海相火山岩型铜矿是世界上分布十分广泛的一种铜矿床类型,是一种以火山岩为赋矿岩石的块状硫化物矿床,火山成因块状硫化物矿床(Volcanic Hosted Massive Sulfide Deposit)为通常所说的块状硫化物矿床,简称VHMS矿床 ,主要由铁、铜、铅、锌等金属硫化物矿物,并常伴有金、银、钴等多种有益元素。不论弧后扩张脊环境还是岛弧扩张脊环境,不论火山岩浆系列是拉斑系列还是钙碱性系列,若要形成块状硫化物矿床,火山喷发之后海底热卤水对流循环是必不可少的地质作用。成矿金属从下伏火山岩系萃取,推动热卤水对流循环的热动力由火山岩之下岩浆房提供。与热卤水发生过作用的火山岩发生细碧角斑岩化,岩浆最后固结为辉长岩体。这样将探索成矿机理和建立成矿模式,与找矿有关的岩石学标志密切联系起来,才有利地质勘查人员对成矿理论的理解,从而指导找矿。杨合群研究员指出:“塞浦路斯型”应该是“塞浦路斯式”,与“石居里式”块状硫化物矿床都属于蛇绿岩套火山成因块状硫化物(VMS)矿床。国外对矿床的“型”与“式”不区分,而国内矿床学领域,矿床的“型”与“式”是有一定区别的。矿床的“型”应是世界通用的矿床类型,矿床的“式”应是具地方特点的矿床类型。英文“type”即可译为“型”也可译为“式”,但以往的翻译有不当之处,造成混乱,需要纠正。在前文分析的结果表明以石居里和东山顶两处典型矿床为代表分别属于奥陶纪弧后扩张脊和岛弧扩张脊环境,来自幔源的基性火山岩在海底浆喷发,携带有大量的的成矿元素。)幔源岩浆物质沿火山通道上升到海底或者侵入较浅部位,并且火山熔岩冷却速度较快导致基性熔岩产生大量裂隙,从而在断裂构造发育和拉张环境的条件下海水下渗。同时,扩张脊位置的埋深较浅的底部岩浆房作为“热动力源”可驱动下渗至海底的海水上升,在海水下降以及上升的过程中海水都会浸出围岩的金属元素。尤其在上升过程中,海水由底部岩浆房加热,由于Fe、Cu、Zn、Pb等元素的络合物的溶解度均与温度相关,随着海水的温度上升,金属元素的溶解能力增加,因此富含Cl-离子的海水经过加热后,可以形成大量的络合物;海水对流循环的过程中,海水中的SO42-被还原为HS-。与此同时,玄武岩失去大量金属离子,海水中的大量Na离子进入玄武岩,进入岩石中的斜长石中形成钠长石,从而形成细碧岩。基性火山岩中如果贫Pb元素,那么在热卤水中同样也缺少Pb。热卤水在“热动力源”加热推动下,沿熔岩中的断裂裂隙向上运移,在到达海水-岩石接触面时,温度骤降,随之含矿热液中的金属离子溶解度降低,在喷流口的上部和中心部位沉积下来形成块状矿石,稳定的沉积加上一定的时间,就会形成层状的矿石,在中心部位沉积的较多,所以形成了透镜状的矿体。含矿热液上升通道有大量裂隙以及角砾时形成角砾状矿石,含矿热液在通道的下部和边部渗透冷却析出金属元素,形成网脉状矿石。由于金属活动性的差异,在近喷流中心的位置Cu先于Zn沉积下来,矿石中Cu>Zn,在矿体的边部矿石中Zn>Cu,由此就产生了元素分带现象,自喷流中心由下而上、由近至远,Cu/Zn比值依次降低。石居里-长干峡一带弧后扩张脊环境的硫化物矿床的成矿模式与东山顶、纳木桥矿床成矿环境-岛弧扩张脊的成矿环境不同但成矿过程及矿床形态与石居里相似。根据石居里VI号沟以及大岔东山顶铜矿矿床特征总结、以及前文所叙述的成矿过程绘制出石居里-大岔一带海相火山岩型铜矿的成矿模式。通过对石居里硫化物矿床的古火山机构进行恢复,发现块状硫化物矿体主要分布在古火山机构的构造裂隙以及火山喷发通道。火山活动间期,火山机构构造裂隙以及喷发通道是海底热液循环体系最容易上升的通道,在上升过程中由于物化条件的变化,成矿热液析出从、沉积形成柱状、网脉状矿体,古火山机构原始位置与面貌的恢复为以后指导寻找海相火山岩型块状硫化物矿床具有重要的指示意义。北祁连山石居里-大岔一带海相火山岩型铜矿床的成矿建造均为蛇绿岩套,成矿环境分为岛弧扩张脊和弧后扩张脊,相应火山岩系列分别为钙碱性系列和拉斑系列,但是它们的成矿特征和成矿机理却很类似。经过本次研究主要取得如下成果及认识:1、细碧-角斑岩系与正常海相火山岩最大差别在于其Na含量远远高于后者,细碧角斑岩比正常火山岩富Na2O是海水参与的结果。进行Na2O-SiO2图解,细碧角斑岩类与正常海相火山岩界线为一条微上凸的曲线,该界线Na2O含量在3.5%-4%之间。石居里-大岔一带奥陶纪海相火山岩的成分点多落在该界线之上的细碧角斑岩类分布区,指示火山喷发间歇期,海底热卤水对流循环活动强烈,成矿条件非常有利。2、石居里-大岔一带硅质岩Ce/Ce*异常变化范围在0.77-1.10,平均值在0.92,显示大陆边缘环境,进一步印证了本区成矿有关蛇绿岩产于岛弧扩张脊和弧后扩张脊这样的活动大陆边缘环境,而不是大洋中脊环境。3、根据石居里-大岔一带火山岩型铜矿床的矿石成矿元素组成、铅同位素、硫同位素信息推断,成矿金属来源于下伏基性火山岩系,而矿化剂硫来源于基性火山岩中幔源硫和海水硫酸盐之还原硫不同比例的混合。4、本次研究首次建立了反映该矿床式成矿机理的成矿模式:在中晚奥陶世弧后扩张脊和岛弧扩张脊环境,海底火山岩浆喷发带来丰富的成矿物质。喷发间歇期,火山岩冷却过程,产生大量裂隙,海水与火山岩发生水岩作用,导致火山岩细碧-角斑岩化。扩张脊之下存在的岩浆房作为“热引擎”推动热卤水持续对流循环,萃取火山岩中多种元素。喷流热液既沉淀硫化物也沉淀硅质,因而石英是常见的脉石矿物。成矿过程比较完整时,残余溶液中SiO2和Fe3+,最终可沉淀为含赤铁矿硅质岩(碧玉岩),覆盖于硫化物矿体之上。