斑巖型銅礦床成因研究進(jìn)展

饒世成+高智

摘要：斑巖型銅礦床是非常重要的銅礦床類型，也是世界上最重要的礦床類型之一。該類型礦床銅的儲量約占世界銅總儲量的一半以上。在我國，其探明的儲量約占銅總儲量的1/3。前人對斑巖型礦床的成因解釋有：巖漿熱液說、板塊構(gòu)造成礦說、活動轉(zhuǎn)移說、變質(zhì)巖漿成礦說。各種假說都是以一定的地質(zhì)事實(shí)為依據(jù)，但都存在一定的片面性。本文綜合前人的研究，提出了今后的一些研究思路與方向：1、重視一級構(gòu)造單元在其歷史上形成的次級、更次級地質(zhì)單元邊界成礦的可能性。2、抓住“主成礦幕”的主導(dǎo)地質(zhì)事件，是尋找斑巖銅礦最關(guān)鍵的基礎(chǔ)性工作。

關(guān)鍵詞：斑巖型銅礦床；成因；研究進(jìn)展

1.概況

斑巖型銅礦是指與具斑狀結(jié)構(gòu)的中酸性侵入巖伴生，蝕變與礦化受流體、構(gòu)造控制且分帶明顯，礦石以細(xì)脈浸染狀為主的銅礦床，是非常重要的銅礦床類型。這類礦床的形成，與斑巖體有一定關(guān)系。礦床常賦存于小型的侵入體中，也有的賦存在圍巖中，甚至在非斑狀的巖漿巖體中也有。最早發(fā)現(xiàn)于美國的賓厄姆銅礦。該類礦床具有埋藏淺、品位低、規(guī)模大等特征。大多數(shù)礦床銅的品位在0.4%左右，少數(shù)的礦床可達(dá)0.8%，單個(gè)礦床的銅金屬儲量可達(dá)百萬噸級，礦石中還伴生有鉬、金、銀等金屬，可進(jìn)行綜合利用。其主要形成于在新生代（60%）、中生代（35%），其次是在古生代，前寒武紀(jì)的斑巖型銅礦床較少。主要分布于環(huán)太平洋成礦帶（90%），還有少部分在特提斯—喜馬拉雅成礦帶（5%）和古亞洲成礦帶（4%）。從斑巖型銅礦在全球的分布來看，其最重要的成礦構(gòu)造部位是匯聚板塊邊緣，包括大洋板塊俯沖產(chǎn)生的島弧和陸緣弧環(huán)境（濱太平洋帶1，以及陸？陸碰撞造山環(huán)境（特提斯一喜馬拉雅帶，中亞一蒙古帶），但值得關(guān)注的是，我國有部分斑巖型銅礦床形成于大陸環(huán)境（中、新生代）。在美國、秘魯、智利是三個(gè)世界上主要產(chǎn)銅國家中，斑巖型銅礦床的銅礦儲量占銅礦總儲量的80%-90%。

2.成因假說

斑巖型銅礦作為世界上產(chǎn)銅量最大的一類礦床，其礦床成因受到很多學(xué)者的關(guān)注，自該礦床發(fā)現(xiàn)以來，在其成因方面就存在許多爭議，以下為現(xiàn)今認(rèn)可度較高的幾類成因假說。

2.1巖漿熱液說。該學(xué)說可以從兩步上解釋：第一步為中酸性巖漿巖的形成，巖漿主要來源于上地幔，在結(jié)晶的過程中形成蝕變分帶，依次為：鉀質(zhì)蝕變帶、似千枚巖化帶、黏土帶、青磐巖化帶。第二為成礦：在中酸性巖體形成的過程中，由于物理化學(xué)條件的改變，析出了礦質(zhì)和成礦熱液，在有利部位富集成礦。該學(xué)說目前被大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)同。又叫正巖漿演化模式。

基于的地質(zhì)事實(shí)（依據(jù)）有：（1）在空間上，礦化體與中酸性（斑）巖體密切共生并呈細(xì)脈浸染狀均勻分布于巖體及其圍巖中；在圍巖和礦化體中可見熱液蝕變；礦化巖體的產(chǎn)狀常與圍巖不一致；（2）從宏觀分布上講，礦床常產(chǎn)于巖漿活動帶和構(gòu)造一巖漿帶，且呈帶狀分布。

2.2板塊構(gòu)造成礦說。以國外R.H.西利托為代表。該學(xué)說主要與板塊運(yùn)動有關(guān)，其成礦模式可以總結(jié)為：含銅洋殼俯沖一>重熔析出礦質(zhì)一>隨巖漿上升成礦（主要為鈣堿性巖漿）。該學(xué)說與巖漿熱液學(xué)說不同之處在于成礦物質(zhì)來源與成礦的構(gòu)造背景。該學(xué)說認(rèn)為礦質(zhì)來源于重熔的洋殼，主要形成于板塊的匯聚邊界。該學(xué)說又叫洋殼重熔成礦說。

基于的地質(zhì)事實(shí)有：（1）從礦床的分布來看，很多斑巖銅礦都分布在板塊的匯聚邊界（俯沖消亡帶）上（特別是形成于中、新生代的斑巖型銅礦）；（2）大洋殼中總體的金屬含量較沉積巖中的高；（3）與斑巖型銅礦相伴生的鈣堿系列火山巖通常被認(rèn)為是幔源的。

2.3活動轉(zhuǎn)移說。該學(xué)說由D.E.懷特在1968年提出。其與前兩種學(xué)說最大的不同之處在于巖體或形成巖體的巖漿并不提供礦質(zhì)和成礦熱液，只是作為熱源去活化地下水或裂隙水。這些水通過活化之后能夠溶解圍巖中的有用組分從而形成含礦熱液，最終在巖漿熱源的驅(qū)動下在一定的構(gòu)造部位成礦。

基于的地質(zhì)事實(shí)（依據(jù)）有：（1）斑巖型銅礦床產(chǎn)出具有一定的層控特點(diǎn)；礦體產(chǎn)狀與地層基本一致，呈似層狀產(chǎn)出；且在地層中發(fā)現(xiàn)了銅等元素異?；蛴宣}層的存在；（2）在研究某些斑巖銅礦中成礦熱液時(shí)，發(fā)現(xiàn)其具地表水的特征（通過氧、氫同位素資料分析）。

2.4變質(zhì)巖漿成礦說。該假說源于美國享特（Hunt）在19世紀(jì)60年代提出的“花崗巖的變質(zhì)成因說”，他認(rèn)為金屬富集成礦是含金屬的沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)榛◢弾r的一種伴生現(xiàn)象。在花崗巖化過程中，原先的沉積變質(zhì)銅礦被活化和富集而形成巖體中的銅礦。該假說相比于前幾種假說來說，它具有更多的地質(zhì)事實(shí)，并且前幾種假說所基于的地質(zhì)事實(shí)都可以用該模式來解釋，同時(shí)該假說還解決了巖體的侵位空間及礦質(zhì)來源問題。但還是存在著不足的地方，如變巖漿巖的形成演化機(jī)制，K、Na及熱由誰提供，特別是對Na的來源問題等等，仍然沒有給出合理的答案。

通過對這幾種成因假說的對比可以發(fā)現(xiàn)，斑巖型銅礦的形成與熱液、巖漿和構(gòu)造活動之間具有密切的關(guān)系。雖然每一種假說都列舉了相關(guān)的地質(zhì)事實(shí)為證據(jù)，但是在具體的地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)問題時(shí)還是存在一定的片面性。

3.研究展望

斑巖型銅礦是世界范圍內(nèi)的一個(gè)經(jīng)典的研究對象，近年來，通過對大量的斑巖型銅礦床的研究，前人累積了大量的資料，總結(jié)了斑巖型銅礦的礦床地質(zhì)特征，基于地質(zhì)事實(shí)，建立起了相應(yīng)的成礦模型，分析了礦床的成因模式，反映了礦床的形成過程，并且形成了假說。這些假說從不同的角度和方面解釋了這一類礦床的形成和發(fā)展歷程。

但是，在漫長的地質(zhì)歷史中，人類所見不過滄海一粟。在分析成因時(shí)，不可避免需要考慮到礦床形成的構(gòu)造環(huán)境、地球動力學(xué)背景、物質(zhì)來源、蝕變特征及時(shí)空分布等各方面的問題和地質(zhì)事實(shí)，前文所提及的幾種成因假說已經(jīng)比較完善的解決了這些問題。但是仍然存在著缺陷，如從大地構(gòu)造的角度來解釋，很多斑巖型銅礦都產(chǎn)于遠(yuǎn)離俯沖帶的陸內(nèi)，而并非是板塊俯沖帶的上盤，這與成因假說之間相背離。同樣，對于巖體的侵位空間問題仍然沒有給出具體的答案。搞清楚這些問題對于地殼演化與巖漿動力學(xué)的研究也具有極為重要的意義?？偨Y(jié)之前的研究，未來關(guān)于斑巖型銅礦礦床成因可以重視以下幾個(gè)方面的研究：

（1）重視一級構(gòu)造單元在其歷史上形成的次級、更次級地質(zhì)單元邊界成礦的可能性。中國大陸經(jīng)歷過復(fù)雜的、多期次、多階段的地質(zhì)演化過程，對于斑巖銅（金）礦床的形成十分有利。但目前的工作重心仍然是在一級構(gòu)造單元的邊界，對于那些在地質(zhì)歷史上形成的次級、更次級地質(zhì)單元邊界的研究程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，也并沒有得到足夠的重視。所以重新審視各級構(gòu)造單元邊界的相互關(guān)系，是今后研究斑巖型銅礦床的一個(gè)突破點(diǎn)。

（2）抓住“主成礦幕”的主導(dǎo)地質(zhì)事件，是尋找斑巖銅礦最關(guān)鍵的基礎(chǔ)性工作。我們觀察到的野外現(xiàn)象都是經(jīng)過多次地質(zhì)作用而形成的終極地質(zhì)現(xiàn)象，而在大陸的構(gòu)造一巖漿演化過程中，有可能是以某種地質(zhì)事件為“載體”（即與某個(gè)地質(zhì)事件的關(guān)系很密切），并且該事件會留下各種礦化元素痕跡，從這些痕跡和地質(zhì)表象中尋找出成礦作用（地質(zhì)事件）的主導(dǎo)因素，對于尋找斑巖型銅礦有著重要的意義。endprint