早期陆缘弧（裂谷）铜、铅、锌成矿组合（白银、小铁山—清水沟）
一、成矿域与成矿带（成矿空间结构）
李春昱1984年最先按板块缝合线作为构造域的中心，将中国划分为4大构造域，即：①以西伯利亚古板块和塔里木—中朝板块以及哈萨克斯坦3个大板块之间的缝合线为中心，作为中国北方构造域；②中部以塔里木－中朝板块与华南及东南亚板块之间的缝合线为中心，作为秦祁昆构造域；③西部以华南－东南亚板块与拉萨冈底斯板块及印度板块之间的缝合线为中心，作为中国西南部构造域；④东部沿海一带以华南—东南亚板块与菲律宾海板块之间的缝合线为中心，作为东南沿海构造域，中国沿海一带主要位于本构造域的西部。这4个构造域构成了中国4个大成矿域。他并且指出：“在每个成矿域的缝合线上或俯冲带（包括逆冲带）上，常出露代表大洋壳的蛇绿岩带，产生大洋环境所形成的矿床。在缝合线的两侧常伴有板块俯冲带以及和俯冲带有关的岩浆弧，这里产生与俯冲构造环境有关的矿床，与碰撞有关的构造环境，实际上即板块缝合线的一种构造形式”。陈毓川（1995,1998）将中国的成矿域划分为以下5个：①前寒武纪中朝－扬子古陆成矿域；②古亚洲成矿域；③中－新生代环太平洋成矿域；④特提斯成矿域；⑤秦岭－祁连山－昆仑山成矿域。翟裕生（1999）以区域大地构造演化为基础，区域构造、成矿时代和区域岩石圈三者结合作为划分成矿区域的依据，将中国境内划分为6个成矿域：①天山－兴蒙成矿域；②塔里木－华北成矿域；③秦－祁－昆成矿域；④扬子成矿域；⑤华南成矿域；⑥喜马拉雅－三江成矿域。以上3位学者的划分方案，尽管各有不同，但有一个共同点就是重视并单独划分了“秦－祁－昆成矿域”，无疑是正确而必要的。我们认为华北古陆西南边缘成矿系统应当归属于“秦－祁－昆成矿域”。按照区域构造演化和成矿系统的分布现状，进一步将此古陆边缘划分为3个成矿带，即：①阿拉善南缘龙首山成矿带。主要由中太古代—中元古代裂解期前成矿系统组成。包含陆核边缘海盆沉积Fe成矿组合和裂谷期前底辟岩浆Ni-Cu-Co-PGE-Au成矿组合；②祁连山成矿带。主要由中新元古代裂解成矿系统、加里东期活动大陆边缘成矿系统和碰撞造山成矿系统组成。包含海底喷流沉积Fe-BaSO4（重晶石）－Cu成矿组合、早期陆缘弧火山Cu-Zn-Pb-Au-Ag和Zn Pb Cu Au Ag成矿组合、中期弧后盆地火山Cu（Zn）成矿组合、中晚期岛弧火山Cu和Pb Zn Cu成矿组合、与俯冲作用有关岩浆热液W成矿组合、与俯冲作用有关岩浆热液Pb-Zn成矿组合、洋壳残片蛇绿岩Cr成矿组合和残余盆地沉积Cu成矿组合等；③阿尔金成矿带。主要由走滑断层系成矿系统组成，目前还只包含韧性剪切Au成矿组合，（图1-1）（表7-1）。
二、成矿期与成矿高峰期（成矿时间结构）
本区成矿区主要集中在：①中太古代：如东大山铁矿，中型；②中元古代：如金川Ni-Cu-Co-PGE（铂族元素）－Au矿，其中Ni超大型（Ni金属547万吨，品位1.07%），Cu超大型（Cu金属346万吨，品位0.67%），Co大型（Co金属16万吨，品位0.03%），PGE（铂族元素）超大型（207吨），Au大型（79吨）；③中新元古代：镜铁山桦树沟Fe矿，大型（矿石量4.5亿吨，全铁37.8%），其中伴生重晶石矿，大型（重晶石3274万吨，BaSO47.32%）。镜铁山黑沟Fe矿，大型（矿石量1.5亿吨，全铁36.14%）；④加里东期：如白银厂Cu矿，大型（Cu金属117万吨，品位1.22%～2.84%）。小铁山Pb、Zn、Cu矿，其中PbZn大型（Pb金属41万吨，Zn金属64万吨，Pb品位3.85%,Zn品位5.45%），Cu中型（Cu金属14万吨，品位1.38%）。清水沟PbZn矿，中型。红沟Cu矿，中型。胶龙掌PbZn矿，中型。石居里Cu矿，中型。塔儿沟WO3矿，大型（WO320.8万吨，品位0.736%）。小柳沟WO3矿，大型（WO3＞20万吨，品位0.1%～2.5%）。大道尔吉铬铁矿，中型；⑤华里西期：寒山Au矿，大型（Au＞20吨，品位1.4×10-6～24.15×10-6）。鹰嘴山Au矿，中型。从上述大中型矿床反映的成矿强度和频度衡量，本区成矿的高峰期应为中元古代和加里东期。
三、成矿时空变化及动力学
对本区来说，总体上从北部的龙首山成矿带→南部的祁连山成矿带→西部的阿尔金成矿带发展，陆缘构造的动力型式变化规律为“离散型”（拉张为主）→会聚型（拉张－挤压交替）→碰撞型（挤压为主）→转换型（走滑剪切）；成矿时代由老到新，即中太古代、中元古代→中新元古代、加里东期→华力西期；沉积成矿作用由“陆核边缘海盆沉积”→“海底喷流沉积”→“残余盆地沉积”；岩浆成矿作用由“地幔底辟岩浆侵入”→海底双峰式，基性火山喷发，蛇绿岩残片构造侵位→壳源重熔中酸性岩浆侵入流体成矿；成矿元素组合由幔源→壳源、深源→浅源的变化，如Ni、Cu、Co、PGE、Au、S-Fe→Fe、Ba-Cu、Pb、Zn、Au、Ag-Cu、Pb、Zn-Cu（Zn）-W-Pb、Zn-Cr→Au。由此可见，华北古陆西南边缘的构造演化与成矿作用的时空变化具有明显的耦合关系，说明构造活动的规模、强度和型式，往往就是成矿系统和矿床组合的主要背景，而一定的成矿系统和矿床组合又可视为某种构造成矿背景的标记。
四、典型的共生矿床类型
本大陆边缘具有一系列典型的共生的矿床类型，如金川岩浆深部熔离贯入型Ni-Cu-Co-PGE-Au矿床；镜铁山海底喷流沉积Fe-BaSO4（重晶石）－Cu矿床；白银厂海底火山块状硫化物Cu-Zn-Pb-Au-Ag矿床；小铁山海底火山块状硫化物Zn-Pb-Cu-Au-Ag矿床；塔儿沟脉型、矽卡岩型W矿床，小柳沟蚀变岩型、矽卡岩型W矿床；寒山、鹰嘴山韧性剪切Au矿床等。这些共生的矿床类型，乃是这一大陆边缘构造演化的标记，它们的每一个矿种都达到了“超大型”或“大型”矿床的规模，这种共生的矿床类型，具有极大的典型性和代表性，反映了华北古陆西南边缘成矿谱系的概貌。
五、金川岩浆矿床研究的进展
关于金川矿床的成矿规律，以往曾有过较系统的阐述。本次研究新提出或进一步论证了以下方面的观点：①提出金川超镁铁岩体的原生岩浆是高镁玄武岩浆［w（MgO）≈10.8%］；②提出同一个金川矿区Ni-Cu矿体可能起源于含PGE不同的母岩浆。一部分矿体PGE含量高，是起源于原始地幔PGE不亏损的岩浆，另有部分矿体PGE含量很低，则是原始岩浆分离后形成PGE亏损的派生岩浆；③进一步论证了硫化物深部溶离－分期贯入是形成金川矿床的主要机制，并且认为，在缺乏地壳长英质混染（如萨德贝里矿床）和外部硫源加入（如诺里尔斯克矿床）的证据的情形下，只有这种深部熔离－分期贯入机制，才能造就成“金川式”的小岩体、大矿床。
六、关于“小岩体、大矿床”规律
金川岩体只有1.34km2面积，却赋含有近千万吨的镍、铜储量，这种世界级超大（巨）型矿床赋存在这样小的岩体中，的确是一个令人注目的现象。我们在总结中国镍矿床（汤中立等，1989）中提出“镍的成矿岩体，一般规模较小。只有3个成矿岩体的出露面积达到1km2左右（金川、赤柏松、大坡岭），其余成矿岩体的面积都在0.1km2以下”、“成矿岩体的产状可分两类，一类为陡倾斜（倾角60°以上）的岩墙状、脉状、透镜状；另一类为较舒缓的岩床、岩盆、椭球状、扁柱状。巨大的和大型的矿床多以前一类产状产出”。后来我们又多次论述过，是由于岩浆深部熔离－贯入成矿机制，导致了“小岩体成大矿”。
芮宗瑶等在研究斑岩型铜钼矿床时也曾统计，绝大多数成矿岩体都是小岩体，出露面积小于0.5km2的含矿岩体占32.5%；0.5～1km2占25%；1～5km2占20%；大于5km2占22.5%。含矿岩体产状为岩株的占69.8%；岩墙和岩脉占9.4%；岩柱占7.5%；岩筒岩颈占9.4%。表明大部分岩体呈岩株状。
此外某些岩浆铬铁矿床、钛磁铁矿床、金刚石矿床等，都有小岩体中赋存大矿的实例。可见“小岩体成大矿”不仅是本区，也是带有一定广泛性的岩浆矿床成矿规律。
对金川这种类型的岩浆矿床来说，还特别值得提及以下成矿规律：①成矿岩体是在大陆边缘裂解期前的拉张应力作用条件下，经岩浆底辟上侵形成；②现存成矿岩体是由纯橄榄岩、二辉橄榄岩、斜长二辉橄榄岩、橄榄二辉岩和二辉岩等超镁铁岩石所组成，这些岩石的MgO含量变化于39.74%～25.87%之间。这次提出岩体的原生岩浆是地幔岩经部分熔融的高镁玄武岩浆w（MgO）≈10.8%。现存岩体与原生岩浆成分的这种差异，说明原生岩浆上侵过程中，曾经历过强烈的分异作用，分异后大部分偏中酸性、基性和部分超基性的岩浆大都先侵入到不同的空间或喷出地表，形成同源岩浆岩系列或喷发岩流，只有少部分超基性岩浆伴随着深部熔离的矿质贯入到现存的空间成岩成矿；③上侵岩浆是在开放动态条件下，发生上述深部分异和深部熔离作用，分异为不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆、矿浆几部分，依序多次贯入现存空间成矿，一般来说晚期贯入比早期贯入的浆体矿质多、密度大而粘度小，往往位于早期浆体的中下部或下部，在早晚期浆体接触处，常发生有限的混合作用；④由于“含矿岩浆”、“富矿岩浆”和“矿浆”对应固结为星点浸染状贫矿（石）体、海绵状富矿（石）体和块状特富矿（石）体，因此总体上金川型矿床的矿（石）体类型从上到下，由浅及深有变富的分布规律。在区域上实际存在一个同源岩浆岩系列分布区，这个同源岩浆岩系列分布区中，目前还只发现金川一处超大型矿田。
七、“朱龙关群”和“北大河群”的控矿作用
朱龙关群（长城纪）由上部桦树沟组和下部熬油沟组两部分组成，主要分布于祁连山西段的青海黑河上游及甘肃肃南县朱龙关河流域。
桦树沟组主要为千枚岩、变质细碎屑岩夹火山碎屑岩、碳酸盐岩，含铁矿层。矿层围岩多为泥钙质千枚岩、板岩，少量位于硅质岩、灰岩底部。在主铁矿层下盘接触带附近有热液型铜矿体叠加。铁矿层伴生有重晶石，铁矿主要为镜铁矿石、镜铁矿－菱铁矿石等，全铁品位30%～40%。铁矿、重晶石矿达大型、铜矿达中型以上。铁矿、重晶石矿与地层为同生沉积且共同经受变形变质，铜矿虽属后期叠加，但与铁矿层位置显示了明显的附依关系。区域上在这套地层中已发现铁、铜矿床（点）数十处，除桦树沟、黑沟两处大型矿床外，其余均为中小型矿床、矿点。
熬油沟组下部为变质细砂岩、粉砂质板岩及泥质岩，上部为变质基性－中性火山熔岩、变质火山碎屑岩夹火山质板岩及碳酸盐岩。在桦树沟铁铜矿东南侧20km处的小柳沟钨矿区，熬油沟组是钨矿的直接围岩。在矿区西部为熬油沟组底部含砂质千枚岩、中厚层状石英岩夹绢云绿泥千枚岩、钙质千枚岩，局部可见透镜状云母角闪片岩及矽卡岩化灰岩，矿区东部主要是熬油沟组碎屑岩、火山岩夹碳酸盐岩。90%以上的矿体赋存在东部熬油沟组中。熬油沟组各种岩石成分含量（wB）W48.6×10-6～606×10-6、Cu83.6×10-2～708.6×10-2，如此高的含量说明围岩具备矿源层的性质。小柳沟矿区南北约4km，东西约3km，矿区范围约12km2。由15个矿体组成，其中主矿体4个，占储量95%以上。矿体主要赋存于云母角闪片岩、灰岩、千枚岩中，含矿地层一般都碎裂岩化、绿泥石化、透闪石化、硅化等。矿化以钨为主，其次有Cu、Bi、Mo等，主要矿石类型以稠密浸染状白钨矿－黄铜矿矿石和浸染状、稠密浸染状白钨矿矿石为主。控制WO3储量已达20万吨以上。属大型白钨矿床。地表除少量脉岩外，侵入岩不发育，在钻孔达450m深处见隐伏二长花岗岩体，岩体含W为0.5×10-6。
北大河群（前长城纪）主要为片岩、片麻岩夹结晶大理岩。以微古陆块形式分布于中祁连之北侧。在塔尔沟钨矿区，北大河群下部为混合岩、片麻岩段，上部为大理岩夹片岩段，钨矿主要赋存于片岩段中。条带状大理岩是矽卡岩白钨矿的容矿层，片岩段中主要产黑钨矿石英脉。整个北大河群W平均含量为3×10-6，高于W克拉克值约3倍。附近的野牛滩花岗闪长岩、黑云母花岗岩及斑状花岗岩W的平均含量为0.5×10-6～1.7×10-6，说明W矿矿源主要来自北大河群岩层。塔儿沟钨矿以黑钨脉型矿为主，白钨矽卡岩矿次之。
八、海相火山作用成矿规律
中国西部祁连造山带是中国主要的海相火山作用发育地区，火山作用可划分下述4大旋回，一是中元古代早期发生于柴达木—中祁连板块北部边缘的岛弧火山作用及洋岛火山作用；二是新元古代到加里东早期发生于华北古陆西南边缘的陆缘弧火山作用，随着陆缘弧与大陆分离，形成双峰式火山岩套，即宋叔和先生（1995）提出的富钠细碧－石英角斑岩系；三是加里东中期广泛发育于弧后盆地中的基性火山作用；四是加里东中晚期发生的岛弧火山作用，也形成富钠细碧角斑岩系。后3个旋回有从强到弱的演化规律。
第一火山作用旋回形成的熬油沟组火山岩，是桦树沟铁、铜、金及钡的重要物源，海底喷流作用所形成的对流热液循环系统，使得高温热流与围岩发生水－岩反应，将熬油沟组基性火山岩中的铁、铜、钡及其他组分萃取出来并随热流带入海底盆地中，形成铁、钡矿体及富铜、金层位，如桦树沟铁铜钡矿床，因此，祁连造山带中的熬油沟火山岩，是找铁、铜、金的重要地层单元。
第二火山作用旋回特点是整个祁连山以钙碱性中基性火山作用为主。它们是祁连大洋板块下插于华北古陆边缘之下所形成的产物。局部地段由于地壳较厚，毕尼奥夫带下插所形成的基性岩浆上升缓慢，使得深部地壳重熔并形成中酸性岩浆，这些岩浆首先喷出，形成石英角斑岩，尔后基性岩浆喷出，二者共同形成细碧－石英角斑岩系，在上述细碧－石英角斑岩系形成的过程中，陆缘弧也与大陆分离，导致地壳减薄，地幔上涌，出现地热异常，也形成前述的海底喷流成矿系统，如白银清水沟块状硫化物型铜矿，矿体赋于石英角斑凝灰岩中。
第三火山作用旋回主要发生于岛弧和弧后盆地，弧后盆地扩张所形成的基性火山岩具MORB性质，与塞浦路斯型块状硫化物铜矿有关，这以石居里铜矿为代表；岛弧火山岩也是寒山金矿的重要物源。
第四火山作用旋回主要发生于岛弧环境，属末期火山作用，分布局限，岛弧环境所形成的细碧－角斑岩系，往往也形成块状硫化物铜矿，与第二次火山成矿作用显著不同的是矿体赋存于细碧岩中。
从前述不难看出，加里东期与成矿作用有关的火山作用从早到晚，有双峰式→单峰式→双峰式变化的特点。成矿作用早期和晚期与双峰式火山岩套有关，形成别子型黄铁矿型铜矿、黑矿及黄矿。中期单峰火山岩多为MORB，形成塞浦路斯型块状硫化物铜矿。加里东期火山作用主要形成铜及多金属硫化物矿床。
关于岛弧裂谷成矿机制（兼论白银多金属块状硫化物矿床的形成环境）：岩浆弧根据洋壳俯冲的位置及对象的不同，可划分为洋壳型岛弧及陆缘弧，前者是洋壳俯冲洋壳之下所形成的岛弧，岛弧的基底是洋壳；后者是洋壳俯冲于陆缘之下所形成的火山－岩浆弧，也有人叫做“山弧”，这种火山岩浆弧的基底是陆缘（金性春，1984）。当然，陆缘弧并非一直就固定在陆缘，随着洋壳的俯冲作用，一般毕尼奥夫带下插深度很大，且约与地面呈45°夹角向下俯冲，洋壳俯冲到距地表约150～200km时，进入地幔。在俯冲时，两板块摩擦所发生的热使洋壳岩石首先发生部分熔融，生成岩浆（Mitchell and Rading,1971），这些岩浆往往在距深海沟中心线约100～150km处的地表喷出，形成火山岩。上述俯冲作用常使得火山弧及后侧地幔出现异常，发生对流，使得火山弧与大陆分离，形成弧后盆地，进一步有可能形成弧后（间）洋盆。这样，前述的陆缘弧就会远离大陆，而移至大洋之中，犹如现在的日本岛弧。本区白银—清水—昌马陆缘弧的形成过程与之相似。陆缘弧与大陆分离之初，上地幔上涌，导致海底喷流作用发生，这是白银、清水沟一带铜及多金属块状硫化物矿床成矿系统形成的根本动因。但有学者认为白银矿床的形成环境是裂谷，主要理由是该区存在双峰火山岩套。从我们收集的资料来看，白银地区无裂谷形成之初的裂谷类磨拉石建造，也无裂谷建造中常见的陆相红层、蒸发岩等。从区域上来看，本区火山岩并非全属双峰岩套（细碧－石英角斑岩系），双峰岩套只是很少的一部分，而华北古陆边缘大部分地段则是钙碱性中基性火山岩。另外，大量事实表明，双峰岩套并非裂谷特有，只要有张性环境，就有可能形成双峰岩套。一般认为，地球化学特征尤其是具拓扑学意义的固定不变的地球化学特征，对鉴别大地构造环境有重要意义（黄申保，1998），不活泼的TiO2就具这种性质。裂谷环境拉斑玄武岩的TiO2（wB/%）一般达2.2%，洋中脊拉斑玄武岩TiO2为1.5%，而岛弧拉斑玄武岩的较低，一般为0.83%（Condie,1982，表2-20），但本区拉斑玄武岩TiO2均小于0.96%，这与岛弧拉斑玄武岩的相近。再结合关于以中元古代甚至更早、华北古陆西南缘与柴达木古陆边缘分属于两个不同的大陆边缘方面的资料，白银—清水沟—昌马一带属陆缘弧，不可能是裂谷。最后应指出，本区陆缘弧属水下弧，形成的火山岩属海相火山岩，火山物质喷出海平面。北祁连造山带这种陆缘弧单元的识别，具有重要的找矿勘查意义。
九、阿尔金断裂与成矿
阿尔金断裂与走廊南山断裂所组成的三角区，是重要的金矿成矿区，称之为祁连山的金三角。目前已查明的大型和中型金矿床有寒山和鹰嘴山。研究查明，阿尔金断裂是一个长期活动的陆内转换断层，最早可上溯到古生代；它又是一个韧性断裂带，切割了祁连NWW-SEE向构造带。祁连造山带的各构造实体，如蛇绿岩、岛弧火山岩是金矿的重要物源，鹰嘴山金矿就与蛇绿岩基性－超基性岩有关，其硅化所形成的含金石英脉Rb-Sr等时线年龄为（483±12）Ma（宜昌所测定，1999）。可见该区金矿化作用最早发生于早奥陶世，与阿尔金断裂作用有关的石英脉Rb-Sr等时线年龄为413.5Ma（李智佩，1999）、（303±10）Ma（毛景文，1997），钾氩法年龄为213.95～244Ma（毛景文，1997），由此不难看出，本区金矿化除上述早奥陶世外，在加里东末期或华力西早期，华力西晚期及印支期均有矿化作用发生，可见矿化作用是多期次的，后3期均是阿尔金断裂活动所产生的热流体作用于矿源体，使金矿质被活化萃取、迁移，在有利部位富集成矿的。这里的成矿有利部位具体指北祁连造山带次级断裂与阿尔金走滑断裂相交的锐角部位，具体到每个矿区的矿带、矿体又都受韧性及韧脆性剪切带控制。
十、华北板块西南边缘成矿谱系
华北板块西南边缘成矿谱系见图12-2。从图中可看出：不同历史阶段不同陆缘性质决定了不同的成矿系统（组合），形成不同的矿床，华北古陆边缘在龙首山边缘裂谷期前，于中太古代形成陆核边缘海沉积Fe矿床→中元古代在龙首山裂谷将要发生时，上地幔上拱，形成底辟岩浆型Ni、Cu、Pt、Co、Au矿床 加里东早期在陆缘弧将要与大陆分离之际（此种情形可用“岛弧裂谷”来描述），形成海底热液喷流Cu、Pb、Zn、Pb、Au矿床→中期在弧后盆地形成塞浦路斯型Cu矿床→中晚期岛弧火山作用形成Cu、Fe矿床→晚期华北板块与柴达木－中祁连板块碰撞，在残余盆地沉积形成Cu矿床 后加里东期阿尔金走滑断层作用形成Au矿床。柴达木—中祁连板块中、新元古代出现弧后裂谷盆地、形成海底热液喷流Fe、BaSO3矿床 加里东中期形成洋岛型蛇绿岩Cr矿—中晚期形成与俯冲作用有关的岩浆热液W、Mo、Cu矿床以及弧后洋盆残片型Cr矿→晚期与华北古陆碰撞形成Cu矿床，后加里东期形成与阿尔金走滑断裂有关的Au矿床。上述构造与矿床演化谱系可作为成矿演化的标准相序，并可以此作为找矿勘查的指南。
图12-2 华北板块西南边缘构造与成矿谱系
一、成矿地质构造背景
主要分布于北祁连与中祁连接壤处，现仅以红沟矿床为例，将该组合主要特征介绍如下：
红沟矿床位于北祁连造山带与中祁连地块接壤的大坂山北坡，青海省门源西南39km的大红沟地区（图7-1）。自20世纪50年代后期发现以来，先后由青海省地质局、青海省冶金地质勘探公司所属地质队进行找矿评价。20世纪70年代中期，青海省冶金地质第七勘探队（1977）经过8年努力，最终确定该矿床为一个与海相火山岩有关的中型富铜矿床，伴有多种有益元素。经过20多年的开采，现已基本采空。
红沟矿床的容矿围岩为扣门子组（Ok）岩石，为细碧岩－角斑岩－石英角斑岩岩石组合，具双峰式火山岩特征。矿体主要产于细碧岩中。由于细碧岩层中有超基性岩块、基性岩块出露，王廷印等（1991）将其称为蛇绿岩套或蛇绿混杂岩。
矿区北侧地层除早古生界以外，还分布有三叠纪红色砂砾岩，以及与大坂山断裂带南侧相似的古元古代片麻岩、斜长角闪岩，故矿区为夹持于前震旦系之间的晚奥陶世海相火山－沉积岩系（图9-6）。晚奥陶世海相火山岩，以红沟地区最发育，沿大坂山北坡呈NWW向带状延伸长70km，宽5～7km，向北西在祁连县牛心西南侧再次出露，长约45km，宽3～5km。此外，矿区内见有顺层贯入的细粒闪长岩岩床、超基性岩块、辉长岩块，以及石英闪长岩、花岗岩长岩等侵入体。
图9-6 红沟矿区地质略图（据青海冶金七队）
1—三叠纪砂岩；2—绿泥片岩、钙质片岩；3—大理岩；4—层火山砾岩；5—凝灰质砾岩；6—层火山集块岩；7—火山角砾岩；8—石英角斑凝灰岩；9—石英角斑岩；10—细碧岩；11—矿体；12—角斑质凝灰岩；13—斜长角闪岩；14—片麻岩；15—超基性岩；16—辉长岩；17—闪长岩；18—石英闪长岩；19—花岗闪长岩；20—地质界线；21—逆断层；22—正断层
二、矿体特征
红沟铜矿床赋存于矿区火山－沉积岩系上部细碧岩－石英角斑岩岩性段。矿体（群）的直接容矿岩石为细碧质火山岩。除V矿（群）外，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ（盲矿）等6个矿体（群）赋存于同一细碧岩层，呈NW-SE向带状分布。矿体呈扁豆状、透镜体及脉状（图9-7），共44个矿体，规模较大者有19个。勘探表明，近矿围岩为细碧岩、蚀变细碧岩、绿泥石片岩。Ⅰ、Ⅱ等矿群细碧岩层夹于石英角斑质岩层中。V矿带细碧岩层下盘则为角斑岩层，在花岗闪长岩体中偶见块状和浸染状含铜黄铁矿化体，并出现含磁黄铁矿、毒砂等中高温矿物组合。含矿细碧岩呈层状夹于石英角斑质岩层中，其矿体（群）随细碧质岩层的波动而变化产状。同时细碧岩层的膨缩与矿体（群）的累计厚度具相关性。一般而言，在细碧岩层膨大部位，矿体（群）的累计厚度增大，矿体数增多，规模增大。
图9-7 红沟铜矿28线勘探剖面图（据李嘉曾，1978）
1—绿泥片岩与大理岩；2—层火山砾岩；3—石英角斑凝灰岩；4—细碧岩；5—铜矿体；6—超基性岩；7—闪长岩；8—石英闪长岩；9—花岗闪长岩；10—断层
在Ⅰ～Ⅶ矿体群中，以Ⅱ号规模最大，其次为Ⅰ、Ⅳ、Ⅶ矿体（群）。每个矿体群由若干脉状和扁豆状矿体组成，呈平行复脉状产出。已知矿体数十个，其中规模大者十余个。矿体长约8～455m，厚0.4～3.5m，主矿体一般长为80～300m，延伸60～150m，矿体主要由块状含铜黄铁矿矿石与浸染状铜矿矿石组成。单个块状铜矿体一般长20～80m，厚1～3m，与围岩界线清楚，浸染状铜矿体一般分布在块状铜矿体两侧。每个矿体（群）中平行的块状富铜矿体一般2～5个，最多者达9个。单个矿体具裂隙充填特征，并为后期断裂截切。
矿石以原生矿石为主，为含铜黄铁矿矿石，黄铜矿矿石、含铜磁铁矿矿石、磁铁矿矿石、黄铁矿矿石次之，有少量含铜石英脉产出。矿石构造主要为块状，浸染状次之。
铜矿石矿物组成与组构：矿石矿物的分带自上而下：磁铁矿（含少量赤铁矿）→黄铜矿、黄铁矿+磁铁矿→黄铜矿、黄铁矿→（块状）黄铜矿+黄铜矿、黄铁矿。磁铁矿除作为黄铜矿、黄铁矿矿石中金属矿物组成外，尚以铜磁铁矿、磁铁矿等矿体出现在黄铁矿型矿体与围岩接触处及尖灭处。
全矿区铜平均品位为3.09%，一般为0.5%～2%，最高者为33%。块状黄铜矿矿石铜品位一般为15%～20%，其他类型矿石铜品位一般为1%～15%，沿矿床走向，主要矿体（群）的铜平均品位呈跳跃式变化，以Ⅵ、Ⅰ、Ⅱ6、Ⅶ矿体为最富，Ⅳ次之，Ⅲ、Ⅱ1、Ⅱ3、Ⅴ矿体相对贫铜。伴生组分富金是其重要特征。全矿区金平均品位为2.28×10-6，银为48.71×10-6，其他4种有益组分，其平均品位分别为硒0.01%、碲0.00115%、钴0.01%、砷0.64%。
三、围岩蚀变
容矿岩石的蚀变与区域变质期的结果难以区分。仅在接近矿体的部位，出现宽数厘米至3m的绿泥石片岩或绿泥石化细碧岩，在矿体外侧绿泥石化减弱。早期认为片理化带系充填交代成矿，因而绿泥石化可能主要与顺层滑脱构造韧性变形的作用有关，非一般成矿热液的产物。在近矿位置岩石硅化、钠长石化、碳酸盐化有增强趋势。蚀变矿物具有一定的分带性，矿体沿细碧岩层中的构造薄弱带分布，并包裹围岩角砾残块，在所夹围岩中出现较多的石英方解石脉，表明成矿与容矿围岩的岩性、构造、蚀变的相关性。这一切表明构造裂隙在成矿过程中的重要地位。
四、矿床地球化学
在矿体围岩（细碧岩）中黄铁矿硫同位素δ34S为6.6‰～8‰，V矿体（群）δ34S为2.51‰～3.95‰，主矿体（Ⅰ～Ⅱ号矿体）δ34S为6.51‰～8‰。总体上属低正值范畴，与同时代成矿的蛟龙掌矿床相似。全矿区硫同位素组成的差异，表明其均一化程度不太高，不是单一的硫源，也不是单阶段成矿的结果。
红沟矿区稀土元素研究结果（宋学信，1994）表明，含铜黄铁矿矿石与块状黄铜矿矿石具有轻稀土富集和铕负异常的配分模式，与酸性火山岩的特征相似，较晚期形成的块状含铜黄铁矿和块状黄铜矿矿石与容矿岩石（细碧岩）REE分配模式的不一致性也表明，铜的成矿主阶段尚有诸如石英角斑岩类等其他因素参与。
五、成矿模式
关于红沟矿床的矿床成因，尚有较多分歧：①日本别子型铜矿（宋志高，1984）；②产于大洋盆中的火山岩型（塞浦路斯型）矿床（向鼎璞，1985）；③火山沉积－火山热液型矿床（李嘉曾，1986）；④形成于弧后或弧间裂谷盆地环境的Cu（Fe）型矿床（孙海田，1993）；⑤介于塞浦路斯型与黑矿型间的过渡型，更倾向于别子型矿床（邬介人等，1994）；⑥北祁连洋盆闭合期中祁连被动大陆北缘裂谷环境形成与细碧岩－角斑岩－石英角斑岩组合有关的块状硫化物型铜矿（夏林圻等，1995）。但就矿床成因，属块状硫化物矿床的认识是一致的，只是成岩成矿的构造环境的认识有较大差异。
综合矿床的特征，再考虑整个北祁连造山构造演化格局，红沟矿床应属与陆缘弧演化的中、晚期火山作用有关的富铜矿床。成矿特征与白银厂、石居里沟、镜铁山等典型矿床均相异。反映了其独特的成矿构造环境和成矿物质来源，成矿元素的独特是由其所在的构造背景决定的。
六、找矿预测
该类型矿床，就已知块状硫化物矿床而言，区域东西差异较大，西段以红沟富铜矿为代表，东段则为蛟龙掌等铅锌块状硫化物矿床，蛟龙掌矿床目前尚未能有实质性突破，但应加强资料综合研究，以寻找深部富矿。
现以白银厂矿田为例叙述该成矿组合的特征图（8-1）。
一、成矿地质背景
白银矿田位于北祁连山东段，矿体产于海相双峰式细碧角斑岩系石英角斑质火山碎屑岩内。矿田由大型折腰山Cu-Zn型矿床、大型小铁山Pb-Zn-Cu型矿床、中型火焰山Cu-Zn型矿床及小型四个圈Pb-Zn-Cu矿床、小型铜厂沟Cu-Zn型矿床组成（图9-1）。
图9-1 白银矿区及外围地质略图（据甘肃省冶金地质三队1∶25万，甘肃省第一区调队1∶5万地质图修编）
1—细碧质岩（含细碧玢岩）及沉积夹层；2—角斑质岩及沉积夹层；3—石英角斑质岩及沉积夹层；4—辉绿岩；5—花岗岩；6—花岗闪长岩；7—砂砾岩及松散沉积物；8—矿床；9—中寒武统；10—下奥陶统；11—下志留统；12—上三叠统；13—下白垩统；14—第四系；15—实测与推测地质界线；16—不整合界线；17—实测与推测断层矿床编号：折腰山（1）、火焰山（2）、小铁山（3）、铜拉（4）、四个圈（5）
矿田火山岩是典型的中心式喷发作用产物。古火山机构研究表明（彭礼贵、任有祥等，1996），白银矿田古火山机构是一个具有东西两个喷发中心，两个中心喷发口、由若干个受NWW和NEE向断裂控制、排列有序的火山喷口组成的古火山穹隆构造（图9-2）。白银矿田古火山穹隆，表现为卫星图像上大的环型构造，酸性火山岩居中，周边为基性和中性火山岩、喷发沉积岩系环绕椭圆形产出。中心的酸性火山岩在1600m水平中段，其面积向四周扩大，构成一上小（1900～2000m标高）下大（1600m标高）、地表被剥蚀的上截锥状体。东、西两个喷发中心为酸性火山岩，占据中心部位，组成酸性火山岩核，火山作用顺序为火山喷发爆发作用→喷发溢流作用→溢流作用→喷发沉积作用以及火山作用晚期次火山岩的侵入和碎斑熔岩的侵出。东、西部喷发中心的火山岩组合有所差异，西部为酸性和基性火山岩组合，东部则为酸性和中性火山岩组合。喷发口中心构造是介于火山喷口和喷发中心构造之间的火山构造。辨认出的两个中心喷发口，一个位于东部喷发中心的铜－拉地区，另一个位于西部喷发中心的折－火地段。卫照上表现为两个微环构造，代表中心喷发口的范围，且有两个以上的火山喷口存在，主要工业矿床几乎都产于其中，是一重要火山机构。
初步厘定出矿田古火山口构造，从北而南，由东到西有：缸沟口北古火山口、东拉牌沟古火山口、折腰山大型古火山口、火药库残留古火山口（断层破坏）、铜－拉大－中型古火山口、火焰山中型古火山口，火焰山东中型古火山口、西厂沟东古火山口，空间上显示为NWW和NEE向两组方向，受两组成岩断裂系统控制。
图9-2 白银矿田古火山机构格架图（据彭礼贵、任有祥等，1995）
1—酸性火山岩；2—中性火山岩；3—基性火山岩；4—粗面岩类；5—辉绿岩；6—千枚岩类；7—钙质绿泥石片岩；8—碎屑沉积岩；9—实测及推测断层；10—环形构造（白银）；11—环形构造（黑石山）；12—古火山口；13—前人厘定古火山口；14—推测成岩断裂系统；15—采坑边界；16—矿床
折腰山地段是一东西长逾2km，南北宽1.2km以上，各类火山岩相发育齐全、空间展布有序、相序大体清楚的大型古火山口（图9-3）。折腰山大型古火山口，在采坑北侧庙庙山东、西部广泛出露晶屑凝灰岩和凝灰质角砾集块岩。前者沿走向在西北呈向南的半围合状，在东部与凝灰熔岩（含角砾集块）的接触界线向南弯曲呈围合状至F1断层。在采坑西南侧的F1断层北，亦有凝灰质角砾集块岩出露，构成上述两种岩石为特征的喷溢－瀑发相及其空间展布格局。桌子山岩瘤和家鸽山筒状体等石英钠长斑岩体，是指示火山口存在的标志之一。它们分布于晶屑凝灰岩、凝灰熔岩和熔岩等不同类型火山岩内，说明是火山作用晚期的产物。火山作用晚期的侵出相——石英角斑碎斑熔岩出露部位，为主喷发火山口的位置。折腰山西及西北侧，出露的凝灰质千枚岩、铁硅质岩、局部具铁锰结核的铁锰硅质岩，夹不纯灰岩或大理岩，属斜坡喷发沉积产物。
白银矿田的工业矿床与古火山机构的关系为，折腰山大型Cu-Zn矿床和火焰山中型Cu-Zn矿床直接产于西部喷发中心的古火山喷口或其附近，而铜厂沟小型Zn-Pb-Cu矿床则直接产于东部喷发中心的古火山喷口附近，小铁山大型Pb-Zn-Cu矿床和四个圈Pb-Zn-Cu矿床则产于火山喷口斜坡，总体可分为火山喷口型和火山喷口斜坡型矿床。火山喷口型矿床主要与火山粗碎屑岩密切伴生，火山喷口斜坡型矿床容矿岩石多为细火山碎屑岩，且与石英钠长斑岩墙相伴产出，受继承性成岩断裂系统控制。
根据火山喷口型矿床的主要容矿岩石为石英角斑碎斑熔岩，且见块状含铜黄铁矿胶结石英钠长斑岩碎块构成角砾状构造和火山喷口斜坡型矿床密切与石英钠长斑岩墙相伴产出的事实，成矿作用开始于酸性火山作用晚期石英钠长斑岩侵入和石英角斑碎斑熔岩侵出之后；已知矿床均产于酸性火山岩内，其周围大片的基性火山岩中只有微弱矿化的事实，成矿作用结束于基性火山作用开始之前的火山作用相对宁静期。
图9-3 折腰山火山岩相地质图（据彭礼贵、任有祥，1995）
1—石英角斑岩；2—石英角斑凝灰质角砾集块岩；3—石英角斑角砾集块岩；4—石英角斑（含）角砾集块凝灰熔岩；5—石英角斑凝灰熔岩；6—石英角斑晶屑凝灰岩；7—补丁岩（火山集块岩）；8—石英角斑碎斑熔岩；9—石英纳长斑岩；10—块状和浸染状矿体；11—（含）铁硅质岩；12—铁锰硅质岩和硅质铁锰结核；13—千枚岩类；14—不纯灰岩或大理岩；15—推测及实测断层；16—推测及实测地质界线；17—岩性界线；18—采坑边界
二、矿体特征
白银矿田的矿体特征前人论著已有详述，这里仅摘其新的认识特征予以简述。折腰山、火焰山是两个大致平行的矿床，折腰山由196个矿体组成长1100m、宽100～150m的矿带，总体产状与含矿石英角斑质凝灰岩层的产状一致。火焰山由253个大小矿体组成近1000km长的矿带。
主矿体产于中基性与酸性火山岩转换部位——有沉积岩夹层的石英角斑质凝灰岩层顶部，地表铁帽带，折腰山出露与矿带同长约1100m，火焰山约400m。主要金属组合特征，Cu∶Zn∶Pb接近于50∶6∶1。矿体沿走向或倾向均具膨、缩及分枝、复合现象。全矿区平均品位Cu 2.41%,Zn 6.50%,Cu/Zn值为0.37，属富铜类型。矿体受火山机构控制。小铁山矿床以块状矿石为主，浸染状矿石也较普遍。除块状铜铅锌矿石和少量重晶石铅锌矿石外，还有块状含铜黄铁矿、准块状黄铁矿石。含铜黄铁矿矿石还可单独形成具有一定规模的矿体，往深部似有扩大的趋势。矿石Co/Ni=2.9～4.6（块矿、浸染矿），伴生有金、银、镓、锗、铟、硒、镉、铊、锑、砷、铋、汞等。
白银矿田矿床普遍发育着矿柱是其显著的特点，尤其是火山喷口型折腰山矿床还有特征“含铜磁黄铁矿矿筒”。矿筒平面呈30×50m2不规则椭圆形，垂直延深达150m以上。主要由磁黄铁矿、黄铁矿和黄铜矿组成，为块状矿石，具环状分带，边部为5～10m厚的晶架状、蜂窝状黄铁矿组成的格架状矿石环带，向内为角砾－密集网脉状－块状分带；金属矿物由中心向外有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿及方黄铜矿→黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿和少量磁黄铁矿→黄铁矿、闪锌矿、黄铁矿及方铅矿矿物组合变化，即矿筒中心出现磁黄铁矿、方黄铜矿高温矿物组合，边部出现闪锌矿、方铅矿低温矿物组合，反映在主金属元素上由中心向外有Fe+Cu+S→Fe+Zn+Pb+S变化特征。其特征可与现代大洋热泉成矿的“黑烟筒”相类比。
折腰山矿床的柱状矿体可分为简单柱状体和复合柱状体。前者以41号矿体为代表，为一长60m、宽17m、延深150m以上垂直产出的柱状体；后者以1号主矿体最典型，除上述含铜磁黄铁矿矿筒产于其中外，1787m水平中段以上为一大扁豆体，向下往上演变为大小不一的多个柱状体，而6线以东为上大下小的巨形板柱体，向下延伸500m以上，是一典型复合柱状矿体。火焰山矿床矿体类似。小铁山矿床块状矿石同样呈柱状和板柱状矿体特征，并集中分布于6-8线和11-14线，规模大。上述特征，充分反映它们是热液对流循环成矿的产物，其矿筒和矿柱集中产出部位，代表了成矿流体主喷流通道部位。
彭礼贵、任有祥等（1996）对成矿主金属元素在矿床中的富集特征研究发现，以折腰山矿床显示出Cu元素具有垂直向上富集模式，是热液对流循环成矿典型模式。折腰山和小铁山矿床中的流体包裹体均一温度在空间上的变化研究表明，它们无论是在水平上或是在垂深上均显示出以主矿体向外，由下部至上部温度呈规律性变化。
三、围岩蚀变
主要围岩蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化，其次有金红石化、重晶石化、石膏化。氧化带有褐铁矿化、黄钾铁钒化、高岭土化等。白银矿田的蚀变岩筒在平面上呈闭合状面形产出，不受某一岩性控制，垂向上呈筒状延伸。圈出折腰山、火焰山、火焰山东、小铁山、铜石沟、拉牌沟和四个圈7个蚀变岩筒和车路沟两个蚀变岩体。它们均分布于酸性火山岩内，其中折腰山、火焰山、小铁山、铜厂沟和四个圈蚀变岩均与上述矿床相对应，折腰山矿床蚀变岩筒呈不规则椭圆形，分带性明显，由绿泥石、石英、黄铁矿组合构成绿泥石化内带，由绢云母、石英、黄铁矿组合构成绢云母硅化外带，上部有石膏出现。
四、矿床地球化学
白银矿田细碧角斑岩系稀土元素特征：含矿石英角斑凝灰岩（La/Yb）N值13.086～5.978，为蚀变岩石地球化学特征显示，Mg、Fe在矿体及其附近增高，向外逐渐降低；Na由蚀变岩筒中心向外逐渐增高至火山岩正常含量，K则在外带有一高峰值，反映火山岩中钠长石被交代，Na带出，K带入形成绢云母的结果；Si在矿体旁侧量高，随后降低。
五、成矿模式
白银矿田的矿床成因，争议较多。但归纳起来均与热液有关，仅成矿热液来源存在分歧。近年来，夏林圻、夏祖春等（1998）研究提出，矿床是海底热液对流循环成矿作用的产物。并将折腰山Cu-Zn矿床称之为火山喷口型矿床，小铁山Pb-Zn-Cu矿床为火山喷口斜坡型矿床。认为白银矿田矿床成矿是在酸性火山作用的晚期，随着浅成或超浅成次火山岩相石英钠长斑岩的侵入和管道相石英角斑碎斑熔岩沿火山喷发通道缓慢侵出之后，下渗海水进入浅部岩浆房，经加热和与晚期含矿岩浆热液混合平衡，形成对流循环的成矿流体，并泵送至火山喷口或火山喷口斜坡控制的继承性成岩断裂系统，向上喷流（热泉）。在水岩界面下沉淀出大量成矿元素，形成矿体和对周围火山岩的热液蚀变岩筒，并后期构造变形变质显著。
六、找矿预测
北祁连山与陆缘弧裂解作用（岛弧裂谷）有关的金属矿床，除白银铜多金属矿床外，清水沟—白柳沟地区也存在类似白银铜多金属矿床的成矿条件，并已有工业矿体发现，是重要的有利找矿区。同时，在北祁连造山带应注意发现新的陆缘弧单元，进而确定勘查白银式铜及多金属矿床的靶区。
早期陆缘弧（裂谷）铜、铅、锌成矿组合（白银、小铁山—清水沟）视频
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