张宗祥 郑 娇

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队)

·地质·测量·

我国斑岩铜矿床分布特征及研究进展

张宗祥 郑 娇

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队)

斑岩铜矿的成矿理论及矿床模型的研究对于找矿勘查实践具有重要的指导意义。为此，首先讨论了斑岩铜矿床的分布特征，即全球斑岩铜矿床主要分布于环太平洋成矿带、中亚—蒙古成矿带以及特提斯—喜马拉雅成矿带；然后对近年来斑岩铜矿床的研究成果进行了分析总结；最后，详细分析了矿床的分布规律并总结了找矿标志。上述分析对于我国斑岩型矿床的找矿勘探工作具有一定的参考价值。

斑岩铜矿床 分布特征 分布规律 找矿标志 成矿潜力

斑岩型矿床是在时间上、空间上和成因上均与斑状结构的中—酸性浅成或超浅成的小侵入体(如花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、花岗斑岩等)有关的矿床，是铜钼最大的来源和金的主要来源[1-3]。对于斑岩型矿床的研究，在20世纪70—80年代取得了较大进展[4-6]，对斑岩矿床的成矿构造背景、蚀变分带特征、矿物组合特征等方面有了明确的认识。通过梳理近年来斑岩铜矿床的研究成果，详细分析矿床分布规律，并系统总结找矿标志，为该类矿床的找矿勘探工作提供参考。

1 斑岩铜矿床分布特征

1.1 环太平洋成矿带

环太平洋成矿带主要位于中国东部，其空间展布与环太平洋构造成矿域相当。自晚三叠世以来，太平洋板块与欧亚板块发生强烈的相互作用，该区燕山期产生了大规模的岩浆活动及成矿作用[7]，形成了众多斑岩铜(钼)矿床。该带上成矿岩体大多位于燕山期花岗闪长斑岩、石英闪长岩、闪长玢岩和石英闪长玢岩等中—酸性浅成-超浅成岩体中或与围岩的接触带内，部分小型矿床产于燕山期流纹斑岩、凝灰岩或粗安斑岩内及其与围岩的接触带内。该成矿带最北部的大型斑岩铜矿床——乌奴格吐山铜(钼)矿床，受NW向构造、NE向次级断裂及故火山机构的控制，发育有早期流纹质晶屑凝灰熔岩。矿体产于花岗闪长斑岩[7](188.3 Ma)的外接触带中，部分在内接触带岩体内。蚀变在平面上呈以花岗闪长斑岩为中心的环状分带特征，依次为硅化带—石英钾长石化带—石英绢云化带—水白云母伊利石化带，主要矿物组合为黄铁矿-黄铜矿-辉钼矿。南部江西德兴斑岩铜矿田由朱砂红、铜厂和富家坞3个大型、超大型矿床组成[8]，各矿床的主要矿体均赋存于燕山早期花岗闪长斑岩体(171±3 Ma)[9]的浅侧部，沿接触带内外分布，其空间形态呈倾向北的空心筒状，平面上呈环状；围岩蚀变广泛而强烈，且分带明显，由中心到边部，依次为硅化带、石英绢云母化带、和青磐岩化带；矿石矿物以黄铁矿、黄铜矿为主，其次为辉钼矿、斑铜矿以及孔雀石等。

1.2 中亚—蒙古成矿带

中亚—蒙古成矿带西起俄罗斯境内的乌拉尔山脉，向东经哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦以及我国的新疆、甘肃北部、内蒙古和蒙古国，至俄罗斯远东和我国东北地区[10]。该成矿带在我国主要分布于北部昆仑—秦岭中央早山西、塔里木—华北克拉通和天上—兴安造山系等，斑岩铜矿集中分布于天山—兴安造山系，主要成矿时代为古生代和中生代，成矿高峰期为泥盆纪和石炭纪，含矿岩浆为钙碱性中—酸性岩浆和少量的碱性岩浆，含矿岩体为花岗闪长岩、闪长岩、英云闪长岩和少量的二长岩，矿床可分为斑岩型Cu-Au、Cu(Au，Mo)和Cu-Mo矿。带内土屋和延东铜(钼)矿床位于新疆东天山康古尔断裂以北，哈密市西南180 km处。矿区内岩浆侵入作用强烈，发育浅成、超浅成中—酸性岩体，多呈岩株、岩脉状侵位于石炭系企鹅山群玄武岩和安山岩中，岩性主要为闪长玢岩及英云闪长岩，且英云闪长斑岩(335 Ma)[11]为主要的成矿岩体。热液蚀变由岩体向外依次出现石英带、黑云母化带、石英-绢云母带、泥化带以及青盘岩化带[12]。矿化与绢英岩化和绿泥石、绢云母化有关。矿石矿物成分简单，主要为黄铜矿，次为斑铜矿、黄铁矿、辉钼矿、铜蓝等。内蒙多宝山铜、金矿床位于内蒙古嫩江县城北146 km处，矿区出露一套中奥陶统多宝山组滨海-浅海相的火山熔岩和火山碎屑岩、碎屑火山沉积岩组合，侵入岩主要为花岗闪长岩、花岗闪长斑岩，其次为石英闪长岩和更长花岗岩等，与成矿关系密切的是花岗闪长岩和花岗闪长斑岩(479.5±4.6 Ma)[13]。蚀变发育，但分带不甚明显，从岩体向外依次为钾硅化带，黑云母、钾长石化带，石英绢云母化、绿泥石化、绿帘石化带，青磐岩化带，其中石英绢云母化、绿泥石、绢云母化为主要含矿蚀变带。金属矿物主要为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿，次为黄铜矿、辉铜矿、赤铁矿等。

1.3 特提斯—喜马拉雅成矿带

特提斯—喜马拉雅成矿带在我国主要分布于西部及西南部地区，即昆仑—秦岭中央造山带以南、扬子陆块以西的青藏高原地区，是晚古生代以来，劳亚古陆和冈瓦纳古陆之间的特提斯洋经扩张增生、俯冲消亡和碰撞造山等复杂演变而成的。由于在特提斯构造域漫长的地质演化过程中发生了多期、多板块之间的俯冲消减、碰撞造山作用，形成了多条不同时代的构造岩浆活动带，从而为斑岩型矿床的形成提供了有力的地质条件。区内主要的成矿带有新生代的冈底斯斑岩铜矿带、玉龙斑岩铜矿带以及印支期—燕山期的中甸斑岩铜矿带等。驱龙斑岩铜钼矿床位于冈底斯斑岩铜矿带东部，是该铜矿带最为重要的超大型矿床，铜资源储量已达711 Mt。矿区内发育有侏罗纪—中新世的3套岩浆系统，即矿区西部的早期石英斑岩-花岗斑岩、矿区东部的成矿期二长花岗斑岩、成矿晚期闪长玢岩等，该类岩体呈多期侵位的特点，其中二长花岗斑岩(19.5±0.4 Ma)是驱龙铜矿最主要的含矿围岩。驱龙铜矿的蚀变特征具有一定的分带性，从岩体带外围依次是钾硅酸盐化蚀变(钾长石-黑云母化)、石英-绢云母化、青磐岩化蚀变(绿帘石-绿泥石化)；铜、钼矿化与钾硅酸盐化蚀变关系密切，主要含铜矿物为黄铜矿、辉钼矿、辉铜矿、黝铜矿、黄铁矿、磁铁矿等，偶见斑铜矿。藏东玉龙超大型斑岩铜矿床位于玉龙成矿带，铜金属远景储量达650 Mt[14]，是该成矿带最大的斑岩矿床。矿区出露黑云母二长花岗斑岩、花岗闪长斑岩、碱长花岗斑岩、石英二长斑岩等所构成的复式岩体，具典型的斑状结构。铜矿化主要与黑云母二长花岗斑岩(41.0±1.0 Ma)有关，具有斑岩体内细脉浸染状矿化和接触带夕卡岩-角岩型矿化的复合成矿特征。同样，玉龙铜矿床也具有斑岩矿床普遍的蚀变特征，即从岩体中心到外围依次是钾化、硅化、绢云母化、黏土化带，到矽卡岩化、大理岩化或角岩化、黏土化、青磐岩化、强硅化、绢云母化带，然后是结晶灰岩或角岩化、青磐岩化带。矿石矿物以黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿等为主，其实还有磁铁矿、斑铜矿、赤铁矿等。值得注意的是，高氧逸度有利于成矿，通常发育表征氧化环境的石膏、磁铁矿等矿物。该区普朗铜矿呈还原性，发育大量表征环境的磁黄铁矿，而且在成矿流体中含有CH4、CO等还原性气体。

2 斑岩铜矿床研究进展

2.1 大地构造背景

全球斑岩铜矿床主要分布于汇聚板块边缘，与板块俯冲有关[15]。洋壳俯冲脱水，地幔楔部分熔融，形成富水岩浆，金属离子聚集于岩浆，岩浆上涌，金属离子转移至流体中，并在合适的空间沉淀成矿[16]。该类矿床通常呈线性带状发育，大多长几百公里，少见孤立存在的矿床，与下伏岩体的成分关系密切，成矿深度为5～15 km[15]。全球斑岩矿床可归并为著名的三大成矿域，即环太平洋成矿带、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)、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)[17]。

关于斑岩铜矿的成矿背景，Sillitoe[4]首次采用斑岩铜矿板块成因模式来说明板块运动与斑岩铜矿床形成的关系，根据斑岩铜矿呈线状平行排列的分布特征，认为斑岩铜矿主要在板块俯冲背景下的主动陆缘钙碱性火成岩带中形成，金属来源与板块俯冲作用导致的岩浆活动有关。Sun等[18]对几内亚巴布亚省马努斯盆地东部的火山玻璃的研究认为，在汇聚边缘，铜矿床的形成应与熔融体的高氧逸度和俯冲板块的流体释放或者是岩浆演化过程中盐卤水的分异有关。Lee等[19]认为岛弧岩浆是氧化的，是大陆地壳的重要组成部分，大陆地壳的形成与氧化环境有关，在氧化条件下，Cu的亲和性不高，从地幔(洋中脊)到岛弧，岩浆分异过程中，Cu含量在岛弧岩浆中随着硫化物的分离而显著减少。由于大陆地壳形成过程中，在还原条件下，含硫化物堆晶岩的形成有着重要的意义，因此，大洋板块沿毕尼奥夫俯冲带到达深部后，发生脱水，使上地幔发生交代，产生含水的地幔部分熔融岩浆，此时的温度约1 000 ℃。由于大陆板块的覆盖，即存在玄武岩底垫，温度陡然增高至1 400 ℃，即在壳幔交界面上形成地幔流。当地幔流透过过渡大陆地幔岩石圈即玄武岩底垫时，则在MASH带形成相当规模的原始岛弧岩浆[20]。原始岛弧岩浆富水，因此熔融岩浆具有较高的氧逸度[3]，携带相对较多的Cu，岩浆上升减压，物理化学条件改变，易产生Cu分离，乃至形成矿床。除经典成矿模型所反映的岛弧及陆缘弧环境外，斑岩铜矿还可产于碰撞造山带内，甚至产于陆内环境中。该类大陆环境的斑岩铜矿，其基本地质特征与岩浆弧环境斑岩铜矿具有广泛的类似性，成矿斑岩是在强烈挤压构造背景下形成的高K埃达克岩，岩浆可能起源于加厚的新生下地壳中，岩浆源区直接或间接经历了板片流体的交代。板块断离或岩石圈拆沉诱发的软流圈物质上涌，以及斜向碰撞导致的挤压-伸展的构造机制转换通常是引发岩浆源区发生部分熔融的外部条件。

2.2 矿床特征

斑岩矿床通常与浅成-超浅成花岗斑岩、石英闪长斑岩、石英二长斑岩、花岗斑岩、英安玢岩等次火山岩等有关，以发育浸染状、网脉状、细脉状和角砾岩矿化为主要特征[21]。斑岩型矿床以铜为主，其次为钼，也发育有金、铅、锌等矿种。因此，对于伴生元素及其含量，已有的研究成果表明，成矿温度、岩浆源区演化、火成岩岩石类型、地壳混染作用、岩浆侵位深度等多种因素均对斑岩铜矿的伴生元素及其含量产生影响。高温环境下易于形成铜钼矿床，而相对低温则易于形成铜、锌、金等矿床。从岩体到外围，通常因接触条件的不同而产生相应成因类型的矿床。如果围岩是碳酸盐岩，成矿流体与围岩相互作用，形成矽卡岩型铜矿；如果围岩非碳酸盐岩，则沿层交代出现 Manto型铜铅锌矿，甚至脉状铅锌银矿以及低温热液脉型金银锑汞矿。Sillitoe[15]提出一个新的斑岩成矿系统模型，包括以侵入体为中心的斑岩矿床、矽卡岩、碳酸盐交代以及外围沉积型金矿，叠加于高—中等强度硫化作用的热液矿床之上，表明以斑岩铜矿为核心，向上有浅成低温热液型金银矿，向上或向外在沉积岩中发育有铅锌银锑汞矿。

斑岩铜矿系统中，以斑岩铜矿为中心，其中成矿带的形态主要取决于围岩或复式岩体的整体形式，含铜硫化物的成矿位置，火山道位置和含矿侵入体的形态。因此，圆柱状岩体通常形成柱状矿体，而横向发育的岩体产生的矿体具有相似的延伸、条状外形。也有许多斑岩铜矿床垂直岩体产出，向外品位逐渐降低，而另一些则由于Cu在深部沉淀较少而呈钟状和盖状。矿体顶部易于被石英网脉破坏和控制，任何斑岩铜矿体的形状都可能是后期改造的结果。

斑岩体仅属于I型或磁铁矿系列，偏铝质和中钾钙碱性，但也可能落于高钾钙碱性(钾玄质)或碱性区域，其岩性组成从钙碱性闪长岩、花岗闪长岩、石英二长岩到石英闪长岩，碱性闪长岩到二长岩、正长岩少见。富钼的斑岩铜矿床通常与较多的长英质侵入岩相关，尽管也有在长英质和石英二长岩中富含金的实例(马来西亚东部的马穆特铜矿[22])但富金的斑岩铜矿床更趋向于与镁铁质组分相关。贫铜金矿床的发育仅与钙碱性闪长岩和石英闪长玢岩相关[23]。

含矿热液来源于次火山岩体冷凝结晶过程中挥发分的蒸馏和气化作用。矿床与火山活动息息相关，受深大断裂控制，矿床常呈带状分布，矿体受岩体原生构造控制，矿体形态复杂、变化大，矿床规模大、埋藏浅、矿石品位低，但矿化分布均匀，易采易选。该类矿床通常发育黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿、辉钼矿、闪锌矿、石膏和赤铁矿等，如驱龙斑岩型铜钼矿床发育大量的硬石膏与赤铁矿[24]。部分矿床不见石膏、赤铁矿等表征氧化环境的矿石矿物，发育有表征还原环境的磁黄铁矿，如普朗斑岩铜矿床[25]、包古图斑岩铜矿床[26]等。矿石成分中可供综合利用的矿产较多，除Cu、Mo、W、Sn、Au、Pb、Zn外，还有Ag、Se、Te、Re等元素，具有重要的工业价值。

2.3 蚀变分带特征

斑岩铜矿岩体蚀变较发育，由连续、宽阔的蚀变矿化带组成，在平面上具有一定的分布特征，由岩体中心向外围蚀变特征依次为钾硅酸盐化带、石英绢云母化带、泥化带、青磐岩化带。碱性岩体中绢云岩化，尤其是泥化比在钙碱性岩体中更为发育，表明受岩浆化学成分K+/H+的控制。由于蚀变类型与流体的pH、主要产生的硫化物、硫化作用状态等有直接联系，因此，每类蚀变都有一些特定的不透明矿物组合。由低温到中温，再到高温，硫逸度逐渐下降。一般来说，矿化-蚀变类型向上逐渐变年轻，其结果是较浅的矿化-蚀变区总是叠加和少部分的被改造[15]。西藏驱龙斑岩铜矿具有明显的蚀变分带特征，以成矿二长花岗斑岩、(似斑状)黑云母二长花岗岩为中心，具有中心环状对称的蚀变分带特征，即从斑岩体内部向外，由深到浅，依次出现钠长石-榍石-硬石膏绿帘石化带、钾硅酸盐化(钾长石+硬石膏化+黑云母+硬石膏化)蚀变带、石英-绢云母-绿泥石化带、石英-弱绢云母化-黏土化蚀变带、硅化-绿泥石(绿帘石)蚀变带、青磐岩化蚀变带或角岩化以及外围矽卡岩化带[27]。然而，并非所有的矿床都存在以上蚀变分带，可以只有1～2个带特别发育，如云南普朗铜矿床，泥化带发育不明显，从岩体中心到边缘，该矿床表现为硅化带、钾化带、石英-绢云母化带、青磐岩化带、角岩化带[28]。

2.4 氧逸度

从全球斑岩铜矿分布来看，会聚板块边缘无疑是斑岩铜矿最重要的成矿背景[2]；但有学者认为斑岩铜矿还可产于碰撞造山带内,甚至产于陆内环境中。有利于斑岩铜矿成矿的构造早在20世纪20年代，矿床学家便意识到，一定特征的斑岩体是形成斑岩铜矿最重要的条件之一。Sillitoe[4,15]总结了斑岩铜矿的分布规律和岩浆岩地球化学特征，认为斑岩铜矿主要与俯冲背景下产出的钙碱质中—酸性火成岩有关。但并非所有的钙碱质中—酸性斑岩体都可形成斑岩铜矿，因而，找出含矿与无矿斑岩之间的差别无疑对找矿工作具有重大意义。成矿斑岩代表高侵位的岩石，斑晶含量达30%～70%，斑晶大小不等，如中甸普朗斑岩铜矿成矿岩体——石英二长斑岩具有斑状结构，基质具半自形粒状结构，斑晶含量33%～35%，主要为钾长石、更长石、中长石和石英。基质主要由斜长石、钾长石、石英、角闪石和黑云母等组成，粒度小于0.3 m。推测该类斑岩在上升过程中斑晶产生了碰撞，故有时见到碎斑晶。

3 讨 论

3.1 找矿标志

(1)基础地质标志。斑岩铜矿床主要分布于汇聚板块边缘，根据前人区域构造研究成果，可排除非成矿区。另外，斑岩体是斑岩型矿床发育的必要条件，岩体及其围岩的蚀变分带特征，即从岩体到外围，依次发育硅化钾化带、黄铁石英绢云母化带、青磐岩化带、泥化带。虽然并非每座矿床都具有这一完整的蚀变分带特征，但往往会有2～3个矿化带发育比较明显。

(2)地球物理标志。虽说斑岩是一种浅成侵入岩，但往往有些岩体未受足够的剥蚀而出露地表，并且斑岩体的电阻率、磁性特征等与围岩均有一定的特征性差异。因此，特定的磁异常、电法异常对于寻找隐伏岩体乃至斑岩矿床或其他类型矿床具有重要的指示意义[35]。

(3)地球化学标志。斑岩体的发育并非斑岩矿床形成的充分条件。岩体须具有一定特征才具有成矿潜力，岩浆富水、高氧逸度，则易携带成矿元素(Cu、Au、Ag等)；矿体通常与具高Sr低Y的埃达克岩亲和性的岩体有关[36]。因此，对岩体的化学成分、含水性、氧逸度等方面的特征进行分析，也是斑岩矿床成矿潜力评价的有效方法之一。

3.2 矿床模型与找矿勘查

基于斑岩铜矿的基本地质特征，可根据斑岩铜矿的蚀变分带、矿种分带、岩体氧化还原性等因素，结合数学地质理论分析、三维地质建模，运用分形理论、混沌边理论等，建立可靠的相关三维地质模型，为找矿勘探提供更直观、更具可靠性的依据。在斑岩铜矿勘查与研究早期，Lowell等[21]根据蚀变特征及其分带，提出了斑岩铜矿蚀变分带模型，有效指导了斑岩铜矿的勘查工作。Hedenquist等[37]提出了斑岩铜矿-浅成低温热液型金矿床模型，包括下部的斑岩铜金矿，上部高硫型浅成低温热液型金矿和外围的低硫型浅成低温热液型金银矿，该模型对于全球开展铜金矿找矿勘查具有重要的指导作用，从此浅成低温热液型金矿成为主要金矿类型之一，也成为找矿的重要目标。斑岩铜矿在形成过程中，如果围岩是碳酸盐岩，成矿流体与围岩相互作用，形成矽卡岩型铜矿，沿层交代出现Manto型铜铅锌矿，甚至脉状铅锌银矿以及低温热液脉型金银锑汞矿。据此，Sillitoe[15]提出了一个新的模型，表明以斑岩铜矿为核心，向上有浅成低温热液型金银矿，向上或向外，在沉积岩中发育有铅锌银锑汞矿，有力推动了综合找矿勘查工作的开展。Sillitoe[15]认为：①选择研究成熟的斑岩Cu、Au成矿带；②对于新兴地区，至少有一座重要的已勘查出的该类型矿床；③板块边界应具有成矿地质条件。基于近年来的找矿突破，上述观点是行之有效的。

3.3 我国斑岩型矿床成矿潜力

各成矿带岩体具有各自特征，即环太平洋成矿带目标岩体为燕山期成岩；中亚—蒙古成矿带岩体成岩时期为古生代；特提斯—喜马拉雅成矿带的矿床则相对复杂，有冈底斯成矿的中新统岩体，玉龙成矿带始新统岩体，以及中甸矿集区印支期、燕山期—喜山期岩体。通过地表观察、槽探、浅井、平硐、钻孔等勘探工程，分析相应的蚀变特征，是否具有分带性，并建立蚀变模型。结合岩体蚀变特征及氧逸度特征信息，运用MapGIS[38]、Surpac等软件，建立相应的成矿模型及找矿模型，有效圈定成矿靶区，进而进行成矿预测。

在我国属于环太平洋成矿带和中亚—蒙古成矿带的地区，区域构造活动较为古老，成矿期次相对较少，矿床分布相对稀疏。而特提斯—喜马拉雅成矿带，从印支期开始，构造活动及成矿作用频繁，印支期、燕山期、喜山期均有成矿，且该区矿床分布相对较密，资源量大。另外，中甸地区印支期发育有较为少见的还原性斑岩铜矿(普朗斑岩铜矿)且为超大型，即该区斑岩成矿环境复杂多样。综合上述分析可认为，特提斯—喜马拉雅成矿带成矿潜力较大。

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Distribution Characteristics and Research Progress of Porphyry Copper Deposits of China

Zhang Zongxiang Zheng Jiao

(No.2 Geological Team, Non-ferrous metals and nuclear industry geological exploration bureau of Guizhou)

Researching of porphyry copper metallogenic theory and model are of great significance for prospecting exploration practice. Firstly， the distribution features of the porphyry copper deposits is discussed, that is the porphyry copper deposits are mainly distributed in the circum-pacific metallogenic belt, Mid-Asia-Mongolia metallogenic belt and tethys-Himalayan metallogenic belt; then, the research results of the porphyry copper deposits in recent years are analyzed summarized; finally, the distribution regularity of ore deposit is analyzed in depth and the prospecting marks are summarized. The above analysis results have some reference for the prospecting exploration of porphyry copper deposits in our country.

Porphyry copper deposit, Distribution features, Distribution regularity, Prospecting marks, Metallogenic potential

2015-07-06)

张宗祥(1988—)，男，助理工程师，553004 贵州省六盘水市钟山区明湖路67号。