矿床地球化学-地化作业-vms概述

VMS矿床概述

第十组高骏郭伟康朱深圳黄柯柳凯祥肖朝益严登峰翟媛媛提纲VMS矿床的定义地质环境（肖朝益）黑烟囱（刘凯祥，严登峰）流体组成（翟媛媛，黄柯）硫演化（朱深圳）研究方法（高骏，郭伟康）成矿模式VMS矿床的定义VMS含义：与火山岩有关的块状硫化物矿床的简称。地质环境：形成于张裂断陷构造区域内，就位于世界

各大造山带内不同时代的海相火山岩系中。成矿流体：以大洋水为主，有部分岩浆水的加入。成矿类型：主要为铜、铅、锌、金、银矿。地质环境-区域构造以Pontide造山带内的VMS矿床为例：

区内矿床形成于阿尔卑斯-喜马拉雅造山带内，具体位于Pontide造山带的东部。图1.黑海地区东部简化地质图地质环境-赋矿岩石Pontide造山带为一个复杂的火山弧系统的残留体。带内存在三次

重要的岩浆活动：

第一期次：早中侏罗世与裂谷活动相关的拉斑质岩浆作用；

第二期次：晚白垩世-古新世与俯冲作用相关的亚碱性岩浆活动；

第三期次：中始新世与区域伸展有关的钙碱性岩浆作用；VMS矿床的形成与白垩世的双峰式火山岩有关。黑烟囱-定义为海底富含硫化物的高温热液喷溢沉淀的产物，因热液喷出时形似“黑烟”而得名。图2.黑烟囱实物图及成因模拟图黑烟囱-基本特征

矿物成分上，主要由铜、锌、铅、铁的硫化物、重晶石、硬石膏、铁氧化物、非晶质二氧化硅以及碳酸盐组成。年龄测试研究表明，在正常的海底条件下，黑烟囱形成后，仅在海底存在几千年至几万年。

常见构造有：胶状构造、交代构造、多孔构造及充填构造。图3.黑烟囱横剖面黑烟囱-形成机制流体与热源条件即构造上，需要具备浅层次的下覆岩浆侵入体热源或较高的地热梯度。流体通道条件，即黑烟囱构造的形成还要求沿一定的通道（断裂或裂隙)集中快速的喷发而不发生渗流。盖层及地貌条件，即盖层岩石作为不渗透层，起阻隔高温反应带流体渗流、并圈闭含金属热液使其富集并排泄到海底的作用。在地貌上，地表一般形成伸展洼地，以形成有利地势环境保存硫化物堆积。黑烟囱-形成机制图4.黑烟囱形成机制图解黑烟囱-形成过程黑烟囱的形成可分为2个阶段：Ⅰ热流体上涌到海底与冷海水发生混合作用，硬石膏和细粒的Fe、Zn以及Cu-Fe金属硫化物就会产生沉淀。Ⅱ在环状硬石膏形成的通道内，黄铁矿开始沉淀。其后Ⅰ、Ⅱ过程循环，黑烟囱不断生长

图5.黑烟囱形成过程图解1、黄铜矿或磁黄铁矿

2、硬石膏基质中的Cu-Fe硫化物

3、FeS24、硬石膏基质中的细粒磁黄铁矿+黄铜矿+闪锌矿交生体LaRondePenna矿床赋矿岩石氧同位素组成诺兰达中心布雷克河组LaRondePenna矿床赋矿岩体拉斑玄武质安山岩和附属的流纹岩形成的双峰序列拉斑玄武岩-钙碱性玄武岩-流纹岩δ18O值12.1‰6.7‰岩石组成约5‰的差异岩浆差异（岩浆结晶分异）低温热液蚀变、水岩反应2‰3‰流体组成-LaRondePenna和panorama矿床岩浆结晶分异全岩δ18O值随着SiO2含量的升高，逐渐从9‰至12‰再至11‰直至14‰而升高。δ18O值随着TiO2含量的升高减少了2‰，表明赋矿岩石主要组分造成了δ18O值2‰的变化。图5.LaRondePenna矿床赋矿岩石氧同位素组成图6.A.全岩δ18OVSMOW值直方图；B.蚀变相δ18OVSMOW值和方解石-碳酸盐-黄铁矿蚀变指数（CCPI）二元图解；C.蚀变相δ18OVSMOW值和蚀变指数（AI）二元图解；D.蚀变相δ18OVSMOW值和高级泥质蚀变指数（AAAI）二元图解变质蚀变相

左图将蚀变岩石的δ18O值和各种全岩化学蚀变指数进行了比较。蚀变指数和全岩δ18O值之间没有相关性（图C）。全δ18O值普遍随着高级泥质蚀变指数的升高而增大。水-岩氧同位素交换控制LaRondePenna矿床δ18O值的条件可以通过建立不同温度下的水-岩反应模型来估算。热液流体（Wi）的初始组成：0→5‰赋矿岩石（Ri）：7‰→9‰图7.初始氧同位素组成为0和5‰（Wi）。图中表示当岩石初始δ18O值（Ri）在7-9‰之间变化时，水-岩交换反应以后岩石中（以各种颜色来表示）氧同位素组成和水（黑色来表示）演化。计算出的平衡温度范围为100-350℃，氧的水/岩比值（W/R）为0.01-50。纵轴的直方图表示赋矿岩石全岩δ18O值的分布特征温度和盐度花岗岩和脉状云英岩具有高温和高盐度（38-56wt%NaCl）火山层序具有低温和低盐度（9.1-11.2wt%NaCl）H、O同位素分析云英岩是高δ18O(9.3±0.6‰)流体的产物火山堆中的流体δ18O(−0.8±2.6‰)从花岗岩到火山岩，流体从岩浆热液到海水热液漂移硫演化基于金属硫化物矿床的硫同位素研究大多集中在硫化物矿物中，但单质硫和有机硫也是矿床中硫循环的重要组成部分。单质硫是溶解硫的氧化产生的物质。它是由光合作用的和非光合作用的硫细菌以及非生物氧化过程的产物。有机硫形成（1）同化硫酸盐还原是微生物硫酸盐合并到细胞，还原形成重要的含硫化合物的过程；（2）成岩作用硫的还原过程图10硫化物转化的简化模式图假定硫酸盐的还原是伴随着大约20‰34S的消耗。研究方法-Eu行为绢云母带：Eu的丢失原因：斜长石分解，Eu2+被相对热的(<250°C)和还原的流体带

走绿泥石带：行为比较均一，正铕异常，铕异常递增，朝着矿化

从0.3到3.0原因：Eu正异常主要由磷灰石和碳酸盐控制，Eu的加入发生在

热液系统演化的后期，叠覆绢

云母化和相关的LREE损失。研究方法-LREE行为绢云母带：大量丢失原因：主要无定形褐帘石优先溶解；斜长石(±蚀变玻璃)分解，绢

云母无法固定REE，稀土元素

被释放到流体中绿泥石带：①LREE随MgO和SiO2增

加而增加(II组)原因：与成矿事件期间热液褐帘石和磷灰石的沉淀有关，褐帘石已被确认携带大量的LREE，磷灰石寄存了20%的La。②LREE随MgO和SiO2增加而损失(III组)原因：硅化作用保存了之前绢云母化岩石的蚀变状态，后经

绿泥石化叠覆研究方法-闪锌矿中铁含量实验研究显示温度、压力、硫逸度（fs2）和氧逸度（fo2）会影响闪锌矿中铁的含量。沉积型喷口的闪锌矿比无沉积喷口的闪锌矿有更高的S含量和Fe/Zn比值闪锌矿的组成可以被用来（1）区别沉积型和无沉积的热液过程；（2）估算不活动的无沉积热液喷口处和VHMS矿床中闪锌矿沉淀的最低流体温度。分析结果1、闪锌矿中铁的置换和矿物包裹体的影响（1）Fe与Zn负相关关系，5°中大西洋中脊闪锌矿有两种趋势，陡斜率与黄铜矿“病毒”形成有关（BartonandBethke,1987）。（2）中央冲绳海槽样品根据Fe、Zn也被分成两组，但PACM样品有弱偏离，可以用Zn的活化解释。（3）作者认为Cu含量的升高（>2wt%）很可能与亚显微黄铜矿包裹体有关。因此，排除了上面两种可能，因为化学组成并未反映原始流体的状态。2、硫逸度和氧化还原作用控制闪锌矿中铁的变化1.沉积型喷口的闪锌矿通常比无沉积喷口的闪锌矿具更高的Fe/Zn和S的含量。2.沉积型喷口的流体比无沉积喷口的流体有更低的fs2和fo23.这两个参数（Fe/Zn和S）的系统差异取决于沉积物的含量闪锌矿中Fe/Zn和S的关系可以用来区分低fs2和fo2且富沉积物的环境形成的闪锌矿与高fs2和fo2无沉积系统沉淀的闪锌矿3、闪锌矿中铁的置换与喷口的温度的关系1.无沉积环境中的闪锌矿，其Fe/Zn和测得的正在喷发的热液流体的温度是正相关的关系2.沉积型喷口的闪锌矿，在任何给定的流体温度下Fe/Zn都升高3.根据闪锌矿和重晶石纤维流体包裹体的研究，在筒状结构的内外层存在着高达100℃的热梯度Fe/Znsphalerite=0.0013(T)-0.2953研究