Question

模型六 斑岩型铜矿床找矿模型

Answer 1

一、概 述

斑岩型铜矿床是一类与浅成、超浅成中酸性侵入体 ( 斑岩) 有关的规模大、品位低的铜矿床。它是世界最主要的铜矿类型，目前占世界铜资源量和产量的一半以上。据 2009 年最新统计，世界铜金属储量超过 500 ×104t 的超大型铜矿床约有 94 个，其中斑岩型为 67 个，占总数的 71% ，说明斑岩型铜矿在超大型铜矿床中占有重要的地位。斑岩型铜矿不仅是世界铜金属的最重要来源，而且也是钼、铼、金和银等金属的重要来源。斑岩型铜矿床中铜的品位为 0. 2% 至 ＞ 1%; 钼的含量约为0. 005% 至 0. 03% ; 金的含量范围从 0. 004g / t 至 0. 35g / t; 银的含量从 0. 2g / t 至 5g / t。据其所含的金属，可将其划分为斑岩铜钼型和斑岩铜金型，一般指的斑岩铜矿即为斑岩铜钼型，而斑岩铜金型的矿床除铜外，其金的含量也较高，金品位约 0. 2 ～2. 0g/t。R. H. Sillitoe ( 1993) 提出斑岩铜矿床中应该含有 ＞0. 4g/t 的金，才能称为富金的斑岩铜矿，即斑岩型铜金矿床。

斑岩铜矿在世界上分布很广泛，但明显集中于环太平洋带、古特提斯带和中亚 － 蒙古带，少部分分布于古克拉通，如印度克拉通和中朝克拉通等 ( 表 1; 图 1) 。

表 1 世界超大型斑岩型铜矿床的初步统计*

续表

续表

* 铜金属储量＞ 500 × 104 t。

图 1 全球斑岩型铜矿床分布示意图( 据秦克章，2002，修编)

环太平洋带包括南、北美洲大陆边缘狭长的科迪勒拉 － 安第斯造山带和西南太平洋岛弧地区的许多斑岩铜矿，典型矿床有加拿大的海兰伐利，美国的宾厄姆、比尤特、莫伦锡，墨西哥的卡纳内阿、拉卡里达德，巴拿马的塞罗科罗拉多，秘鲁的夸霍内、拉格兰贾，智利的丘基卡马塔、埃尔特尼恩特、拉埃斯康迪达、科亚瓦西，阿根廷的阿瓜里卡，菲律宾的坦珀坎，巴布亚新几内亚的潘古纳、奥克特迪，印度尼西亚的埃茨贝格 － 格拉斯贝格、巴都希贾乌等矿床。

古特提斯带分布在欧亚板块南缘，斑岩铜矿集中产在特提斯 － 喜马拉雅造山带，主要矿床有匈牙利的雷克斯克，塞尔维亚的麦丹佩克，伊朗的萨尔切什梅，巴基斯坦的雷科迪克，以及中国西藏的玉龙、驱龙等矿床。

中亚 － 蒙古带分布在亚洲大陆中部，包括中亚乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦巴尔喀什湖地区至蒙古和我国的天山、内蒙古和黑龙江的大兴安岭地区。带内主要矿床有乌兹别克斯坦的阿尔马雷克，哈萨克斯坦的科翁腊德和阿克托，蒙古的额尔登特和奥尤陶勒盖，中国的多宝山、乌奴克吐山、土屋 － 延东等矿床。

分布于古克拉通的斑岩铜矿极少，已知有位于印度地台中部的马兰杰坎德以及位于我国山西中条隆起上的铜矿峪矿床等。

二、地 质 特 征

1. 区域构造背景

在世界范围内，斑岩铜矿区似乎与造山带一致，这种引人注目的关系以环太平洋中、新生代斑岩铜矿最为明显。在造山带中，斑岩铜矿主要产在两种构造环境里，即岛弧和大陆边缘，这两种环境都相当于岩石圈板块的汇聚边界。近年，在中国西藏冈底斯发现了大型斑岩铜矿带，中国学者研究后提出大陆碰撞成矿论，认为冈底斯斑岩铜矿属于大陆碰撞型斑岩铜矿。所以，在斑岩铜矿成矿的构造环境中还要考虑陆 － 陆碰撞的构造环境。在区域上，斑岩铜矿的分布多与区域构造有关，多受区域性深大断裂构造控制。在许多斑岩铜矿区中，岩浆侵位都是受断裂控制的。尤其是断裂的交切部位和强烈破碎区是渗透性较高的地带，利于岩浆侵位和成矿，因而是特别重要的控矿构造。智利呈南北走向的多梅科断裂系统 － 西部断裂显然控制了斑岩铜矿的分布，尤其是带内的交叉构造明显控制了各个矿床的产出，从南部的埃尔萨尔瓦多到北部的科亚瓦西矿床，均赋存在这条深大断裂附近 ( 图 2) 。

图 2 智利北部斑岩铜矿床和多梅科断裂系统之间的空间关系示意图( 引自 A. H. Clark，1993)

2. 矿床地质特征

斑岩铜矿一般位于中、酸性侵入体内或其附近，系细脉浸染状硫化物矿床。

( 1) 容矿岩石

斑岩铜矿在空间和成因上与火成侵入岩体有关，侵入体是各种各样的，一般为长英质，岩体中至少有一个侵入相是斑岩。厚大陆地壳内形成的矿床通常与石英二长岩伴生，如美国西南部亚利桑那州的许多矿床。产于岛弧内的矿床通常与石英闪长岩、闪长岩体伴生，如印度尼西亚、菲律宾的许多矿床。

与斑岩铜矿有关的侵入体为浅成的，一般是在不到 4km 的深度，大多数是在 1 ～2km 侵位的。侵入体的围岩可以是任何一种岩石，从无成因联系的围岩 ( 包括各种各样的沉积岩、火山岩、侵入岩和变质岩等) 到同岩浆源的喷出岩。与斑岩铜矿有关的侵入体及其围岩都发育有大量裂隙。岩石裂隙是控制成矿作用的重要因素。

( 2) 矿化特征

矿化呈细脉浸染状，在岩体中多以浸染状为主，在岩体外多以细脉状为主，远离岩体甚至有大脉状矿化，有的周围有铅锌银卫星矿。有时与其他类型矿床有一定伴生关系，如矽卡岩型铜矿、脉型铜矿、交代型铅锌矿和块状硫化物型矿床等。

原生矿石由含矿石矿物细脉和浸染体的蚀变岩石组成。在矿石矿物中，数量上占优势的是黄铁矿和黄铜矿，有时有斑铜矿; 次要的有硫砷铜矿、黝铜矿、辉铜矿、辉钼矿、磁铁矿、闪锌矿、方铜矿、赤铁矿，有时还有含金矿物。

表生作用形成的矿床其次生分带具有重要的实际意义。一般自上而下可分为 5 个带: 淋滤带、氧化矿石带、混合矿石带、次生硫化物富集带、原生矿石带。

( 3) 热液蚀变特征

与斑岩铜矿床有关的侵入体内及其周围通常都有由热液引起的强烈的蚀变反应，并形成稳定的矿物组合。众所周知的洛厄尔模型就是美国西南部经典斑岩铜矿床的蚀变分带模型，其热液蚀变通常含有一个钾蚀变核心，并有石英绢云母化 ( 前称 “似千枚岩化”) 、泥岩化和青磐岩化蚀变，呈同心圆状围绕着钾蚀变核心。但后来，V. F. Hollister 等发现，洛厄尔模型只适用于与钙碱性侵入岩体有关的斑岩铜矿蚀变分带，含矿岩体多属石英二长岩的范围，不能包括所有的含矿岩体，因此他们又提出一种 “闪长岩模型”，适用于与闪长岩有关的斑岩铜矿蚀变分带，这种蚀变分带通常含有一个钾蚀变核心 ( 正长石 － 黑云母或正长石 － 绿泥石) ，周围是青磐岩化蚀变带。铜矿化在洛厄尔模型中的石英 －绢云母化蚀变带特别发育，而在闪长岩模型中，石英 － 绢云母化蚀变通常是不存在的，因此，铜矿化在钾蚀变带及其周围的青磐岩化蚀变带都有出现。符合洛厄尔模型的矿床含钼高，含金低; 而符合闪长岩模型的矿床则含金较高。

( 4) 成矿时代

从成矿时代看，新生代是斑岩铜矿重要的成矿期，其次是中生代，古生代也有部分斑岩铜矿，而前寒纪的斑岩铜矿极少。

三、矿床成因和找矿标志

1. 矿床成因

对斑岩型铜矿床来说，最适用于多数矿床的成因模式是以岩浆 － 热液说为基础的 “正岩浆模式”( Orthomagmatic model) ，其中矿石金属来自与时间上和成因上有关的侵入体 ( 图 3) 。大的多相热液系统发育在与成因有联系的侵入体内或侵入体之上。

图 3 表示一个与小的次火山斑岩侵入体有关的斑岩铜矿床，并被宽大的黄铁矿带所环绕。较大规模的热液系统反映了有关矿床的主要类型，包括矽卡岩铜矿、交代型 ( 层控平伏状) 锌、铅、银、金矿、各种贱金属和贵金属脉状矿以及角砾岩容矿的矿床等。

斑岩型铜矿床的 “正岩浆模式”已有众多学者进行过介绍。这些学者设想相关岩浆侵位于地壳的上部，并沿围岩和岩浆房的底部边缘带发生结晶作用，随着结晶作用在岩浆内部产生挥发分的过饱和，矿石金属和许多其他组分强烈地分离进入挥发相，也就是说岩浆结晶过程中富集了挥发分和金属。当增大的流体压力超过地静压力和超过上覆岩石张力强度时，这些岩石产生了破裂，从而使热液流体快速流出，进入新产生的开放空间，沉淀形成矿石。这些开放空间包括岩体和围岩中的破裂裂隙和角砾系统等。

2. 找矿标志

自 20 世纪 70 年代以来，在深入研究斑岩铜矿的基础上，众多学者已建立了一系列成矿与找矿模型，包括 J. D. Lowell 等 ( 1970) 基于美国圣马纽埃 － 卡拉马祖矿床得出的经典蚀变 － 矿化分带模型———二长岩模型 ( 图 4，图 5) ，V. F. Hollister ( 1978) 的 “闪长岩模型”，R. H. Sillitoe ( 1979) 的斑岩铜矿巴尔干模型 ( 见总论图4 －5) ，D. P. Cox 等 ( 1986) 根据美国、智利、加拿大等地的超大型斑岩铜矿总结出的 “斑岩铜矿的描述性模型” ( 图 6) 等，这些模型广泛应用于斑岩铜矿的找矿中，对斑岩铜矿的发现起到了无与伦比的作用。

图 3 安山质层火山岩根部带斑岩型铜矿系统的示意图( 引自 W. D. Sinclair，2006)

图 4 美国圣马纽埃 － 卡拉马祖矿床蚀变分带图( 引自 J. D. Lowell 等，1970)

图 5 美国圣马纽埃 － 卡拉马祖矿化分带示意图( 引自 J. D. Lowell 等，1970)

J. D. Lowell 等 ( 1970) 的蚀变分带模型是在观察美洲 27 个斑岩铜矿的基础上总结的，指出斑岩铜矿的热液蚀变通常含有一个钾蚀变核心，向外依次呈同心圆状围绕钾蚀变核的有石英绢云母化蚀变、泥岩化蚀变和青磐岩化蚀变。这种模型适用于含矿岩体多属石英二长岩的范围，因此，也称为“二长岩模型”; V. F. Hollister 等提出的“闪长岩模型”，这种蚀变分带通常含有一个钾蚀变核心，周围是青磐岩化蚀变，这种模型适用于与闪长岩有关的斑岩铜矿。铜矿化在 “二长岩模型”的石英 －绢云母化蚀变带中特别发育，而在 “闪长岩模型”中，铜矿化只在钾蚀变带及其周围的青磐岩化蚀变带中出现。

在 1979 年的欧洲铜矿会议上，根据喀尔巴阡 － 巴尔干矿带上斑岩铜矿的特征，Sillitoe 提出了喀尔巴阡 － 巴尔干斑岩铜矿体系图，简称 “巴尔干模型”。该区铜矿床为 “四位一体”的复合型矿床，即斑岩铜型、矽卡岩型、铅锌交代型和块状硫化物型矿床构成复合型矿床。巴尔干模型，不仅指明了不同类型铜矿床的共生组合，而且揭示了各个矿床类型的空间关系，为区内进一步找矿提供了科学依据。

图 6 斑岩型铜矿床综合模型示意图( 引自 D. P. Cox 等，1986)

D. P. Cox 等 ( 1986) 的斑岩铜矿描述性模型综合了斑岩铜矿的总体特征，包括斑岩铜矿产出的构造背景、成矿地质环境，以及矿物组合、蚀变分带、地球化学标志等矿床特征，提供了斑岩铜矿床综合模型示意剖面图，为找矿指明了方向。

总起来说，斑岩铜矿关键性的勘查标志可归纳为以下方面:

( 1) 区域地质找矿标志

1) 从全球构造上看，斑岩铜矿主要出现在造山带，其构造环境多为岛弧、大陆边缘以及大陆碰撞带，相当于岩石圈板块的汇聚边界。

2) 从区域构造上看，斑岩铜矿受区域性深大断裂控制，构造、断裂的交切部位和强烈的破碎带是重要的控岩、控矿构造。

( 2) 局部地质找矿标志

1) 斑岩铜矿在空间和成因上与火成侵入岩体有关，因此，区域内长英质到中性斑岩侵入体的存在，如石英二长岩、石英闪长岩等，是寻找斑岩铜矿的前提。岩体以浅成岩株、岩墙、角砾岩筒等形状产出。尤其要注意有多期次侵入活动的地区。

2) 与斑岩铜矿有关的岩体中往往发育有网状密集的裂隙构造，这是矿化岩体的重要标志。

3) 侵入体周围强烈的热液蚀变是斑岩铜矿的明显特征。呈同心圆状和带状分布的钾化 ( － 绢英岩化) － 泥化 － 青磐岩化的出现是斑岩铜矿的近矿标志。如有大规模黄铁矿蚀变带相伴生，那就指示着该地区可能是斑岩铜矿的远景区。

4) 区内淋滤帽的出现以及表生作用形成的一些氧化矿等都是斑岩铜矿的近矿标志。

5) 矽卡岩型铜矿和脉型铜矿等往往与斑岩铜矿伴生。还有火山岩区斑岩铜矿系统的高部位多发育浅成低温热液型贵金属和含硫砷铜矿脉，所以在大量硫砷铜矿脉之下可能有斑岩铜矿的存在，这为寻找深部隐伏斑岩铜矿指出了方向。

( 3) 地球物理找矿标志

1) 激发极化法在圈定斑岩型铜矿床中硫化物的分布或蚀变带的范围时被广泛应用; 磁法在圈定含有丰富磁铁矿的斑岩铜矿方面是有用的; 伽马射线光谱测量可用于圈定接近矿化带的钾蚀变带。

2) 应用遥感技术可识别、解析与斑岩铜矿有关的线性构造、环形构造、线环组合构造以及色彩异常所反映的区域性深大断裂、火山 － 岩浆活动以及矿化蚀变特征，从而有效勘查斑岩铜矿。

( 4) 地球化学找矿标志

斑岩铜矿易引起大的地球化学分散晕，大的黄铁矿晕可以用于圈定矿床的范围和了解热液系统的强度，所以水系沉积物和土壤地球化学测量，在世界各地均是斑岩铜矿有效的勘查手段。

地球化学标志: 中心为 Cu ± Mo ± Au ± Ag ± W ± B ± Sr，向外为 Pb、Zn、Au、As、Sb、Se、Te、Mn、Co、Ba 和 Rb; 局部地区 Bi 和 Sn 形成非常远源的异常; 所有的带中含 S 高，一些矿床有微弱的U 异常。

( 周 平 戴自希)