回顧與進展：斑巖銅礦理論研究及勘查技術(shù)

許榮科，陜 亮，鄭有業(yè),3，張雨蓮，龐迎春，馬國桃，曹 亮，劉鑫揚

（1.中國地質(zhì)大學（武漢）資源學院，武漢 430074；2.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037；

3.中國地質(zhì)大學地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，武漢 430074；4.西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，西安 710054；5.武漢地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，武漢 430205；6.成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，成都 610082）

回顧與進展：斑巖銅礦理論研究及勘查技術(shù)

許榮科1，陜 亮2，鄭有業(yè)1,3，張雨蓮4，龐迎春5，馬國桃6，曹 亮5，劉鑫揚1

（1.中國地質(zhì)大學（武漢）資源學院，武漢 430074；2.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037；

3.中國地質(zhì)大學地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，武漢 430074；4.西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，西安 710054；5.武漢地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，武漢 430205；6.成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，成都 610082）

斑巖銅礦是最重要的銅礦床類型，對其成礦作用的認識及找礦方法的研究，對找礦實踐具有重要指導(dǎo)意義。為此作者通過收集和整理有關(guān)文獻，力圖從拓展勘查人員找礦思路的角度，回顧和總結(jié)了斑巖銅礦研究在巖漿巖地球化學特征、成礦物質(zhì)來源、流體演化及礦床金屬組分、成礦構(gòu)造背景及動力學、勘查理論及技術(shù)等方面的進展，以期有助于斑巖銅礦的勘查找礦及相關(guān)的研究工作?？偨Y(jié)指出：斑巖銅礦主要與埃達克（質(zhì)）巖相關(guān)，成礦物質(zhì)來源于地幔，巖體酸堿度對銅礦床伴生金屬組分具有控制作用，斑巖銅礦床的礦化是通過多階段獨立流體演化過程中銅質(zhì)的逐步富集實現(xiàn)的；成礦主要發(fā)生在匯聚大陸邊緣，但造山帶和非造山環(huán)境也可形成斑巖銅礦，其形成主要與構(gòu)造機制轉(zhuǎn)換誘發(fā)的地幔熔融、地殼變形等一系列可能導(dǎo)致巖漿快速上升和侵位的有利條件有關(guān)，成礦系列、成礦系統(tǒng)等系統(tǒng)論研究思維的引入和地質(zhì)、構(gòu)造、遙感、航空物探、礦區(qū)地球化學等一系列新、老技術(shù)的綜合運用，對成功找礦具有重要意義；但對于成礦構(gòu)造環(huán)境的多樣性、殼幔混合對成礦的影響、勘查技術(shù)的運用等方面也還存在一些需要解決的問題。

斑巖銅礦；巖漿活動；礦質(zhì)來源；金屬組分；構(gòu)造背景；勘查方法；綜述；展望

銅是二十一世紀中國最缺乏的戰(zhàn)略資源之一[1]。斑巖銅礦作為世界上最重要的銅礦類型，其研究和開發(fā)已經(jīng)歷百年，其成礦理論及勘查方法一直是礦床學和找礦勘探研究的熱點。姚春亮等（2007）[2]、芮宗瑤等（2006）[3]等都曾從不同的方面介紹了斑巖銅礦研究工作。但上述工作都偏重于理論研究，缺乏從勘查工作者的角度，對斑巖銅礦相關(guān)成礦理論和勘查技術(shù)的介紹和總結(jié)。為此本文通過收集和整理有關(guān)文獻，力圖對斑巖銅礦研究在巖漿巖地球化學特征、成礦物質(zhì)來源、流體演化及礦床金屬組分、成礦構(gòu)造背景及地球動力學、勘查理論及技術(shù)等方面進展做簡要介紹，以期有助于斑巖銅礦的勘查找礦及相關(guān)的研究工作。

1 斑巖銅礦的定義和特點

1948年M cKinstry H E[4]在其《礦山地質(zhì)學》一書中首次全面討論了斑巖銅礦床，Lowell和Guibert(1970)[5]提出了斑巖銅礦蝕變分帶的“二長巖”模式（自巖體中心向外蝕變分帶依次鉀化帶→石英-絹云母化帶→泥化帶→青盤巖化帶），Hollister et al.(1974)[6]提出了斑巖銅礦蝕變分帶的“閃長巖”模式。按照目前較經(jīng)典的理論，斑巖銅礦床是指與中、酸性斑巖體相關(guān)，并具有鉀、氫蝕變礦物暈和銅、鉬、銀、鉛、鋅、硫地球化學暈的巖漿期后中-高溫熱液形成的細脈浸染狀硫化物銅(鉬)礦床[7]。其具有規(guī)模大、品位低、埋藏淺且易開采、成礦斑巖屬于淺成-超淺成（1～4 km）侵入巖、共生和伴生元素組合多等顯著的特征。與斑巖銅礦相關(guān)的成礦流休包裹體具有高鹽度（30%～40%NaCleq），主成礦溫度一般在400～600℃，第二階段的成礦溫度在200～400℃[8]。

2 斑巖銅礦的巖漿巖地球化學特征

區(qū)分有礦和無礦斑巖體是礦床學家和礦床勘探者孜孜以求的目標。Ishihara(1977)[9]最早意識到斑巖銅礦更容易形成于氧化型中酸性侵入巖中。含礦巖體高氧逸度特征的證據(jù)包括：含礦巖體全巖Fe3+/Fe2+比值高于無礦巖體[10],原生包裹體中硬石膏子晶的出現(xiàn)[11～12]；Mason(1978)[13]發(fā)現(xiàn)幾內(nèi)亞Western Highlands地區(qū)含礦斑巖體中的角閃石斑晶從核部到邊部，F(xiàn)e含量平穩(wěn)降低，而無礦斑巖體中的角閃石斑晶從核部到邊部，F(xiàn)e含量則逐漸升高或先升高再降低；Imai(2002；2004)[14～15]的研究指示含礦中酸性巖體磷灰石的SO3含量一般大于0.1%，而無礦中酸性巖體磷灰石的SO3含量一般小于0.1%等。姚春亮等[16]研究發(fā)現(xiàn)江西銅廠巖漿期磷灰石主要富S和Si，鉀化期主要富Mn、Fe，主礦化期磷灰石與早期磷灰石主要差別在于前者具有高S、F和低Cl含量。故氧化還原條件對斑巖銅礦化的控制作用已得到了絕大多數(shù)礦床學家的認同[17～21]。但利用巖石其它地球化學指標來區(qū)分含礦和非礦斑巖的努力卻一直沒有突破，直到埃達克巖被提出之后，這一問題才出現(xiàn)曙光。

Defant和Drummond(1990)[22]提出板片熔融產(chǎn)生的埃達克巖(Adakite)的概念，它不是以常規(guī)的巖石學礦物組成和結(jié)構(gòu)命名的巖石類型，而是一種基于地球化學劃分出來的巖石類型，其定義為：盡管它具有島弧火山巖富集大離子親石元素(LILE，如Rb、K、Ba、Sr等)，強烈虧損高場強元素(HFSE，如Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等)的地球化學特征，但它同時具有不同于一般島弧火山巖的特點，那就是SiO2≥56%，A l2O3≥15%(很少低于這個值)，通常MgO＜3%(很少高于6%),Y(≤18×10-6)和HREE(Yb≤1.9× 10-6)含量甚低，但Sr含量甚高(很少低于400×10-6)，并且87Sr/86Sr初始值通常小于0.7040。隨后一大批埃 達 克 巖 被 識 別 出 。 Mungall(2002)[20]，Thiéblemont et al.(1997)[23]，Sajona和Lowenstern (1998)[24]，Oyarzún etal.(2001)[25]等主要基于對中智利一帶的斑巖銅礦的統(tǒng)計，認識到環(huán)太平洋大部分世界著名的斑巖銅礦床和淺成低溫熱液金礦床都與埃達克巖有關(guān)，指示最有潛力的含礦斑巖并非島弧巖系，而是埃達克巖，表明埃達克巖與斑巖銅礦具有顯著的親合性。因此Defantetal.(2002)[26]認為可將埃達克巖作為斑巖銅礦床的找礦標志。

在中國，通過一系列學者的努力，也識別出了一大批與斑巖銅礦和淺成低溫熱液金礦相關(guān)的埃達克巖[27～30]，如西藏玉龍、驅(qū)龍、沖江等[30～31]，江西德興、安徽銅官山[32]、湖北銅山口[33]、新疆土屋、延東[34～36]、山東玲瓏[37]、郭家?guī)X[38]等均被認為與埃達克巖有關(guān)。

然而隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)埃達克巖除板片熔融成因者外，還有大量非板片成因者。如它們可以通過周期性補給的巖漿房內(nèi)含角閃石玄武巖漿的低壓結(jié)晶分異形成[39],可以在下地殼條件下玄武巖漿高壓結(jié)晶分異形成[40]，可因變質(zhì)玄武巖分熔形成[41]，也可因鎂鐵質(zhì)下地殼熔融形成[27,42～44]，這些多種成因模型也與實驗巖石學研究、野外觀察、微量元素模擬的結(jié)果相一致,并且得到放射性同位素資料的支持。Castillo(2006)[45]傾向于將非板片成因，但符合埃達克巖定義的巖石稱之為埃達克質(zhì)巖。對于板片熔融形成的埃達克巖，國外認識最近也有重要轉(zhuǎn)變，即從強調(diào)板片熔融形成原生的埃達克巖到認識到埃達克巖的形成有地幔橄欖巖直接或間接的參與[45～46]。不同成因的埃達克巖可能具有不同的含礦性，盡管這一點目前研究還很不足，但就總體而言，與環(huán)太平洋帶賦存于板片熔融產(chǎn)生的富鈉質(zhì)埃達克巖中的一些世界級巨型斑巖銅礦相比較，中國東部一系列下地殼熔融產(chǎn)生的富鉀質(zhì)埃達克質(zhì)巖相關(guān)的晚中生代的銅金鉬礦化、中國西藏各斑巖銅礦帶主要與富鉀質(zhì)的埃達克質(zhì)巖相關(guān)的銅礦化的規(guī)模，要小得多，部分反映了這一點。

盡管埃達克巖具有與斑巖銅礦的明顯親合性，但Kay和M podozis(2001)[47]在安第斯El Indio地區(qū)的研究結(jié)果表明：即使在有利的遠景區(qū)內(nèi)，并非所有的埃達克巖都形成礦床，只有Sm/Yb在5～7之間的埃達克巖才形成銅礦，并認為熔體中的這一地球化學數(shù)值反映了殘留固相組合中角閃石向石榴石大規(guī)模轉(zhuǎn)變的這一時期形成的埃達克巖，其成礦主要是因為這一時期有大量的角閃石分解，使生成的熔體中富含揮發(fā)分和流體，從而有利于成礦物質(zhì)的萃取和循環(huán)(前期角閃石分解的量少，故形成的巖漿中Sm/Yb比值一般在2.5～5之間；后期殘留相以石榴石為主則形成的巖漿中Sm/Yb一般＞7)。

3 成礦物質(zhì)來源、流體演化及礦床金屬組分

(1)成礦物質(zhì)主要來源于地幔

通過對斑巖銅礦與鈣堿性侵入體空間關(guān)系、成礦早期流體包裹體及金屬在巖漿活動過程中的穩(wěn)定同位素研究，人們很早已確定斑巖銅礦成礦流體來自巖漿。Campos etal.(2002)[48]在智利Zaldivar斑巖銅礦床石英熔融體中發(fā)現(xiàn)不含硫的銅礦化，且銅的含量高出該區(qū)內(nèi)不含礦的鈣堿性巖漿巖一個數(shù)量級；Ulrich etal.（1999）[49]發(fā)現(xiàn)印度尼西亞Grasberg斑巖銅礦和阿根廷的Bajo de la A lumbrera斑巖銅礦各礦床代表原始巖漿的高鹽度流體包裹體（＞55%NaCleq）的Cu/Au比值與各自礦石的Cu/Au比值相近進一步證實了這一點。

斑巖銅礦含礦斑巖中的成礦物質(zhì)來源一直存在爭議，且認識在不斷演進。Sillitoe(1972，1976)[50～51]提出斑巖銅礦的賦礦母巖系板塊俯沖背景下洋殼熔融形成的島弧鈣堿性斑巖體，洋殼中高的Cu、Au背景值是斑巖型銅金礦床中金屬的主要來源。之后人們認識到島弧巖漿巖主要與交代地幔楔的部分熔融有關(guān)[52～56]，對斑巖銅礦源巖的認識，也相應(yīng)由俯沖板塊的部分熔融轉(zhuǎn)變?yōu)橛山淮蒯Ｐǖ牟糠秩廴谟嘘P(guān)[52]。地幔是斑巖銅金礦床中Cu-Au-Mo等的主要金屬物質(zhì)來源的概念被提出，并被廣泛接受[18,20,57]。隨著20世紀90年代埃達克（質(zhì)）巖是斑巖銅礦的母巖被大量的研究所證實[20,23～28,30]，成礦物質(zhì)主要來自洋殼板片的認識被復(fù)活。但隨著近年來實驗巖石學進展及對埃達克巖地球化學的深入研究，證實初始板片熔體僅構(gòu)成埃達克巖中很小的一部分，大部分的埃達克巖是板塊玄武質(zhì)熔體與地幔橄欖巖相互平衡或者是被交代的地幔橄欖巖直接熔融的產(chǎn)物，受到不同程度的地幔橄欖巖影響的埃達克巖明顯是大多數(shù)[45]。它進一步證實了大部分斑巖銅礦成礦物質(zhì)來源于地幔楔這一論點。Sillitoe(1997)[18]對Cu和Au的起源方式進行了詳細論述，他指出，俯沖洋殼所釋放出的流體或熔融所產(chǎn)生的巖漿富含F(xiàn)e3+，當這些流體或巖漿與上地幔發(fā)生相互作用時，F(xiàn)e3+會氧化地幔中富含Cu和Au的硫化物，硫化物分解后，Cu和Au釋放出來進入巖漿并與巖漿一起到達地殼淺部。也有一些學者對此持不同意見，如有人認為Mo的來源與Cu、Au并不相同，地殼混染對斑巖銅礦中Mo的含量起決定作用[58]；有人根據(jù)太古宙很罕見的斑巖礦化保存于普通的鈣堿性巖系中，而TTG巖系很少發(fā)生斑巖礦化，認為與埃達克（質(zhì)）巖相關(guān)的斑巖銅礦化與板片熔體并不具有確定聯(lián)系，來自幔源巖漿在地殼階段的演化可能才是形成斑巖礦床的關(guān)鍵[59]。當然，也有學者找到部分地區(qū)Cu、Mo及巖漿共同來自于下地殼的證據(jù)[60]。

(2)巖體酸堿度及侵位深度影響礦石金屬組分

斑巖的基性程度和堿度、斑巖體的就位深度對斑巖體所形成的金屬礦床類型具有控制作用。Kirkham etal.(1995)[10]系統(tǒng)總結(jié)了含不同類型金屬的斑巖型礦床的礦化斑巖體的巖石類型。其中，含鉬斑巖銅礦的礦化巖體主要包括花崗巖、石英二長巖和石英二長閃長巖；含金斑巖銅礦的礦化巖體偏堿性；不伴生Mo和Au的斑巖銅礦巖體偏基性，巖石類型以花崗閃長巖-石英二長巖和石英二長閃長巖為主。Cook et al.（2005）[61]、Sillitoe(1997)[18]、Mueller(2000)[62]、芮宗瑤等(2006)[3]強調(diào)偏堿性或高鉀鈣堿性巖漿形成的斑巖體富金，甚至可出現(xiàn)鉛鋅礦化組合。Kesler（1977）[63]強調(diào)偏酸性的斑巖體易發(fā)生鉬礦化。

巖漿侵位深度對斑巖銅礦伴生金屬組分含量有顯著的影響，即侵位較深(＞5 km)的巖體形成富Mo礦床,侵位較淺(＜5 km)的巖體形成富Cu和Au的礦床[64～66]。Robb(2005)[66]依據(jù) Candela et al. (1986)[64]的數(shù)字模擬結(jié)果對這一現(xiàn)象進行了解釋，他認為巖漿侵位深度通過控制巖漿結(jié)晶過程來影響斑巖銅礦伴生金屬的含量。巖漿侵位較深時，由于壓力較大，揮發(fā)分的溶解度也大，在侵位之初不會發(fā)生沸騰作用，無獨立的流體相形成，巖漿降溫緩慢，結(jié)晶緩慢，礦物與巖漿之間的分離造成巖漿高度結(jié)晶分異。從而導(dǎo)致相容元素Cu和Au被貧化，和不相容元素Mo在巖漿結(jié)晶晚期的富集。因而，侵位較深的巖體形成富Mo而貧Cu和Au的礦床。巖漿在地殼淺部侵位，由于水和其他揮發(fā)分在巖漿中的溶解度降低，巖漿會發(fā)生沸騰，獨立的流體相隨之形成。由于獨立的流體相形成時，Cu和Au未被黑云母等鐵鎂質(zhì)礦物消耗，這兩種金屬會大量進入流體；由于巖漿侵位較淺，巖漿冷卻較快，導(dǎo)致巖漿侵位后快速結(jié)晶，其結(jié)果是巖漿演化程度低，Mo不能有效富集，因而，侵位較淺的巖體形成貧Mo而富Cu和Au的礦床。與之相對應(yīng)，形成于西南太平洋地區(qū)島弧環(huán)境的斑巖銅礦相對富金，而形成于大陸弧環(huán)境的太平洋東岸的斑巖銅礦相對富Mo，甚至是富Sn(Bolivia)或W(加拿大New Brunsw ick)。

(3)流體演化

正如芮宗瑤等（2006）[3]指出：埃達克巖僅代表斑巖銅礦形成的正巖漿階段，從埃達克巖到斑巖銅礦的形成，還需經(jīng)過過渡巖漿階段，而過渡巖漿階段對斑巖銅礦的形成具有重要意義，這個過渡巖漿階段指獨立流體的形成。Taylor(1974)[67]依據(jù)北美斑巖銅礦的穩(wěn)定同位素數(shù)據(jù)提出了斑巖銅礦的流體演化模式：早期兩種流體作用體系并存，內(nèi)帶為巖漿流體作用體系，發(fā)生鉀化和銅礦化，外帶為外來流體作用體系，發(fā)生青磐巖化；晚期以外來流體為主，兩種流體混合，發(fā)生絹英巖化，改造早期礦化。之后的幾十年，人們普遍接受這一模式[68]。然而太平洋西岸許多斑巖銅礦的成礦流體特征與上述模式不同，絹英巖化期的成礦流體仍指示以巖漿流體為主，包裹體的鹽度w t%(NaCleq)超過50%，氣相到液相的均一溫度也很高(370～560℃)，包裹體氫氧同位素特征指示仍以巖漿流體為主(Ulrich et al.,2001[69];Harris et al.,2002[68],2005[70];Calagari, 2003[71])，如澳大利亞東部的Endeavour 26North斑巖銅礦（Harris et al.,2002）[68]。Khashgerel et al. (2006)[72]研究了古亞洲洋蒙古Oyu Tolgoi斑巖銅礦床的絹英巖化蝕變礦物的氫氧同位素特征，也指示主要與巖漿水有關(guān)，但有少量大氣水的加入。杜綺等（1988）[73]研究了斑巖銅成礦中多期次熱液蝕變對成礦的貢獻，指出多寶山斑巖銅礦在黑云母化帶內(nèi)巖石含銅達1000×10-6，絹英巖化和碳酸鹽化帶內(nèi)巖石含銅4 000×10-6～4 700×10-6，指示從過渡巖漿階段的黑云母化到熱液階段的絹英巖化和碳酸鹽化都有銅的富集，即認為銅是在蝕變過程中逐漸富集起來的[3,73]。

4 斑巖銅礦形成的構(gòu)造背景及動力學研究

經(jīng)典的斑巖銅礦床主要形成于活動大陸邊緣（島弧或陸緣?。?，環(huán)太平洋成礦帶、特提斯斑巖銅礦帶、中亞-蒙古斑巖銅礦帶構(gòu)成了全球三大斑巖銅礦成礦帶，其中環(huán)太平洋帶是最為重要的斑巖銅成礦帶，東太平洋中安第斯山脈、美國西部，西太平洋的Papua New Guinea,Irian Jaya等構(gòu)成全球最重要的斑巖銅成礦省[8]。

國外學者主要基于對環(huán)太平洋成礦帶的研究，分析了斑巖銅礦成礦的構(gòu)造背景、誘發(fā)成礦的動力學機制。Sillitoe(1993)[74]認為斑巖銅礦可形成于伸展和擠壓兩種背景下，前者主要為西太平洋的一些礦床，后者如東太平洋的大量斑巖銅礦，并認為擠壓背景更有利于形成銅礦床。Sillitoe(1998)[75]注意到智利中部、北部，美國Irian南西部，Irian Jaya等地的大型斑巖銅礦成礦與地層增厚同步。他注意到南美在古新世-早始新世之間的擠壓構(gòu)造機制造成了秘魯Cujaone和Toquepala巨型斑巖銅礦床的就位。而在伸展構(gòu)造體制下的北智利只有小的斑巖銅鉬礦床的形成（如Spence,Cerro Colorade, Mocha,Lomas Bayas等斑巖銅鉬礦）。Camus (2002)[76]補充和更正了上述認識，認為Sillitoe (1993)[74]關(guān)于古新世礦床規(guī)模與構(gòu)造體制之間的聯(lián)系存在不正確之處，實際的伸展構(gòu)造區(qū)應(yīng)位于更偏南的緯度（南緯24～26°之間），在那兒只發(fā)現(xiàn)了一些淺成低溫熱液礦床。Sillitoe(1998)[75]識別出了擠壓機制下5種有利于斑巖銅礦成礦的因素：(1)擠壓抑制了火山作用（可能這一體制防止了流體從巖體中逸出，但它應(yīng)該形成于一個擠壓階段壓力降低的時刻）；(2)擠壓機制下形成的巖漿房可能大于伸展機制；(3)爆發(fā)和揮發(fā)份的飽和有利于巖體分異從而形成大規(guī)模的流體；(4)擠壓抑制了向上突起的淺部巖漿房的數(shù)量，使流體集中在一個單獨的突起中，而不是一串巖漿房中；(5)快速的抬升和剝蝕造成的突然的減壓促進了流體的抽取和運輸。

越來越多的學者[8,18,57,77～78]認識到構(gòu)造機制轉(zhuǎn)變可能才是斑巖銅礦成礦的重要誘因，并從多方面進行過探討。如Solomon（1980）[57]認為西太平洋斑巖銅礦的形成與島弧極性的反轉(zhuǎn)有關(guān)；Richards et al（.2001）[78]注意到成礦發(fā)生于較長時期擠壓后的松馳時期，并與早期先存深大斷裂在應(yīng)力松馳期的活化張開有關(guān)；James和Sacks(1999)[79]，Kerrich et al（.2000）[8]，Murphy(2001)[80]，Cook et al.(2005)[61]都注意到了板塊的低角度俯沖對斑巖銅礦的成礦作用。尤其是Cook etal.(2005)[61]對全球一些相對較晚形成的斑巖系統(tǒng)進行了考察，指出全球最大的25個斑巖銅礦床中的7個，全球最富金的25個富金斑巖銅礦床中的13個與平板俯沖有關(guān)，即認為無震洋脊、海山鏈或大洋高原的低角度俯沖與斑巖銅礦的形成同步。Murphy(2001)[80]指出北美西北部Laramide造山運動與平板俯沖有關(guān)，其證據(jù)為黃石古熱點、北美Arizona and Sonora西北部的6個巨型斑巖銅鉬礦床位于一個狹長的地帶。James和Sacks(1999)[79]指出秘魯南部和智利北部50～30 Ma之間的斑巖銅礦床與平板俯沖有關(guān)。

對于平板俯沖的原理，最初認為無震洋脊、海山鏈、大洋高原具有相對海底平原更小的密度，因而在俯沖至地幔時較海底平原具有更大的浮力，使洋殼的俯沖角度變緩，從而導(dǎo)致了成礦。但對于平板俯沖過程中具體是哪些因素起作用，仍存在爭議。如Rosenbaum等(2005)[81]認為，洋殼俯沖角度由陡變緩并不能解釋在洋殼高浮力塊體俯沖開始的瞬間所出現(xiàn)的斑巖銅礦爆發(fā)式成礦。他們認為，洋殼高浮力塊體俯沖所引發(fā)的地殼構(gòu)造變形強度的變化才是斑巖銅礦大規(guī)模成礦的真正成因。Rosenbaum等(2005)[81]推測,在洋殼高浮力塊體俯沖之前，洋殼俯沖角度穩(wěn)定，巖漿活動發(fā)生在一個狹窄的帶上，由于洋殼俯沖平穩(wěn)，地殼變形微弱，富金屬和揮發(fā)分的巖漿不能到達上地殼，而是在莫霍面附近發(fā)生積聚；洋殼高浮力塊體開始俯沖以后，俯沖洋殼與上覆陸殼之間的相互拖曳作用增強，導(dǎo)致陸殼強烈變形，形成多級斷裂，富金屬和揮發(fā)份的巖漿沿這些斷裂上侵，巖漿到達上地殼后,成礦流體析出并導(dǎo)致斑巖型礦化。而Cook etal.(2005)[61]認為：平板俯沖過程中，來自俯沖洋脊的揮發(fā)份對上部地幔楔的交代、并可能伴隨俯沖板片壓力影區(qū)域沉積物變質(zhì)導(dǎo)致的硫含量的增高，從而產(chǎn)生富氧的熔體使傳輸銅、金和硫的氧化物成為可能。地殼的增厚和脫水作用造成流體相的增加有利于斑巖銅礦的形成。與擠壓構(gòu)造機制相聯(lián)系的基底斷層快速抬升和剝蝕造成了斑巖銅礦床及淺成低溫熱液系統(tǒng)的就位。先期火山作用下形成的一些通道將有利于斑巖銅礦的形成，而俯沖區(qū)陸殼內(nèi)的斷層對于巖漿和流體的聚集具有重要的作用。并還認為礦床的礦化除與上述地質(zhì)因素有關(guān)外，有效的礦化過程和成礦后的保存也是至關(guān)重要，巨型礦床的形成是上述多種要素疊加的結(jié)果。

太平洋東岸和太平洋西南地區(qū)的斑巖銅礦多數(shù)形成于造山作用過程中弧火山背景下，但在中國東南部和岡底斯地帶存在一系列形成于非造山環(huán)境或陸內(nèi)造山環(huán)境下的斑巖銅礦。如中國東部的一系列銅鉬金礦床，被認為與中國東部華北和華南巖石圈減薄有關(guān)[28,82]。侯增謙等（2006）[83]系統(tǒng)研究了青藏高原構(gòu)造演化與成礦的關(guān)系，認為在主碰撞造山、晚碰撞和后碰撞階段均可形成斑巖銅鉬金礦化，如在主碰撞階段的應(yīng)力松弛期，經(jīng)歷MASH（melting-assim ilation-storage-homogenization）過程的殼混源花崗巖伴有強烈的Cu、Cu-Au、Cu-Mo礦化，主要的有45～41Ma分布在多吉扎-克魯-沖木達銅金成礦帶的克魯、劣布、雙步結(jié)熱、浪達、陳壩、程巴、沖木達等矽卡巖型礦床；晚碰撞階段與大規(guī)模走滑斷裂系統(tǒng)有關(guān)的斑巖型Cu-Mo(Au)成礦事件，形成40～36Ma的玉龍斑巖銅礦帶；后碰撞伸展環(huán)境形成以驅(qū)龍?zhí)卮笮桶邘r銅礦為代表的岡底斯成礦帶。

許多學者都注意到線狀構(gòu)造對斑巖銅礦的控礦作用。Kerrich etal.(2000)[8]強調(diào)主要的構(gòu)造事件——弧弧、弧陸、洋脊向弧下的俯沖導(dǎo)致區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的異化，導(dǎo)致一系列穿切弧殼的深大斷層的階段性的伸展拉開，巖漿的快速上升侵位和相關(guān)的礦質(zhì)在高位的有效釋放和成礦。上新世-更新世菲律賓北部的Luzon Central Cordillera一帶的斑巖銅礦、臺灣北部的金瓜石礦床的形成，都與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場變化導(dǎo)致斷層的重新活動有關(guān)。Kerrich etal.(2000)[8]將控制斑巖銅礦形成的構(gòu)造分為三類：與弧平行的深大斷裂，主要的實例有菲律賓的菲律賓斷層、智利的West Fissure-Domeyko斷層[84]；與弧斜切的轉(zhuǎn)換斷裂，主要的實例有巴布新幾內(nèi)亞的Lagekamu轉(zhuǎn)換斷層[77]；垂直穿切弧區(qū)的深大斷裂，如安第斯[85]。鄭有業(yè)（2007）[86]在對西藏岡底斯帶斑巖銅礦區(qū)域控礦規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，指出：西藏岡底斯帶的斑巖銅礦床的總體展布，受到東西向和北東向兩組區(qū)域構(gòu)造的聯(lián)合控制，具有“東西成行、北東成列”的特征。

5 斑巖銅礦勘查理論及技術(shù)現(xiàn)狀及進展

在斑巖銅礦的勘探方面，一般認為小斑巖體（多小于1 km2）成礦，如中國的一系列斑巖體主要為小巖株、巖蘑菇、巖墻等[7]，但也有一些較大的斑巖體形成特大型礦床的實例，如Oyu Tolgoi成礦巖體面積可達5 km2。翟裕生等（1991）[87]基于地球物理、遙感等資料的綜合，描述了長江中下游一帶成礦斑巖體與巖基之間的關(guān)系，即成礦地帶多具有多級環(huán)形構(gòu)造，分別代表巖基、巖漿柱、巖漿房和蝕變礦化暈，多級環(huán)形構(gòu)造中最低一級的環(huán)與礦化蝕變關(guān)系密切。Richards（2005）[88]再一次討論了這個問題，并建立了一個新的模型，這一模型與翟裕生（1991）[87]模型中的基本思維是相似的，只是后者在該圖上將蝕變分帶的內(nèi)容加了上去。

根據(jù)斑巖型礦床、矽卡巖型礦床與熱液脈型礦床之間在時間和空間上的聯(lián)系，來尋找未知礦床的思維在二十世紀八十年代的中國就已起步。芮宗瑤（1984）[7]指出：礦體在斑巖體內(nèi)部和斑巖體圍巖中分配的比例與它的侵位深度不同有關(guān)，馬拉松多斑巖體推測侵位深度大約為0.5 km，幾乎全部礦體產(chǎn)于斑巖體中；玉龍斑巖銅礦成礦斑巖代表中等侵位深度，推測大約為1.5 km，2/3礦體產(chǎn)于斑巖體中，1/3礦體產(chǎn)于圍巖中；德興礦田的銅廠和富家塢礦床成礦斑巖代表中深侵位，推測侵位深度大約為3 km,1/3礦體產(chǎn)于斑巖體內(nèi)，2/3礦體產(chǎn)于圍巖中。芮宗瑤等(1984)[7]認為礦化在空間上具有明顯的分帶性：礦化結(jié)構(gòu)由下而上為浸染狀-細脈浸染狀-大脈狀；共生礦物組合由下而上為鉀硅酸鹽、硬石膏、石英-硫化物、絹云母、硫化物-綠泥石、碳酸鹽、硫化物；成礦金屬組合由下而上為Mo(Sn、Bi、W)-Cu(Au、Ag)-Pb、Zn(Ag)-Co、Ni、Mn。翟裕生等（1991）[87]通過對長江中下游成礦帶的研究，提出這一帶Cu-Mo-Au成礦亞系列成礦模式，闡述了斑巖型、矽卡巖型等5種類型礦體呈現(xiàn)“多位一體”產(chǎn)出的特點。20世紀90年代以來，國外從成礦帶構(gòu)造環(huán)境和演化歷史著眼，將淺成低溫金銀礦與斑巖型銅礦進行整體研究和總體勘查，在環(huán)太平洋成礦域，尤其是東南亞和安第斯山斑巖型銅礦、淺成低溫金銀礦的勘查取得了重大突破，新發(fā)現(xiàn)了一批世界級的銅金礦床，如非律賓Lepanto-Far Southeast銅金礦，Cu金屬量為3.6M t，Au金屬量達550 t；印尼Carasberg-Ertsberg斑巖型金銅礦，Cu金屬量達21.42 M t，Au金屬量達2 400 t。Hedenquist和Lowenstern(1994)[89]在研究菲律賓碧瑤等銅金礦床的基礎(chǔ)上，建立了其上金下銅的垂向分帶是熱液成礦系統(tǒng)演化不同階段的產(chǎn)物的成礦模式，從而建立了斑巖型銅礦與淺成低溫熱液型金礦之間的聯(lián)系。在中國國內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了一些與之類似的礦床，如福建紫金山，由遠離斑巖體達數(shù)千米的碧田低硫型淺成熱液礦床-紫金山主礦體上部高硫型熱液金礦化-深部斑巖銅礦化，構(gòu)成一個整體。翟裕生等(1999)[90]倡導(dǎo)的成礦系統(tǒng)理論，基于系統(tǒng)論研究思維，將控礦要素、成礦作用過程、形成的礦床系列和異常系列，以及成礦后變化保存等四方面基本內(nèi)容作為一個整體加以研究。對于斑巖銅礦及相關(guān)的淺成低溫熱液礦床而言，保存條件非常關(guān)鍵，這可能是除古亞洲洋外，大多數(shù)斑巖銅礦賦存于中生代及之后的侵入體中的原因，當然極端條件下的例子也有，如保存于加拿大Abitib綠巖帶中的斑巖礦床[91]。

陳毓川等（2003）[92]在成礦系列的基礎(chǔ)上進一步提出區(qū)域成礦譜系——即特定區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造演化全過程中成礦系列的演化和分布規(guī)律。它實質(zhì)上研究的仍是礦床在空間的時空分布和演化規(guī)律，只是以成礦系列為單位。其方法學為：以區(qū)域地殼演化歷史為背景，以區(qū)內(nèi)眾多重要礦床成礦基本事實為基礎(chǔ)，配合成巖成礦和相關(guān)地質(zhì)事件年齡精測，通過對區(qū)域內(nèi)成礦作用的深入分析、廣泛對比、系統(tǒng)總結(jié)、全面歸納，以礦床成礦系列為基本單位建立時間坐標上的成礦作用歷史演化序列，揭示其空間分布規(guī)律，最終達到發(fā)展礦床地質(zhì)理論和指導(dǎo)勘查找礦兩個目標。陳毓川等（1995，2003）[92～93]，王登紅等（2002）[94]建立了華北陸塊北緣、桂北、阿爾泰等地的的區(qū)域成礦譜系格架。國外學者在一些全球最重要的銅金成礦省開展了大量關(guān)于礦床區(qū)域時空分布規(guī)律的研究。如據(jù)芮宗瑤（2001）[35]介紹：國外學者認為智利西部銅金礦帶礦床受納茲卡板塊向南美板塊俯沖和近南北向走滑斷裂帶雙重構(gòu)造因素控制。板塊的匯聚作用引發(fā)走滑斷裂系統(tǒng)長期活動，從190～6Ma都有深源巖漿活動和金屬礦床的形成。成礦分帶性明顯，從海向陸，可以依次劃分內(nèi)帶、中帶、外帶，成礦時代越來越新，并由海向陸，成礦類型由銅金型-銅型-銅鉬型-金銀礦變化。內(nèi)帶：離現(xiàn)代海槽100～160 km，產(chǎn)有一系列淺成熱液、斑巖-矽卡巖、脈狀銅金礦床，時代為190～110Ma；中帶：距內(nèi)帶50 km，處于走滑斷裂帶分布區(qū)，是世界上最大的斑巖型銅礦帶，成礦時代為59～31Ma；外帶：距中帶50 km以上，發(fā)育一系列斑巖型和淺成熱液脈狀A(yù)u-Ag礦床，成礦時代為25～5Ma。

基于地球化學和地球物理方法尋找斑巖銅礦已有大量成功的實例。以中小比例尺找礦而言，俄羅斯、澳大利亞及中國的多寶山等斑巖銅礦的找礦研究指示，航空放射性鉀、鈾、總道異常高值疊合區(qū)是重要的斑巖銅找礦遠景區(qū)。另外對于中比例尺的靶區(qū)優(yōu)選而言，多寶山等地的試驗效果指示，航空物探綜合站測量中多頻道航電異常相配合是普查斑巖型銅(金)礦的有效物探方法之一。鄭有業(yè)等[86]從地球化學方面對岡底斯帶的斑巖銅礦找礦進行了探索，確定Cu-Mo-Ag組合元素異常對岡底斯帶的斑巖銅礦具有診斷作用，并通過地球化學數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)致了西藏朱諾等大型斑巖銅礦的發(fā)現(xiàn)。激發(fā)極化法被國內(nèi)外礦床勘查工作者廣泛應(yīng)用于斑巖銅礦找礦工作中，新疆地礦局在東天山地區(qū)尋找斑巖銅礦的過程中還建立了斑巖、孔雀石化和激電異常相結(jié)合的“三位一體”的找礦模式[34]。自20世紀80年代后，井內(nèi)瞬變電磁方法在尋找盲礦體方面發(fā)揮了重要作用。

遙感方法作為一種重要的工具，在斑巖銅礦找礦過程中正在發(fā)揮越來越重要的作用。張玉君等（2007）[95]利用美國國家航天局1999年12月發(fā)射的對地觀測系統(tǒng)衛(wèi)星(Terra)攜帶的多光譜觀測儀ASTER獲得的多達14個波段的遙感數(shù)據(jù)，在礦床地質(zhì)學和蝕變礦物光譜參數(shù)特征研究的基礎(chǔ)上,提取了Oyu Tolgoi斑巖銅金礦床及其鄰近地區(qū)羥基異常，顯示蝕變和礦床礦化部位吻合較好。

成礦地質(zhì)背景的研究和地質(zhì)填圖在區(qū)域和大比例尺成礦預(yù)測中都曾發(fā)揮過重要作用，如鄭有業(yè)等[86]最初是通過對比，確定岡底斯弧具有形成大型、特大型斑巖銅礦前景，從而堅持在這一帶開展深入的地質(zhì)工作，最終在岡底斯帶取得了驅(qū)龍、朱諾等大型－特大型斑巖銅礦找礦的重大突破。

找礦過程中，勘查者經(jīng)常處于信息不全和不對稱的條件，如何在信息不對稱的情況下，做出正確的勘查選擇，是所有礦床勘查者最為關(guān)心的一件事。自20世紀90年代始，美國地調(diào)局以成礦地質(zhì)背景、礦床找礦模式、品位-噸位模式為基礎(chǔ)，發(fā)展出了一種新的三部式成礦預(yù)測方法。原地質(zhì)礦產(chǎn)部于上世紀90年代編著的中國各省礦床發(fā)現(xiàn)史和施俊法等（2005）[96]對全球重要金屬礦床發(fā)現(xiàn)史的回溯，均有可能為找礦決策過程提供一些有益的啟示。

6 總結(jié)與展望

總之，近年來，國內(nèi)外在斑巖銅礦成礦巖漿巖識別、礦質(zhì)來源、成礦構(gòu)造機制、找礦方法等方面取得了明顯的突破，主要表現(xiàn)為：斑巖銅礦主要與埃達克（質(zhì)）巖相關(guān)，成礦物質(zhì)來源于地幔、巖體酸堿度對銅礦床伴生金屬組分具有控制作用，斑巖銅礦床的礦化是通過多階段獨立流體演化過程中銅質(zhì)的逐步富集實現(xiàn)的。成礦主要發(fā)生在匯聚大陸邊緣，但造山帶和非造山環(huán)境也可形成斑巖銅礦，其形成主要與構(gòu)造機制轉(zhuǎn)換誘發(fā)的地幔熔融、地殼變形等一系列可能導(dǎo)致巖漿快速上升和侵位的有利條件有關(guān)，成礦系列、成礦系統(tǒng)等系統(tǒng)論研究思維的引入和一系列包括地質(zhì)、構(gòu)造、遙感、航空物探、礦區(qū)地球化學等一系列新老技術(shù)的綜合運用，對成功找礦具有重要意義。

盡管在斑巖銅礦成礦和找礦研究方面取得了很大的進展，但仍存在許多問題：（1）如全球斑巖銅礦產(chǎn)出的大地構(gòu)造環(huán)境的多樣性（如島弧帶、大陸邊緣活動帶、大陸內(nèi)部造山帶或深大斷裂帶附近等），用任何某一種成礦理論來解釋，都存在局限性，其內(nèi)在的原理還有待于進一步的揭示；（2）筆者最近在中亞造山帶北山地帶的研究工作中已發(fā)現(xiàn)多個斑巖銅礦成礦過程中存在殼幔物質(zhì)混合，不同比例的殼幔物質(zhì)混合與地殼厚度、成礦金屬類型可能存在聯(lián)系，但已有成礦理論對殼幔物質(zhì)混合對斑巖銅礦成礦影響的研究還非常不夠；（3）在國內(nèi)外斑巖銅礦區(qū)勘查實踐中，一般存在近一半的鉆探白眼，反映大比例尺勘查過程中勘查技術(shù)、乃至成礦理論指導(dǎo)等方面還有許多需要完善和探索之處。上述存在的問題構(gòu)成了今后斑巖銅礦成礦理論和找礦技術(shù)進一步研究的重要方向，上述問題的解決將促成斑巖銅礦成礦理論一次質(zhì)的飛躍，對全球斑巖銅礦、尤其是國內(nèi)斑巖銅礦的找礦具有重要意義。

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Review and Progress:Theory and Exploration Technology to Porphyry Copper Deposit

XU Rong-ke1,SHAN Liang2,ZHENGYou-Ye13,ZHANGYu-lian4，PANGYing-chun5，MAGuo-tao6,CAO Liang5and LIU Xin-yang1
(1.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;2.Development Research Center of China Geology Survey,Beijing 100037,China;3.State Key Laboratory ofGeological Processesand Mineral Resource,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;4.Xi’an InstituteofGeology and MineralResources,Xi’an 710054,China;5.Wuhan Institute of Geology and Mineral Resources,Wuhan 430205,China;6.Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources,Chengdu 610082,China)

Themetallogenic theory and prospectingmethods of porphyry copper deposit is very useful forexploration thismost importantcopper deposit type.This papergathered recent literature of porphyry copperdepositin theaspectof geochem ical characteristicsof relatedmagmatic rocks,origin of ore-form ingmaterial,evolvement ofm ineralizing fluid,metal component of orem ineral,tectonic background and dynam ics, prospecting theory and technology et al.to promoting the metallogenic theory research and exploration works.The porphyry copper deposits are intimately related to adakite(or adakite-like)rocks,the ore-forming elementsofwhich aremainly come for themantle,but the concom itantmetalelementsare determ ined by the alkalinity-acidity of themagmatic rocks.The porphyry copper deposit is formed by the stepw ise enrichment of copper in the stages evolvement of independent ore-form ing fluid.A lthough the converging continental margin is the favorable tectonic environment for porphyry copper deposit,those deposits also can formedin the orogenic belts or anorogenic belts,where themagma formed by themantlemelting and crustal deformation which is induced by tectonicmechanism transition can upliftand emplace quickly to the upper crust.The use of theory ofmetallogenic seriesandmetallogenic system,combined with a seriesof new or old prospecting skills,such asgeology analysis,structure research,remote sensing,airborne geophysical prospecting,and geochemical exploration,et al.,have importantmeaning for the successful ore prospecting.Some problems, such as the influence of variety of tectonic environmentandmagmam ingling form ineralization,and applicationsof differentprospectingmethods,are desiderating thorough research in the future.

porphyry copper deposit;magmatism;origin of ore-form ingmaterial;associated elements, tectonic background;Exploringmethods;review;expectation

P618.41

A

1007-3701(2011)01-0022-11

2010-03-16

中國地質(zhì)調(diào)查局大調(diào)查項目（編號：1212010531504）資助.

許榮科，（1968—），男，地質(zhì)高級工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦床學理論研究，E-mail：xurongke1968@126.com