火山塊狀硫化物礦床(VMS型礦床)

Franklinetal.(1981)BarrieandlIannington(1999),etal.(2001b)等認(rèn)為火山塊狀硫化物礦床是受層狀地層控制的硫化物集合體，成因上與同期火山活動(dòng)有關(guān)，噴流沉淀于海底。礦體可分為兩個(gè)部分，一是整合型的塊狀硫化物透鏡體（>60%硫化物含量），而是不整合型脈狀礦體，往往在下部層序中出現(xiàn)。VMS與VHMS、VAMS并不可以完全等同，VMS強(qiáng)調(diào)成因上與同期火山活動(dòng)機(jī)制有關(guān)系，并不認(rèn)為礦體一定賦存在火山巖石中，還可以賦存在與火山活動(dòng)相關(guān)的火山或者沉積層序中。形態(tài)上相似和產(chǎn)出相伴生的礦石類型應(yīng)該加以區(qū)分。其中SEDEX礦床和條帶狀鐵礦床會(huì)經(jīng)常與VMS礦床相金屬離子和硫離子，前者為盆地鹵水?dāng)y帶者主要的金屬離子類型和外來的硫離子（如生物來源的硫和海水中硫條帶狀磁鐵礦建造也會(huì)和VMS礦床相伴生，通常產(chǎn)出在VMS礦床末梢呈大面積分布，由低溫?zé)崃黧w中成礦金相似之處。(PeterandGoodfellow,2003).在地表火山環(huán)境下產(chǎn)出的淺成熱液低溫貴金屬礦床與VMS礦床有著相同的高級(jí)泥化帶和葉蠟石化現(xiàn)象。.,PoulsenandHannington,1996;SUUtoeetal.,1996;HanningtonandHerzig,2(00).但是VMS礦床成因流體為變質(zhì)的海水，很少為火山熱液。而淺成低溫?zé)嵋官F金屬礦床的流體多為火山熱液或者多種流體的混合。VMS主要產(chǎn)出于碰撞環(huán)境中的拉裂擴(kuò)張部位（洋-洋，洋-陸碰撞隨著開裂，沉陷，熱的軟流圈地幔物質(zhì)擠入地殼基底而導(dǎo)致地殼變薄，從而形成雙峰地幔來源的鐵鎂質(zhì)火山作用和地殼來源的長(zhǎng)英質(zhì)火山機(jī)制。裂開帶中的火山活動(dòng)就證明了淺部和中部地殼同成因的侵入活動(dòng)。造成毗鄰火山巖層和沉積巖層中包含的海水的加熱和變質(zhì)。擴(kuò)張島弧環(huán)境可以由初始島弧玄武巖和高硅流紋巖由英云閃長(zhǎng)巖和奧長(zhǎng)花崗巖巖墻和巖床侵入體辨形成機(jī)制：熱傳遞水巖反應(yīng)導(dǎo)致金屬離子的淋濾同時(shí)在VMS礦體下部的半整合蝕變帶中形成了熱液對(duì)流體系。這種長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)體系會(huì)把深部的礦物質(zhì)通過深部滲透性斷裂帶到海底卸載形成所謂的VMS礦床。在有些地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了金屬礦物質(zhì)直接來自次火山巖漿的現(xiàn)象。礦體中金屬含量的多少是由反應(yīng)帶中流體的溫度，PH值，上升過程中的冷卻速率，海底液體的混合數(shù)目所與沉積巖和長(zhǎng)英質(zhì)火山碎屑巖反應(yīng)形成的流體產(chǎn)出Pb+Zn+Cu礦石，通常有較高的（Zn+Pb）/Cu的值。Au的礦化可以出現(xiàn)在任意一種環(huán)境中，主要是受溫度，Ph值，As，區(qū)域提煉再分配，巖漿成分的加入，沸騰和沉淀機(jī)制。海底的成礦作用使得VMS可以形成大規(guī)模類型的礦床。VMS的分類方法有很多種，不同學(xué)者從不同角度提出了不同的劃分方案，以往礦巖石、礦石組成或成礦元素組合、大地構(gòu)造背景等。如可以基于礦物成分劃分為Cu-Pb-Zn三角圖劃分法，富很容易使用，但是卻沒有描述礦床的產(chǎn)出環(huán)境和可預(yù)測(cè)的儲(chǔ)量。按著地質(zhì)環(huán)境劃分比按照成分組成劃分比較客觀，同時(shí)對(duì)找礦也具有一定的指示意義。這里我們通過巖石地層學(xué)方法基于在礦形成同時(shí)產(chǎn)出的火山巖和沉積巖巖層單元為依據(jù)進(jìn)行劃分，在BarrieandHannington(1999)的基礎(chǔ)上經(jīng)行擴(kuò)展。經(jīng)典的Franklin（2005）分類方案：類型進(jìn)行劃分，該體系主要依賴于在給定背景下與礦床同時(shí)形成的主要火山巖和沉積巖巖石單元組合。巖石地層分類方案是建立在以巖石組成為基礎(chǔ)的BarrineandHannington（1999）方案之上，并進(jìn)行擴(kuò)展。該分類方案是基于在一個(gè)礦區(qū)中整個(gè)火山巖-沉積巖的旋回或者組合特征上，這個(gè)巖石組合的分布可能從數(shù)百平方米到20VMS按照巖石層位學(xué)可以分為五類1，雙峰式鐵鎂質(zhì)環(huán)境（bimodal-mafic-settingseg:Noranda,Urals）初始俯沖裂開的島弧上環(huán)境，多數(shù)為熔巖并含有<25%的長(zhǎng)英質(zhì)火山巖。2，鐵鎂質(zhì)環(huán)境（maficsettings）.,Cypms,Oman)產(chǎn)出于初始島弧后地區(qū)，主要圍巖為蛇綠巖和<10%的3，泥火山-鐵鎂質(zhì)環(huán)境（pelitc-maficsettings）.,WindyCraggy,Besshi)產(chǎn)出于成熟的弧后環(huán)境含有相似的泥質(zhì)巖和玄武巖組成。4，雙峰式長(zhǎng)英質(zhì)環(huán)境（bimodalsettings）.,Skel1efte.Tasmania)形成于俯沖的大陸邊緣未成熟弧后5，長(zhǎng)英質(zhì)環(huán)境（siliclastic-felsicsettigs俯沖過程形成的成熟的陸緣弧后地區(qū)。主要是陸源的沉積物和火山碎屑物質(zhì)。前三種主要礦產(chǎn)種類是Cu+Zn，后兩種可以出現(xiàn)Pb。然后五中亞類中又可以根據(jù)主導(dǎo)是熔巖相，火山碎屑相與洋內(nèi)俯沖直接相關(guān)，對(duì)應(yīng)的事初生的島弧裂谷環(huán)境（1類型）到一個(gè)成熟的弧后裂谷環(huán)境（2,3類型）。在太和硅質(zhì)碎屑-長(zhǎng)英質(zhì)類型（5類型）主要行成于洋陸邊界和陸緣弧后系統(tǒng)環(huán)境。4類型主要行程與初始的俯沖陸緣隨后我們把在洋中脊處產(chǎn)出的VMs礦床歸入第2類中，因?yàn)樗麄兊膸r石學(xué)和礦產(chǎn)類型特征相似除了(MORBvs.arc-tholeiite-boninite地球化學(xué)上特征的差異。六、不同類型對(duì)應(yīng)的巖石學(xué)、構(gòu)造環(huán)境、蝕變類型表Franklin（2005）VMS劃分類型以及蝕變類型對(duì)比下盤（下盤（footwall）/巖管蝕變特征狀蝕變（Po-Cpy中心鐵綠泥石化±硫化物核，邊緣為含豆莢狀滑石+磁鐵礦（Cpy-Po±Py邊緣絹云母+鋁硅酸鹽（Sph），可出現(xiàn)Fe碳酸鹽背景下的以熔巖為主的亞類相似，中心主要為綠泥石-石英帶，絹云母蝕變較少巖石組合以及例子玄武巖為主，長(zhǎng)英質(zhì)火山巖可達(dá)25%（主要成分：枕狀塊狀玄武質(zhì)熔巖流，長(zhǎng)英質(zhì)熔巖流以及巖穹窿；次要成分：長(zhǎng)英質(zhì)、鎂鐵質(zhì)火山碎屑巖，陸源沉積巖砂巖、泥質(zhì)巖以及碎屑流）蛇綠巖為主{以MORB-玻安巖-島弧玄武質(zhì)枕狀熔巖和大量玄武質(zhì)熔漿為主，少量長(zhǎng)英質(zhì)熔巖或巖穹（包括少量斜長(zhǎng)花崗巖少類型主境鎂鐵質(zhì)類型礦床類型鐵質(zhì)類型硫型硫型式質(zhì)硅質(zhì)碎屑-長(zhǎng)英質(zhì)類型后些轉(zhuǎn)斷相關(guān)成大弧環(huán)境大邊弧初環(huán)境量超鎂鐵質(zhì)熔巖或侵入巖；同火沉積物}近似相等的玄武巖和泥質(zhì)巖石，或泥巖為主；玄武質(zhì)巖墻可達(dá)25%，少長(zhǎng)英質(zhì)火山巖（<5%沉積物為碳酸質(zhì)泥巖（主）、粉砂巖35-70%，玄武巖占20-50%，沉積玄武質(zhì)-玄武安山質(zhì)熔巖、巖墻、硅質(zhì)碎屑巖最高達(dá)80%左右，長(zhǎng)英質(zhì)火山碎屑巖及其侵入巖可達(dá)25%，鎂鐵質(zhì)侵入巖和火山巖大約中心石英+絹云母±綠泥石，石英+硫化物核，絹云母+Mg綠泥石外圈層；蒙脫石+浮石邊緣蝕變，一些礦體有菱鐵礦，邊緣少量高嶺土出現(xiàn)。B,寬：長(zhǎng)=1:2，界限不清楚cpy-py-sph管面狀蝕變分帶分為石英-絹云母—硅鋁質(zhì)土）外蝕變帶,寬：長(zhǎng)=1:1，界限不清楚的緣絹云母蝕變一些觀察表明礦體的品級(jí)和尺寸有以下特點(diǎn)：1，對(duì)于所有的礦體類型，Cu和Au的含量都很相似，硅質(zhì)碎屑-長(zhǎng)英質(zhì)類型除外，其虧損Cu，鎂鐵質(zhì)和泥質(zhì)巖-鎂鐵質(zhì)類型輕微富Cu，大量富集金，貧Zn。2，兩種長(zhǎng)英質(zhì)類型的Pb含量比鎂鐵質(zhì)類型的Pb含量要高。(Franklinetal.,1981);3，長(zhǎng)英質(zhì)為主類型的Ag含量較高，尤其是雙峰式的長(zhǎng)英質(zhì)巖石類型。4，火山巖為主的類型通常規(guī)模相似，鐵鎂質(zhì)類型的較小。與沉積物相伴生的兩類類型通常礦體尺寸較大，硅質(zhì)碎屑和長(zhǎng)英質(zhì)類型通常是其他類型的兩倍。表Franklin（2005）VMS礦體特征對(duì)比透鏡狀-塊狀礦石形狀和成分透鏡狀-塊狀礦石形狀和成分下部管狀礦體性質(zhì)和組成礦物顆粒粗大，分帶性良好，Cu（20-500m界限清晰，礦體鎂鐵質(zhì)類型礦床類型境成熟更加富Au；礦物顆粒粗大；有些相關(guān)平板狀-球根狀，縱橫比3：1-50:1；Cu-Zn-Co；礦物晶型良鐵質(zhì)類型大洋環(huán)境長(zhǎng)英質(zhì)邊緣裂陷英質(zhì)類型陸緣可能有Cu環(huán)境半徑<=塊狀礦體；垂向延伸（100-500m），界限清楚，cpr-po核，富sph的網(wǎng)脈狀礦體半徑<塊狀礦體，平坦?fàn)?，po-cpy+py-sph,下部是層狀蝕變分帶狀；核部py-cpy+po,邊界半徑<<塊狀礦體；平坦?fàn)?層+quartz+sph+ga通過表格，可以得出VMS礦床隨著年齡分布的變化特征，我們發(fā)現(xiàn)古生代的VMs礦床比其他時(shí)代的礦體總量總和還要多。包括（Bathurst.Iberia.Urals.theMountReadandLachlanbeltsandtheRudnyAltai）總共存在六個(gè)主要VMS形成時(shí)期（圖10）中新生代缺少VMS礦床不是因?yàn)檫@些時(shí)代的巖層不容易被保存下來，而是因?yàn)楹Ｏ聧u弧相關(guān)序列不常見或者未被發(fā)現(xiàn)。每種類型的礦體的含量在不同時(shí)代也有變化，例如雙峰式鐵鎂質(zhì)類型主要產(chǎn)出于太古代和古元古代中，同樣也是產(chǎn)出于中新生代。鎂鐵質(zhì)主要分布于古生代以后更年輕的年代和一小部分產(chǎn)出于晚太古代。泥質(zhì)巖-鐵鎂質(zhì)礦產(chǎn)主要是在中生代，雙峰式長(zhǎng)英質(zhì)類型平均分布但是在前寒武分布較少。相反，雙峰式鐵鎂質(zhì)巖總是隨著時(shí)間見見變少，但是鎂鐵質(zhì)和泥質(zhì)巖-鎂鐵質(zhì)類型在前寒武序列總是不存在。這些差異反映了隨時(shí)間大地構(gòu)造環(huán)境的變化，地球元素的變化。前寒武紀(jì)中雙峰式長(zhǎng)英質(zhì)類型和硅質(zhì)碎屑-長(zhǎng)英質(zhì)類型的缺乏表明，地球早起洋陸構(gòu)造環(huán)境并不是很流行?？偟膩碚f，各種類型VMs的豐度隨時(shí)間的變化反映了超級(jí)大陸的裂解時(shí)間如Rodinia,Pangea,Laurasia,Gondwana等。a熱源，驅(qū)動(dòng)熱對(duì)流系統(tǒng)，同時(shí)可能提供一些成礦金屬；目前絕大多數(shù)觀點(diǎn)支持次火山侵入巖的熱源機(jī)制；b高溫反應(yīng)帶，演化海水與火山巖和沉積巖的反應(yīng)導(dǎo)致金屬發(fā)生淋濾；c同火山期的斷裂/裂隙，作為熱流體的卸載運(yùn)移通道；d下盤及上盤蝕變帶，由于高溫流體-巖石反應(yīng)而成，包含上升的被加熱改造的海水；e塊狀硫化物本身，形成于近海洋地殼位置；f遠(yuǎn)端產(chǎn)物，反映了熱液系統(tǒng)對(duì)圍巖的改造作用。圖VMS成礦模式圖（Franklin,2005）金屬物質(zhì)和硫的來源通常有兩種來源，一是從底部蝕變帶到礦體部位中通過水巖反應(yīng)提取的物質(zhì)，變質(zhì)海水與巖層的反應(yīng)萃取VMS一般多產(chǎn)出在，超級(jí)大陸裂解后，形成的大陸再次拼合之前時(shí)期。在洋洋俯沖，洋陸俯沖碰撞的地質(zhì)環(huán)境中，由于俯沖板塊后退，熱的軟流圈上涌，玄武質(zhì)巖漿底侵于減薄的地殼之下，形成弧后拉張盆地。一般形成雙峰式火山巖，玄武巖根據(jù)距離島弧遠(yuǎn)近可以有島弧拉板玄武巖-MORB-堿性玄武巖的演化趨勢(shì)。玄武質(zhì)巖漿的底侵導(dǎo)致上