早期陆缘弧(裂谷)铜、铅、锌成矿组合(白银、小铁山—清水沟)
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发布时间：2022-05-10 17:02
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时间：2023-09-25 00:13
现以白银厂矿田为例叙述该成矿组合的特征图（8-1）。
一、成矿地质背景
白银矿田位于北祁连山东段，矿体产于海相双峰式细碧角斑岩系石英角斑质火山碎屑岩内。矿田由大型折腰山Cu-Zn型矿床、大型小铁山Pb-Zn-Cu型矿床、中型火焰山Cu-Zn型矿床及小型四个圈Pb-Zn-Cu矿床、小型铜厂沟Cu-Zn型矿床组成（图9-1）。
图9-1 白银矿区及外围地质略图（据甘肃省冶金地质三队1∶25万，甘肃省第一区调队1∶5万地质图修编）
1—细碧质岩（含细碧玢岩）及沉积夹层；2—角斑质岩及沉积夹层；3—石英角斑质岩及沉积夹层；4—辉绿岩；5—花岗岩；6—花岗闪长岩；7—砂砾岩及松散沉积物；8—矿床；9—中寒武统；10—下奥陶统；11—下志留统；12—上三叠统；13—下白垩统；14—第四系；15—实测与推测地质界线；16—不整合界线；17—实测与推测断层矿床编号：折腰山（1）、火焰山（2）、小铁山（3）、铜拉（4）、四个圈（5）
矿田火山岩是典型的中心式喷发作用产物。古火山机构研究表明（彭礼贵、任有祥等，1996），白银矿田古火山机构是一个具有东西两个喷发中心，两个中心喷发口、由若干个受NWW和NEE向断裂控制、排列有序的火山喷口组成的古火山穹隆构造（图9-2）。白银矿田古火山穹隆，表现为卫星图像上大的环型构造，酸性火山岩居中，周边为基性和中性火山岩、喷发沉积岩系环绕椭圆形产出。中心的酸性火山岩在1600m水平中段，其面积向四周扩大，构成一上小（1900～2000m标高）下大（1600m标高）、地表被剥蚀的上截锥状体。东、西两个喷发中心为酸性火山岩，占据中心部位，组成酸性火山岩核，火山作用顺序为火山喷发爆发作用→喷发溢流作用→溢流作用→喷发沉积作用以及火山作用晚期次火山岩的侵入和碎斑熔岩的侵出。东、西部喷发中心的火山岩组合有所差异，西部为酸性和基性火山岩组合，东部则为酸性和中性火山岩组合。喷发口中心构造是介于火山喷口和喷发中心构造之间的火山构造。辨认出的两个中心喷发口，一个位于东部喷发中心的铜－拉地区，另一个位于西部喷发中心的折－火地段。卫照上表现为两个微环构造，代表中心喷发口的范围，且有两个以上的火山喷口存在，主要工业矿床几乎都产于其中，是一重要火山机构。
初步厘定出矿田古火山口构造，从北而南，由东到西有：缸沟口北古火山口、东拉牌沟古火山口、折腰山大型古火山口、火药库残留古火山口（断层破坏）、铜－拉大－中型古火山口、火焰山中型古火山口，火焰山东中型古火山口、西厂沟东古火山口，空间上显示为NWW和NEE向两组方向，受两组成岩断裂系统控制。
图9-2 白银矿田古火山机构格架图（据彭礼贵、任有祥等，1995）
1—酸性火山岩；2—中性火山岩；3—基性火山岩；4—粗面岩类；5—辉绿岩；6—千枚岩类；7—钙质绿泥石片岩；8—碎屑沉积岩；9—实测及推测断层；10—环形构造（白银）；11—环形构造（黑石山）；12—古火山口；13—前人厘定古火山口；14—推测成岩断裂系统；15—采坑边界；16—矿床
折腰山地段是一东西长逾2km，南北宽1.2km以上，各类火山岩相发育齐全、空间展布有序、相序大体清楚的大型古火山口（图9-3）。折腰山大型古火山口，在采坑北侧庙庙山东、西部广泛出露晶屑凝灰岩和凝灰质角砾集块岩。前者沿走向在西北呈向南的半围合状，在东部与凝灰熔岩（含角砾集块）的接触界线向南弯曲呈围合状至F1断层。在采坑西南侧的F1断层北，亦有凝灰质角砾集块岩出露，构成上述两种岩石为特征的喷溢－瀑发相及其空间展布格局。桌子山岩瘤和家鸽山筒状体等石英钠长斑岩体，是指示火山口存在的标志之一。它们分布于晶屑凝灰岩、凝灰熔岩和熔岩等不同类型火山岩内，说明是火山作用晚期的产物。火山作用晚期的侵出相——石英角斑碎斑熔岩出露部位，为主喷发火山口的位置。折腰山西及西北侧，出露的凝灰质千枚岩、铁硅质岩、局部具铁锰结核的铁锰硅质岩，夹不纯灰岩或大理岩，属斜坡喷发沉积产物。
白银矿田的工业矿床与古火山机构的关系为，折腰山大型Cu-Zn矿床和火焰山中型Cu-Zn矿床直接产于西部喷发中心的古火山喷口或其附近，而铜厂沟小型Zn-Pb-Cu矿床则直接产于东部喷发中心的古火山喷口附近，小铁山大型Pb-Zn-Cu矿床和四个圈Pb-Zn-Cu矿床则产于火山喷口斜坡，总体可分为火山喷口型和火山喷口斜坡型矿床。火山喷口型矿床主要与火山粗碎屑岩密切伴生，火山喷口斜坡型矿床容矿岩石多为细火山碎屑岩，且与石英钠长斑岩墙相伴产出，受继承性成岩断裂系统控制。
根据火山喷口型矿床的主要容矿岩石为石英角斑碎斑熔岩，且见块状含铜黄铁矿胶结石英钠长斑岩碎块构成角砾状构造和火山喷口斜坡型矿床密切与石英钠长斑岩墙相伴产出的事实，成矿作用开始于酸性火山作用晚期石英钠长斑岩侵入和石英角斑碎斑熔岩侵出之后；已知矿床均产于酸性火山岩内，其周围大片的基性火山岩中只有微弱矿化的事实，成矿作用结束于基性火山作用开始之前的火山作用相对宁静期。
图9-3 折腰山火山岩相地质图（据彭礼贵、任有祥，1995）
1—石英角斑岩；2—石英角斑凝灰质角砾集块岩；3—石英角斑角砾集块岩；4—石英角斑（含）角砾集块凝灰熔岩；5—石英角斑凝灰熔岩；6—石英角斑晶屑凝灰岩；7—补丁岩（火山集块岩）；8—石英角斑碎斑熔岩；9—石英纳长斑岩；10—块状和浸染状矿体；11—（含）铁硅质岩；12—铁锰硅质岩和硅质铁锰结核；13—千枚岩类；14—不纯灰岩或大理岩；15—推测及实测断层；16—推测及实测地质界线；17—岩性界线；18—采坑边界
二、矿体特征
白银矿田的矿体特征前人论著已有详述，这里仅摘其新的认识特征予以简述。折腰山、火焰山是两个大致平行的矿床，折腰山由196个矿体组成长1100m、宽100～150m的矿带，总体产状与含矿石英角斑质凝灰岩层的产状一致。火焰山由253个大小矿体组成近1000km长的矿带。
主矿体产于中基性与酸性火山岩转换部位——有沉积岩夹层的石英角斑质凝灰岩层顶部，地表铁帽带，折腰山出露与矿带同长约1100m，火焰山约400m。主要金属组合特征，Cu∶Zn∶Pb接近于50∶6∶1。矿体沿走向或倾向均具膨、缩及分枝、复合现象。全矿区平均品位Cu 2.41%,Zn 6.50%,Cu/Zn值为0.37，属富铜类型。矿体受火山机构控制。小铁山矿床以块状矿石为主，浸染状矿石也较普遍。除块状铜铅锌矿石和少量重晶石铅锌矿石外，还有块状含铜黄铁矿、准块状黄铁矿石。含铜黄铁矿矿石还可单独形成具有一定规模的矿体，往深部似有扩大的趋势。矿石Co/Ni=2.9～4.6（块矿、浸染矿），伴生有金、银、镓、锗、铟、硒、镉、铊、锑、砷、铋、汞等。
白银矿田矿床普遍发育着矿柱是其显著的特点，尤其是火山喷口型折腰山矿床还有特征“含铜磁黄铁矿矿筒”。矿筒平面呈30×50m2不规则椭圆形，垂直延深达150m以上。主要由磁黄铁矿、黄铁矿和黄铜矿组成，为块状矿石，具环状分带，边部为5～10m厚的晶架状、蜂窝状黄铁矿组成的格架状矿石环带，向内为角砾－密集网脉状－块状分带；金属矿物由中心向外有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿及方黄铜矿→黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿和少量磁黄铁矿→黄铁矿、闪锌矿、黄铁矿及方铅矿矿物组合变化，即矿筒中心出现磁黄铁矿、方黄铜矿高温矿物组合，边部出现闪锌矿、方铅矿低温矿物组合，反映在主金属元素上由中心向外有Fe+Cu+S→Fe+Zn+Pb+S变化特征。其特征可与现代大洋热泉成矿的“黑烟筒”相类比。
折腰山矿床的柱状矿体可分为简单柱状体和复合柱状体。前者以41号矿体为代表，为一长60m、宽17m、延深150m以上垂直产出的柱状体；后者以1号主矿体最典型，除上述含铜磁黄铁矿矿筒产于其中外，1787m水平中段以上为一大扁豆体，向下往上演变为大小不一的多个柱状体，而6线以东为上大下小的巨形板柱体，向下延伸500m以上，是一典型复合柱状矿体。火焰山矿床矿体类似。小铁山矿床块状矿石同样呈柱状和板柱状矿体特征，并集中分布于6-8线和11-14线，规模大。上述特征，充分反映它们是热液对流循环成矿的产物，其矿筒和矿柱集中产出部位，代表了成矿流体主喷流通道部位。
彭礼贵、任有祥等（1996）对成矿主金属元素在矿床中的富集特征研究发现，以折腰山矿床显示出Cu元素具有垂直向上富集模式，是热液对流循环成矿典型模式。折腰山和小铁山矿床中的流体包裹体均一温度在空间上的变化研究表明，它们无论是在水平上或是在垂深上均显示出以主矿体向外，由下部至上部温度呈规律性变化。
三、围岩蚀变
主要围岩蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化，其次有金红石化、重晶石化、石膏化。氧化带有褐铁矿化、黄钾铁钒化、高岭土化等。白银矿田的蚀变岩筒在平面上呈闭合状面形产出，不受某一岩性控制，垂向上呈筒状延伸。圈出折腰山、火焰山、火焰山东、小铁山、铜石沟、拉牌沟和四个圈7个蚀变岩筒和车路沟两个蚀变岩体。它们均分布于酸性火山岩内，其中折腰山、火焰山、小铁山、铜厂沟和四个圈蚀变岩均与上述矿床相对应，折腰山矿床蚀变岩筒呈不规则椭圆形，分带性明显，由绿泥石、石英、黄铁矿组合构成绿泥石化内带，由绢云母、石英、黄铁矿组合构成绢云母硅化外带，上部有石膏出现。
四、矿床地球化学
白银矿田细碧角斑岩系稀土元素特征：含矿石英角斑凝灰岩（La/Yb）N值13.086～5.978，为蚀变岩石地球化学特征显示，Mg、Fe在矿体及其附近增高，向外逐渐降低；Na由蚀变岩筒中心向外逐渐增高至火山岩正常含量，K则在外带有一高峰值，反映火山岩中钠长石被交代，Na带出，K带入形成绢云母的结果；Si在矿体旁侧量高，随后降低。
五、成矿模式
白银矿田的矿床成因，争议较多。但归纳起来均与热液有关，仅成矿热液来源存在分歧。近年来，夏林圻、夏祖春等（1998）研究提出，矿床是海底热液对流循环成矿作用的产物。并将折腰山Cu-Zn矿床称之为火山喷口型矿床，小铁山Pb-Zn-Cu矿床为火山喷口斜坡型矿床。认为白银矿田矿床成矿是在酸性火山作用的晚期，随着浅成或超浅成次火山岩相石英钠长斑岩的侵入和管道相石英角斑碎斑熔岩沿火山喷发通道缓慢侵出之后，下渗海水进入浅部岩浆房，经加热和与晚期含矿岩浆热液混合平衡，形成对流循环的成矿流体，并泵送至火山喷口或火山喷口斜坡控制的继承性成岩断裂系统，向上喷流（热泉）。在水岩界面下沉淀出大量成矿元素，形成矿体和对周围火山岩的热液蚀变岩筒，并后期构造变形变质显著。
六、找矿预测
北祁连山与陆缘弧裂解作用（岛弧裂谷）有关的金属矿床，除白银铜多金属矿床外，清水沟—白柳沟地区也存在类似白银铜多金属矿床的成矿条件，并已有工业矿体发现，是重要的有利找矿区。同时，在北祁连造山带应注意发现新的陆缘弧单元，进而确定勘查白银式铜及多金属矿床的靶区。
