Question

前寒武纪铜矿床

Answer 1

前寒武纪是铜成矿作用的重要时期。据目前的铜矿储量统计(朱训等，1994，中国有色金属总公司北京矿产地质研究所，1987，陈文明，1994)，形成于前寒武纪时期的铜矿占世界铜矿储量的30%，其中元古宙占26%，太古宙占4%，中国的前寒武纪铜矿占中国铜矿储量的24.4%，其中元古宙占23.5%，太古宙占0.9%(图2-12)。赋存于前寒武系地层中的铜矿占世界铜矿储量的46%，其中元古宇地层占41%，太古宇地层占5%，在中国前寒武纪地层中的铜矿占中国铜矿储量的 40.2%，其中元古宇地层占37.8%，太古宇地层占2.4%(图2-13)。

图2-12 中国及世界不同成矿时代铜矿床储量比例直方图

图2-13 中国及世界赋存于不同时代地层铜矿床的储量比例直方图

前寒武纪铜矿床类型(按容矿岩的岩性分类)主要是沉积岩型、火山岩型、基性-超基性岩型与斑岩-火山岩过渡型，它们各类铜矿储量分别占世界前寒武纪铜矿储量的71.8%、13.8%、10.5%、3.9%；占中国前寒武纪铜矿储量的34.4%、26.5%、20.6%及18.5%(图2-14)。各类铜矿特征简述如下：

1.沉积岩型铜矿床

该类铜矿占世界前寒武纪铜矿储量的71.8%，占中国前寒武纪铜矿储量的34.4%，占世界沉积岩型铜矿储量的77%，占中国沉积岩型铜矿储量的75.1%(图2-15)，并主要形成于元古宙，形成在太古宙沉积岩的铜矿储量分别只占世界及中国沉积岩型铜矿储量的0.1%与0%(图2-15)。因此元古宙沉积岩型铜矿床是前寒武纪铜矿床最重要的类型。

图2-14 前寒武纪不同类型铜矿床储量比例直方图

图2-15 中国及世界沉积岩型铜矿床不同成矿时代储量比例直方图

该类铜矿床产出的构造部位主要是陆块边缘裂谷或裂陷带的边缘，中国的前寒武纪沉积岩型铜矿床主要产于华北陆块与扬子陆块边缘的裂谷或裂陷带(图2-16)。如中条山沉积岩型铜矿(包括胡-篦型、横岭关型及篱笆沟型)产于华北陆块南缘中条山“人字”型裂谷带的两侧(见图5-16)。产于其中铜矿带的容矿岩同位素年龄为1832Ma(Rb-Sr等时线，孙海田等，1990)、2453Ma(锆石U-Pb法，孙大中等，1993)、2357Ma(篱笆沟硫化物Re-Os法)，狼山地区的沉积岩型铜矿(包括霍各乞、炭窑口及东开庙等)产于华北陆块北缘狼山-渣尔泰山中元古代裂谷内，成矿的同位素年龄为1600～1800Ma(Pb模式年龄，李兆龙、丁悌平等，1986，1992)。东川-易门等沉积岩型铜矿产于扬子陆块西南缘的东川 易门裂陷带内(见图5 35)，成矿年龄：658～1805Ma(U-Pb法，罗君烈，1995)。

该类铜矿床的容矿岩主要是由昆阳(会理)群杂色碎屑岩-白云质碳酸盐-黑色砂页岩组成的陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造，矿床及矿体主要赋存于该建造中不同岩相(岩性)的过渡部位(见表5-12)。矿体均呈层状、似层状产出，矿床中的金属矿物具明显的分带，一般由矿体的下部(底)至上部(顶)或矿体的边部到中心，紫色岩石到浅色岩石，其金属矿物分别为：赤铁矿、自然铜带→辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿带→黄铜矿、黄铁矿带→黄铁矿带。伴生Fe、Co、Au、Ag、Pb、Zn等。

2.火山岩型铜矿床

该类铜矿床也是前寒武纪铜矿床的主要类型，它占世界前寒武纪铜矿储量的13.8%，占中国前寒武纪铜矿储量的26.5%，在世界火山岩铜矿中占46%，其中元古宙占32%，太古宙占14%，在中国的火山岩铜矿中占47.8%，其中元古宙42.7%、太古宙占5.1%(图2-17)。

图2-16 中国前寒武纪古构造与铜、镍矿分布示意图

注：古构造底图来自王鸿祯等（1985），矿床名称见附录2。

图2-17 中国及世界火山岩型铜矿床不同成矿时代储量比例直方图

该类铜矿床产出的构造部位也主要是华北陆块与扬子陆块的边缘(图2-16)。产于华北陆块的火山岩型铜矿以辽宁红透山及山西落家河为代表，它们的成矿时代主要为新太古代 古元古代，容矿岩是一套变质的绿岩系。红透山铜矿床产于华北陆块的东北缘矿床形成的同位素年龄为2600～2844Ma(Rb-Sr法等时线，翟明国等，1985，Sm-Nd等时线，沈保丰等，1994a)，容矿岩为清原岩群(鞍山岩群)红透山岩组黑云斜长片麻岩、矽线黑云石英片麻岩及角闪斜长片麻岩，是一套变质的绿岩系，伴生组分为 Zn、Au、Ag、Cd。落家河火山岩铜矿产于华北陆块南缘中条山“人字”型裂谷带的东侧，矿床形成的同位素年龄为2485～2764Ma(锆石U-Pb法，孙继源等1995)，容矿岩是绛县群宋家山组的海相火山碎屑沉积变质岩系(绿片岩系)，包括绿泥片岩、石墨片岩、绢云片岩、角闪片岩及钠长变粒岩等；其中石墨片岩及含石墨的绿泥片岩，绢云片岩是矿体赋存的主要部位，伴生Co、Ni、Zn、Ag、Au、As。产于扬子陆块的前寒武纪火山岩铜矿床以大红山-拉拉厂，铜厂-刘家坪及西裘为代表，它们的成矿年龄主要为古元古代-新元古代，容矿岩主要是一套富Na的中酸性-基性火山-沉积岩系(细碧角斑岩系)。大红山、拉拉厂铜矿产于扬子元古宙陆块西南缘安宁河-绿汁江断裂(裂陷)带的西侧，成矿的同位素年龄为1481(侵入河口群中拉拉厂浅成基性岩体)～2293.5Ma(大红山矿石Pb法年龄，杨应选，1988)。容矿岩是大红山群与河口群的一套由细碧角斑岩-砂页岩-碳酸盐岩组成的富钠的火山-沉积岩系，矿体呈似层状、透镜状产于黑云石英钠长片岩，石榴黑云片岩，石英钠长岩及白云石大理岩，即钠质的中酸性火山沉积岩中。是一个特大型Cu、Fe矿床，伴生Co、Mo、Au、Ag。铜厂-刘家坪-阳坝铜矿产于扬子陆块西北缘的中元古代碧口-勉县裂陷带中，容矿岩为碧口群组富钠的中酸性-基性火山岩及其火山沉积岩系(细碧角斑岩系)，矿体主要赋存于基性与中酸性火山岩的过渡部位，并以中酸性火山岩(石英角斑岩)为主。成矿的同位素年龄为853Ma(刘家坪)～1038Ma(铜厂，何伯樨，1993，黄崇轲等，2001)。矿体呈似层状透镜状产出，目前发现中、小型矿床5处，伴生Cu、Zn、Fe、Co、Au、Ag。西裘火山岩型铜矿产于扬子陆块的东南缘绍兴-江山断陷带中的北东端。容矿岩为双溪坞群中段中基性-中酸性火山-沉积岩系(细碧角斑岩系)，矿体主要赋存于绢云母石英片岩、次生石英岩及千糜岩等变质的中酸性火山、沉积岩中，成矿的同位素年龄为：976.4Ma～802.3Ma(黄有年，1993)。矿体呈似层状、透镜状产出，是一个中型Cu矿床，伴生Zn、Ag、Au、Co、Cd，并具块状硫化物矿床的典型分带，矿体由中心向外的矿石类型为块状Zn、Cu、(Ba)矿石→浸染状Cu、S矿石→浸染状单硫矿石→矿化长英质火山碎屑岩(绢云母石英片岩)。矿石矿物分带为闪锌矿-重晶石-黄铜矿带→黄铁矿-黄铜矿带→黄铁矿带。

3.基性-超基性岩型铜矿床

该类铜矿床占世界前寒武纪铜矿储量的10.5%，占中国前寒武纪铜矿储量的20.6%(图2-18)，在世界基性-超基性铜矿中占79%，其中太古宙占35%、元古宙占44%；在中国的基性-超基性岩铜矿中占66%，并均产于元古宙。该类铜矿床产出部位也是前寒武纪陆块边缘的裂谷(或裂陷带)或断裂带中。容矿岩主要是镁铁质-超镁铁质岩(铁质超基性岩)。成矿的同位素年龄为982Ma(广西大坡岭，硫化物的 Re-Os 法，毛景文，2002)～2242Ma(吉林赤柏松，K-Ar法，傅德彬，1988)。中国该类矿床以甘肃金川、吉林赤柏松、四川冷水箐及广西大坡岭为代表。

图2-18 中国及世界基性—超基性岩型铜矿床不同成矿时代储量比例直方图

图2-19 中国及世界斑岩铜矿床不同成矿时代储量比例直方图

4.斑岩型铜矿床

该类铜矿床在前寒武纪铜矿床中是次要类型，它们占世界前寒武纪铜矿的3.9%，占中国前寒武纪铜矿的18.5%；占世界斑岩铜矿储量的1%，占中国斑岩铜矿储量的11.9%(图2-19)。前寒武纪的斑岩铜矿床在中国属斑岩-火山岩的过渡类型。它产出的构造部位也是前寒武纪陆块边缘的裂谷或裂陷、断裂带，在中国主要产于华北陆块的边缘，以中条山铜矿峪及内蒙古白乃庙铜矿为代表。铜矿峪斑岩铜矿床位于华北陆块南缘中条山“人字”形裂谷的头部(交叉部位)。容矿岩是绛县群骆驼峰组成一套富Mg、Fe的凝灰岩及凝灰质碎屑岩经深源富碱(K、Na)流体交代而成的中酸性斑岩及中基性岩。矿体主要赋存于变花岗斑岩、变石英二长斑岩、绢英岩及变中-基性岩中，是一个多因复合变斑岩型铜矿(陈文明，1996)(详见第五章)。矿床形成的同位素年龄为2108～2947Ma(硫化物Re-Os等时线，陈文明等，1998)。矿体呈似层状、扁豆块及透镜状(图2-20)产出，产状与围岩基本一致，是一个超大型Cu矿床，平均品位0.68%。伴生Mo、Co。白乃庙斑岩铜矿床位于华北中元古代陆块北缘，容矿岩为白乃庙群变质的中酸性火山岩及绿片岩(原岩为一套海相的中基性-酸性火山岩建造)，矿体主要呈似层状、透镜状赋存于绿片岩(占Cu、Mo矿体的64.8%)及英安质熔岩占Cu、Mo矿体34.8%(图2-21)。矿床形成的同位素年龄为：1114～1146Ma(锆石U-Pb等时线，聂凤军等，1993)。

图2-20 铜矿峪斑岩铜矿地质剖面略图

(据山西地质局213队)

1—绢英片岩；2—绢英岩；3—绿泥石片岩；4—变基性岩；5—变花岗闪长岩；6—闪长岩；7—铜矿体及编号；8—铜钼矿体(Mo品位大于0.03%)；9—地质界线；10—断层；11—剥离断层；12—钻孔及编号

综上所述我国前寒武纪铜矿床具以下特点：

1)前寒武纪是我国铜成矿作用的一个重要时期，该时期产出的铜矿占我国铜矿总量的24.2%，特别是元古宙尤为重要，同时与国外相比我国形成于太古宙的基性-超基性岩及火山岩型铜矿相对较少(图2-12)。

2)前寒武纪铜矿床的矿床类型主要是沉积岩型、火山岩型、基性-超基性岩型及斑岩型，它们分别占我国前寒武纪铜矿的34.4%、26.5%、20.6%及18.5%，未见矽卡岩型铜矿。同时该时期形成的斑岩铜矿常为斑岩-火山岩的过度类型，并具层控的特征。

3)前寒武纪铜矿床的矿化类型主要为Cu-Co型(东川、中条山胡蓖型等)、Cu-Ni-Co型(金川、赤柏松等)、Cu-Zn型(红透山、刘家坪、筏子坝一及西裘等)、Cu-Fe型(大红山、拉拉厂、稀矿山及略阳铜厂等)、Cu-Pb-Zn型(霍各乞、东升庙及炭窑口等)及Cu-Mo型(铜矿峪、白乃庙等)。与国外相比我国未找到Cu-Au-U型(奥林匹克坝)铜矿及太古宙绿岩带型(与科马提岩有关)Cu-Ni(Pt)矿床。

图2-21 白乃庙斑岩铜矿35线地质剖面略图

(据内蒙古地质局103地质队)

1—阳起斜长片岩；2—阳起斜长片岩夹绿泥斜长片岩；3—绿泥斜长片岩；4—绿泥斜长片岩夹阳起斜长片岩；5—黑云斜长片岩；6—黑云绿泥斜长片岩夹阳起斜长片岩；7—具角闪残斑的阳起斜长片岩；8—长英片岩；9—矿体

4)前寒武纪铜矿床几乎均位于前寒武纪陆块边缘的裂谷、(断裂)或裂陷带中(图2-16)。我国目前发现的前寒武纪铜矿床均产于华北陆块与扬子陆块，根据成矿条件分析，塔里木前寒武纪陆块边缘的裂陷带，特别是其西南边缘的裂陷带也是寻找前寒武纪铜矿，特别是沉积岩型与火山-沉积岩型铜矿的有利地区。

5)前寒武纪铜矿床，主要类型中的矿体呈层状、似层状、透镜状产出，并具层控的特点。

6)形成于“华北陆块前寒武纪各类铜矿的成矿时代均早于扬子陆块，如沉积岩型铜矿，在华北陆块主要形成于古元古代(中条山横岭关型和胡篦型及狼山地区铜矿床)，同位素年龄为1600(狼山铜矿)～＞2400Ma(横岭关型，根据其上、下地层的同位素年龄)。而在扬子陆块形成的沉积岩型铜矿主要形成于中—新元古代(东川-易门)，同位素年龄为658Ma(烂泥坪)～1805Ma(稀矿山)。火山岩型铜矿床成矿时代在“华北陆块”主要是新太古代(红透山)—古元古代(落家河)，同位素年龄为2485～2700Ma，而形成于扬子陆块的火山岩型铜矿的成矿时代主要是古元古代(大红山、拉拉厂)—新元古代(西裘)，同位素年龄为802～2293Ma。又如前寒武纪的斑岩型铜矿主要形成于华北陆块(铜矿峪、白乃庙)，而形成于扬子陆块的斑岩型铜矿主要是显生宙。前寒武纪的基性—超基性岩型铜矿床也具此特点，产于华北陆块的该类铜矿、主要形成于古元古代(赤柏松)与新元古代(金川)，矿床规模较大，而形成于扬子陆块的该类铜矿主要形成于中、新元古代(大坡岭、冷水箐)。因此在华北陆块的边缘断陷带(或裂谷)应重点寻找新太古代与古元古代时期的铜矿，如太古宙绿岩带型Cu-Zn和Cu-Ni矿及古元古代的乌多坎型(砂页岩型)铜矿，而在扬子陆块的边缘裂陷带主要寻找中、新元古代时期形成的铜矿，如赞比亚型、奥林匹克坝型铜矿。