斑巖型銅礦的成礦地質(zhì)特征及成因綜述

孫渺　汪鷺

摘要：斑巖型礦床是世界上最重要的礦床類型之一，約占世界銅總儲量的50%以上，因此該類礦床一直是礦床學(xué)家研究的熱點和礦業(yè)公司的首要勘查目標(biāo)。本文通過搜集國內(nèi)外關(guān)于斑巖型銅礦床的資料，總結(jié)了斑巖型銅礦的成礦地質(zhì)背景和特征，斑巖型銅礦與鈣堿性系列的侵入體的關(guān)系，礦體的賦存位置、圍巖的巖性，斑巖型銅礦的蝕變組合和分帶等，并對板塊俯沖和大陸環(huán)境的斑巖型銅礦成因研究進(jìn)行了簡要介紹。

關(guān)鍵詞：斑巖型銅礦；地質(zhì)特征；成因模式

1. 斑巖型銅礦的成礦地質(zhì)條件

1.1 與巖漿侵入體的緊密聯(lián)系。斑巖型銅礦在空間、時間以及成因上都與鈣堿性系列的斑巖巖漿侵入體有關(guān)，斑狀侵入體常為閃長玢巖——花崗閃長玢巖——石英二長斑巖——花崗斑巖——石英斑巖等，其中以花崗巖閃長斑巖和石英二長斑巖為主要含礦巖侵入巖。

侵入體的侵位年代主要為中新生代，巖相上主要為淺成、超淺成相，極少數(shù)為中深成相，其中淺成、超淺成相與斑巖型銅礦關(guān)系尤為密切，它們常為多期多階段復(fù)合雜巖體的晚期產(chǎn)物。超淺成相主要由潛火山巖組成，它與火山活動關(guān)系密切。潛火山巖的產(chǎn)狀總體來說是侵入狀的，而非層狀，巖相上與火山巖類似，比如其基質(zhì)結(jié)構(gòu)與火山巖相似。因此野外詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查，尤其是對巖體產(chǎn)狀的調(diào)查，是區(qū)分火山巖和潛火山巖的重要途徑。含銅礦的斑巖巖體，一般受構(gòu)造控制，因此形態(tài)上常為蘑菇狀、筒狀、喇叭狀、蝌蚪狀以及不規(guī)則脈狀。也常見上部為脈群，下部為不規(guī)則的巖株體，通常形態(tài)特點比較復(fù)雜。

需要注意的是，侵入體是否含礦只靠巖石結(jié)構(gòu)、礦物成分和化學(xué)分析方面來判斷顯然是不夠的，實際工作中應(yīng)該多借助巖石的微量元素，特別是造巖礦物中微量元素的含量輔助判別。斑巖型銅礦雖然賦存于斑巖體內(nèi)，但礦化并不局限于巖體內(nèi)，有些礦化體還可以產(chǎn)于硅鋁質(zhì)的變質(zhì)巖或者沉積巖的圍巖里。從找礦的角度來說，不能受困于火山巖的限制，要注意到與火山巖無關(guān)的淺成巖地區(qū)，特別是那些與構(gòu)造巖漿帶有關(guān)的淺成巖。

1.2 斑巖型銅礦的構(gòu)造背景特征。從全球的區(qū)域分布來看，世界上絕大部分斑巖型銅礦床多集中在大型板塊或者次級的小型板塊的邊緣帶或者俯沖消亡帶上，迎沖板塊的一側(cè)，受到了一定的構(gòu)造體系的控制。不同方向的構(gòu)造斷裂相交匯的地段對找礦具有重要意義，尤其以兩組斷裂交叉處更為重要。例如美國西南部各州的斑巖型銅礦床，均位于幾個巨大構(gòu)造單元上，分別有德克薩斯斷裂帶，北東向的前寒武紀(jì)區(qū)域斷裂線和瓦薩契杰羅姆造山帶的交匯地段。

找礦工作中需要注意斷裂——巖漿帶的一些問題：其一，含礦巖體往往不是正好賦存于深斷裂中，而是經(jīng)常在深斷裂帶的一側(cè)與它相交的次一級斷裂或者背斜、向斜之中，深斷裂只是巖漿上升的通道，通道兩側(cè)的次級構(gòu)造才是巖漿儲存的位置和含礦巖體的賦存之處；其二，國內(nèi)的經(jīng)驗認(rèn)為斑巖型的銅礦床主要產(chǎn)于板塊邊緣帶，然而我國情況卻不一樣，不論是板塊邊緣還是穩(wěn)定的克拉通區(qū)，只要有大規(guī)模的斷裂——巖漿帶出現(xiàn)，就有找到斑巖銅礦的可能性；其三，我國東部中生代和新生代的盆地十分發(fā)育，多為簸箕狀盆地，它們的形成多與斷裂活動有關(guān)，沿著簸箕狀盆地周邊的斷裂帶的走向方向，常伴隨有巖漿活動。因此以沿著斷裂——巖漿帶找礦的角度出發(fā)，不僅應(yīng)該在老褶皺帶找斑巖型銅礦，還應(yīng)該在中、新生代盆地的周邊找斑巖型銅礦。

1.3 斑巖型銅礦的圍巖。斑巖型銅礦的圍巖主要為兩大類，一類是硅鋁質(zhì)巖石，即千枚巖、片巖、片麻巖、中酸性的侵入巖或者噴出巖、火山碎屑巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖以及各種角礫巖；另一類為碳酸鹽巖，主要是石灰?guī)r、白云巖及泥灰?guī)r等。二者的共性是硬、脆、碎的特性，這樣的特性有利于礦液的運移和沉淀。

當(dāng)圍巖是硅鋁質(zhì)巖石時，形成斑巖型和熱液脈型組合，成分上以Cu-Pb-Zn，甚至Cu-Sn-W及Cu-Au為組合[1]，并常伴有較多的Ag及分散元素。由于這類巖石性質(zhì)較為致密，有時可構(gòu)成巖體的頂蓋，成為隔擋層或者屏壁，使含礦物質(zhì)難以溢出或者擴(kuò)散掉，從而有利于在巖體內(nèi)部，特別是在巖體頂部富集成礦。許多斑巖型銅礦之所以經(jīng)常產(chǎn)于巖體的上部或者巖體和圍巖的接觸帶上就可能基于這個緣故。

當(dāng)圍巖是碳酸鹽巖時，常因化學(xué)性質(zhì)較為活潑而易被交代，形成矽卡巖型和斑巖型的組合，成分上為Cu-Pb-Zn組合或者Cu-Fe組合[2]，即在接觸帶形成矽卡巖型銅鐵礦礦床，而在巖體內(nèi)部出現(xiàn)斑巖型銅礦床。從這點思考我國已知的一些與中酸性斑巖體有關(guān)的矽卡巖型礦床，如矽卡巖型銅礦、銅鐵礦、銅鉛鋅礦，甚至銅鉬礦等礦床等，對這些礦床附近巖體的內(nèi)部進(jìn)行找礦調(diào)查也是很有意義的，尤其是那些淺、超淺成的斑巖巖體內(nèi)更應(yīng)該注意調(diào)查。

當(dāng)角礫巖筒和各種角礫巖狀地質(zhì)體作為圍巖時，它是礦液活動和運移的有利場所。在一定的條件下，它可以是原生礦化富集和作為尋找與斑巖型銅礦有直接關(guān)系的火山頸或者火山通道的重要標(biāo)志之一，對那些礦化角礫巖筒，更加要注重野外的研究和詳細(xì)的調(diào)查工作。

1.4 斑巖型銅礦的礦化與蝕變。斑巖型銅礦由于蝕變圍巖出露規(guī)模常大于礦體，并且易尋找和圈定，因此在找礦的時候，遇到蝕變圍巖的機(jī)會往往比直接發(fā)現(xiàn)礦體的機(jī)會大一些。圍巖蝕變本身就是一種直接的找礦標(biāo)志，因為斑巖型銅礦中，礦化組合與蝕變特征往往存在一定的對應(yīng)關(guān)系。

斑巖型銅礦的蝕變組合和分帶，由內(nèi)向外依次是鉀化帶、石英——絹云母化帶、泥化帶、青盤巖化帶等。這些蝕變組合及分帶已被地質(zhì)人員作為找礦標(biāo)志來運用。鉀化帶一般具有兩層意思，即鉀長石化和黑云母化，二者均為鉀質(zhì)交代的礦物，因此稱作鉀化帶。其一般分布在蝕變帶的內(nèi)部，在地表有時不一定出現(xiàn)，多在地下隱伏，有些斑巖型銅礦無鉀化帶出現(xiàn)。石英絹——云母化帶，又稱為千枚巖化帶，它圍繞和部分疊加在鉀化帶之上，由于與泥化帶往往賦存在鉀化帶和青盤巖化帶中間，是斑巖型銅礦主要的賦存部位，因此泥化帶的出現(xiàn)對勘探斑巖型銅礦很有意義。泥化帶，又稱為高嶺石——蒙脫石化帶，多呈斷續(xù)狀分布于石英——絹云母化帶的外側(cè)，這個帶相對于其他幾個較窄，巖石為白色土狀，經(jīng)風(fēng)化常較松散。青盤巖化帶，也叫作綠安巖化或者變安山巖化帶，分布在最外面的一個帶，寬度大于其他帶，常超出斑巖型銅礦范圍之外，因此青盤巖化帶是尋找隱伏斑巖型銅礦的易見標(biāo)志。

2. 斑巖型銅礦的成因研究

斑巖型銅礦根據(jù)礦體的所處的地質(zhì)背景，可以分為與板塊俯沖相關(guān)的斑巖型銅礦和大陸環(huán)境下的斑巖型銅礦，這二者因處于不同的成礦環(huán)境，因此在成因上也存在差異。

2.1 板塊俯沖成因。Sillitoe率先提出了斑巖型銅礦的成因與板塊俯沖有關(guān)。他認(rèn)為俯沖作用產(chǎn)生的擠壓環(huán)境不利于巖漿穿出地表形成火山巖，這些巖漿會在地下淺部位置形成規(guī)模較大的巖漿房，巖漿房內(nèi)部在發(fā)生結(jié)晶分異致使揮發(fā)分逐漸飽和以及產(chǎn)生大規(guī)模的巖漿熱液。而擠壓環(huán)境不利于巖漿房上部形成過多的巖株數(shù)量，相對封閉環(huán)境有利于含礦熱液的聚集。James和Murphy]認(rèn)為低角度的板塊俯沖在斑巖型銅礦床的形成中扮演重要角色，后續(xù)研究證明了這一點，全球25個斑巖型銅礦中，超過了15個礦床都與板塊的低角度俯沖有關(guān)。毛景文等認(rèn)為在中生代時，Izanagi板塊或者太平洋板塊斜向低角度向歐亞板塊俯沖，俯沖板塊撕裂和部分熔融導(dǎo)致了巖漿的侵位。這樣就在中國東部的北東向上形成了三個的銅礦帶。Richards和Holm在他們的研究中也發(fā)現(xiàn)了大型和超大型的斑巖型銅礦與附中板塊的轉(zhuǎn)換斷層具有成因上的聯(lián)系。成礦元素的來源方面，大洋板塊的脫水將大量的H2O、鹵素、S以及金屬元素輸送到地幔楔，水的進(jìn)入使得地幔楔部分熔融后的巖漿具有高的氧逸度，高氧逸度條件導(dǎo)致Cu、Au元素向硅酸鹽巖漿中富集。

2.2 大陸環(huán)境內(nèi)部成因。大陸環(huán)境的斑巖型銅礦主要是分布在古縫合帶附近、碰撞后以及板內(nèi)環(huán)境中。Richards研究發(fā)現(xiàn)，碰撞巖石圈加厚作用和地幔巖石圈的拆沉作用有關(guān)的斑巖型銅礦的礦質(zhì)來源主要為俯沖板塊交代地幔巖石圈，伊朗新生代斑巖型銅礦成礦物質(zhì)也來自受交代的次大陸地幔巖石圈。Sillitoe總結(jié)了與俯沖作用無關(guān)的斑巖型銅礦的成因模式，他認(rèn)為巖石圈地幔拆沉作用過程受到軟流圈的交代，以及軟流圈上涌導(dǎo)致的下地殼部分熔融形成富含斑巖型銅礦巖漿。我國學(xué)者對大陸環(huán)境的斑巖型銅礦研究較多，張洪濤等[3]認(rèn)為中國東部中生代斑巖型銅礦的成因與巖石圈地幔的活化減薄直接相關(guān)，侯增謙等[4]認(rèn)為含礦斑巖的巖漿來源于加厚的新生鎂鐵質(zhì)下地殼或者拆沉的古老下地殼部分熔融，而石榴角閃巖與角閃巖可能是斑巖型銅礦的源巖。

3. 結(jié)語

斑巖型銅礦的地質(zhì)特征具有一些共性，比如斑巖型銅礦在空間、時間及成因上都與鈣堿性系列的斑巖巖漿侵入體有關(guān)；大部分斑巖型銅礦床多集中在大型板塊或次級的小型板塊的邊緣帶或俯沖消亡帶上，迎沖板塊的一側(cè)；斑巖型銅礦的圍巖主要為硅鋁質(zhì)巖石和碳酸鹽巖；斑巖型銅礦的蝕變組合和分帶，由內(nèi)向外依次是鉀化帶、石英——絹云母化帶、泥化帶、青盤巖化帶等。斑巖型銅礦的成因及物質(zhì)來源概括起來為兩點，其一為板塊的低角度俯沖伴隨的成礦作用，即成礦物質(zhì)來源于俯沖板塊的部分熔融，其二為大陸內(nèi)部環(huán)境的成礦作用，主要是加厚的新生鎂鐵質(zhì)下地殼或者拆沉的古老下地殼發(fā)生部分熔融，石榴角閃巖與角閃巖等貢獻(xiàn)的Cu元素聚集于新生巖漿中，侵位后形成斑巖型銅礦。

參考文獻(xiàn)：

[1] 北京大學(xué)地質(zhì)系，斑巖銅礦及找礦[M].北京：冶金工業(yè)出版社.1978.

[2] 張洪濤.陳仁義.舒思齊，中國大陸斑巖銅礦若干問題[J].礦床地 質(zhì).2013，38：672-684.