Question

岩浆-热液成矿系统

Answer 1

岩浆-热液成矿系统可以常见的花岗岩类有关的成矿系统为代表。与镁铁质-超镁铁质岩相比，花岗岩浆的粘度较大，不利于发生明显的重力分异和熔离作用，但它们含气液较多，成矿元素种类繁多，成矿方式以气液分异为主，交代蚀变作用显著，很有利于矿质尤其是小丰度元素的富集。其成矿深度相对较浅，成矿构造环境多在造山带及克拉通强烈活化区域。这个成矿系统的成矿物质以上升运动为主，也有局部斜向运动或侧向环流。其矿源场、中介场和储矿场的结构基本上是紧凑叠接。对地壳重熔型花岗岩来说，在较深部位（n～20 km）的重熔岩浆区为矿源场，再上部为含矿岩浆岩定位场及其气液活动区，最上部（0～n km深）为花岗岩型、花岗伟晶岩型及岩浆-热液型矿床的储矿场。它们在垂向上构成“三层楼”模式。

在岩浆-热液型矿床的形成过程中，侵入岩体接触带构造经常起到重要作用（翟裕生，1981）。

与花岗岩类有关的成矿系统的聚矿能力很强，矿床数量众多，其主要类型有云英岩型、伟晶岩型、矽卡岩型、斑岩型、热液脉型、角砾岩筒型等，江西德兴铜厂斑岩铜矿、江西西华山钨矿和长江中下游地区的矽卡岩型铁-铜矿如铁山、铜官山等都是代表性矿床。

现以斑岩型矿床为例加以说明。斑岩型矿床是指产在斑岩体及附近大范围分布的浸染状和细脉浸染状矿床，是十分重要的金属矿床类型，之所以重要是因为：①它是世界上Cu和Mo的主要来源；②巨大矿床多，矿石品位虽然较低，但资源量巨大，经济价值大；③产出地段较浅，易于勘查和露天开采。除斑岩型铜、钼、金矿床外，还发现有斑岩型锡矿和斑岩型钨矿。表6-3列举了世界上一些重要的斑岩型矿床。

表6-3 一些重要的斑岩型矿床

斑岩型矿床大多产于与大洋板块俯冲有关的岛弧和安第斯型陆缘岩浆弧的构造背景中，其模式图见图6-5。侵入岩为钙碱性系列（岛弧）和橄榄粗玄岩系列（弧后）。近年来，在青藏高原等陆-陆碰撞造山构造环境中，也发现了重要的斑岩型矿床，如冈底斯带的驱龙斑岩铜-钼矿床，其储量已超过1000万吨，是在陆-陆碰撞期后的构造-岩浆带中产出的，且众多同类型矿床呈带状分布，有重大的经济价值，这说明斑岩型矿床可发生在多种构造环境中。侯增谦等（2010）研究了在中国的大陆环境下形成的斑岩型矿床，见图6-6。

以斑岩型铜矿为代表的斑岩型矿床具有一些重要特点：

图6-5 岩浆弧环境下含矿斑岩形成的深部过程

（据Richards，2003）

图6-6 中国大陆环境斑岩型矿床

（据侯增谦，2010）

1）成矿有关的岩浆岩为中酸性浅成-超浅成斑岩类，大多数属钙碱性系列，即石英二长岩-花岗闪长岩-石英闪长岩，少数属碱性系列，即闪长岩-二长岩-正长岩；有些地区侵入岩体还与成分相当的火山岩共生。

2）岩体多为小型，出露面积近于或小于1 km²；形态多为岩株状，岩石经常具斑状结构；岩体内外伴有角砾岩带，有的矿化角砾岩筒是主要开采对象（图6-7）。

图6-7 斑岩铜矿侵入体的几何形状（PCD为斑岩铜矿）

（据Lickfold et al.，2007）

3）普遍具有强烈围岩蚀变，其分布范围常超出岩体延伸到外围的火山岩或其他围岩，并形成以岩株为中心的蚀变分带，典型的分带从内向外发育钾化带、石英绢云母化带、泥化带及青磐岩化带。

4）金属矿化分布在岩体内或部分在岩体外围岩中；石英绢云母化带常是主要矿化带，在有些矿床中金属硫化物种类、含量也表现有分带性（图6-8）。

图6-8 斑岩矿床的带状构造

5）矿石具典型浸染状或细网脉状构造，金属硫化物微细粒集合体呈星点状散布在蚀变岩石中或分布在石英、碳酸盐类矿物的微细脉组中；矿化地段整体上具有弥散性特点。

6）斑岩型矿床中有单金属的，如单一铜或单一钼矿，也有两种或更多金属可综合利用的，如斑岩铜钼矿以Cu为主的，Cu/（Cu+ Mo）＞74 %，以Mo为主的Cu/（Cu＋Mo）＜5%；有的斑岩铜矿含金以至富金。

7）在气候和地形条件适合的地区，原生低品位铜矿石可经氧化和次生富集提高品位，提升其矿床的经济价值。如美国西部和智利的一些斑岩铜矿因次生富集而得以优先开采。

从以上基本特点可以看出，这类矿床的形成与中酸性岩浆浅成-超浅成侵位的特定地质环境有关，但成矿作用主要发生在岩浆期后，是一类有特色的热液矿床。据N.White（2005）的研究，斑岩型矿床的成因有如下特点：

1）板块俯冲作用产生的富集金属和热流体的岩浆；

2）在挤压作用下，岩浆难以上升侵位，而能在地壳底部进行较充分的化学反应；

3）当由挤压向伸展转换，即构造活动转变为中等应力状态，岩浆能侵位到浅部，抬升并导致上覆岩层的侵蚀；

4）上升到浅表环境，岩浆结晶作用和上覆物质的移去，导致岩浆中挥发组分的饱和；

5）岩浆侵入体外壳的超压震裂，使流体逃逸受限于一定空间；

6）温度、压力下降，使金属硫化物在裂隙系统内沉淀。

总的认为，斑岩矿床产于适当的构造环境包括应力释放和相应的隆升，应力释放导致岩浆快速上升到浅部就位成岩株状，强烈隆升致使浅部就位处在低压条件，促使流体饱和。所以低压环境和流体饱和是斑岩矿床形成的基本条件。斑岩矿床的源-运-储过程见图6-9。

下面以江西德兴斑岩铜矿床为例加以说明：

德兴斑岩铜矿位于江西东北部德兴市境内，该区地处扬子地块北部江南隆起的东缘，有区域性赣东北大断裂通过，隆起区出露前震旦纪浅变质火山-沉积岩系，矿床附近主要有浅变质凝灰质板岩和凝灰质千枚岩夹千枚岩、碳质板岩，外围有中生代中酸性火山岩和碎屑沉积岩。燕山期岩浆活动强烈，有侵入基底变质岩系中的浅成-超浅成斑岩体、次火山岩和伴随的火山熔岩与火山碎屑岩。

德兴矿区内有三个矿床分别与铜厂、富家坞、朱砂红三个浅成斑岩体有关（图6-10）。岩体规模均较小，出露面积分别为0.7 km²，0.16 km²和0.06 km²，呈似筒状向北西西方向侧伏，岩性为花岗闪长斑岩。各矿床的主要矿体均产于花岗闪长斑岩体的浅侧部，沿接触带内外分布呈倾向北西的空心筒状，在水平面上呈环状或半环状，大矿体较规整，延伸可超过1000 m。

铜厂岩体较大，矿体也大。斑岩上接触带的矿体厚度大，延伸稳定，下接触带矿体较小，延深也小。富家坞岩体较小，上下接触带矿体规模相近。朱砂红浅部见枝丫状岩脉群，矿体产于隐伏岩体的接触带，为透镜体群。前两个矿床铜产量三分之一产于岩体，三分之二产于接触带围岩中，后一个矿床二分之一在岩体中，二分之一在外接触带围岩中（图6-11）。大量矿石产在斑岩体的围岩中，这是铜厂铜矿的一个特色。

图6-9 斑岩矿床的源-运-储过程示意图

（据Richards，2003修编）

PCD—斑岩铜矿的缩写；

A—大量的含矿质岩浆生成，在地壳底部的混合作用带发生部分熔融，熔融体通过剪切带内岩墙运移到上地壳；B—挥发分出溶作用，岩浆上升达到中性浮力层位，火山作用停止（？），挥发分在结晶分异过程中出溶（包括镁铁质岩浆）

矿床围岩蚀变广泛而强烈，有钾长石化、钠长石化、黑云母化、硅化、绢云母化、水白云母化、伊利石化、绿泥石-绿帘石化、碳酸盐化等。矿体主要分布在石英-水白云母化带（或石英-绢云母化带）中，矿化与蚀变作用强度有关。矿石有浸染型、细脉浸染型和细脉型，以细脉浸染状最多。主要金属矿物有黄铜矿、黄铁矿、辉铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿。在矿体中辉钼矿-黄铜矿-方铅矿-闪锌矿也有一定分带，黄铁矿则是贯通各带的矿物。原生硫化物铜矿石占总产量85%～90%，有少量为次生硫化物铜矿石。铜矿石品位为0.4%～0.5%。综合利用的元素有Mo，Au，Ag，Re，S。

赣东北斑岩铜矿床成矿地质背景与板块俯冲边缘岩浆弧无明显关联，而与江南地块基底断裂受到中生代燕山期大陆边缘构造活动影响引起岩浆活动密切相关，属于陆内造山环境的斑岩型矿床。

图6-10 德兴斑岩铜（钼）矿田地质图

（引自芮宗瑶等，1984）

1—前震旦系九都组第四岩性段；2—前震旦系九都组第三岩性段；3—前震旦系九都组第二岩性段；

4—前震旦系九都组第一岩性段；5—绿泥石（绿帘石）-水云母化千枚岩（变质凝灰岩）；

6—绿泥石（绿帘石）-水白云母化千枚岩（变质凝灰岩）；7—石英-水白云母化千枚岩（变质凝灰岩）；

8—6和7未分；9—石英-水白云母化花岗闪长斑岩；10—绿泥石（绿帘石）-水云母—钾长石化花岗闪长斑岩；11—绿泥石（绿帘石）-水云母-钾长石化花岗闪长岩斑岩；12—石英闪长玢岩；

13—变质辉绿岩；14—辉长-辉石岩；15—细粒长英岩；16—接触角砾岩；17—地质界线；

18—片理产状；19—蚀变带界线；20—背斜和它的倾伏方向；21—向斜和它的倾伏方向；

22—断层；23—黄铁矿矿山