青海锡铁山铅锌矿山是目前我国生产能力最大的铅锌矿山,也是我国重要的超大型铅锌矿床之一,矿床产于柴北缘早古生代滩涧山群火山.沉积岩中,自2000年开始深边部及外围找矿工作以来,在找矿勘查以及科研方面取得了重大突破,表明矿区深部及外围具有巨大的找矿潜力。　　 本次研究以成矿系统观为指导,结合近年来区域及矿床研究的新进展,对锡铁山矿床形成的成矿动力学背景、成矿条件、成矿作用过程及矿床后期改造及保存条件进行系统研究,恢复矿床形成及演化历史,总结成矿规律:查明矿区南部滩间山群形成的构造属性、成矿条件及找矿前景,为矿区外围找矿指明方向。经过充分收集资料,详细的野外地质调查,运用岩石学、地层学、地球化学、同位素地质年代学以及综合分析、类比等手段,以块状硫化物矿床找矿评价为理论基础,分析区域成矿构造及地质背景,对滩涧山群地层层序进行厘定,重点对矿区滩涧山群成岩构造环境及其演化过程进行研究,明确矿区成矿构造环境为早古生代柴北缘汇聚板块边缘弧后裂谷;进而对矿床成因类型进行分析,重新认识矿床成因类型,研究认为锡铁山铅锌矿床类型应当归属为火山沉积岩容矿型块状硫化物矿床(即VSHMS型矿床);类比矿区南部滩涧山群地质构造特征,对该区找矿前景进行评价,认为矿区南部主要出露的d岩组中形成与北部相同类型矿床的可能性不大。主要研究进展如下:　　 1、重新厘定了矿区滩涧山群地层层序:　　 (1)a-1岩组下部岩性以变长英质碎屑岩为主,向上逐渐以基性、酸性变火山岩夹少量碎屑岩组合为特征,其原岩应为火山熔岩,并且可能具双峰式火山岩特点;b岩组均为变火山岩,原岩属火山碎屑岩;a-2岩组岩性主要为炭质片岩,原岩应为含炭质的泥岩。由此可见,从a-1→b→a-2岩组,地质作用经历了由陆源沉积作用为主→火山作用逐渐加强→火山作用为主→陆源沉积作用为主的变化过程,火山活动方式由早期喷溢→中期爆发→晚期停息,火山作用强度由弱→强→弱,构成了一个完整的火山活动旋回。由此表明,上述三者之间的层序关系为a-1岩组最早,b岩组次之,a-2岩组最晚。与根据矿化空间结构关系得出的认识一致。　　 (2)d岩性组岩性与a、b岩组岩性具有明显差异,前者几乎全部为基性火山岩:后者中的火山岩主要以酸性火山岩为主夹部分基性火山岩。由此表明,从岩石类型及岩性组合特征角度,d岩性组与a、b岩组应属不同火山作用阶段的产物,具有先后形成顺序。根据深部钻孔控制,a、b岩组在深部2942米以下,逐渐由倾向NE转变为倾向SW,与d岩性组倾向一致,进而表现为a、b岩组在空间上位于d岩性组之下。因此,d岩性组层序总体上可能位于a、b岩组之上,代表了岩浆成分明显变化之后的火山活动产物。　　 (3)d岩性组内部各岩组岩性特征有所差异。其中,d-1主要为变基性火山碎屑岩,d-2岩组下部主要为变基性火山沉积岩,并且与d-1岩组呈渐变过渡关系。本岩组上部主要以碳酸盐、含铁硅质岩为特征;d-3、d-4主要为变基性火山熔岩,此外,d-4中可见枕状玄武岩。从d-1→d→2→d-3、d-4,地质作用经历了由火山作用→沉积作用→火山作用的往复,火山活动强度由强→停息→弱:火山作用方式由爆发→沉寂→溢流。结合野外地层接触关系研究,本文认为,d岩性组中的d-1和d-2两个岩组可能代表了又一次火山活动旋回,本次火山活动以强烈爆发开始(d-1岩组地层厚度较大),转而逐渐减弱,鉴于d-3、d-4岩组位于d-1、d-2之上,因此,推测其形成时间可能位于d-2岩组之后。　　 通过上述分析,可以将矿区滩间山群火山活动划分为两个较明确的火山旋回,其中,a-1、b和a-2构成第一火山旋回,d-1和d-2岩组构成第二火山旋回。D-3、d-4是否为另一期火山活动的产物有待进一步研究,但其形成的时序应位于d-2岩组之后。至此将矿区滩间山群地层层序由老至新排列如下:a-1→b→a-2→d-1→d-2→d-3+4　　 2、通过研究确立了锡铁山矿床形成于弧后拉张裂谷:　　 根据火山岩及沉积岩层序、岩石化学特征、火山碎屑锆石年龄等将锡铁山铅锌矿床形成的构造环境判断为弧后拉张裂谷。从现代大洋和研究程度较高的古代海底块状硫化物矿床产出构造环境来看,弧后或弧间裂谷是最有利于该类矿床产出的构造环境。　　 通过岩石建造分析得出:矿区滩间山群火山岩总体上可以划分为两个相对独立的火山活动旋回,早期火山岩代表了裂谷(陆内或弧后盆地)早期通常出现的一套双峰式火山岩建造,双峰式火山岩的出现表明软流圈上涌,上地幔减压局部熔融及岩石圈减薄中下地壳局部熔融双重作用的存在;早期裂谷拉张期间的一次拉张间歇,形成了一套碳酸盐和炭质碎屑岩夹热水沉积岩建造组合;此后,裂谷拉张再次出现,本次拉张强度比早期更大,火山岩浆活动强度亦趋强烈,但是基性火山岩的广泛发育表明,早期双重岩浆来源模式此时已不存在,转而变为单一的幔源岩浆来源,由此可能反映了此时岩石圈己被拉断,洋壳开始出现。总之,矿区滩间山群各岩组岩石组合特征,代表了一般情况下裂谷拉张期间火山活动的特征。　　 通过锡铁山矿区火山岩岩石化学与地球化学特征对矿区滩间山群火山岩岩浆演化过程推测:在海槽(弧后盆地)扩张的早期,由于海槽扩张的规模及地壳减薄拉开的程度不够,来源于地幔的基性玄武质岩浆,缓慢上升,同时经历了结晶分异和地壳物质混染两种作用。导致基性玄武质岩浆中SiO2、K2O、Na2O和Al2O3组分的明显升高,FeO#、MgO、CaO、TiO2、P2O5组分的明显降低。形成早期的酸性火山岩。随着海槽进一步扩张,地壳减薄拉开程度的增大,来源于地幔的基性玄武质岩浆上升速度显著加快,岩浆结晶分异和地壳物质混染程度显著减弱,导致拉斑玄武质火山岩的广泛出现。因此,矿区滩间山群火山岩岩石化学演化趋势,很好地揭示了本套火山岩的成岩构造背景为弧后盆地拉张环境。　　 本次研究测定的火山岩锆石年龄值可能代表了d-3岩组火山岩的形成年龄,并且与a-1岩组火山岩年龄差可能代表了弧后盆地扩张的最短时间跨度-50Ma。同时此年龄值也进一步证明了将d岩性组置于a-1、b岩性组之上的地层层序关系,以及将矿区滩间山群火山岩成岩构造环境解释为弧后拉张盆地环境在时间、空间、物质演化上是相互协调,合乎地质事件的发生演化过程。　　 由此认为锡铁山矿床形成于弧后拉张裂谷是其特殊的构造环境。　　 3、本次研究总结锡铁山矿床成矿作用过程概括如下:　　 ①在早古生代柴北缘俯冲碰撞构造背景下,晚寒武世-早奥陶世早期,沿欧龙布鲁克活动陆块边缘形成如当今西太平洋边缘的沟-弧-盆构造格局。在岛弧部位大量出现安山质火山岩,矿区b岩组可能为其代表;在弧后出现火山-沉积岩,a-1岩组下部岩性可能为其代表。　　 ②早奥陶世晚期(486Ma±),随着俯冲作用的进行,上地幔软流圈上涌,洋陆过渡性地壳和岩石圈减薄,弧后盆地拉张,裂谷出现,伴随双峰式火山岩发育(以a-1、b火山岩为代表)。随着海水逐渐加深,沉积环境变得越来越封闭还原,出现大量泥炭质沉积。海水沿拉张断裂系统向下渗透,与下伏克拉通陆壳及潜伏的高位酸性流纹质火山岩进行物质和能量交换,成矿热液向上运移,在近海底管道相内部及喷流口附近出现强烈隐爆,压力骤然降低,热液中的成矿物质迅速卸载,形成隐爆角砾岩型矿化(大理岩内部矿体及管道相矿体)。热液喷出海底后,由于与海水的混合,温度迅速降低,同时周围强还原性环境中大量S2-组分的存在,与喷出热液中的Pb2-、Zn2-、Fe2-等成矿元素迅速结合形成方铅矿、闪锌矿和黄铁矿等纹层状硫化物沉淀。参考冲绳海槽从弧后裂谷形成至海底热液喷流作用出现大约相隔了10Ma,推测锡铁山弧后裂谷海底喷流成矿可能出现在475-470Ma间。　　 4、矿床成因类型归属及找矿标志:　　 矿区层状矿体含矿层位为(中部)沉积岩组。其中,过去主攻的大理岩型矿体位于沉积岩组的中下部,矿体呈层状、透镜状、不规则状产在大理岩内及其与片岩的接触带附近,热水沉积成矿标志和后期改造标志均较明显;新发现的(碳质)片岩型矿体主要产在沉积岩组中上部,热水沉积成矿标志典型,含矿围岩主要为碳质片岩、绿泥石英片岩、含碳绿泥石英片岩及等。矿区网脉状矿体的含矿层位主要为(中部)沉积岩组,但穿层性明显,(下部)火山碎屑岩组中也存在一定的矿化。　　 锡铁山铅锌矿床具有特征的赋矿层位,容矿围岩下部广泛发育的流纹质斑岩不仅为海底热液喷流作用提供了热源,而且也为矿床的形成提供了部分成矿物质来源。上部碳质泥岩盖层的广泛发育,一方面为海水SO42-还原创造了有利条件,进而有利于硫化物的大量沉淀;另一方面还原性环境也有利于硫化物组分的保存。该套岩石为铅锌矿的形成提供了丰富的物质来源,因此矿床具不同于其他喷流沉积矿床的特殊性。　　 锡铁山铅锌矿床不同类型矿石硫同位素组成特征,锡铁山矿床矿石δ34s(‰)硫同位素组成均表现为正值,分布在0.19-4.48之间,变化范围不大,表现出海水还原硫同位素组成特征,与典型VHES型矿床硫同位素特征相似,而与SEDEX型矿床差异明显。锡铁山矿床矿石铅同位素揭示出矿床铅主要来源于克拉通化地壳和成熟岛弧区,与秦岭型铅锌矿床矿石铅同位素投点区有部分重合。根据含矿岩系火山岩成岩构造环境分析,认为锡铁山矿床矿石铅可能的来源为已经减薄的克拉通化地壳和容矿围岩下伏酸性流纹质火山岩。　　 不同类型块状硫化物矿床形成的构造环境有明显的差异,即火山岩赋矿的VHMS型块状硫化物矿床形成于岛弧/弧后裂谷,火山沉积岩赋矿的VSHMS型块状硫化物矿床形成于弧后盆地裂谷,沉积喷流型SEDEX型块状硫化物矿床形成于远离弧后的陆内裂陷盆地。因此,根据成矿构造环境可以对其进行合理的分类,并且这种形成于统一动力学背景之下(板块汇聚背景),自板块边缘岛弧向远离弧后的大陆内部,块状硫化物矿床类型有规律的变化,构成了一个很好的矿床分带或成矿系列(即从VHMS型→VSHMS型→SEDEX型)。根据上述观点,本文认为锡铁山铅锌矿床类型应当归属为火山沉积岩容矿型块状硫化物矿床(即VSHMS型矿床)。　　 总结了锡铁山铅锌矿床形成的主要地质条件和找矿关键标志:　　 1)成矿构造背景-弧后硅铝质裂谷盆地:　　 2)成矿物质来源-下伏的陆壳及酸性火山岩,与基性火山岩关系不大;　　 3)海水循环机制-浅成酸性次火山侵入热驱动下海水沿渗透能力较强的刚性结晶陆壳及拉张作用形成的海底断裂裂隙系统对流循环;　　 4)成矿作用(火山-沉积)联合作用,其中,火山作用提供了海底成矿热液循环的动力及部分成矿物质来源;沉积作用提供了有利的成矿物理化学条件及成矿后矿体的保存条件,进而要求沉积环境相对封闭、还原及水深较深(一般大于1000米)。　　 根据上述成矿条件,可以将该类矿床的关键找矿地质标志总结为:　　 ①酸性火山岩;　　 ②炭质沉积岩;　　 ③喷流沉积岩;　　 5、矿区南部滩涧山群找矿前景评价:　　 本文认为,一方面海底喷流作用的发生需要考虑海底扩张作用的存在,另一方面,从已有的富含铅的块状硫化物矿床来看,由于铅元素主要在地壳及酸性岩浆中相对富集,因此,形成铅锌多金属块状硫化物矿床还需要考虑陆壳及酸性火山岩的存在。根据本文研究,符合上述两个条件的滩间山群地层应当出现在d-1岩组形成之前,因为,d-3岩组玄武岩岩石化学及地球化学特征揭示其已为标准的大洋拉斑玄武岩,此时,陆壳已不存在。因此,试图在d-1岩组以后的层位继续寻找锡铁山式铅锌矿床的可能性很小。　　 根据本文得到的d-3岩组火山岩锆石U-Pb年龄440Ma±,以及前人得到的a-1岩组火山岩锆石年龄486Ma±(赵风清,2003),说明自a-1岩组到d-3岩组弧后盆地裂谷火山活动已经持续了46Ma±,根据火山-沉积厚度与火山-沉积作用时间成正比的逻辑,推测自a-2→d-1→d-2火山-沉积作用经历的时间至少在23Ma以上(三套岩组厚度大约占矿区滩间山群地层厚度的一半),而自a-2到d-2相距的时间至少也应在10Ma以上(d-1岩组厚度较大,至少占三套地层厚度的1/3)。按照目前一般认为海底热液喷流成矿作用持续的时间往往为1-n个Ma认识,从a-2岩组到d-2岩组海底热液继续喷流的可能性不大。　　 根据锡铁山铅锌矿床成矿规律结合矿床自身找矿标志,下步找矿方向以及重点目标应该是矿带南东延伸的断层沟一带以及已有矿床的深部。本次研究区-矿区南部滩涧山群找矿前景不大。