青海地质科学研究所^①(① 青海省地质科学研究所. 青海省北祁连早古生代火山活动及其成矿作用[R]. 西宁:青海省地质科学研究所, 1989.)对银灿矿区的含方铅矿闪锌矿矿石中的石英及石英脉进行流体包裹体研究, 脉体石英中主要含液体包裹体, 形状各异, 线形分布, 液体的主要成分是含盐水溶液, 粒度一般2~3 μ m。此外, 还含少量气液包裹体, 形态与液体包体相似, 液体为含盐水溶液, 气体为水蒸气, V_汽/(V_汽+V_液)=7%, 这两种包裹体的长轴方向基本一致。含方铅矿闪锌矿矿石中的石英晶体内也有许多液体包裹体, 比脉体石英中的个体要大, 形态大都不规则, 成分为含盐水溶液。测温结果表明, 脉体石英中的气液包裹体均一温度为97 ℃; 紧邻脉体的含方铅矿闪锌矿矿石中的石英内气液包裹体均一温度118 ℃, 冰点-1.3 ℃, 盐度2.2%。根据包裹体测温和成分的研究, 推测银灿矿区成矿与火山作用有关, 火山作用过程中有热液活动伴随。热液来源有的较深, 有的较浅。火山热液(热卤水)的温度大体范围92~335 ℃, 与白银地区矿床的测定结果基本一致, 压力40× 10⁵~60× 10⁵ Pa(仅有两个数据)。成矿热液活动出现于火山活动的后期, 随着火山活动的逐渐停歇, 热液温度变化的总趋势是由高逐渐降低。热液盐度变化似有随温度变化的趋势, 即较高温热液的盐度较低, 中温热液(约130~250 ℃)的盐度较高, 低温热液的含盐度低或趋于零。热液大多呈中性, 热液活动具脉动性、多期性。它们显然应与火山爆发活动的期次性相对应。依据包裹体均一温度范围, 成矿活动主要发生于中低温热液阶段。

本次项目工作中, 对银灿矿区矿石中的黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿进行了9件硫同位素分析测定, δ ³⁴S变化范围+4.30‰ ~+8.70‰ , 平均+6.42‰ (图6), 而奥陶纪海水硫酸盐δ ³⁴S值为+27.5‰ , 地幔硫同位素δ ³⁴S值为+1.3‰ 左右, 陨石硫同位素δ ³⁴S值为-0.4‰ ± 1.7‰ ^[1], 表明矿床的硫以幔源岩浆硫为主, 且有海水中硫酸盐还原硫的加入。

图6

Fig.6

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	图6 银灿铜矿床硫同位素组成直方图 1. 黄铁矿; 2. 黄铜矿; 3. 闪锌矿Fig.6 δ 34S histogram of metal sulfides from the Yincan copper deposit

本次项目工作对银灿矿床的6件黄铜矿、黄铁矿单矿物的铅同位素进行了分析测试, 结果表明其铅同位素均属正常铅, 同位素组成变化范围小, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为18.100~18.599之间, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.646~15.697之间, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.092~38.696之间。对比研究表明铅来源单一, 在铅构造模式图(图7)上, 样品投点主要集中于造山带与上部地壳区, 认为黄铁矿、黄铜矿中铅主要为造山带与上地壳的混合铅。

图7

Fig.7

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	图7 银灿铜矿床铅同位素图(据Zantman and Doe, 1981[2])Fig.7 Pb isotopes of the Yincan copper deposit(after Zantman and Doe, 1981[2])

与早古生代海底火山作用有关的铜多金属块状硫化物矿床是祁连山最显著的成矿特色^{[3, 4]}。早古生代北祁连洋向北开始洋-洋俯冲, 形成沟-弧-盆系, 在下插板片作用下, 岛弧裂解、弧后扩张, 形成不同系列的火山岩系, 由于火山岩浆流体在喷发强烈的火山机构有利环境的循环作用下, 形成不同类型的块状硫化物矿床。 总体来说, 主要可分为两类:(1)以中酸性火山岩或中酸性、中基性火山岩相关的矿床, 类似于日本的黑矿, 如白银厂等; (2)与基性火山岩相关的矿床, 类似于塞浦路斯型矿床, 如石居里沟、九个泉、老虎山等。两类矿床的形成均与火山岩浆流体有关^{[5, 6]}。银灿铜矿形成于岛弧环境, 与白银厂矿床相似(表1), 矿床类型为黑矿型块状硫化物矿床。火山成矿作用过程直接或间接与火山构造有关, 由各类火山岩所构成的火山构造往往就是各类矿床赋存地所在。海水沿裂隙带下渗, 由于逐渐接近火山通道下部及其附近的岩浆体(即岩浆房)热源, 加热后形成含氯的酸性热水(约300 ℃)。这种热水通过基底岩层的裂隙时, 可将其中的可溶性金属及部分碱性组分淋滤、萃取出来, 形成高温含金属热卤水。它们在火山作用热力的驱动下, 发生对流循环上升, 直至喷溢出海底。在上升过程中被淋滤出的金属离子、SiO₂和硫酸盐离子呈配离子和分子形式迁移, 在火山口附近与海水混合, 氧逸度升高, 在合适的Eh-pH条件下, 依据元素(化合物)的活性序列, 依次产生难溶的硫化物、硫酸盐和氧化物沉淀, 形成银灿铜多金属矿床。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 银灿铜矿与白银厂铜矿田特征对比表 Table 1 Comparison of Yincan and Baiyinchang copper deposits 项目 白银厂铜矿田 银灿铜矿 大地构造环境 裂谷-岛弧 岛弧 火山岩系 石英角斑-细碧岩系列 石英角斑-细碧岩系列 含矿岩石 酸性火山岩, 矿床产于石英角斑火山碎屑岩中, 石英钠长斑岩与矿体关系密切 酸性火山岩, 矿床产于石英角斑岩 矿体形态 矿体形态复杂, 火山喷口型呈柱状、筒状、扁豆状, 火山斜坡型呈板状、柱状、板柱状 矿体呈透镜状、长条状。为火山喷口型 矿石类型 Cu-Zn型和Pb-Zn-Cu型 Cu型和Zn-Cu型 矿物组合 黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、石英(重晶石)组合和磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、石英组合 黄铁矿、黄铜矿、石英和黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿组合 矿床分带性 一般铅锌铜黄铁矿矿石在上, 含铜黄铁矿石在下, 或含铜黄铁矿居中, 铅锌铜黄铁矿矿石在边部 锌铜黄铁矿矿石在下, 含铜黄铁矿矿石在上 蚀变带 蚀变岩筒呈椭圆状或板筒状, 绿泥石化在中或下, 绢云母化、硅化在外或上, 并出现石膏或重晶石化 硅化、绿泥石化、碳酸盐化、绿帘石化、钠长石化、黄铁矿化 热水沉积岩 含铁硅质岩、铁锰硅质岩, 硅质铁锰结核 含铁硅质岩

表1 银灿铜矿与白银厂铜矿田特征对比表 Table 1 Comparison of Yincan and Baiyinchang copper deposits

致谢:审稿专家对文章的修改提出了诸多宝贵意见, 特此表示感谢!