陳軍強(qiáng)，張 超，李志丹

(天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，天津 300170)

目前世界上已知的銅礦類型主要有：砂巖型銅礦、火山巖型銅礦、矽卡巖型銅礦、斑巖型銅礦、變質(zhì)巖層狀銅礦和超基性巖銅鎳礦，斑巖銅礦作為一種最重要的銅礦類型，為世界提供了50％以上的金屬銅資源。美國(guó)、智利、秘魯三個(gè)主要產(chǎn)銅國(guó)家的銅礦儲(chǔ)量的80％～90％來(lái)自斑巖型銅礦床[1]。鑒于其在科學(xué)和經(jīng)濟(jì)上的重要性，近百年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)斑巖銅礦的構(gòu)造環(huán)境、成礦物質(zhì)來(lái)源、礦床成因等方面進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了豐碩成果。在查閱大量斑巖銅礦相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文對(duì)斑巖型銅礦床的時(shí)空分布特征、形成的構(gòu)造環(huán)境、礦化蝕變特征、礦床類型和礦床成因進(jìn)行了總結(jié)，供找礦實(shí)踐和成礦理論研究參考和完善。

1 概念

斑巖銅礦，最早源于20世紀(jì)初，美國(guó)人開(kāi)采亞利桑那州和新墨西哥州石英二長(zhǎng)斑巖和花崗閃長(zhǎng)斑巖中的大規(guī)模銅礦時(shí)采礦工人的叫法。1904年，Ransome通過(guò)對(duì)美國(guó)亞利桑那州“浸染狀銅礦”的詳細(xì)野外考察，提出了浸染狀銅礦化與斑巖體成因有關(guān)的學(xué)術(shù)思想，從而拉開(kāi)了斑巖銅礦研究的大幕。1918年，Emmons正式把這種與斑巖體有關(guān)的“浸染狀銅礦”定名為斑巖銅礦。

通過(guò)近一個(gè)世紀(jì)的研究，目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)可的斑巖銅礦的定義可以描述如下：是指在時(shí)間上、空間上、成因上與斑狀結(jié)構(gòu)的鈣堿性、堿性、中酸性淺成或超淺成小侵入體(花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英二長(zhǎng)斑巖、石英斑巖等)有關(guān)，并具有鉀、氫蝕變礦物暈和銅、鉬、金、銀、鉛、鋅、硫等地球化學(xué)暈的巖漿期后中―高溫?zé)嵋弘A段形成的細(xì)脈浸染狀硫化物銅礦床[2-3]。斑巖型銅礦床的主要特征可以概括為“埋藏淺、品位低、規(guī)模大、露天采”，銅品位通常在0.4％左右，少數(shù)可達(dá)0.8％。礦石中除銅外，還伴生鉬、金、銀等元素，可綜合利用。

2 時(shí)空分布特征及構(gòu)造環(huán)境

2.1 時(shí)代分布

斑巖銅礦的形成時(shí)代主要集中在新生代，約占59.5％，其次是中生代，約占35％，再次是古生代，前寒武紀(jì)斑巖銅礦床目前發(fā)現(xiàn)較少(表1)。形成這種時(shí)間分布特征的原因有兩種觀點(diǎn)：一種認(rèn)為斑巖銅礦多形成于板塊匯聚區(qū)，而在前寒武紀(jì)全球板塊活動(dòng)機(jī)制尚未完善，大規(guī)模板塊活動(dòng)尚未形成，斑巖銅礦化自然較少。而中新生代是板塊活動(dòng)的最強(qiáng)烈時(shí)期，也是斑巖銅礦形成的高峰期；另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，斑巖銅礦主要形成于板塊俯沖帶，而這些帶后期往往發(fā)育成造山帶，成為主要的剝蝕區(qū)，且斑巖銅礦多賦存于淺成―超淺成侵入體中，巖體及圍巖節(jié)理、裂隙發(fā)育，有利于剝蝕作用形成，隨著時(shí)間推移古老的斑巖銅礦很難保存。

表1 世界超大型斑巖銅礦床(銅儲(chǔ)量>500t)的時(shí)代分布[1]

2.2 空間分布

眾所周知，世界上有三大成礦帶，分別是環(huán)太平洋成礦帶、特提斯-喜馬拉雅成礦帶、古亞洲洋成礦帶(中亞成礦帶)[4]。據(jù)戴自希(1996)統(tǒng)計(jì)，世界上銅儲(chǔ)量超過(guò)500萬(wàn)t的斑巖銅礦共34處，在空間分布上主要集中于環(huán)太平洋帶(28處)、特提斯-喜馬拉雅成礦帶(3處)、古亞洲洋成礦帶(1處)和印度克拉通(1處)。

環(huán)太平洋斑巖銅礦帶分東西兩帶[5]：東帶包括阿拉斯加、北美西部向南經(jīng)墨西哥、巴拿馬、厄瓜多爾、玻利維亞、秘魯、智利、阿根廷，超大型斑巖銅礦有智利的楚基卡馬塔等；西帶又分內(nèi)帶和外帶，內(nèi)帶從俄羅斯鄂霍次克北緣，經(jīng)中國(guó)東北東部、長(zhǎng)江中下游及華南地區(qū)；外帶從日本列島經(jīng)中國(guó)臺(tái)灣、菲律賓、加里曼丹島、巴布亞新幾內(nèi)亞、所羅門群島等，超大型斑巖銅礦有中國(guó)的德興銅廠、印尼的格拉斯貝格等。

特提斯-喜馬拉雅斑巖銅礦帶西起西班牙，經(jīng)原南斯拉夫、羅馬尼亞、保加利亞、土耳其、亞美尼亞、伊朗、巴基斯坦，東到中國(guó)西藏和緬甸等地，超大型斑巖銅礦床有原南斯拉夫的麥丹佩克、伊朗的薩爾切什梅和中國(guó)的玉龍等。

古亞洲洋斑巖銅礦帶西起烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦，經(jīng)中國(guó)的新疆、甘肅和內(nèi)蒙古，東到中國(guó)的黑龍江多寶山等地，大型斑巖銅礦有烏茲別克斯坦的阿爾馬累克、哈薩克斯坦的科翁臘德和蒙古的歐玉陶勒蓋等。

2.3 構(gòu)造環(huán)境

前人的大量研究資料表明，板塊構(gòu)造對(duì)全球斑巖型銅礦床的形成有重要影響，不同的大地構(gòu)造單元及其火山-深成巖建造對(duì)斑巖銅礦床的成礦具有明顯的控制作用。主要有兩種構(gòu)造環(huán)境，一種是由大洋板片俯沖產(chǎn)生的陸緣弧和島弧環(huán)境，另一種是與大洋板片俯沖作用無(wú)關(guān)的大陸環(huán)境。Sillitoe(1972)建立了經(jīng)典的斑巖銅礦板塊構(gòu)造模型，提出斑巖銅礦主要在板塊俯沖背景下的主動(dòng)陸緣鈣堿性火山巖帶中形成，金屬來(lái)源與板塊俯沖作用導(dǎo)致的巖漿活動(dòng)有關(guān)[6]，并在后來(lái)環(huán)太平洋成礦帶斑巖型礦床的勘查中取得重大突破，成為科學(xué)理論指導(dǎo)礦床勘查的典范。Sillitoe(1997)最早提出匯聚板塊邊緣的擠壓構(gòu)造背景對(duì)斑巖銅礦的形成有重要作用，并識(shí)別出擠壓環(huán)境有利于斑巖型礦床形成的一些關(guān)鍵因素：①擠壓環(huán)境能形成比伸展環(huán)境更大的淺部巖漿房；②擠壓環(huán)境能夠促進(jìn)巖漿房的結(jié)晶分異，進(jìn)一步導(dǎo)致?lián)]發(fā)份飽和及形成大規(guī)模巖漿熱液；③擠壓環(huán)境下很難發(fā)育陡立張性斷裂，有利于巖漿熱液的聚集[7]。

大陸環(huán)境斑巖銅礦研究起步較晚，隨著近年來(lái)大陸環(huán)境斑巖銅礦的大量發(fā)現(xiàn)，研究程度在逐漸加深。Hollister(1974)首次開(kāi)展碰撞鑿山環(huán)境斑巖銅礦的研究，拓展了經(jīng)典斑巖銅礦的成礦模型[8]。近年來(lái)，中國(guó)的礦床學(xué)家也發(fā)現(xiàn)，斑巖銅礦不僅產(chǎn)于島弧和陸緣弧環(huán)境中，還可以產(chǎn)于碰撞鑿山帶中(如青藏高原)，甚至可以形成于陸內(nèi)環(huán)境中(如江西德興)。芮宗瑤(2002)研究認(rèn)為，有些斑巖銅礦的形成于板塊的俯沖作用沒(méi)有明顯的成因聯(lián)系，可能是由板內(nèi)構(gòu)造巖漿活化作用或走滑斷裂帶作用導(dǎo)致深源花崗質(zhì)巖漿作用上侵形成。侯增謙等(2007)認(rèn)為中國(guó)大陸內(nèi)部斑巖銅礦產(chǎn)出的背景與大洋板塊俯沖無(wú)關(guān)，至少有四類構(gòu)造環(huán)境：晚碰撞走滑環(huán)境，后碰撞伸展環(huán)境和非造山崩塌環(huán)境。

3 圍巖蝕變特征和礦化分帶

3.1 圍巖蝕變特征

斑巖型銅礦床的圍巖蝕變具有非常明顯的分帶性[9](包括水平分帶和垂直分帶)，而且蝕變范圍可達(dá)數(shù)百米至數(shù)千米，不同環(huán)境下斑巖銅礦的圍巖蝕變分帶大體一致。根據(jù)礦物組合可將斑巖銅礦床的蝕變分為4個(gè)帶，從內(nèi)向外分別是：①鉀化帶：屬于早期蝕變階段，一般分布在蝕變帶的內(nèi)部，又稱內(nèi)帶，主要蝕變礦物有鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母等。②石英―絹云母化帶：又稱“千枚巖化帶”，屬中期蝕變階段，通常賦存在鉀化帶和青磐巖化帶之間，故又稱中間帶，是斑巖銅礦的主要賦存部位，主要蝕變礦物有絹云母、石英、水化白云母、水化黑云母等。③泥化帶：也稱為高嶺石―蒙脫石化帶，多斷續(xù)分布在石英―絹云母化帶的外側(cè)，亦屬于中期蝕變階段，主要蝕變礦物有高嶺石、蒙脫石、伊利石等。④青磐巖化帶：屬晚期蝕變階段，通常分布在最外邊，故稱外帶，主要蝕變礦物有綠泥石、綠簾石、方解石、黃鐵礦等。

上述四個(gè)蝕變帶在同一個(gè)礦床中不一定都存在，可以是其中一兩個(gè)帶較發(fā)育，最重要的是鉀化帶和石英―絹云母化帶，礦體一般出現(xiàn)在這兩個(gè)帶之間。

3.2 礦化分帶

斑巖型銅礦床也具有礦化分帶，硫化物在殼狀蝕變帶中亦劃分為4個(gè)帶，從內(nèi)向外依次是低品位核部、主礦帶、黃鐵礦帶及貧黃鐵礦殼。各帶的礦物組合特征如下：低品位核部在鉀化帶內(nèi)，品位較主礦帶低，出現(xiàn)輝鉬礦化、黃鐵礦化和黃銅礦化，其中輝鉬礦化較強(qiáng)；主礦帶位于鉀化帶外圍與石英—絹云母化帶接觸部位，礦物組合有黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦；黃鐵礦帶位于石英—絹云母化帶外側(cè)及泥化帶中，主要出現(xiàn)黃鐵礦化，而銅鉬礦化較弱；貧黃鐵礦殼則位于青磐巖化帶內(nèi)，發(fā)育少量黃鐵礦化。

礦物在各帶的賦存狀態(tài)由內(nèi)向外依次為：浸染狀―浸染狀+微細(xì)脈―浸染狀+細(xì)脈狀―細(xì)脈狀。

4 斑巖型銅礦床的成因

關(guān)于斑巖型銅礦床的成因，目前大致有以下幾種觀點(diǎn)。

1) 巖漿熱液說(shuō)，也稱為正巖漿成因模式，是目前國(guó)內(nèi)外多數(shù)學(xué)者所認(rèn)同的學(xué)說(shuō)，以C.M.伯納姆[10]、R.L.尼爾森[11]及J.D.勞維爾為代表。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為斑巖銅礦的礦質(zhì)、成礦熱液及其相伴生的中酸性巖體都來(lái)自上地幔(或下地殼)。礦質(zhì)和成礦熱液是由中酸性巖漿在上侵過(guò)程及侵位后的結(jié)晶過(guò)程中，依次出現(xiàn)鉀化帶、石英―絹云母化帶、泥化帶和青磐巖化帶，由于溫度、壓力等物理化學(xué)條件的改變而析出，并在有利部位富集成礦。

2) 板塊構(gòu)造成礦說(shuō)，也稱為洋殼重熔成礦，國(guó)外以R.H.西利托[6]為代表。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為斑巖銅礦是含銅的大洋殼沿消亡帶俯沖到地幔中發(fā)生局部熔融，在熔化過(guò)程中析出金屬，并同鈣堿性巖漿一起上升，然后在巖體的頂部富含氯化物的液相中富集成礦。

3) 活動(dòng)轉(zhuǎn)移說(shuō)。在國(guó)外以D.E.懷特為代表，他在1968年提出了“多層對(duì)流循環(huán)模式[12]”，中國(guó)學(xué)者以季克儉為代表，他于1989年提出了“三源”成礦說(shuō)[13]，二者具有異曲同工之妙。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為高侵位的中酸性斑巖體含水量較小，在溫度下降、巖漿結(jié)晶過(guò)程中不會(huì)析出流體，礦質(zhì)與成礦熱液主要來(lái)自圍巖，巖漿巖主要起熱動(dòng)力源的作用。即由于巖漿的活動(dòng)，使原賦存于地層中的地下水或?qū)娱g裂隙水活化，并萃取圍巖中的有用組分成為含礦熱液，在巖漿熱動(dòng)力源的帶動(dòng)下，沿著一定的構(gòu)造系統(tǒng)循環(huán)，并在有利部位成礦。

4) 變質(zhì)巖漿成礦說(shuō)。該學(xué)說(shuō)應(yīng)追溯到19世紀(jì)60年代美國(guó)人亨特提出的“花崗巖的變質(zhì)成因說(shuō)”，他認(rèn)為金屬富集成礦是含金屬的沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)榛◢弾r的伴生現(xiàn)象。1963年史奈德指出所有的內(nèi)生礦床(包括斑巖銅礦)都是再生礦床。陳文明(1980,1984)[14]支出斑巖銅礦也具有“層控”的特點(diǎn)，它保留了原層狀礦床的很多特征，如礦床在一定區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生于一定時(shí)代地層一定的含銅巖石建造中，礦體主要產(chǎn)于含銅建造中兩種巖相的過(guò)渡部位。礦床的產(chǎn)出還受巖相古地理(指含礦斑巖體賦存的最老圍巖時(shí)代的古地理)控制。

5 結(jié)語(yǔ)

斑巖型銅礦床作為世界范圍內(nèi)的熱門研究對(duì)象，歷經(jīng)上百年的歷史，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。對(duì)斑巖型銅礦床在全球范圍內(nèi)的時(shí)空分布特征，形成的構(gòu)造環(huán)境和地球動(dòng)力學(xué)背景，斑巖的巖漿性質(zhì)及巖漿起源，圍巖蝕變特征和礦化分帶等問(wèn)題有了較為深刻的認(rèn)識(shí)。但是有些方面還應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)，諸如斑巖銅礦的物質(zhì)來(lái)源、成因機(jī)制、含礦巖漿中礦質(zhì)的析出過(guò)程等等。任何科學(xué)都是在矛盾中發(fā)展，在實(shí)踐中不斷完善，地球科學(xué)更是如此。人類的歷史相對(duì)于地球只是一瞬間，人們所觀察到的地質(zhì)過(guò)程只是滄海一粟，因此地質(zhì)科學(xué)中的各種理論、觀點(diǎn)往往受到歷史、科技水平等條件的限制，具有一定的片面性和局限性，爭(zhēng)論是不可避免的，然而正是這些爭(zhēng)論推動(dòng)著地球科學(xué)的發(fā)展，斑巖型銅礦床的成巖成礦理論正是在這樣的過(guò)程中建立、發(fā)展起來(lái)的，還會(huì)在爭(zhēng)論中不斷完善。

[1]芮宗瑤，張立生，陳振宇，等.斑巖銅礦的源巖和源區(qū)探討[J].巖石學(xué)報(bào)，2004,20(2)：229-238.

[2]高合明.斑巖銅礦床研究綜述[J].地球科學(xué)進(jìn)展，1995,10(1)：40-46.

[3]袁見(jiàn)齊，朱上慶，翟裕生.礦床學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1985.

[4]E F R.Laramide alteration of Proterozic diabase:A likely contribrtor of copper porphyry systems in Dripping Spring Mountains area,Southeastern Arizona[J].Economic Geology,1998(93):171-183.

[5]夏斌，陳根文，王核.全球超大型斑巖銅礦床形成的全球地質(zhì)背景分析[J].中國(guó)科學(xué)D輯，2002,32(S1)：87-95.

[6]Sillitoe R H.A plate tectonic model for the origin of porphyry copper deposits[J].Economic Geolgoy，1972，67(2)：184-197.

[7]Sillitoe R H.Characteristics and controls of the largest porphyry copper gold and epithermal gold deposits in the circum-Pacific region[J].Australian Journal of Earth Sciences，1997(44):373-388.

[8]Hollister V F.Regional characteristics of porphyry copper deposits of south American[J].Soc mining engineers AIM E Trans,1974,255:45-53.

[9]孟祥金，侯增謙，高永豐，等.碰撞造山帶型斑巖銅礦蝕變分帶模式—以西藏岡底斯斑巖銅礦帶為例 [J].地學(xué)前緣，2004,11(1)：201-204.

[10]Burnham C W.Hydrothermal fluids at the magmatic stage[A].Barnes H L.Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits[C].New York：Holt,Rinhart and Winston,1967.

[11]Nielsen R L.Hypogene texture and mineral zoning in a copper-bearing granodiorite porphyry stock,Santa Rita,New Mexico[J].Economic Geology,1968,63(1)：37-50.

[12]White D E.environments of generation of some basemetal ore deposits[J].Economic Geology,1968,63(4)：301-335.

[13]季克儉，吳學(xué)漢，張國(guó)柄.熱液礦床的礦源、水源、熱源及礦床分布規(guī)律[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社,1991.

[14]陳文明.論中國(guó)斑巖銅礦的礦質(zhì)來(lái)源及評(píng)價(jià)標(biāo)志[J].地質(zhì)礦產(chǎn)部礦床地質(zhì)研究所所刊，1984(2)：1-78.