斑岩型铜矿的成矿地质特征及成因综述

孙渺　汪鹭

摘要：斑岩型矿床是世界上最重要的矿床类型之一，约占世界铜总储量的50%以上，因此该类矿床一直是矿床学家研究的热点和矿业公司的首要勘查目标。本文通过搜集国内外关于斑岩型铜矿床的资料，总结了斑岩型铜矿的成矿地质背景和特征，斑岩型铜矿与钙碱性系列的侵入体的关系，矿体的赋存位置、围岩的岩性，斑岩型铜矿的蚀变组合和分带等，并对板块俯冲和大陆环境的斑岩型铜矿成因研究进行了简要介绍。

关键词：斑岩型铜矿；地质特征；成因模式

1. 斑岩型铜矿的成矿地质条件

1.1 与岩浆侵入体的紧密联系。斑岩型铜矿在空间、时间以及成因上都与钙碱性系列的斑岩岩浆侵入体有关，斑状侵入体常为闪长玢岩——花岗闪长玢岩——石英二长斑岩——花岗斑岩——石英斑岩等，其中以花岗岩闪长斑岩和石英二长斑岩为主要含矿岩侵入岩。

侵入体的侵位年代主要为中新生代，岩相上主要为浅成、超浅成相，极少数为中深成相，其中浅成、超浅成相与斑岩型铜矿关系尤为密切，它们常为多期多阶段复合杂岩体的晚期产物。超浅成相主要由潜火山岩组成，它与火山活动关系密切。潜火山岩的产状总体来说是侵入状的，而非层状，岩相上与火山岩类似，比如其基质结构与火山岩相似。因此野外详细地质调查，尤其是对岩体产状的调查，是区分火山岩和潜火山岩的重要途径。含铜矿的斑岩岩体，一般受构造控制，因此形态上常为蘑菇状、筒状、喇叭状、蝌蚪状以及不规则脉状。也常见上部为脉群，下部为不规则的岩株体，通常形态特点比较复杂。

需要注意的是，侵入体是否含矿只靠岩石结构、矿物成分和化学分析方面来判断显然是不够的，实际工作中应该多借助岩石的微量元素，特别是造岩矿物中微量元素的含量辅助判别。斑岩型铜矿虽然赋存于斑岩体内，但矿化并不局限于岩体内，有些矿化体还可以产于硅铝质的变质岩或者沉积岩的围岩里。从找矿的角度来说，不能受困于火山岩的限制，要注意到与火山岩无关的浅成岩地区，特别是那些与构造岩浆带有关的浅成岩。

1.2 斑岩型铜矿的构造背景特征。从全球的区域分布来看，世界上绝大部分斑岩型铜矿床多集中在大型板块或者次级的小型板块的边缘带或者俯冲消亡带上，迎冲板块的一侧，受到了一定的构造体系的控制。不同方向的构造断裂相交汇的地段对找矿具有重要意义，尤其以两组断裂交叉处更为重要。例如美国西南部各州的斑岩型铜矿床，均位于几个巨大构造单元上，分别有德克萨斯断裂带，北东向的前寒武纪区域断裂线和瓦萨契杰罗姆造山带的交汇地段。

找矿工作中需要注意断裂——岩浆带的一些问题：其一，含矿岩体往往不是正好赋存于深断裂中，而是经常在深断裂带的一侧与它相交的次一级断裂或者背斜、向斜之中，深断裂只是岩浆上升的通道，通道两侧的次级构造才是岩浆储存的位置和含矿岩体的赋存之处；其二，国内的经验认为斑岩型的铜矿床主要产于板块边缘带，然而我国情况却不一样，不论是板块边缘还是稳定的克拉通区，只要有大规模的断裂——岩浆带出现，就有找到斑岩铜矿的可能性；其三，我国东部中生代和新生代的盆地十分发育，多为簸箕状盆地，它们的形成多与断裂活动有关，沿着簸箕状盆地周边的断裂带的走向方向，常伴随有岩浆活动。因此以沿着断裂——岩浆带找矿的角度出发，不仅应该在老褶皱带找斑岩型铜矿，还应该在中、新生代盆地的周边找斑岩型铜矿。

1.3 斑岩型铜矿的围岩。斑岩型铜矿的围岩主要为两大类，一类是硅铝质岩石，即千枚岩、片岩、片麻岩、中酸性的侵入岩或者喷出岩、火山碎屑岩、泥质粉砂岩、砂岩以及各种角砾岩；另一类为碳酸盐岩，主要是石灰岩、白云岩及泥灰岩等。二者的共性是硬、脆、碎的特性，这样的特性有利于矿液的运移和沉淀。

当围岩是硅铝质岩石时，形成斑岩型和热液脉型组合，成分上以Cu-Pb-Zn，甚至Cu-Sn-W及Cu-Au为组合[1]，并常伴有较多的Ag及分散元素。由于这类岩石性质较为致密，有时可构成岩体的顶盖，成为隔挡层或者屏壁，使含矿物质难以溢出或者扩散掉，从而有利于在岩体内部，特别是在岩体顶部富集成矿。许多斑岩型铜矿之所以经常产于岩体的上部或者岩体和围岩的接触带上就可能基于这个缘故。

当围岩是碳酸盐岩时，常因化学性质较为活泼而易被交代，形成矽卡岩型和斑岩型的组合，成分上为Cu-Pb-Zn组合或者Cu-Fe组合[2]，即在接触带形成矽卡岩型铜铁矿矿床，而在岩体内部出现斑岩型铜矿床。从这点思考我国已知的一些与中酸性斑岩体有关的矽卡岩型矿床，如矽卡岩型铜矿、铜铁矿、铜铅锌矿，甚至铜钼矿等矿床等，对这些矿床附近岩体的内部进行找矿调查也是很有意义的，尤其是那些浅、超浅成的斑岩岩体内更应该注意调查。

当角砾岩筒和各种角砾岩状地质体作为围岩时，它是矿液活动和运移的有利场所。在一定的条件下，它可以是原生矿化富集和作为寻找与斑岩型铜矿有直接关系的火山颈或者火山通道的重要标志之一，对那些矿化角砾岩筒，更加要注重野外的研究和详细的调查工作。

1.4 斑岩型铜矿的矿化与蚀变。斑岩型铜矿由于蚀变围岩出露规模常大于矿体，并且易寻找和圈定，因此在找矿的时候，遇到蚀变围岩的机会往往比直接发现矿体的机会大一些。围岩蚀变本身就是一种直接的找矿标志，因为斑岩型铜矿中，矿化组合与蚀变特征往往存在一定的对应关系。

斑岩型铜矿的蚀变组合和分带，由内向外依次是钾化带、石英——绢云母化带、泥化带、青盘岩化带等。这些蚀变组合及分带已被地质人员作为找矿标志来运用。钾化带一般具有两层意思，即钾长石化和黑云母化，二者均为钾质交代的矿物，因此称作钾化带。其一般分布在蚀变带的内部，在地表有时不一定出现，多在地下隐伏，有些斑岩型铜矿无钾化带出现。石英绢——云母化带，又称为千枚岩化带，它围绕和部分叠加在钾化带之上，由于与泥化带往往赋存在钾化带和青盘岩化带中间，是斑岩型铜矿主要的赋存部位，因此泥化带的出现对勘探斑岩型铜矿很有意义。泥化带，又称为高岭石——蒙脱石化带，多呈断续状分布于石英——绢云母化带的外侧，这个带相对于其他几个较窄，岩石为白色土状，经风化常较松散。青盘岩化带，也叫作绿安岩化或者变安山岩化带，分布在最外面的一个带，宽度大于其他带，常超出斑岩型铜矿范围之外，因此青盘岩化带是寻找隐伏斑岩型铜矿的易见标志。

2. 斑岩型铜矿的成因研究

斑岩型铜矿根据矿体的所处的地质背景，可以分为与板块俯冲相关的斑岩型铜矿和大陆环境下的斑岩型铜矿，这二者因处于不同的成矿环境，因此在成因上也存在差异。

2.1 板块俯冲成因。Sillitoe率先提出了斑岩型铜矿的成因与板块俯冲有关。他认为俯冲作用产生的挤压环境不利于岩浆穿出地表形成火山岩，这些岩浆会在地下浅部位置形成规模较大的岩浆房，岩浆房内部在发生结晶分异致使挥发分逐渐饱和以及产生大规模的岩浆热液。而挤压环境不利于岩浆房上部形成过多的岩株数量，相对封闭环境有利于含矿热液的聚集。James和Murphy]认为低角度的板块俯冲在斑岩型铜矿床的形成中扮演重要角色，后续研究证明了这一点，全球25个斑岩型铜矿中，超过了15个矿床都与板块的低角度俯冲有关。毛景文等认为在中生代时，Izanagi板块或者太平洋板块斜向低角度向欧亚板块俯冲，俯冲板块撕裂和部分熔融导致了岩浆的侵位。这样就在中国东部的北东向上形成了三个的铜矿带。Richards和Holm在他们的研究中也发现了大型和超大型的斑岩型铜矿与附中板块的转换断层具有成因上的联系。成矿元素的来源方面，大洋板块的脱水将大量的H2O、卤素、S以及金属元素输送到地幔楔，水的进入使得地幔楔部分熔融后的岩浆具有高的氧逸度，高氧逸度条件导致Cu、Au元素向硅酸盐岩浆中富集。

2.2 大陆环境内部成因。大陆环境的斑岩型铜矿主要是分布在古缝合带附近、碰撞后以及板内环境中。Richards研究发现，碰撞岩石圈加厚作用和地幔岩石圈的拆沉作用有关的斑岩型铜矿的矿质来源主要为俯冲板块交代地幔岩石圈，伊朗新生代斑岩型铜矿成矿物质也来自受交代的次大陆地幔岩石圈。Sillitoe总结了与俯冲作用无关的斑岩型铜矿的成因模式，他认为岩石圈地幔拆沉作用过程受到软流圈的交代，以及软流圈上涌导致的下地壳部分熔融形成富含斑岩型铜矿岩浆。我国学者对大陆环境的斑岩型铜矿研究较多，张洪涛等[3]认为中国东部中生代斑岩型铜矿的成因与岩石圈地幔的活化减薄直接相关，侯增谦等[4]认为含矿斑岩的岩浆来源于加厚的新生镁铁质下地壳或者拆沉的古老下地壳部分熔融，而石榴角闪岩与角闪岩可能是斑岩型铜矿的源岩。

3. 结语

斑岩型铜矿的地质特征具有一些共性，比如斑岩型铜矿在空间、时间及成因上都与钙碱性系列的斑岩岩浆侵入体有关；大部分斑岩型铜矿床多集中在大型板块或次级的小型板块的边缘带或俯冲消亡带上，迎冲板块的一侧；斑岩型铜矿的围岩主要为硅铝质岩石和碳酸盐岩；斑岩型铜矿的蚀变组合和分带，由内向外依次是钾化带、石英——绢云母化带、泥化带、青盘岩化带等。斑岩型铜矿的成因及物质来源概括起来为两点，其一为板块的低角度俯冲伴随的成矿作用，即成矿物质来源于俯冲板块的部分熔融，其二为大陆内部环境的成矿作用，主要是加厚的新生镁铁质下地壳或者拆沉的古老下地壳发生部分熔融，石榴角闪岩与角闪岩等贡献的Cu元素聚集于新生岩浆中，侵位后形成斑岩型铜矿。

参考文献：

[1] 北京大学地质系，斑岩铜矿及找矿[M].北京：冶金工业出版社.1978.

[2] 张洪涛.陈仁义.舒思齐，中国大陆斑岩铜矿若干问题[J].矿床地 质.2013，38：672-684.