我国的块状硫化物矿产.pdf

我国的块状硫化物矿床我国的块状硫化物矿床 王登红 中国地质科学院矿产资源研究所 引言引言 中国有很多块状硫化物矿床，达到工 业品位之上的百万吨级矿床也有， 如 甘肃的白银厂和新疆的阿舍勒。 但绝 大多数是小型矿床。 我国铜储量中大约11.89 来自于块状 硫化物矿床，仅次于斑岩型铜矿和矽 卡岩型铜矿。 矿业矿业 历史上，块状硫化物矿床很重要 甘肃的白银厂、山西的中条山、辽宁 的红透山 新发现的如新疆的阿舍勒、四川的呷 村、云南的大平掌等 分 布 主要的块状硫化物矿床主要的块状硫化物矿床 DepositAgeSulfideOxideSulfate 1罗布萨罗布萨Mz-KzMl,BoPi,Mt 3呷村呷村T3gPy,Sp,Gn,Cp,TnBa 4赵卡隆赵卡隆T3jSp,GnMtSd 5德尔尼德尔尼P1Py,Po,Cp,Sp,Co-Pe Mt,Pi 6小坝梁子小坝梁子P1 7谢尔塔拉谢尔塔拉C-PSpMs,Hm,Spc Sd 8老厂老厂C1Gn,Sp,Py,Tn,Cp 9岭后岭后C1Me,Py,Sp,Gn,Ch,Bo MtGy 10可可塔勒可可塔勒D1kPy,Po,Sp,Gn 11阿舍勒阿舍勒D1-2asPy,Cp,SpSpc,MsBa 12阿巴宫－蒙库阿巴宫－蒙库D1kPy,CpMt,Hm 13 六一六一PzPy,Cp,Sp 14可可乃克可可乃克SPy,Cp,Sp,ChBa 15锡铁山锡铁山O3Py,Me,Sp,Gn,Cp MtSd,Gy 16红沟红沟O3Cp,Py,Ars,Sp,Tn Mt,Hm 17蛟龙掌蛟龙掌O1kSp,Py,Gn,CpMt,Hm, SpcGy 18银硐沟银硐沟O1Py,Cp,Sp,Bo,Ch,TnMt Sd 19猪咀哑巴猪咀哑巴OPy,Cp,Sp,Po,TnHm,Mt 20白银厂∈白银厂∈2 2Py,Cp,Sp,Po,Gn,TnMt DepositAgeSulfideOxideSulfate 23石碌石碌Zsl6Py,Cp,PoHm,Mt, Spc Gy,Ba 24鱼硐子鱼硐子ZyPyMt 25铜矿坡铜矿坡AnZPy,Cp,BoMt,Hm 26槽子沟槽子沟PtlPy,Cp,Sp,GnBa,Fl 27张八岭张八岭Pt2-3Mt 28马松岭马松岭Pt2-3Py,Sp,Cp,Po,TnMt 29鹅头厂鹅头厂Pt2-3CpHm,Mt,Ma 30惠民惠民Pt2-3PyMtSd 31东川－易门东川－易门Pt2-3Bo,Cp,Ch,PyMt,Hm,Spc 32陈家庙陈家庙Pt2-3Py,Cp,Po,Sp,Bo,GnMt,Hm 33大宝山大宝山Pt1Cp,Bo,Py,Po,Cob Mt,HmSd 34拉拉厂拉拉厂Pt1Cp,Py,Mol,Bo,CobMt,Hm 35东升庙东升庙Pt1Py,Sp,Gn,Po,CpMtBa 36西裘西裘Pt1Py,Cp,SpBa 37中条山中条山Pt1Py,Cp,Po,Ch,Co-PeSpc,Hm 38云盘云盘Pt1Cp,PyMt,HmGy,Ba 39青城子青城子Pt1Sp,Gn,Py,Cp,Tn 40翁泉沟翁泉沟Pt1Mtludwigite 41落家河落家河ArCp,Py,Bo,Ch,SpMt 42弓长岭弓长岭ArMt,Hm 43红透山红透山ArCp,Py,Po,Sp Grades and reserves of major volcanogenic massive sulphide deposits in China Metal type Deposits Gradeswt Reserves*103T Cu Pb Zn Aug/tAgg/t Cu Pb Zn Honggou 3.66 2.28 48.71 134 Cu Langlike 0.5 33 Tongyu 0.62 65 Tongkuangyu 0.67 2166.8 Deerni 1.23 1.57 0.42 4.73 545 147 Tongchangjie 0.84-1.77 0.01-0.8 8 Cu-Zn Ashele 2.51 2.98 0.57 104.03 650 250 Liwu 2.5 0.62 261 127 Zheyaoshan-Huoyan shan 1.22 0.39 2.01 1.02 15.98 1163 12 52 Yindonggou 0.91 2.18 Liujiaping 2.41 6.5 Xiqiu 1.03 1.83 0.49 10.96 193 224 Zn-Cu Hongtoushan 1.75 2.4 360 470 Ave. and Sum 1.39 2.12 0.49 10.96 553 694 Chenjiamiao 0.71 104 Huashugou 2.05 230 Dahongshan 0.64 754 Fe-Cu Lueyang Tongchang 2.91 260 Lalachang 0.92 644 Xitieshan 3.78-9.35 2.33-4.80.57 38.41 1183 1523 Zn-Pb Jiaolongzhang 1.76 2.67 10* 50* Gacun 0.05-1.160.91-6.92 1.61-10.4 0.13-0.4916-225 330* 1670* 2500* Gayiqiong 0.05-1.750.05-4.171.1-5.9 Keketale 2* 28* 70* Shiqingdong 0.57 0.82 0.88 18 26 28 Zn-Pb-Cu Xiaotieshan 1.2 3.3 5.25 1.20 47.85 136.5 376 595 Sigequan 1.2 0.62 1.57 Guomisi 0.69-1.082.01-4.14 2.61-4.14 28 152 24 Xialiugou, Xiagou, Wanyanghe 0.45-2 1.52-81.76-70.39-0.8540-52.8 10* 105 106 Pb-Zn Laochang 6.7 4.29 150.5 452 161 Pb Cu Mz Hongtoushan Xiqiu Liushanyan Jiaolongzhang Gacun Gayiqiong Xitieshan Laochang Guomisi Shiqingdong Xiaotieshan Tongyu Xiaodongsuo Liwu Baiyinchang AsheleDerni Honggou Dahongshan,Lalachang Medium Large Pz Precambrian Zn VMS型铜矿VMS型铜矿 0 500 1000 1500 2000 2500 01234 Grade, Tonnage of Cu,*1000t Zhongtiaoshan Baiyinchang Ashele Dahongshan VMS-型Zn矿 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0246 Grade, Tonnage of Zn, *1000t Xitieshan Xiaotieshan Hongtoushan 一般特征一般特征 时空上与铁的氧化物型矿床伴随出现。 如，云南大红山地区，以及同时代的其 他矿床 惠民铁－铜矿 ，易门铜－铁矿 铜、铁都重要 尽管对于铜、铁的关系，氧化物与硫化 物的关系存在学术上的争论，但工业上 无疑是重要的，勘查上也可互为标志或 依据 根据构造环境可以分为根据构造环境可以分为7类类 1 Fe-Cu-Pb-Zn型裂谷，基性火山 岩；主要是铁；现代实例红海； 2 Fe-Cu-Co型弧后盆地中的基性火 山岩， 包括氧化物矿床， 石碌 Fe-Cu- Co ；硫化物矿床 － Besshi-type Cu-Co deposit ，甘肃; 3 Pb-Zn-Cu-Fe型 ；岛弧或弧后酸性火 山岩， 四川呷村, 新疆可可塔勒, 辽宁云 盘 类型 4 Fe-Cu-Pb-Zn 型 大陆边缘裂谷中基性火 山岩, 氧化矿- 四川赵卡隆, 云南鹅头厂和惠民, 硫化矿-铜峪沟, 老厂, 铜矿坡, 东川, 霍各乞, 青 城子, 氧化物－硫化物 大红山、拉拉厂、陈 家庙 5 Fe-Cu-Pb-Zn型大陆边缘裂谷，双峰式 火山岩；氧化 – 谢尔塔拉, 鱼洞子, 弓长岭; 硫 化物 – 阿舍勒, 锡铁山, 红沟, 白银厂, 槽子沟, 中条山, 红透山. 翁泉沟 B-Fe 矿及 白云鄂博 Fe-REE 矿 6Fe-Mn-Cu-多金属型洋盆基性火山 岩，氧化物－ Fe-Mn 结核, 硫化物 －热 点之上的喷气矿床; 7 Fe-Cr-Cu-Zn 型洋中脊基性超基性 岩，氧化物－ 西藏罗布莎，硫化物－ 银 洞沟，塞浦路斯，德尔尼 构造环境 区域分带 上述上述7类类 Fe-Cu-Pb-Zn 矿床通常也可构 成一个成矿系列组，其中每一类可以根 据环境和时代等方面的差别进一步分为 不同的成矿系列或亚系列。一般来讲 矿床通常也可构 成一个成矿系列组，其中每一类可以根 据环境和时代等方面的差别进一步分为 不同的成矿系列或亚系列。一般来讲, 每 个系列可根据成矿条件、元素组合等进 一步分出两个以上的亚系列。最常见的 物质组合就是硫化物（亚）系列、氧化 物（亚）系列、硫化物－氧化物共存的 （亚）系列。 每 个系列可根据成矿条件、元素组合等进 一步分出两个以上的亚系列。最常见的 物质组合就是硫化物（亚）系列、氧化 物（亚）系列、硫化物－氧化物共存的 （亚）系列。 这三个（亚）系列在空间上具有明显的 分带性，从火山中心或喷气中心向外依 次为 块状硫化物矿床 → 硫化物－氧 化物矿床 → 条带状氧化铁矿床 这三个（亚）系列在空间上具有明显的 分带性，从火山中心或喷气中心向外依 次为 块状硫化物矿床 → 硫化物－氧 化物矿床 → 条带状氧化铁矿床 这种分带性在垂向上也可出现，自 下而上为 块状硫化物矿床 →硫 化物－氧化物共存 →氧化物矿 床。 水平分带和垂直分带 上述三个亚系列在时间上和空间上不是同等 程度发育的，在硫化物矿床中铁的氧化物主 要是玉髓（当然更大量的是铁的硫化物）, 条 带状氧化铁或BIF型铁矿中硫化物没有氧化物 重要。 如， 氧化物矿床主要是燧石 含铁 ，在阿舍 勒这样的矿床中只是少量的，而重晶石比较 重要。 在弓长岭铁矿中硫化物也是存在的。 大红山则是铁的氧化物与硫化物共存的典型 例子。 发育程度不同 元素组合 从元素组合的角度，硫化物亚系列中的 主元素是Cu、Pb、Zn，而氧化物亚系 列中主要是Fe（Mn）。 Co在弧后环境 中是常见而重要的，如石碌铁矿中 Cu、Co均重要； Cr则是洋中脊环境与基性超基性岩有关 的氧化物矿床系列之代表 VMS 的演化-VMS 的演化- ArAr 中国的块状硫化物矿床从古至今均发 育 红透山，太古代的双峰式火山岩，变质 成角闪岩相和变粒岩相。矿体也遭受变 质、变形。 层位上，弓长岭铁矿， 靠近红透山铜 矿， 位于红透山矿层的上部 ，时间间隔 不大 Hongqishan Hongtoushan Douhutun Qingyuan Shujigou 5km Gneiss and granulite Greenstone belt Tonalitic gneiss Tonalite-granodiorite Faults Granite VMS deposits 300m 333 153 100m -100m Orebody Diabase Granulite Amphibolite 元古代对于世界和中国的块状硫化物矿 床都很重要。山西的中条山、云南的大 红山、内蒙古等 大红山地区，大部分铁矿与 以铜为主的 块状硫化物矿床 在时间上和空间上也是 密切相关的。有时候铁矿分布在块状硫 化物矿床的外围，如陈家庙地区 VMS 的演化-VMS 的演化- PtPt 337 1000m above sealevel 500m 200m Pt f Pt h Pt h Pt f Pt m 1 1 1 1 1 Quaternary conglomerate Pt metamorphic volcanic rocks Diabase Dolomitic marbleBiotite schist Copper orebodyIron oreboby Fault 0m -100m -200m -300m -400m -500m -600m -700m -800m Pt2 Pt2 134 200m Xiqiu Pt2 Shaft Quaternary Pt bimodal volcanic rocks Ore-bearing trata Diorite Porphyry N 浙江西裘浙江西裘 古生代，绝大多数的 Fe-Cu-Pb-Zn 矿 床为主，但铁的氧化物矿床也是存在 的，,如白银厂、蛟龙掌和红沟等地存 在磁铁矿和赤铁矿 。 但是，在阿舍勒Fe的氧化物也是存在 的，铁碧玉 镜铁矿和赤铁矿也可见 到），与块状硫化物矿床出现在同一 层位。 VMS的演化 -VMS的演化 - PzPz 1900m 1800m 1700m 1600m 1500m 50m Hanging wall of quartz-schistOrebody FaultHost-rock of plagio-hornblendite Biotite-quartz-diorite 105 93 18 t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t No.2 Orebody Above sealevel No.1 Orebody Shear zone after orebody but before intrusion of dacitic porphry 800m 700m 600m 500m 400m 300m 200m Quartz keratophyric tuff Dacitic porphyry Spilitic rocks Stringer system ores disseminated ores and ore-bearing veinlets Massive sulfide ores Depthm Depthm Depthm Hanging wall massive sulfide ores with laminated ores 5 m thick on the top Propylitized spilite Mineralized tuff Massive ores Disseminated ore Strongly altered and mineralized spilite Shear zone massive ores weakly altered spilite Sphalerite band altered quartz keratophyric tuff Massive ores Laminated ores altered spilite Altered spilite Sericitized and silicified quartz keratophyric tuff shear zone quartz vein massive ores 754 672 592 554 67 104 208 219 228 240 284 167 233 297 Drill hole 907 Drill hole 802 Drill hole 1203 Stringer system mineralized veinlets, or workstock, riched in Cu; strongly altered pyroclastic rocks 0 0 0 051015 5 -5 δ34S/‰ δ34S/‰ Keketale Ashele Abagong-Mengku Xitieshan Yindongshan Zuozuiyaba Jiaolongzhang Xiaotieshan Yunpan Dongsheng Qingchengzi Dongchuan Yimen Dahongshan Lalachang Zheyaoshan Huoyanshan -5-10 10 5 中新生代，铁的氧化物偶而出现 ，如 四川的赵卡隆，硫化物总是主要的。 VMS 的演化VMS 的演化– Mz-KzMz-Kz 1 从早到晚，铁的氧化物的重要性降 低； 2 从早到晚，Ag和Pb的重要性逐渐增 强， 三叠纪的块状硫化物矿床以Ag和 Pb大量出现为特色 呷村和赵卡隆 ； 3 早期矿床已经受到了不同程度的变 质变形，如红透山；古生代的矿床则往 往变形强烈而变质较弱或者并非区域性 变质，热变质可比较明显。 VMS的演化VMS的演化– 小结小结 变形 Py Cp Sp Q 印支期的呷村 Pb-Ag-Zn 矿床和赵卡隆 Ag-Pb-Zn 及 Fe 的氧化物矿床与第三纪 的黑矿 可以类比，但成矿环境并非完全 相同； 这两个成矿系列属于不同的成矿系列类 型，既有共性又有特殊性 ，取决于类似 的成矿过程和地壳演化的不同阶段及各 个阶段不同的成矿环境。 类比 如，尽管块状硫化物矿床发现于不同的 地质环境，洋中脊也有，大陆边缘的裂 谷带也有，弧后盆地也有，大陆内部的 裂谷也有；太古代有，元古代有，古生 代有，中新生代也有，但它们具有类似 的成矿作用、成矿条件和成矿过程。 此类矿床构成一个矿床成矿系列类型， 可称之为与海相火山活动有关的 Fe-Cu- Pb-Zn 成矿系列类型。 内生外成内生外成 既然块状硫化物矿床具有内生外成的共同特 点，这就为在火山岩地区地质找矿提供了理论 依据。即在铁矿区的外围或深部有可能找到 硫化物矿床，在硫化物矿区的外围也可能找到 铁矿。 如，东北的弓长岭铁矿区距离红透山铜矿也就 是100km，二者赋存的围岩是一致的，即太古 宙的鞍山群。那么，在100km之间的空间范围 内，是否可能找到硫化物与氧化物共存的矿床 就值得思考。 运用 再比如，三江地区元古代的大红山式Fe-Cu 矿床，是一个典型的Fe与Cu共存的矿床，也 是硫化物与氧化物共存的实例。同一套火山 岩地层中就有一个独立的硫化物型铜矿，即 四川拉拉厂铜矿。那么，是否存在一个独立 大规模的铁矿呢这就值得研究。 对于寻找铜矿来说，火山岩地区一些铁矿的 下部层位往往是铜矿的找矿方向，值得系统 研究。无论是东天山、西天山还是西昆仑， 都可能找到此类矿床。 雅满苏铁矿，蒙库铁矿，都不能仅仅作为一 个铁矿来考虑；东天山宝山铁矿的深部很可 能存在铜矿 解释解释 作为地壳演化的产物，与海相火山作用有 关的铁－铜－铅锌多金属矿床成矿系列 类型 反过来可以作为研究地壳演化的一 个标志（时髦的话叫制约）。 例如， 块状硫化物矿床中硫化物的稀土元 素无论是含量还是配分特征都显示一定 的演化规律，从早到晚逐渐变化，而元 古代却是稀土元素成矿的爆发期，在非 稀土元素矿床中也记录下了独特的稀土 元素信息 010 10 8 La/Sm volcanic rocks 6 4 2 0 20 Ashele Xitieshan Baiyinchang Zhongtiaoshan Evolution Trend Hongtoushan La content ppm of volcanic rocks hosting ores 3040 Devonian Ordovician Cambrian Proterozoic Archean 5060 初始锶的演化趋势初始锶的演化趋势 一般来说， 玄武岩中的锶初始值 ，从洋 中脊样品到岛弧样品，再到大陆样品，逐 渐增高，地壳的成熟度也增高。 块状硫化物矿床也具体类似的特点，在空 间上，锶初始值从大洋向大陆逐渐升高； 在时间上，从古至今也逐渐升高。 铁矿 石的锶初始值比块状硫化物铅锌矿石要 高，而铅锌矿矿石又高于铁矿石。 研究过程中需要系统对比，同一矿区铁矿 石、铅锌矿石、铜矿石、基性火山岩、酸 性火山岩等需要系统采样；不同矿区要同 类型样品对比 蒙库 Fe deposit 0.73440.7380 可可塔勒 Pb-Zn deposit 0.70790.7112 阿舍勒 Cu deposit 0.70750.7093 同一矿床中也存在类似的变化趋势, 补给带中的浸染状矿石 0.7075 块状矿石0.7080 矿体顶部的铁碧玉0.7083 含铜石英脉的变质样品0.7093 甘 肃 白 银 厂 矿 区 的 锶 初 始 值 ， 细 碧 岩 0.70517 ； 角 斑 岩0.70534 ； 石 英 角 斑 岩 0.70645。 浙江西裘，细碧岩 0.70327； 石英角斑岩 0.70386 Ashele 可见，与海相火山作用有关的铁、铜、 铅锌矿床成矿系列类型不同样品的锶初 始值的变化规律，可以作为 地壳演化 的一个标志。 成矿环境 显然，块状硫化物矿床形成于还原环 境，条带状或其他形态的氧化物型铁矿 石形成于氧化环境。 与现代海底成矿作用比较，Fe-Mn 结核 广泛地分布于广海环境， 但也可以出 现在红海这样的大陆裂谷环境，而硫化 物的出现往往是局限小环境，可以是局 限盆地，也可以是火山排气口周边的小 环境，不太可能象铁锰结核那样分布广 泛。 变化-1 当然，环境也可以是变化的，从氧化变为还 原，或者从还原变化为氧化，也可能是波动 的，反反复复的。 当海水变迁，由还原变为 氧化；当海水变深，由氧化变为还原。但 是，海底底流可能带入大量的氧或者生物 质，而生物质可能有助于硫化物的聚集。 然而，硫化物导致生物大爆发还是生物大 爆发导致块状硫化物大规模聚集生物成矿 还是成矿作用导致生物大灭绝 美国人的生物研究计划 Rose Garden 变化-2 当海水变浅， 裂谷盆地被沉积物填 充，沉积下来的硫化物将分散在沉积 岩中。这样，原本可能形成块状硫化 物矿床的成矿物质由于环境的变化转 而以氧化物或砂岩型－、页岩型铜矿 的形式出现， 如西昌－滇中地区。 成矿构造环境模式 谢谢