中国斑岩型矿床

含矿斑岩Pb同位素组成与岩浆起源
Cu Pb-Zn Mo Au Au
Cu Mo Pb-Zn
A-地幔； B-造山带； C-上地壳； D-下地壳； E-壳下岩石圈 I：再活化的克拉通； II：再活化的造山带； III：陆内或大陆碰撞带
含Cu斑岩：幔源物质卷入的下地壳；含Au斑岩：正常的上地壳 含Mo斑岩：古老的下地壳；含Pb-Zn斑岩：古老的中下地壳
大陆环境含Cu斑岩与地球化学亲和性
Adakite Adakite
冈底斯含Cu斑岩 反映源区由榴辉岩
德兴含Cu斑岩
长江中下游含Cu斑岩Yb增大
角闪岩相递变，暗示岩浆起源的深度逐渐变小
中国大陆环境含矿斑岩微量元素配分型式
含Cu斑岩 含Mo斑岩
含Pb-Zn斑岩
含Au斑岩
含矿斑岩Sr-Nd同位素组成与岩浆起源
中国东部
（<150Ma）
中国大陆环境斑岩型矿床
●动力背景 ●岩浆系统 ●成矿作用
●构造控制
Non-arc porphyries: High-K CA and SH
Main Phases: Monzogranitic; Quartz monzonitic Granitic; Granodiorite; with 25~40% modal phenocrystic plag, qtz, sani and minor hornblende.
东秦岭斑岩Mo矿带
斑岩结晶年龄：154-136 Ma
辉钼矿Re-Os年龄：141-136Ma
中国东部中生代构造-岩浆序列与演化
非造山或后造山 印支期 碰撞造山 燕山早期 陆内造山
中 酸 性 侵 入 岩 构 造 体 制 大 转 换
构 造 岩 浆 事 件 强 度
110 120
后碰撞 冷 水 坑 斑 岩
大洋俯冲
增生造山期
Arc Orogenic
构 造 演 化
Main-Collision
碰撞造山期
Collisional Orogenic
晚碰撞
Late-Collision
西藏高原
Tibetan Plateau
玉龙斑岩铜矿带
玉龙，多霞松多， 马拉松多
大陆碰撞 陆内伸展
后碰撞
Post-Collision
西藏高原
大陆碰撞带
大陆碰撞带
陆内环境
青藏高原新生代斑岩铜矿床 Re-Os Dating
Au Au
41.1Ma
Gangdese porphyry Cu belt
Yulong porphyry Cu belt
40.1Ma
35.8Ma
Yulong belt
36.0Ma
32.1Ma
35.8Ma
两种不同背景的斑岩铜矿带
反映斑岩铜矿矿区深部（≧5.5 －7.4km）存在着孕育成矿斑岩 的大型岩浆房。
体积：52km3
流体 成矿
流体出溶——流体分相——流体混合
A A脉：成矿早期 岩浆出溶流体， 静岩压力； 成矿温度600-550 C；
A
B B脉：主成矿期 混入少量天水， 静岩/静水压力转换； 成矿温度550-400 C；
冈底斯斑岩铜矿带
Rocks
14.5-15.6 Ma
13-18 Ma
13-17 Ma
Zircon SHRIMP Age 13-18 Ma
Deposits Molybdenite Re-Os Age
14.4 Ma
16.5±0.8 Ma 14.7 Ma
16.4-17.6 Ma 13.6 Ma 15.6 Ma
侯增谦等（2009）
含Mo岩浆起源于古老下地壳，部分Mo就地熔出，部分从上地壳萃取 含Pb-Zn-Ag岩浆起源于中上地壳，Pb，Zn，Ag来自岩浆源区。
水的 来源
角闪石分解：导致岩浆富水、高氧逸度的原因
榴辉岩相熔融不能成矿（太干） 角闪岩相熔融不能成矿（低压）
富Cu岩浆
富Cu岩浆
角闪石分解可以释放出大量的水； 水进入岩浆将使岩浆富水、具有高氧 逸度，利于岩浆分凝流体富S和富Cu
羌塘地体
藏东富碱 火成岩带
100 80 60 40 20
斑岩Cu
拉萨地体
冈底斯同碰撞岩浆组合
汇聚速率曲线
超钾质岩 组合
斑岩Cu
钾质火成岩带
特提斯 喜马拉雅
淡色花岗岩
S 大洋俯冲
80 70 60
陆陆汇聚
50
40
构造转换
30 20
地壳伸展
10 0
Ma
Hou et al., 2006
中国东部燕山期陆内斑岩型矿床
East China Porphyries
Tibetan Porphyries
Qinling Porphyries
Mo
N. Tibet Potassic lavas (13-0.3 Ma)
Cu-Au
Cu-Mo
Porphyries in magmtic arc: calc-alkaline, and high-K calc-alkaline
Hou, 2009
流体 出溶
典型斑岩矿床的岩浆-流体系统演化
UST quartz
Miarolitic cavities
Vein Dyke
流体 出溶
高氧逸度、富Cu-S、富水的高度分异 长英质岩浆的直接分凝
UST结构石英
初始岩浆流体
形成高温：≧573℃ 形成压力：≧150－200MPa 形成盐度：44.5－58 wt% NaCl 高氧逸度：存在硬石膏子矿物
14-16 Ma
14.5 Ma
16.0 Ma
特提斯中新世岩浆带与斑岩铜矿
20Ma 12Ma 14.4Ma 16Ma
19Ma 中—晚 中新世 中新世－ 上新世
张洪瑞和侯增谦，2009
青藏高原三段式演化与斑岩铜矿
180 160 140
N
松潘-甘孜 地体
主碰撞
晚碰撞
后碰撞
钾质岩组合
mm/year
120
朱砂红 40Ma 城门山：140Ma
Mo 铜厂 Mo 35.8Ma
冷水坑Pb-Zn-Ag矿
富家坞 36 Ma
铜山口：142Ma
玉龙斑岩铜矿带
典型斑岩矿床的蚀变类型与分带
玉龙Cu矿
泥化带 夕卡岩+ 大理岩化
钾硅酸盐化
角岩化 石英绢云母化
斑岩Mo矿蚀变与Cu矿类似，但通常K-silicate蚀变不发育， 而Ca-silicate化蚀变强烈发育
金属 来源
幔源物质向加厚下地壳的注入，是形成 富Cu富S的含Cu-Au岩浆的根本原因
6 Mt 5 Mt
金 属 4 Mt 吨 3 Mt 位 Cu
● 正常的、古老的下地壳 只能形成含Mo的岩浆； ● 幔源物质注入岩浆源区 是岩浆含Cu的主导因素
？
2 Mt 1 Mt
e
-10 -8 -6 -4 -2 0
Nd(t) 2 4
中国大陆环境斑岩型矿床的概念模型
岩浆房
斑岩型Mo成矿模型
斑岩型Au成矿模型
中国大陆环境斑岩型矿床
●动力背景 ●岩浆系统 ●成矿作用
●构造控制
中国大陆构造格架与斑岩型矿床分布
I 级：克拉通边缘 II 级：活化的岩石圈 不连续带 III 级：张性或张扭断裂 或者断裂交汇区
华北克拉通
扬子克拉通
华夏 地块
德兴Cu-Au
171 Ma
163 Ma
冷水坑Pb-Zn-Ag
长江中下游金属矿产与油气分布示意图
涟阜 金东
华北板块
130-110Ma
宁镇 宁芜
大
江汉
别
造
山
带
庐枞 安庆 铜陵
油气田 Cu-Pb-Zn Fe-S
鄂东 九瑞
130-150Ma
扬子板块
Cu-Fe-Au
Cu-Mo
3组年龄：140 Ma±3 Ma； 120±4Ma； 110±5Ma
B
D
D
B
D脉：成矿晚期 混合流体，静水压力； 成矿温度400-280 C；
据杨志明，2008；潘小菲，2009
驱龙斑岩铜矿的脉体类型(A, B, D 脉)
流体 成矿
流体出溶——流体分相——流体混合
西藏驱龙矿床流体演化与成矿过程
中国大陆环境斑岩型矿床的概念模型
斑岩型Cu（-Mo，Au）成矿模型
斑岩型Pb-Zn-Ag成矿模型
含矿斑岩Hf同位素组成与含Cu-Au岩浆起源
玉 龙
德 驱兴 龙
含Cu-Au 岩浆源区
Pb
Dexing deposit Tongchang
下地壳， 但有幔源 物质加入
幔源物质 加入越多
岩浆含Au 似乎越高
含矿岩浆起源演化与深部过程
增生造山
Cu-Mo， Cu-Au 上地壳 下地壳 MASH
岩石圈 地幔
第二讲
中国大陆环境斑岩型矿床
侯增谦
中国地质科学院 地质研究所 基金委“杰出青年基金” houzengqian@126.com 和“重点基金”资助
斑岩型矿床的全球分布
W.D Sinclair
Almost large and superlarge porhyry Cu deposits (97%) in the world occur in mgmatic arcs related to oceanic-slab subduction
软流圈物质 交代的下地壳
拆沉的 下地壳
软流圈物质 固结脉体
软流圈 热流
西藏冈底斯：后碰撞地壳伸展与斑岩铜矿
25-0 Ma Pb-Zn-Sb Belt Sb-Au Belt Porphyry Cu Belt
Ag Belt
60 km
Melting
14-20 Sb km thick layer ▲ Cu high-velocity Sb-Au Au （Vp =7.2～7.5 km/s）
Tibetan Plateau
冈底斯斑岩铜矿带
曲龙，甲马，冲江，厅宫
陆内造山期
Intra-orogenic
板内
Intra-plate
中国东部 （<160-180Ma）
德兴斑岩铜矿田 冷水坑铅锌银矿 长江中下游斑岩铜矿 秦岭斑岩Mo矿带 内蒙斑岩型Au矿
后造山期
Post-orogenic
板内
Intra-plate
140
德 兴 斑 岩
大碰 陆撞 深造 俯山 冲与
100
120
140
160
180
200
220 Ma
根据前人大量资料总结
中国大陆环境斑岩型矿床
阶段 构造环境
岛弧/陆缘弧 Active margin 主碰撞
成矿带实例
安第斯 Andes 喜马拉雅
Himalaya
斑岩铜矿实例
安第斯斑岩铜矿带 Chuquicamata，La Escondida, El Teniente, Grasberg
长江中下游成矿带： 深反射地震剖面的综合解释
下地壳高密层拆沉
岩石圈伸展，下地壳拆沉，新/老地幔置换
据吕庆田和侯增谦，中国科学，略修改
中国大陆环境斑岩型矿床
成矿作用
◆金属矿化系统 ◆热液蚀变系统 ◆金属富集机制 ◆岩浆富水机制 ◆成矿流体演化
重要斑岩型矿床结构பைடு நூலகம்态与矿化式样
德兴铜矿田 长江中下游成矿带 秦岭钼矿带
Hou et al., 2009
晚碰撞构造转换
陆内造山
后碰撞地壳伸展
后造山或非造山
请批评指正
玉龙斑岩铜矿
亏损 地幔
斑岩Cu矿含矿岩浆：
含大量幔源组分的加厚 下地壳
Au Cu
■新生的镁铁质下地壳 ■被交代的镁铁质下地壳 ■下地壳岩浆与地幔反应 斑岩Mo矿含矿岩浆
Pb-Zn
中下地壳
冈底斯 壳源花岗岩
上地壳
正常古老的下地壳
斑岩Pb-Zn矿含矿岩浆
正常古老的中上地壳
Mo
下地壳
斑岩Au矿含矿岩浆 ■上地壳熔浆+幔源岩浆 ■幔源岩浆被上地壳混染
Ag
Asthenosphere
Hou et al., 2006
Owens and Zandt (1997 ) interpreted this layer as a high-density (> 3.0 g/cm3), high-pressure garnet-bearing mafic rock layer formed by underplating of mantle magmas
A
碰撞造山
0 km
陆内造山
0 km
后造山或非造山
Mo Cu-Au-Mo Au
Cu-Mo
Cu-Au
Pb-Zn
40
40
80
A
80 软流圈 软流圈 软流圈 软流圈
软流圈地幔 120 俯冲的大洋地幔岩石圈 软流圈 120
板片流体交代
A
幔源岩浆底侵
A
软流圈物质注入
地幔-岩浆反应
板片流体交 代的楔形地幔
新生底侵 的下地壳
中国大陆环境斑岩型矿床的构造控制
■晚碰撞构造转换：斜交碰撞带的走滑断裂系统 ■后碰撞地壳伸展：垂直碰撞带的正断层系统 ■陆内造山转换：基底断裂系和网格状断裂系统
■后造山伸展环境：网格状断裂系统+破火山口
德兴斑岩Cu-Au 矿床的构造控制
德兴 秦岭斑岩Mo矿带的构造控制
中国大陆环境斑岩型矿床构造控制模型
岩浆弧环境斑岩铜矿成矿理论
●金属
●富水 ●高fO2
板片俯冲 钙碱性岩浆
板片脱水 MASH 过程
流体交代
岩浆房
地幔熔融 流体出溶
MASH Process
Richards, 2003，2005
中国大陆环境斑岩型矿床 中国是一个以大陆地质为 陆内环境 ●动力背景 特色的国家
陆内环境
●岩浆系统 在中国大陆环境能否找到 ●成矿作用 大型-超大型斑岩铜矿呢？ ●构造控制