMS与VHMS、VAMS 并不可以完全等同，VMS强调成因上与同期火山活动机制有关系，并不认为矿体一定赋 存在火山岩石中，还可以赋存在与火山活动相关的火山或者沉积层序中。二、区分SEDEX、VMS、条带状
2、磁铁矿、浅成低温热液矿床形态上相似和产出相伴生的矿石类型应该加以区分。其中SEDEX矿床和条带状铁矿 床会经常与VMS矿床相伴生。其中SEDEX矿床在产出环境上形成于大陆边缘裂谷环境， 而VMS矿床形成于初始裂开岛弧地区；金属矿物成分上前者Pb-Zn 土 Ag为主，后者为 多金属杂合;最重要的是形成机制的不同，后者为变质的海水携带者金属离子和硫离子， 前者为盆地卤水携带者主要的金属离子类型和外来的硫离子(如生物来源的硫和海水中 硫酸根的转变)(Lydon, 1995).。条带状磁铁矿建造也会和VMS矿床相伴生，通常产出在VMS矿床末梢呈大面积分布， 由低温热流体中成矿金属卸载形成。(Gross
3、, 1995).虽然被解释呈大面积的盆地流体作 用形成，但是在地球化学微量元素蛛网图上有相似之处。(Peter and Goodfellow, 2003).在地表火山环境下产出的浅成热液低温贵金属矿床与VMS矿床有着相同的高级泥化 带和叶蜡石化现象。(e.g., Poulsen and Hannington, 1996; SUUtoe et al.,1996; Hannington and Herzig, 2(00).但是VMS矿床成因流体为变质的海水，很少为火山热液。 而浅成低温热夜贵金属矿床的流体多为火山热液或者多种流体的混合。三、形成环境、机制VMS主要产出于碰撞环境中的拉裂扩张部位(洋
4、-洋，洋-陆碰撞)，随着开裂，沉 陷，热的软流圈地幔物质挤入地壳基底而导致地壳变薄，从而形成双峰地幔来源的铁镁 质火山作用和地壳来源的长英质火山机制。裂开带中的火山活动就证明了浅部和中部地 壳同成因的侵入活动。造成毗邻火山岩层和沉积岩层中包含的海水的加热和变质。扩张 岛弧环境可以由初始岛弧玄武岩和高硅流纹岩由英云闪长岩和奥长花岗岩岩墙和岩床 侵入体辨别。形成机制：热传递水岩反应导致金属离子的淋滤同时在VMS矿体下部的半整合蚀变 带中形成了热液对流体系。这种长时间的循环体系会把深部的矿物质通过深部渗透性断 裂带到海底卸载形成所谓的VMS矿床。在有些地区也发现了金属矿物质直接来自次火山 岩浆的现象
5、。矿体中金属含量的多少是由反应带中流体的温度，PH值，上升过程中的冷却速率， 海底液体的混合数目所决定的。通过与玄武岩反应形成的流体最高温度为350-400度， 通常与CU-Zn矿床伴生，Pb矿少量出现。如果是与沉积岩和长英质火山碎屑岩反应形成 的流体产出Pb+Zn+Cu矿石，通常有较高的(Zn+Pb) /Cu的值。Au的矿化可以出现在任意 一种环境中，主要是受温度，Ph值，As,区域提炼再分配，岩浆成分的加入，沸腾和沉 淀机制。海底的成矿作用使得VMS可以形成大规模类型的矿床。四、分类：VMS的分类方法有很多种，不同学者从不同角度提出了不同的划分方案，以往的划 分依据主要可概括为：容矿岩石、
6、矿石组成或成矿元素组合、大地构造背景等。如可以 基于矿物成分划分为Cu-Pb-Zn三角图划分法，富Au矿床。也可以基于地质环境划分或 者是围岩组成划分。但是分类方法优劣并存，例如Cu-Pb-Zn三角图划分法很容易使用， 但是却没有描述矿床的产出环境和可预测的储量。按着地质环境划分比按照成分组成划 分比较客观，同时对找矿也具有一定的指示意义。这里我们通过岩石地层学方法基于在 矿形成同时产出的火山岩和沉积岩岩层单元为依据进行划分，在Barrie and Hannington （1999）的基础上经行扩展。经典的Franklin（2005）分类方案：Franklin（2005）根据同时期断裂或主侵入
7、体所围限的岩石地层体系对VMS （火山 成因块状硫化物矿床）（表1.2）类型进行划分，该体系主要依赖于在给定背景下与矿 床同时形成的主要火山岩和沉积岩岩石单元组合。岩石地层分类方案是建立在以岩石组 成为基础的Barrine and Hannington（ 1999）方案之上，并进行扩展。该分类方案是 基于在一个矿区中整个火山岩-沉积岩的旋回或者组合特征上，这个岩石组合的分布可 能从数百平方米到20多平方千米之广。VMS按照岩石层位学可以分为五类1，双峰式铁镁质环境（bimodal-mafic-settings）（eg:Noranda, Urals）初始俯 冲裂开的岛弧上环境，多数为熔岩并含有2
8、5%的长英质火山岩。2，铁镁质环境（mafic settings） （e.g., Cypms, Oman）产出于初始岛弓瓜后地区， 主要围岩为蛇绿岩和10%的沉积岩。3，泥火山-铁镁质环境（pelitc-mafic settings） （e.g. , Windy Craggy, Besshi） 产出于成熟的弧后环境含有相似的泥质岩和玄武岩组成。4，双峰式长英质环境 （bimodal settings） （e.g., Skel1efte. Tasmania）形成 于俯冲的大陆边缘未成熟弧后地区，30%-70%的长英质火山岩系列5，长英质环境（siliclastic-felsic settigs）
9、：俯冲过程形成的成熟的陆缘弧 后地区。主要是陆源的沉积物和火山碎屑物质。前三种主要矿产种类是Cu+Zn，后两种可以出现Pb。然后五中亚类中又可以根据主 导是熔岩相，火山碎屑相或者沉积相划分出下面的次类。前三种双峰式铁镁火山岩，铁 镁质火山岩，长英质火山岩，泥质岩-铁镁火山岩与洋内俯冲直接相关，对应的事初生 的岛弧裂谷环境（1类型）到一个成熟的弧后裂谷环境（2,3类型）。在太古代绿岩带中， 1类型也包含地幔柱环境，3类型包括海山建造和弧后火山机制。双峰式长英质火山岩（4 类型）和硅质碎屑-长英质类型（5类型）主要行成于洋陆边界和陆缘弧后系统环境。4 类型主要行程与初始的俯冲陆缘岛弧环境，5类型行
10、程与成熟后的陆缘弧后盆地环境。 1,2,4中以火山质岩石为主体相而3,5中主要是沉积相岩石。随后我们把在洋中脊处产出 的VMs矿床归入第2类中，因为他们的岩石学和矿产类型特征相似除了（morb vs. arc-tholeiite-boninite地球化学上特征的差异。六、不同类型对应的岩石学、构造环境、蚀变类型表1.2 Franklin（2005）VMS划分类型以及蚀变类型对比矿床类型构造背景岩石组合以及例子下盘（footwall） /岩管蚀变 特征双峰 式镁 铁质 类型熔岩相为主洋内俯 冲初始 张裂的 双峰式 火山弧 环境玄武岩为主，长英质火山岩可达 25% （主要成分：枕状块状玄武质 熔岩
11、流，长英质熔岩流以及岩穹 窿；次要成分：长英质、镁铁质 火山碎屑岩，陆源沉积岩砂岩、 泥质岩以及碎屑流）宽：长=1:10，发育良好的管 状蚀变（Po-Cpy），中心铁绿 泥石化土硫化物核，边缘为 Mg绿泥石化土绢云母（Py-Sph），局部硅化，多数 含豆荚状滑石+磁铁矿火山 碎屑 岩相 为主宽：长=1： 2,弱发育或贫蚀变 带，中心石英土硫化物 （Cpy-Po 土 Py），边缘绢云母 +铝硅酸盐（Sph），可出现 Fe碳酸盐镁铁质类 型成熟的 洋内弧 后环 境，一 些与转 换断层 相关虫匕绿岩为主以MORB玻安岩岛 弧玄武质枕状熔岩和大量玄武质 熔浆为主，少量长英质熔岩或岩 穹（包括少量斜长花
12、冈石），少 量超镁铁质熔岩或侵入石；同火 山作用镁铁质岩墙高达50%，少量 沉积物宽：长=1:5，与双峰式-镁铁质 背景下的以熔岩为主的亚类 相似，中心主要为绿泥石-石 英带，绢云母蚀变较少泥火山-镁 铁质类型成熟大洋弧后环境近似相等的玄武岩和泥质岩石， 或泥岩为主；玄武质岩墙可达 25%，少长英质火山岩（5%）， 沉积物为碳酸质泥岩（主）、粉 砂岩宽：长=1:3,界限清楚的管状 蚀变分带，cpy + py + po ； 中心石英+绢云母土绿泥石， 外部绿泥石蚀变，可出现滑石双峰 式长英 质 类型A，低 硫型大陆边 缘弧后 初始裂 陷长英质火山岩占火山岩的 35-70%，玄武岩占20-50%，
13、沉积 物约为10%；长英质火山碎屑岩与 玄武质-玄武安山质熔岩、岩墙、 岩筒很常见。A,宽：长=1:2,界限清楚的管 状到面状蚀变带，cpy + py； 石英+硫化物核，绢云母+Mg 绿泥石外圈层；蒙脱石+浮石 边缘蚀变，一些矿体有菱铁 矿，边缘少量高岭土出现。B,宽：长=1:2，界限不清楚 cpy-py-sph管面状蚀变分带 分为石英-绢云母一硅铝质 核；石英-绢云母-黄铁矿（粘 土）外蚀变带B、高 硫型硅质碎屑-长 英质类型成熟陆缘弧后环境硅质碎屑岩最高达80%左右，长英 质火山碎屑岩及其侵入岩可达 25%，镁铁质侵入岩和火山岩大约 10%；，宽：长=1:1，界限不清楚的 层状蚀变分带，c
14、py + py； Mg- 绿泥石-绢云母-石英核，外边 缘绢云母蚀变七、矿体特征一些观察表明矿体的品级和尺寸有以下特点：1,对于所有的矿体类型，Cu和Au的含量都很相似， 硅质碎屑长英质类型除外，其亏损Cu，镁铁质和泥质岩镁铁质类型轻微富Cu，大量富集金，贫Zn。2,两种长英质类型的Pb含量比镁铁质类型的Pb含量要高。（Franklin et al., 1981）;3，长英质为主类型的Ag 含量较高，尤其是双峰式的长英质岩石类型。4，火山岩为主的类型通常规模相似，铁镁质类型的较小。 与沉积物相伴生的两类类型通常矿体尺寸较大，硅质碎屑和长英质类型通常是其他类型的两倍。表1.3 Franklin（
15、2005）VMS矿体特征对比矿床类型构造背景透镜状-块状矿石形状和成分下部管状矿体性质和组成双峰式 镁铁质 类型洋内俯 冲初始 张裂的 双峰式 火山弧 环境球根状，纵横比2:1-4:1，Cu-Zn； 矿物颗粒粗大，分带性良好，Cu 矿核。半径 =块状矿体；垂向延伸（20-500m），界限清晰，cpr-po核，富sph的网脉状 矿体镁铁质类 型成熟的 洋内弧 后环 境，一 些与转 换断层 相关球根状，纵横比：1:2，Cu-Zn； 更加富Au；矿物颗粒粗大；有些 有分带性。半径 =块状矿体；垂向延伸（100-500m），界限清楚， cpr-po核，富sph的网脉状 矿体泥火山-镁 铁质类型成熟大洋弧后环境平板状-球根状，纵横比3 : 1-50:1 ； Cu-Zn-Co；矿物晶型良 好半径 块状矿体，平坦状， po-cpy + py-sph,下部是层状 蚀变分带双峰式 长英质 类型大陆边 缘弧后 初始裂 陷球根状；纵横比：2： 1； Zn-Pb-Cu半径二块状矿体，平坦状-圆锥 状；核部py-cpy + po,边界 py-sph硅质碎屑-长 英质类型成熟陆缘弧后环境平板状，纵横比：5:1-20:1,Zn-Pb 可能有Cu半径 块状矿体；平坦状-层 状 py-cpy-po，边缘 py +quartz + sph+ga八、VMS形成年代通过表格1.3，可
