白银厂铜多金属矿田研究新认识

地质科技室主任  郭小刚

甘肃白银厂铜多金属矿田作为中国最大的海相火山岩容矿块状硫化物（VHMS）矿集区，自20世纪50年代发现以来，一直是地质研究与资源勘探的热点。近期，为有力提升我局新一轮找矿战略行动时效，院地质科技室根据地质找矿“找什么、哪里找、怎么找”大讨论方案，联合兰州大学等科研团队系统梳理了该矿田的成因机制、成矿模式及最新勘探进展，为深部找矿提供了重要科学依据。

一、矿床成因与成矿模式：多层次演化揭示资源潜力  

白银厂矿田的形成与古生代北祁连构造带的复杂地质活动密切相关。研究指出，其成矿过程可分为三个阶段：  

1.中晚寒武世成矿前阶段：古陆壳拉张裂解，形成裂谷性火山岩，低温热液携带硫、铅等元素喷出海底，为后续成矿奠定物质基础。  

2.奥陶纪主成矿阶段：板块俯冲形成岛弧裂谷至弧后盆地过渡环境，长英质岩浆携带挥发分（H₂O、S、Cl）及金属元素向上迁移。随着物理化学条件变化，形成下部脉状矿体、中部浸染状矿体及上部块状矿体的独特矿化空间结构。东西部矿体因岩浆源区、流体组成的差异，呈现不同的矿石组分特征。  

3.志留纪—泥盆纪成矿后阶段：区域褶皱变形与变质作用导致矿体位移或破坏，但同时也可能形成次生矿化。  

二、地球化学与同位素：解码成矿物质来源  

通过全岩微量元素、稀土元素及硫、铅同位素分析，研究团队明确了成矿物质的“双源混合”特征：  

1.硫同位素（δ34S）：矿石硫主要来源于地幔岩浆（δ34S均值约4‰），部分受陆壳硫混染，块状矿体中重晶石的硫则显著富集海水硫（δ34S均值24.29‰）。  

2.铅同位素：显示地幔与地壳混合来源，佐证了岩浆上升过程中地壳物质的加入。  

3.稀土元素配分模式：西部折腰山—火焰山矿区酸性岩呈现右倾型轻稀土富集，而东部小铁山—铜厂沟矿区则呈平坦型，反映其形成于岛弧裂谷向弧后盆地的过渡环境。  

三、流体包裹体研究：成矿流体的“温度密码”

流体包裹体分析揭示了成矿流体的演化路径：  

1.脉状矿体：以高温（200–400℃）、中高盐度的岩浆流体为主，富含CO₂、CH₄等气体。  

2.块状矿体：低温（62–222℃）、中低盐度流体，为岩浆热液与海水混合产物，还原性气体（H₂S、N₂）含量显著升高。  

3.氢氧同位素（δD、δ¹⁸O）：显示成矿流体兼具岩浆水与大气降水特征，深部流体可能经历去气作用，而浅部受海水影响显著。  

研究指出，流体温度与盐度的垂向变化规律可作为识别矿体空间位置的标志，例如高温高盐度包裹体多分布于深部脉状矿带，而浅部块状矿体则以低温混合流体为主。

四、成矿时代与构造背景：锁定关键勘探期  

锆石U-Pb定年显示，矿田内火山岩成岩年龄集中于中晚奥陶世（458–465 Ma），与成矿时代高度吻合。这一时期北祁连处于原特提斯洋俯冲-弧后伸展阶段，火山活动频繁，为VHMS矿床的形成提供了理想的构造-岩浆条件。研究强调，奥陶纪岛弧裂谷（445–486 Ma）与弧后盆地（454–469 Ma）是未来找矿需重点关注的“时间窗口”。

五、深部找矿前景：技术与理论的双重突破 

基于最新研究成果，团队提出以下找矿方向：  

1.深部脉状矿体勘探：针对奥陶纪高氧逸度岩浆热液形成的下部脉状矿带，需结合地球物理（重力、磁法）与地球化学（蚀变分带、微量元素异常）方法，定位隐伏火山通道及次级断裂系统。  

2.块状矿体延伸预测：通过分析海水混合流体的分布范围，建立热液喷流沉积模型，预测浅部块状硫化物矿体的横向展布。  

3.技术创新应用：LA-ICP-MS原位分析、锆石微量元素示踪等新技术，可精准识别成矿母岩与非矿岩石，提高勘探效率。  

此外，研究还提示，矿田东部小铁山等“黑矿型”矿床与西部“黄矿型”矿床的差异（如闪锌矿中In、Cd含量），需制定差异化勘探技术方法组合。

六、挑战与展望：破解深部找矿难题  

尽管研究取得显著进展，深部找矿仍面临诸多挑战：  

1.复杂构造叠加：多期次褶皱与断裂活动导致矿体形态不规则，需借助3D建模技术还原原始成矿结构。  

2.流体混合机制：岩浆热液与海水相互作用的定量模拟尚待深入，以明确成矿元素沉淀的临界条件。  

3.生态保护平衡：矿区地处生态脆弱带，需探索绿色勘探技术，减少环境扰动。  

结语：资源保障与科学探索的双赢  

白银厂铜多金属矿田的综述研究，不仅刷新了对古老造山带成矿规律的认识，更彰显了我国地质学家在资源勘探领域的创新实力。随着深部找矿技术的进步与理论模型的完善，这一百年矿田有望焕发新生，为我国战略性金属资源安全提供坚实保障。未来，如何将实验室成果转化为“地下宝藏”，将是科学与工业界共同书写的下一篇章。