第一节斑岩铜矿的含义及特征
斑岩铜矿床(porphyry copper deposits)通常是指与具有斑状结构的花岗岩类侵入体共生的浸染状、细脉浸染状和细脉状铜和钼—铜组分的富集体。И.Г.帕夫洛娃提出了可以与其它内生矿床相区别的斑岩铜矿床10大特征: (1)具网状细脉浸染成矿特征;(2)主要金属矿物(黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、辉铜矿,在有些矿床中为斑铜矿、硫砷铜矿和挥铜矿)和与其伴生的非金属矿物(石英、绢云母、钾长石、黑云母、高岭石类矿物等)的成分稳定;(3)铜的平均含量在原生矿石中比较低(0.3—0.8%),而在氧化矿石中明显较高(达1—1.5%),而钼在原生氧化矿石中的分布都比较均匀(0.005—0.05%),在这种情况下,矿石中铜与钥的比值变化很大,形成一系列重要的铜、铜—铜和铜—钼矿床;(4)矿化与以中性成分为主的斑岩侵入体(花岗闪长斑岩、石英二长斑岩),以及少数偏酸性(花岗斑岩、 和偏基性(闪长斑岩)的侵人体有空间联系;(5)矿化或直接发生在斑岩侵入体中,或发生在紧靠侵入体的外接触带围岩——火山岩、侵入岩和变质岩中;(6)矿体发育在广泛出现热液蚀变岩的地带,蚀变岩石为绢云母—石英质、黑云母—钾长石质、泥质以及青磐岩型交代岩,(7)根据金属元素出现最大值①和主要共生的非金属矿物②,可用如下顺序写出矿体和热液岩中稳定分带性;① 云母带Fe3+一Mo(Cu)一Cu(Mo)一Cu(Ag)一Fe2+(Au)一Pb一Zn一(Au、Ag);②黑云母—钾长石,绢云母、石英,蒙脱石,高岭土,青磐岩(8)矿床储量巨大,可保障矿石的大规模采挖,成本低廉并有露天采矿的可能性,(9)与氧化作用有关的富矿的出现,形成了覆盖较贫原生矿的次生硫化物富集带(10)斑岩铜矿床形成于地槽褶皱区的不同发育阶段.既可随着地槽的岩浆作用在褶皱主期之前(在岛弧阶段)形成,又可在其后与造山阶段和活化阶段的斑岩侵入体和火山岩有关。在许多斑岩铜矿床的现代分类中,利用了如下一些特征,不仅要考虑单个特征,而且还要考虑各种特征的组合:(1)所处大地构造和古构造的位置;(2)含矿岩浆建造及其所形成的含 矿斑岩相的成分(3)含矿岩浆建造所侵入的地壳厚度和成分;(4)由R.H.西利托所划分的斑岩铜矿系统中矿体的产状(5)含矿岩浆岩体形成的深度,(6)是否存在角砾岩简;(7)主要矿石和台有掺入组分的矿石的成分;(8)金属矿的分带特征,(9))热液蚀变岩的成分及其分带性,(10)含矿侵入体及矿体体的形态特征。
第二节:斑岩铜矿的时空分布
斑岩铜矿在时间上集中分布于新生代,大约占59.5%,其次为中生代,大约占35%,中生代之前的超大型斑岩铜矿仅限于中亚-蒙古的古生代造山带和某些前寒武纪的克拉通造山带(表1)。世界上90%的超大型斑岩铜矿集中在环太平洋带,特别是在东太平洋带的被动大陆边缘(如表2),太平洋西岸,作为超大型斑岩铜矿的仅有中国的德兴铜厂和印尼的格拉斯贝格。
表1,世界超大型斑岩铜矿(铜储量500万吨以上)时间分布(据,芮宗瑶,2004)
时代 | 构造运动 | 矿床个数 | 铜金属储量 | 百分比 |
第三纪(65~2Ma) | 喜马拉雅构造阶段 | 20 | 26118 | 57.7 |
第三纪-白垩纪(65~137) | 喜马拉雅-燕山构造阶段 | 4 | 8825 | 19.5 |
白垩纪 | 燕山构造阶段 | 4 | 4608 | 10.2 |
侏罗纪-三叠纪(137~230Ma) | 燕山-印支构造阶段 | 3 | 3192 | 7.1 |
二叠纪-石炭纪(230~350) | 海西构造阶段 | 2 | 1790 | 4.0 |
中元古代 | | 1 | 655 | 1.5 |
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表2,世界超大型斑岩铜矿(铜储量500万吨以上)空间分布(据,芮宗瑶,2004)
空间 | 矿床个数 | 铜储量(万吨) | 百分比 |
中亚-蒙古矿带 | 2 | 1790 | 4.0 |
环太平洋矿带智利-秘鲁矿集区 | 12 | 24960 | 55.2 |
环太平洋矿带巴拿马-哥伦比亚矿集区 | 2 | 2425 | 5.3 |
环太平洋矿带美国西南部-墨西哥集区 | 9 | 7028 | 15.5 |
环太平洋矿带美国西部-加拿大西部矿集区 | 3 | 4821 | 10.7 |
环太平洋矿带西太平洋矿集区 | 2 | 1452 | 3.2 |
特提斯矿带 | 3 | 2064 | 4.6 |
印度克拉通 | 1 | 655 | 1.5 |
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第三节 斑岩铜矿的岩石学以及地球化学
岩石学:斑岩铜矿在空间上、时间上和成因上,主要与钙碱系列的斑岩侵入体密切相关,即与闪长玢岩-花岗闪长斑岩-石英二长斑岩-花岗斑岩-石英斑岩有关,特别是花岗闪长斑岩和石英二长斑岩占绝大多数。斑岩体一般与安山岩和英安岩等钙碱性系列火山喷发活动有关。侵入体主要是浅成、超浅成相,极少数为中深成相。与斑岩铜矿有关的斑岩体,是受构造控制的被动侵位,而且斑岩体的出露面颊不大,一般不超过10平方公里。
地球化学:斑岩体在地球化学方面的特点是:一般CaO+Na2O+K2O>Al2O3>Na2O+K2O(摩尔数),通常k2O>Na2O,锶的初始比值较小,一般为0.703~0.706,少数可到0.709(Sillitoe,1987; 芮宗瑶等,1984;2004),而上地幔的现今的比值为0.704±0.002;富铂族元素(唐仁理等,1995),矿石硫化物 的值变化范围窄(-0.5~5.5);平均值为0,地幔硫同位素虽然具有不均一性,但它的变化范围为-3~3(Chaussidon and Lorand, 1990);稀土模式为轻稀土富集型,铕异常不明显,总量多数较高,含矿斑岩的REE特征介于大洋玄武岩与地壳花岗质岩石,接近大洋玄武岩。
总的来说,斑岩铜矿的源区应该是以洋壳或上地幔的物质为主,并有地壳物质的混染。
第四节 与斑岩铜矿有关的围岩
与斑岩铜矿有关的围岩主要有两类:一类为硅铝质岩—主要为千枚岩、片岩、片麻岩、中-酸性侵入岩或喷出岩、火山碎屑岩、泥质粉砂岩以及各种角砾岩等;另一类为碳酸盐岩—有石灰岩、白云岩及泥灰岩等。共同的特点是硬、脆和碎,有利于矿液的运移和沉淀。