山路边的绛红色岩层夹着一层灰黑色的致密矿石,敲开是细粒黄铁矿,含铜的那块带暗绿斑。多数人把它当成普通的含铜黄铁矿层,随手放过。真正要看的是它与上下火山岩的关系:矿体只坐在某一层凝灰岩上,上下都有讲究。
先看层位:矿体只出现在火山岩系的某一层
火山成因块状硫化物矿床的矿体受层位控制。它产在双峰式火山岩系里,下部是玄武岩,上部是流纹岩与凝灰岩,矿体就夹在两者之间的火山碎屑岩层中,沿走向可以追出数公里,厚度却常只有几米至几十米,矿石只占其中一段。
这套火山岩系的成分很关键。玄武岩与流纹岩交替出现、中间几乎不含中性岩,说明岩浆来自两个不同的源区,这种双峰式组合是弧后盆地与岛弧环境的典型产物,也是这类矿床最稳定的区域判据之一。
矿体之上常盖着一层不含矿的泥岩或凝灰岩。这层盖子把热液封在海底,才使硫化物堆积成块状矿体;盖子被剥蚀掉的地方,矿体往往已被氧化成铁帽,只剩褐红色的蜂窝状残骸。本文判断:见到铁帽要先找它的盖层。
再看结构:上部块状,下部网脉,两段不能颠倒
一个完整的矿体是上下两截。上截是块状、条带状或层状的硫化物,黄铁矿占 50%–90%,往下逐渐过渡为网脉状与浸染状矿化,黄铜矿与闪锌矿的比例升高,这一段坐落在蚀变筒的顶部,也是判断剥蚀深浅的标尺。
下截的网脉穿切围岩层理,脉体细而密,单脉宽多在 1–20 毫米。它的范围比上部的块状矿体大得多,常呈漏斗状向下收窄,深可达数百米。找矿时若只见到网脉,说明剥蚀已切到矿体的根部,网脉密度每米可达十余条。
最硬的一条在喷气岩:铁碧玉与重晶石层
矿体附近常有一层铁碧玉。它呈绛红至暗红色,致密坚硬,断口呈贝壳状,主要成分是微晶石英与赤铁矿,厚度从几厘米到数米。这层岩石是海底喷流的直接产物,不含矿也照样出现,因而是最好的找矿标志层。
与铁碧玉同层的还有重晶石与石膏。重晶石呈白色板状,密度 4.3–4.5 克/立方厘米,比一般脉石明显压手;石膏常被后期改造为硬石膏。这几层岩石组合在一起,等于在剖面上标出了喷口的位置,是喷口附近典型的伴生组合。
混进来的是 SEDEX:它没有火山岩参与
沉积喷流型铅锌矿同样产出具层状硫化物,同样有重晶石层,区别在于围岩。它产在页岩、粉砂岩与碳酸盐岩的沉积序列里,整个剖面找不到火山岩,矿体与地层严格整合,矿石粒度细而均匀,厚度稳定、横向延伸很远。
火山成因类型的矿石则粗细混杂,常见角砾状与胶状构造,硫化物颗粒从微米级到厘米级都有。本文判断:剖面上只要有凝灰岩夹层、矿石又呈角砾状,就按火山成因处理,野外用十倍放大镜看矿石粒度即可分辨。
关键数据
- 喷口流体温度 200–350 摄氏度,现代黑烟囱可达 400 摄氏度。
- 块状矿体中黄铁矿占 50%–90%,是主要脉石状硫化物。
- 铜品位 0.5%–3%,锌 1%–10%,铅 0.5%–3%。
- 伴生金 0.5–3 克/吨,银 10–100 克/吨。
- 单个矿床矿石量 10 万吨至 1 亿吨,多数不足 5000 万吨。
- 下盘蚀变筒宽数十米至数百米,深可达数百米。
- 成矿时代从太古宙延续到现代海底,主体在太古宙至古生代。
边界
这套判据在强变形区会失效。区域褶皱与剪切把矿体压扁、拉断,块状矿变成一串透镜体,原来的上下结构被彻底打乱,此时靠单一露头判断层位几乎不可能,只能靠填图恢复剖面,按面理把矿体放回原始产状。
变质程度升高后,喷气岩也会改头换面。铁碧玉重结晶为石英岩与磁铁矿层,重晶石变为石膏或消失,标志层不再醒目。本文判断:在绿片岩相以上的地区,应改用硫化物组合与蚀变筒形态判断,不再依赖喷气岩。
参考文献
- 翟裕生, 姚书振, 蔡克勤.《矿床学》(第三版). 地质出版社, 2011.
- Franklin J M, Gibson H L, Jonasson I R, et al. Volcanic-associated massive sulfide deposits. Economic Geology 100th Anniversary Volume, 2005: 523–560.
- Large R R. Kuroko-type massive sulfide deposits. 见: Encyclopedia of Geology, Elsevier, 2005.