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北祁连“黑矿型”和“塞浦路斯型”块状硫化物矿床成矿条件对比研究

张兰英  
【摘要】: 北祁连造山带是中国重要的铜多金属成矿带之一,除了镜铁山喷流沉积型(SEDEX)铁矿外,与海相火山作用有关的铜多金属块状硫化物(VHMS)矿床是主要成矿类型。按成矿环境、赋矿岩石和成矿元素组合可划分为两类:一类是与大陆裂谷和岛弧环境长英质火山岩有关的Cu(Pb,Zn)VHMS矿床;另一类是与洋壳环境基性火山岩有关的Cu(Zn)VHMS矿床。前者研究较为详细,以白银厂大型铜矿床为典型代表,研究开发历史悠久;后者研究薄弱,近年来石居里沟(雪泉铜矿)中型矿床的发现,显示了该类矿床的找矿意义和研究价值。 北祁连山与大陆边缘裂谷酸性火山岩有关的Cu(Pb,Zn)VHMS矿床具有典型“黑矿型”矿床的特征,与洋壳环境基性火山岩有关的Cu(Zn)VHMS矿床具有典型“塞浦路斯型”矿床的特征,对这两类矿床的成矿地质特征、岩石地球化学、锆石U—Pb LAICPMS定年、成矿流体、成矿构造环境和成矿物质来源的系统研究分析,表明这两类矿床都形成于奥陶世加里东期。“黑矿型”块状硫化物矿床形成于北祁连洋盆向北俯冲消减形成的岛弧裂谷环境,以石英质角斑岩为容矿岩石,岩浆热液、海水和俯冲板块流体共同构成成矿流体成矿流体系统。以裂谷盆地的盆缘断裂为边界、以火山穹隆为中心的成矿热水流体的区域性对流循环,形成了不同的蚀变岩筒和硫化物矿床模式。“塞浦路斯型”块状硫化物矿床形成于北祁连洋盆洋内俯冲消减造就的弧后扩张脊环境,是伴随大量洋底拉斑质基性火山岩喷发作用,在喷发间歇岩浆流体与海水混合形成的成矿热液体系循环而成的,矿化受海底火山机构和地表局部凹地控制,并遭受后期造山作用改造叠加形成富铜矿体。北祁连山目前残存的中晚奥陶世大陆裂谷、岛弧的酸性火山岩系和蛇绿岩套的基性火山岩系,分别是寻找“黑矿型”和“塞浦路斯型”铜多金属块状硫化物矿床的有利地区。 本文以白银厂石英角斑岩和石居里富钠玄武岩为代表,对这两种矿床的容矿火山岩做了系统的常量元素、微量元素、稀土元素及Sr、Nd、Pb同位素分析。这两种火山岩均表现出清楚的俯冲带岩浆作用特征。所不同的是,白银厂“黑矿型”块状硫化物矿床容矿火山岩形成于活动大陆边缘的陆缘弧环境。石居里“塞浦路斯型”硫化物铜矿床形成于大洋板块内部的洋生弧环境。与各自的形成环境相对应,白银厂的石英角斑岩来源于原生地幔在俯冲板片流体参与下的部分熔融,岩浆在上升侵位过程中有部分大陆地壳物质混入。石居里的富钠玄武岩同样也是产生于原生地幔在板片流体作用下的部分熔融,但它们没有遭受陆壳物质混染。火山岩浆流体为北祁连“黑矿型”和“塞浦路斯型”矿床的形成提供了大量铜、铅、锌、金等金属元素,不同来源的火山岩浆脱气形成的岩浆流体所含金属元素不同,从而造成成矿元素组合的差异。研究表明,北祁连白银厂式“黑矿型”矿床的成矿流体应该是岩浆流体和下参海水的混合物,且以海水为主,矿床中硫化剂以幔源岩浆源为主,经历了壳源硫的混染,成矿热液系统受陆壳影响较大,矿床与陆壳重熔形成的钙碱性酸性火山岩伴生,具“黑矿型”矿化,成矿元素为Zn-Cu-Pb-Au组合;而洋生弧中的“塞浦路斯型”铜矿床成矿流体中岩浆流体份额增大,海水份额减少,矿化剂硫以海水中硫酸盐还原硫为主,矿床与玄武岩伴生,成矿元素组合为Cu-Zn型,显示“塞浦路斯型”矿化特征。


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