浅谈斑岩铜矿床的研究进展

卢俊浩

（江西省核工业地质局，江西 南昌 330046）

铜是一种重要的战略金属，其具有导热、导电、耐磨损、易铸造、延展性及机械性能良好等诸多特征，已被广泛应用于军工、能源、建筑、电子信息、电器及化工等多个与国家安全和经济命脉息息相关的工业领域，在用量上仅次于铁和铝[1]。在世界上，铜矿类型主要有斑岩型、砂页岩型、火山成因块状硫化物型、岩浆铜镍硫化物型及铁氧化物铜金型等[1]。其中，斑岩型铜矿提供了世界上近75%的Cu、50%的Mo、20%的Au及大部分的Re[2]，是矿床研究和找矿勘查的重点之一。

1 斑岩铜矿的提出及早期发展

斑岩铜矿的研究始于20世纪初，Ransome对美国Bisbee矿床进行野外研究时，首次提出了“浸染状铜矿”与斑岩体间可能存在的成因关系，而斑岩铜矿的概念则是由Emmons在1918年首次提出。

在此后的半个世纪中，斑岩铜矿的发展主要以观察和描述为主，在斑岩铜矿蚀变和矿化特征、斑岩与成矿的关系等方面有了突破性进展，极大的促进了斑岩矿床的找矿勘查，并发现了一大批大～中型斑岩铜矿。其中，最著名的例子是学者们通过对美国西南部San Manuel矿床进行热液填图及构造恢复，从而成功的发现了Kalamazoo矿床，Lowell and Guibert通过总结以后的研究结果，提出了斑岩铜矿蚀变和矿化的经验模式。在该模式中，蚀变以岩体为中心向外依次为钾化蚀变带、绢英岩化蚀变带、泥化蚀变带和青磐岩化蚀变带；矿化同样由岩体为中心，向外依次可以划分为黄铜矿～辉钼矿～黄铁矿带和闪锌矿～方铅矿带[3]。该模型的提出，具有划时代的意义，时至今日，该模型依然被众多斑岩铜矿研究者所使用。

2 快速发展阶段

在板块理论建立之后，Sillitoe（1972）成功的将板块构造理论应用到了环太平洋斑岩铜矿成矿作用的研究中，提出了岩浆弧～斑岩铜矿成矿模型（俯冲型斑岩铜矿），成功开启了对斑岩矿床成矿环境、构造控制因素及成矿地球动力学背景的研究，掀起了斑岩铜矿研究的一个高潮[4]。此外，学者们也发现不但俯冲环境下可以形成斑岩铜矿，其他构造环境下同样可以形成斑岩铜矿，如碰撞造山环境下（碰撞造山型）。经过几十年的研究，学者们对斑岩铜矿床有了较为全面的认识。

2.1 斑岩铜矿的时空分布规律

自太古宙，斑岩铜矿就已经在地球上开始形成；然而，由于形成较少及风化剥蚀的原因，已发现的前寒武斑岩铜矿非常稀少，太古宙的有加拿大的Parmour等矿床，元古宙的有印度的Malajkhand等矿床[5]。绝大多数斑岩铜矿则形成于显生宙，其主要分布于环太平洋成矿带，矿床主要在中～新生代形成；该带产出了El Teniente等一系列世界级的斑岩铜矿以及我国东南部的紫金山等大型～超大型矿床；此外，中亚成矿带也是全球重要的斑岩成矿带之一，矿床主要形成于古生代，该带分布着Oyu Tolgoi等少数几个世界级的斑岩铜矿。

近20年来，随着人们对青藏高原地区研究的深入，一大批大型、超大型斑岩铜矿已被发现，构成了特提斯～喜马拉雅成矿带，该带中斑岩铜矿主要形成于中～新生代，产出有Sar Cheshmeh、玉龙等世界级斑岩铜矿。不同的是，环太平洋成矿带、中亚成矿带中的斑岩铜矿主要为俯冲型；而在特提斯～喜马拉雅成矿带中，中生代的斑岩铜矿主要为俯冲型，而新生代的斑岩铜矿则主要为碰撞造山环境下形成。

2.2 岩浆起源

俯冲型斑岩铜矿通常产于与俯冲相关的岛弧与陆缘弧中，岩浆起源于俯冲板片的部分熔融或者受板片脱水流体交代的地幔楔[6]。

该类斑岩铜矿中含矿岩体通常为中酸性的钙碱性岩浆，岩性为石英闪长岩～花岗岩，具有钙碱性、富水、高氧逸度及埃达克质的特征[7]。此后，学者们研究发现斑岩铜矿常形成于构造机制转换阶段，如由挤压向伸展的转换阶段及俯冲角度的变化过程中.此外，洋脊俯冲、转换断层俯冲等会导致板片撕裂，导致地幔上涌和板片重熔，同样有利于斑岩铜矿的形成。

而对于碰撞造山型斑岩铜矿床，致矿岩体多为中酸性的钙碱性岩浆，岩性为花岗闪长岩～二长花岗岩～花岗岩。根据该类矿床致矿岩体的岩石地球化学特征，前人认为其可能来自于新生下地壳的部分熔融或受交代的上地幔的部分熔融等[6]。该类矿床的致矿岩体同样具有埃达克质、富水、高氧逸度的特征。

2.3 成矿物质的来源、搬运及沉淀

对于斑岩铜矿的成矿物质来源，多数学者认为是来自于受俯冲板片脱水流体交代的地幔楔，在交代的过程中，板片脱水流体带入了斑岩矿床成矿所需的H2O、S、Cl及金属元素[5]。

由于Cu在硫化物中为极相容元素，因此在源区主要赋存在硫化物中，当源区氧逸度增加时，硫化物分解形成硫酸盐、SO2等，Cu进入岩浆中[6]。Cu在岩浆中的搬运，是以Cl及S的络合物。当岩浆侵位到地壳浅部之后，岩浆热液从岩浆中出熔，对斑岩及围岩进行蚀变；与此同时，Cu等成矿元素发生沉淀。

Cu在流体中的溶解度受温度、压力、氧逸度、Cl-等多个因素影响，其中温度被认为是最重要的因素。一些学者甚至指出，温度降低到400℃以下是斑岩铜矿中Cu沉淀的控制因素。