VMS礦床概述

第十組高駿郭偉康朱深圳黃柯柳凱祥肖朝益嚴登峰翟媛媛提綱VMS礦床的定義地質環境（肖朝益）黑煙囪（劉凱祥，嚴登峰）流體組成（翟媛媛，黃柯）硫演化（朱深圳）研究方法（高駿，郭偉康）成礦模式VMS礦床的定義VMS含義：與火山巖有關的塊狀硫化物礦床的簡稱。地質環境：形成于張裂斷陷構造區域內，就位于世界

各大造山帶內不同時代的海相火山巖系中。成礦流體：以大洋水為主，有部分巖漿水的加入。成礦類型：主要為銅、鉛、鋅、金、銀礦。地質環境-區域構造以Pontide造山帶內的VMS礦床為例：

區內礦床形成于阿爾卑斯-喜馬拉雅造山帶內，具體位于Pontide造山帶的東部。圖1.黑海地區東部簡化地質圖地質環境-賦礦巖石Pontide造山帶為一個復雜的火山弧系統的殘留體。帶內存在三次

重要的巖漿活動：

第一期次：早中侏羅世與裂谷活動相關的拉斑質巖漿作用；

第二期次：晚白堊世-古新世與俯沖作用相關的亞堿性巖漿活動；

第三期次：中始新世與區域伸展有關的鈣堿性巖漿作用；VMS礦床的形成與白堊世的雙峰式火山巖有關。黑煙囪-定義為海底富含硫化物的高溫熱液噴溢沉淀的產物，因熱液噴出時形似“黑煙”而得名。圖2.黑煙囪實物圖及成因模擬圖黑煙囪-基本特征

礦物成分上，主要由銅、鋅、鉛、鐵的硫化物、重晶石、硬石膏、鐵氧化物、非晶質二氧化硅以及碳酸鹽組成。年齡測試研究表明，在正常的海底條件下，黑煙囪形成后，僅在海底存在幾千年至幾萬年。

常見構造有：膠狀構造、交代構造、多孔構造及充填構造。圖3.黑煙囪橫剖面黑煙囪-形成機制流體與熱源條件即構造上，需要具備淺層次的下覆巖漿侵入體熱源或較高的地熱梯度。流體通道條件，即黑煙囪構造的形成還要求沿一定的通道（斷裂或裂隙)集中快速的噴發而不發生滲流。蓋層及地貌條件，即蓋層巖石作為不滲透層，起阻隔高溫反應帶流體滲流、并圈閉含金屬熱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，以形成有利地勢環境保存硫化物堆積。黑煙囪-形成機制圖4.黑煙囪形成機制圖解黑煙囪-形成過程黑煙囪的形成可分為2個階段：Ⅰ熱流體上涌到海底與冷海水發生混合作用，硬石膏和細粒的Fe、Zn以及Cu-Fe金屬硫化物就會產生沉淀。Ⅱ在環狀硬石膏形成的通道內，黃鐵礦開始沉淀。其后Ⅰ、Ⅱ過程循環，黑煙囪不斷生長

圖5.黑煙囪形成過程圖解1、黃銅礦或磁黃鐵礦

2、硬石膏基質中的Cu-Fe硫化物

3、FeS24、硬石膏基質中的細粒磁黃鐵礦+黃銅礦+閃鋅礦交生體LaRondePenna礦床賦礦巖石氧同位素組成諾蘭達中心布雷克河組LaRondePenna礦床賦礦巖體拉斑玄武質安山巖和附屬的流紋巖形成的雙峰序列拉斑玄武巖-鈣堿性玄武巖-流紋巖δ18O值12.1‰6.7‰巖石組成約5‰的差異巖漿差異（巖漿結晶分異）低溫熱液蝕變、水巖反應2‰3‰流體組成-LaRondePenna和panorama礦床巖漿結晶分異全巖δ18O值隨著SiO2含量的升高，逐漸從9‰至12‰再至11‰直至14‰而升高。δ18O值隨著TiO2含量的升高減少了2‰，表明賦礦巖石主要組分造成了δ18O值2‰的變化。圖5.LaRondePenna礦床賦礦巖石氧同位素組成圖6.A.全巖δ18OVSMOW值直方圖；B.蝕變相δ18OVSMOW值和方解石-碳酸鹽-黃鐵礦蝕變指數（CCPI）二元圖解；C.蝕變相δ18OVSMOW值和蝕變指數（AI）二元圖解；D.蝕變相δ18OVSMOW值和高級泥質蝕變指數（AAAI）二元圖解變質蝕變相

左圖將蝕變巖石的δ18O值和各種全巖化學蝕變指數進行了比較。蝕變指數和全巖δ18O值之間沒有相關性（圖C）。全δ18O值普遍隨著高級泥質蝕變指數的升高而增大。水-巖氧同位素交換控制LaRondePenna礦床δ18O值的條件可以通過建立不同溫度下的水-巖反應模型來估算。熱液流體（Wi）的初始組成：0→5‰賦礦巖石（Ri）：7‰→9‰圖7.初始氧同位素組成為0和5‰（Wi）。圖中表示當巖石初始δ18O值（Ri）在7-9‰之間變化時，水-巖交換反應以后巖石中（以各種顏色來表示）氧同位素組成和水（黑色來表示）演化。計算出的平衡溫度范圍為100-350℃，氧的水/巖比值（W/R）為0.01-50。縱軸的直方圖表示賦礦巖石全巖δ18O值的分布特征溫度和鹽度花崗巖和脈狀云英巖具有高溫和高鹽度（38-56wt%NaCl）火山層序具有低溫和低鹽度（9.1-11.2wt%NaCl）H、O同位素分析云英巖是高δ18O(9.3±0.6‰)流體的產物火山堆中的流體δ18O(?0.8±2.6‰)從花崗巖到火山巖，流體從巖漿熱液到海水熱液漂移硫演化基于金屬硫化物礦床的硫同位素研究大多集中在硫化物礦物中，但單質硫和有機硫也是礦床中硫循環的重要組成部分。單質硫是溶解硫的氧化產生的物質。它是由光合作用的和非光合作用的硫細菌以及非生物氧化過程的產物。有機硫形成（1）同化硫酸鹽還原是微生物硫酸鹽合并到細胞，還原形成重要的含硫化合物的過程；（2）成巖作用硫的還原過程圖10硫化物轉化的簡化模式圖假定硫酸鹽的還原是伴隨著大約20‰34S的消耗。研究方法-Eu行為絹云母帶：Eu的丟失原因：斜長石分解，Eu2+被相對熱的(<250°C)和還原的流體帶

走綠泥石帶：行為比較均一，正銪異常，銪異常遞增，朝著礦化

從0.3到3.0原因：Eu正異常主要由磷灰石和碳酸鹽控制，Eu的加入發生在

熱液系統演化的后期，疊覆絹

云母化和相關的LREE損失。研究方法-LREE行為絹云母帶：大量丟失原因：主要無定形褐簾石優先溶解；斜長石(±蝕變玻璃)分解，絹

云母無法固定REE，稀土元素

被釋放到流體中綠泥石帶：①LREE隨MgO和SiO2增

加而增加(II組)原因：與成礦事件期間熱液褐簾石和磷灰石的沉淀有關，褐簾石已被確認攜帶大量的LREE，磷灰石寄存了20%的La。②LREE隨MgO和SiO2增加而損失(III組)原因：硅化作用保存了之前絹云母化巖石的蝕變狀態，后經

綠泥石化疊覆研究方法-閃鋅礦中鐵含量實驗研究顯示溫度、壓力、硫逸度（fs2）和氧逸度（fo2）會影響閃鋅礦中鐵的含量。沉積型噴口的閃鋅礦比無沉積噴口的閃鋅礦有更高的S含量和Fe/Zn比值閃鋅礦的組成可以被用來（1）區別沉積型和無沉積的熱液過程；（2）估算不活動的無沉積熱液噴口處和VHMS礦床中閃鋅礦沉淀的最低流體溫度。分析結果1、閃鋅礦中鐵的置換和礦物包裹體的影響（1）Fe與Zn負相關關系，5°中大西洋中脊閃鋅礦有兩種趨勢，陡斜率與黃銅礦“病毒”形成有關（BartonandBethke,1987）。（2）中央沖繩海槽樣品根據Fe、Zn也被分成兩組，但PACM樣品有弱偏離，可以用Zn的活化解釋。（3）作者認為Cu含量的升高（>2wt%）很可能與亞顯微黃銅礦包裹體有關。因此，排除了上面兩種可能，因為化學組成并未反映原始流體的狀態。2、硫逸度和氧化還原作用控制閃鋅礦中鐵的變化1.沉積型噴口的閃鋅礦通常比無沉積噴口的閃鋅礦具更高的Fe/Zn和S的含量。2.沉積型噴口的流體比無沉積噴口的流體有更低的fs2和fo23.這兩個參數（Fe/Zn和S）的系統差異取決于沉積物的含量閃鋅礦中Fe/Zn和S的關系可以用來區分低fs2和fo2且富沉積物的環境形成的閃鋅礦與高fs2和fo2無沉積系統沉淀的閃鋅礦3、閃鋅礦中鐵的置換與噴口的溫度的關系1.無沉積環境中的閃鋅礦，其Fe/Zn和測得的正在噴發的熱液流體的溫度是正相關的關系2.沉積型噴口的閃鋅礦，在任何給定的流體溫度下Fe/Zn都升高3.根據閃鋅礦和重晶石纖維流體包裹體的研究，在筒狀結構的內外層存在著高達100℃的熱梯度Fe/Znsphalerite=0.0013(T)-0.2953研究