Question

成矿过程及成矿阶段

Answer 1

前面已经提到，本区域产于昆阳群褶皱基底层中的稀矿山式、落雪式、桃园式3种类型的系列铜铁多金属矿床，是中元古代昆阳裂谷带海相火山喷流、热水沉积—改造成矿作用在不同阶段形成的矿床类型，具有“同位多阶”的空间分布特征；同时也反映出整个成矿过程的阶段性特征，为同一期火山喷流、热水沉积成矿系列在首期、中期、尾期3个阶段的产物，后期受变质、构造作用影响，发生不同程度的变形、改造、再造成矿作用（龚琳，1981）。

整个成矿过程可分为以下几个阶段：

1.成矿前的火山活动阶段

因民早期火山活动形成一套含铜的钠质基性火山岩和以角砾岩为主的火山碎屑岩系，即因民组第一段。受后期热液活动的影响，在同生断裂附近存在热蚀变岩及脉状铜矿。

2.火山活动期后的热液喷流成矿阶段——稀矿山式铜铁矿床

火山活动高峰期后，深部岩浆房分异出的含矿热液沿同生断裂上涌喷流进入海盆地中的熔岩丘或角砾岩锥间的洼地中聚集成矿，这是第一个成矿高峰期，所产铜铁矿体赋存于因民期海相细碧岩系的上部层位。在因民组稀矿山段的含铁凝灰质板岩和凝灰岩中，受细粒火山碎屑岩和沉凝灰岩的控制，矿体沿层呈层状或扁豆状，铁矿物主要为赤铁矿、磁铁矿及铁的氢氧化物，铜矿物主要为黄铜矿和辉铜矿，含铜的凝灰质板岩发育有较强烈的绿泥石化、黑云母化和镜铁矿化。

在这个成矿阶段，由于早期火山活动产生的热异常区，使对流循环体系形成，深循环海水从岩石中萃取成矿物质并与火山气液混合沿同生断裂带喷出，在低凹处沉积铁质岩、钠质岩及硅质岩等，并使铜质初步富集，继后含铜热液沿高渗透带活动形成叠加在喷流沉积岩之上的脉状铜矿。

这一时期形成的因民组第二段，即稀矿山段的喷流、热水沉积建造，是稀矿山式铜铁矿的主要含矿层，所产矿石具有原生沉积组构，如条带状、条纹状、韵律状、序粒状、沿层角砾状、鲕状、肾状和块状构造及对称纹层状构造等。但含矿层却具有非正常沉积盆地所形成的喷流岩和热水沉积矿物，喷流岩有磁铁矿钠长石岩、赤铁矿硅质岩、铁锰镁钙的碳酸盐岩等；热水沉积矿物有钠长石、碧玉、黑云母、菱铁矿、菱镁矿、镁菱铁矿、菱锰矿、铁白云石、电气石、磷灰石、钛磁铁矿和赤铁矿等。

在含矿层和矿体中，Co、Cr、Au、Ag、Sb、Ga、Ge、F、Cl和B等元素质量分数较高，一般高出围岩1倍以上（表1-2、2-3）。在w（Co+Ni）（设为A）与w（As+Cu+Mo+Ph+V+Zn）（设为B）成因判别图解上（图2-13），产于因民组稀矿山段的矿石和含矿层均落入热水沉积区内（林文达，1995）。

图2-13 沉积物成因A—B的判别图　（据林文达，1995）

这一成矿阶段最先形成铜铁共生矿体，随着喷流作用的趋缓和热水沉积成矿作用的增强，铜铁逐渐分离，先铁后铜，形成铜矿体包围铁矿体的空间分布特征，成矿时间越晚，铜铁分离越明显；喷流作用随着能量的衰减而转入低谷，进入成矿间隙期。至因民期末，即因民组顶部与落雪组过渡带形成的矿体已经是单一铜矿体（禄丰大箐铜矿），是下阶段成矿高峰期的前奏。

3.喷流热水沉积成矿阶段（中期成矿）——落雪式铜矿床

自落雪早期，脉动式的火山活动活跃期已接近尾声，但火山活动产生的高热异常和热水喷流沉积活动却处于旺盛期，持续时间长且范围较广。由于间隙期能量的蓄积，在某种因素的激发下（构造活动），早期同生断裂向上增生，出现落雪期广泛而持久的热水喷流活动，热液活动通道大多继承了前期的同生断裂，含矿热水除来源于深部外，还有热异常区由于地热梯度产生的热势能驱动下形成的对流式地下热水环流系统，环流地下水（海水参与）不断浸取下部含矿建造（如因民组含矿角砾岩、含矿层）中的矿质，汇入同生断裂与深部含矿热水混合喷涌而出，进入海水后铜质以化学沉积方式或被藻类等生物体吸附后以生物化学方式沉积下来成矿。在这个阶段，由同生构造系统产生的循环热液喷出海底，提供成矿物质来源，通过机械作用的颗粒沉积、热卤水池的化学沉积和生物化学沉积形成同生沉积矿层，有的又经成岩作用及后期热液脉的叠加而增富。

这是第二个成矿高峰期，也是本区域中元古界昆阳群地体最主要的成矿期，所形成的产于落雪组白云岩中的落雪式铜矿，是昆阳裂谷成矿带最重要的矿床类型。赋矿层落雪组下部（即过渡层）主要由硅质岩、泥质白云岩及其互层纹带所组成，落雪组中、上部由藻礁白云岩及中厚层含硅质条带和纹层的白云岩所组成。矿体呈层状、似层状，严格地受层位控制，矿石具韵律纹层、对称纹层、条带状构造，铜矿物分布于硅质条纹、泥质物和碳酸盐中，此外，还有由碳酸盐岩、硅质层纹和铜矿物相间成层组成的被称为“马尾丝构造”的生物组构。矿石矿物为黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、黄铁矿等，具有明显的分带现象，在水平和垂直方向上，一般可划分出辉铜矿带—斑铜矿带—黄铜矿带—黄铁矿带，反映了环境温度随距离热流喷口远近的变化趋势。

在落雪组含矿层内，除白云岩外，亦有沉凝灰岩和喷流岩，包括粗面质凝灰岩、粗面岩、硅质岩、铁碧玉岩、菱锰矿铁白云岩、硅礁岩套及少量钠长铁白云岩，其中含非正常沉积的电气石、菱锰矿、菱铁矿、重晶石、钠长石、玉髓等喷流热水成因矿物。落雪组含矿层具有以下的喷流沉积型地球化学特征：

在w（TiO₂）-w（Al₂O₃）和w（Co+Ni）与w（As+Cu+Mo+Pb+V+Zn）成因判别图解上（图2-13），落雪组含矿层落入喷流岩和热水沉积区内。

就m_A/m_Al+Mn+Fe比值而言，非热水沉积藻白云岩在0.35以上，热水沉积藻白云岩低于0.3，而落雪组含矿藻白云岩为0.09。另据Bostrom热水沉积硅质岩判别值（m_Fe/m_Ti>20,m_AI/m_Al+Mn+Fe<0.35,m_Fe+Mn/m_Ti>20）可知，m_Ti/m_v>25，本区落雪组含矿硅质岩（m_Fe/m_Ti=31.5,m_Al/m_Al+Mn+Fr=0.34,m_Ti/m_V=34,m_Fe+Mn/m_Ti=31.71）均落在热水沉积区间内。

落雪组含矿层内，Fe、Cu、Pb、Zn、Co、Ni等含量均高于其他非含矿白云岩，黄铜矿的m_Co/_mN_i比值为461，黄铁矿的m_Co/m_Ni比值为1.24，这些都反映了成矿物质的深源性。

前面章节的包裹体、同位素地球化学特征（本章第三节相关内容）也显示出落雪组含矿层及矿体亦具有鲜明的喷流热水沉积成矿特征和成矿物质的深源性。

与前一阶段的成矿作用相比，本阶段的喷流热水沉积有了很大的变化，主要表现为地下热水环流系统带来铜质进入海水后，海水中的生物化学沉积作用在成矿过程中表现强烈，使含矿层显示出比较典型的非正常海相沉积特征。这一阶段形成的落雪式铜矿床中的矿体，产于落雪组下段，随距离热水喷口的远近，在水平方向和垂直方向上，显示出上述辉铜矿带→斑铜矿带→黄铜矿带→黄铁矿带的地层学矿物分带现象。

4.喷流热水沉积成矿作用的消亡阶段——桃园式铜矿床

这一阶段成矿作用比较局限，只发生在前期成矿最好、含矿建造最厚的地段，含矿层岩性为硅质岩、凝灰岩、不纯碳酸盐岩和含重晶石和黄铁矿的黑色浅变质岩系。矿体产于鹅头厂组底部与落雪组过渡带的黑色炭质、硅泥质板岩和凝灰质板岩中，呈层状、似层状与围岩整合产出。矿石中的Cr、Co、Ba、F、Cl、B等元素质量分数较高，在u（Co+Ni）与w（As+Cu+Mo+Pb+V+Zn）成因判别图解上（图2-13）大多落入热水沉积区。因此，本阶段的成矿作用可看作是这些部位喷流热水沉积成矿作用的局部持续，因为这些部位处于热异常中心，热异常消失最晚，地层中铜质最丰富；成矿环境为碳酸盐岩台地上残存的封闭、半封闭局限洼地，属水体较平静的碱性还原环境；在这些特殊的部位仍有残存矿质在活动，形成了低品位的层状铜矿或矿源层，成岩以后沿构造裂隙及层间滑动所产生的高渗透带为热液活动提供了有利场所，上部具还原性质的黑色层成了含矿热液的地球化学障，使热液在还原层下卸载成矿，形成层—脉共生的层状矿体。

上述成矿期过后，本区域海槽趋于平静，海水加深，转为半深海环境，上部接受了长达数亿年、厚达数千米的鹅头厂组、绿汁江组等正常海相沉积层。

5.后期改造阶段

后期改造除了矿质在地下卤水作用下迁移、叠加或重新定位成矿外，更主要的是区域构造运动所致的改造、再造作用。

新元古界发生的晋宁造山运动使裂谷海槽回返封闭，剧烈的地块挤压作用使昆阳群产生强烈褶皱、断裂、逆冲、推覆构造，形成如基底大型剪切带、底辟构造、同斜褶皱、倾竖褶皱等强烈地质构造，并伴有岩浆侵入、隐爆作用等。这些强烈构造作用使因民组、落雪组中已经存在的矿化富集层或矿体被挤压破碎后，沿背斜轴部或逆冲、推覆断裂带底辟、上冲刺人上部地层中重新定位成矿，刺穿体或冲断体中仍留有原来岩层的完整块体，其中产出的矿体仍保持着层状、似层状及层控特征（如武定迤纳厂大宝山矿段、禄丰大美厂、小新厂等），刺穿体所处的绿汁江组等上部地层本身并非含矿层（图2-14）；还有一种情况则是原有含矿层和矿体遭到强烈破坏，矿质受后期构造热液、岩浆气液的萃取搬运，于刺穿体顶部或旁侧的构造有利部位充填、交代形成再造矿床（如老硐箐、大箐、梁花箐等）。因此.这类矿床实质上是前期火山喷流—热水沉积作用已经形成的含矿层或矿体受晋宁期构造、岩浆活动的改造而产生的空间位置的转移和矿质的重新分配，赋矿围岩主要是落雪组白云岩，矿体形态复杂，呈脉状、囊状、柱状、棋盘格状、“人”字形、分支复合等不规则形态，且矿物成分上往往有新的深源成矿物质叠加，即晋宁期岩浆气液带来一定的成矿物质，但不是成矿的主要物源。遭受后期改造过的矿床具有层控和构造控制的双控性，以致我们在野外调查所见的矿体产出地质特征复杂化。

上述5个阶段可归结为两个大的阶段，即：同生成矿阶段和后生改造阶段。由前4个阶段构成的同生成矿阶段是一脉相承的成矿系列的分期表现，具有明显的继承性和演变规律，是成矿的基础；后生改造作用叠加在前期同生矿床之上，形成现在多种多样的矿床个例。

厘清上述各成矿阶段的关系，有助于我们认识“同位多阶”的矿床系列模式，也有助于我们从已知到未知、由此及彼的推理找矿法，根据已知的这种类型矿床，预测、寻找其下部或旁侧可能存在的另一种类型矿床。