塊狀硫化物礦床研究進(jìn)展

陳 龍 皮曉東

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)國(guó)土資源儲(chǔ)備交易登記中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

前言

塊狀硫化物礦床是一類重要的金屬礦床，通常產(chǎn)于海相火山巖和沉積巖系中，主要由Fe、Cu、Zn 和Pb 的硫化物組成，并常伴有Au、Ag、Co 等多種有益元素，多表現(xiàn)為塊狀礦體和網(wǎng)脈狀礦體。塊狀硫化物礦床中的銅礦與斑巖型銅礦、砂頁(yè)巖型銅礦、巖漿銅鎳硫化物礦床，是世界四大支柱型銅礦類型。在我國(guó)，塊狀硫化物礦床中銅的儲(chǔ)量位居第五位。鑒于塊狀硫化物礦床重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及對(duì)成礦理論研究的重要意義，近年來(lái)，該類礦床一直是國(guó)際成礦學(xué)界的研究熱點(diǎn)。

一、塊狀硫化物礦床的類型

廣義的塊狀硫化物礦床包括火山成因塊狀硫化物礦床(VMS)、沉積噴流礦床(SEDEX)以及火山沉積巖容礦型塊狀硫化物礦床(VSHMS)，亦有人將火山成因塊狀硫化物礦床稱為火山巖為主巖的塊狀硫化物礦床(VHMS)。

對(duì)塊狀硫化物礦床的分類主要有兩大類，以圍巖巖性為主要依據(jù)的分類(地質(zhì)分類法)和以礦石組成為主要依據(jù)的分類(化學(xué)分類法)。

二、塊狀硫化物礦床的成礦構(gòu)造背景

地殼內(nèi)礦床的形成和時(shí)空分布是不均勻的，但也不是隨機(jī)的，它們的分布于其所處的成礦構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)。查明礦床的成礦構(gòu)造環(huán)境，有利于提高對(duì)該類礦床產(chǎn)出和分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)，從而提高成礦預(yù)測(cè)成功率，因此成礦構(gòu)造環(huán)境研究一直是礦床學(xué)研究的重要內(nèi)容和研究方向之一。

(1)VMS 礦床成礦構(gòu)造環(huán)境

VMS 包含塞浦路斯型、黑礦型、別子型和諾蘭達(dá)型4 種類型。其中塞浦路斯型塊狀硫化物礦床產(chǎn)出于洋中脊拉張環(huán)境，含礦巖系為一套大洋拉斑玄武巖，經(jīng)后期俯沖碰撞出現(xiàn)在造山帶蛇綠巖之中。諾蘭達(dá)型和黑礦型塊狀硫化物礦床均產(chǎn)于火山島弧環(huán)境，但二者產(chǎn)出時(shí)代和賦礦巖系及礦石成分方面存在差異。別子型礦床目前大多認(rèn)為產(chǎn)出在弧前盆地(或海槽)環(huán)境。由于大洋俯沖過(guò)程中強(qiáng)烈的消減作用，導(dǎo)致塞浦路斯型和別子型礦床很難被保存，因此產(chǎn)于島弧和弧后盆地環(huán)境中的黑礦型礦床是最常見(jiàn)的一種古海底塊狀硫化物礦床。

(2)SEDEX 礦床成礦構(gòu)造背景

以往認(rèn)為SEDEX 型礦床產(chǎn)出的構(gòu)造背景為大陸裂谷、坳拉槽或被動(dòng)大陸邊緣，并且與VMS 型礦床不同，其形成的地球動(dòng)力學(xué)背景不是板塊匯聚邊緣而是離散板塊邊緣或離散板塊內(nèi)部裂谷。然而隨著澳大利亞北部元古代世界級(jí)SEDEX 型鉛鋅礦床成礦動(dòng)力學(xué)背景研究的不斷深入，表明這些礦床成礦構(gòu)造環(huán)境并不是被動(dòng)大陸邊緣裂谷，而是匯聚板塊地球動(dòng)力背景下的遠(yuǎn)離弧后的大陸拉張盆地。而且不僅產(chǎn)出于元古代克拉通盆地的SEDEX 型鉛鋅礦床具有上述特點(diǎn)，且顯示宙與元古界的SEDEX 型礦床也具有類似的成礦動(dòng)力學(xué)背景。

(3)VSHMS 礦床成礦構(gòu)造背景

火山沉積巖容礦型塊狀硫化物礦床是近10年來(lái)塊狀硫化物礦床研究的新方向，該類礦床成礦動(dòng)力學(xué)背景為匯聚板塊邊緣的硅鋁質(zhì)弧后裂谷盆地。雖然VMS 礦床也可形成于匯聚板塊邊緣，但VSHMS 一般為大陸硅鋁殼基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的島弧/弧后裂谷環(huán)境，這也與其形成時(shí)代多為地球演化后期的地質(zhì)事實(shí)相符。此外，不同于SEDEX 型礦床既可以形成于匯聚板塊動(dòng)力學(xué)背景也可以形成于離散板塊背景，VSHMS 僅形成于匯聚板塊的動(dòng)力學(xué)背景，而SEDEX 型礦床則形成于遠(yuǎn)離弧后的陸內(nèi)裂陷盆地。

三、塊狀硫化物礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源

成礦物質(zhì)來(lái)源一直是礦床學(xué)研究的熱點(diǎn)，針對(duì)塊狀硫化物礦床中硫和成礦金屬的來(lái)源也一直是地質(zhì)學(xué)家爭(zhēng)議的問(wèn)題。

塊狀硫化物礦床中的硫源大致分為三類:1)以火成巖來(lái)源硫?yàn)橹鳎糠趾Ｋ畞?lái)源硫加入(以形成于洋中脊的VMS 型礦床為主);2)以沉積物來(lái)源硫?yàn)橹鳎泻Ｋ畞?lái)源硫和有機(jī)還原硫加入(以形成于遠(yuǎn)離弧后拉張斷陷盆地的SEDEX 型礦床為主);3)以火山巖來(lái)源硫和沉積巖來(lái)源硫的混合硫?yàn)橹鳎⒂泻Ｋ畞?lái)源硫的部分加入(以形成于硅鋁質(zhì)弧后裂谷盆地的VSHMS 型礦床為主)。

對(duì)于成礦金屬的來(lái)源主要有兩種觀點(diǎn):含礦圍巖及其下伏基地物質(zhì)的淋濾、深部巖漿房揮發(fā)分的直接釋放，具體來(lái)源與礦床形成的環(huán)境有關(guān)。

四、塊狀硫化物礦床的礦化蝕變與分帶特征

塊狀硫化物礦床中可綜合利用的元素較多，主要有S、Cu、Pb、Zn 等，次要的有Bi、Cd、Co 等。一般VMS 礦床富銅貧鉛鋅，而SEDEX 礦床相對(duì)貧銅富鉛鋅。兩類礦床礦物一般較簡(jiǎn)單，主要的礦石礦物有多到少依次為黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、少量毒砂、磁鐵礦以及黝銅礦-砷黝銅礦，脈石礦物主要是石英及碳酸鹽、重晶石、綠泥石和絹云母等。礦石結(jié)構(gòu)主要晶粒結(jié)構(gòu)、脈狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)和變余結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，在塊狀礦石下面常分布網(wǎng)脈狀和浸染狀、條帶狀和同生角礫狀礦石。其中，SEDEX礦床還有與沉積和變形有關(guān)的紋層狀構(gòu)造、揉皺狀構(gòu)造等。

塊狀硫化物礦床的礦化分帶是比較明顯的。SEDEX 礦床的金屬元素的地層學(xué)垂直分帶明顯，鉛鋅常富集于礦床上方。VMS 礦物也具明顯分帶性，由下而上，黃銅礦漸變?yōu)殚W鋅礦。

塊狀硫化物礦床中圍巖蝕變較普遍，且在蝕變帶形成過(guò)程中元素發(fā)生規(guī)律性變化。VMS 礦床通常下盤(pán)蝕變，上盤(pán)幾乎不蝕變，而且蝕變類型隨礦床類型不同而不同。SEDEX 型礦床中蝕變類型主要為綠泥石化、硅化和絹云母化等。

小結(jié)

塊狀硫化物礦床因其重要的經(jīng)濟(jì)意義，一直以來(lái)是國(guó)際成礦學(xué)界的研究熱點(diǎn)。隨著對(duì)典型塊狀硫化物礦床研究的不斷深入，對(duì)塊狀硫化物礦床形成的構(gòu)造背景、成礦物質(zhì)來(lái)源及蝕變特征等有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí):1)VMS 多形成于島弧開(kāi)裂斷陷階段，形成于遠(yuǎn)離弧后的陸內(nèi)拉張盆地的SEDEX 更具有潛力，VSHMS 則形成于匯聚板塊邊緣的硅鋁質(zhì)弧后裂谷盆地;2)成礦物質(zhì)中的硫既可來(lái)自巖漿也可來(lái)自海水硫酸鹽，對(duì)不同硫化

物開(kāi)展Pb 和S 同位素測(cè)定可有效制約成礦物質(zhì)的來(lái)源，而巖漿演化過(guò)程中可形成富含各種成礦金屬的獨(dú)立流體相，為巖漿體系直接貢獻(xiàn)成礦物質(zhì)提供了依據(jù);3)VMS 相對(duì)富銅貧鉛鋅，SEDEX 相對(duì)富鉛鋅貧銅，VMS 礦床從蝕變的巖筒向上到透鏡體，Cu/Zn 比值變小，SEDEX 亦是上部富集鉛鋅、下部富集銅。

［1］戴寶章，趙葵東，蔣少涌.現(xiàn)代海底熱液活動(dòng)與塊狀硫化物礦床成因研究進(jìn)展［J］.礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2004，23 (3):246-254.

［2］顧連興，徐克勤.論長(zhǎng)江中、下游中石炭世海底塊狀硫化物礦床［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，1986，2:176-189.

［3］姜福芝.雙峰式火山巖與塊狀硫化物礦床［J］.礦床地質(zhì)，2001，20 (4):331-338.

［4］李文淵.塊狀硫化物礦床的類型、分布和形成環(huán)境［J］.地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2007，29 (4):331-344.

［5］孫華山，吳冠斌，劉瀏等.塊狀硫化物礦床成礦構(gòu)造環(huán)境研究進(jìn)展［J］.地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，36(2):299-306.

［6］Barrie C T，Hannington M D.Introduction:Classification of VMS deposits based on host rock composition.In Barrie C T，Hannington M D eds.Volcanic-Associated Massive Sulfide Deposits:Processes and Examples in Modern and Ancient Settings ［M］.Reviews in Economic Geology，1999，8:2-10.

［7］Bellefleur G，de Kemp E，Goutier J，Allard M，Adam E.Seismic imaging of the geologic framework and structures related to volcanogenicmassive sulfide deposits in the Archean Rouyn-Noranda district，Quebec，Canada ［J］.Economic Geology，2014，109:103-119.

［8］Hannington M D，Poulsen K H，Thompson J F H，Sillitoe R H.Volcanogenic gold in the massive sulfide environment ［J］.Reviews in Economic Geology，1999，8:325-356.

［9］Ohmoto H.Stable isotope geochemistry of ore deposits ［J］.Review of Mineralogy，1983，16:491-560.