斑岩型铜矿(铜钼矿、铜金矿)
一、空间分布
已知的全球斑岩铜钼矿的时间和空间分布极不均一,主要集中于在环太平洋成矿域、特提斯-喜马拉雅成矿域和古亚洲成矿域,此外,个别地台区已发现前寒武纪巨型斑岩铜矿床(印度Malanjkhand,655万t铜储量)和巨型矽卡岩型钼矿(澳大利亚Mount Mulgine,122万t钼金属量)(戴自希等,2004),与高硅流纹岩-碱性岩组合有关的斑岩钼矿分布于北欧挪威(Nordli)和北美洲东部北美洲格陵兰(Malmbjerg)(Misra,2000)。
全球斑岩铜钼矿床数量很多,在此统计铜金属量大于500万t的斑岩铜钼矿的分布。由图5-8可知,超大型斑岩铜钼矿主要分布于3个成矿域,其中环太平洋成矿域占到90%。根据位置可将环太平洋成矿域分为东部带和西部带,前者包括北美的科迪勒拉成矿集中区和南美安第斯成矿集中区,成矿时代以新生代为主,少量中生代;后者包括西南太平洋岛弧带(主要为新生代,靠近大洋一侧)和东亚陆缘成矿带(主要为中生代,离板块俯冲处较远的弧后一侧,主要铜钼矿位于中国)。特提斯-喜马拉雅成矿域分布在欧亚板块南缘,西起南斯拉夫,经匈牙利、罗马尼亚、保加利亚、土耳其、伊朗、巴基斯坦,到我国的青藏、滇西以至缅甸,斑岩铜矿主要集中于喀尔巴阡-巴尔干-喜马拉雅成矿带,成矿时代为中-新生代。古亚洲成矿域分布在亚洲大陆中部,包括中亚乌兹别克和哈萨克巴尔喀什湖地区至蒙古和我国的天山、内蒙古到大兴安岭地区,成矿时代主要为晚古生代华力西期,斑岩铜矿主要集中于中亚蒙古成矿带。斑岩铜矿本身含有钼矿以外,有时与斑岩钼矿伴生。美国西部的主要斑岩钼矿带位于斑岩铜矿带的东侧(两带相距达几百千米),而加拿大不列颠哥伦比亚的斑岩钼矿和斑岩铜矿基本上分布于一个带上(秦克章,2002)。
图5-8 全球铜金属量大于500万t的斑岩铜钼矿分布图
整合已有的斑岩铜钼矿的资料,美国地质调查局提出斑岩铜矿成矿密度表示不同区带的潜力大小,图5-9和表5-2为全球不同区带的斑岩铜矿成矿密度分布图,由图5-9可知,西南太平洋成矿带、安第斯成矿带和喀尔巴阡山-巴尔干成矿带的斑岩铜矿成矿密度最大,具有较大的找矿潜力。
二、时间分布
分布于环太平洋成矿域、特提斯-喜马拉雅成矿域已知的全球斑岩铜钼矿的时代主要为中-新生代,新生代成矿强度明显高于中生代,古亚洲成矿域的斑岩铜钼矿成矿时代主要为古生代(秦克章,2002)。另外,个别地台区已发现前寒武纪巨型斑岩铜矿床(印度Malanjkhand,655万t铜储量;中国铜矿峪,265万t铜储量)和巨型矽卡岩型钼矿(澳大利亚MountMulgine,122万t钼金属量)(戴自希等,2004)。Sikka和Nehru(1997)列出全球共有40个前寒武纪斑岩铜矿(3314±6~561±9Ma),其中重要矿床均为元古代,包括印度Malanjkhand、中国铜矿峪、加拿大TroilusLaket和纳米比亚HaibRiver,前两个矿床正在开采,后两个矿床正在勘查。而中国钼矿床,除个别矿床年龄在35~65Ma(如玉龙和马拉松多)之间外,一般钼矿床矿成矿年龄都在100~237Ma之间,相当于晚三叠世至早白垩世(罗铭玖等,1991)。
图5-9 全球不同区带斑岩铜矿分布图
表5-2 全球不同区带斑岩铜矿的矿床密度
(据Singer et al.,2005b,整理)
由图5-10可知,铜的储量新生代占到90%以上,且存在随时代变老,铜储量明显下降的趋势,这主要与早期形成的斑岩铜矿被剥蚀掉和后期的地质作用改造有关(Singeretal.,2002)。超大型斑岩铜矿呈现类似的时间分布特征(图5-10)。
图5-10 不同时代斑岩铜矿金属量(左)和超大型铜矿个数百分比(右)
根据已有的年代学资料分析,全球主要斑岩型钼矿的形成时代变化为340~5Ma(Misra,2000),年龄跨度范围比较宽。全球钼矿成矿年龄一般在25~70Ma(如美国的Climax、Henderson,加拿大的Kitsault,格陵兰的Malmbjerg等),相当于古近纪(Misra,2000)。
三、重要斑岩型±矽卡岩型铜、钼矿带
秦克章(2000)系统总结全球重要斑岩铜矿成矿集中区的特点,本书在此基础上,介绍全球重要斑岩型±矽卡岩型铜、钼的成矿区带的特点。
(一)安第斯成矿带
位于东太平洋沿海南美洲一带,该带主要包括智利、厄瓜多尔、秘鲁、阿根廷、玻利维亚等地的安第斯山脉,分布有大量的斑岩铜钼矿,其中铜占全球斑岩铜矿总储量的54%,呈北西向分布,其中智利是全球最多斑岩铜钼矿的国家,55个斑岩铜矿共有430Mt铜金属资源量(Sillitoe,1995;Camus et al.,1996;Singer et al.,2002,2005a)。全球最大斑岩铜矿(亦是全球最大铜矿)ElTeniente发育于智利山脉中,资源量和产量总和为94.4Mt铜金属量,每年产铜4.7Mt,占全球总产铜量的37%(Camus,2002)。该地区存在3个旋回,分别为早古生代Famatinian旋回、晚古生代Gondwana旋回和中新生代Andean旋回,前两者主要发育碰撞-俯冲和增生体,晚古生代I和S型花岗岩和流纹质火山岩发育于增生体的东部(Sillitoe,1988),亦有二叠纪(295~266Ma)和三叠纪(239~195Ma)斑岩铜矿化点(Camus,2005)。早中生代发育弧后盆地,晚古生代自早白垩世以后大西洋打开导致一系列挤压变形且产生一系列岩浆弧向东迁移,斑岩铜矿形成时代分别集中于白垩纪(132~73Ma)、古近纪(65~50Ma)、始新世—渐新世(43~31Ma)、中新世(23~12Ma)和晚中新世—上新世(12~4Ma),其中始新世—渐新世(43~31Ma)形成斑岩铜矿最为重要,共有22000万t铜资源量(Camus,2005),发育非常多的巨型斑岩铜矿,太平洋洋壳向南美大陆板块俯冲和倒转,诱发始新世—上新世中酸性斑岩的侵位和斑岩铜矿的形成(Charrier et al.,2002)(图5-11),矿化发生在网状脉或角砾岩筒内,具有典型的斑岩铜矿热液蚀变分带模式,主要硫化物有黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿和辉钼矿,次生富集对矿石品位的提高起重要作用(Munchmeyer,1996)。晚中新世—上新世形成了全球最大的El Teniente(9435万t铜,250万t钼)斑岩型铜钼矿,除此以外,还包括Rio Blanco-Los Bronces斑岩铜矿(5243万t铜)和Los Pelambres-El Pachon斑岩铜矿(2663万t铜);白垩纪和古近纪形成的斑岩铜矿资源量分别为460万t和5700万t,中新世主要形成斑岩型铜金矿(1300t金)(Camus,2002,2005;Cook et al.,2005)。
图5-11 安第斯成矿带斑岩铜矿的时空分布及锶初始值关系
(二)科迪勒拉成矿带
除了中美地区发育一些新生代大型斑岩铜矿(如巴拿马Cerro Colorado:3730万t铜资源量、波多黎各RioVivi:218万t铜资源量和海地Douvray:230万t铜资源量)(Singer et al.,2005a)以外,主要斑岩铜钼矿位于美国西南部、加拿大山脉和墨西哥等地区。
根据斑岩铜钼矿床的时空关系和成矿特征,将此带分为南北科迪勒拉两个成矿亚带,斑岩铜钼矿床分布的群聚性非常明显,呈北北西和北西向分布(图5-12)。北科迪勒拉成矿亚带中斑岩铜矿主要集中于200~175Ma和90~20Ma,而斑岩钼矿形成时代为60~50Ma,两者基本上处于同一成矿带,主要发育石英二长岩型斑岩钼矿,重要矿床有美国华盛顿Mount Tolman(矿石储量为2177Mt,Mo和Cu平均品位分别为0.054%和0.09%,钼金属量达118万t,铜金属量196万t)和阿拉斯加州Quartz Hill(矿石储量为1216Mt,Mo平均品位0.077%,钼金属量达94万t)石英二长岩型斑岩钼矿(Keith et al.,1992;Carten et al.,1993;Camus,2005)。
图5-12 北美洲斑岩铜钼矿床分布图
(三)西南太平洋岛弧带
该带基底层基性火山岩系较厚,硅铝壳混染不强,与成矿有关的闪长岩的Au/Cu比值高,而Mo/Cu比值低,主要铜矿类型为斑岩铜金矿(图5-13)(Van Leeuwen et al.,1994;Mathur et al.,2000,2005;Paterson et al.,2005a,2005b),占目前全球斑岩铜矿总储量的8%,含有少量的含火山岩型多金属硫化物矿床,产于典型大陆边缘岛弧环境。
图5-13 印尼铜-金(-钼)矿床分布图
钼主要作为伴生组分产于斑岩铜-金矿床中,与成矿有关的岩石主要为石英闪长岩、石英二长岩,常具有角砾岩筒,成矿时代主要为新生代(Pollard et al.,2002,2005)。该区发育全球最大的Grasberg富金斑岩铜矿(铜金属量2802万t,金储量2604t)(Cook et al.,2005),周围1.5km发育大型斑岩铜矿型矽卡岩铜金矿床(埃茨伯格Ertsberg,金储量91t)。另外,同一成矿区带发育很多大型斑岩铜金矿(如印尼松巴哇岛的Batu Hijau巨型斑岩铜金矿,铜金属量723万t,金储量572t;巴布新几内亚的Ok Tedi巨型斑岩铜金矿,铜金属量2802万t,金储量446t)(Cook et al.,2005)。该带铜金矿伴有钾硅酸盐蚀变,钾硅酸盐蚀变富含早期热液磁铁矿,后者在斑岩系统的浅部叠加由绢云母、绿泥石和赤铁矿组成的泥化矿物组合,发育大量的镁质矽卡岩,具有完整进退矽卡岩蚀变矿物组合,不仅大量发育镁橄榄石、钙镁橄榄石等高温矽卡岩矿物,而且阳起石和绿泥石退化蚀变矿物普遍存在(施俊法等,2006)。
值得提出的是,菲律宾斑岩铜金矿常与在成因上有联系的石英脉型金矿和含金铜的块状硫化物矿床(实为脉状矿)有规律的组合,石英脉型金矿位于斑岩金铜矿床的上方或外围,含金铜的块状硫化物矿床位置最浅(秦克章,2002)。
(四)中亚蒙古成矿带
该带包括乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、蒙古和我国东北地区,属于古亚洲成矿域(图5-14)。主要以斑岩铜金矿床为主,可以分为3个亚带,由西向东依次分别为天山中带阿尔马雷克(Almalyk)矿田、哈萨克斯坦境内的巴尔喀什成矿亚带和蒙古-鄂霍茨克成矿亚带,成矿时代为古生代(Seltmann et al.,2005)。
阿尔马雷克(Almalyk)矿田中斑岩铜矿床主要与石炭纪—二叠纪的花岗闪长斑岩有关(Golovanov et al.,2005),主要发育超大型卡利马克尔(Kalmakyr)(铜金属量1080万t,金储量1374t)(Cook et al.,2005)和萨雷切库(Sarycheku)等斑岩铜金矿床,成矿时代为石炭纪。该矿田除了铜、金、银、钼的储量巨大外,其他伴生元素(如Mo、Au、Ag、Se、Te、Bi、Re、Os、Co、Ni、Pt、Pd等)的经济价值也非常可观(Golovanov et al.,2005;Singer et al.,2005a)。
巴尔喀什成矿区带是以华力西运动为主的多旋回构造区,发育大量的斑岩铜矿床,向东南延伸至中国新疆西天山成矿带,斑岩铜矿床分布在受深断裂控制的北滨巴尔喀什-伊犁火山岩带的边缘,矿化一般与侵入体较晚期分异的花岗闪长斑岩、石英二长斑岩和花岗斑岩的小岩株和岩墙在空间上紧密共生,大型斑岩铜矿多产在岩带的内缘弧(如科翁腊德、博尔雷、阿克斗卡、科克赛等),而在外缘弧仅见一些小型矿床。在构造上,大多数铜矿与托克劳复向斜和巴卡纳斯复向斜的断块构造和环形火山构造有密切关系,矿床和矿田一般都赋存在不同方向的断裂共轭或交切地方(芮宗瑶等,1995)。该成矿亚带发育多个科翁腊德、阿克斗卡、博尔雷、萨亚克、科克赛等大型斑岩型和矽卡岩型铜矿(秦克章,2000)。其中以Aktogai-Aiderly矿田斑岩铜矿规模最大,铜金属量达1250万t,铜平均品位为0.4%,成矿时代为石炭纪(Cook et al.,2005)。
蒙古-鄂霍茨克成矿亚带斑岩铜矿化的有利地区为碱度偏高的安山岩和玄武岩火山活动区(Gerel et al.,2005)。该亚带斑岩铜钼金矿的勘探取得了重要的进展,最近发现Oyu-Tolgoi巨型斑岩铜金矿(铜金属量2057万t,金储量790t)(Cook et al.,2005)。蒙古北部额尔登特图音鄂博(Erdenet)斑岩铜钼矿和蒙古南部察干苏布尔加(Tsagaan Survarga)斑岩铜矿是该带两个最重要矿床(图5-15),前者位于北蒙古火山带,矿体产于二长花岗闪长斑岩和石英闪长斑岩中,铜金属储量1100万t,铜平均品位为0.62%,钼金属储量45万t,平均品位为0.025%,辉钼矿的Re-Os年龄为240.6±0.6Ma,相当于晚二叠世(Watanabe et al.,2000),还有金、银和钨等成矿元素;后者位于南蒙古火山带,产在正长闪长岩、二长花岗岩、花岗闪长岩等组成苏布尔加杂岩体西北接触带上,辉钼矿的Re-Os年龄为370.1±1.2~370.6±1.2Ma(Watanabe et al.,2000),铜金属储量130万t,铜平均品位为0.53%,钼平均品位为0.02%(Seltmann et al.,2005)。
(五)喀尔巴阡-巴尔干-喜马拉雅成矿带
喀尔巴阡-巴尔干-喜马拉雅成矿带已成为世界上拥有丰富铜矿资源的地区之一,位于古地中海欧亚成矿带的东部,属特提斯-喜马拉雅成矿域。该带自西北的捷克斯洛伐克经匈牙利、罗马尼亚、南斯拉夫到保加利亚、土耳其、亚美尼亚、伊朗。
从伊朗起,该矿带分叉,形成了两条不同的矿带(图5-16),其中一条为从伊朗近东西向延伸,经阿富汗到我国喜马拉雅地区;另一条呈北西-南东向,从伊朗一直延伸到巴基斯坦境内(Blundell et al.,2005;国土资源信息中心等,2003)。
图5-14 中亚蒙古成矿区带主要斑岩铜钼矿床分布图
图5-15 蒙古国重要的斑岩铜矿分布图
图5-16 喀尔巴阡-巴尔干阿尔卑斯期铜钼矿带分布图
该带西部发育大量新生代钙-碱性火山-侵入杂岩体(花岗闪长岩-石英二长岩系列),岩株与主要区域性大断裂平行,斑岩铜矿床主要产于大陆边缘岩浆弧(Blundell et al.,2005)。东部板块俯冲形成中新世与钙碱性火山岩浆岩有关的斑岩铜矿,主要矿床产在东西与南北向构造复合带上(Dunning et al.,1982)。该带发育较多的超大型斑岩铜(钼)矿和铜金矿,铜金属储量超过500万t的斑岩铜金(钼)矿包括:保加利亚Elatsite(铜金属量550万t)、罗马尼亚Moldova Noua(铜金属量500万t)和Rosia Poieni(铜金属量1000万t)、塞尔维亚Veliki Krivelj(铜金属量750万t)和MajdanPek(铜金属量1000万t)、希腊罗马尼亚Skouries/Fisoka(铜金属量568万t)、匈牙利Recsk(铜金属量700万t)、意大利Sungun(铜金属量660万t)(Kelly et al.,2003;Singer et al.,2005a;Armstongetal.,2005)、巴基斯坦RekoDiq(铜金属量556万t,金储量282t)、伊朗SarCheshmech(铜金属量1440万t,钼金属储量36万t,金储量324t)(Cooketal.,2005)和阿富汗Aynak(铜金属量>500万t)(施俊法等,2006)。中国西南地区发育重要斑岩铜钼矿,如玉龙、驱龙等铜矿(Houetal.,2003)。
四、小结
综上所述,根据构造环境和时代,可将斑岩(-矽卡岩)型铜钼矿床分为环太平洋东部新生代斑岩铜钼矿床和斑岩钼矿床、环太平洋西部新生代斑岩铜金矿床、古亚洲成矿域古生代斑岩铜金矿床、特提斯成矿域新生代斑岩铜钼金矿床。为了更加全面介绍国外斑岩-矽卡岩铜钼矿床的地质特征,根据已有的最新资料,选择各类型储量最大者作为典型矿床。主要包括:智利El Teniente斑岩铜钼矿(全球最大斑岩铜钼矿,铜金属量9435万t,钼金属量为250万t)(Camus,2002;Cook et al.,2005)代表环太平洋东部新生代斑岩铜钼矿,美国Climax斑岩钼矿(不含铜斑岩钼矿,钼金属量达166万t)(Misra,2000)代表环太平洋东部新生代Climax型斑岩钼矿,印度尼西亚新几内亚岛Grasberg斑岩铜金矿床(全球最大斑岩铜金矿,铜金属量2802万t,金储量为2604t)(Cooketal.,2005)代表环太平洋西部新生代斑岩铜金矿,蒙古OyuTolgoi斑岩铜金矿床是古亚洲成矿域最大的古生代斑岩铜金矿,铜金属量2075万t,金790t(Cooketal.,2005),2007年资料显示铜金属量3214万t,金987t。以这些典型矿床为例,介绍它们的成矿地质背景、矿床地质特征、成矿作用特征和矿床模型。
图5-17 阿尔卑斯-巴尔干-喀尔巴阡-迪纳里德山脉地区构造-地质背景和岩浆分布图
一、斑岩铜矿床
由于斑岩型铜矿床的规模大,伴生组分包括金和银,有时还有钴、硒、碲、铂族、钨、铅锌等多金属,具有非常重要的工业价值。因此,对它们的研究一直是国际矿床学界的研究热点。斑岩铜矿床的成矿作用的基本前提是富含挥发分的花岗质岩浆侵位至浅成-超浅成地壳中形成小斑岩体,成矿作用经历了早期的岩浆阶段和晚期的大气水阶段。大量研究表明:斑岩铜钼矿床产于板块俯冲的上盘和陆内造山带,一般发育于与洋-陆(洋-洋)俯冲和陆-陆碰撞有关的汇聚板块边缘的大陆弧环境(地质矿产部情报研究所,1975;Misra,2000),斑岩铜矿床也可以形成于走滑断裂带,如三江玉龙斑岩铜矿床(Hou et al.,2003)和中欧Carpathian-Pannonian斑岩铜矿床(Drew,2003),总体环境为碰撞挤压背景,但成矿主要形成于在挤压背景下的拉张环境(夏斌等,2002;芮宗瑶等,2004)。
对于斑岩型铜矿床来说,Sillitoe(1972)首先提出斑岩铜矿床的板块构造成矿模式,认为斑岩铜矿床是地幔与地壳物质交换作用的产物,与成矿有关的岩体是大洋地壳在俯冲作用过程中部分熔融的产物。Burnham(1979)认为活动大陆边缘的钙碱性岩浆热液是斑岩铜矿床的唯一物质来源。虽然各个矿床具有一些差异性,存在一些基本的共性,如斑岩铜矿床一般位于中酸性侵入体内或其附近;侵入体多数为浅成且具有斑状结构,含有角闪石和/或黑云母斑晶;多呈岩株状,也呈岩颈、岩墙和岩床状;面积一般小于1~10km2,规模较小,正所谓“小岩体成大矿”,但也有例外,少数矿床产于出露面积达1000~2000km2大岩基中(美国比尤特矿床产于博耳德岩基中)(地质矿产部情报研究所,1975)。但部分学者提出不同的认识,如Beane和Tiley(1981)指出大型矿床(大于100Mt矿石)产于与相对较大侵入岩或侵入杂岩中,而小型矿床与小岩体有关。从我国斑岩铜矿地质特征来说,“小岩体成大矿”符合现实情况。
侵入体的岩性决定了斑岩铜矿床的构造环境,大陆边缘环境斑岩铜矿常与花岗闪长岩和石英二长岩伴生(如美国西南部、墨西哥北部和南美西部斑岩铜矿),岛弧环境的矿床与低钾石英闪长岩相伴生(如太平洋西南部斑岩铜矿)(MacDonald et al.,1994)。若矿区发育多期不同岩性的复式岩体时,斑岩铜矿多产于相对晚期且低钾侵入相(如巴布亚岛-新几内亚斑岩铜矿),且少数斑岩铜矿与石英不饱和碱性岩浆系列的闪长岩-二长岩-正长岩组合有关(如英国Mt Milligan和希腊Skouries斑岩铜金矿)(Misra,2000)。每个斑岩铜矿成矿区带均发育未含矿的侵入体,含矿与未含矿的侵入岩的地球化学特征对比研究表明,一般含矿岩体具有较高Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)、低Y和Mn值,岩体中角闪石和黑云母具有从中心到边缘Mg/(Mg+Fe)值变高的成分变化分带(Misra,2000)。
含矿斑岩的岩浆侵入深度较浅,一般为1~4.5km,大多数深度均小于2km(Sillitoe,1973)。成矿深度制约斑岩铜矿的矿化在岩体与围岩中的分配比例,如西藏马拉松多成矿深度为0.5~1km,铜矿化体几乎全部产于斑岩体中;西藏玉龙成矿深度为2.5~3km,约2/3铜矿化产于斑岩体中,约1/3铜矿化产于围岩中;江西德兴成矿深度为3~4km,铜矿化体1/3产于斑岩体中,2/3铜矿化体产于围岩中;黑龙江多宝山和新疆土屋成矿深度为4~6km,铜矿化体的10%产于斑岩体中,90%产于围岩中(芮宗瑶等,1984;芮宗瑶,2002)。侵入体的空间形态展布与断裂密切相关,含矿的岩体发育很高裂隙密度,特别是含矿细脉的密度与矿床规模之间存在很大的联系,通常达到300条/米含矿细脉者的斑岩铜矿床为超大型矿床;300~100条/米为大型矿床;100~50条/米为中型矿床;50条/米为小型矿床(芮宗瑶等,1984)。
根据经典的斑岩铜矿床的描述性模型,斑岩铜矿床对成矿的围岩没有选择(Cox et al.,1986),如美国西南部斑岩铜矿床的成矿的围岩可以从元古宙基底至古生代海相地层到中生代火山碎屑岩(Titley,1993)。中国也具有类似的特征,据芮宗瑶等(1984)统计表明,我国斑岩铜矿成矿前的围岩由元古宙到新生代,岩性中火山岩占37.5%,碎屑岩占17.5%,碳酸盐岩占17.5%,板岩、千枚岩、片岩、片麻岩和混合岩等变质岩占27.5%。其中硅铝质岩石(包括火山岩、碎屑岩和变质岩)占82.5%,碳酸盐岩占17.5%。由此可见,斑岩铜矿床对成矿的围岩不具有明显的选择性。
斑岩铜矿系统存在矿化蚀变、硫化物和矿化的水平和垂直分带现象(Lowell et al.,1970),特别对于大陆边缘环境中含矿岩体为花岗闪长岩和石英二长岩。斑岩铜矿床的蚀变自独立挥发相从花岗质岩浆房析出开始发生,至岩浆房能量枯竭为止,一般由岩体中心到外接触带依次发育4类蚀变分带(图5-3),即钾化蚀变带:分布于斑岩体顶部,剖面上位于下部,主要矿物组合为正长石-黑云母-石英,有时出现硬石膏或者出现钠长石化以及形成一系列富钠矿物,如钠闪石、钠柱石等。如围岩为碳酸盐岩石时,碱质硅酸盐交代形成矽卡岩。似千枚岩化带:分布于斑岩体与围岩的接触带,若斑岩为中酸性岩体,主要矿物为石英-绢云母-黄铁矿;若斑岩为中性-中基性的玢岩,需要大量的H+才能抵消斑岩中的铁镁质等,则片状矿物以绿泥石化为主。泥岩化带:主要矿物组合为绢云母-高岭土等,多发生于构造破碎和渗透性较强的地带,如构造破碎带和接触带。青磐岩化带:分布于外部围岩和下盘,主要矿物组合为绿帘石、碳酸盐-绿泥石,除了上述3种矿物外,有时还有钠长石等矿物叠加,主要由于斑岩铜矿在蚀变和矿化过程中有大量铁、钙、镁、钠等带出,在最外带沉淀交代而形成的。绢英岩化带或绿泥石化带为工业矿化的主要地段,钾硅酸盐蚀变带和青磐岩化带只部分工业矿化。中度泥化或深度泥石带如果叠加了表生富集作用可以构成主要工业矿化,有时由于有用金属被淋滤掉了,则不能构成工业矿化。影响蚀变分带情况的因素有矿床出露深度、成矿前围岩成分、成矿前构造、容矿火山岩的来源和化学成分、矿床规模、角砾岩化、成矿构造以及原生蚀变和次生蚀变的范围(Seedorff et al.,2005)。若含矿岩体为石英闪长岩和闪长岩-正长岩时,蚀变分带模式有所不同,正如Hollister(1975)提出的闪长岩模式,钾长石在富黑云母钾化带不发育,似千枚岩化带发育较少或不发育,主要发育绿泥石化,称为青磐岩化带,工业矿化产于钾化带或青磐岩化带中。产于碱性岩的斑岩铜矿蚀变分带模式类似于闪长岩模式(Misra,2000)。
图5-3 典型斑岩铜矿的蚀变分带模式
斑岩铜矿床的矿石矿物非常丰富,主要金属矿物以黄铁矿和黄铜矿为主,次要矿物包括斑铜矿、辉钼矿、砷黝铜矿、黝铜矿、方铅矿和闪锌矿等,若为斑岩铜-钼矿床,辉钼矿成为主要矿物。另外,还有少量的矿物包括金属硫盐矿物、碲化物(如辉碲铋矿)、金属自然元素(如自然金)、金属氧化物(如磁铁矿)、表生金属矿物(如孔雀石)(芮宗瑶等,2006)。通过总结南北美洲27个矿床的特征,原生矿化存在明显的分带性(图5-4),一般由矿床中心往外,依次为黄铜矿+辉钼矿、黄铁矿、方铅矿+闪锌矿+自然银+自然金,剖面中由下向上依次为黄铜矿+辉钼矿、黄铁矿。矿化产状由中心向外依次为浸染状±微细脉状、细脉状±浸染状、细脉状、脉状+细脉状、脉状(Lowell et al.,1970)。
斑岩铜矿床中除铜以外,还有钼、金、银等元素具有非常重要的价值(Sillitoe,1979;1993)。斑岩铜钼矿床亦是钼矿床的重要来源,北美斑岩铜矿中钼平均品位为0.02%,南美(特别是智利)斑岩铜矿床含有较高钼,平均品位为0.05%(Misra,2000),含钼量占全球总储量的38.4%(中国有色金属工业总公司北京矿产地质研究所,1987)。所有斑岩铜矿床含有一定量的金(品位变化为<0.05×10-6~2×10-6),Sillitoe(1993)将金品位大于0.4×10-6的斑岩铜矿床定义为富金斑岩铜矿床,近年来新发现的印度尼西亚Grassberg、菲律宾Lepanto Far Southeast和智利Marte及Lobo斑岩铜矿估计金平均品位达1.5×10-6,金储量达700~900t,以细粒自然金(一般<60μm,多数<20μm)形态产于网脉状斑岩中,铜与金含量呈线性相关(Misra,2000)。斑岩铜-金矿床中的金大都赋存在硅-钾蚀变带的中心部位,蚀变带中携有大量的热液黑云母、碱性长石及其他矿物,如:阳起石-透闪石、石榴子石(Sinclair et al.,1986)。富金核中钼富集晕的出现一般也较普遍,这在阿根廷的Bajio de La Alumbrera、巴基斯坦的Saindak和菲律宾的Dizon矿床都可以见到。Sillitoe(1993)研究发现硅钾蚀变带中高金品位值与磁铁矿之间存在一定相关性,热液磁铁矿一般以细脉(有或无透明石英)或斑状和浸染状赋存。为什么有些斑岩铜矿床含金,而有些斑岩铜矿床不含金的原因尚未研究清楚,金主要取决于上地壳中迁移和沉淀地球化学性质(Misra,2000)。在很多富金斑岩铜矿床中,由富含磁铁矿引起高的金品位而形成富金核带,在贫磁铁矿的情况下,金一般倾向于赋存于矿化蚀变分带的外带,例如:智利的Andacollo斑岩铜矿床含有较高的金品位(0.25×10-6)矿体位于青磐岩化最外层的气孔流纹岩中;美国内华达州的BattalMountain地区大型的Tomboy金矿体赋存在远离Copper Canyon岩筒的钙质砾岩(Sillitoe,1973,1983)。
图5-4 典型斑岩铜矿矿物分带模式
图5-5 典型斑岩铜矿床的均一温度和盐度的特征
已有大量研究表明:斑岩铜矿床的成矿流体以很宽的均一温度(200~860℃)和盐度(30%~80%)为特征,多数矿床具有较高的均一温度(>600℃)和盐度(>40%),存在流体沸腾作用(Misra,2000)。根据美国西南部斑岩铜矿的温度和盐度系统的研究,存在3种类型成矿流体(图5-5),分别为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三类。其中第Ⅰ类为过盐度流体,形成于岩浆阶段,具有很高盐度(>30%)和均一温度(>650℃);第Ⅱ类为高盐度流体,主要发育于早期热液阶段,是大气水加入第Ⅰ类流体演化而来,具有与第Ⅰ类相近的盐度,但均一温度为350~500℃;第Ⅲ类为低盐度流体,主要发育于晚期热液阶段,盐度多数<20%,均一温度相对较低(<450℃)(Titley,1993)。
二、斑岩钼矿床
斑岩铜钼矿床是斑岩铜矿床的最重要类型之一,在此不加详说,成矿机制如前文所述。对于斑岩钼矿床分类来说,本书将其分为石英二长岩型钼矿床和Climax型钼矿床。石英二长岩型钼矿床是斑岩钼矿床的最重要类型,类似于斑岩铜矿床的特征,品位为0.10%~0.2%,低于Climax型钼矿床,一般发育于汇聚板块边缘的大陆弧环境(Canicanian和QuartzHill)(Misra,2000)。与斑岩铜矿床相比,石英二长岩型钼矿床具有较高W/Mo比值和低Re/Mo比值,白钨矿和萤石可以作为副矿物出现,此类型的钼矿床不发育岩浆的喷发相,斑岩钼矿床的深度大于与铜矿有关的斑岩(Hollister,1975)。有些矿床(Mount Tolman、Cumo和Buckingham)的Mo/Cu比值变化为1~10,中部为辉钼矿矿带,外围叠加了黄铜矿等硫化物(Whitle et al.,1981)。
为什么在相似的构造环境和相似成分的侵入岩在一些地方形成斑岩铜矿床,而在另一些地方发育斑岩钼矿床?Misra(2000)通过对斑岩铜-钼矿床的研究表明,造成这种现象的原因可能存在以下两方面:①在岩浆演化过程中铜和钼的地球化学行为存在明显不同,铜在岩浆结晶过程中水饱和之前作为相容元素,而在气饱和之后作为不相容元素;相反,钼则在岩浆结晶演化的整个过程中始终作为不相容元素。②两个系统具有不同的Cw1.0/Cw1.s比值(Cw1.0熔融体中初始水的含量;Cw1.s饱和状态熔融体中初始水的含量)(Candela et al.,1986)。低Cw1.0/Cw1.s比值代表了在熔融体中水饱和之前存在大量的结晶作用,导致了水溶液相中高Mo/Cu比值;相反高Cw1.0/Cw1.s比值反映了铜的富集。因此,水在饱和状态中的含量控制了热液流体中的Mo∶Cu比值。水在硅酸盐中的溶解度受压力的影响比温度更明显,因此,熔体中Cw1.s值可以作为一个独特的地质压力计,反映岩浆溶离出水时的深度。因此,浅部的气相演化有利于斑岩铜矿床的形成,深部的气相演化有利于斑岩钼矿床的形成(Misra,2000)。
Climax型斑岩钼矿床以品位高(变化范围为0.34%~0.45%,平均0.20%)为主要特征,与第三纪富硅花岗岩和流纹斑岩有关,构造背景为发育于前寒武纪稳定地块中与造山有关的地壳拉张环境,一般与以花岗斑岩为主的多期次侵入体,成矿元素和蚀变存在叠加现象,主要矿化类型为直立的石英+辉钼矿±萤石细脉,辉钼矿产于脉璧,存在3个阶段分别为早期贫矿石英脉、石英+黄铁矿脉和晚期萤石+闪锌矿+方铅矿+菱锰矿+黄铜矿脉,多发育于岩体的外接触带。斑岩钼矿床的钼矿化的成矿流体以较高的均一温度(300~400℃)和盐度(>30%)为特征,高盐度的流体是由岩浆结晶作用直接产生的(Bloom,1981;Bookstrom et al.,1989),早期和中期成矿阶段的成矿流体主要来自岩浆水,后期存在大气水的加入。Stein和Hannah(1985)通过对Climax、Henderson和MountEmmons-Redwell矿床中硫同位素的研究表明(δ34S:Climax为+2.5~+3.6;Henderson为+4.7~+5.3;MountEmmons-Redwell为+3.7~+4.6)其成矿物质主要来自岩浆,与围岩关系不大。引起Climax型斑岩钼矿床钼的沉淀主要有3个条件:①含矿流体从饱水系统中逃逸至裂隙系统中,导致系统氧逸度的降低;②成矿体系温度的降低;③成矿体系硫逸度相对升高。前两个因素是导致SiO2沉淀的主要因素,这也就说明钼矿化与硅化有关(Westra et al.,1981;White et al.,1981;Stein et al.,1985;Bookstrom,1989;Wallace et al.,1993)。
表生作用形成的次生富集对于形成超大型氧化斑岩(-矽卡岩)型铜钼矿床具有非常重要的作用,一般由上而下分为5个带,分别为淋滤带、氧化矿石带、混合矿石带、次生硫化物富集带和原生矿石带,铜-钼含量最高位于次生硫化物富集带的上部,该带分布深度为100~250m,厚度为10~200m。对于钼矿来说,氧化型钼矿的分选技术造成钼矿的回收率大大降低,因此,次生富集反而不利于斑岩钼矿的利用(Sillitoe,2005)。
三、矽卡岩铜钼矿
矽卡岩型铜钼矿床是矽卡岩矿床的重要类型之一,据不完全统计,全球共有573个矽卡岩铜矿床,矿床个数最多,主要分布于加拿大西部和中国,均发育于大洋和大陆俯冲环境中。规模较大的矽卡岩铜矿床与斑岩有关,铜金属量可达到500万t,被称为与斑岩有关的矽卡岩铜矿床(Einaudi et al.,1981)。矽卡岩铜矿床多与Ⅰ型或磁铁矿系列的钙碱斑状侵入岩密切相关,多数发育同时代的火山岩,以网脉、脆性断裂、角砾和强烈热液蚀变为特征,暗示成矿作用形成较浅的环境。矽卡岩铜矿体发育的矽卡岩矿物组合为石榴子石-透辉石-符山石-硅灰石-绿帘石和绿泥石(Einaudi et al.,1981),普遍发育磁铁矿和赤铁矿,若围岩为白云质碳酸盐岩,可能发育块状磁铁矿大脉形成局部铁矿体(Meinert et al.,2005)。矽卡岩铜矿床经常出现硫化物组合、矽卡岩矿物、石榴子石颜色的分带特征,对于矿床的勘探具有非常重要的意义(Meinert,1997),如图5-6所示,岩体边缘发育块状石榴子石,向外依次发育辉石,大理岩附近发育符山石和/或硅灰石,石榴子石颜色从岩体到大理岩依次红褐色、绿色和黄色,岩体的边缘普遍发育黄铁矿和黄铜矿,大理岩接触带黄铜矿含量增大,最后硅灰石带发育斑铜矿。与斑岩有关的矽卡岩铜矿强烈发育绿帘石-绿泥石退蚀变,而含石榴子石和辉石的进蚀变大多数被破坏,矿化岩体的内矽卡岩蚀变较少;相比而言,与矽卡岩铜矿有关的贫矿岩体较发育绿帘石、阳起石和绿泥石的内矽卡岩。含钙镁橄榄石的矽卡岩铜矿床,斑铜矿和辉铜矿为主要铜铁硫化物,并不是黄铁矿和黄铜矿,部分矽卡岩铜矿发育粗粒阳起石、黄铜矿、黄铁矿和磁铁矿矿石,被部分学者认为它属于氧化磁铁矿-铁-铜-金矿床(IOCG)(Meinert et al.,2005)。
图5-6 美国Bingham矿田Carr Fork矽卡岩铜矿的分带特征
矽卡岩钼矿的研究程度较低。多数矽卡岩钼矿床与淡色花岗岩有关,前寒武纪稳定地台伟晶岩、细晶岩和淡色花岗岩附近均发育大量的小矿化点。大多数矽卡岩钼矿中含有钨、铜、铅、锌、铋、锡和铀,矽卡岩钼、钨、铜矿床为最主要类型,矽卡岩钨和铜矿床含有伴生的钼,只有含有多金属的矽卡岩钼矿床才有开发的价值。矽卡岩钼矿床的围岩为粉砂质碳酸盐岩和钙质碎屑岩,最普遍的矽卡岩矿物为辉石,少量石榴子石、硅灰石、角闪石和萤石,暗示高F的还原环境(Meinert et al.,2005)。
大量研究表明:矽卡岩矿床均与侵入岩密切相关,不同来源和成因的侵入岩产于特定的构造环境,因此矽卡岩矿床的构造背景的研究一直得到地质学者的关注。已有研究表明单个矽卡岩矿床的构造环境比较复杂,矽卡岩矿床组合与特定构造环境密切相关,整合矽卡岩矿床的成矿元素组合、与成矿有关的岩体成分和区域地质的资料,有助于识别矽卡岩矿床形成的构造背景(图5-7)。研究表明:钙质矽卡岩铜铁矿床毫无例外形成于大洋岛弧环境,矽卡岩金矿可以形成于大洋火山岛弧的弧后盆地(图5-7a)。大多数矽卡岩矿床与大陆地壳俯冲的岩浆弧有关,与成矿有关的岩体成分变化较大,岩性为花岗闪长岩和花岗岩,矽卡岩金矿多与还原性岩体有关(图5-7b)。稳定大陆地壳俯冲至俯冲后构造的过渡环境的研究较少,与低角度俯冲相关的侵入岩源区包含有更多地壳混入,大洋俯冲楔的拆沉可能导致局部裂谷,岩浆弧可以很宽或迁移到内陆,成矿岩体为二长岩和花岗岩,常形成斑岩钼矿床、矽卡岩钼或钨钼矿床及少量锌、铋、铜和锌,为矽卡岩多金属矿床,部分矿床局部富金(图5-7c)。与软流圈上涌有关的裂谷环境多与走滑断裂有关,成矿岩体为花岗岩,含有白云母、黑云母、暗灰色石英巨晶、晶洞和云英岩化蚀变,常形成于矽卡岩锡矿床,演化花岗岩富含W、Be、B、Li、Bi、Zn、Pb、U、F和REE(图5-7d)。综上所述,矽卡岩铜钼矿床的构造背景较广(Meinert et al.,2005)。
图5-7矽卡岩矿床与特定构造背景耦合
斑岩型铜矿(铜钼矿、铜金矿)及相关的矽卡岩型铜矿(铜金矿)仍然是工作最多、新矿床发现和资源扩大最多的主要类型铜矿床。美国地质调查局D.A.Singer等人根据与铜伴生的金和钼的相对含量,将斑岩型铜矿划分为3个亚型:斑岩铜-金矿亚型(Au克/吨∶Mo%≥30),斑岩铜-钼矿亚型(Au克/吨∶Mo%≤3),以及介于两者之间的斑岩铜-金-钼矿亚型。此三亚型矿床的一些有关统计数值特征见表2-1(矿床数为实际数字,侵位深度为估计数字,其他各项为统计中值)。
表2-1 斑岩型铜矿3个亚型矿床统计
在环太平洋带,智利自20世纪90年代后期以来发现了一些重要矿床,如托基(Toki)矿床组,于1996~2002年发现。先是在1996年于该地发现Opache氧化矿矿床,1999年又发现Genovera氧化矿矿床。主要斑岩型矿床(托基)是1999~2000年下半年发现的。2002年又发现了Quetana矿床。这些加起来,托基矿床组共有矿石20亿吨,铜平均品位为0.5%,即含铜1000万吨,其中托基斑岩铜矿床有8亿吨,含铜0.45%。1996年发现的有智利北部的斯潘斯矿床(4亿吨,铜1%)和南加比矿床(9.06亿吨,铜0.48%)。智利北中部埃尔莫罗(E1Morro)-LaFortuna铜金矿床组(有3个矿床,其中La Fortuna有推测资源6.45亿吨,铜0.53%,金0.46克/吨)是1993、1997年发现的。还有1998年(一说1995年)发现的Vizcachitas铜矿床(11.41亿吨,铜0.42%),1998年发现的埃斯佩兰萨Esperanza铜金矿床(现有7.86亿吨,铜0.53%,金0.2%克/吨,钼0.0123%)。
智利首都圣地亚哥附近特大型特尼恩特铜钼矿床,过去解释为斑岩型。新的地质填图和区域岩石学研究结果认为是角砾岩或巨角砾岩型。在形成含铜矿化的多期角砾岩后,较晚期的斑岩侵位,带来很少量铜矿化,但使角砾岩带来的铜矿化重新活动。这种新认识导致重新研究类似矿床的主要勘查目标地。
在秘鲁南部库斯科区安达韦拉斯-尧里带(面积约2.5万平方公里),直到20世纪80年代都认为主要是含铜磁铁矿矽卡岩矿区,有廷塔亚、阿塔拉亚、拉斯巴姆巴斯、卡坦加等矽卡岩矿床。80年代后期完成区域工作,并详细研究了廷塔亚和卡坦加矿床。1995年马格马铜公司在该区进行了草根勘查,证明存在斑岩型蚀变与矿化。后该公司为BHP公司兼并,经钻探等工作导致在1998~1999年发现并圈定了安塔帕凯斑岩铜金矿床(3.83亿吨,铜0.89%,金0.16克/吨)、LosChencas(2亿吨,铜1%,金0.12%克/吨,钼0.08%)等斑岩铜矿床。此外也圈定了科罗科瓦依科矿床,以矽卡岩型为主,储量1.57亿吨,含铜1.58%,金0.149克/吨,银6.3克/吨。
秘鲁北部1994年发现的Rio Blanco斑岩铜钼矿床,原有铜资源346.3万吨。经最近几年工作,现有确定资源1.46亿吨,含铜0.73%,钼0.024%;推定资源6.7亿吨,铜0.56%,钼0.023%;推测资源4.41亿吨,铜0.52%,钼0.021%。合计有铜资源710万吨,钼28万吨。秘鲁还在1995年发现了Tantahuatay斑岩铜金矿床(3.75亿吨,铜0.79%,金0.33%克/吨),1998年发现Galeno斑岩铜矿(现有推定资源5.04亿吨,铜0.54%,金0.12克/吨,钼0.015%;推测资源5.54亿吨,铜0.39%,金0.09克/吨,钼0.010%;合计有铜488万吨,金110吨,钼13万吨),1999年在Ancagh地区发现了Magestral斑岩-矽卡岩铜矿(2.70亿吨,铜0.51%,银4.11克/吨,还有钼)。利马东南约600公里最近新发现的Constancia斑岩铜金钼矿床,有相关的矽卡岩矿化。秘鲁北部Carariaco铜金矿床是1970年英国地质调查局和秘鲁地质调查局分散流取样发现的,曾估计资源为3亿~4亿吨,铜0.5%,现在勘查,将继续钻探。
利马东100公里,奥罗拉西32公里的莫罗科查的托罗莫查(Toromocho)斑岩铜钼(银)矿床,早在1974年发现。1980年曾完成可行性研究,打过143个金刚石钻孔(4.2万米)和4个坑道,地表显示1×1.5公里,可露采堆浸部分有6.1亿吨,上部有4.1亿吨,可浸出铜品位0.67%。据2005年5月报道,经最近几年钻探,该矿有确定加推定资源8.18亿吨,总平均品位相当铜0.9%(实际为铜0.64%,Mo0.022%,还有银,以0.6%铜当量为边界品位),另有0.26%~0.59%铜当量的确定加推定资源7.63亿吨,铜0.33%,钼0.008%。另有推测资源2.57亿吨(以0.26%铜当量为边界品位),铜0.45%,钼0.009%。此外各级资源还有银6.3~7.4克/吨。以上合计含铜超过860万吨、钼22.7万吨,还有银。剥采比约0.35∶1,基础设施亦可以,是一世界级矿床,亦是世界最佳未开发铜矿项目之一。现正由秘鲁铜公司(主席是美国著名斑岩铜矿专家J.D.洛厄尔)进行勘查,已打5万多米钻,当时预计2005年要再打5万米,期望2005年再开始可行性研究。据2005年10月报道,资源又比2005年4月增加16%,经11.6万米钻探,确定加推定资源已超过18亿吨,铜0.46%,钼0.016%,银6.8克/吨(合计相当于铜0.68%),即确定加推定资源就有铜850万吨,钼28.8万吨,银12240吨。
1992(有说1993)年发现的阿根廷阿瓜里卡(Agua Rica)斑岩铜矿床最新资源计算结果(可行性研究的一部分)为:确定加推定资源6.71亿吨,铜0.62%,钼0.035%,金0.26%克/吨;推测资源3.31亿吨,铜0.50%,钼0.052%,金0.16克/吨,矿床还含银(约3克/吨)。合计含铜约580万吨,钼约40万吨,金约220吨,银约3000吨。现考虑年产15万吨铜、1080万磅钼,估计项目资本需9.96亿美元。
厄瓜多尔1997年发现的米拉多尔(Mirador)斑岩铜矿,项目可行性已得出肯定结论。有推定资源3.10亿吨,铜0.65%,金0.2克/吨;推测资源3.15亿吨,铜0.56%,金0.17克/吨,还有银,部分可露采。距米拉多尔矿床3公里处,最近发现了米拉多尔北铜金矿床,已钻探圈出近地表高品位次生富集带。此外还有San Carlos和Panatze矿床。
多米尼加最近发现了E1 Brujo斑岩铜金矿床。
墨西哥的卡纳内阿Cananea大斑岩铜矿床开采多年后仍有巨大铜资源,2001年有储量16亿吨,铜0.61%,另有15.5亿吨铜品位0.26%可堆浸矿石,合计有铜约1380万吨。近年发现索诺拉州San Enrique斑岩铜-钼-(银)矿床和锡纳洛阿州的E1 Pulpo斑岩型铜-金-(银)矿床等斑岩型矿床,现在勘查中。
美国西部盛产斑岩铜矿,有许多大型矿床。犹他州的宾厄姆峡谷矿床大规模现代化露采已有百年历史,目前采坑已扩至4公里宽,1200米深,已挖掘出约54亿吨矿石和废石,累计生产出了1500多万吨铜(包括相关的矽卡岩矿)。2004年矿山采出4570万吨矿石,铜平均0.63%,钼0.033%,金0.29克/吨,银3.04克/吨,产铜26.37万吨(精矿含铜量)、9.6吨金、6800吨钼、111.5吨银。据1997年资料,该矿床当时总的累计产量加储量(包括斑岩型、邻接的矽卡岩型、贱金属交代矿及砂金矿)为铜2740万吨,硫化钼130万吨,金1570吨,还有大量银。现采坑尚有证实加概略储量6.59亿吨,铜平均0.57%,钼0.04%,金0.33克/吨,银3.0克/吨。未来尚有可开采资源9.1亿吨,铜0.70%,钼0.05%,金0.3克/吨,银3.0克/吨。该矿床不仅规模巨大,且硫化物矿化也较均匀。最近宣布采坑还要扩大,其寿命将延至2017年,届时将决定是改行井采,还是继续露采。美国西部不少矿床近年查明了一些低品位可堆浸矿石,如亚利桑那州萨福德铜(金、银)矿床有5亿吨可堆浸矿石和3亿吨硫化矿石。矿物公园铜钼矿床有氧化矿证实加概略储量8460万吨,铜0.24%,该矿床尚有确定资源3.456亿吨,铜0.41%,钼0.037%;推定资源1.012亿吨,铜0.39%,钼0.038%;推测资源6200万吨,铜0.38%,钼0.038%(以0.3%铜当量为边界品位)。
美国亚利桑那州东中部菲尼克斯东90英里,靠近苏必利尔镇的Resolution深部隐伏斑岩铜钼矿,是1992~1997年钻探工作中发现的,其上有600~1200m厚的第三纪盖层,主要是深生矿化,铜平均品位1.0%~2.0%,钼0.02%~0.03%,银为2克/吨。矿化含在厚的白垩纪(?)火山碎屑岩与硅质碎屑沉积岩中,有NEE向石英斑岩岩墙群侵入,成矿后构造扰动不大,剥蚀不深。估计资源超过10亿吨,铜平均品位为1.5%,预期尚可扩大。这是美国近年最大的铜矿发现,矿床在地表无显示,也缺少物化探异常,是覆盖区地质勘查的成功。该区是一勘查程度高的成矿区,此前最后的大铜矿发现是20多年前的圣克鲁斯矿床。该地区在19世纪后期开采地表银矿(银王、银后矿山,主要为脉型)。20世纪初由于表生银矿枯竭,往深处表生辉铜矿增加,而转入铜矿生产,并在表生富集带下发现有一富的深生辉铜矿-斑铜矿矿体,矿山也改称马格马(铜)矿山。经数十年开采,发现矿体不断向深处及沿走向延伸,向东延至年轻不含矿火山岩盖层下,并发现交代矿体。20世纪60年代转入开采交代矿体,1996年储量枯竭。马格马脉和平伏交代矿体支持该矿山开采了85年,产2450万吨矿石,铜平均品位近5%。1991年马格马铜公司认识到储量即将枯竭,开始了矿区规模的勘查计划,找更多的块状硫化物交代矿体,选定了重点工作区。1994年10月,在马格马矿山坑道中往南打一水平钻孔,1995年2月完成,打到一群石英斑岩岩墙、一些致密硫化物矿脉、石英硫化物细脉和网脉,以及普遍的绢云母化,认为是隐伏斑岩矿化中心的浅部。后在其下打一孔,于1996年1月打到强烈黑云母化,并证实有经济远景,称此发现为马格马斑岩中心,后改称Resolution矿床。后里奥廷托公司取得此项目,到2003年末,进行了20个月的勘查,打了17个钻孔。了解到矿体呈穹窿状,其顶部距地表1400米,已知长1800米,宽1500米,厚200~450米。2004年在继续进行预可行性研究。预计在下一10年中期前不会生产,地下2000米左右深处的岩石温度和地压也是开采中要考虑的问题。
美国阿拉斯加州的Pebble斑岩铜金钼矿床在20世纪90年代前已发现(前译“卵石滩”矿床),品位不高,规模巨大。最近两年在进行钻探和重新评价。2005年3月报道的资源新计算结果(据70719米钻探)为,以0.3%铜当量为边界品位:确定资源7.11亿吨,铜0.33%,金0.36克/吨,钼0.016%;推定资源23.20亿吨,铜0.27%,金0.31克/吨,钼0.014%;推测资源11.30亿吨,铜0.24%,金0.30克/吨,钼0.014%。即合计有铜约1110万吨,金1310吨,钼近60万吨。如以0.7%铜当量为边界品位,则有确定资源2.14亿吨,铜0.47%,金0.47克/吨,钼0.02%;推定资源3.56亿吨,铜0.46%,金0.51克/吨,钼0.021%;推测资源1.43亿吨,铜0.40%,金0.56克/吨,钼0.02%。即合计有铜321万吨,金362吨,钼14.6吨。矿化分布面积超过1.7×1.7平方公里,据称仅占美国地质调查局在该地查明的面积达89平方公里的广泛硫化物矿化系统的5%。2005年又发现了Pebble东斑岩铜金钼矿床。
加拿大的斑岩铜矿床,主要分布在西部不列颠哥伦比亚省。最近几年在勘查的主要有该省西北部的Galore Creek斑岩铜金银矿床。据1992年资料,该矿床已有确定加推定资源2.432亿吨,铜0.75%,金0.45克/吨,银6.0克/吨。过去注意铜矿化,后主要注意金。矿床产在火山岩和侵入斑岩中,含浸染型和交代型硫化物。富铜矿化与钾长石、石榴子石和黑云母蚀变有关,主要为黄铜矿与斑铜矿,金与黄铜矿和黑云母-磁铁矿有关。现包括Copper Canyon等4个独立矿体。据2005年4月报道,这两年钻探发现了新矿体,合计资源增加,目前有确定加推定资源3.533亿吨,铜0.72%,金0.45克/吨,银5.29克/吨;推测资源3.485亿吨,铜0.5%,金0.54克/吨,银5.41克/吨(以0.5%铜当量为边界品位)。合计有铜428.6万吨,金347吨,银3755吨。如以0.35%铜当量为边界品位,则有确定加推定资源5.167亿吨,铜0.59%吨,金0.36克/吨,银4.54克/吨;推测资源5.783亿吨,铜0.41%,金0.42克/吨,银4.35克/吨。合计有铜542万吨、金429吨、银4860吨,可平均年产13.4万吨铜、5.85吨金、62.8吨银。
在不列颠哥伦比亚省南中部的Mt.Polley矿山项目,系由几个不大的碱性斑岩铜金矿床组成,各矿床矿化、蚀变和角砾岩的特征有不同。矿山在1997~2001年曾开采(主要在贝尔采坑)。2003年夏在贝尔采坑东北约1.5公里处新发现了北东带高品位铜金银矿化。这是一项“登山鞋加锤子”的发现,是在原来勘查少的部分修筑伐木路时揭露出矿化显示后发现的,是一意外的幸运事。经槽探、钻探证实了此发现。与本区其他的矿体不同,北东带矿体铜品位高,银含量和斑铜矿含量高,磁铁矿少,故无磁性响应(本区其他的矿床均有磁性响应)。此带的发现扩大了该区找矿前景。Mt.Polley证实加概略储量有4400万吨,铜0.45%,金0.30克/吨,此外有确定加推定资源6850万吨,铜0.37%,金0.26克/吨;推测资源2800万吨,铜0.3%,金0.27克/吨。
同样位于不列颠哥伦比亚省南中部坎卢普斯附近的阿夫顿Afton铜金矿山项目,也是老矿山,最近几年又有新发现,在以前的矿山原址上正在开发一新的铜金矿山。该矿山原有2个采坑,1977~1988年已产金45万盎司(14吨)、铜约25万吨。该矿床最初是20世纪70年代初根据地表自然铜矿化发现的。原采坑底下尚留约1050万吨高品位铜金矿石(铜1.52%,金1.1克/吨)。1999年计划打5000米钻以扩大资源量。最初几孔打到自然铜及铜的硫化物,说明表生富集延深比想像的深得多。第1孔打到含铜大于8%的矿石,第2孔打到235米含铜2.37%、金1克/吨,还有些钯和银,说明了深部矿化远景,且其深部矿化与大部分斑岩铜矿不同。大部分斑岩铜矿在表生富集带下,硫化物带品位多随深度的加大而下降。此矿床却随深度加大而明显增高。后钻探扩展至钻井西南方向的深部矿化带,发现钯和金品位增高,认为钻探圈出的可能是一宽广的矿液补给带(在原采坑西南部),此矿化带陡倾,长至少365米,宽平均76米,在采坑底下延深至少300米。也有的人认为矿化往深部变富可与岩浆铜镍矿床相比拟。在头一年钻探取得令人鼓舞的结果后,接着进行了2年加密和拓展钻探。2003年初开始预可行性研究,2004年初圈出确定加推定资源6870万吨,铜1.08%,金0.85克/吨,银2.62克/吨,钯0.12克/吨。另有推测资源745万吨,铜0.92%,金0.78克/吨(以0.7%铜当量为边界品位)。后又在进行地下勘探(打2000米斜井),矿山寿命约为18年。
不列颠哥伦比亚省还有一些斑岩型铜金矿床在勘查,如2004年Red Chris矿床的可行性研究结果,矿山寿命可有25年,前17年可采储量1.854亿吨,含铜0.414%、金0.325克/吨,后8年处理前期开采堆存低品位矿石9060万吨,含铜0.216%、金0.145克/吨。该省南中部直布罗陀斑岩铜矿在停采一段时间后,最近也开始再开采,现尚有7.45亿吨矿石,含铜200多万吨。
在太平洋西侧,1996~2002年发现的蒙古南戈壁绿松石山(Oyu Tolgoi奥尤陶勒盖)特大型斑岩铜金矿床组,这几年一直在继续勘查,规模不断扩大,北部发现了大富矿。目前已追索出该矿化系统的一连串矿床,沿走向总长逾6.5公里,有确定加推定资源11.5亿吨,含铜1.3%、金0.47克/吨(即含铜1495万吨,金540吨),推测资源11.6亿吨,含铜1.02%、金0.23克/吨(即含铜1183万吨,金267吨),均以0.6%铜当量为边界品位;总计含铜2678万吨,金807吨。往北且已延入“铜场”Copper Flat区。矿床发现及勘查概况见下一章实例介绍。
巴基斯坦俾路支省查盖地区1997年发现的Reko Diq斑岩铜金矿区,位于赛音达克斑岩铜矿东。澳大利亚的特提斯铜公司在继续勘查,不断发现一些斑岩杂岩体和相关的铜金矿床,且已在进行可行性研究。该区是特提斯岩浆弧的一部分,该地侵入杂岩在一约10×15平方公里区域内含19个已知斑岩铜金矿床。该区由一时代较老的中部斑岩与周围较年轻的斑岩组成。表生铜矿化发育在中部斑岩上,在年轻斑岩中有大量未风化深生矿化。主要的有西部含矿斑岩群(已知有4个矿床)、南部含矿斑岩群和Tanjeal斑岩铜金矿床(即中部斑岩的H4矿床)。2005年7月报道的资源有:Tanjeal矿床(即H4矿床,以铜0.3%为边界品位)推定资源1.53亿吨,含铜0.7%;推测资源1500万吨,含铜0.5%;深生矿推测资源4700万吨,含铜0.4%,还含金。西部斑岩矿床推测资源为7.29亿吨,含铜0.64%、金0.4克/吨(以铜0.5%为边界品位)。H8矿床位于Tanjeal矿床与西部斑岩矿床间,推测资源为2.7亿吨,含铜0.4%、金0.2克/吨(以铜0.3%为边界品位)。以上合计含铜708万吨、金345吨。Tanjeal矿床主要为表生矿,可堆浸(包括生物堆浸)或用溶剂萃取电积(SX-EW)法生产电解铜。有些工作做得还不多的在勘查矿床尚未计资源量。据2006年初报道,Reko Diq总的已有推定资源为12.7亿吨,含铜0.54%、金0.24克/吨;推测资源为11.4亿吨,含铜0.48%、金0.31克/吨。合计含铜1233万吨,金658吨。
老挝万象东北约100公里的Phu Kham(意为“金山”)铜金矿床是1994~1997年在该区发现的2个斑岩铜金系统之一(另一为万象北约120公里的Phu Bia金矿床),容矿岩石主要为石炭二叠纪火山碎屑岩、凝灰岩和矽卡岩,是以土壤采样和岩石拣块样检查区域分散流金异常时发现的,现在进行可行性研究。新的资源计算结果为中部推定资源为2700万吨,含铜0.8%、金0.3克/吨;推测资源3700万吨,含铜0.8%、金0.4克/吨(以铜0.5%为边界品位,算至250~300米深);南部及北部有推测资源4400万吨,含铜0.8%、金0.3克/吨,即含铜86.4万吨、金32.4吨。另有资料报道该矿床铜资源有155万吨的。此区与泰国北部廊开府、黎府的矽卡岩-斑岩铜金矿床似产在同一带内。老挝东南部沙湾拿吉省的Sepon-Khanong铜金矿区,是里奥廷托公司在对一份联合国开发计划署的报告进行检查时于1992年发现的,亦为与斑岩体有关的以矽卡岩为主的矿床。后经勘查,Sepon金矿山已于2002年12月投产(储量1420万吨,金3.43克/吨),Khanong铜矿床2005年将产3万吨电解铜。经最近两年勘查,Khanong矿床资源增加,现有确定资源2040万吨,含铜3.3%;推定资源900万吨,含铜3.3%;推测资源1260万吨,含铜2.3%;合计资源4200万吨,含铜125万吨,除铜外还含银约560吨。同时,还进行了区域勘查。经钻探在距Khanong矿床7.8公里处发现的Thengkham南探区有推测资源为2500万吨,含铜1.3%,另有金和银。其北侧的Thengkham北探区有推测资源2940万吨,含铜1.5%、金0.3克/吨、银7克/吨。整个Sepen-Khanong矿区铜资源合计已有9640万吨,平均品位为铜2.1%,含铜约201万吨,这3地资源均有扩大远景。
印尼的滕巴加普拉(埃尔兹贝格-格拉斯贝格)矿区斑岩-矽卡岩铜金矿床组每年生产大量铜和金(2003年产铜71.8万吨、金99.68吨;2004年因多种因素减产,产铜52万吨、金48.56吨),但每年勘查不仅补上了当年开采掉的储量,而且使保有储量有所增加。2000年底保有总的证实和概略储量为25.1亿吨,含铜1.10%、金1.04克/吨、银3.40克/吨(即含铜2761万吨、金2610吨,银8500吨),此外有资源中可回收铜690万吨、金700吨。2003年中保有的证实和概略储量为25.8亿吨,含铜1.12%、金1.02克/吨、银3.73克/吨(含铜2890万吨、金2632吨、银9623吨)。2003年中尚有资源10.6亿吨,含铜0.7%、金0.7克/吨、银3.7克/吨(即含铜约740万吨、金740吨、银3900吨)。2004年的保有证实和概略储量增至28亿吨,含铜1.09%、金0.98克/吨、银3.87克/吨,即含铜3052万吨、金2744吨、银10836吨。此外近年在印尼加里曼丹中部的巴罗依铜金项目,矿化与英安斑岩侵入体有关,据称亦可能属斑岩型。
菲律宾棉兰老岛1992年发现的坦珀坎(Tampakan)以斑岩型为主的铜金矿床,这两年也在勘查,已有确定资源4.56亿吨,含铜0.74%、金0.31克/吨、钼86×10-6;推定资源为4.26亿吨,含铜0.68%、金0.27克/吨、钼73×10-6;推测资源为4.58亿吨,含铜0.56%、金0.22克/吨、钼65×10-6。合计有铜890万吨、金360吨,还有钼。最近报道,该矿床有资源19.7亿吨,含铜0.59%、金0.23克/吨,即有铜1162万吨,金453吨。棉兰老岛东北端2000年发现的Boyongan斑岩铜金矿床现有资源为3亿吨,含铜0.6%、金1克/吨,即含铜180万吨、金300吨。内格罗岛的Hinoba-an斑岩铜矿床,有确定和推定资源2.406亿吨,含铜0.37%。
巴布亚新几内亚Golpu铜金项目在进行可行性研究,有资源1.1425亿吨,含铜1.43%、金0.72克/吨。
此外在伊朗、俄罗斯南乌拉尔地区(邻近哈萨克斯坦)以及土耳其等地区也有此类矿床的勘查工作。
主要金属矿床类型
1.5.1.3 矽卡岩型铜、铁矿 矽卡岩型铜、铁矿以索尔库都克铜钼矿、宝山铁矿为代表。构造环境主要是汇聚板块边缘造山带的古生代岛弧带。矿化产于中酸性侵入岩与围岩接触带上,与矽卡岩铜矿有关的侵入岩主要为钙碱性系列岩石,岩石系列组合为花岗岩-斜长花岗岩-花岗闪长岩-闪长岩,岩石成因多为同熔型。矿体多为透镜状...
池沟铜(钼)矿床地质特征及成岩成矿时代
3)符桑沟矽卡岩型铜矿化带:该矿化带由ⅰ、ⅱ和ⅲ号矿体组成,分别位于矿区北部3线附近、14线附近和7~15线之间,其中ⅰ号矿体控制一宽0.9m、长50m的矽卡型铜矿(化)体,铜品位为2.34%,矿体大致顺层,走向NWW,受片理化蚀变带控制,矿化表现为孔雀石化和矽卡岩化。 4)Ⅳ号铜矿化带:该矿化带分布于13~17线之间...
铜多金属矿基本类型特征
达到特 大型规模,属层矽卡岩型铜多金属矿。主矿体走向长3400m,呈层状-似层状产出,倾 角30°~60°,矿体一般厚度2~49.29m,最大者超过250m,新近深部发现厚大斑岩 型钼矿体。2011年8月中国黄金集团宣布,甲玛矿区探获铜金属408万t,平均铜品位0.41%。矿床出露于冈底斯成矿带东段北亚带...
(三)斑岩型铜矿床
斑岩型铜矿是世界上最重要的铜矿类型之一。世界主要产铜国家如美国、智利、秘鲁、巴拿马、墨西哥和菲律宾等80%~90%的铜矿资源来自斑岩铜矿。我国斑岩铜矿的储量也居各类铜矿之首,据作者(2000)统计,我国5万吨以上斑岩铜矿床共计30处,占总储量的44.01%。除铜外,伴生有益元素Mo、Au、Ag、Re、S...
典型矿床实例——云南马厂箐斑岩型铜钼矿床
4.马厂箐斑岩铜钼矿床与钙碱性斑岩铜矿成矿特征对比 马厂箐斑岩铜钼矿床为与具有A型花岗岩性质的富碱斑岩有关的斑岩型铜矿床。与那些产在钙碱性斑岩或其内外接触带的斑岩铜矿的地质地球化学特征相比(表3-9),马厂箐斑岩铜钼矿床的围岩蚀变、矿化特征均与钙碱性斑岩铜矿类似,但两者在成矿侵入岩的岩石类型和产出...
金沙江—红河斑岩铜钼矿集区的成矿集中期
云南境内的马厂箐和铜厂两个斑岩型铜钼矿区规模较小,但外围矿点很多尤其是近年来新发现了一批与正长斑岩有关的铜-金多金属矿床矿点而成为地质大调查的重点地区。 对于金沙江-红河断裂带上斑岩铜矿的成矿时代,以往均是利用成岩年龄来代表的,由于所采用的K-Ar法及其他方法获得的岩浆岩的成岩年龄本身变化很大(表5...
斑岩型铜矿
一般与SiO2和K2O\/Na2O比值较低的闪长岩类岩体有关的斑岩铜矿富含金,而与SiO2和K2O\/Na2O比值较高的花岗岩类岩体有关的斑岩铜矿床富含钼(Singer et al.,2005a)。不同类型围岩的斑岩铜矿的成矿元素明显不同,花岗岩、正长岩和流纹岩中出现斑岩铜钼矿床的概率明显大于斑岩铜金矿床(Singer et al.,2005 b)。含矿...
(一)斑岩型——黑龙江省嫩江县多宝山铜矿
多宝山铜钼金成矿带呈北西向展布,多宝山铜(钼)矿是区内最大的铜矿床,除此之外,还发育有铜山大型斑岩型铜钼矿、争光大型岩金矿及小多宝山、孤山、鸡冠山、榛子山等一批中小型铜钼钨金矿床(图3-1)。 图3-1 多宝山斑岩铜矿区域地质图 (据刘军等,2010) 1—白垩系九峰山组;2—泥盆系霍龙门组、泥鳅...
成矿特征
大量研究表明:斑岩铜钼矿床产于板块俯冲的上盘和陆内造山带,一般发育于与洋-陆(洋-洋)俯冲和陆-陆碰撞有关的汇聚板块边缘的大陆弧环境(地质矿产部情报研究所,1975;Misra,2000),斑岩铜矿床也可以形成于走滑断裂带,如三江玉龙斑岩铜矿床(Hou et al.,2003)和中欧Carpathian-Pannonian斑岩铜矿床(Drew,2003),总体...
模型六 斑岩型铜矿床找矿模型
斑岩型铜矿床是一类与浅成、超浅成中酸性侵入体 ( 斑岩) 有关的规模大、品位低的铜矿床。它是世界最主要的铜矿类型,目前占世界铜资源量和产量的一半以上。据 2009 年最新统计,世界铜金属储量超过 500 ×104t 的超大型铜矿床约有 94 个,其中斑岩型为 67 个,占总数的 71% ,说明斑岩型铜矿在超大型铜矿床...
段干英正心: 斑岩型铜矿床的主要特征是品位低,一般在0.2-0.4%,埋藏浅,一般开采条件都比较好,另外就是规模大,矿床规模巨大,矿体成群成带出现,而且埋藏浅,适于露天开采,矿石可选性能好,又共伴生钼、金、银和多种稀散元素,可综合开发、综合利用.一般矿体厚度都非常大,重点就是三个,(埋藏浅,规模大,品位低)斑岩型铜矿床不一定是斑岩里产出的,比如我们矿区赋矿岩石有英云闪长岩,英云闪长斑岩,石英闪长岩等.我们专门搞这个矿种的,回答应该比较准确了
文峰区17772423991: 何谓斑岩型铜矿?如何形成的?有何特点? - ?
段干英正心: [斑岩型铜矿] 班岩型铜矿是一种储量大品位低可用大规模机械化露采的铜矿床矿石储量往往达几亿吨铜品位常常小于1%, 据世界上103 个斑岩型矿床统计单个矿床矿石量平均可达5.5 亿吨, 铜品位0.6%, 它是世界上重要的铜矿工业类型之一. ...
文峰区17772423991: 斑岩型铜矿的特征 - ?
段干英正心: 斑岩铜矿床(porphyrycopper 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...
文峰区17772423991: 斑岩型铜矿的蚀变特征? - ?
段干英正心: 围岩蚀变发育,呈带状结构.从中心到外部分别是钾化带(主要是钾长石、黑云母、石英)、石英—绢云母带(主要是石英、绢云母,少量黄铁矿)、泥化带(高岭土、绢云母、石英、绿泥石)、青盘岩化带(绿帘石、绿泥石、绢云母、石英、黄铁矿).最重要的是前两个,这四个带不一定全部出现.
文峰区17772423991: 铜矿床的主要矿石矿物,矿床成因类型及其主要地质特征? - ?
段干英正心: 铜矿床的主要矿石矿物是:斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿、孔雀石,其他较少.矿床成因类型有:1、岩浆岩成因的斑岩型铜矿:主要产于斑岩体及其围岩之中,主要地质特征有:靠近外围有特征标志层-青磐岩化,品位普遍较低,一般小于1%,但...
文峰区17772423991: 钙碱性系列中性岩 - ?
段干英正心: (一)侵入岩 钙碱性系列中性侵入岩主要由斜长石和角闪石、辉石或黑云母等暗色矿物组成.斜长石主要为中长石,在向长英质岩类过渡的种属则多为更-中长石;暗色矿物主要是普通角闪石,辉石则多出现在与镁铁质岩共生的中性岩中;碱性...
文峰区17772423991: 斑岩型铜矿床围岩蚀变有何特点 - ?
段干英正心:[答案] 斑岩铜矿具有明显的蚀变分带,矿体发育在广泛出现热液蚀变岩的地带,自矿体向外依次分为钾化带—石英绢云母化带——泥质带——青磐岩化带
文峰区17772423991: 根据图文材料(图 1 为智利部分资源分布示意图) 完成下列问题. 材料一 斑岩铜矿属于品位较低而储量大的矿床类型,是目前世界铜矿中最重要... - ?
段干英正心:[答案] ( 1 )因为智力处在南极洲板块和南美洲板块的碰撞地带,所以多铜矿( 2 分). 对环境造成的影响有噪声污染、固体废弃物污染、生态破坏、水污染、矿井废弃污染.(答对任意四点 8 分,一点 2 分) ( 2 ...
文峰区17772423991: 我国的六大铜矿是? - ?
段干英正心: 我国的六大铜矿: 1、多龙矿区 多龙铜矿是《全国矿产资源规划(2016-2020年)》中明确提出的全国28个对国民经济具有重要价值的矿区之一.截至2016年底,多龙矿区已经探明的铜达到2000万吨,按照我国大型铜矿的规模要求,相当于找...