西北海相火山岩块状硫化物区域矿床特征

 

　　一、块状硫化物矿床的多样性块状硫化物矿床—黄铁矿型铜—多金属矿床，由于所处的大地构造位置、主岩性质、矿石类型、主金属元素组合以及伴生元素分布等方面的差异，将其分为喷气—火山成因类矿床(Ⅰ)和喷气—沉积成因类矿床(Ⅱ)。前者主要有香子沟黄铁矿矿床，白银厂、阿舍勒铜-锌型矿床，小铁山、郭密寺、大柳沟锌—铅—铜型矿床，红沟铜矿床，阴凹槽、银硐沟、刘家坪锌-铜矿床，锡铁山锌-铅矿床，德尔尼铜—锌—钴型矿床、白山堂铜—铅矿床，镜铁山、陈家庙、铜厂铁—铜型矿床。后者主要有铜峪沟铜—锌(铅)型矿床，厂坝—李家沟、邓家山—铅硐山锌—铅型矿床和银硐子银—铅(铜)型矿床。块状硫化物矿床除了主金属组合类型的多样性外，集中反映在成矿地质背景上的多样性，诸如“优地槽”与“冒地槽”区，强火山活动与弱火山活动区，一般火山岩带与蛇绿岩带以及容矿岩类型等。

 

　　二、成矿的多旋回和多阶段性西北地区岩石圈演化的长期性与造山带的多期性，决定了块状硫化物矿床区域成矿的多旋回性与矿床形成的多阶段性。区域成矿期主要有：①前寒武纪，主要为元古代；②早古生代，主要为寒武纪、奥陶纪，次为志留纪；③晚古生代，主要为中泥盆世、早二叠世，次为石炭纪；④中生代，主要为三叠纪。从目前已有找矿勘查成果结合已有地质资料分析，中寒武世、中泥盆世和早三叠世是最重要的成矿时代，其次为早、晚奥陶世。前寒武纪有可能突破，变为有潜在资源优势的重要成矿时代之一。对具体矿床来说，主成矿期的形成物经历有多阶段的叠加改造，因而也显示多阶段成矿的特征。复合成矿特征是块状硫化物矿床重要区域特征之一。

 

　　三、矿床(矿点)的群、带分布特征1)M．solomon对塞浦路斯、澳大利亚、日本和伊比利亚等地区主要黄铁矿带进行了矿床群体分布模式的研究，有以下几点认识：①矿床成带成群分布。②每一矿群内至少有1个工业矿床。③群间距、群内矿床间距似有一定的变化范围，即所谓等距性。如塞浦路斯Troodos杂岩体北侧长50km矿带内，有1 2个主要矿床，分成4群，群间距7.4-1 2.5km；群内矿床间距2.0-4.5km，平均3.2km。日本Hokuroko地区块状硫化物矿床则群内矿床间距变小，为1-2km，而群间距相对增大，为8-1 6.8km。④矿床规模大小与其间距大小大致呈正相关关系，如rberjan黄铁矿带有60个矿床分布在该带220km长的火山岩带内，3个主要矿床(Tharsis，zarsa和Rio Tinto，每个有黄铁矿石100×106t)相隔25km，较小的矿床以小间距产出。上述有关矿床群体的带群分布模式和有关等距性的认识，在有关西北地区的文献资料中也有所涉及，但还未作系统深入的研究，并提出系统的看法。

 

　　2)西北地区古生代造山带内海相火山岩发育。北祁连加里东褶皱带长1200km，按构造单元可划分为南、北、中三个火山岩带(断续延展)，北秦岭加里东褶皱带长500km，前两带组合而成北祁连一北秦岭加里东黄铁矿型铜一多金属成矿带，分布有矿产地82处，其中矿床22处，矿点、矿化点60处。总的说来，点、群、带的分布特征在奥陶纪火山岩带中较为明显。如大坂山一红沟地区、肃南错沟一九个泉地区、冷龙岭直河一浪力克地区、老虎山猪咀哑吧一银硐沟地区、北秦岭铜峪地区等均如此。但其现有群间距或是群内矿床点间距，因矿产地点数少而间距较大。因此群间或群内关系不好确定。红沟地区这种等距性显示较好，即南子海沟矿化点7km南子海沟东岔矿化点13km红沟中型铜矿11km树南沟小型铜矿11km大坂山口铜矿化点；冷龙岭一老虎山地区次之，由直河小型铜矿34km银灿铜一多金属矿；俄博沟矿点12km浪力克铜矿床20km里红窑仙矿点23km干扎子矿点32km围场沟矿点5km猪咀哑吧铜锌矿矿床24km银硐沟矿床。由于点距过大，与世界上有关资料对比，只有少数属群内矿床点间距，大部分都相当于群间距。在白银一石青硐地区，石青硐多金属矿床47km折腰山、火焰山矿床2km四个圈2km小铁山矿床、铜厂沟矿床。石青硐与白银厂分属2个群，白银矿田群内点间距约2km。大柳沟矿带已知矿床点间距1-2km，但香子沟黄铁矿床、郭密寺多金属矿床与大柳沟分属不同的群带。由此可见，白银厂式铜一多金属矿床(点)的分布特点与日本黑矿有相近之处，即群内矿床点间距较小，为1-2km，群间距相对较大，这与中酸性火山喷发中心及相应的喷气口的分布对矿床的控制有关。同时必须着重指出，产于中寒武世中酸性火山沉积岩系的白银厂矿田、郭密寺矿田，其矿床的分布模式出现多带性，具点、群、带相结合的分布特点；就矿田来说，具有点、带、面相结合的分布特征。

 

　　综上所述，对喷气-火山成因类块状硫化物矿床，目前的找勘与研究程度还不够高，尚不足以确定矿床群、点等距性规律。据现有资料与世界上有关地区的类比表明，有些地区的等距性有一定程度的显示。这对进一步扩大找矿远景与开展找矿预测有很大意义。由于构造(含同生构造)对控制喷气-沉积类矿床的特殊作用，特别是走向区域断裂与横向断裂的联合控制，热卤水的渗滤循环、热泉位置和盆地分布以及具有层控性质的正类矿床也可以呈点、群、带分布，也可能出现不同程度的等距性显示。从热卤水现代成矿理论来说，应该认为上述喷气—火山成因类和喷气—沉积成因类块状硫化物矿床成矿机理相近，其空间分布模式也可能相似。

 

　　四、矿床具有一定的层位与层控性层位与层控性并与热卤水系统相联系，是前述矿床的重要特征。日本黑矿赋矿层位的追索与研究，是在火山岩块状硫化物矿床分布区进行1：5万地质填图的(配合千米深钻)重要内容。这也表明黑矿型多金属硫化物矿床具有层位与层控性。西北地区海相火山岩区块状硫化物矿床，或是弱火山活动的沉积岩区块状硫化物矿床，其共同点是矿床总体产在不同岩性层接触转换部位，说明矿质大量从热卤水中析出堆积成矿，都需要有一个条件突变的环境。海水的稀释作用，热卤水物化条件的突然变化引起硫化物的大量沉积。例如红沟矿床主矿体(群)赋存于细碧角斑岩系的细碧岩层中；白银厂地区的矿床主要赋存在细碧角斑岩系的酸性端元夹沉积岩的石英角斑凝灰岩层中，如火焰山1 6号主矿体产于酸性火山凝灰岩向基性火山沉积岩接触带主要靠近酸性火山凝灰岩的一边。产于蛇绿岩套的九个泉、猪咀哑吧、银硐沟等矿床则赋存在基性熔岩层间或基性火山岩与含铁硅质岩及钙、镁碳酸盐岩换层部位。锡铁山含矿带赋存在由火山凝灰质岩石、含碳质硅钙泥质岩石等组合而成的火山沉积岩性段内，延长5-6km，代表一个相对宁静的海底喷气一沉积的成矿有利环境。德尔尼层块状硫化物矿体虽以镁铁质超基性岩为底板，但在矿体顶面上常残留有产状与之一致的砂岩、板岩层，这足以表明矿床产于超镁铁质岩与沉积岩的接触部位。南秦岭中泥盆世的铅、锌、银矿床往往产于相同岩组的多层位内；矿体(层)一般产于钙泥质岩层交替或换层部位。西成矿田南带与凤太矿田的矿床主要产于灰岩与千枚岩间的硅质岩层中，银硐子银铅一多金属矿床往往与菱铁矿层、铁铜矿体产于同一层位，具有成矿系列变化的某些特征。综合上述情况认为“层位”的概念，实际上具有“层控”、“岩控”、“时控”等三者的综合含义，使矿床的内生与外生、同生与后生、火山与沉积在一定的层位(时空)中得到统一。特殊的层位标志是进行深部勘查块状硫化物矿床的主要地质依据之一，是重要的找矿标志。

 

　　五、矿床的变形、变质1)含矿建造及其所包括的岩石(层)、矿石(层)是特定的岩石圈演化历史阶段的产物，它们共同经历了重大地质事件的作用与影响。例如，矿石与容矿岩经受了相似的变质变形，在不同程度上存在着诸多重要地质事件叠加改造的印迹，因而原来的喷气-沉积特征只能部分地保留。锡铁山、邓家山等矿石的粗晶化与脉状充填矿体的出现可作为代表。德尔尼、石青硐、厂坝-李家沟等矿床的矿体与容矿岩同褶皱。白银厂矿床与容矿岩具有相同的片理发育特征，经岩组分析亦表明两者具相同的变形历史。块状硫化物矿床的区域地质背景、成矿条件、物质来源、矿床类型等本来就比较复杂，由于后生叠加改造原因，而显示多阶段成矿特征，造成矿床成因分类上的困难与复杂化。随着研究程度的提高，应尽可能剔除矿床分类命名上过多的“叠加”。

 

　　2)矿(体)层的空间分布特征是由造山运动等构造因素直接决定的。一般陡倾状为多数(小铁山、白银厂、郭密寺、下柳沟等)，缓倾或波状褶皱状为少数(银硐沟、铜峪沟、石青硐)。矿体的形态与产状总的显示层状-层控特征。含矿层的结构由不同程度的浸染状矿(化)体和若干块状矿体组合而成。由于动力变质作用的影响，甚至同一矿体可膨缩、拉长呈串珠状断续排列，成若干透镜状矿体。一般显示多层状模式特征。而与一般的双层结构模式相比，往往不整合的蚀变筒状矿体少见或不明显。如小铁山原划分出3个主矿体，若降低主金属品位标准即可合一成一完整的矿层；虽其上部块状矿为主，下部出现浸染状矿，但未能确定有蚀变筒的存在。矿层的变质变形、层问滑移均可能使矿层与原有的蚀变筒分离以至破坏而不复存在。白银厂折腰山矿床1号主矿体南侧浸染状、网脉状矿化较为发育，因而两者结合可复原为双层结构(蘑菇状)模式，并认为主矿体倾向南西，属倒转层位，而火焰山1 6号主矿体属正常层位，其北侧浸染状矿体与主矿体结合亦具双层结构特征。锡铁山、厂坝等矿床赋存于火山一沉积岩或沉积岩系中，容矿岩石有的就是沉积岩，矿床的层控性则更加明显，是矿床具矿体多层状结构模式的例子。总之，矿层空间分布特征的研究，既有利于去再造矿床形成时的主要面貌，也有利于在成矿模式、成矿系列的理论指导下排除叠加改造的各种因素，提高找矿预测的有效性。

 

　　六、矿床的伴生组分特征1)在喷气-火山成因类块状硫化物矿床中，产于早古生代早期中酸性火山岩系的铜—锌型和锌—铅—铜(金、银)型是主要的矿床类型。例如白银厂折腰山、火焰山矿床与小铁山矿床，具有众多的伴生元素，如金、银、硒、碲、铟、镓、锗、镉、铊、钴、砷、铋、锑、汞、锡、铌、钽、钯、铂、铀等，部分元素如金、银、硒、镉、铋、汞等具综合利用价值，其中金、银是主要的综合利用对象。折腰山、火焰山在金属产品中达20多种。在贵金属元素方面，折腰山、火焰山矿床为相对贫金—银型块状硫化物矿床，但仍不失为主要的伴生金属元素，是主要综合利用对象；小铁山矿床则为富金-银型块状硫化物矿床。金、银品位一般较高，除达综合利用品位要求外，富集地段可圈定金-银矿体(伴生型的独立金银矿体)。现在矿山已把金、银列为主元素并予以重新查定。祁连县郭密寺、下柳沟、下沟与小铁山矿床属同一个亚型。从近年大量的民采过程中的状况和少量研究资料表明，也属富金—银型矿床，具有极高的经济价值。若从矿床的数量而论，富金-银型小铁山式矿床则居北祁连长英质岩所容矿床的首位。在基性火山—沉积岩系中的铜型、铜—锌型矿床，一般说来，金、银同样是主要综合利用的对象，钴、硒、碲也是重要伴生元素(银硐沟)；钴在德尔尼矿床中占重要地位，铜—锌型矿床同时是大型钴-硫矿床，从对比资料可见，铁-铜-锌-铅-金-银-硫-砷-锑-铋-汞组合是本类型矿床的基本组成特征。但青海浪力克铜矿(产于中基性火山岩、次火山岩)、香子沟黄铁矿矿床除含铜外，其他主元素及伴生元素都比较单调，含量也低，其原因有待继续研究。

 

　　2)在喷气一沉积类矿床中，不仅有锌一铅型，而且有铜一锌(铅)型，金、银仍为伴生元素可综合利用，而银更为重要。银硐子银一铅一多金属矿床是一个特殊代表，实为铅一铜(锌)型矿床而银特富，故在矿床分类命名上，其工业地质类型属以银为主的类型，其实这主要是据银的价值而定的，从金属量多少而论，它远远小于铜、铅、锌等主金属量级。

 

　　七、矿床赋存岩系的岩性、岩相特征1)偏碱性钙碱系列火山岩(细碧角斑岩系)或火山—沉积岩系与喷气—火山成因类矿床具有较密切的时空关系。长英质、镁铁质火山岩与所容矿床具有基本相近的含矿建造特征及主矿物、主金属量级上的差异。在含矿层中出现含铁(锰)硅质岩、碧玉岩(红色)、碳酸盐岩(白云岩、菱铁矿)、重晶石岩等，均系喷气岩范畴。白银厂的。黑疙瘩”、锡铁山的红碧玉、阿舍勒的重晶石岩等均为重要的火山喷发后的喷气—沉积标志。产于细碎屑岩—碳酸盐岩建造的喷气—沉积成因类矿床，例如邓家山铅—锌型矿床正是产于建造的两种主要岩性转换部位的硅质岩层中。在银硐子含矿层位中，菱铁矿层、碧玉、重品石、钠长石质条带较为普遍，显示喷气相的特征。划分矿床成因的归属除直接的成矿条件与控矿因素外，物质来源是一基本因素。对这些层控型多金属矿床的物质来源尚有多种看法。因而矿床成因归属的不一致则不可避免。对成矿物质来源于就地和异地的研究与判别是今后的重要课题之一。铁、铜、铅、锌硫化物的大量迁移富集形成的产物就是特定的“喷气岩”，结合含矿建造中的其他喷气岩来深入开展喷气岩相研究对确切认识喷气成因类矿床更为重要。

 

　　2)碱金属元素在喷气成因类矿床的成矿过程中，可能起着重要作用。细碧角斑岩系就是偏碱性的火山岩系，有富钠、富钾之别，而与成矿较密切的则是钠质细碧角斑岩类(白银厂)。德尔尼矿体顶板围岩内出现钠闪石岩，矿体中局部有钠闪石细脉穿切。在南秦岭中泥盆统含矿岩组或层位中，钠长石岩、钠长石化、岩石及矿石中的钠长石晶粒或其集合体的出现，标志着它们造岩成矿的时空关系，也可能标志着物质来源、迁移途径、堆积环境的渊源关系。除此之外，钾质在矿床的形成中也有自身的位置。白银厂矿田细碧角斑岩钾质系列的存在；香子沟、下柳沟、白银厂等矿区高钾斑岩(次火山岩)K2O可达百分之十几，有的已定为钾矿体，它们与岩浆演化的晚期阶段有关；而矿化蚀变带的近矿围岩往往以黄铁矿化绢云母石英质岩最为发育，虽其原岩性质不完全相同，但却以富钾的绢云母(有时为白云母、黑云母)矿物形式出现，它们则可能与热卤水演化系统晚阶段有关，即低钠富钾，可能为硫化物析出的环境标志之一。

 

　　八、矿床的地表地质标志1)矿体直接暴露在地表，在不同的气候条件下，可以形成氧化带，生成铁帽或贫铁帽。白银厂不仅有铁帽、贫铁帽带(上部)，而且发育有硫化物(辉铜矿)次生富集带。锡铁山上部有铁锰帽及彩色氧化带(由各类氧化物、矾类矿物等组成)。含矿层或矿化带出露范围，远大于矿体的分布范围，且往往包裹着出露的矿体。矿化带的近矿围岩由于普遍含黄铁矿等硫化物，因而铁染、黄钾铁矾化带是其主要标志。长英质近矿围岩的“无长石带”实际表现为原石英角斑凝灰岩强烈的硅化、绢云母化，并伴随着去钠富硅、钾和黄铁矿化。绿泥石化、碳酸盐化、重晶石化与铜铅锌硫化物的富集关系密切。这些蚀变很可能为热水蚀变的产物，成矿后诸地质阶段均可叠加改造，因而还需对它们进行具体鉴别与分析才能确认。

 

　　2)从小铁山铅锌矿床的发现与研究可提供一条重要的经验。当含矿带、矿体在地表尚未出露时，其他地质标志比氧化带的标志将更为重要。不过小铁山毕竟还有一小铁帽存在。新疆阿舍勒矿区地表有小铁帽和铁染带，对深部盲矿体的发现起着指示作用。从国内外研究现状出发，重新研究地表其他地质标志，发现在其含矿层位中往往有含碳质、含硫质岩石，诸如硅质岩、红碧玉、白云质大理岩、重晶石岩等喷气岩，这种特定的喷气岩性、岩相的展布与矿化带、含矿层位基本一致，这就可能构成有效的地质标志，若配合物化探异常资料，．这将是进行深部成矿预测与找矿的地表层位依据。

 

　　九、矿床的剥蚀深度西北地区块状硫化物矿床勘查与研究表明，特别是古生代有关成矿带剥蚀深度不太大，许多矿区都有盲矿体、半盲矿体的存在。小铁山、石青硐、红沟、阿舍勒等矿床就是例子。虽然各矿区的具体情况有所差别，但总的情况说明整体剥蚀深度不大，有利于扩大这些成矿带的找矿前景。