研究:斑岩型铜矿的成矿模型

2017年07月31日 四方谈


【矿业澳洲点评】斑岩铜矿床是主要工业类型的铜矿,提供世界上50%的铜。这种矿床的特点是低品位、吨位大、容易开发、统一的成矿、矿石成分简单、容易的选择。从全球角度来看,通常在次生富集带发育的斑岩型矿床,形成高品位矿石。共统计了全球43个金、铜和钼斑岩矿床,38个矿床和埃达克岩有成因联系。本文主要针对斑岩型矿床的特征、成因、构造环境和成矿模型进行了分析。

《斑岩型矿床成矿模式研究分析》

随着国内外研究学者针对斑岩矿床深入的了解后,人们意识到斑岩铜矿床和Cu-Mo矿床和Cu-Au矿床和浅成低温热液型Au-Ag矿床有着巨大的经济价值。与斑岩型矿床相关时的火成岩成分变化比较大,且岩石的类型多样,包括花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩等,普遍是一些具有埃达克岩特征的中酸斑岩体(普遍),其中火山斑岩体最为常见。

【时空分布】

中新生代形成如今大对数的斑岩型矿床(87.5%),而只占12.5%的斑岩型矿床形成于古生代。斑岩型矿床三个主要的成矿峰期:晚泥盆世-中二叠世(D3-P2)、晚白垩世-中新世(K2-N1)、晚三叠世-晚侏罗世(T3-J3)。且前寒武纪也发现斑岩型矿床的成矿作用。

【地质背景】

按照时间分析,世界上已发现的大量斑岩型矿床多形成于中新生代,这与埃达克岩形成时代是相似的,也隐含着斑岩型矿床和埃达克岩的成矿原因之间的联系。在古老的克拉通内部,也发现有着斑岩矿床,如加拿大和西澳大利亚。我们可以看到,斑岩型矿床分布与埃达克岩有相似的特点:对空间分析,均产于板块褶皱带及边缘带;按时间分析,虽然前寒武纪形成的斑岩型矿床在西澳大利亚等地区被发现,中新生代依然是斑岩型矿床形成的最主要的地质时期。

大地构造位置:许多地质学家认为,“B”型俯冲带可以细分为陆缘弧(形成弧体、沟系)和岛弧带(形成盆体、弧、沟系)。典型的岛弧带如日本、菲律宾、北美等;典型的陆缘弧如巴布亚新几内亚和安第斯等。多数情况这种构造环境形成与O型埃达克岩(张旗等,2001;张旗,2008)相关的斑岩矿床。

【挤压环境局部张性地段】

挤压环境局部张性地段导致其断裂系统发育,并通过壳幔作用形成了含有大量金属成矿元素岩浆,因在整体挤压的环境下,很难喷出地表,便在一定深度下形成了浅部的岩浆房。而挤压条件下难以发育成陡立的张性断裂,变实施有效地限制在岩浆房顶部形成岩株(枝)的数量,并有利于成矿元素和岩浆热液向单个岩株聚集,从而形成全岩矿化。

【金属元素矿化蚀变及沉淀】

金属元素沉淀伴随着水岩反应与温压降低。岩浆挥发的相密度小(0.5-0.95),难以上升集中在斑岩体顶部,因挥发分释压导致体积膨胀,所以会产生大量机械能,继而产生许多网状裂隙围绕在岩体顶部和围岩,并导致水致破裂,即隐爆作用,从而形成爆破角砾岩和爆破角砾岩筒,并在附近围岩中及岩体顶部发生交代作用。

侵染状Cu-Mo(Au)矿化于岩体内部形成;角砾状矿化由爆破角砾岩筒和沿爆破角砾岩生成,脉状矿体由围岩中网状裂隙及其顶部。如钙质凝灰岩、碳酸岩等的钙质围岩能够产生矽卡岩型矿化(体),与其相关的浅成低温热液型Au-Ag矿要远离岩体才能产生。以上都是埃达克岩生成的特别斑岩成矿系统。特别说明,如此完整发育的系统并不是每个地区都能形成。

【矿斑岩体形态特征】

含矿斑岩中中酸性岩最多(SiO2含量45%~68%),大多由碱性和钙碱性岩系组成。对超大型斑岩型矿床有关的斑岩主要由浅及超浅成侵入体,其深度约为1~3km。岩体的岩石类型的分布,上大、下小类似于蘑菇状,平面上一般约0.5~5km2。围岩与顶部岩石全部剧烈碎裂,后期一般会被石英脉及晚岩脉填补,且产生王庄的间插细脉。多数岩体是被动侵位,由多阶段、多期侵位的杂岩体生成,多数超大型斑岩矿床都发生过大型隐爆。

【矿斑岩体的岩石地球化学】

分析太平洋几个重要区域的斑岩型矿床统计结果,发现斑岩型矿床和埃达克岩具有优良关联性。埃达克岩和主岩含矿的具有近似岩石的地球化学特征,显示为特别的低Y高Sr特点,拥有丰富的大离子亲石元素(Pb、Ba、Rb)等,丢失高场强元素(Ti、Ta、Nb)等,且拥有矿侵入岩87Sr/86Sr初步比值都不超过0.704,属于深源或幔源岩浆上侵定位的产物。

在埃达克岩区域的大多数岩体能够在Sr/Y-Y图解体现。与斑岩型铜-钼矿床、斑岩型铜矿床相关联的侵入体大多数伴有SiO2含量偏高(60-72%)和偏中酸性的特点。显示并进岩浆特点,一般为花岗岩、花岗闪长岩等钙碱性岩。而SiO2含量更高(70-77%)的、偏酸性特征的是斑岩型钨-钼矿床、斑岩型钼矿床,其显示的是推进岩浆的特点,一般为钙碱性岩(花岗岩、花岗闪长岩等)。并且氧化状态有显著区别。斑岩矿床含矿母岩大都是近氧化磁铁矿系列。斑岩型铜-金矿床、斑岩型钨-钼矿床含矿斑岩、斑岩型铜矿床、斑岩型钼矿床、斑岩型铜-钼矿床、斑岩型金矿床是高氧化磁铁矿系列。

【结论】

斑岩型矿床与埃达克岩具有极高的相关性。斑岩矿床及埃达克岩具有相似的构造环境及空间分布特点。结构背景大多碰撞造山带、大陆边缘弧、于岛弧相联系的构造部位。据空间分析,埃达克岩和斑岩型矿床具有位置大约相同的特点,重点位于在古亚洲地段、古地中海-喜马拉雅、环太平洋;据时间分析,时代前寒武纪到中新生代为斑岩型矿床形成的主要时期,其中新生代时期最为重点。

矿床类型和岩石类型相关。矿物种类(斑岩型钼矿床、斑岩型金矿、斑岩铜矿和斑岩铜钼矿床等)于岩石矿物种类有极大区别,同类型的母岩非常相似。高氧化态磁铁矿系列有斑岩型钼矿床、斑岩型铜钼矿床、斑岩铜矿、斑岩型金矿、斑岩型铜金矿床、斑岩型钨-含矿斑岩型钼矿床,并对钛铁矿系列低氧化态的侵入岩有关的锡矿。

了解埃达克岩成因机制的能够更加理解斑岩型矿床的形成原因。埃达克岩属于独特地质地球化学作用产物,斑岩型矿床对其有偏在性。所以在强化埃达克岩形成原因的机制探讨前提下,可以尝试做出斑岩型矿床形成原因的模型。现如今,斑岩型矿床形成原因还有很多没解决的问题,上述过程仅是一个大概。

斑岩型Au-Ag矿床、矽卡岩型Cu-Mo、Cu-Au矿床、Cu-Mo、Cu-Au及浅成低温热液型、Cu于时空关联性表示其形成原因有一些联系,就此能够显示斑岩型矿床成矿系统的不同阶段型过程差别。

——斯郎旺堆,次旦

——(西藏地勘局第六地质大队,西藏拉萨851400)

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