与火山岩有关的块状硫化物矿床（VMS）

（一）VMS矿床基本特征

VMS矿床具有一系列独特的特征，主要如下：

（1）与同时代的镁铁质和长英质火山岩、火山碎屑岩关系密切，形成于火山活动的间歇期。

（2）矿体有整合和不整合两类，整合型矿体呈层状、似层状产出，与上盘岩石界限清楚，而与下盘岩石渐变过渡，矿石具块状构造。在整合矿体下，存在由浸染状、细网脉状矿石组成的不整合型矿体。

（3）从下向上、从内到外存在Cu（黄铜矿）→Zn（闪锌矿）→Pb（方铅矿）矿化分带，黄铁矿出现在所有的带中。

（4）富铁（有时富锰）的硅质岩形成于海底热水活动的减弱阶段，被认为是经化学沉积形成的喷流岩，覆盖在块状矿石的顶部或作为整合型矿体水平方向上的外延部分。

（5）除别子型矿床外，其它类型的VMS矿床中，整合型矿体的下盘岩石中存在绿泥石和绢云母的蚀变，形成陡立的管（筒）状蚀变带，通常从内向外具明显的水平分带（如图7-4）。这种管（筒）状蚀变带往往沿垂向上有较大的延伸，如诺兰达型VMS矿床中可达数百米。在有的VMS矿床内，整合型矿体下盘的火山岩中还发育范围大得多的半整合型蚀变，主要有硅化、绿帘石化和碳酸盐化，亏损金属组分，据称是循环的海水与火山岩反应的产物，成矿组分被淋滤出来。管（筒）状蚀变带叠加在半整合蚀变带之上。

图7-4  理想化VMS矿床剖面示意图（据Lydon，1984）

矿物缩写：py=黄铁矿；po=磁黄铁矿；cp=黄铜矿；sp=闪锌矿；gn=方铅矿

（二）各亚类VMS矿床特征

1. 黑矿型VMS

矿床形成于会聚板块边缘的岛弧火山带和弧后盆地。容矿岩石为双峰（？）拉斑玄武岩、钙碱性熔岩套及火成碎屑岩。上部矿体为层状，下部矿体为网脉状、细脉状、角砾状。矿石类型具分带现象，自上而下依次为：黑矿（方铅矿、闪锌矿），黄矿（黄铁矿、黄铜矿）、硅矿（强硅化岩石中的网脉状、角砾状黄铁矿、黄铜矿）。成矿元素组合：Cu-Pb-Zn，有时富Ag-Au。形成时代早元古代、奥陶纪、中生代、第三纪。

典型矿床包括日本黑矿、普雷斯科特、萨德伯里盆地、芒特艾萨、新不伦瑞克、东沙斯塔等。

日本黑矿

矿床产于中新世绿色凝灰岩带中，该带出露部分长达1500km，宽100km，由3km厚的火山岩和沉积岩组成。黑矿型矿床主要赋存于一层稳定的长英质火山碎屑岩和白色的流纹岩穹隆及伴生的火山角砾岩之上。

    “黑矿”矿床矿体大多成层状，也有呈不规则状产出者，在层状矿体的下部常有一些网脉型矿石（图7-5）。

    矿床中矿物种类繁多，最常见的有黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、银金矿、自然银、石膏、硬石膏、重晶石、赤铁矿和一些硅酸盐矿物。其特点是富含铅、锌、铜。此外，银的含量高，金不太重要。矿石构造多为块状、纹层状、浸染状等，

图7-5 理想化黑矿剖面示意图（据Sato，1974）

矿物缩写： sp=闪锌矿；gn=方铅矿；cp=黄铜矿；py=黄铁矿；ba=重晶石； qz=石英

粒度分级现象较明显，再沉积的角砾状矿石也很常见。

    围岩蚀变一般为硅化、绢云母化、绿泥石化和泥化，且呈带状分布。自外向内为：蒙脱石-沸石带（矿体上盘外带），绢云母-绿泥石-黄铁矿带（矿体上盘内带）；绢云母-绿泥石-石英带（层状矿体内）；硅化带（矿体下盘）。

    矿石的矿物组合比较复杂，矿石具明显的分带，每个带的主要矿物成分变化如下（自上而下）：

    黑矿：闪锌矿、方铅矿、重晶石；

    黄矿：黄铁矿、黄铜矿；

硅矿：黄铜矿、黄铁矿、石英；

石膏矿：石膏、硬石膏。

    黄矿与黑矿有时呈过渡或互相混合的现象。局部可见黑矿与黄矿的巨块及大小不等的角砾。黑矿和黄矿一般呈扁豆状或巨块状，致密，通常呈整合的层状。硅矿与其上的黄矿之间也呈整合接触，但硅矿的下界非常不规则，它实际上是英安熔岩的硅化体，黄铁矿与黄铜矿呈浸染-细脉状和石英共生，这些细脉带许多人认为是矿化溶液上升通道的遗迹。

    石膏矿体通常与硫化物矿体相邻，当缺失英安熔岩时，它可以直接位于黄矿带之下。中新世凝灰岩中还经常出现含少量硫化物的石膏矿，这类石膏矿也归属到黑矿型矿床中。    

黑矿上部常有薄层含赤铁矿和锰矿物的硅质泥岩，有些地方成为硅质铁矿。有时这一层含铁锰的硅质泥岩与黑矿带之间还存在一重晶石带。

据研究所有具工业意义的矿床都与熔岩穹丘有非常紧密的关系。黑矿均分布在穹丘的一侧，接近或直接位于穹丘之间的凹地中；有的穹丘一侧有火山角砾岩与黑矿相伴随，有的穹丘顶部已被剥蚀，黑矿只留下最下部的浸染状硅化矿石带。根据矿床底板熔岩穹丘和矿床的关系，成矿是在熔岩穹丘之后，熔岩本身受到蚀变和矿化，说明矿液可能利用原来熔岩的通道上升。角砾岩可能是矿液上升到熔岩穹丘上部时压力降低，发生爆炸形成的，所以它和黑矿一样多分布于穹丘斜坡的一侧。

 含矿热液的化学成分与海水成分相比，除SO₄^2-、Mg、Sr外，其它均大大超过海水中的含量，但Na含量超过不多。

    据黑矿的包裹体测温资料，成矿温度约为250±50℃。含盐度约为5wt%NaCl。Cuber和大本洋（1978）根据现在海洋中有孔虫生活环境的对比，认为黑矿矿化过程中海水深度大大超过1800m。据同位素研究资料：黑矿矿液δ¹⁸O为0~+5‰，δD为-30~-3‰，介于海水与岩浆水之间。部分热水来源于岩浆，部分来源干岩石孔隙中保留的“原生水”。热液中金属的来源，主要认为是从火山岩中萃取出来的。

2. 塞浦路斯型VMS

塞浦路斯型VMS主要产于洋中脊蛇绿岩套上部低钾枕状玄武岩中，矿体也具两层结构：上部层状矿体（含化石）和下部网脉状矿体。块状硫化物矿石中矿石矿物包括黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等，网脉状矿石中矿石矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿，以及少量黄铜矿和闪锌矿（有少量Co、Au、Ag）。细脉带中的长石常被蚀变，蚀变包括硅化、绿泥石化等，另有少量泥化。形成时代主要为寒武-奥陶纪以及中生代。

典型矿床包括塞浦路斯、危地马拉、加拿大纽芬兰York港、美国俄勒冈Turner-Albright等。

塞浦路斯矿床

矿床产于塞浦路斯的特罗多斯蛇绿岩块，由镁铁质和超镁铁质岩石组成，形成于白垩纪（约85Ma前）。枕状熔岩的层序如图7-6所示，由三个单元组成：上部枕状熔岩（未矿化），由橄榄玄武岩组成；下部枕状熔岩，由过饱和玄武岩组成；底部席状岩墙群，由蚀

图7-6 塞浦路斯型VMS矿床剖面示意图（据Hutchinson等，1971）

变和变质的玄武岩及多达50％以上的岩墙组成。特罗多斯杂岩的火山岩上覆有Pcrapedhi组沉积岩，这种岩石由基性的棕土或含锰富铁的沉积物组成，并常伴有红色碧玉、粉砂、粗砂、砾石和放射虫燧石。

特罗多斯杂岩内块状硫化物矿床的所有矿体都产出在枕状熔岩层内或其顶部（图7-6），其中大多数产于下部与上部枕状熔岩之间的接触带。正如阿达米德斯在卡拉瓦索斯成矿区所证实的那样，许多矿体与陡倾斜的正断层毗邻，大多数矿床在地区性盆地内形成，这些盆地可能为断层控制的海底凹陷。

一些典型矿床由块状硫化物组成，矿床又可分为三个带，赭石层、块状矿带及基底硅质矿带，在矿床下部有延深达数百米的细脉带。

块状矿石主要由黄铁矿和含量不等的白铁矿组成，所有矿床中都有黄铜矿和数量不多的闪锌矿，钴在有些矿床中含量很高，可达0.35%，镍在块状矿石中含量很低，平均为15ppm，但在脉状矿石中却高达93ppm，在浸染状矿石中则更高，为220ppm。

3. 别子型VMS

别子型VMS主要产于板块交界处尤其是弧前海沟中，容矿岩石包括拉斑玄武岩-安山质凝灰岩和角砾岩、陆源碎屑沉积岩（杂砂岩）、局部为黑色页岩。矿体呈层状、板状，与围岩产状一致。矿石细粒、块状、薄层状矿石，有胶状和草莓状结构的黄铁矿，还有角砾状和细脉状矿石，矿石矿物包括黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿等。有用元素组合为Cu-Zn（Au）。主要成矿时代为元古代、古生代以及中生代。 

典型矿床包括加拿大基瓦丁、辽宁红透山、日本别子、西班牙-葡萄牙的里奥·廷托、甘肃白银厂。                    

日本别子矿床

该类型矿床赋存在碎屑沉积岩与玄武岩近于相等的地层中。矿床中典型的矿石矿物为黄铜矿、黄铁矿及少量闪锌矿。矿体呈层状，很少有或完全没有细脉带。矿床的成矿地质环境一般都靠近构造交界处，如在洋底与岛弧间、洋底与克拉通间或洋底与大陆壳间。

在四国和饭森屯区，别子型矿床产出在三波川片岩群的上古生界变质火山岩和沉积岩中，在别子矿区，三波川群可分为五个组：最下部的大步危组是由厚1500m的砂岩和少量黑色页岩、砾岩组成，其中无矿。整合上覆的川口组由1200m厚的以黑色页岩为主，以少量绿色变质火山岩为辅的岩石组成。再往上是小步危组，为碳质沙屑片岩及少量黑色和绿色片岩，厚500m。更上部是三绳组，可分三段，下段由黑色和绿色片岩组成；中段由绿色片岩．富含石英的沉积岩和黑色片岩组成，该段为主要含矿段；上段变质程度较高，主要是黑色和绿色片岩、砂屑片岩及石英片岩。该组总厚度为1420~5270m。最上部为富里组，主要由砂屑质和黑色片岩组成。

    该类型矿床的矿体呈板状，单层矿体厚度不大，别子矿床最大厚度仅为10~20m（图7-7，7-8）大多数矿床由两类矿石组成，即块状和条带状硫化物矿石。块状矿石由黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、斑铜矿和少量磁铁矿组成，脉石矿物为石英和碳酸盐。条带状矿石由黄铁矿、少量黄铜矿和闪锌矿组成，脉石矿物为石英、碳酸盐、钠长石、绿泥石和少量绿帘石、角闪石、电气石。条带状矿石和块状矿石往往呈相互过渡关系。

图7-7  别子型VMS综合剖面示意图                      图7-8  日本别子型矿床横剖面图

1-矿体；2-片岩；3-无斑基性片岩；4-泥质片岩；5-千枚

                                     岩；6-斜长角闪岩；7-断层

4. 诺兰达型VMS

诺兰达型VMS主要产在消亡板块边缘上俯冲带上分异完全的玄武岩到流纹安山岩岩套中，容矿岩石有少量火成碎屑岩和杂砂岩。其矿床地质特征和黑矿型极为相似，和黑矿相比，其最大特点是缺少黑矿型VMS那样有工业意义的Pb矿化，成矿元素主要为Zn-Cu，有时富Ag-Au。因为其成矿时代主要集中在太古代，故又称太古代黑矿型，另外早元古代和前寒武纪-泥盆纪均可成矿。

典型矿床包括诺兰达、基德克里克、杰罗姆、弗林弗隆、克兰多、西沙斯塔等。

诺兰达矿床

在诺兰达地区共划分出五个长英质岩与安山岩的岩带，它们各自形成独特的岩石地层条带，呈环带状分布于杜福特湖和弗拉夫里安湖花岗闪长质深成岩体附近。每一个岩带代表一次重要的长英质火山活动幕，每两幕之间为镁铁质火山活动时期。大多数矿床，包括米伦巴克-诺贝克地区的所有矿床，都产出在长英质火山活动的第三带内。

诺兰达地区东韦特的块状矿均产于流纹岩与安山岩之问的接触带上，但德尔布里奇在层位上则产于这一有利的接触带之上的流纹岩中。德尔布里奇矿床在流纹岩穹窿中的部位与米伦巴克矿床相同。在米伦巴克矿床，无论上盘还是下盘均为石英长石斑岩（图7-9）。这两个矿床在矿层附近都有特征性的燧石凝灰岩，这与沃兹矿床的情况相同。另一个共同特征是有利的接触带中的块状矿是整合的，而接触带之下为不整合的蚀变岩筒，其中含有浸染状和脉状硫化物，它们可能达到工业品位，也可能达不到。  

在块状矿的层状透镜体中，硫化物一般达80％。往上盘方向，块状矿由黄铁矿和闪锌矿型互条带组成，并含少量黄铜矿；向上和向外，燧石凝灰岩夹层增多，与上覆安山岩具截然的接触界线。上部的黄铁矿-闪锌矿组合往下过渡为黄铁矿-磁黄铁矿-黄铜矿组合，后一组合局部呈条带状，有时可能含星散的磁铁矿。因而，块状硫化物常具有明显的与地层层序相关的垂直分带，向上盘富锌，向下盘富铜。这反映出分带性与层序的增高和时间的

图7-9  典型诺兰达型VMS矿床剖面示意图（据Franklin，1993）

推移有关。有些情况下，硫化物组合的分布呈同心状，如阿穆菜特、米伦巴克和诺贝克矿床的核心均为磁黄铁矿-黄铜矿，往外为黄铁矿-闪锌矿。总体看来，块状矿的下盘与筒状蚀变带中的细脉状矿石之间通常为过渡关系，而与未蚀变的下盘流纹岩和流纹角砾岩的界线是截然的。

特别值得指出的是，在某些地区，块状矿往往产在火山岩穹窿之内，如米伦巴克矿床的希尔曼带呈直立堆积状态出现，被一套石英长石斑岩隔开，这套斑岩在组成和结构上与下伏于下部矿带的长英质穹窿一样。同样，阿穆菜特的矿体也呈直立堆积状态出现，但把矿体分隔开的则是镁铁质岩流，其特点与上覆的镁铁质岩层一致。德尔布里奇的矿体也赋存在一个流纹岩穹窿内。这些都说明，块状硫化物必然是堆积得非常之快，火山活动一旦中断，局部就会发生块状硫化物堆积。