Question

矿床概况

Answer 1

火山成因的块状硫化物矿床(VMS)是硫化物以层状形式形成的矿物聚集体。它主要沉淀于海底或者近海底。在空间上、时间上和成因上与同时代的火山作用密切相关。该类矿床主要有两部分组成，一是整合产出的块状硫化物透镜体(＞ 60% 硫化物)，二是发育于底盘地层的不整合的脉状矿化，这些脉状矿化又可分为细脉带和网脉带(图 7-1)。它们主要是由富含金属的热液流体在海底喷发而形成，与形成于现代扩张洋中脊的 “黑烟囱”成因类似。这些矿床具有高品位、低吨位的特点，是世界上 Cu、Zn、Pb、Au 和 Ag 等矿产资源的主要来源。脉石矿物主要由石英、绿泥石、重晶石、石膏和碳酸盐组成。

图 7-1 VMS 矿床剖面示意图

火山成因的块状硫化物矿床(VMS)与赋存于火山岩中的块状硫化物矿床(VHMS)和与火山有关的块状硫化物矿床(VAMS)是不相同的。火山成因的块状硫化物矿床(VMS)是具有成因意义的，而另外两个却是指与矿床赋存的火山岩围岩有关。火山成因的块状硫化物矿床(VMS)不仅指赋存于或产于以火山岩为主的环境，而且指其与火山作用关系密切。与SEDEX矿床(沉积喷发)相比，与火山成因有关的块状硫化物矿床是火山喷发成因的，而SEDEX矿床则是形成于沉积序列中。

在VMS矿床下部的网脉带是热液流体上升的通道，它主要由脉状的硫化物组成。热液蚀变围绕网脉带呈筒状。从内到外，逐渐由绿泥石化带变化到绢云母化带。薄层的层状喷气岩围绕硫化物带边缘分布。喷气岩主要由黄铁矿、赤铁矿以及硅质矿物组成。

火山成因块状硫化物矿床主要形成于伸展和裂谷期间的碰撞环境(洋-洋或者洋-陆汇聚)。在裂谷期间，由于地壳的拆沉、减薄并伴随着热的软流圈地幔物质的上涌，侵入到基底地壳，造成双峰式幔源的铁镁质和地壳来源的长英质火山作用的发生。与裂谷有关的岩浆作用，验证了位于浅部或者中部地壳的同成因的侵入体，可以加热火山和改变周围和临近地层中的海水。具有VMS勘查前景的地区主要是被英云闪长岩和奥长花岗岩岩床或者岩脉群所侵入的原始弧玄武岩和高硅的流纹岩地区，大洋弧后盆地中下伏MORB玄武岩为主的地体，以及或者成熟大陆弧后盆地碱性玄武岩和MORB玄武岩地区。

由热所驱动的水岩反应是VMS矿床下半整合蚀变带引起金属淋滤和热液循环系统的主要动力。长时间活动的热液系统使流体从深部贯通的、同火山的断层在海底或者靠近海底的地层中卸载金属成矿物质，从而形成VMS矿床。而在一些地区，VMS矿床的部分成矿物质则直接来源于次火山的岩浆(如Cu、Au和Sn)。

一、世界上VMS矿床的分布

世界上大约有800多个VMS矿床，这些矿床的储量在20万t左右。它们主要赋存于海相火山地体中，包括年龄从3.4Ga到现代海底扩张过程中和洋弧地体中正在形成的矿床，在现代火山活动的浅部海底和湖泊环境中也可以发现VMS-浅成低温过渡类型矿床。除了南极洲大陆外，VMS矿床在世界其他洲均有发现。Mediterranean东部赋存于蛇绿岩中的第三纪Cu和Au矿床的开采历史已经有5000年的历史。到2002年，估计VMS类型的矿床已经为世界经济的发展提供了近5亿t的硫化物矿石(Franklin，2002)，包括世界上22%的Zn、6%的Cu、9.7%的Pb以及8.7%的Ag和2.2%的Au(Singer，1995)(图7-2和表7-1)。

表7-1 世界主要VMS矿床

续表

(据Galley et al.，2007)

二、VMS矿床分类

与火山成因有关的块状硫化物矿床(VMS)通过富含金属热液流体的卸载而形成于海底或者近海底环境中。大多数VMS矿床由两部分组成，穹丘状、板状、层状矿体主要由块状(40%)硫化物、石英和次要的层状硅酸盐、铁氧化物和蚀变的硅酸盐围岩组成。这些层状的矿体的下面往往是整合的或者不整合的网状和浸染状硫化物。这些网脉状系统往往被蚀变晕所围绕，蚀变晕往往延伸到VMS矿床上面的上盘围岩中。根据矿床中贱金属含量、金的含量以及围岩性质和Cu、Zn、Pb等元素之间的比值。VMS矿床可以分为Cu-Zn、Zn-Cu和Zn-Pb-Cu三种类型，Morton和Franklin(1987)根据围岩性质(铁镁质对长英质)、蚀变特点(绿泥石-绢云母对绢云母-石英碳酸盐)又进一步把加拿大的Cu-Zn和Zn-Cu矿床分为Noranda和Mattabi两类。Zn-Pb-Cu类型是Large于1992年新增加的，主要是为了更全面地了解澳大利亚的VMS矿床。1995年Poulsen和Hannington又把VMS分为正常和富金两种类型，这种划分方案主要是为了比较容易区分VMS矿床和浅成低温矿床之间的过渡类型(Sillitoe et al.，1996)。进一步的研究表明富金的VMS矿床与海水的深度、氧化还原状态、运载金属成矿流体的温度以及可能的岩浆的贡献程度等有关(Hannington et al.，1999a)。在Poulsen等(1995)的分类中，富金的VMS矿床是指金的品位(10^-6)大于贱金属(Zn+Cu+Pb，%)。1999年加拿大地质学家Barrie和Hannington提出了以围岩岩性为主的划分方案，它们包括以铁镁质为主的、双峰式铁镁质、双峰式长英质、硅质碎屑-铁镁质、双峰式-硅质碎屑等。它们是①产于初始裂谷大洋弧的双峰式铁镁质环境(如Urals)，主要是熔流相和＜25%的长英质地层;②产于原始大洋弧后的铁镁质环境(如Cyprus、Oman)，以含有＜10%的沉积物的蛇绿岩套为特征;③产于成熟大洋弧后的泥质岩-铁镁质岩环境(如Windy Craggy、Besshi)，以等量的泥岩和玄武岩为特征;④产于初始裂谷上俯冲陆缘弧的双峰式长英质环境(如Skellefte和Tasmania)，以具有35%～75%长英质火山碎屑岩为特征;⑤产于成熟陆缘弧后的硅质碎屑岩-长英质岩环境(如Iberia、Bathurst)，以陆源沉积物和火山碎屑地层为特征。前3类矿床主要是Cu-Zn，后2类则含有大量的Pb。另外，根据赋存围岩岩相的不同，这5种类型的矿床又分别可以分为溢流相、火山碎屑相和沉积岩相为主的环境(表7-2)。这个分类不仅反映了从稍微溢出相到主要以火山碎屑为主的变化，而且慢慢过渡到以长英质火山岩为主的岩石组合。这些岩性组合与不同的地质背景相关。与铁镁质火山岩和火山碎屑岩有关的地层主要位于大洋岛弧环境和洋脊扩张的中心，而以长英质岩石为主的地层则主要位于弧-陆边缘和大陆弧区域。

图7-2 世界主要VMS矿床的分布

表7-2 以赋矿围岩为主的VMS矿床分类

目前，经济地质学界普遍采用矿床底盘的岩石类型和构造背景的分类方案(表7-3)。主要分为以下4类:

Cyprus型:与蛇绿岩套中拉斑玄武岩有关(弧后扩张洋中脊)，主要形成富Cu和Au的矿床，如塞浦路斯的Troodos Massif。

Besshi型:与板块火山岩和大陆浊积岩有关，主要形成Cu、Zn以及Au和Ag矿床，如日本的Sanbaga。

Kuroko型:与长英质火山岩，特别是流纹熔岩有关(弧后裂谷环境)，主要形成Cu、Pb、Zn和Ag矿床，如日本的Kuroko矿床。

Primitive型:与不明成因的分异岩浆有关，主要形成Cu、Zn和Au矿床。如加拿大的太古宙岩石。

表7-3 以构造背景为主的VMS矿床分类