斑岩型铜矿床地质特征及成矿条件

《 斑岩型铜矿床地质特征及成矿条件》读书报告

姓名:马卓妮 学号:[1**********] 班级:015141 指导老师:杨振

一.基本内容介绍

1.基本概念

斑岩型矿床(porphyry deposits )指矿化在时间上和空间上与中-酸性斑岩体有关,成因上与火山-侵入活动有一定内在联系,具有一定蚀变和矿化分带性,矿石呈细脉浸染状的热液矿床。其中以斑岩型铜矿最有意义,研究程度最高。斑岩型铜矿,过去又称为“细脉浸染型铜矿床”,具有埋藏浅,品位低,规模大,矿化均匀,易采易选的特点,也因此成为最重要的矿床类型。

斑岩型铜矿,最早是二十世纪初,美国西南部亚利桑那州和新墨西哥州开采石英二长斑岩和花岗闪长斑岩中巨大铜矿时,矿山工人叫出来的。我国王之田将斑岩铜矿定义为:与钙碱性,碱性,中-酸性火成岩的浅成-超浅成侵位斑岩有关,斑岩和围岩破裂裂隙强烈,并具 K+、Si+、OH-蚀变矿物晕和 Cu、Au 、Ag 、Pb 、zn 、S 等地球化学晕 、岩浆晚期中温热液阶段、细脉浸染状硫化物铜矿。铜平均品位一般0.4%,少数可达0.8%,单个矿床的铜储量可达几百万吨,以Cu,Mo 为主,其次为W,Sn,Au,Ag,Pb,Zn,Pt,Pd 等等。斑岩型铜矿床占世界已探明铜矿储量的一半,钼矿储量的三分之二。

2. 产出环境

2.1 时间分布

斑岩型铜矿形成时代集中于中,新生代,其次是古生代,前寒武纪斑岩型铜矿床目前发现很少。据芮宗瑶(2004)统计,世界上超过 500万吨的斑岩铜矿集中分布于新生代,大约占59.9%,中生代约占35%。斑岩铜矿形成时代不均一,但随时代变新,矿床数目增多矿化强度加大。形成原因有两种观点:一是认为斑岩铜矿主要行成在板块汇聚区,而在前寒武纪

全球板块活动机制尚未完善。中新生代是板块活动最强烈的时期,也是斑岩型铜矿形成的高峰期;二是,由于斑岩铜矿形成于板块俯冲,碰撞带,这些带的后期发育往往形成造山带,成为主要剥蚀区,加上其多形成于浅成-超浅成侵入岩中,岩体及围岩节理,裂隙发育,有利于剥蚀作用形成,随着时间推移古老的斑岩铜矿很难保存。

2.2 空间分布

全球斑岩铜矿主要集中在三大成矿带:一是环太平洋成矿带。分东西两带:东带包括阿拉斯加、北美西部、墨西哥、玻利维亚、秘鲁、智利等。西带分内带和外带:内带包括俄罗斯鄂霍茨克北缘,我国东北东部、长江中下游及华南地区;外带包括日本列岛、我国台湾、菲律宾、亚所罗门群岛等。二是特提斯-喜马拉雅成矿带。分布于罗马尼亚、南斯拉夫、伊朗、巴基斯坦和我国西藏等。三是古亚洲成矿带(中亚成矿带) ,分布于乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦及中国新疆、内蒙古一带。此外,还有少量斑岩铜矿床形成于各地块边缘活动带。值得注意的是,我国中、新生代斑岩铜矿床有相当数量形成于大陆内部。

3. 地质特征

3.1 成矿岩浆岩

上世纪20年代,矿床学家就已经意识到,一定特征的斑岩体是形成斑岩铜矿最重要的条件之一。Sillitoe (1972)在总结斑岩铜矿分布规律和岩浆岩地球化学特征后认为,斑岩铜矿主要与俯冲背景下产出的钙碱性中酸性火成岩有关。Misra(2000)认为与Cu 矿化有关的斑岩主要为中酸性中酸性钙碱性岩浆,岩性变化于石英闪长岩-花岗岩之间,其中陆缘弧环境含矿斑岩主要为钙碱性系列,少量为高钾钙碱性系列,岩性以石英闪长岩为主,少数为花岗闪长岩,石英二长岩。碰撞造山环境斑岩铜矿,尽管因矿化类型不同,其含矿斑岩岩性略有差异外,主要为中酸性岩浆,为高钾钙碱性系列-钾玄武岩系列,岩性以花岗闪长岩-二长闪长岩-花岗岩为主,与陆缘弧环境含矿斑岩较为类似。总体上,岛弧环境的成矿斑岩成分偏中性,而陆缘弧和大陆环境成矿斑岩偏酸性,反映穿过厚陆壳的长英质岩浆经历更充分的结晶分异作用。除中酸性的钙碱性岩浆外,一些富金的斑岩铜矿床,其形成还常有与钙碱性有关,如正长岩等。

3.2 地层

斑岩型铜矿形成时代集中于中,新生代,其次是古生代,前寒武纪斑岩型铜矿床目前发现很少。据芮宗瑶(2004)统计,世界上超过 500万吨的斑岩铜矿集中分布于新生代,大约占59.9%,中生代约占35%。斑岩铜矿形成时代不均一,但随时代变新,矿床数目增多矿化强度加大。(此段在上文中已经叙述过,具体地层情况应该就不同地点的矿山有异)

3.3 构造

前人的大量研究资料表明,板块构造对全球斑岩型铜矿床的形成有重要影响,不同的大地构造单元及其火山-深成岩建造对斑岩铜矿床的成矿具有明显的控制作用。主要有两种构造环境,一种是与大洋板片俯冲作用无关的大陆环境,另一种是由大洋板片俯冲产生陆缘弧

和岛弧环境。Sillitoe (1972)建立了经典的斑岩铜矿板块构造模型,提出斑岩铜矿主要在板块俯冲背景下的主动陆缘钙碱性火山岩带中形成,金属来源与板块俯冲作用导致的岩浆活动有关,并在后来环太平洋成矿带斑岩型矿床的勘察中取得重大突破,成为科学理论指导矿床勘察的典范。Sillitoe (1997)最早提出汇聚板块边缘的挤压构造背景对斑岩铜矿的形成有重要作用。并识别出挤压环境有利于斑岩型矿床行成的一些关键因素:①挤压环境能形成比伸展环境更大的浅部岩浆房;②挤压环境能够促进岩浆房的结晶分异,进一步导致挥发分饱和及形成大规模岩浆热液;③挤压环境下很难发育陡立张性断裂,有利于岩浆热液的聚集。 大陆环境斑岩型铜矿研究起步比较晚,随着近年来大陆环境斑岩铜矿的大量发现,研究程度在逐渐加深。Hollister(1974)首次开展碰撞造山环境斑岩型铜矿床的研究。拓展了经典斑岩铜矿的成矿模型。近年来,中国矿床学家也发现斑岩型铜矿不止产于岛弧和陆缘弧环境中,还可以形成于碰撞造山带中(如青藏高原),甚至还可以形成于陆内环境中(如江西德兴)。苪宗瑶(2002)研究认为,有些斑岩型铜矿的形成于板块的俯冲作用没有明显的成因联系,可能是由板内构造岩浆活化作用或走滑断裂带作用导致深渊花岗质岩浆作用上侵形成。侯增谦等(2007)认为中国大陆内部斑岩型铜矿床产出的背景与大洋板块俯冲无关。

3.4围岩蚀变

斑岩型铜矿床的蚀变具有明显的分带性,也是斑岩型铜矿床中最引人注目和最重要的成果之一。围岩岩性对斑岩铜矿床的成矿有重要影响:

①当围岩为硅铝质岩石时,矿化主要集中在岩体顶部,很少进入围岩;只有当围岩裂隙特别发育时,含矿热液不仅在岩体中富集,还可沿裂隙进入围岩形成矿化。

②当围岩为碳酸盐岩岩石时,在接触带还可形成矽卡岩型矿床,构成斑岩铜矿床和矽卡岩型矿床成矿系列。

围岩以中心式面型蚀变为特征。这类蚀变围绕侵入体中心呈同心圆或椭圆状产出,范围可达几百米至几公里。各蚀变带的矿物组合常成有规律分布。

Lowell 等(1979)根据(克拉马祖)矿床的蚀变,参照美洲27个斑岩矿床,提出了斑岩型铜,钼矿床的蚀变分带模式,自岩体中心向外依次出现四个蚀变带。

1. 核心带

2. 钾质蚀变带

3. 似千枚岩化蚀变带(石英-绢云母化带)

4. 泥质蚀变带

5. 青磐岩化带

6. 边缘带

以石英,绢云母构成的似千枚岩化蚀变带,几乎在所有斑岩型铜矿中均广泛发育,其强度,范围和矿化的规模有直接关系。少数矿床的面型蚀变是以接触带为中心,向岩体和围岩两侧呈对称的环状分布,为接触式面型蚀变,其分带特点与中心式类似。

斑岩型铜矿床围岩蚀变是寻找斑岩型铜矿床的主要标志,为找矿勘查提供有益的线索和明确的方向。美国的克拉马祖矿床的发现可以用来帮助判断矿床的剥蚀程度。提供成矿热液的性质,成矿温度,盐度以及热液来源等成矿理论信息。

我国斑岩型铜矿围岩蚀变特点:

①可分为面型和线型两种

面型-岩体为中心(玉龙,城门山)

接触带为中心(德兴)

线型-受构造控制,沿一定方向延伸(多宝山)

②具有较强的石英化作用

③似千枚岩化最重要,最普遍

④泥化带一般不发育,矿化不好(玉龙除外)

钾硅酸盐化通常为最早的蚀变类型,其形成tong'shi 与出溶的高温岩浆热液有关。(>450摄氏度;Gustafson et al.,1975) 。青磐岩化同时或略晚于钾硅酸盐化蚀变,其形成通常也与岩浆热液有关,只是同钾硅酸盐蚀变相比,水/岩比小得多。不过,有时青磐岩化的形成也可因加热的雨水所致(Proffett,2003) 。绢英岩化通常认为是由低温,高盐度岩浆热液与雨水混合后的流体蚀变所致(Reynolds et al.,1985),其成因一直争论不休,最近人们发现,绢英岩化也可直接由高温,高盐度的岩浆热液引起。(Harris et al.,2002)。引起泥化蚀变的流体与引起绢英岩化蚀变的流体类似,只是该流体温度更低,混入的雨水更多。不过,特别需要注意的是,引起高级泥化的流体要复杂的多,既可以是由晚期因SO2水解反应加剧而形成的酸性混合流体,也可以是由超临界流体相分离后形成的低盐度富气相形成(如

Hedenquist et al.,)。

上述四个蚀变带在同一个矿床中不一定都存在,可以是其中一两个带较发育,最重要的是钾化带和石英-绢云母化带,矿体一般出现在这两个带之间。

3.5 矿石

矿石品位比较低(Cu 一般为0.4-1%),但矿化分布均匀,矿石工艺性能稳定,可选性好。伴生有多种有用组分,可回收元素多。

矿物组成:

主要金属矿物:黄铜矿,黄铁矿,辉钼矿。

次要金属矿物:斑铜矿,黝铜矿等。

伴生金属矿物:磁铁矿,磁黄铁矿,方铅矿,闪锌矿,金,银等。

非金属矿物:石英,绢云母,绿泥石,重晶石等。

矿石构造:浸染状构造,细脉状构造,细脉浸染状构造,角砾状构造。

矿石的典型构造为细脉状和浸染状构造,二者往往相伴产出或有规律地过渡,从矿化中心往外:

浸染状-细脉浸染状-细脉状-脉状的变化趋势

矿化细脉长数厘米,宽数毫米,有的为硫化物,有的为含硫化物的石英细脉;也有呈致密块状构造和角砾状构造的矿石。

3.6 矿体

矿体形态产状受侵入体和接触面的形态产状,裂隙构造等因素控制,主要有柱状,筒状,环状,似层状等。含矿斑岩体的形态多位岩株,岩筒或岩钟状。矿化集中在斑岩体上部或顶部的内外接触带中,出露面积一般比较小。(多

3.7 成矿流体与物质来源

总而言之,斑岩型铜矿床的成因,目前有以下观点。

(1)岩浆热液说,也称为正岩浆成因模式,,是目前国内外多数学者所认同的学说,以C.M. 伯纳姆,R.L. 尼尔森及J.D. 劳维尔为代表。该学说认为斑岩铜矿的物质,成矿热液及其相伴生的中酸性岩浆都来自上地幔(或下地壳)。矿质和成矿热液是由中酸性岩浆在上侵过程及侵位后的结晶过程中,依次出现钾化带,石英-绢云母化带,泥化带和青磐岩化带。由于温度压力等物理化学条件的改变而析出,并在有利部位富集成矿。

(2)板块构造成矿说,也称为洋壳重熔成矿,国外以R.H. 西利托为代表。该学说认为斑岩铜矿是含铜的大洋壳沿消亡带带俯冲到地幔中发生局部熔融,在熔化过程中析出金属,并

同钙碱性岩浆一起上升,然后在岩体的顶部富含氯化物的液相中富集成矿。

(3)活动转移说。在国外以D.E 怀特为代表,他在1968年提出了“多层对流循环模式”,中国学者以季克俭为代表,他于1989年提出了“三源成矿说”,二者异曲同工。该学说认为高侵位的中酸性斑岩体含水量比较小,在温度下降,岩浆结晶过程中不会析出流体。矿质和成矿热液主要来自于围岩,岩浆岩主要起热动力源的作用。即由于岩浆的活动,使原来赋存在地层的地下水或层间裂隙水活化,并萃取围岩中的有用组分成为含矿热液,在岩浆热动力源的带动下,沿着一定的构造系统循环,并在有利部位富集成矿。

(4)变质岩浆成矿说。该学说应追溯到19世纪60年代美国人亨特提出的“花岗岩变质成因说”,他认为金属富集成矿是含金属的沉积物转变为花岗岩的伴生现象。1963年施耐德指出所有的内生矿床(包括斑岩型铜矿)都是再生矿床。陈文明(1980,1984)支出斑岩型铜矿也具有层控的特点,它保留了原层状矿床的很多特征。如矿床在一定区域内产生于一定时代地层一定的含铜岩石建造中。矿体主要产于含铜建造中两种岩相的过渡部位。矿床产出还受岩相古地理(指含矿斑岩体赋存的最老围岩时代的古地理)控制。

(5)混合成因说。认为成矿物质主要来源于岩浆,部分来源于围岩。岩浆侵位后的演化分异出岩浆热液,产生钾化带后向外流动;同时,岩浆演化也会引起围岩中的流体流动,并不断发生水-岩反应/形成青磐岩化带,泥化带,再向内流动,与向外流动的岩浆热液发生混合。这两种流体的混合形成似千枚岩化带,并改变物理化学环境,导致成矿物质的沉淀。

以上成因模式,是从深部构造活动,岩浆演化,成矿热液及岩性古地理控制等方面各有侧重建立的成因模式。但针对具体的矿床,其成因更为复杂,更多的是以构造,岩浆和热液演化系统为基础的上述成因的综合模式。

含矿斑岩地球化学特征总体上具有I 型花岗岩的特征,锶同位素初始值比较小,一般为0.703-0.706,少数课到0.709(苪宗瑶等,2004),并富铂族元素(唐仁理等,1995) ,一般来源于上地幔或壳幔过度带。稀土元素包裹体研究为斑岩铜矿金属来自岩浆提供了新的证据。Burnham (1980)认为活动大陆边缘的钙碱性岩浆-热液是斑岩铜矿的唯一物质来源。Campos 等(2002)通过对熔体和流体包裹体的研究指出:智利Zaldivar 斑岩铜矿的铜来自于岩浆。虽然Cu,Au,Mo 三种金属的地幔来源已被大多数学者多接受,但仍有学者在部分地

区找到了Cu,Mo 和岩浆共同来源于下地壳的证据(Bouse et al.,1999)。但是被杨志明等(2009)通过对玉龙铜矿含矿斑岩地球化学的研究表明,成矿金属具有和含矿斑岩一样的源区且上地壳尺度的热液循环萃取对金属的来源贡献不大。

二.结语

《矿床学》这门课程是一门典型的理工科结合的应用性很强的学科。与其他学科的关系如图所示。这门课集合了我们在大二和大三学习到的几乎所有主干学科,要想学好这门课的前提是首先基础课得学的很扎实。《矿床学》内容较多而且有些复杂,我们学习的也只是比较典型的例子。

斑岩型铜矿床是世界铜矿床产出的主要类型,也是作为世界范围内的热门研究对象,历经上百年的历史,已经取得了长足的进展。对斑岩型铜矿床在全球范围的时空分布特征,形成的构造环境和地球动力学背景,斑岩的岩浆性质及其起源,围岩蚀变和矿石特征等等问题有了较为深刻的认识。但是斑岩铜矿的物质来源和成因机制等仍有待确认。任何科学都是在矛盾中不断发展,再实践中不断完善,地球科学更是如此。人类的历史相对于地球来说只是一刹那,人们所观察到的地质过程也不过沧海一粟,地质科学的各种理论观点均会受到历史,科技水平的限制,具有一定片面和局限性,争论也是不可避免的,这些也正在推动着地球科学的发展和不断完善。

最后,感谢杨老师的淳淳教导,悉心指点,让我们在地质的道路上走得更远。

三.参考文献

[1]邹国富,坚润堂. 斑岩型铜矿矿床研究综述[J].云南地质,2011,30(4):387-393.

[2]陈军强,张超,李志丹. 斑岩型铜矿床研究现状与进展[J].中国矿业,2012,

21(12).

[3]翟裕生,姚书振,蔡克勤. 矿床学[M].第三版:地质出版社,2011-10-1.

[4]https://wenku.baidu.com/view/dc0f0a3a804d2b160b4ec088.html?from=search

《 斑岩型铜矿床地质特征及成矿条件》读书报告

姓名:马卓妮 学号:[1**********] 班级:015141 指导老师:杨振

一.基本内容介绍

1.基本概念

斑岩型矿床(porphyry deposits )指矿化在时间上和空间上与中-酸性斑岩体有关,成因上与火山-侵入活动有一定内在联系,具有一定蚀变和矿化分带性,矿石呈细脉浸染状的热液矿床。其中以斑岩型铜矿最有意义,研究程度最高。斑岩型铜矿,过去又称为“细脉浸染型铜矿床”,具有埋藏浅,品位低,规模大,矿化均匀,易采易选的特点,也因此成为最重要的矿床类型。

斑岩型铜矿,最早是二十世纪初,美国西南部亚利桑那州和新墨西哥州开采石英二长斑岩和花岗闪长斑岩中巨大铜矿时,矿山工人叫出来的。我国王之田将斑岩铜矿定义为:与钙碱性,碱性,中-酸性火成岩的浅成-超浅成侵位斑岩有关,斑岩和围岩破裂裂隙强烈,并具 K+、Si+、OH-蚀变矿物晕和 Cu、Au 、Ag 、Pb 、zn 、S 等地球化学晕 、岩浆晚期中温热液阶段、细脉浸染状硫化物铜矿。铜平均品位一般0.4%,少数可达0.8%,单个矿床的铜储量可达几百万吨,以Cu,Mo 为主,其次为W,Sn,Au,Ag,Pb,Zn,Pt,Pd 等等。斑岩型铜矿床占世界已探明铜矿储量的一半,钼矿储量的三分之二。

2. 产出环境

2.1 时间分布

斑岩型铜矿形成时代集中于中,新生代,其次是古生代,前寒武纪斑岩型铜矿床目前发现很少。据芮宗瑶(2004)统计,世界上超过 500万吨的斑岩铜矿集中分布于新生代,大约占59.9%,中生代约占35%。斑岩铜矿形成时代不均一,但随时代变新,矿床数目增多矿化强度加大。形成原因有两种观点:一是认为斑岩铜矿主要行成在板块汇聚区,而在前寒武纪

全球板块活动机制尚未完善。中新生代是板块活动最强烈的时期,也是斑岩型铜矿形成的高峰期;二是,由于斑岩铜矿形成于板块俯冲,碰撞带,这些带的后期发育往往形成造山带,成为主要剥蚀区,加上其多形成于浅成-超浅成侵入岩中,岩体及围岩节理,裂隙发育,有利于剥蚀作用形成,随着时间推移古老的斑岩铜矿很难保存。

2.2 空间分布

全球斑岩铜矿主要集中在三大成矿带:一是环太平洋成矿带。分东西两带:东带包括阿拉斯加、北美西部、墨西哥、玻利维亚、秘鲁、智利等。西带分内带和外带:内带包括俄罗斯鄂霍茨克北缘,我国东北东部、长江中下游及华南地区;外带包括日本列岛、我国台湾、菲律宾、亚所罗门群岛等。二是特提斯-喜马拉雅成矿带。分布于罗马尼亚、南斯拉夫、伊朗、巴基斯坦和我国西藏等。三是古亚洲成矿带(中亚成矿带) ,分布于乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦及中国新疆、内蒙古一带。此外,还有少量斑岩铜矿床形成于各地块边缘活动带。值得注意的是,我国中、新生代斑岩铜矿床有相当数量形成于大陆内部。

3. 地质特征

3.1 成矿岩浆岩

上世纪20年代,矿床学家就已经意识到,一定特征的斑岩体是形成斑岩铜矿最重要的条件之一。Sillitoe (1972)在总结斑岩铜矿分布规律和岩浆岩地球化学特征后认为,斑岩铜矿主要与俯冲背景下产出的钙碱性中酸性火成岩有关。Misra(2000)认为与Cu 矿化有关的斑岩主要为中酸性中酸性钙碱性岩浆,岩性变化于石英闪长岩-花岗岩之间,其中陆缘弧环境含矿斑岩主要为钙碱性系列,少量为高钾钙碱性系列,岩性以石英闪长岩为主,少数为花岗闪长岩,石英二长岩。碰撞造山环境斑岩铜矿,尽管因矿化类型不同,其含矿斑岩岩性略有差异外,主要为中酸性岩浆,为高钾钙碱性系列-钾玄武岩系列,岩性以花岗闪长岩-二长闪长岩-花岗岩为主,与陆缘弧环境含矿斑岩较为类似。总体上,岛弧环境的成矿斑岩成分偏中性,而陆缘弧和大陆环境成矿斑岩偏酸性,反映穿过厚陆壳的长英质岩浆经历更充分的结晶分异作用。除中酸性的钙碱性岩浆外,一些富金的斑岩铜矿床,其形成还常有与钙碱性有关,如正长岩等。

3.2 地层

斑岩型铜矿形成时代集中于中,新生代,其次是古生代,前寒武纪斑岩型铜矿床目前发现很少。据芮宗瑶(2004)统计,世界上超过 500万吨的斑岩铜矿集中分布于新生代,大约占59.9%,中生代约占35%。斑岩铜矿形成时代不均一,但随时代变新,矿床数目增多矿化强度加大。(此段在上文中已经叙述过,具体地层情况应该就不同地点的矿山有异)

3.3 构造

前人的大量研究资料表明,板块构造对全球斑岩型铜矿床的形成有重要影响,不同的大地构造单元及其火山-深成岩建造对斑岩铜矿床的成矿具有明显的控制作用。主要有两种构造环境,一种是与大洋板片俯冲作用无关的大陆环境,另一种是由大洋板片俯冲产生陆缘弧

和岛弧环境。Sillitoe (1972)建立了经典的斑岩铜矿板块构造模型,提出斑岩铜矿主要在板块俯冲背景下的主动陆缘钙碱性火山岩带中形成,金属来源与板块俯冲作用导致的岩浆活动有关,并在后来环太平洋成矿带斑岩型矿床的勘察中取得重大突破,成为科学理论指导矿床勘察的典范。Sillitoe (1997)最早提出汇聚板块边缘的挤压构造背景对斑岩铜矿的形成有重要作用。并识别出挤压环境有利于斑岩型矿床行成的一些关键因素:①挤压环境能形成比伸展环境更大的浅部岩浆房;②挤压环境能够促进岩浆房的结晶分异,进一步导致挥发分饱和及形成大规模岩浆热液;③挤压环境下很难发育陡立张性断裂,有利于岩浆热液的聚集。 大陆环境斑岩型铜矿研究起步比较晚,随着近年来大陆环境斑岩铜矿的大量发现,研究程度在逐渐加深。Hollister(1974)首次开展碰撞造山环境斑岩型铜矿床的研究。拓展了经典斑岩铜矿的成矿模型。近年来,中国矿床学家也发现斑岩型铜矿不止产于岛弧和陆缘弧环境中,还可以形成于碰撞造山带中(如青藏高原),甚至还可以形成于陆内环境中(如江西德兴)。苪宗瑶(2002)研究认为,有些斑岩型铜矿的形成于板块的俯冲作用没有明显的成因联系,可能是由板内构造岩浆活化作用或走滑断裂带作用导致深渊花岗质岩浆作用上侵形成。侯增谦等(2007)认为中国大陆内部斑岩型铜矿床产出的背景与大洋板块俯冲无关。

3.4围岩蚀变

斑岩型铜矿床的蚀变具有明显的分带性,也是斑岩型铜矿床中最引人注目和最重要的成果之一。围岩岩性对斑岩铜矿床的成矿有重要影响:

①当围岩为硅铝质岩石时,矿化主要集中在岩体顶部,很少进入围岩;只有当围岩裂隙特别发育时,含矿热液不仅在岩体中富集,还可沿裂隙进入围岩形成矿化。

②当围岩为碳酸盐岩岩石时,在接触带还可形成矽卡岩型矿床,构成斑岩铜矿床和矽卡岩型矿床成矿系列。

围岩以中心式面型蚀变为特征。这类蚀变围绕侵入体中心呈同心圆或椭圆状产出,范围可达几百米至几公里。各蚀变带的矿物组合常成有规律分布。

Lowell 等(1979)根据(克拉马祖)矿床的蚀变,参照美洲27个斑岩矿床,提出了斑岩型铜,钼矿床的蚀变分带模式,自岩体中心向外依次出现四个蚀变带。

1. 核心带

2. 钾质蚀变带

3. 似千枚岩化蚀变带(石英-绢云母化带)

4. 泥质蚀变带

5. 青磐岩化带

6. 边缘带

以石英,绢云母构成的似千枚岩化蚀变带,几乎在所有斑岩型铜矿中均广泛发育,其强度,范围和矿化的规模有直接关系。少数矿床的面型蚀变是以接触带为中心,向岩体和围岩两侧呈对称的环状分布,为接触式面型蚀变,其分带特点与中心式类似。

斑岩型铜矿床围岩蚀变是寻找斑岩型铜矿床的主要标志,为找矿勘查提供有益的线索和明确的方向。美国的克拉马祖矿床的发现可以用来帮助判断矿床的剥蚀程度。提供成矿热液的性质,成矿温度,盐度以及热液来源等成矿理论信息。

我国斑岩型铜矿围岩蚀变特点:

①可分为面型和线型两种

面型-岩体为中心(玉龙,城门山)

接触带为中心(德兴)

线型-受构造控制,沿一定方向延伸(多宝山)

②具有较强的石英化作用

③似千枚岩化最重要,最普遍

④泥化带一般不发育,矿化不好(玉龙除外)

钾硅酸盐化通常为最早的蚀变类型,其形成tong'shi 与出溶的高温岩浆热液有关。(>450摄氏度;Gustafson et al.,1975) 。青磐岩化同时或略晚于钾硅酸盐化蚀变,其形成通常也与岩浆热液有关,只是同钾硅酸盐蚀变相比,水/岩比小得多。不过,有时青磐岩化的形成也可因加热的雨水所致(Proffett,2003) 。绢英岩化通常认为是由低温,高盐度岩浆热液与雨水混合后的流体蚀变所致(Reynolds et al.,1985),其成因一直争论不休,最近人们发现,绢英岩化也可直接由高温,高盐度的岩浆热液引起。(Harris et al.,2002)。引起泥化蚀变的流体与引起绢英岩化蚀变的流体类似,只是该流体温度更低,混入的雨水更多。不过,特别需要注意的是,引起高级泥化的流体要复杂的多,既可以是由晚期因SO2水解反应加剧而形成的酸性混合流体,也可以是由超临界流体相分离后形成的低盐度富气相形成(如

Hedenquist et al.,)。

上述四个蚀变带在同一个矿床中不一定都存在,可以是其中一两个带较发育,最重要的是钾化带和石英-绢云母化带,矿体一般出现在这两个带之间。

3.5 矿石

矿石品位比较低(Cu 一般为0.4-1%),但矿化分布均匀,矿石工艺性能稳定,可选性好。伴生有多种有用组分,可回收元素多。

矿物组成:

主要金属矿物:黄铜矿,黄铁矿,辉钼矿。

次要金属矿物:斑铜矿,黝铜矿等。

伴生金属矿物:磁铁矿,磁黄铁矿,方铅矿,闪锌矿,金,银等。

非金属矿物:石英,绢云母,绿泥石,重晶石等。

矿石构造:浸染状构造,细脉状构造,细脉浸染状构造,角砾状构造。

矿石的典型构造为细脉状和浸染状构造,二者往往相伴产出或有规律地过渡,从矿化中心往外:

浸染状-细脉浸染状-细脉状-脉状的变化趋势

矿化细脉长数厘米,宽数毫米,有的为硫化物,有的为含硫化物的石英细脉;也有呈致密块状构造和角砾状构造的矿石。

3.6 矿体

矿体形态产状受侵入体和接触面的形态产状,裂隙构造等因素控制,主要有柱状,筒状,环状,似层状等。含矿斑岩体的形态多位岩株,岩筒或岩钟状。矿化集中在斑岩体上部或顶部的内外接触带中,出露面积一般比较小。(多

3.7 成矿流体与物质来源

总而言之,斑岩型铜矿床的成因,目前有以下观点。

(1)岩浆热液说,也称为正岩浆成因模式,,是目前国内外多数学者所认同的学说,以C.M. 伯纳姆,R.L. 尼尔森及J.D. 劳维尔为代表。该学说认为斑岩铜矿的物质,成矿热液及其相伴生的中酸性岩浆都来自上地幔(或下地壳)。矿质和成矿热液是由中酸性岩浆在上侵过程及侵位后的结晶过程中,依次出现钾化带,石英-绢云母化带,泥化带和青磐岩化带。由于温度压力等物理化学条件的改变而析出,并在有利部位富集成矿。

(2)板块构造成矿说,也称为洋壳重熔成矿,国外以R.H. 西利托为代表。该学说认为斑岩铜矿是含铜的大洋壳沿消亡带带俯冲到地幔中发生局部熔融,在熔化过程中析出金属,并

同钙碱性岩浆一起上升,然后在岩体的顶部富含氯化物的液相中富集成矿。

(3)活动转移说。在国外以D.E 怀特为代表,他在1968年提出了“多层对流循环模式”,中国学者以季克俭为代表,他于1989年提出了“三源成矿说”,二者异曲同工。该学说认为高侵位的中酸性斑岩体含水量比较小,在温度下降,岩浆结晶过程中不会析出流体。矿质和成矿热液主要来自于围岩,岩浆岩主要起热动力源的作用。即由于岩浆的活动,使原来赋存在地层的地下水或层间裂隙水活化,并萃取围岩中的有用组分成为含矿热液,在岩浆热动力源的带动下,沿着一定的构造系统循环,并在有利部位富集成矿。

(4)变质岩浆成矿说。该学说应追溯到19世纪60年代美国人亨特提出的“花岗岩变质成因说”,他认为金属富集成矿是含金属的沉积物转变为花岗岩的伴生现象。1963年施耐德指出所有的内生矿床(包括斑岩型铜矿)都是再生矿床。陈文明(1980,1984)支出斑岩型铜矿也具有层控的特点,它保留了原层状矿床的很多特征。如矿床在一定区域内产生于一定时代地层一定的含铜岩石建造中。矿体主要产于含铜建造中两种岩相的过渡部位。矿床产出还受岩相古地理(指含矿斑岩体赋存的最老围岩时代的古地理)控制。

(5)混合成因说。认为成矿物质主要来源于岩浆,部分来源于围岩。岩浆侵位后的演化分异出岩浆热液,产生钾化带后向外流动;同时,岩浆演化也会引起围岩中的流体流动,并不断发生水-岩反应/形成青磐岩化带,泥化带,再向内流动,与向外流动的岩浆热液发生混合。这两种流体的混合形成似千枚岩化带,并改变物理化学环境,导致成矿物质的沉淀。

以上成因模式,是从深部构造活动,岩浆演化,成矿热液及岩性古地理控制等方面各有侧重建立的成因模式。但针对具体的矿床,其成因更为复杂,更多的是以构造,岩浆和热液演化系统为基础的上述成因的综合模式。

含矿斑岩地球化学特征总体上具有I 型花岗岩的特征,锶同位素初始值比较小,一般为0.703-0.706,少数课到0.709(苪宗瑶等,2004),并富铂族元素(唐仁理等,1995) ,一般来源于上地幔或壳幔过度带。稀土元素包裹体研究为斑岩铜矿金属来自岩浆提供了新的证据。Burnham (1980)认为活动大陆边缘的钙碱性岩浆-热液是斑岩铜矿的唯一物质来源。Campos 等(2002)通过对熔体和流体包裹体的研究指出:智利Zaldivar 斑岩铜矿的铜来自于岩浆。虽然Cu,Au,Mo 三种金属的地幔来源已被大多数学者多接受,但仍有学者在部分地

区找到了Cu,Mo 和岩浆共同来源于下地壳的证据(Bouse et al.,1999)。但是被杨志明等(2009)通过对玉龙铜矿含矿斑岩地球化学的研究表明,成矿金属具有和含矿斑岩一样的源区且上地壳尺度的热液循环萃取对金属的来源贡献不大。

二.结语

《矿床学》这门课程是一门典型的理工科结合的应用性很强的学科。与其他学科的关系如图所示。这门课集合了我们在大二和大三学习到的几乎所有主干学科,要想学好这门课的前提是首先基础课得学的很扎实。《矿床学》内容较多而且有些复杂,我们学习的也只是比较典型的例子。

斑岩型铜矿床是世界铜矿床产出的主要类型,也是作为世界范围内的热门研究对象,历经上百年的历史,已经取得了长足的进展。对斑岩型铜矿床在全球范围的时空分布特征,形成的构造环境和地球动力学背景,斑岩的岩浆性质及其起源,围岩蚀变和矿石特征等等问题有了较为深刻的认识。但是斑岩铜矿的物质来源和成因机制等仍有待确认。任何科学都是在矛盾中不断发展,再实践中不断完善,地球科学更是如此。人类的历史相对于地球来说只是一刹那,人们所观察到的地质过程也不过沧海一粟,地质科学的各种理论观点均会受到历史,科技水平的限制,具有一定片面和局限性,争论也是不可避免的,这些也正在推动着地球科学的发展和不断完善。

最后,感谢杨老师的淳淳教导,悉心指点,让我们在地质的道路上走得更远。

三.参考文献

[1]邹国富,坚润堂. 斑岩型铜矿矿床研究综述[J].云南地质,2011,30(4):387-393.

[2]陈军强,张超,李志丹. 斑岩型铜矿床研究现状与进展[J].中国矿业,2012,

21(12).

[3]翟裕生,姚书振,蔡克勤. 矿床学[M].第三版:地质出版社,2011-10-1.

[4]https://wenku.baidu.com/view/dc0f0a3a804d2b160b4ec088.html?from=search


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