喷流沉积成矿理论.pptx

n以日本黑矿和安徽铜凌新桥、冬瓜山块状硫化物矿床以日本黑矿和安徽铜凌新桥、冬瓜山块状硫化物矿床为例，着重介绍典型块状硫化物矿床的地质为例，着重介绍典型块状硫化物矿床的地质-地球化地球化学特征。比如，块状硫化物矿床的上部层状矿体和下学特征。比如，块状硫化物矿床的上部层状矿体和下部浸染状部浸染状-脉状矿体的双层结构、矿石类型和结构构脉状矿体的双层结构、矿石类型和结构构造的垂向分带、地球化学的垂向变化和二元结构性等。造的垂向分带、地球化学的垂向变化和二元结构性等。地质地质-地球化学的二元结构特征，可以作为海底喷流地球化学的二元结构特征，可以作为海底喷流沉积成因块状硫化物矿床成矿、找矿与勘探的重要标沉积成因块状硫化物矿床成矿、找矿与勘探的重要标志与特征。志与特征。第七章第七章 喷流沉积块状硫化物矿床与成矿找矿喷流沉积块状硫化物矿床与成矿找矿模型模型第一节第一节 日本的黑矿矿床日本的黑矿矿床一一、日日本本的的黑黑矿矿矿矿床床n产于日本本州和北海道的绿色凝灰岩带中的晚中新世黑矿床，是喷产于日本本州和北海道的绿色凝灰岩带中的晚中新世黑矿床，是喷流沉积块状硫化物矿床的典型代表。日本黑矿为长英质火山岩中整流沉积块状硫化物矿床的典型代表。日本黑矿为长英质火山岩中整合分布的多金属块状硫化物透镜体。该矿床代表了一个广泛分布的合分布的多金属块状硫化物透镜体。该矿床代表了一个广泛分布的重要金属矿床类型。重要金属矿床类型。一、黑矿矿床地质概况一、黑矿矿床地质概况n日本黑矿床在时间和空间上，均与英安质到流纹质的海底碎屑火山日本黑矿床在时间和空间上，均与英安质到流纹质的海底碎屑火山岩密切关联，产于一套流纹岩熔岩流、流纹岩弯隆、角砾岩和凝灰岩密切关联，产于一套流纹岩熔岩流、流纹岩弯隆、角砾岩和凝灰岩中。日本黑矿型矿床，形成在一个短的时期内，时间不到岩中。日本黑矿型矿床，形成在一个短的时期内，时间不到20万年。万年。这个时期相当于晚渐新世开始的主要火这个时期相当于晚渐新世开始的主要火I助活动期的末期。赋矿地层助活动期的末期。赋矿地层是在波底沉积，构成一个延续是在波底沉积，构成一个延续100Ma年的安山岩到长英岩的火成旋年的安山岩到长英岩的火成旋回的上部，分布在一个宽的地堑中。回的上部，分布在一个宽的地堑中。50多个矿床，见于一条长多个矿床，见于一条长500km以上、宽以上、宽60km以上的带中。该带分布于中新世火山弧内和以上的带中。该带分布于中新世火山弧内和后来形成的第四纪拉斑玄武岩火山带中。后来形成的第四纪拉斑玄武岩火山带中。一一、日日本本的的黑黑矿矿矿矿床床n日本本州北部日本本州北部(北鹿地区北鹿地区)研究表明，从巾中新世开始，经研究表明，从巾中新世开始，经历了迅速的下沉和强烈的英安岩质火山活动，火山活动接历了迅速的下沉和强烈的英安岩质火山活动，火山活动接近尾声时形成了许多重要的块状硫化物矿床。关于北鹿地近尾声时形成了许多重要的块状硫化物矿床。关于北鹿地区的快速下沉，有些学者认为是火山口塌陷所致。该区发区的快速下沉，有些学者认为是火山口塌陷所致。该区发育许多北东走向的正断层。人们普遍认为，某些岛弧可能育许多北东走向的正断层。人们普遍认为，某些岛弧可能出现若干地壳引张期，会有弧后盆地张开。日本岛弧的弧出现若干地壳引张期，会有弧后盆地张开。日本岛弧的弧后盆地后盆地-日本海，张开虽然发生在中中新世之前，但至中日本海，张开虽然发生在中中新世之前，但至中中新世又复苏了，这次新的引张活动引发一期火山活动，中新世又复苏了，这次新的引张活动引发一期火山活动，形成大量黑矿型矿床。形成大量黑矿型矿床。n研究表明，黑矿型矿床往往是弧内裂谷活动或弧后裂谷活研究表明，黑矿型矿床往往是弧内裂谷活动或弧后裂谷活动的张性构造环境的产物。世界许多块状硫化物矿床以及动的张性构造环境的产物。世界许多块状硫化物矿床以及它们的围岩，同日本的黑矿型矿床几乎如出一辙，它们形它们的围岩，同日本的黑矿型矿床几乎如出一辙，它们形成时均为火山成时均为火山-构造环境。构造环境。第一节第一节 日本的黑矿矿床日本的黑矿矿床一一、日日本本的的黑黑矿矿矿矿床床n日本黑矿的总储量，约有日本黑矿的总储量，约有5000万万t矿石。北鹿地区是最主矿石。北鹿地区是最主要的矿区，其总平均成分为铜要的矿区，其总平均成分为铜2%、锌、锌5%、铅、铅1.5%、铁、铁21%、钡、钡12%、金、金1.5g/t和银和银95g/t。有些黑矿中有铀。有些黑矿中有铀的富集，的富集，U3O3最高含量为最高含量为2300106。北鹿地区有花岗。北鹿地区有花岗(3500万吨万吨)、小坂、小坂(2500万吨万吨)、释迦内、释迦内(1000万吨万吨)三个三个最大的矿山。最大的矿山。n在日本黑矿中的小坂矿山，层状硫化物覆盖在白色的角砾在日本黑矿中的小坂矿山，层状硫化物覆盖在白色的角砾岩化流纹岩穹窿上，硫化物底部是黄色的黄铁矿型铜矿，岩化流纹岩穹窿上，硫化物底部是黄色的黄铁矿型铜矿，其上是含其上是含Pb、Zn和和Ba的黑色多金属矿的黑色多金属矿;卵石层中的硫化物卵石层中的硫化物碎片说明有局部的同沉积侵蚀。层状硫化物之下往往发育碎片说明有局部的同沉积侵蚀。层状硫化物之下往往发育硅质网脉和浸染状矿体，局部地方有石膏矿。小坂的每座硅质网脉和浸染状矿体，局部地方有石膏矿。小坂的每座矿山都由若干密集的矿床组成，矿床大小从矿山都由若干密集的矿床组成，矿床大小从20万万t左右到几左右到几百万吨不等。百万吨不等。第一节第一节 日本的黑矿矿床日本的黑矿矿床一一、日日本本的的黑黑矿矿矿矿床床n人们普遍认为矿体是由流纹岩穹窿翼部蒸气爆炸后出现人们普遍认为矿体是由流纹岩穹窿翼部蒸气爆炸后出现的海底热泉活动形成的。人们还强调绿色凝灰岩断陷带的海底热泉活动形成的。人们还强调绿色凝灰岩断陷带两侧的断层对矿化的控制作用。两侧的断层对矿化的控制作用。n矿床通常由两个或三个大小不同、相距很近的矿体组成。矿床通常由两个或三个大小不同、相距很近的矿体组成。分带的块状层状矿石，在平面上通常呈卵圆形，向下渐分带的块状层状矿石，在平面上通常呈卵圆形，向下渐变为较贫的网脉状矿石，即硅质矿，由硅化的长英质熔变为较贫的网脉状矿石，即硅质矿，由硅化的长英质熔岩岩(白色流纹岩白色流纹岩)和火山碎屑岩中的作不规则漏斗状分布和火山碎屑岩中的作不规则漏斗状分布的浸染状和网脉状矿化构成。含铁隧石薄层或小透镜体的浸染状和网脉状矿化构成。含铁隧石薄层或小透镜体通常直接位于层状矿体之上或者在上覆的凝灰岩之内。通常直接位于层状矿体之上或者在上覆的凝灰岩之内。往往分布有透镜状或不规则状块石膏或硬石膏。层状矿往往分布有透镜状或不规则状块石膏或硬石膏。层状矿体和上筱的凝灰岩或泥浆之间的界限，通常是分明的。体和上筱的凝灰岩或泥浆之间的界限，通常是分明的。层状矿的矿，往往在侧向突然尖灭，而网脉状矿石，则层状矿的矿，往往在侧向突然尖灭，而网脉状矿石，则渐变为未矿化的火山岩和凝灰岩。渐变为未矿化的火山岩和凝灰岩。第一节第一节 日本的黑矿矿床日本的黑矿矿床二二、黑黑矿矿矿矿石石类类型型与与结结构构n黑矿矿床通常将矿石分成硅矿石、黄矿石、黑矿石三种基本类型，另有黑矿矿床通常将矿石分成硅矿石、黄矿石、黑矿石三种基本类型，另有黄铁矿矿石、石膏矿石、重晶石矿石，共六种类型矿石。矿体具有明黄铁矿矿石、石膏矿石、重晶石矿石，共六种类型矿石。矿体具有明显的垂直分带，自下而上为显的垂直分带，自下而上为:(1)硅质矿石硅质矿石;即低品位的网状脉状矿石，位于矿床的下部，由含黄铁矿和即低品位的网状脉状矿石，位于矿床的下部，由含黄铁矿和黄铜矿的石英细脉和网脉组成，黄铁矿黄铜矿的石英细脉和网脉组成，黄铁矿-黄铜矿黄铜矿-石英网脉状矿石，广泛石英网脉状矿石，广泛发育隐晶质石英。发育隐晶质石英。(2)石膏矿石石膏矿石:石膏石膏-硬石膏硬石膏(黄铁矿黄铜矿闪锌矿方铅矿石英粘土黄铁矿黄铜矿闪锌矿方铅矿石英粘土)层控矿层控矿石。石。(3)黄铁矿矿石黄铁矿矿石:黄铁矿黄铁矿-黄铜矿黄铜矿-石英石英)矿石，常为层状。矿石，常为层状。(4)黄矿石黄矿石:黄铁矿黄铁矿-黄铜矿黄铜矿-(闪锌矿闪锌矿-重晶石重晶石-石英石英)层状矿石，基本上是致层状矿石，基本上是致密的黄铁矿加一些黄铜矿。密的黄铁矿加一些黄铜矿。(5)黑矿石黑矿石:闪锌矿闪锌矿-方铅矿方铅矿-黄铜矿黄铜矿-黄铁矿黄铁矿-重晶石层状块状矿石，向顶部重晶石层状块状矿石，向顶部有黝铜矿有黝铜矿-砷黝铜矿，有些含大量的斑铜矿。砷黝铜矿，有些含大量的斑铜矿。(6)重晶石矿石，含硫化物的重晶石，薄层层理清楚的几乎纯重晶石的层重晶石矿石，含硫化物的重晶石，薄层层理清楚的几乎纯重晶石的层状矿石。在整个层序的顶部，有时有一层铁质隧石，主要为一层隐晶状矿石。在整个层序的顶部，有时有一层铁质隧石，主要为一层隐晶质石英和赤铁矿的薄层。质石英和赤铁矿的薄层。第一节第一节 日本的黑矿矿床日本的黑矿矿床二二、黑黑矿矿矿矿石石类类型型与与结结构构n黑矿矿石中矿物颗粒通常为极细粒，其粗颗粒的直径黑矿矿石中矿物颗粒通常为极细粒，其粗颗粒的直径不超过不超过200-300m，通常整个矿场矿物颗粒向上逐渐变，通常整个矿场矿物颗粒向上逐渐变细。细。n矿石多呈致密块状结构，也有以层状、角砾状或胶状矿石多呈致密块状结构，也有以层状、角砾状或胶状一类的结构为主，某些地段黑矿甚至发育递变层理。一类的结构为主，某些地段黑矿甚至发育递变层理。n矿体上部界限明显，下部界限较模糊，并且向下逐渐矿体上部界限明显，下部界限较模糊，并且向下逐渐由低品位的网脉状，过渡到无矿化的火山岩和凝灰岩由低品位的网脉状，过渡到无矿化的火山岩和凝灰岩等底板岩石。等底板岩石。第一节第一节 日本的黑矿矿床日本的黑矿矿床三三、黑黑矿矿矿矿床床蚀蚀变变特特征征n与黑矿矿床有关的蚀变，叠加在区域的沸石相蚀变之上，蚀变分与黑矿矿床有关的蚀变，叠加在区域的沸石相蚀变之上，蚀变分带为带为:网状脉带和透镜体矿体的附近，往往以强烈的镁绿泥石网状脉带和透镜体矿体的附近，往往以强烈的镁绿泥石+绢绢云母蚀变和局部硅化为特征。环绕该带向上一直到上覆岩石，为云母蚀变和局部硅化为特征。环绕该带向上一直到上覆岩石，为弱蚀变带，由绢云姆、层间绢云母弱蚀变带，由绢云姆、层间绢云母-蒙脱石、绿泥石以及钠长石和蒙脱石、绿泥石以及钠长石和钾长石构成。最远端的蚀变，以蒙脱石为主要粘土矿物，另有少钾长石构成。最远端的蚀变，以蒙脱石为主要粘土矿物，另有少量的方石英和沸石量的方石英和沸石;之外为区域的沸石相蚀变。之外为区域的沸石相蚀变。n蚀变矿物组合一直向上延伸直到进入顶板岩石，指示矿石沉淀结蚀变矿物组合一直向上延伸直到进入顶板岩石，指示矿石沉淀结束之后热液活动仍在持续进行。在化学成分上，各蚀变带均为强束之后热液活动仍在持续进行。在化学成分上，各蚀变带均为强烈的镁交代作用，而底板岩石的蚀变为一种钾交代作用。蚀变过烈的镁交代作用，而底板岩石的蚀变为一种钾交代作用。蚀变过程中，钙，特别是钠均被带走。与黑矿矿床密切伴生的程中，钙，特别是钠均被带走。与黑矿矿床密切伴生的“自色流自色流纹岩纹岩”火山育丘，最初可能是英安岩，由于后期强烈的蚀变而成火山育丘，最初可能是英安岩，由于后期强烈的蚀变而成了现在的白色石英了现在的白色石英-绢云母组合。绢云母组合。第一节第一节 日本的黑矿矿床日本的黑矿矿床四四、黑黑矿矿矿矿床床地地球球化化学学特特征征n在日本黑矿矿床中，对石英、闪锌矿和重晶石进行了大量的流体包在日本黑矿矿床中，对石英、闪锌矿和重晶石进行了大量的流体包裹体研究，矿石沉淀时的温度介于裹体研究，矿石沉淀时的温度介于320和和200之间，其中网脉之间，其中网脉状石英沉淀温度最高，向上逐渐下降，至黑矿沉淀时温度最低。由状石英沉淀温度最高，向上逐渐下降，至黑矿沉淀时温度最低。由下部脉状网脉状矿石下部脉状网脉状矿石(200-270)到顶部层状块状矿石，温度下降到顶部层状块状矿石，温度下降50-100。n流体包裹体盐度，一般为流体包裹体盐度，一般为2.4%-8.4%当量重量的当量重量的NaCl，如温度变，如温度变化一样，下部网脉状矿石的盐度较高化一样，下部网脉状矿石的盐度较高(5%-l8%当量重量当量重量NaCl)，上部层状矿石的坡度较低。上部层状矿石的坡度较低。n黑矿矿物和包裹体流体的稳定同位素研究表明，成矿溶液以海水为黑矿矿物和包裹体流体的稳定同位素研究表明，成矿溶液以海水为主，还有少量的岩浆水进人黑矿成矿系统中。而铅同位素和硫同位主，还有少量的岩浆水进人黑矿成矿系统中。而铅同位素和硫同位素资料表明，岩浆水也起了重要的作用。硫同位素资料表明，矿石、素资料表明，岩浆水也起了重要的作用。硫同位素资料表明，矿石、侵人岩和火山岩都具有一个共同的岩浆硫源，硫源可能位于深处。侵人岩和火山岩都具有一个共同的岩浆硫源，硫源可能位于深处。因此，人们提出，具有火山亲缘的中新世绿色凝灰岩的矿化作用，因此，人们提出，具有火山亲缘的中新世绿色凝灰岩的矿化作用，是与同时的英云闪长岩侵入活动密切相关的。是与同时的英云闪长岩侵入活动密切相关的。第一节第一节 日本的黑矿矿床日本的黑矿矿床四四、黑黑矿矿矿矿床床地地球球化化学学特特征征n日本的黑矿是在持续了日本的黑矿是在持续了10Ma的大规模岩浆作用周期的的大规模岩浆作用周期的最后阶段的一个短暂时间范围最后阶段的一个短暂时间范围(约约0.3Ma)内形成的，虽内形成的，虽然在整个绿色凝灰岩建造中海底都有大规模的水热活动，然在整个绿色凝灰岩建造中海底都有大规模的水热活动，但只在中新世中期的活动中才形成矿床。但只在中新世中期的活动中才形成矿床。n日本的黑矿矿床，都限于绿色凝灰岩区，区内在中新世日本的黑矿矿床，都限于绿色凝灰岩区，区内在中新世发生了差异性下沉和强烈的海底火山活动。矿床只是在发生了差异性下沉和强烈的海底火山活动。矿床只是在岩浆流体和海水水热液系统大规模混合时才能形成。黑岩浆流体和海水水热液系统大规模混合时才能形成。黑矿矿床都位于现代俯冲带深度矿矿床都位于现代俯冲带深度150km之上的拉斑玄武之上的拉斑玄武岩弧带内，是在绿色凝灰岩带经历高温地热流的极有限岩弧带内，是在绿色凝灰岩带经历高温地热流的极有限的时期内形成的。的时期内形成的。第一节第一节 日本的黑矿矿床日本的黑矿矿床第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床n新桥块状硫化物矿床发育双层结构，地球化学特征也呈现出明新桥块状硫化物矿床发育双层结构，地球化学特征也呈现出明显的显的“二元性二元性”和垂向变化。下部网脉状蚀变矿化岩石和垂向变化。下部网脉状蚀变矿化岩石SiO2、Al2O3、K2O、Na2O等含量较高，上部层状块状矿石和含矿岩等含量较高，上部层状块状矿石和含矿岩石石Fe2O3、FeO、CaO、MgO及及SiO2等明显富集。稀土含量相等明显富集。稀土含量相对较低，上部层状块状矿层平均值为对较低，上部层状块状矿层平均值为10.3710-6，下部通道，下部通道相蚀变矿化岩石平均值为相蚀变矿化岩石平均值为126.110-6。重晶石。重晶石34S值为值为+16.2，硬石膏，硬石膏34S值为值为+11.2，黄铁矿，黄铁矿34S值为值为+1.5-+4.7，含矿硅质岩，含矿硅质岩18O值为值为+12-+13.9，下部通道相黄铁矿石英脉，下部通道相黄铁矿石英脉18O值介于值介于+13.3-+18.6。自下部网脉状矿化到上部层状块状矿层，从粗晶。自下部网脉状矿化到上部层状块状矿层，从粗晶-细晶到变胶细晶到变胶状状-胶状黄铁矿，胶状黄铁矿，34S、18O、34Si值逐渐降低，铅同位素比值值逐渐降低，铅同位素比值逐渐增高。逐渐增高。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床一一、矿矿床床地地质质背背景景n在安徽铜陵铜、铁、金、硫矿床富集区，石炭系黄龙组地层在安徽铜陵铜、铁、金、硫矿床富集区，石炭系黄龙组地层中黄铁矿型铜、铁、金、硫块状硫化物矿床广泛分布，新桥中黄铁矿型铜、铁、金、硫块状硫化物矿床广泛分布，新桥大型铜、金、硫块状硫化物矿床为其典型代表，也是长江中大型铜、金、硫块状硫化物矿床为其典型代表，也是长江中下游铜铁多金属成矿带中重要的黄铁矿型块状硫化物矿床之下游铜铁多金属成矿带中重要的黄铁矿型块状硫化物矿床之一。一。n新桥黄铁矿型铜、金、硫块状硫化物矿床，位于铜陵新桥黄铁矿型铜、金、硫块状硫化物矿床，位于铜陵-顺安东顺安东西构造带的南侧，舒家店与大成山背斜倾末端交汇处。主矿西构造带的南侧，舒家店与大成山背斜倾末端交汇处。主矿体呈层状赋存于石炭系黄龙组下部白云岩段之中，与上下地体呈层状赋存于石炭系黄龙组下部白云岩段之中，与上下地层整合沉积接触，沿走向长层整合沉积接触，沿走向长2600m，倾向延伸，倾向延伸1800m；在；在层状块状矿体底部的你叹息五通组地层之中，广泛发育厚约层状块状矿体底部的你叹息五通组地层之中，广泛发育厚约100m的脉状的脉状-网脉状和侵染状矿化，局部构成矿体（图网脉状和侵染状矿化，局部构成矿体（图7-1,7-2）。赋矿地层从下而上为富镁质泥岩、白云质灰岩）。赋矿地层从下而上为富镁质泥岩、白云质灰岩-含含铜胶黄铁矿、含铜胶黄铁矿（菱铁矿）铜胶黄铁矿、含铜胶黄铁矿（菱铁矿）-黄铁矿矿层、含薄层黄铁矿矿层、含薄层硅质岩硅质岩-菱铁矿菱铁矿-硬石膏硬石膏-重晶石的白云质灰岩。重晶石的白云质灰岩。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床一一、矿矿床床地地质质背背景景图图7-1 新桥块状新桥块状硫化物矿床地质硫化物矿床地质简图简图第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床一一、矿矿床床地地质质背背景景n新桥矿床具有典型的双层结构，表现为上部为喷出相似层状块状硫化物新桥矿床具有典型的双层结构，表现为上部为喷出相似层状块状硫化物矿床，下部为通道相侵染状、细脉状和网脉状硫化物矿化或矿体（图矿床，下部为通道相侵染状、细脉状和网脉状硫化物矿化或矿体（图7-1,7-2）。矿床自下而上为硅质矿石、含碎屑角砾的含铜黄铁矿矿石、）。矿床自下而上为硅质矿石、含碎屑角砾的含铜黄铁矿矿石、胶状胶状-细粒细粒-中粗粒含铜黄铁矿矿石、黄铁矿中粗粒含铜黄铁矿矿石、黄铁矿-菱铁矿菱铁矿-（石膏（石膏-重晶石）矿重晶石）矿石，显示出明显的垂直分带性。金属矿物以胶黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、石，显示出明显的垂直分带性。金属矿物以胶黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、菱铁矿、磁黄铁矿为主，脉石矿物以白云石、方解石、石英为主，少量菱铁矿、磁黄铁矿为主，脉石矿物以白云石、方解石、石英为主，少量硬石膏、石膏和重晶石等。以黄铁矿为主和菱铁矿的广泛分布并构成层硬石膏、石膏和重晶石等。以黄铁矿为主和菱铁矿的广泛分布并构成层状菱铁矿矿体是新桥块状硫化物矿床的一个突出特点。矿石发育微细层状菱铁矿矿体是新桥块状硫化物矿床的一个突出特点。矿石发育微细层纹状纹状-条纹条带状、角砾状和致密块状构造，胶状构造、球状条纹条带状、角砾状和致密块状构造，胶状构造、球状-似球状构似球状构造、变脉状晕圈造、变脉状晕圈-同心环带状、变余胶状结构等沉积碎屑结构广泛发育。同心环带状、变余胶状结构等沉积碎屑结构广泛发育。其中微细层纹状构造主要表现为胶状其中微细层纹状构造主要表现为胶状-细粒细粒-微细粒黄铁矿、磁黄铁矿、微细粒黄铁矿、磁黄铁矿、菱铁矿与白云石、方解石、石英、高岭土和蒙脱石等矿物的相间排列，菱铁矿与白云石、方解石、石英、高岭土和蒙脱石等矿物的相间排列，而角砾状矿石中的某些角砾主要为具微层纹状构造的含铜黄铁矿矿石和而角砾状矿石中的某些角砾主要为具微层纹状构造的含铜黄铁矿矿石和黄铁矿矿石中的某些角砾主要为具微纹层状构造的含铜黄铁矿矿石和黄黄铁矿矿石中的某些角砾主要为具微纹层状构造的含铜黄铁矿矿石和黄铁矿矿石，胶结物也主要为白云石、方解石、石英、高岭土和蒙脱石等铁矿矿石，胶结物也主要为白云石、方解石、石英、高岭土和蒙脱石等矿物。矿物。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床一一、矿矿床床地地质质背背景景图图3-2 新桥块状硫化物矿床新桥块状硫化物矿床29线地质剖面图线地质剖面图P1g，二叠系孤峰组；，二叠系孤峰组；P1q，二叠系栖霞组；，二叠系栖霞组；C2，石炭系黄龙组；，石炭系黄龙组；D2w泥泥盆系五通组；盆系五通组；S，志留系；，志留系；Msd，上部块状层状矿体；，上部块状层状矿体；Vo，下部网状矿，下部网状矿化成矿体；化成矿体；，燕山期二长闪长岩，燕山期二长闪长岩第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床一一、矿矿床床地地质质背背景景nRb-Sr等时线测定新桥层状硫铜金矿体矿石等时线年龄为等时线测定新桥层状硫铜金矿体矿石等时线年龄为（31332.7）Ma（谢华光等，（谢华光等，1995），利用新桥层状），利用新桥层状硫铜金矿矿石黄铁矿铅同位素计算矿石的硫铜金矿矿石黄铁矿铅同位素计算矿石的Pb-Pb等时线年等时线年两为（两为（29010）Ma（谢光华等，（谢光华等，1995），两种方法同），两种方法同位素年龄与赋矿地层层位晚石炭世时代相吻合，证明新桥位素年龄与赋矿地层层位晚石炭世时代相吻合，证明新桥黄铁矿型块状硫铜金矿床形成于海西期，是晚石炭世同生黄铁矿型块状硫铜金矿床形成于海西期，是晚石炭世同生沉积成矿作用之产物，成矿时代为晚石炭世，新桥大型块沉积成矿作用之产物，成矿时代为晚石炭世，新桥大型块状硫化矿床的地质地球化学特征可以与世界典型黄铁矿型状硫化矿床的地质地球化学特征可以与世界典型黄铁矿型块状硫化物矿床相对比（刘裕庆等，块状硫化物矿床相对比（刘裕庆等，1984；侯增谦等，；侯增谦等，1996，Urabe et al.,1978）。）。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床二二、岩岩石石化化学学n新桥块状硫化物矿床矿石和含矿岩石的化学分析结果显示，新桥块状硫化物矿床矿石和含矿岩石的化学分析结果显示，从未蚀变矿化的五通组粉砂岩到通道相蚀变矿化的砂岩至从未蚀变矿化的五通组粉砂岩到通道相蚀变矿化的砂岩至强硅化砂岩，强硅化砂岩，SiO2含量逐渐增高，含量逐渐增高，Al2O3和和TiO2等含量逐等含量逐渐降低。由未蚀变矿化粉砂岩到通道相强硅化砂岩至喷出渐降低。由未蚀变矿化粉砂岩到通道相强硅化砂岩至喷出相块状硫化物矿层，相块状硫化物矿层，Al2O3、TiO2、K2O等含量平均值逐等含量平均值逐渐降低。而渐降低。而Fe2O3和和FeO等含量平均值明显增高。主矿体等含量平均值明显增高。主矿体顶部的含薄层黄铁矿、菱铁矿的硅质岩和碳酸盐岩，其顶部的含薄层黄铁矿、菱铁矿的硅质岩和碳酸盐岩，其SiO2和和CaO、MgO含量分别达到最大。这种主要矿石化含量分别达到最大。这种主要矿石化学成分的垂向变化，可能反映了下部通道相成矿热液向上学成分的垂向变化，可能反映了下部通道相成矿热液向上迁移活动和上部喷出相富硅、富铁、富钙、富镁的海底热迁移活动和上部喷出相富硅、富铁、富钙、富镁的海底热水同生沉积作用。水同生沉积作用。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床三三、稀稀土土元元素素n新桥块状硫化物矿床主要矿石的稀土含量明显降低，其中上部层位块新桥块状硫化物矿床主要矿石的稀土含量明显降低，其中上部层位块状含铜黄铁矿矿层稀土含量平均值为状含铜黄铁矿矿层稀土含量平均值为10.3710-6，主矿体顶部含薄层，主矿体顶部含薄层黄铁矿、菱铁矿的灰岩和硅质岩稀土含量平均值分别为黄铁矿、菱铁矿的灰岩和硅质岩稀土含量平均值分别为6.5510-6和和63.3210-6，具有海底喷流沉积岩矿石较低稀土含量和重稀土略为富，具有海底喷流沉积岩矿石较低稀土含量和重稀土略为富集的特点。下部通道相泥盆系五通组蚀变矿化砂岩的稀土含量明显较集的特点。下部通道相泥盆系五通组蚀变矿化砂岩的稀土含量明显较高，平均值为高，平均值为126.110-6，为上部喷出相块状硫化物平均值的十几倍。，为上部喷出相块状硫化物平均值的十几倍。n新桥块状硫化物矿床主要岩矿石的稀土分布型式如图新桥块状硫化物矿床主要岩矿石的稀土分布型式如图6-3所示，配分曲所示，配分曲线均表现为平缓右倾型。黄铁矿矿石的稀土配分曲线落在下部通道相线均表现为平缓右倾型。黄铁矿矿石的稀土配分曲线落在下部通道相蚀变砂岩与顶部含矿灰岩配分曲线区间内，与顶部含矿硅质岩配分曲蚀变砂岩与顶部含矿灰岩配分曲线区间内，与顶部含矿硅质岩配分曲线形态相似，与含矿灰岩稀土分布曲线分布区域接近。主要岩矿石的线形态相似，与含矿灰岩稀土分布曲线分布区域接近。主要岩矿石的稀土配分曲线分布特点，可能反映了从下部通道相蚀变砂岩到喷出相稀土配分曲线分布特点，可能反映了从下部通道相蚀变砂岩到喷出相黄铁矿矿层至顶部含薄层状黄铁矿层、菱铁矿层的硅质岩和灰岩喷流黄铁矿矿层至顶部含薄层状黄铁矿层、菱铁矿层的硅质岩和灰岩喷流沉积成矿流体系统的垂向演化。沉积成矿流体系统的垂向演化。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床三三、稀稀土土元元素素图图6-3 新桥块状硫化物矿床代表性岩矿石稀土分布模式新桥块状硫化物矿床代表性岩矿石稀土分布模式n应当强调指出，顶板灰岩、硅质岩和黄铁矿矿石的稀土分布曲线均具有应当强调指出，顶板灰岩、硅质岩和黄铁矿矿石的稀土分布曲线均具有明显的明显的Ce负异常，这与海底热水与正常海水相混合的负异常，这与海底热水与正常海水相混合的Ce负异常特征相负异常特征相吻合，表明上部喷出相层状黄铁矿矿石及硅质岩等继承了石炭纪海水吻合，表明上部喷出相层状黄铁矿矿石及硅质岩等继承了石炭纪海水-热水的热水的Ce特征特征(Shimizu et.al.,1977)。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床四四、同同位位素素地地球球化化学学(一一)硫同位素硫同位素n新桥块状硫化物矿床的硫同位素分析结果显示其主要岩矿石中的胶黄铁矿、新桥块状硫化物矿床的硫同位素分析结果显示其主要岩矿石中的胶黄铁矿、黄铁矿、重晶石、硬石膏等矿物的硫同位素组成表现以下几个方面。黄铁矿、重晶石、硬石膏等矿物的硫同位素组成表现以下几个方面。(1)不同结晶程度黄铁矿的不同结晶程度黄铁矿的34S值范围为值范围为+1.5-+4.7，平均值为，平均值为+3.37，其中主矿层顶部硅质岩中的黄铁矿，其中主矿层顶部硅质岩中的黄铁矿34S值为值为+4.4，硅质岩，硅质岩中的条带状胶黄铁矿中的条带状胶黄铁矿34S值为值为+1.5。(2)主矿层顶部含重晶石钙质泥岩中的重晶石主矿层顶部含重晶石钙质泥岩中的重晶石34S值为值为+16.2，顶板灰黑色，顶板灰黑色灰岩中硬石膏灰岩中硬石膏34S值为值为+11.2。(3)从胶状从胶状-变胶到细晶变胶到细晶-粗晶黄铁矿，随结晶度的增高粗晶黄铁矿，随结晶度的增高34S平均值逐渐增大，平均值逐渐增大，为为+1.8+2.1+3.35+4.38。在含粗晶黄铁矿的胶黄。在含粗晶黄铁矿的胶黄铁矿矿石同一样品中，其粗晶黄铁矿的铁矿矿石同一样品中，其粗晶黄铁矿的34S值为值为+4.0，而胶黄铁矿，而胶黄铁矿34S值则为值则为+2.1。(4)下部通道相五通组砂岩中虫管状或似结核状细晶黄铁矿的下部通道相五通组砂岩中虫管状或似结核状细晶黄铁矿的34S值为值为+3.9，明显大于上部喷出相黄铁矿矿石的细晶黄铁矿，明显大于上部喷出相黄铁矿矿石的细晶黄铁矿34S=+2.8)，而又小于上部矿层中的粗晶黄铁矿，而又小于上部矿层中的粗晶黄铁矿(34S平均值平均值+4.38)。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床四四、同同位位素素地地球球化化学学n显然，新桥块状硫化物矿床中的重晶石和石膏的显然，新桥块状硫化物矿床中的重晶石和石膏的34S值与海水的值与海水的34S值比较相近，指示沉积成因值比较相近，指示沉积成因;而胶黄铁矿和黄铁矿而胶黄铁矿和黄铁矿34S值变化值变化于于10左右，暗示矿床的硫又来自深源，反映喷流沉积矿床的左右，暗示矿床的硫又来自深源，反映喷流沉积矿床的硫同位素具有深源和浅源两个来源混合的特点。而且，从下部通硫同位素具有深源和浅源两个来源混合的特点。而且，从下部通道相脉状道相脉状-网脉状矿化体到上部喷出相层状块状矿体，自下而上从网脉状矿化体到上部喷出相层状块状矿体，自下而上从粗晶粗晶-细晶到变胶状细晶到变胶状-胶状，胶状，34S值逐渐降低，又呈现出明显的垂值逐渐降低，又呈现出明显的垂向演化规律，反映了与矿床的双层结构相对应的硫同位素向演化规律，反映了与矿床的双层结构相对应的硫同位素“二元二元结构结构”特点。这一特点与铜陵冬瓜山块状硫化物矿床从下部通道特点。这一特点与铜陵冬瓜山块状硫化物矿床从下部通道相脉状相脉状-网脉状矿体到上部喷出相层状块状矿体，自下而上从粗晶网脉状矿体到上部喷出相层状块状矿体，自下而上从粗晶-细晶到变胶状细晶到变胶状-胶状黄铁矿等主要硫化物的胶状黄铁矿等主要硫化物的34S值逐渐降低值逐渐降低(+5.61+5.14+3.92+2.70)(刘裕庆等，刘裕庆等，1984)，呈现出的垂向演化规律或，呈现出的垂向演化规律或“二元结构二元结构”特点相类同，构特点相类同，构成块状硫化物矿床双层结构和垂向演化的重要硫同位素地球化学成块状硫化物矿床双层结构和垂向演化的重要硫同位素地球化学标志与特征之一。标志与特征之一。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床四四、同同位位素素地地球球化化学学(二二)氧、硅同位素氧、硅同位素表表7-4 新桥块状硫化物矿床氧、硅同位素组成（新桥块状硫化物矿床氧、硅同位素组成（10-3）第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床四四、同同位位素素地地球球化化学学(二二)氧、硅同位素氧、硅同位素n如表如表7-4所示，与条带状胶黄铁矿互层的硅质岩，石英的所示，与条带状胶黄铁矿互层的硅质岩，石英的18O值值介于介于+12.0-+13.9，平均值为，平均值为+12.79，可与铜陵，可与铜陵冬瓜山块状硫化物矿床含矿热水沉积硅质岩的冬瓜山块状硫化物矿床含矿热水沉积硅质岩的18O值值(+12.0)相对比相对比(刘裕庆等，刘裕庆等，1984);30Si值介于值介于-0.2-+0.2，平均值为，平均值为-0.04,属于热水沉积硅质岩的趋势也较属于热水沉积硅质岩的趋势也较为明显为明显(丁梯平等，丁梯平等，1994)，通道相的含黄铁矿石英脉和石英脉，通道相的含黄铁矿石英脉和石英脉，石英的石英的18O值介于值介于+13.3-+18.6，平均值为，平均值为+15.95，30Si值介于值介于0.3-+0.4，平均值为，平均值为0.35，明显与成矿热液充填交代作用相对应，明显与成矿热液充填交代作用相对应丁梯平等，丁梯平等，1994)。显然，自下部通道相黄铁矿石英脉到上部喷出相热水。显然，自下部通道相黄铁矿石英脉到上部喷出相热水沉积硅质，石英的沉积硅质，石英的18O和和30Si值逐渐降低，分别为值逐渐降低，分别为+15.95+12.79,0.350.04，呈现出明显的，呈现出明显的垂向演化，反映喷流沉积成矿作用自下而上的成矿流体系统演垂向演化，反映喷流沉积成矿作用自下而上的成矿流体系统演化特点。化特点。第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床四四、同同位位素素地地球球化化学学(三三)铅同位素铅同位素n新桥黄铁矿型块状硫化物矿床的上部层状矿体和下部通道相网脉状矿新桥黄铁矿型块状硫化物矿床的上部层状矿体和下部通道相网脉状矿体或矿化体以及主矿体顶板岩石中黄铁矿的铅同位素分析结果和统计体或矿化体以及主矿体顶板岩石中黄铁矿的铅同位素分析结果和统计结果列人表结果列人表7-5,铅同位素组成表现以下几个方面。铅同位素组成表现以下几个方面。表表7-5 新桥块状硫化物矿珠主要岩矿石铅同位索组成新桥块状硫化物矿珠主要岩矿石铅同位索组成(10-3)第二节第二节 安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床安徽新桥喷流沉积块状硫化物矿床四四、同同位位素素地地球球化化学学n（1）主要岩矿石黄铁矿的）主要岩矿石黄铁矿的206Pb/204Pb值范围为值范围为18.146-18.338，207Pb/204Pb值范围为值范围为38.152-38.462，具有深源铅的特征。，具有深源铅的特征。n（2）矿层下部通道相黄铁矿的）矿层下部通道相黄铁矿的206Pb/204Pb平均值为平均值为18.179，207Pb/204Pb平均值为平均值为15.526，208Pb/204Pb平均值为平均值为38.198；上部；上部层状黄铁矿中黄铁矿的层状黄铁矿中黄铁矿的206Pb/204Pb平均值为平均值为18.299，207Pb/204Pb平平均值为均值为15.544，208Pb/204Pb平均值为平均值为38.306；矿层顶板岩石中黄铁；矿层顶板岩石中黄铁矿的矿的206Pb/204Pb平均值为平均值为18.235，207Pb/204Pb平均值为平均值为15.568，208Pb/204Pb平均值为平均值为38.338。n显然，从下部通道到上部矿层至顶板，黄铁矿的显然，从下部通道到上部矿层至顶板，黄铁矿的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb平均值逐渐增高，显示出明显的垂向变化平均值逐渐增高，显示出明显的垂向变化特征。这一特征与矿层的双层结构和喷流沉积成矿体系自下而上的成矿特征。这一特征与矿层的双层结构和喷流沉积成矿体系自下而上的成矿作用演化相对应，反映了从下部通道相上涌的深源成矿流体在上升迁移作用演化相对应，反映了从下部通道相上涌的深源成矿流体在上升迁移喷流过程中壳源物质混合逐渐增强。喷流过程中壳源物质混合逐渐增强。第三节第三节 安徽冬瓜山喷流沉积块状硫化物矿床安徽冬瓜山喷流沉积块状硫化物矿床冬瓜山铜矿床发育上部层状矿体和下部浸染状冬瓜山铜矿床发育上部层状矿体和下部浸染状-脉状矿体，地球化学脉状矿体，地球化学特征呈现出明显的垂向变化和二元结构性。从下部浸染状特征呈现出明显的垂向变化和二元结构性。从下部浸染状-脉状矿化脉状矿化岩石到上部层状块状矿石，岩石到上部层状块状矿石，CaO、MgO、Fe2O3、FeO、Cu、Au、Zn、Ag、As等含量和等含量和18O,13C值总体逐渐增高，值总体逐渐增高，SiO2、Al2O3、TiO2、K2O、Na2O、Pb、Hg、Sb、Mo、REE等含量和流体包等含量和流体包裹体温度裹体温度379.3135.0及及34S值总体逐渐降低。硬石膏值总体逐渐降低。硬石膏34S值值为为+14.8+20.5，黄铁矿，黄铁矿34S值为值为+2.7-+7.9，含矿硅质岩含矿硅质岩18O为为+12.0，含铜矿石中菱铁矿产，含铜矿石中菱铁矿产18O平均值为平均值为+13.97。地质地球化学特征反映冬瓜山铜矿床为海底热水喷流。地质地球化学特征反映冬瓜山铜矿床为海底热水喷流沉积成因。沉积成因。第三节第三节 安徽冬瓜山喷流沉积块状硫化物矿床安徽冬瓜山喷流沉积块状硫化物矿床一一、概概述述n安徽铜陵地区是我国重要的长江中下游铜、铁、金、硫矿床富集区，安徽铜陵地区是我国重要的长江中下游铜、铁、金、硫矿床富集区，冬瓜山铜矿床铜的储量约占铜陵矿集区总储量的四分之一冬瓜山铜矿床铜的储量约占铜陵矿集区总储量的四分之一(图图7-4)。关于该矿床的形成，主要有海西期海底喷流沉积的块状硫化物矿。关于该矿床的形成，主要有海西期海底喷流沉积的块状硫化物矿床床(徐克勤等，徐克勤等，1978;刘裕庆等，刘裕庆等，1384；顾连兴等，；顾连兴等，1986)，燕山，燕山期岩浆成矿的层控矽卡岩型矿床期岩浆成矿的层控矽卡岩型矿床(常印佛等，常印佛等，1983；储国正等，；储国正等，1993)和喷流沉积和喷流沉积-岩浆叠加改造型矿床岩浆叠加改造型矿床(陈邦国等，陈邦国等，2002；曾普胜；曾普胜等，等，2005)种观点。对上部层状矿体与下部或边部脉状种观点。对上部层状矿体与下部或边部脉状-网脉状矿体网脉状矿体（图（图