Question

区域性矿床成矿模型

Answer 1

矿床模型是针对某一类型成矿系统经整理归纳后建立的一套描述或反映其基本特征信息的集合（或文字或图表）。矿床模型的建立是源于对成矿系列和典型矿床的深入研究，而又随着研究工作不断深入逐渐完善，并且随找矿实践又不断丰富，以达到全面反映矿床形成的全过程。建立矿床模型是对传统认识的践行，即从经验性资料出发、分析研究和成矿客观规律的总结，上升至理论，再去指导实践。

任何一种矿床成矿模型的建立，仅代表对研究对象的深化，而不是认识的终结，更不是束缚人们认识与实践的桎梏。建立矿床模型是推进成矿作用研究和指引矿产勘查的一种形式。矿床模型建立是一个不断认识、完善的过程。

20世纪80年代以来，国内外出现了许多涉及成矿系列与单个矿床的成矿模型和找矿标志的文献，总结了对矿床模型的研究取得的重大进展和因此而带来的找矿突破，即在已知矿床外围或已知矿体深部发现了一批新矿床或隐伏矿体，丰富和拓宽了矿床模型研究的视野和内容。

陈毓川、翟裕生和赵一鸣等（1979，1985，1987，1992，1994）曾对我国成熟的成矿模型进行了总结；施俊法、唐金荣、周平和金庆花等编译出版了国外50余个矿床的找矿模型（2010）；陈平和陈俊明（1996）通过对山西不同成矿区带典型矿床的剖析，分别建立了山西主要成矿区带成矿系列及成矿模型。所有这一切工作成果，为在晋东北地区开展中生代岩浆热液型多金属矿床成矿规律研究和开拓找矿思路提供了依据。

晋东北地区于中生代，在太平洋板块构造动力作用下，滨西太平洋区域内形成以北西向构造为主的一系列褶皱-断裂带，同时在继承古构造形迹基础上，又发育有北东向断裂构造。在两组断裂构造交切部位，过渡性地壳同熔型岩浆活动形成一系列中酸性—酸性浅成-超浅成侵入岩和次火山岩系复合杂岩体（群、带）。由于构造多期活动，使已成岩体发生断裂，给岩浆期后残余气水溶液的运移提供了有利通道。这些气水溶液在运移过程中，浓度不断增高的富含成矿物质气水溶液，在与围岩接触交代蚀变过程中，又从围岩中萃取 Mo、Cu、Pb、Zn、Au 和 Ag 等多金属元素和K、Na等碱性成分，使溶液由酸性渐变为碱性，pH 值进一步升高；随温、压条件逐渐降低，流体发生沸腾，CO₂和 H₂S 逸出，不同成矿元素分阶段从络合物中分解析出，在岩体冷却裂隙、岩体边部、爆破角砾岩筒和围岩中的各种构造裂隙、破碎带中分解析出，继而在有利部位沉淀成矿（图5 -1）。

此成矿模型主要强调下列特点：

1）此成矿系列主要分布在燕山台褶带内部以及与五台山—恒山台隆两个构造单元接界附近。在太平洋板块构造动力驱动下，形成近等间距展布的4个北西向构造断裂-岩浆活动带。在太行次级构造断块北缘沿大同—阳原基底断裂形成天镇—阳高构造-岩浆活动带，为中生代岩浆活动和岩浆期后残余热液的运移提供了有利通道。

2）过渡性地壳同熔型中酸性—酸性浅成—超浅成侵入体与次火山复合杂岩体是成矿作用的主导因素。成矿物质除源自岩浆残余热水溶液之外，还有在运移途中通过与围岩接触交代蚀变，从围岩中萃取Mo、Cu、Tb、Zn、Au和Ag等成矿组分。因此，拥有双重矿源特点。

3）在一定范围内或矿床中，不同元素、不同矿物和不同矿石建造在空间上显示规律性垂直分带和水平分带。不同类型矿床既有一定差别，又有一定内在联系，从而构成与中生代中酸性—酸性浅成—超浅成次火山复合杂岩体有关的成矿系列。复合杂岩体上部及内外接触带，将是斑岩型和矽卡岩型钼、铜、金矿床的成矿部位，岩体外围是岩浆热液充填交代多金属矿床可能出现的范围。矿田或矿床分布范围基本不超出重、磁垂向二阶导数上延零值线圈定的隐伏岩体范围，或由岩体侵位形成的热晕环带低温线范围。并且，岩体倾伏端和构造封闭部位，往往是矿床（体）最佳赋存部位。空间上，岩体呈群、矿化呈片集中分布在延拓高度大于3 km的早期北东向、晚期北西向和南北向重磁解释构造线交汇部位。

图5-1 晋东北地区中生代次火山岩浆热液型多金属矿床成矿模式图

燕山期中酸性—酸性复合岩体：1—花岗斑岩；2—花岗闪长斑岩；3—石英斑岩、长石石英斑岩；4—隐爆角砾岩及隐爆角砾岩筒；5—侵位前的导岩断裂和侵位过程中的导岩断裂；6—矿床或矿体；7—不同矿床的成矿部位：①伯强式细脉浸染型铜、钼、金矿床；②太那水式（包括刁泉铜金矿床，茶坊铁、金矿床，刘庄铁、金、多金属矿床等）；③耿庄式（包括庄旺、古道沟金矿，铁塘硐铁、金矿，蒿地堂多金属矿等）；④太白巍山式银、银锰矿床及附近的一系列金、银矿床（点）；⑤义兴寨式（包括辛庄金矿床及东长城、冉庄和寨东沟、耿庄—马家岔等一系列金矿点）；⑥高繁式银、金矿床；⑦远成热液铅、锌、银、金矿脉

4）与多金属成矿作用关系密切的岩体，常为分异良好的浅成—超浅成侵入体与次火山复式岩体。中深成相和岩性单一的壳源型酸性侵入岩系列极少与多金属成矿作用有关。分异良好的浅成相石英闪长岩-花岗闪长（斑）岩-花岗斑岩-石英斑岩和正长辉长岩-正长闪长岩-正长花岗岩-石英二长岩-石英正长岩两个组合（系列），是与多金属矿床成矿关系密切的侵入岩系列。早期高温热液阶段往往形成细脉浸染型与矽卡岩型铁、铜、钼矿床，中后期中低温气水热液与铜、铅、锌、锰、金和银矿床形成关系密切，少数地区还出现丰度很高的Sb、As、Hg等元素分带异常。花岗闪长岩-英安斑岩-隐爆角砾岩属超浅成次火山相，封闭条件差，常成为热液充填交代蚀变矿化岩石。壳源型中深成相花岗闪长岩-二长花岗岩-黑云母花岗岩系列不利于多金属矿床的形成，但是它却常伴有铌、钽、铀矿化。在以闪长岩为主的复合岩体四周，往往形成Fe⁃Au或Fe⁃Au⁃Cu矿化元素异常组合；在以花岗闪长岩为主体的复合岩体周围，形成Cu⁃Fe⁃Au、Cu⁃Mo⁃Au和Cu⁃Ag⁃S矿化元素组合。在以花岗斑岩-石英斑岩为主体的复合岩体四周，常形成Ag⁃Mn⁃Pb⁃Zn 矿化元素组合。

5）多金属矿床对围岩地层的依赖性不明显。下自中太古代深变质岩，上至侏罗纪火山岩，均可成为热液多金属矿床的赋矿围岩。但是，因各类构造裂隙是控矿要素，所以，矿床类型常以充填交代型为主，对接触交代型矽卡岩型矿床来讲，显然是钙镁碳酸盐岩较其他岩性更为有利。

6）深大构造断裂破碎带为导岩重要通道，次级派生断裂及古老变质岩中的滑脱裂隙常是良好的赋矿场所。控岩构造具有先成早断裂和滨西太平洋构造域构造系统的双重特点。宏观上看，北西向与北东向主干断裂交汇部位是区域性导岩与储岩构造。虽然有NNE、NNW、NEE和NWW4组呈带状分布的构造断裂系统，但却以NNW向为主通道。在主干断裂与次级断裂交汇部位，断裂面由陡变缓和断裂两侧常是矿化集中出现的部位。从矿区范围看，容矿构造多数也受浅成—超浅成侵入体叠加改造，不少矿体赋存在次火山岩体原生冷凝裂隙、接触带、火山角砾岩带以及隐爆角砾岩筒中。导岩的区域性北东向主干断裂经历了长期复杂的演化过程。时间上，经五台期→吕梁期→燕山期的不断继承演化；性质上，从早期韧-脆性→晚期的脆性变形演化；方向上也有从五台期北东向转变为吕梁期北西向→燕山期北西和北东向断裂的承生演化。即便是燕山期浅部脆性断裂具有由张扭→压扭→张扭性的演化过程。这种演化使成矿空间由充填-破碎→扩展→再充填的变化，从而产生脉动成矿。

7）成矿母岩体常具多旋回性，所以成矿作用也是多阶段性的：早-中期阶段，Au常伴生在Cu⁃Fe⁃Mo矿体共生组合中，且以伴生形式出现；至热液阶段才开始形成独立岩金矿体；岩浆活动后期进入中低温热液阶段后，为 Au、Ag、Pb、Zn和 Mn等多金属的主成矿期。从平面上看，矿床（点）往往以成矿岩体为中心具有一定的水平分带现象。在岩体内外接触带常形成细脉浸染型和矽卡岩型 Mo、Cu矿化（滩上、伯强、刁泉）、Fe矿化（太那水、茶坊、义兴寨和刘庄）、伴生金；从接触带至远离岩体，矿化类型依次为充填交代型（构造蚀变岩型）Cu⁃Au、Ag、Ag⁃Pb⁃Zn⁃Au⁃Mn；远离岩体中心的为充填型中低温脉状Pb⁃Zn元素组合（太那水矿区外围和太白巍山十八盘等远成矿床）。从垂深方向看，与浅成—超浅成相复合岩体密切相关的金矿化常为伴生型金矿化，如Cu⁃Au、Mo⁃Au、Fe⁃Au组合，Au与高温成矿元素伴生；与超浅成相次火山岩有关的金矿化为Au、Ag、多金属元素矿化组合。金成色不高；灵丘县太白巍山支家地大型银矿床和小青沟—流沙沟大型银、锰矿床形成温度更接近地表。控制矿床分带的因素很多，如成矿元素的地球化学特征、距离成矿岩体的远近和垂向分带、围岩性质、构造裂隙性质与发育程度、不同的矿化阶段、成矿温度和压力变化及矿床形成深度等，而且，在热液矿床中的矿床分带现象又非常复杂。认真分析和深入研究岩浆热液矿床及异常元素分带，将是矿产勘探和成矿预测的重要方法之一。

8）近地表的热液化学反应为：流体从矿源向外围迁移，与就近的围岩发生化学交代反应，随温度和溶解度降低，形成的离子络合物从溶液中沉淀出金属矿物；近地表处热流体与氧化能力较强的地下水混合，或因压力降低，引起沸腾，成矿物质沉淀。

9）各种热液蚀变发育在构造岩或钙镁碳酸盐岩易于交代的背景上。常见蚀变有硅化、钾化、碳酸盐化、黄铁矿化、绢云母化、高岭土化与褐铁矿化等，少见青磐岩化。蚀变岩常是矿体的组成部分，因此，也是重要的找矿标志之一。

10）含金石英脉的矿物组合复杂，中低温金属硫化矿物不同程度出现。常见低温条件下产生的胶体结构和低压条件下形成的角砾状、梳状构造及网状脉带。因较陡的温度梯度，常形成高、中、低温度矿物的共生现象。

11）从已知资料看，本地区此类矿床的矿体规模小、形态复杂、厚度和品位变化大，且常见“风暴品位”。多金属硫化物共生现象十分普遍。太白巍山矿床中锰矿体是这个成矿系列中少见的共生组合。

12）在晋东北地区，中生代岩浆热液矿床中也不乏大中型矿床，如阳高县堡子湾金矿床、繁峙县义兴寨金矿床、伯强铜钼矿床和灵丘县太白巍山银锰矿床等。对每个矿集区通过综合分析研究和必要投入，定会促成新的找矿突破，其中寻找斑岩型铜、金、钼等多金属矿床应为主攻目标。

自20世纪70年代以来，国内外许多学者在深入研究岩浆热液型多金属矿床地质特征的基础上，已经建立了许多成矿与找矿模型；学习与借鉴这些成矿与找矿模型，对于我们开展老矿山深部和外围找矿，已成为找矿突破战略行动的捷径。自开展这项工作以来，通过综合研究和成矿预测，在甘肃早子沟金矿、新疆维权银铜矿、河南上宫和老湾金矿、四川拉拉铜矿和青海什多龙铅锌矿区等许多老矿山深部和外围都相继发现了新工业矿体，新增储量有望达到大、中型规模。

成功的成矿与找矿模型能够反映矿床形成四维空间成矿作用演化规律以及各个阶段在不同空间部位的产物。找矿实践已经证明或正在证明，成矿模型研究是理论指导找矿的重要桥梁，对从整体上研究隐伏或外围矿床赋存部位，制定合理勘查战略与选择最佳找矿手段，对提高地质找矿的科学性有重要意义，同时也是多、快、好、省的一种找矿方法。

J.D.Lowell等（1970）在对美国圣玛纽埃—卡拉马祖等27 个斑岩铜矿研究基础上，总结出经典斑岩铜矿蚀变分带模型（图5-2和图5-3）。他指出，斑岩铜矿的热液蚀变通常有一个钾蚀变核心，向外依次出现同心圆状石英绢云母化、泥化和青磐岩化。这种模型适用于含矿岩体多为石英二长岩的范围，因此，也称“二长岩模型”。

V.F.Hollister等（1970）提出的“闪长岩模型”中的蚀变分带通常只有一个钾蚀变核心，周围是青磐岩化蚀变。这种蚀变只适用于闪长岩有关的斑岩铜矿。铜矿化在“二长岩模型”的石英-绢云母化蚀变中特别发育，而在“闪长岩模型”中铜矿化只在钾化带及其周围青磐岩化的蚀变带中出现。

图5-2 美国圣玛纽埃—卡拉马祖矿床蚀变分带图

（据周平等，2010）

图5-3 美国圣玛纽埃—卡拉马祖矿矿化分带示意图

（据周平等，2010）

边缘矿化带包裹在黄铁矿矿带中

Silltioe（1979）通过对前南斯拉夫和罗马尼亚斑岩铜矿的研究后，在欧洲铜矿工作会议上，根据喀尔巴阡—巴尔干矿带斑岩铜矿床地质特征，提出了“喀尔巴阡—巴尔干斑岩模型”（图5 -4）。这是一个“四位一体”的复合矿体模型，即①斑岩体内的斑岩铜矿（含铜0.45%～0.60%，Au和 Mo很少）；②含矿岩体与中生代碳酸盐岩地层接触带出现的矽卡岩型铜矿床，含铜品位增高；③在中生代碳酸盐岩地层中交代成因的铅锌矿床；④在上部与斑岩体同期同源火山岩盖层中，同生成因的块状硫化物矿床（黑矿型）。这个模型的成矿斑岩体为石英闪长斑岩、石英二长闪长岩和花岗闪长岩，围岩为同源同期的安山岩与凝灰岩等。热液蚀变有钾长石化、绢云母化、青磐岩化和硅化等。该模型主要包括上部火山岩中的块状硫化物矿床和下部斑岩体内的斑岩型铜矿床。

图5-4 斑岩铜矿喀尔巴阡—巴尔干模型

（据施俊法等，2010）

1—石英闪长斑岩；2—安山质火山岩；3—石灰岩；4—变质基底；5—强泥岩化；

6—石英绢云母化；7—钾硅酸盐化；8—含硫砷铜矿的块状硫化物矿；9—铅锌交代矿；10—含铜矽卡岩矿

在欧洲一些国家，利用此模型在前南斯拉夫莫克地区硫砷铜矿、铜蓝和黄铁矿块状硫化物矿体的下部，找到了该成矿系列深部的斑岩铜矿体。

在匈牙利的雷克斯克硫砷铜矿-锑硫砷铜矿块状硫化物铜矿体之下600 m深处，也发现了斑岩铜矿体。该矿山是具有160余年采金的老矿山，经1959年综合研究和4个深钻孔验证，发现了铅、锌矿的富集显示，后来又施工12个钻孔，才发现低-中品位的斑岩铜矿。其实，在过去石油钻孔中就已经遇到铜矿化，只是没有从成矿系列与找矿模型理论去认识，直到1968年才察觉到在深部可能有斑岩型铜矿时，才开始大规模勘探，从而发现了这个隐伏的斑岩型矿床，并摸清了较富的伴生矽卡岩矿。

Sillitoe（1991）通过对智利金（铜）矿床地质特征的研究总结，建立了斑岩铜矿成矿系列与浅成低温热液成矿系列垂直叠置模型（图5-5）。该模型的实质是，智利的高硫化浅成低温热液型金矿化往往发育在以侵入体为中心的斑岩型矿化的上方，而低温浅成硫化物热液型矿床、深部位的接触交代型和脉型金矿床则产在斑岩型矿化的上部或边缘。这个模型已被环太平洋西岸大量发现的矿床所证实。

图5-5 智利若干典型金矿床相对于理想化斑岩系统的产出位置

（据Sillitoe，1991）

图中乔克林皮金矿的关系部分是推测的。CM—接触交代型；HS—高硫化低温热液型；

LS—低硫化低温热液型；P—斑岩型

以上这些找矿获得成功的矿床模型，为我们在老矿山深部和外围找矿突破战略行动提供了一条重要的思路。一方面，在晋东北地区许多浅成、超浅成中低温热液型矿床的深部，是否有斑岩型钼、铜、金矿床存在的可能？另一方面，在平面上注意寻找浅成中、低温裂隙充填型热液矿床与斑岩铜、金矿床是否有伴生关系。这一点正是我国将老矿山深部和外围找矿列为找矿突破战略行为重要任务之一的重要原因。