20世纪80年代初笔者开始在龙首山地区开展1∶5万地质填图工作,在填图中对前寒武纪地层形成构造环境的认识一直存在着一个疑惑的问题:作为华北陆块西南缘的龙首山隆起,其构造演化过程中与南相邻的北祁连造山带是一种什么样的关系?限于知识水平未能理出清晰的认识(李文渊,1990,1991)。80年代末师从汤中立院士,他引我进入了铜镍硫化物矿床这样一个瑰丽的研究世界,并开始接触西北地区惟一的世界级超大型矿床——金川铜镍硫化物矿床的研究,在提出金川矿床形成于中元古代早期大陆裂谷拱曲阶段认识中(汤中立等,1995),尽管未阐述其是大陆边缘裂谷还是大陆中裂谷(mid-conti-nentalrift),但实际上已认为属大陆中裂谷,并认定裂解后的南部陆块在祁连山,但未限定裂谷南部陆块可能的南界。事实上,已将龙首山与北祁连中元古代早期以前的地质体联系在一起。90年代后期,在夏林圻研究员的指导下,开始步入北祁连山海相火山岩有关的块状硫化物矿床这一新的研究领域,项目实践中夏林圻研究员提出镜铁山微陆块中朱龙关群变质基性火山岩是大陆溢流玄武岩(夏林圻等,2000),并进而推测其与金川超镁铁岩侵入体是同一岩浆活动的产物,极大地激发了笔者对龙首山与祁连山地质体演化关系构造-岩浆-成矿事件响应的思考,并积极引入到所从事课题的相关内容的研究中。1997年底夏林圻先生引我进入新发现北祁连中西段石居里沟塞浦路斯型富铜矿的研究田地(夏林圻等,1998,2001;李文渊等,1999a,1999b)。对比国外研究发现,不论是“塞浦路斯型”还是“黑矿型”块状硫化物矿床的形成均与海底的火山岩系有关(Franklin et ,1981)。因此,块状硫化物矿床成矿过程中,海水的加入和海底火山作用是肯定存在的,现代海底热液矿床的发现又为岩浆流体对成矿扮演了重要角色提供了证据(Yang,1997,1998)。而且在洋壳环境形成的块状硫化物矿床(以塞浦路斯型矿床为代表),为单一的拉斑玄武岩为赋矿火山岩系,只有相对高含量的Cu和少量Zn,基本不含Pb,伴生有Au;相反,在岛弧或薄的陆壳环境形成的块状硫化物矿床(以黑矿型多金属矿床为典型),赋矿岩石为长英质火山岩和火山沉积岩,因此,矿床中出现大量Pb,并含较多Ag,而Cu、Au相对减少(Hutchinson,1988;Rona et ,1993;Ohmoto et ,1983;Hezig et ,1995)。然而,这些中生代以来或现代矿床的总结认识,当应用于祁连山早古生代块状硫化物矿床的系统研究时,并不能把发现矿石组分作为成矿环境清晰的判断标志。例如,白银厂铜多金属块状硫化物矿床,其中折腰山、火焰山为Cu-Zn组合,伴有少量Au、Ag,而小铁山为Pb-Zn-Cu组合,伴生Au、Ag。但是,矿床整体矿石中Pb含量,可能是判断成矿中有无地壳物质加入的重要信息,这种加入是多渠道的。为进一步深入探索,将雪泉富铜矿床纳入整个北祁连山块状硫化物矿床的形成系统中考察,它是祁连山块状硫化物矿床两个大类的一类,属于与洋壳环境有关的块状硫化物矿床类型。尽管目前尚未发现大的具工业价值的矿床,但具有重要找矿远景,更令人鼓舞的是,西北地区乃至中国大陆古洋壳残余的蛇绿岩带发现日益增多,提供了在其中寻找塞浦路斯型Cu-(Zn)块状硫化物矿床的潜力。十余年在从事祁连山(广义的,包括龙首山地区,见图1-1)岩浆硫化物矿床和块状硫化物两种矿床的调查研究工作中,尽管深知前者是岩浆熔离(不混溶)作用的产物,后者属于热液矿床类型,但其与地壳拉张环境下,上升岩浆作用的密切相关关系,还是不自觉地将它们联系起来认识考虑:为什么形成于三叠纪之前的岩浆铜-镍-铂族硫化物矿床只形成于大陆环境;而形成于整个地质历史时期的Cu-(Pb-Zn)块状硫化物矿床主要形成于洋壳或岛弧环境;也有形成于大陆壳环境的块状硫化物矿床,比如中亚的许多矿床,它们所在的大陆壳环境与形成岩浆硫化物矿床的大陆壳环境有什么根本的不同;当它们同处祁连山形成于不同时代所代表的构造环境和岩浆形成演化就位的本质差异又是什么。搞清这些问题无疑是有意义的。图1-1 研究区交通位置图本研究课题的创新性概括起来主要为:(1)运用构造活动和构造联系的观点,开拓性地将岩浆硫化物矿床和块状硫化物矿床纳入到祁连山统一构造单元进行研究,通过矿床赋存岩石和地球化学信息的追溯,从区域主要金属矿床成矿的角度构建祁连山构造-岩浆作用-成矿演化史,从时空演化的视角认识祁连山与岩浆作用有关的金属硫化物矿床的成矿特征和成矿规律,进而指导进一步找矿实践。(2)利用岩浆铜镍矿化、镁铁-超镁铁岩小型成矿侵入体、相伴火山作用和基底围岩地质地球化学判别的方法,重建中元古代早期祁连山(华北古陆西南部)存在的大规模岩浆作用和成矿事件,与全球早期Columbia超大陆裂解作用相联系(Rogers et ,2002),从大尺度上判断其独特的地质和成矿意义。充分汲取前人成果,进一步从整体信息集成出发,探索其岩浆演化过程中硫化物熔离和萃取金属成矿的机制,并预测祁连山新的最有利成矿靶区。(3)与Rodinia超大陆裂解相联系(Hoffman,1992),在前人研究基础上,进一步探索了祁连山自新元古代晚期至早古生代大陆裂解-成洋-汇聚过程中,不同构造环境可能存在的块状硫化物矿床成矿响应和成矿特征上的差异,着重对形成于洋壳环境的北祁连雪泉塞浦路斯型富铜块状硫化物矿床的形成构造-火山相、成矿特征和找矿标志进行了较为深入的研究,提供了中国该类矿床的一种典型形成模式。并创造性地提出北祁连早古生代洋壳消减聚敛模式存在构造转换,西段为洋壳直接俯冲于陆壳之下形成类似安第斯山型的活动大陆边缘成矿构造环境,中东段则为洋壳俯冲于洋壳之下形成类似马里亚纳型的沟-弧-盆系大陆边缘成矿构造环境,较好地解释了东西两段存在的成矿差异。(4)从区域找矿的有效性上进行了探索。将祁连山成矿带纳入整个西北地区进行成矿类型及成矿强度对比,以此突出找矿重点,在更大构造尺度上认识成矿背景,研究重要成矿类型的成矿规律,借助综合找矿技术,筛选找矿靶区,有序开展不同工作程度的勘查工作。