海底热水成矿系统中的流体端员与混合过程:来自白银厂和呷村VMS矿床的流体包裹体证据

古今海底热液流体系统是人们关注的重要科学问题,正确识别流体系统中不同来源的流体端员及其混合-分离过程,是深刻理解海底流体系统及火山成因块状硫化物(VMS)矿床成因的关键。本文选择了我国境内两个典型的VMS矿床:甘肃白银厂矿床和四川呷村矿床,分别对上部块状矿带和下部脉状-网脉状矿带进行了系统的流体包裹体研究。研究表明,海底热液成矿流体系统是一个富集CO_2和CH_4的NaCl-H_2O流体系统。在此系统中,至少已鉴别出5种端员流体,即(1)低温 (<150℃)高盐度(>12wt％NaCl)卤水;(2)高温(>320℃)高盐度(>14.5wt％NaCl)流体和(3)高温(>350℃)中盐度(10～16wt％Nacl)富气流体,以及(4)低温(～100℃)低盐度(2～5wt％NaCl)流体和(5)中温低盐度流体,它们构成了3个相互分离的温度-盐度演变趋势或混合途径。)低温高盐度卤水封存于卤水池中,在呷村矿床,卤水池发育在海底凹陷盆地热液区内,在白银厂矿床,卤水池则发育在海底之下的多孔火山碎屑岩单元及穿透性断裂破碎带内。高温高盐度流体和高温中盐度富气流体均来自矿区下部浅位岩浆房,前者以液态富金属H_2O流体为主,通常与冷海水发生混合;后者以富CO_2和CH_4的气体为主,高温(>450℃)下呈相对独立的气流存在,至到250～260℃才作为液相混入成矿热液流体中。

东北非VMS矿床地质特征与研究进展

东北非地区主要包括埃及、苏丹、厄立特里亚和埃塞俄比亚。该地区金、银、铜、锌等矿产资源丰富,主要矿床类型为VMS(火山成因块状硫化物)矿床。自发现Ariab、Bisha等大型VMS矿床以来,各国矿业公司在东北非地区开展勘探和开发,并新发现大量矿床,铜、金等矿产资源量不断增加。通过对区域内各国VMS矿床的勘查、研究进展进行梳理和总结,以期为本地区开展矿产勘查和投资开发的企业提供参考。区内VMS矿床围岩多为双峰式偏长英质火山岩,与火山弧岩石组合有一定相关性,主要控矿因素为剪切带、褶皱和具有一定特征的变质火山沉积岩系,矿床形成集中于3个阶段,时间跨度为890~695 Ma,矿床形成于两类古构造环境,即洋内汇聚板块边缘的岛弧环境和弧后盆地环境。许多矿床都经历了近地表氧化和表生富集作用,金和铜在浅层相对富集。已发现的矿床主要位于东北非努比亚地盾偏中北部地区,集中于Barka、Gabgaba、Eastern Desert地体,找矿有利区位于Barka、Nakasib、Keraf、Nugrus缝合带附近。

VMS矿床成矿流体的组成、来源及作用机制

ＶＭＳ矿床是一类非常重要的有色金属矿床，其成因与火山岩及海水密切相关。流体包裹体成分及氢氧同位素特征表明成矿流体主要为加热的海水，可能有岩浆水的参与。渗入火山岩层的海水在深部热源作用下发生对流，并萃取了火山岩中的金属。成矿流体在海底喷溢，与海水混合反应，造成矿石沉淀。整个成矿演化过程经历了复杂的流体—岩石反应和流体—流体反应，这些反应在成矿中起着非常重要的作用。

甘肃白银厂折腰山VMS矿床蚀变带元素迁移及定量计算

折腰山矿床是甘肃省白银厂矿田内最典型的火山成因块状硫化物(VMS)矿床,赋矿围岩主要为奥陶纪石英角斑凝灰岩,属于FⅡ类流纹岩,为弧后环境的产物,在海底对流循环成矿作用过程中,遭受强烈的热液改造,形成了多种类型的蚀变。文章将折腰山矿床蚀变围岩分为弱蚀变带→绢云母硅化带→绿泥石化带→矿化带,利用蚀变趋势图解和质量迁移计算等方法,定量揭示了热液蚀变过程中元素的迁移规律。研究表明:①从弱蚀变带→矿化带,蚀变强度逐渐增大,主量元素P、Mn有一定活动性,二者的迁移量分别为-8.8%～8.8%和-1.8%～9.9%,但迁移趋势不规律;Si迁移量变化范围较大,为-16.2%～83.73%;Na、Ca、Sr大量迁出,其中Na、Ca最大迁出量分别可达-3.11%和-2.71%;Mg、Fe依次迁入,并在绿泥石化带中达到最大值9.49%和69.73%;K在绢云母化带中迁入量出现峰值1.6%,其后逐渐迁出,最大可达-2.22%;Rb的迁移行为与K一致;②高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf等在热液蚀变过程中相对保持惰性;Al、Ti及Y表现为弱活动性;③主要成矿元素Cu随蚀变强度的增大,其迁入量有递增的趋势,Pb、Zn在矿化带中迁入,其余各带均为迁出;④热液活动过程中,SiO_2活化再沉淀,形成硅化蚀变;K的迁入形成绢云母化,并消耗了H^+,使热液酸度减小;Mg、Fe的迁入在还原环境下形成绿泥石化,并伴随金属硫化物的沉淀。因此,折腰山矿床中的绿泥石化可能是导致矿质发生沉淀的重要蚀变作用,其在勘查工作中可以作为寻找VMS矿体的重要标志。

VMS矿床的后期改造对中国阿尔泰山原生VMS矿床的影响

作为Cu-Pb-Zn资源的主要提供者之一,火山成因块状硫化物矿床(VMS矿床)具重要经济价值。该类矿床经火山喷流沉积形成,并常遭后期改造,主要包括变形作用、变质作用和再活化作用。中国阿尔泰山拥有丰富的VMS矿床,成矿大致经历了早—中泥盆世火山喷流沉积期和二叠—三叠纪变形变质改造期,使原生VMS矿床的矿物结构、矿石构造、矿体形态、矿床空间结构等矿床地质特征变得复杂。重视后期改造对区内原生VMS矿床的影响,对理解VMS矿床形成演化和指导区内找矿勘查具重要意义。

厄立特里亚阿斯马拉VMS矿床S、Pb同位素对成矿物质来源的约束

阿斯马拉(Asmara)地区位于非洲东北部的厄立特里亚,是重要的VMS型矿床成矿带。对其矿石结构特征和成矿物质来源的分析研究有利于区域成矿规律的总结。在分析矿床成矿地质条件的基础上,研究Emba Derho和Debarwa VMS型矿床的矿石结构特征、矿石硫、铅同位素组成及闪锌矿中的流体包裹体特征。结果表明:Debarwa和Emba Derho矿床成矿作用在经过VMS过程之后,其后期的变形变质过程对成矿的改造和叠加作用有限。闪锌矿中的流体包裹体研究显示其成矿流体具有低盐度、中-高温的特征。Debarwa和Emba Derho矿床中黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿等原生硫化物矿物的δ^(34)SCDT值变化范围较窄,数据集中在0.01%~0.48%之间,重晶石S同位素为高正值(δ^(34)S=1.66%~1.73%),具有地幔硫和海水硫的混合来源特征。Debarwa和Emba Derho矿床矿石铅同位素组成稳定,显示正常铅的特征。对矿石铅同位素进行特征参数示踪、铅构造模式示踪和Δβ-Δγ图解示踪的结果表明:Debarwa和Emba Derho矿床中矿石铅主要为地壳与地幔混合的俯冲铅。

厄立特里亚Gogne矿区VMS型矿床地质特征及找矿前景分析

Gogne矿区位于厄立特里亚西南Bisha-Zara成矿带内,该成矿带已发现Bisha超大型VMS矿床及大型Zara金矿床。Gogne VMS矿床主要赋存于“双峰式”火山岩系中,形成于中酸性火山喷发及沉积期。火山沉积作用是矿床的首要控矿因素,具有明显喷流沉积特征。钻探取心硫化物矿石具他形晶粒结构,块状构造、稠密浸染状构造。热液蚀变与矿化关系密切,主要有硅化、钾长石化、碳酸盐化、黄铁绢英岩化,沿石英脉或构造裂隙可见闪锌矿化、黄铜矿化、孔雀石化、黄钾铁矾化等。矿体具典型的双层结构,上部为似层状、透镜状的块状硫化物矿体,下部为浸染状、细脉状—网脉状或含矿蚀变体。结合化探圈定的2个甲类异常,物探异常及VMS矿床低阻、中低磁特征圈定的4个较好异常区,对比Bisha矿区VMS矿床特征,综合分析Gogne矿区具有成为规模大、资源潜力高的VMS矿床富集区。

西南三江老厂VMS型Pb-Zn多金属矿床成矿作用:流体包裹体和硫同位素证据

老厂Pb-Zn多金属块状硫化物矿床是西南三江特提斯造山带内目前唯一报导的与OIB火山岩有关的VMS矿床,关于其成矿流体性质和成矿物质来源,以及由此约束的成矿作用过程依然值得深入研究。本文基于对该矿床Ⅰ号矿体群块状矿体和网脉状矿化系统的野外观察和矿相学研究基础上,选取部分块状矿石中的方解石和网脉状矿化中的石英开展流体包裹体热力学研究,并对各类矿石的硫化物进行硫同位素分析。结果显示,两类矿石的原生流体包裹体均属于NaCl-H_2O体系,块状矿石成矿流体温度110~158℃,盐度13.2%~18.7%NaCleqv;网脉状矿化成矿流体温度186~371℃,集中在246~339℃,盐度3.6%~19.8%NaCleqv,集中在6.9%~16.8%NaCleqv。从下部网脉状矿化到上部块状矿体的成矿温度降低,反映较高温度的成矿热液沿喷流通道上升至海底面与海水作用并降温。该过程中流体盐度并未发生明显下降,推测成矿前海底可能已存在较高盐度的卤水。各类矿石硫化物δ^(34)S值基本一致,均在-0.69‰~1.32‰,组成稳定(极差仅2.01‰),呈集中于零值的分布特征。共生硫化物对中δ^(34)S黄铁矿>闪锌矿>方铅矿,说明硫同位素基本达到分馏平衡。硫化物集中零值的硫同位素组成,既不同于由海水硫酸盐无机还原造成的明显正δ^(34)S值,也不同于有机(细菌)还原造成的明显负δ^(34)S值,因此提出硫来源于矿体下盘基性火山岩,通过海水循环淋滤含矿岩系或者直接源于浅部岩浆房的释气作用。综合前人C-H-O-Pb同位素组成研究结果,认为老厂VMS型矿床形成过程中发生过岩浆释气作用,为成矿提供了硫和金属成矿物质、以及初始成矿流体。

新疆北部VMS矿床地质特征及成矿规律

VMS矿床是中亚造山带的重要矿床类型,在新疆中亚造山带(即新疆北部)主要分布于阿尔泰和东天山的阿舍勒、克兰、麦兹和卡拉塔格矿集区.含矿层位主要有下‒中志留统红柳峡组、上志留统‒下泥盆统康布铁堡组下亚组和上亚组、下‒中泥盆统阿舍勒组和下石炭统小热泉子组海相火山沉积岩系.矿区发育喷流岩,如含铁碧玉岩、重晶石、硅质岩、铁锰质大理岩、黄铁矿层、绿泥石岩.VMS成矿系统中发育多种矿化类型,“双层结构”(层状或透镜状矿体和补给通道相脉状矿体)是其中之一,还有与火山热液有关的脉状矿化、与次火山热液有关的脉状和浸染状矿化.VMS矿床形成于3个成矿期,即早‒中志留世(428~438 Ma)、早‒中泥盆世(379~413 Ma)和早石炭世(332~359 Ma).硫来自下伏火山岩、海水硫酸盐无机还原作用和硫酸盐细菌还原作用.成矿流体以中低温(300~120℃)低盐度(2%~10%NaCleq)为特色,成矿流体为深循环海水混合不同比例的岩浆水.VMS成矿系统中由于受火山机构、岩相、矿化类型、矿化部位、成矿流体来源、物理化学条件等因素影响,造成了成矿元素组合复杂.

厄立特里亚碧沙VMS铜锌金矿床勘查与发现

文章对厄立特里亚碧沙VMS铜锌矿矿床勘查与发现过程进行了简要介绍,对同类型矿床的勘查具有借鉴意义。

便携式元素分析仪在埃塞俄比亚特拉喀密提VMS型矿床勘查中的应用

文章简要介绍了新型Niton XL3t500分析仪的性能及工作流程,结合该仪器在埃塞俄比亚北部特拉喀米提矿区土壤测量中成功应用的实例,论述了其在矿产资源快速评价中的重要作用。

阿舍勒矿集区VMS型铜矿床多尺度结构模型

基于经济合理性考虑,找矿勘查实践过程通常分阶段控制风险,对于已知矿区深边部找矿勘查,须从实际出发分阶段考虑矿床勘查模型,即矿体勘查通常应遵循由点及面、由浅至深、矿床勘查由已知到外围的勘探过程,类比前人提出的对实践找矿有重要指导意义的南岭钨矿找矿“五层楼+地下室”结构模型思路,本次研究在前人对阿舍勒矿床模型的多年研究成果认识基础上,结合实际勘探过程.

四川呷村VMS多金属矿床的区域变质变形改造——露头和显微构造的观察

四川呷村富银多金属矿床是一个晚三叠世形成的块状硫化物(VMS)矿床,后又经历了绿片岩相条件下的区域变质变形作用改造。野外研究和室内组构观察表明,该矿床出露的似层状矿化体形状是区域构造"重构"的结果;不同硫化物的不同变形习性,构成了脆性—塑性变形组构共存的复杂样式,矿石的条纹和条带状构造主要是"软"硫化物矿物塑性变形引起的机械再活化作用的结果。各矿化体目前的产状和空间关系主要受后期构造变形控制,矿化体的初始空间展布需要甄别和恢复。

东天山卡拉塔格矿带红海VMS型矿床S、Pb同位素地球化学研究

红海早古生代块状硫化物矿床是近年来在东天山新发现的典型VMS型矿床，赋存在一套早古生代海相岛弧火山岩-火山碎屑岩中，是由上部透镜状块状矿体和深部脉状-网脉状矿体组成。文章对该矿床开展了系统的S、Pb同位素地球化学研究，拟揭示其成矿物质来源。本次分析获得金属硫化物的硫同位素护。S值：黄铁矿〉闪锌矿〉黄铜矿，且接近于0‰（-0．8‰～6．0‰）；而重晶石的铲0S值为高正值（27．4‰～29．9‰），这与世界大部分VMS型矿床的硫化物830S值一致；矿床硫主要来自于下盘岛弧火山岩硫及与少量海水硫酸盐无机还原硫的混合。金属硫化物的Pb同位素组成比较集中，其中206pb／204Pb为17．886～18．144，207pb／204Pb为15．465～15．506，008pb／TMPb为37．325-37．684，硫化物Pb同位素类似于MORB亏损地幔Pb同位素特征，具有地幔和造山带来源特征，显示其金属成矿物质主要来源于矿体下盘发育的具亏损地幔特征的岛弧火山岩。总之，红海VMS矿床硫化物S、Pb同位素研究显示其成矿物质主要来自岛弧火山岩，少量来自海水，它们为深入研究VMS矿床成矿物质来源和成矿过程中流体问相互作用提供了资料。

东秦岭二郎坪群长英质火山岩成因及其对VMS型矿床成矿环境的制约

东秦岭二郎坪群位于宽坪群和秦岭群之间,是一套海相火山岩-沉积岩建造,形成于早古生代。二郎坪群火山岩中发育有火山成因块状硫化物矿床,该类矿床主要赋存于东二郎坪群刘山岩组和西二郎坪群火神庙组的长英质火山岩(变石英角斑岩、变凝灰岩)中。长英质火山岩富集LILLE、亏损HFSE(Nb、Ta),高的Th/Ta(平均值为24.0),显示岛弧型火山岩地球化学特征,反映源区受到俯冲作用的影响。二郎坪群火山岩的^(147)Sm/^(144)Nd为0.107754～0.154978,^(143)Nd/^(144)Nd为0.512465～0.512895,ε_(Nd)(t=467Ma)为+0.83～+7.63,表明它们源于亏损的地幔源区。镁铁质岩浆上升到中地壳(10～15 km),经过AFC演化形成长英质岩石。通过蚀变指数AI(alteration index)和CCPI(chlorite-carbonate-pyrite index)对二邓坪群长英质火山岩的蚀变特征进行研究,表明矿体下盘的长英质火山岩明显受到热液蚀变的影响,有别于区域成岩蚀变的岩石,反映成矿热液流体上升对围岩的热液蚀变作用。因此,有效区分热液蚀变或者区域成岩蚀变,可以指导找矿工作。根据东、西二郎坪群火山岩Zr/Y比值、Sr同位素的差异,认为西二郎坪群矿床(水洞岭和上庄坪)形成于初始的弧后盆地,受陆源物质影响较大,形成富Pb的矿床(类似于黑矿型);而东二郎坪群矿床(刘山岩)可能形成弧后盆地的成熟阶段,类似于斐济盆地,形成富cu的矿床。

厄立特里亚比萨(Bisha)VMS型多金属矿床的研究进展及认识

比萨(Bisha)VMS型多金属矿床位于非洲东北部的厄立特里亚西部,是近年来新发现的大型VMS型多金属矿床。该矿床主要赋存于Nakfa群的一套双峰式火山岩系中,矿体形态为一个经历了褶皱的厚层状矿体。原生VMS矿体形成以后,受近地表风化和氧化作用,形成4个矿化分带,从表往下依次为:①氧化带,主要为Au、Ag矿化;②淋滤带,主要为Au、Ag、Pb矿化;③次生带,主要为Cu矿化;④原生块状硫化物带,主要为Zn、Cu矿化。通过对矿区及区域地质资料的综合总结,认为比萨矿床形成于岛弧裂谷或弧后裂谷环境。通过对矿区已有资料的总结和对比研究,确定矿床类型属于黑矿(Kuroko)型VMS矿床。

青海南部熔积岩的发现：对寻找VMS型矿床的重要启示

熔积岩指的是侵入、混合到未固结或弱固结的湿沉积物中的熔浆分解、原位形成的一类特殊岩石。正确地认识该类岩石,有利于增进人们对岩浆-水(沉积物)相互作用过程的理解,恢复古环境。在青海南部沱沱河地区发现了一套角砾为撕片状、锯齿状及浑圆状的安山岩,胶结物为铁硅质组合的特殊熔积岩。研究表明,该熔积岩的角砾为岩浆遇水后快速淬火、裂解的产物,铁硅质组合为海底喷气沉积形成的含铁建造;且安山岩与含铁建造发生混合时,含铁建造尚未固结。该套熔积岩的发现,改变了长期以来对开心岭铁矿为火山热液交代安山岩而形成的认识,对于在矿区寻找VMS型矿床、区域内寻找海底热水喷流沉积型矿床具有重要的启示意义。

Sedex型矿床与VMS型矿床对比研究

为了区分Sedex型矿床和VMS型矿床的差异,从两者的成矿构造背景、控矿因素、成矿模式、成矿物质来源、矿床地质特征等方面加以对比,通过对比发现两者存在一些相似之处,比如成矿流体动力来源,形成的矿产类型,时控性等等,不同点表现在两者的赋矿围岩存在很大的差异,成矿背景也有所不同。基于此,同一种金属矿床中,两种类型的矿床规模和金属品位,前者要比后者大而富。结合两者的异同点,笔者认为两者虽然存在一定的相似之处,但最终仍属两种类型的矿床,所以不能机械地将两者并为同类矿床。

红海VMS矿床黄铁矿微量元素和同位素微区原位分析及其成因和勘查意义

文章对红海火山成因块状硫化物矿床中黄铁矿的结构、微量元素和硫同位素进行研究,以期限定成矿流体的来源和演化,并对矿床成因和勘查提供新的思路.红海矿床具有上部块状矿体和下部(网)脉状矿体的空间结构特征.研究结果表明,上部草莓状黄铁矿(Syn-Py)的结构和同位素特征指示其形成于生物同沉积成因过程.上部块状矿石不同层位的黄铁矿(M-Py1、M-Py2、M-Py3)具有较高的Au、Ag、Cu、Zn、Pb、Sb、Tl含量和较低的Co、Se、Te、Ti、Sn含量,表明其形成于富金属的中高温(200~400℃)氧化性流体环境.块状矿体下层黄铁矿(M-Py4)具有高的Te、Ti、Sn含量和高的Co/Ni值,与之共生的磁铁矿具有高的Ti、V、Cr、Ni含量和低的Al、Mn、Zn含量,表明二者形成于高温(300~500℃)氧化条件.而下部(网)脉状矿石中的黄铁矿(V-Py1、V-Py2、V-Py3)以低Au、Ag、Cu、Zn、Pb、Sb、Tl含量和高Co、Se、Te、Ti含量以及高Co/Ni值为特征,指示其形成于中高温环境.硫同位素组成特征(δ^(34)S=-6.4‰~+29.9‰)表明成矿流体来自深部岩浆源并受海水影响显著.浸染状矿化中的黄铁矿(D-Py)在结构、微量元素和同位素组成特征上具有“过渡”的特征,其核部继承块状矿化特征,而边部继承(网)脉状矿化特征.红海矿床不同深度就位矿体中黄铁矿微量元素及比值(如Co、Te、Ti、Se、As、Au、Pb、Sb、Tl、Ag、Cu、Zn和Co/Ni、Co/Sb、Se/As)在空间上有规律的变化特征,可以作为寻找块状工业矿体的指示标识.此外,尽管上部块状矿体和下部(网)脉状矿体中黄铁矿δ^(34)S值无明显差异,但其δ^(34)S峰值亦可作为寻找块状矿体的重要标识.

滇西北维西陆缘弧月亮坪早三叠世VMS型铅锌矿床的发现及地质意义

滇西北维西陆缘弧夹持于扬子地块和兰坪地块之间,是古特提斯时期形成的火山弧,中—下三叠统攀天阁组酸性端元和崔依比组基性端元构成的双峰式火山岩是其主要组成部分,被视为研究古特提斯洋俯冲和闭合过程的关键区带。本文初次在该火山岩带攀天阁组长英质火山岩中发现了1处VMS型矿床——月亮坪铅锌矿。初步野外调查显示,铅锌矿体具有“上层下脉”双层结构,伴生赤铁矿硅质岩、重晶石岩等热水喷流岩;围岩蚀变不对称,矿体上盘火山岩蚀变微弱,下部脉状矿体密切伴生有硅化、绿泥石化、绢云母化等围岩蚀变。层状矿体上、下盘英安岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为247.8±1.1 Ma和249.0±1.1 Ma,表明成岩成矿时代为早三叠世。地球化学特征显示,英安岩属中高硅、高钾、过铝质长英质岩石,兼具“S”型花岗岩和岛弧火山岩特征,暗示岛弧“基底”为大陆壳;赤铁矿硅质岩发育条纹构造,稀土含量低,轻稀土富集,高的正Eu异常(δEu=2.37),U/Th达23.6,Co/Ni为0.17,是典型的海底热水喷流岩;矿石稀土配分曲线及微量元素标准化蛛网图与下盘英安岩极为相似,显示成矿元素主要来自下伏长英质岩系。综合区域地质和前人研究资料,初步认为二叠纪时期古特提斯洋俯冲作用导致兰坪地块东侧德钦—维西—乔后一带的大陆边缘形成了安第斯型俯冲带,早三叠世洋壳俯冲角度变陡引起弧后拉张,月亮坪铅锌矿是在伸展背景下形成于酸性火山岩端元的黑矿型VMS铅锌矿床。区域上,该带双峰式火山岩喷发峰期约为247 Ma,时间跨度约7 Ma,并经过与弧有关的海底火山作用而快速伸展沉降至深海条件,随着盆地的闭合和抬升,呈带状拼贴在弧-陆碰撞带上,具有“夭折的弧裂谷”特点,是保存VMS型矿床的理想场所。目前对该带火山岩容矿的VMS型矿床研究程度低,找矿工作长期以来未有突破。月亮坪铅锌矿的发现对维西陆缘弧找矿空间的开辟有重要指示意义,早—中三叠世火山岩可作为本区重要的VMS矿床勘查和研究层位。