与早古生代海底火山作用有关的铜多金属块状硫化物矿床是祁连山最显著的成矿特色（宋叔和，1985；孙海田等，1997），以白银厂铜多金属矿床为代表，50年来的勘查找矿工作取得了重要的成效，已发现矿床、矿点百余处，勘探成型的矿床10余处（图4-3），且以中小型矿床为主，目前已知该带中最具工业价值的矿床还是白银厂矿田。
总体来说，祁连山块状硫化物矿床主要可分为两类：一类是与中酸性火山岩或中酸性、中基性火山岩相关的矿床，类似于日本的黑矿，如白银厂、尕大坂、浪里克等为代表，其成矿环境应是大陆裂谷或岛弧裂谷拉张环境；另一类是与基性火山岩相关的矿床，类似于塞浦路斯型矿床，成矿元素为富铜型或铜锌型，铅含量低，如石居里沟、九个泉、老虎山等，形成于洋壳的扩张环境。祁连山块状硫化物矿床以前一类为主，后一类由于成矿规模较小，一直不为重视，近年来随着北祁连中西段石居里沟富铜矿床规模的进一步扩大（李文渊等，1999；夏林圻等，2001），而受到关注。
两类矿床的形成均与火山岩浆流体有关（Yang et a1.，1996；李文渊等，1999），火山岩浆流体提供了大量聚集的铜、铅、锌、金等金属元素，应该说不论洋底还是陆上，凡是有火山喷发的地方均有形成此类矿床的条件，只是不同源的火山岩浆脱气形成的火山岩浆流体，所含金属元素的不同而造成成矿类型的差异。陆上（大陆裂谷）或过渡壳（成熟岛弧裂谷）火山岩浆熔融有大量硅铝层的物质，更富含水，易于陆壳铅元素的富集，洋壳（洋脊或弧后扩张脊）火山岩浆，系上地幔部分熔融岩浆源，缺少陆壳物质的加入，贫铅而仅富集铜、锌。
图4-3 祁连山块状硫化物矿床和岩浆铜镍硫化物矿床地质分布图
块状硫化物矿床的形成机理颇多争议，深入对石居里沟富铜矿床的勘查研究，发现矿化显著受火山机构制约的火山喷口的控制（李文渊等，1999；夏林圻等，2001），成矿作用发生于火山作用间歇期或火山喷发结束初期，携带大量成矿金属元素的火山岩浆流体与海水、地表水作用形成成矿热液系统，在岩浆热动力作用下循环喷流成矿，因此，形成的矿体总体形状应是一个呈“蘑菇状”的外形，就与洋壳的扩张环境相关的石居里沟等塞浦路斯型富铜矿床而言，一般茎部矿体呈角砾状、块状矿石，外缘为浸染状矿石，富铜，锌含量较低，矿体产状切穿火山岩层，而蘑菇顶翼部矿体多呈似层状或块状，但铜含量低，锌含量增高，表现为锌高于铜，矿体产状多顺层分布（杨合群等，2002）。值得注意的是，祁连山块状硫化物矿床形成于早古生代，矿床形成后遭受多期构造作用改造，原生构造与变形构造并存，现存的矿体形态不可能套合原生的产状形态。研究矿床的后期改造和变形，有助于矿产地的有效勘查。石居里沟矿床应是弧后次生洋壳扩张环境幔源基性火山作用的结果。祁连山白银厂式矿床的找矿勘查工作已较为深入，而石居里沟式矿床的勘查研究工作还亟待加强。
（一）与大陆裂谷环境长英质火山岩有关的铜多金属块状硫化物矿床
目前祁连山已确认的该类矿床（田）仅白银厂和清水沟-白柳沟两处。白银厂是祁连山发现最早和最重要的铜多金属块状硫化物矿田，同时也是中国最早发现的铜多金属块状硫化物矿床（黄铁矿型铜矿床），前人已进行了较为深入的研究，并有论著详述（宋叔和，1955；夏林圻等，1998，2001；孙海田等，1993；彭礼贵等，1995；李向民等，2000等），笔者为方便对比祁连山VHMS成矿特征，仅摘其新的认识特征予以简述。
白银厂矿田位于北祁连山新元古代-早寒武世石灰沟-白银厂裂谷东延部分，构造环境演化上又叠以奥陶纪的岛弧。矿田产于大陆裂谷早期双峰式细碧角斑岩系中的石英角斑岩类的火山碎屑岩内（图4-4）。分别由折腰山（Cu-Zn型）、小铁山（Pb-Zn-Cu型）两个大型，火焰山（Cu-Zn型）一个中型和四个圈（Pb-Zn-Cu）、铜厂沟（Cu-Zn型）两个小型等块状硫化物矿床组成（图4-5）。矿田火山岩是典型的中心式喷发作用产物，其中折腰山、火焰山铜多金属矿床代表了拉薄陆壳地幔柱重熔岩浆爆发间歇期早期火山岩浆流体作用的结果，小铁山铅锌矿床则反映了稍晚期火山岩浆流体的成矿显示。
图4-4 白银厂铜多金属块状硫化物矿区及外围地质略图
据邬介人等（1994）、彭礼贵等（1996）研究，白银厂矿田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4-5）。矿田古火山穹隆，卫星图像上表现为大的环型构造，酸性火山岩居中，周边为基性和中性火山岩，喷发沉积岩系环绕的椭圆形产出特征。中心的酸性火山岩在1600m水平中段其面积向四周扩大，构成一个上小（1900～2000m标高）下大（1600m标高）、地表被剥蚀的上截锥状体。
折腰山矿床是一个大型古火山口（图4-6），东西长逾2km，南北宽1.2km以上。广泛出露的晶屑凝灰岩和凝灰质角砾集块岩呈围合之状，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，并综合判断为火山作用晚期的产物。折腰山大型铜-锌矿床和火焰山中型铜-锌矿床直接产于西部喷发中心的古火山喷口或其附近，而铜厂沟小型锌-铅-铜矿床则直接产于东部喷发中心的古火山喷口附近，小铁山大型铅-锌-铜矿床和四个圈铅-锌-铜矿床则产于其火山喷口斜坡，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，且与石英钠长斑岩相伴产出，受继承性成岩断裂系统控制。
图4-5 白银厂矿区古火山机构地质简图
图4-6 白银厂折腰山火山岩相地质简图
白银厂矿田普遍发育矿柱是其显著特点。折腰山矿床具有特征的“含铜磁黄铁矿矿筒”。矿筒平面呈30m×50m，呈不规则椭圆形，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；矿简中心为磁黄铁矿、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，其特征与现代大洋“黑烟筒”“有相似之处。折腰山、火焰山矿床的柱状矿体可分为简单柱状体和复合柱状体，小铁山矿床块状矿石同样呈柱状和板柱状矿体特征，这一特征充分反映了热液对流循环成矿的成因，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。
白银厂矿田的围岩蚀变有重晶石化、石膏化，与日本“黑矿”类似。矿田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。矿田细碧角斑岩系稀土元素含矿石英角斑凝灰岩（La/Yb）N值13.086～5.978，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在矿体旁侧最高，随后降低。
白银厂矿田的矿床成因，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，海底热液对流循环成因的认识占主导地位（夏林圻等，1998）。普遍认为折腰山铜-锌矿床为火山喷口型成因矿床，小铁山铅-锌-铜矿床为火山喷口斜坡型成因矿床。认为白银厂矿田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。
清水沟-白柳沟矿田20世纪70年代末发现，夏林圻等（1998，2001）、任有祥等（2000）认为该矿田完全可以和白银厂相对比。矿田位于青海祁连县境内，地质上归为北祁连洋的俯冲杂岩带（许志琴等，1994），该俯冲杂岩带由火山岩组成单位和蓝闪片岩为标志的俯冲杂岩单位组成。清水沟-白柳沟矿田产于其中的火山岩组成单位中，该火山岩区域地质调查划归中寒武世的黑茨沟群，成岩时代中寒武世（Sm-Nd等时线年龄545.12±40.95Ma，夏林圻等，1998，2001），主要由细碧岩（基性火山岩）和石英角斑岩（中酸性火山岩）组成。矿田被两个俯冲杂岩带隔开（图4-7），已鉴别出两个受后期推覆构造改造的古火山穹隆构造，东段大柳沟-白柳沟古火山穹隆构造和西段的石头沟-香子沟古火山穹隆构造。任有祥等（2000）认为大柳沟-白柳沟古火山穹隆构造存在三个喷发中心，石头沟-香子沟古火山穹隆构造鉴别出了一个喷发中心。
图4-7 清水沟-白柳沟地区海相火山岩相地质简图
清水沟-白柳沟矿田共发现铜多金属块状硫化物矿床（矿点）12个，自西而东铁矾沟矿点、哈熊沟矿点、五名沟西矿点、雪鸡沟矿化点、下柳沟西山梁矿点、下柳沟矿床、弯阳河矿床、下沟矿床、白柳沟矿点、郭米寺矿床、尕大坂矿点和香子沟矿床（图4-7）。除香子沟硫铁矿床外，其余矿床、点均分布于大柳沟-白柳沟古火山穹隆构造中。对这些矿床、点的分析研究发现，矿化形成于火山穹隆周边，成矿部位位于酸性火山岩和基性火山岩界面的酸性火山岩中。这一特点反映了成矿流体活动的时空范围和成矿空间。值得一提的是清水沟-白柳沟矿田的成矿酸性火山岩较白银厂明显变质程度低，后者已变质成片岩，是成岩成矿时代上的差异还是构造部位的不同所致，尚待进一步研究。
（二）与岛弧裂谷环境长英质火山岩有关的铜多金属块状硫化物矿床
北祁连分布广泛的岛弧火山岩，Sm-Nd和Rb-Sr等时线年龄测定，跨越整个奥陶纪（486～445 Ma）。认为与中奥陶统的中堡群、车轮沟群中的火山岩相当（夏林圻等，1996）。青海门源县浪力克铜矿应属该岛弧环境的VHMS矿床，矿体赋存于冷龙岭下奥陶统下部火山岩组内中基性火山岩-沉积岩系内。火山岩-沉积岩层可划分为上下两个岩性段：上岩性段由偏碱质安山岩、安山玄武岩及其含角砾、凝灰质岩石夹流纹岩、结晶灰岩、板岩等组成，有闪长玢岩的侵入。在火山-沉积岩层位出现矿化带（北带），可能属构造的原因，未沿走向连续延展；下岩性段由偏碱性-钙碱性中性-中基性火山熔岩、凝灰熔岩、角砾熔岩及似层状透镜状次火山岩（闪长玢岩）组成。主矿带（南带）长约1600m，延伸和区域构造线方向与地层产状基本一致，矿体呈似层状、叠瓦状、透镜状赋存于次火山岩（闪长玢岩）及火山岩层中，矿体中有许多带状及透镜状围岩夹层（图4-8、4-9）。矿体有明显的膨缩、分叉、复合现象。近矿围岩有强烈的硅化，由黄铜矿、少量辉铜矿、石英、长石和绿泥石组成。铜平均品位0.53%，锌、铅、金、银很低，显示其稠密浸染状-稀疏浸染状贫铜矿床的特点。对矿床类型的认识，有火山-沉积变质型、斑岩型、次火山热液型等之说。反映了与岛弧火山岩有关的块状硫化物矿床的特点。
图4-8 青海浪力克铜多金属块状硫化物矿床矿区地质图
图4-9 青海浪力克铜多金属块状硫化物矿床剖面地质图
岛弧火山岩系是北祁连山分布广泛的岩石，岩石组合从碱性、拉斑质到钙碱性系列岩石均有产出，为成熟岛弧的火山岩特征，除块状硫化物矿床浪力克中型矿床外，尚有与浅成热液有关的寒山贵金属矿床（后期构造热液再富集）分布，它们应分属中部成矿体系（块状硫化物矿体）和上部成矿体系（浅成热液贵金属矿体），预测应有发现下部成矿体系——斑岩型低品位铜矿的可能。
祁连山块状硫化物矿床形成于岛弧环境的还有南祁连的锡铁山铅锌矿床，可见岛弧环境成因的矿床，铅成矿元素的富集是显著的。
产于奥陶纪扣门子组火山岩带的细碧岩（基性火山岩）中的红沟矿床，成矿特殊。矿床成因认识，前人有较多分歧：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（李喜曾，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）。综合矿床的特征，再考虑整个北祁连造山前构造演化格局，本书认为很可能是残存的北祁连早古生代洋南岸被动陆缘裂谷或向活动陆缘转化火山作用的环境，为过渡壳构造环境的VHMS矿床类型，但尚需进一步研究。
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，在青海省门源西南39km的大红沟地区。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。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。
红沟矿床的容矿火山岩为细碧岩-角斑岩-石英角斑岩岩石组合，具双峰式火山岩特征。由于有超基性岩块、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，还分布有三叠系红色砂砾岩，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，故矿区为挟持于前震旦系之间的晚奥陶世海相火山-沉积岩系（图4-3）。晚奥陶世海相火山岩系，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山西南侧再次出露，长约45km，宽3～5km。火山岩系为细碧岩-角斑岩-石英角斑岩组合，矿区内沿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、花岗闪长岩等侵入体。
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）的直接容矿围岩为细碧质火山岩。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、透镜状及脉状（图4-10、4-11），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、毒砂等中高温的组合。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其产状。同时细碧岩层的膨缩与矿体（群）的累计厚度具相关性。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4-10 青海红沟铜多金属块状硫化物矿床矿区地质图
图4-11 青海红沟铜多金属块状硫化物矿床矿区地质剖面图
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10个，其中规模大者10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黄铜矿矿石组成。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，并为后期断层截切。
矿石以原生矿石为主，以含铜黄铁矿矿石为主，黄铜矿石、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。主要为块状矿石，浸染状矿石次之。
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，还以铜磁铁矿、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矿体相对较贫。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%。
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em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。
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‰（李嘉曾，1986），总体上属低正值范畴。较富重硫的原因，则可能与较晚期主成矿阶段海水硫的参与，热卤水温度相对低，受热干扰程度小而保存的分馏特征。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，不是单阶段成矿的结果。红沟矿区稀土元素研究结果（李嘉曾，1986）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和容矿岩石（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。