郭曉宇

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059）

作為銅、金、鉬等金屬的重要來源，斑巖型礦床為世界工業(yè)提供了約四分之三的銅資源，一半以上的鉬資源以及五分之一以上的金資源和幾乎全部的鉬（Sillitoe，2010），一直是礦床學(xué)界重要的勘查目標(biāo)和研究熱點(diǎn)。淺成低溫?zé)嵋盒偷V化疊置于斑巖型礦化之上，與斑巖型礦化在空間上相伴產(chǎn)出的礦床實(shí)例在世界范圍內(nèi)廣泛存在，構(gòu)成一個(gè)完整的斑巖成礦系統(tǒng)，并在相關(guān)礦床的勘查中得到了廣泛地應(yīng)用（Halley et al.，2015；Hedenquist and Lowenstern，1994 ；Hedenquist et al.，1998）。

斑巖成礦系統(tǒng)指受控于同一構(gòu)造-巖漿-熱力學(xué)體系，圍繞多期侵入的中-酸性巖體發(fā)育的，在時(shí)空上相依，成因上與淺成、超淺成侵入作用和陸相火山-次火山作用有關(guān)的一系列共生礦床組合（芮宗瑤等，1984；Sillitoe，2010）。上世紀(jì)90年代，Hedenquist and Lowenstern（1994）通過西南太平洋地區(qū)斑巖型銅金礦和淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦的研究，提出斑巖銅礦床-淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床模型，即在斑巖銅金礦的上部發(fā)育高硫化型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V，在外圍靠近地表區(qū)域發(fā)育低硫型淺成低溫?zé)嵋盒徒疸y礦，并將這幾種礦床類型統(tǒng)一于同一巖漿-熱液系統(tǒng)，為在世界范圍內(nèi)開展銅金礦找礦勘查起到了重要的指導(dǎo)作用。

目前，對(duì)斑巖成礦系統(tǒng)的研究在巖石地球化學(xué)特征、蝕變-礦化特征、成礦物質(zhì)來源、成礦流體演化等方面取得了一系列重要研究成果。為此，本文在系統(tǒng)總結(jié)前人研究成果基礎(chǔ)上，試圖總結(jié)斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)的基本特征，并簡要介紹近年來世界范圍內(nèi)取得的一些研究進(jìn)展。

1 基本特征

1.1 時(shí)空分布特征

與斑巖相關(guān)的成礦系統(tǒng)形成時(shí)代不均一，廣泛分布于顯生宙，以中、新生代為主，其次是古生代，僅少量礦床形成于前寒武紀(jì)（毛景文等， 2014；侯增謙， 2004；鄒國富等，2011），整體具隨時(shí)代由老到新，礦床數(shù)目增多、礦化強(qiáng)度增大的特征。顯生宙斑巖成礦系統(tǒng)在空間上分布也明顯不均，主要分布于一些以壓性巖漿弧相關(guān)的匯聚板塊邊界上（Sillitoe， 2018），主要產(chǎn)出于環(huán)太平洋成礦域、古亞洲成礦域和特提斯成礦域內(nèi)。

近年來，一些中生代和古生代礦床陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，如美國阿拉斯加地區(qū)佩珀（Pebble）礦床（～90 Ma，Lang et al.，2013），中國福建上杭地區(qū)紫金山礦集區(qū)（～100Ma，張德全等， 2003）、西藏阿里地區(qū)多龍礦集區(qū)（～120 Ma，唐菊興等， 2014， 2016）；蒙古國南部歐玉陶勒蓋（Oyu Tolgoi）礦集區(qū)（370 Ma，楊波等， 2017）及中國新疆北部土屋-延?xùn)|礦集區(qū)（330 Ma，王福同等， 2001）等，除新生代大規(guī)模的斑巖成礦作用外，在古陸邊緣巖漿弧地區(qū)尋找未被剝蝕的隱伏斑巖系統(tǒng)相關(guān)礦床得到越來越多的關(guān)注和重視。

1.2 大地構(gòu)造背景

有研究表明，目前世界上約97%的大型-超大型斑巖銅-金-鉬礦床產(chǎn)于匯聚板塊邊緣（Wilkinson， 2013）。因此，火山-巖漿弧是斑巖成礦系統(tǒng)最重要的構(gòu)造單元之一。根據(jù)其有無弧后盆地，分為島弧和陸緣弧。島弧環(huán)境主要分布于太平洋西岸，如印度尼西亞和菲律賓島弧，主要產(chǎn)出斑巖型銅和銅—金礦床，典型礦床有Grasberg，F(xiàn)ar South East等礦床；而陸緣弧環(huán)境的經(jīng)典成礦省則主要分布于太平洋東岸，如美國西南部的亞利桑那成礦省、墨西哥北部成礦省、智利北部成礦省和智利中部成礦省等，主要產(chǎn)出斑巖型銅—鉬礦床，典型礦床有Bingham，El Teniente等礦床（熊欣等， 2014 ；Cooke，2005）。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，大陸碰撞造山帶也是產(chǎn)出斑巖型礦床的重要環(huán)境。與火山巖漿弧相比，在大陸碰撞帶，晚碰撞構(gòu)造轉(zhuǎn)換環(huán)境中發(fā)育斑巖Cu、Cu-Mo和Cu-Au礦床（侯增謙等， 2009；侯增謙，2010），其典型代表有中國岡底斯斑巖銅礦帶和玉龍銅礦帶（曲曉明等， 2001），顯示出產(chǎn)出斑巖型礦床的巨大潛力。

此外，斑巖礦床也可以產(chǎn)于與陸內(nèi)環(huán)境，與陸內(nèi)裂谷作用引發(fā)的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)關(guān)系密切（陳衍景， 2013）。斑巖成礦系統(tǒng)主要產(chǎn)出大地構(gòu)造背景示意圖見圖1。

圖1 斑巖成礦系統(tǒng)主要產(chǎn)出大地構(gòu)造背景示意圖（據(jù)Groves et al.， 1998 ；陳衍景， 2013 修改）

1.3 結(jié)構(gòu)特征

一個(gè)理想的完整斑巖成礦系統(tǒng)包括圍繞成礦斑巖體產(chǎn)出的斑巖型Cu±Au±Mo礦床，外圍的矽卡巖型Cu-Au礦床、交代碳酸鹽巖型Pb-Zn-Ag多金屬礦床、微細(xì)浸染型（卡林型）Au礦床及覆于頂部的高（中）硫化淺成低溫?zé)嵋盒虯u±Cu礦床，側(cè)邊部產(chǎn)出的低硫化淺成低溫?zé)嵋盒蚉b-Zn-Ag-Au礦 床 等（Sillitoe， 2010， 2012；Lang，2000，圖2）。由于這幾種礦化類型在野外即可觀察到，其不同礦化類型之間的空間位置關(guān)系為斑巖成礦系統(tǒng)的勘查提供了重要的勘查標(biāo)準(zhǔn)。

西南太平洋地區(qū)巴布亞新幾內(nèi)亞東北部近年來發(fā)現(xiàn)的Waf-Golpu礦床就是這一成礦模式的典型代表之一（Rinne et al.， 2018）。該礦床由深部斑巖型礦化、淺部高硫化型淺成低溫?zé)嵋盒偷V化以及側(cè)部中硫化型淺成低溫?zé)嵋盒偷V化組成。我國紫金山礦田在探明了紫金山高硫化型淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床后，在其外圍發(fā)現(xiàn)悅洋（碧田）低硫型淺成低溫?zé)嵋盒豌y金礦床和羅卜嶺斑巖銅鉬礦，構(gòu)成紫金山地區(qū)斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)（張德全等， 2003）。西藏阿里地區(qū)的班公湖-怒江成礦帶西段近年來發(fā)現(xiàn)的鐵格隆南超大型斑巖-高硫化型淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床也由深部的斑巖礦化和淺部的淺成低溫?zé)嵋旱V化組成（唐菊興等， 2014， 2016）。這些斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，都是圍繞斑巖體，在一種礦化類型取得突破后，發(fā)現(xiàn)了新的礦化類型，是同一成礦系統(tǒng)下不同部位的產(chǎn)物。

圖2 理想的斑巖銅礦成礦系統(tǒng)模型（據(jù)Sillitoe， 2010 ；Lang， 2000修改）

1.4 蝕變分帶與礦化

熱液蝕變是斑巖銅礦最重要的特征之一，斑巖銅礦礦體周圍通常發(fā)育強(qiáng)烈的原生蝕變分帶，如經(jīng)典的石英二長巖模式（Lowell et al.， 1970）中，其熱液蝕變通常含有一個(gè)鉀質(zhì)蝕變核心，往外依次為石英絹云母化、泥化和青磐巖化蝕變，呈同心圓狀圍繞著鉀質(zhì)蝕變核心（圖2）。另外一個(gè)重要的成礦模式是閃長巖模式（Holister， 1978），其蝕變分帶通常也含有一個(gè)鉀質(zhì)蝕變核心，但其周圍直接出現(xiàn)青磐巖化。

相較于經(jīng)典斑巖銅礦成礦模式，斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)的蝕變分帶與礦化更為復(fù)雜。熱液蝕變是一個(gè)長期的過程，由不同期熱液蝕變作用互相套合和疊加而導(dǎo)致蝕變-礦化系統(tǒng)復(fù)雜化。從深部斑巖型礦體到淺部的淺成低溫?zé)嵋盒偷V體，是同源含礦巖漿在統(tǒng)一的巖漿-熱液體系內(nèi)在不同演化階段所形成的，含礦巖漿的氧逸度、流體性質(zhì)和圍巖性質(zhì)等，可以導(dǎo)致成礦系統(tǒng)發(fā)育一系列逐漸過渡的蝕變帶，如絹云母化、泥化蝕變?cè)谂c堿性侵入體有關(guān)的斑巖系統(tǒng)中少有發(fā)育，但在與鈣堿性侵入體有關(guān)的斑巖系統(tǒng)中則比較發(fā)育，暗示圍巖及巖漿化學(xué)組成中K+/H+比值對(duì)蝕變作用的控制。此外，硫逸度、氧逸度、pH值等也都是控制蝕變類型的重要因素。

不同蝕變帶對(duì)應(yīng)不同的蝕變礦物組合，并在剖面上構(gòu)成連續(xù)的過渡帶。斑巖成礦系統(tǒng)的礦化大多具有多期次疊加的特征，經(jīng)歷了較長時(shí)間的演化。成礦流體除了巖漿直接分異出的流體外，還有在巖漿作用過程中，通過熱作用從圍巖中分異出的水及天水的加入。早期的礦化主要分布于鉀硅化帶中，后期礦化可在其它蝕變帶中產(chǎn)出。斑巖型礦床中的脈體系統(tǒng)不僅記錄了熱液流體演化的各個(gè)不同階段，還對(duì)熱液蝕變作用的特點(diǎn)及其與金屬硫化物沉淀的關(guān)系具有指示意義。

一個(gè)完整的斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)蝕變分帶在空間上從下向上依次為：Ca-Na硅酸鹽化帶→鉀硅酸鹽化帶→青磐巖化帶→綠泥石-絹云母化帶→絹英巖化帶→高級(jí)泥化帶（Hedenquist et al.， 1998，圖3）。整體來看，這些蝕變帶之間既有相互疊加的特征，又有蝕變類型由下往上不斷向高級(jí)的、后期的蝕變類型過渡的特征，表現(xiàn)為淺部蝕變-礦化常疊加于深部的蝕變-礦化系統(tǒng)之上。

圖3 斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)蝕變分帶模式圖（據(jù)Sillitoe， 2010修改）

Ca-Na硅酸鹽化帶：在斑巖銅礦系統(tǒng)中非常普遍的蝕變類型，在圍巖和斑巖體中部較常見，其存在標(biāo)定了含礦巖株的位置。鈉質(zhì)-鈣質(zhì)蝕變帶一般貧硫和金屬元素（除以磁鐵礦形式存在的Fe元素）（Sillitoe， 2010）。

鉀硅酸鹽化帶：該蝕變帶主要存在于斑巖銅礦系統(tǒng)的最中央和最深部位置，只有遭到深度剝蝕的礦床才可能出露此蝕變帶。該蝕變帶規(guī)模變化較大，以發(fā)育交代和細(xì)網(wǎng)脈狀充填的黑云母為特征，主要的礦物組合為黃銅礦±斑銅礦。

青磐巖化帶：由次生鉀長石化消耗了K、Al，Ca、Na、Cl等元素向上遷移形成。蝕變溫度在300～400℃之間，pH為4～5。蝕變礦物主要有綠簾石、碳酸鹽巖、石英、綠泥石、絹云母，金屬礦物有黃鐵礦、磁鐵礦、少量閃鋅礦或黃銅礦。原生的鎂鐵質(zhì)礦物部分或完全蝕變?yōu)榫G泥石和碳酸鹽礦物。該帶主要發(fā)育于圍巖中，一般向圍巖過渡數(shù)百米后即消失。

綠泥石-絹云母化帶：該蝕變帶常疊加在早期的鉀硅酸鹽化蝕變帶之上，廣泛發(fā)育并形成獨(dú)特的灰白、綠色巖石，主要由巖石中較基性礦物蝕變?yōu)榫G泥石、絹云母等所致。

絹英巖化蝕變帶：該蝕變帶常整體或部分疊加在鉀硅酸鹽化帶和綠泥石-絹云母化帶之上（圖3），以白色到灰色的石英-絹云母-黃鐵礦發(fā)育為特征。早期絹云母化導(dǎo)致巖石礦物由綠向灰綠色轉(zhuǎn)變，一般不常見。晚期絹云母化導(dǎo)致巖石礦物由灰綠色向灰白色轉(zhuǎn)變，普遍可見。其中硫化物以黃鐵礦為主，以細(xì)脈狀或是浸染狀分布。該帶也可產(chǎn)出富銅黃鐵礦，或者是黃銅礦或其他硫化物礦物組合（一般是黃鐵礦-斑銅礦、黃鐵礦-輝銅礦、黃鐵礦-銅藍(lán)、黃鐵礦-砷黝銅礦、黃鐵礦-硫砷銅礦等）。

高級(jí)泥化帶：該蝕變帶是淺成低溫?zé)嵋旱V床的典型產(chǎn)物，標(biāo)志著斑巖成礦系統(tǒng)淺部的淺成熱液型礦床的出現(xiàn)。高級(jí)泥化蝕變帶，絹英巖化蝕變礦物向上常轉(zhuǎn)化為石英-葉臘石礦物組合，該礦物組合在深部分布廣泛，是許多高級(jí)泥化蝕變帶的較高溫礦物組合部分。斑巖銅礦床中蝕變礦化帶的垂向分布主要受蝕變疊加程度的影響。

總體來看，斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)的礦化大多集中在鉀化帶與青磐巖化帶、鉀化帶與絹英巖化帶接觸部位，礦化分帶為貧黃鐵礦、富Cu-Au內(nèi)核→富Mo帶→黃鐵礦暈。原生成礦作用礦石礦物包括黃銅礦、斑銅礦、金、輝鉬礦，但一般會(huì)形成原生礦床的次生富集帶（如斑巖銅礦上的富黃鐵礦含Ag-Au淺成熱液礦床），這個(gè)次生富集帶可以存在于任何一個(gè)蝕變帶中，待其被剝蝕后，又會(huì)形成新的次生富集帶（如黃鉀鐵釩淋濾層）。

成礦系統(tǒng)淺部則發(fā)育巖帽，以石英-明礬石或石英-地開石±高嶺石組合為特征，通常其頂部由于強(qiáng)酸性流體淋濾而形成多孔狀殘余石英，是重要的找礦標(biāo)志之一。巖帽主要由巖石經(jīng)一定交代作用所成，控制了斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)中大部分如Au、Ag等貴金屬元素的產(chǎn)出（江思宏等， 2004）。

2 研究進(jìn)展

斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)一直是國際礦床學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿，特別是斑巖銅礦與淺成低溫?zé)嵋恒~金礦床之間的時(shí)空演化和成因聯(lián)系的研究，其對(duì)于礦床成因研究和深部找礦勘探都具有重要的理論和實(shí)際勘查意義。

前人的研究在斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)的構(gòu)造背景與成礦環(huán)境、含礦斑巖巖石地球化學(xué)特征、熱液系統(tǒng)與蝕變作用、成礦作用機(jī)制與礦化特征、控礦因素與成礦動(dòng)力學(xué)機(jī)制等方面已取得較完善的認(rèn)識(shí)。最新的研究進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下幾方面：①斑巖型礦化與淺成低溫?zé)嵋旱V化之間的關(guān)系研究；②研究方法和技術(shù)手段的更新，為成礦系統(tǒng)研究提供了更精確的研究數(shù)據(jù)；③基于成礦系統(tǒng)中蝕變分帶和特征蝕變礦物組合特征，開展指示礦物研究，以尋找潛在斑巖礦床。

劉文元（2015）以紫金山礦集區(qū)為例，開展了斑巖成礦系統(tǒng)的精細(xì)礦物學(xué)研究，揭示了該成礦系統(tǒng)的礦物演化特征和熱液成礦條件，并為深部斑巖找礦勘探提供了依據(jù)。

有學(xué)者通過應(yīng)用各種研究手段來建立斑巖型與淺成熱液型礦床之間的聯(lián)系。Large et al. （2018）研究了西南太平洋Ok Tedi斑巖-矽卡巖Cu-Au礦床的侵入巖、微量元素地球化學(xué)和鋯石年代學(xué)特征，認(rèn)為與礦化作用有關(guān)的侵入巖是通過封閉系統(tǒng)分級(jí)結(jié)晶和逐漸冷卻而形成的。同時(shí)利用同位素稀釋-熱電離質(zhì)譜（ID-TIMS）獲得的同位素測年結(jié)果，為確定巖漿演化、斑巖侵位和斑巖Au-Cu礦化的時(shí)間提供了準(zhǔn)確度更高的數(shù)據(jù)。Cao et al. （2018）研究了菲律賓Northern Luzon地區(qū)的Black Mountain斑巖型Cu-Au礦床侵入巖中原生角閃石和斜長石階段的礦物化學(xué)特征，揭示了巖漿房的演化過程，限制了巖漿的物理化學(xué)特征范圍，有助于闡明Black Mountain礦床的成礦金屬元素來源。

澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)David Cooke教授領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)利用常見的蝕變礦物，如綠泥石、綠簾石、明礬石和粘土礦物等進(jìn)行成分和形成物理化學(xué)條件的測定，探討這些與成礦有關(guān)礦物的特征及其空間分布規(guī)律，提出進(jìn)一步找礦的標(biāo)志，即找礦印痕研究（毛景文等， 2014）。

3 結(jié)論

斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)中各種礦床類型之間存在著密切的時(shí)間、空間及成因聯(lián)系，在時(shí)空上具有連續(xù)演化的特征，是同源含礦巖漿在同一成礦背景之下于不同演化階段形成的產(chǎn)物，含礦熱液的物化性質(zhì)及時(shí)空遷移規(guī)律決定了它們?cè)诓煌刭|(zhì)部位產(chǎn)出不同類型的礦床。

成礦系統(tǒng)的蝕變分帶與礦化復(fù)雜，往往形成不同期熱液蝕變作用互相套合現(xiàn)象。早期礦化產(chǎn)于鉀化帶中，后期的礦化分布在其他蝕變帶中。

作為國際礦床學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿，斑巖礦床與淺成低溫?zé)嵋旱V床之間的時(shí)空演化和成因聯(lián)系的研究有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。斑巖-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)研究的觀點(diǎn)和方法，成礦系統(tǒng)概念模型的建立，有助于將礦床地質(zhì)研究工作建立在較為完整的科學(xué)理論基礎(chǔ)之上，對(duì)于找礦勘查具有更重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)，在勘查實(shí)際中獲得的大量信息和經(jīng)驗(yàn)可以修改、補(bǔ)充、完善原有的成礦系統(tǒng)理論框架和概念模型，從而更好地指導(dǎo)礦產(chǎn)勘查。