斑岩型铜金矿床研究新进展

1、斑岩型铜金矿床研究新进展摘要：斑岩型铜(金)矿床大都在造山带构造环境内产出，其中许多矿床与消减板块边缘的深成岩浆活动或火山作用具密切的成因联系。具经济价值的斑岩型铜金矿床既可在岛弧环境中，也可在大陆边缘产出。尽管其成矿时代多集中在中新生代，但是古生代和前寒武纪斑岩型铜金矿床实例也偶见有报道。 大量统计数据表明：斑岩型铜金矿床是铜或金矿床最重要的工业类型之一，在北美科第勒拉造山带，斑岩型铜矿床约占各类铜矿总储量的80%，斑岩型金矿床约占各类金矿床总储量的60% ，此外，从斑岩型铜金矿床回收的银约占全部银产量的30%。斑岩型铜金矿床在金属矿产资源开发利用过程中占有举足轻重的地位。 本文拟对近年来斑岩型铜金矿床研究的新进展进行简要总结，对斑岩型金属矿床的定义、产出环境、地质与地球化学特征进行讨论，进而提出斑岩型铜金矿床成因模式与找矿标志。关键词：斑岩型铜金矿床；成矿机理；地质特征；找矿标志New Advances on Porphyry Copper and Gold Deposits Abstract: Worldwide，porphyry copper and gold deposits

2、 occur in orogenic belt，and many are related to subduction-generated plutonism and volcanism at plate margins，Studies show that more than half the worlds gold reserves and 80% of the worlds copper reserves were in porphyry deposits. Today，exploration for copper-gold porphyries is in high gear. This paper attempts to make a summary of the major progresses on theoretical studies and exploration of the porphyry copper and gold deposits. The definition of the term “porphyry deposit” will be consider

3、ed first，then classification. The distribution，ages，geological setting，related intrusive rocks and deposit features will be described. The genesis and exploration criteria will also be discussed.Key words：Porphyry copper gold deposit；Ore-forming mechanism；Geological feature；Prospectingcriteria0 引言斑岩型矿床作为一种最重要的铜钼和铜金矿床类型，为世界提供了50%以上的金属铜资源。鉴于斑岩型矿床在科学上和经济上的重要性，几十年来，人们一直对其倾注了巨大的热情，并取得了斐然成绩。以著名的岛弧-斑岩成矿模型为核心的成矿理论不断完善，在其理论指导下的找矿实践不断取得重大突破。纵观斑岩型矿床的研究历史，可概略地归纳为三个阶段：一、世纪七八十年代，注重于矿床特征、蚀变系统和矿床成因研究；二、20世纪90年代

4、，聚焦于成矿环境和构造控制研究；三、本世纪初，更加关注于成矿地球动力学背景研究。最近十多年来，在斑岩型矿床的斑岩成矿环境、找矿机理、地质特征等研究方面，均取得了诸多新认识和新进展，大大地拓展了人们对斑岩成矿系统的理解和认知，特别是近年来的新观察与新发现，更加激起了人们的浓厚兴趣，并为深入研究斑岩型矿床注入了新的活力。本文主要就近些年来的最新进展予以概述。1 斑岩型金属矿床的定义斑岩型金属矿床是“与侵入岩有关金属矿床”家族的重要成员之一，其形成作用与岩浆活动具密切时空分布关系。鉴于地壳演化与金属成矿作用的复杂性，在一些矿集区（或带)很难将斑岩型和其他侵入岩类金属矿床划分开来。到目前为止,尽管尚未找到一种较为简单的分类判别准则，只是矿床地质学家总结出了斑岩型金属矿床的一些地质特征。 2 矿床特征 斑岩矿床的特征是,细网脉和裂隙控制浸染状铜唱铁硫化物矿物广泛散布于斑岩侵入体及其中性围岩的巨大范围,与含钾硅酸盐、 绢云母/青磐岩等蚀变岩共生，次为高级粘土化蚀变岩。在斑岩系统中 ，成矿小岩体与广泛散布的岩浆唱热液蚀变和矿化有密切的时空关系 。斑岩型铜矿床的规模大，一般几百到几千百万吨；中低品位，

5、铜品位为0.31.5。多数富金斑岩矿床存在于环太平洋带中，金品位为(0.31.6)10-6。表1列举了经典型斑岩铜金矿床基本地质特征。3 斑岩型铜金矿床成矿地质环境3.1构造环境尽管斑岩型铜金矿床产出的大地构造单元多种多样，但是大地构造对斑岩型铜金矿床的控制作用是显而易见的，这主要表现在以下几个方面：（1）大多数斑岩型铜金矿床都产在不同构造单元的交接部位，特别是大洋板块与古陆块俯冲带的陆块一侧。这些交接部位通常发育有深断裂，其切割深度可达岩石圈。（2）部分斑岩型铜金矿床在优地槽褶皱带和陆块内部产出，它们要么同造山期或造山晚期钙碱性岩浆活动有关，要么受基底深大断裂控制。（3）西利托(1987)认为，大约有85%的斑岩型铜金矿床与俯冲板块的张性构造活动有关，低角度和快速的板块俯冲是超大型斑岩铜金矿床形成的关键所在。部分地质学家也指出，斑岩铜金矿床是局部岩浆活动的产物，与板块俯冲的角度和速率毫不相干。3.2含矿侵入岩特征一般来讲,大多数含铜金斑岩属安第斯型(又可I型或磁铁矿型)花岗岩类侵入岩.含矿侵入岩体的规模变化很大，它们既可呈群或带出现，也可作为单独的复式岩体存在，侵位深度多为2km，最

6、深达4km。从矿物组份上看，含矿侵入岩多为中性火成岩，从岩体的边部到中心，长英质矿物组份明显增高，镁铁质组份相对减少，其中最常见的镁铁矿物为角闪石和黑云母，副矿物主要为磁铁矿、磷灰石、锆石和褐帘石。 在岩石化学方面,含矿斑岩体的SiO2、TiO2含量相对较高,并且见有斜方辉石或刚玉标准矿物分子。另外，含矿侵入岩的87Sr/86Sr初始比值变化范围为0.704-0.706，属幔源或深源岩浆上侵定位的产物。3.3 形成时代尽管一些前寒武纪金属矿床也被划分为斑岩型矿床，但是具有确凿证据的最古老斑岩铜金矿床的形成时代为古生代。对于绝大多数钙碱性斑岩铜金矿床来讲，其形成时代为中生代，第三纪或更年轻。相比之下，许多碱质类斑岩型铜金或金矿床的形成时代为早侏罗世。需要指出的是，在斑岩型铜金矿床集中区，不同期次和各种规模岩浆岩分布广泛，极为发育，铜金矿化往往同最年轻一期的侵入岩相有关。另外，铜金矿床的形成时间往往滞后于侵入岩体,时间差变化范围为0.5Ma-3Ma。4斑岩型铜金矿床基本地质特征根据不同的分类原则，可将斑岩金属矿床划分为若干类型，最常见的分类方法有:(1)根据含矿斑岩体的形态、岩性组合和形成

7、深度,可将斑岩矿床划分为经典型、火山岩型和深成岩型；(2)依据成矿主岩化学性质,可将其划分为钙碱质和碱质类矿床；(3)根据金属元素组合,可将其划分为斑岩铜矿床、斑岩铜钼矿床、斑岩钼矿床、斑岩铜金矿床、斑岩金矿床、斑岩铜钼矿床和斑岩钼金矿床。这里我仅对第一种分类方案、富金斑岩金属矿床和碱质类斑岩铜金矿床进行介绍。4.1经典型斑岩铜金矿床 此类矿床大都与浅成超浅成复式侵入杂岩体有关，赋矿围岩可以是斑岩体、火山岩，也可以是与岩浆活动无关的沉积岩。在矿田或矿区范围内，各类岩脉和角砾岩分布广泛，极为发育。从矿床热液蚀变分带看，矿体的核部为钾化带，向外为石英-绢云母-碳酸盐-黄铁矿(千枚岩化),最外侧为绿泥石-碳酸盐-绿帘石(青盘岩化)。美国西南部和加拿大不列颠哥伦比亚省的一些大型-超大型斑岩铜金矿床以及我国德兴、玉龙和多宝山斑岩铜矿床均属经典型斑岩铜或铜金矿床。经典型斑岩铜金矿床基本地质特征列于表1，代表性平面和剖面地质图见图1。4.2火山岩型斑岩铜金矿床此类矿床主要在古火山喷口的根部带内产出，含矿火山岩既可以是钙碱系列的，也可是碱质系列。二者在空间分布上大都伴生有浅成 超浅成侵入岩株、墙、枝和

8、脉群。铜金矿化一般在各类火山岩、角砾岩和岩脉内部及旁侧产出，青盘岩化可从矿体中心地带一直延伸到围岩中。火山岩型斑岩铜金矿床基本地质特征列于表1，代表性平面和剖面地质简图见图2。4.3深成岩型斑岩铜金矿床此类矿床主要在深成岩体(岩基)内产出，局部地段发育有大量的岩脉和角砾岩。具有工业价值金属矿床的元素组合主要为铜钼，金含量相对较低(通常1g/t)。在热液蚀变方面，矿体的核心部位为硅化带，向外依次为钾化带、泥化带、千枚岩化带和青盘岩化带。最典型的实例为加拿大海兰德谷和澳大利亚凯蒂亚大型铜钼或铜金矿床矿集区。深成岩型斑岩铜金矿床基本地质特征列于表1，代表性平面和剖面地质简图见图3。 4.4富金斑岩金属矿床近几年来,随着黄金采、选、冶技术的飞速发展,与侵入岩有关的各类低品位、大吨位金矿床的找矿勘查与理论研究工作正在倍受人们的关注,其情景如同七十年代中期地质学界关注斑岩型金属矿床一样。西利托(1989)曾指出,如若某一斑岩金属矿床的金含量大于0.4g/t,那么,这一矿床可称为富金斑岩矿床。实际上，许多富金斑岩矿床的平均黄金含量大都在2g/t以上。富金斑岩体多为一些超浅成的I型(或磁铁矿系列)花岗

9、岩类,代表性岩体多为直径1km-2km的筒状复式岩株,成岩时代为第三纪。在西南太平洋和南美洲一些国家,含金斑岩株侵位于同期层状火山岩地层中,其岩石化学组份多为钙质、高钾钙碱质或富钾碱质,钙碱质含金斑岩体较为少见。大量统计数据资料表明,多数含金斑岩株以富磁铁矿为特征,氧化亚铁和三氧化二铁比值大于0.5，另外，磁铁矿/黄铁矿比值也远高于其他类型金矿床。富金斑岩矿床多以发育有中等程度泥岩化(绢云母粘土绿泥石)和钾硅酸盐蚀变以及缺失千枚岩化为特征。就斑岩型金矿床矿集区的金属分带特征来看,此类矿床的外围常常产出有含贵重金属元素的贱金属矿床，浅成低温热液金或铜矿床、富贵重金属元素的砷铋碲钨矿床、角砾岩为主岩的金矿床和热液型铜砷金矿床。富金斑岩型金属矿床与其他类型金属矿床的空间分布关系见图4。4.5碱质类斑岩铜金矿床此类铜金矿床主要分布在北美科第勒拉造山带、澳大利亚拉契兰造山带和西南太平洋重要岛弧构造环境中。含矿岩体和矿床的形成时代多为中新生代。尽管岩体的规模和侵位深度与前述几类含矿斑岩体并无明显差别,但是含铜金岩体在化学成份上属碱质或橄榄玄粗质。含矿斑岩体以具斑状结构,多期次侵位,角砾岩发育和高铜铁硫化物含量为特征。在个别斑岩铜金矿床,热液角砾岩和浸染状铜金矿化分布广泛,相比之下,含铜金石英脉、网脉和千枚岩化并不常见。在大地构造环境方面,碱性侵入岩或橄榄玄粗岩中心大都呈线状分布,并且与不同规模转换断层有关。索罗门(1990)指出,南亚太平洋地区的富金岩浆活动与岛弧的倒转、晚期拉张、走滑断裂或其他深位断裂活动有关。尼尔逊(1991)认为,板块俯冲方向和角度的改变很可能是诱发碱性岩浆活动的直接原因。在北美科第勒拉造山带,当南东北西方向的板块俯冲作用为近东西向俯冲裂谷所取代时,那么就很可能形成不同规模的转换断层,并且由此诱发高钾、铷和锶含量的橄榄玄粗质岩浆活动。因此,岛弧或古大陆边缘的转换断层发育区是开展金矿床找矿勘查的重点地带。需要指出的是,在西南太平洋斐济和巴布亚新几内亚,浅成低温热液金矿床的深部常常存在有富金斑岩体

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