赣东北海底火山喷流_热水沉积铜矿床成矿模式

第 卷第 期 中国有色金属学报 年 月 赣东北海底火山喷流一热水沉积铜矿床成矿模式 ① 张祖海 江 西了色地质勘杏 , 心 , 南 飞 川 汤新红 郝 琳 朱天 和 们二西 有色地质研究所 , 工西 有色地 质 一 队 摘 要 在总结海底 火山喷流 一 热 水沉积矿床成矿 判别准则的基础 , 结合水 平 、 乐华两矿床的成 矿地质特征分析 , 经研究后 系统地提 出 厂赣东北海底 火山喷流 一 热水沉积铜矿床的综合成矿模式 。 关键词 喷流沉 积岩 热水沉积 成矿模式 江西铜矿找矿成效显著 , 在银 山 、 永平这 样的老矿 田 区 内的铜矿勘查 , 取得 了重要进 展 , 这 一方面体现 老矿 区找 矿 的 巨 大潜力 , 另一方 面也明在老矿 田 区 边 、 深部找矿必 须有新的思维和新的认识 , 必 须以新的地质理 论和新的成矿模式 为指导 。 本 文仅以 水平 、 乐 华矿床为例论述赣东北铜矿找矿科研的新思路 和海底火 山喷流 一热水沉积矿床的成矿特 征 与 成矿模式 。 流 一 热水沉积矿床的几种主要分类 如表 所示 。 海底 火山喷流一热水沉积矿床有其独特的 成矿地质特征 , 其成矿判别准则如表 所示 。 江西海底火山喷流 一 热水沉积矿 床成矿模式 海底火山喷流一 热水沉积矿床类 型及判别 综合分析前人研究成果 ’ 。 海底火 山喷 永平铜矿成矿地质特征 成矿大地构造背景 水平铜矿地处江南元古宙地体与华南加里 东地体过 渡部位 。 同时 又 位于 东 乡一 广 丰深断 裂南侧 , 并且正好 位于该深断裂产状变 化处 西段倾向南南东 , 东段倾向北北西 。 由此可见 , 表 海底火山喷流 一热水沉积矿床主要分类方案 方案 依 据 镁铁质火山岩型 民面质火山岩型 原始恻 〔 恻和 、, 少亏健 多金属创 一 一 , ’列和 从 , 创 禽铜 黄铁付 ’‘ ’嘴 听和 八 , 代 铜锌 黄铁份 ‘一 代, , 月 , 代, 和 人、」 烤, 碎 “ 毕‘奈’亏 , , 版 、 ’亏和 〔 ’ , ,亏 碳酸劣亡罕户’ , 〕 〕 ,专, 、 贬 ,气和 〔 ’ ‘亏, 沉 积环 竟 同岩组 义 火山岩类 沉 积环境 矿 白组成 , 于只岩 类 沉积环境 十 矿石组成 一 一 —一一一 — 卜胜 们 、 呀 冲浦路 ’专睡 别 ’钊 沙 刊丈 ’熨 矿石组成 十 构 查环境 一 一 日目冬学 一 门了 一司家 八 · 科技攻 关止。 收 稿 打 中国有色金属学报 年 月 永平铜矿具有独特而又优越的成矿大地构造背 景 。 赋矿地层及含矿岩石组合 矿床赋矿地层为上石碳统叶家湾组 , 根据岩性组合可分 为三部位 上部为石英砂 岩 、 千枚状钙质粉砂岩 、 千枚状页岩夹矽卡岩 灰岩透镜体 中部 为灰岩 、 矽卡岩化大理岩 、 矽卡岩 , 夹砂质页岩 、 安山质岩屑凝灰岩 下 部是石英砂岩夹千枚岩 。 矽卡岩化灰岩 、 底部 见有凝灰质石英角斑岩 。 主含矿层位为 , 主矿层 , 矿带即产于 其中 。 矿带 自上而下 由三层矿组成 , 其含矿 岩石组合有四种 ① 砂质页岩一含铜黄铁矿层 页岩组合 ② 灰岩一页岩 砂岩 一层状黄铜黄铁 矿层 一 灰岩 砂岩 组合 ③灰岩一条带状黄铜黄 铁矿层 一灰岩组合 ④ 砂屑泥灰岩一层纹状 闪 锌矿 , 黄铜黄铁矿层 一 凝灰质 砂岩组合 。 主矿体产状与地层产状一致 。 二者呈整合 产出 。 在矿 山开拓面上 , 含铜黄铁矿层产状与 千枚状页岩层理完全一致 , 并呈同步褶曲 。 据 见 , 永平铜矿具有独特而又优越的成矿大地构 统计 , 矿体厚度分含矿地层厚度呈正相关关 系 , 反映矿体的产出受沉积古地理条件控 制 。 成矿岩相古地理环境 海西期构造运动造就 了永平三级断陷盆 表 海底火山喷流一热水沉积矿床成矿判别准则 判别准则 构造 一沉积 环 境 容矿岩石 火山岩类海底火山喷流 一热水沉积矿床 沉积岩类海底火山喷流一热水沉积矿床 拉张构造环境 大陆边缘裂谷 、 断陷盆地等 和与同生断裂有关的三级断陷盆地浅一深水相沉积环 境 。 页岩 、 粉砂岩和 碳酸盐岩 , 往往夹细粒沉凝灰岩 特点是 层状火 山岩 铁镁质或长英质 细 粒 、 含碳酸盐 、 、 黄铁矿 、 磁黄铁矿和 有 机 质高 , 具板状劈理 。 角砾岩 常 见原生角砾岩 , 特别发育于 块 状 矿体的项部 。 角砾岩带产于 下部 上部为正 常沉积单元 , 也即层状矿 体之下或附近的网脉状 、 浸染状或脉状矿化带 角砾岩由 同生断裂或水热炸裂而成 。 围岩蚀变 热 水 沉 积 岩 及 特 定 的 岩 石组合 发育于层状矿体下盘 , 有硅化 、 绿泥石 化 、 重晶石化 、 电气石化和钠长石化等 。 硅质岩 、 电气石岩 、 钠长石岩 、 重晶石岩等 。 矿 体 金属矿化 矿物组合 化学组成 地球 化学晕 、 异常 稀土配分模式 硫同位素 铅同位素 盐度 矿体与围岩界线清楚 上部伴有富含 一 的硅质沉积层 下部常为赋存于火山熔岩中 、 且具强 烈蚀变的网脉状硫化物矿体 。 层状矿化与网脉状 、 脉状 、 浸染状矿化共存 , 后者发育于前者之下或附近 。 分带特征表现为 水 平方向上由内向外 , 垂直方向上 由下而上 , 依次为 一 。 以黄铁矿 、 磁黄铁矿和 、 、 的硫化物为主 , 伴有参与热水活动的电气石 、 重晶石 、 白云 母 、 磷灰石等特殊矿物 。 重晶石常产于层状硫化物矿石的上部或旁侧 , 呈细粒状或块状 。 含不等量 、 、 、 、 具蒸发晕和 一 晕 、 一 一 晕 。 具 、 、 、 、 、 、 、 、 、 异常 , 相对贫 、 、 、 等 。 与海水的稀土配分模式相似 含矿热水沉积岩一般为正 异常 。 黄铁矿 夕毛 闪锌矿 护刁 、磁黄铁矿 别‘ 黄铜铁矿 护月 方铅矿 护 黄铁矿 犷‘ 值变化小 护 多为正值 , 属海相硫酸盐相 黄铁矿 拼‘ 值变化大 。 正常铅 , 模式年龄 》赋矿地层年龄 。 脉状矿体中可有放射 成因的铅 。 一 第 卷第 期 张祖海等 赣东北海底火山喷流 一热水沉积铜矿床成矿模式 地 。 晚石世叶家湾期中时 , 沿残留的铅 山一 闽北 古隆起两侧 。 由于地壳差异沉降而产生了同生 断裂 , 进而在矿 区出现 了泻湖 , 并沿同生断裂 发生了海底火山喷流作用 。 沉积了一套海相陆 源碎屑岩一火山碎屑岩 一碳酸盐岩共生组合的次 稳定型沉积建造 。 泻湖相是矿 区的主体部分 , 三级断陷盆地是成矿物质的主要堆积场所 。 构造控矿特征 永平矿床产于天排山倒转背斜东翼 正常 翼 。 矿体的产 出明显受同生断裂 系控制 一 方面 , 同生断裂控制了海底火 山喷流 一热水沉 积作用 , 是主要的导矿构造 另一方面 , 也控 制了叶家湾期中时泻湖相的形成与展布 , 因而 是主要控矿构造之一 。 矿 区发育两条近于平行 的北北东 向逆冲断层 , 和 , 这两条推覆构 造控制了 、 、 班 和 矿带的产出 。 其控矿 意义表现在两个方 面 一是使矿化叠加富集 , 二是改造破坏矿体 。 岩浆活动及控矿特征 矿 田范围内存在海西期海底火山喷流活动 和燕山期陆相岩浆侵入活动 海相火山岩 , 火山碎屑岩主要赋存于叶家 湾组地层中 , 并且主成矿元素含量很高 。 这些 岩石呈层状 , 似层状与灰岩 、 泥岩 、 页岩等互 层产出 , 表明火山活动是长期和周期性的 。 矿体矿化富集具多中心 , 预示海底火山喷流 为 多中心式 。 陆相中酸性岩浆活动主要形成了“ 十 ”字头 岩体 , 其成矿作用主要是叠加了 和少 量的 。 乐华锰银铅锌铜矿床成矿区地质特征 成矿大地构造背景 乐华地处江南元古宙地体南缘的乐一德次 级地体西南部 , 受赣东北深断裂带和乐安江深 断裂控制而位于乐一德成矿带中段 。 乐华矿床 深部构造处于慢坡带上 。 矿床紧邻赣东北深断 裂带而产于其南侧 , 该深断裂带为乐一德次级 地体与怀玉次级地体的接合界线 , 由一系列压 性冲断层或压剪性斜冲层组成 , 并发育一系列 超基性 一 中酸性岩体及火山断陷盆地 。 所以 , 乐 华成矿的大地构造背景极佳 。 赋矿地层及含矿建造 乐华矿床由层状锰 、 铜铅锌矿和脉状银铅 锌矿组成 , 前者赋存于黄龙组与双桥山群不整 合面上 的碎屑岩一碳酸盐岩建造 中 , 后 者产于 双桥山群变质岩 中 。 在黄龙组地层 内 , 共有数 层 硅质岩 、 硅质 白云 岩和 含锰泥质砂 岩 、 灰 岩 。 对于 上述两个层位 , 根据主成矿元素 除 丰度值 , 结合区域成矿地质特征认为 双 桥山群下亚群是一套 、 、 、 、 含 矿建造 黄龙组碎屑岩一火 山碎屑岩一碳酸盐岩 是一套 、 、 、 含矿建造 。 锰矿呈层状 、 似层状产出 , 受不整合面的 形态控制 , 其下产有层状铅锌铜矿体 。 脉状银 铅锌矿有两种成因 在矿床范围 内与层状锰 、 铅锌铜具相同成因 , 在矿 田 内有与燕 山期岩浆 热液有关的银铅锌矿 前者成矿时间大致与上 覆的层状矿体同时 。 成矿岩相古地理环境 矿 田处于海西期福泉山一花亭三级断陷盆 地西北边缘 。 盆地发育有同期海底火山喷流作 用 , 沉积 了一套碎屑岩一火 山碎屑岩一碳酸盐岩 建造 。 矿床主体部分为泻湖相 。 构造控矿特征 德 兴 一湾头 乐华一银 山一朱砂 红基底断裂 北东向隐伏断裂和下湾一方家北西 向断裂是矿 田主要控岩控矿构造 , 乐华矿 田即产于这两组 断裂的交汇处 。 次一级的北北东 、 北东和北西 向张扭性 、 压扭性断裂 , 是含矿流体侵位的有 利部位 , 为赋矿构造 。 岩浆活动及控矿特征 海西期海相火山活动主要生成了火 山碎屑 岩和含火山碎屑沉积岩及硅质岩 。 这些岩石与 成矿具有密切的时空关系 在时间上 , 成岩成 矿同时进行 在空间上 , 与矿体呈互层产出 。 燕 山期岩浆活动较为强烈 , 中期中酸性岩 浆侵入 , 喷发形成的花岗斑岩 、 石英斑岩和石 英闪长纷岩是含矿母岩 , 晚期黑云煌斑岩脉也 与成矿有关 。 海底火山喷流一热水沉积成矿证据 ‘ , 习有色金属学报 年 月 成矿证据 经研究和对 比分析 认 为水 平和乐华矿床 同属于海底 火山喷流 一热水沉积矿床 , 其成矿 证据如表 所示 。 由表 可见 , 可进 步 归类 为 沉积岩类海底火 山喷流 一 热水沉积 矿床 , 即 以 沉积岩为矿床容矿岩石 。 热水沉积岩特征 乐华热水沉积硅质岩 产 于锰矿层上 、 下 盘 附近 , 厚度 一 一 层 。 ① 矿物 组 成 玉 髓 一 , 石 英 微 晶 一 , 石英 晶屑少量 铁锰质 一 , 少量 电气 石 、 粘 土质 , 偶 见黄铁矿 已褐铁矿 化 其中玉髓呈隐晶质一 微晶质 , 粒径 一 , 镜 下 可 见 火 山 碎屑 形 态 各异 , 粒 度悬 殊 。 ② 化学 成分 硅 质岩本 身具 高硅特点 , 与热泉沉积硅质岩相 比 , 乐华热水沉积硅质岩 具有较高的铁 、 锰含量 。 上述特征表明在乐华 沉积盆地 中 , 锰 、 铁浓度较高 , 热水溶液 中富 含硅质 。 海底火山喷流 一热水沉积成矿模式 海西期 , 赣东北地区地壳拉张 , 东乡一 广丰 深断裂再次活动 。 在断裂下切和地壳沉降过程 中 , 在江南元古宙复 合地体 内形成 了东 乡一 乐 华等三级断陷盆地 在华南加里东地体内主要 形成了永平三级断陷盆地 。 在深断裂活动的同 时 , 地慢热柱活动沿构造薄弱地带发生了海底 火 山喷流 作 用 喷流 期 间萃取 了 围岩 中的 矿 质 , 并因此在当时的泻湖中形成了热 卤水池 , 从而产生了热水沉积环境 。 一方面 , 富含成矿 物质的火山热流体向盆地边缘运移 , 在水体平 表 永平 、 乐华矿床海底火山喷流 一热水沉积成矿证据 巨据 水 平铜 袱 乐华多金属矿 构造沉 积环境 容矿 岩石 与同生断裂有关的 气级断陷盆地 、 泻湖相沉积 碎屑岩 粉砂岩 、 砂质 觅岩等 火山碎屑岩 凝灰质粉砂岩 、 凝灰岩等 碳酸盐岩 灰岩等 。 围岩蚀 变 角砾状构 查 热水沉积岩 硅 化 、 绿泥 石 化 、 绢 云 叶化 、 黄铁矿 化 底板蚀 变强 呈层状产 出 。 矿 ‘ 石 ’ 常见角砾状构造 。 铁碧 玉岩 、 绿泥 石岩 、 硅质岩 矿 体 矿体与围岩界线清楚 硅化 、 绿泥石 化 、 水白云母 化 、 黄铁 矿化 , 主要 产于矿体 厂盘 。 矿石有角砾状构造 硅质岩 矿体与围岩界线清楚 , 上部 产 有富 含 一 的 硅质沉积岩 。 层状矿化与脉状 、 浸染状矿化共存 , 后者发 育于前者之下 金属矿化 具分带性 水平 方向 匕由内向外 、 垂 直方向 川 卜 , 依次为 一 一 具分带性 水平方向上 由内向外 垂直方向 上由 而上 , 依次为 一 。一 。 。 。 矿物组 合 以 黄铁 矿 、 磁 黄铁矿 及 。 、 、 的硫 化物 为 二, 含电产 见石 以锰铁 矿物 、 黄铁 矿 、 磁 黄铁矿 和 。 、 、 的硫化物为主 , 含电气石 。 常有参与热水 舌动的 市晶石 呈他形粒状或不规则状 七 ‘’ 厂组 戊 含不等觉的 、 、 、 。 、 和 地球 化学晕 , 异 ‘ 书 土 蒸发浑 稀 几酸分模式 鱿创司位素 错 司 沉素 矿 丫 筛 卜配 分悦式 与海水相似 刃 石 , 黄铁 矿 、 黄铜 矿 的 少 改 前 片多为 门 们 听 片全 为 厅 盯 一 白 , 力 一 铅 份 和 黄铁 矿 的 错 为 常错 模 口 龄 咯 少、 帆 阿地 平龄 终 一 毅和 、 、 勘 异常 矿石稀 土配分模式 与海水相似 , 硅质岩具 正钧异常 矿石 中黄铁 矿 户 值 多为 正值 矿 石 方错 矿 中的铅 为正常铅 模式年龄略 大 赋矿地 年龄 第 卷第 期 张祖海等 赣东北海底火山喷流一热水沉积铜矿床成矿模式 静 、 环境偏碱性条件下 , 首先在盆地边缘沉淀 、 和 、 , 然 后 向中心形成 含 、 、 的矿层 。 随着沉积环境地球化学条件 的变化 , 矿质沉淀作用逐渐向喷流 中心推移 , 依次发生 、 、 、 、 成矿作 用 。 另一方面 , 含矿喷流全在 自身矿质沉淀成 矿的同时 , 又 向下对流通过渗透性岩层 , 并沿 其中的裂隙扩散和交代 , 再一次萃取渗透岩中 的成矿物质 , 在适宜的环境中沉淀成矿 。 由此 可见 , 海底火 山喷流 一热水沉积包含 了两方面 的成矿作用 含矿喷流体 自身沉淀成矿和含矿 喷流体在渗透岩中扩散交代成矿 , 前者生成了 层状矿体 , 后者生成了脉状矿体 。 自盆地中心 向边缘的 、 、 、 、 、 、 、 乐华 或 永平 的元素分带格 局 , 反映 了海底火 山喷流 一热水沉积成矿的分 异演化特征 。 永平矿区未见铁锰矿层 , 可能是 由地壳隆起和推覆构造作用使其剥蚀所致 。 上 述成矿模式如附图所示 。 成矿 , 并且可能成大矿 ②形成矿源层 ③使 多元素伴生富集成矿 。 上述两个矿床的成矿作 用便充分说明了这一点 。 海底火 山喷流一热水 沉积作用从物质成分到成矿机制等方面都与岩 浆活动有一定的成 因和 空间关系 , 在热水沉积 之后 , 受后期构造 一岩浆活动的影响还可能发 生热变质 、 岩浆热液叠加 、 改造成矿作用 。 上述成矿模式的提出对于这类矿床的找矿 工作具有重要的指导意义 “ 盆 三级断陷盆地 卜构 同生断裂 喷 海底火 山喷 流卜体 矿质堆积体 ”是成矿 的先决条件 。 热水沉积岩 硅质岩 、 铁碧玉岩 、 电气 石岩和重晶石岩 是找矿标志 。 组合分带 上层下脉 。 上有锰下有铅 锌铜 、 蚀变上弱下强等 是找矿依据 。 原生三级盆地的大小和改造富化程度 是矿床评价 确定找矿前景 的关键 。 调查有关的地球化学晕和地球化学异 常是行之有效的地球化学测量 。 泻湖相 潮坪相 ‘ 与海水混合 海平面热卤水他 参考文献 、 地嫂热柱活动 非渗透岩层 附图 海底火山喷流一热水沉积 综合成棋式图 结语 海底火 山喷流一热水沉积作用是地壳演化 过程中的一种较为特殊的地成矿作用 , 这种特 殊形式的成矿作用有三方面的意义 ① 直接 于耀先 见 第五届全国矿床会议论文集 北京 , 地质出 版社 , · 颜 文 地质地球化学 , , 一 · 等 著 , 张祖海 译 地质地球化学 , , 一 著 , 张祖海 译 冶金地质动态 , , 一 黄世全等 赣东北铜铅锌 金银 成矿规律及成矿预测 江 西有色地质勘查局“七 · 五 ”研究成果 , 朱 超等 江西地质科技 , , 一 马孝达 江西省矿床地质讨论会论文 摘要 汇编 , 一 曾祥福 江西地质科技 , , 一 · 顾连兴 地质论评 , , 一 · 杨子江 有色金属矿产与勘查 , , 一 王蔚英等 华东矿产地质 , , 一 编辑 何学锋