斑岩铜矿矿床研究综述

2011年第30卷第4期387 393页云南地质CN53－1041/P ISSN1004－1885斑岩铜矿矿床研究综述邹国富1，2，坚润堂1（1.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院，云南昆明650051； 2.昆明理工大学，云南昆明650093）摘要：斑岩铜矿是重要的铜矿床类型，认识其成矿作用对找矿实践具有重要的指导意义。

通过搜集和整理文献资料，介绍成矿动力学背景及构造环境、成矿斑岩岩浆及其侵位、岩浆－热液转换过程、蚀变与矿化、成因模式等斑岩型铜矿研究中的重要进展，指出今后的研究方向。

关键词：斑岩铜矿；时空分布；构造背景；岩浆活动；研究进展；研究综述中图分类号：P618.41文献标识码：A文章编号：1004-1885（2011）04-387-07目前已知的主要铜矿类型：硫化物型铜镍矿、沉积型铜矿、火山岩型铜矿、矽卡岩型铜矿、斑岩型铜矿中，斑岩铜矿以其分布广、规模大、埋藏浅、易采选等特点成为最重要矿床类型。

斑岩铜矿，最早是二十世纪初，美国西南部亚利桑那州和新墨西哥州开采石英二长斑岩和花岗闪长斑岩中巨大铜矿时，矿山工人叫出来的。

1918年，Emmons正式把这种常与斑岩体有关的“浸染状铜矿”定名为斑岩铜矿。

我国王之田将斑岩铜矿床定义为：与钙碱性、碱性、中—酸性火成岩的浅成—超浅成侵位斑岩有关，斑岩和围岩破裂裂隙强烈，并具K+、Si+、OH－蚀变矿物晕和Cu、Au、Ag、Pb、Zn、S等地球化学晕、岩浆晚期中温热液阶段、细脉浸染状硫化物铜矿。

1时空分布1.1时代分布斑岩铜矿形成时代集中在中、新生代，其次是古生代，前寒武纪斑岩铜矿床目前发现较少。

据芮宗瑶（2004）统计，世界上超过500万t的斑岩铜矿集中分布于新生代，大约占59.5%，中生代约占35%［1］。

斑岩铜矿形成时代极不均一，有随时代变新、矿床数目增多、矿化强度加大等特征。

形成原因有两种观点：一是认为斑岩铜矿主要形成于板块汇聚区，而在前寒武纪全球板块活动机制尚未完善，大规模板块活动尚未形成，斑岩铜矿化自然很少。

而中新生代是板块活动最强烈时期，也是斑岩铜矿形成的高峰期；另一种观点则认为，由于斑岩铜矿形成于板块俯冲、碰撞带，这些带的后期发育往往形成造山带，成为主要剥蚀区，加上斑岩铜矿多形成于浅成—超浅成侵入岩中，岩体及围岩节理、裂隙发育，有利于剥蚀作用形成，随着时间的推移古老的斑岩铜矿很难保存。

1.2空间分布全球斑岩铜矿主要集中在三条大成矿带上：一是环太平洋成矿带。

分东西两带：东带包括阿拉斯加、北美西部、墨西哥、玻利维亚、秘鲁、智利等。

西带分内带和外带：内带包括俄罗斯鄂霍茨克北缘，我国东北东部、长江中下游及华南地区；外带包括日本列岛、我国台湾、菲律宾、亚所罗门群岛等。

二是特提斯—喜马拉雅成矿带。

分布于罗马尼亚、南斯拉夫、伊朗、巴基斯坦和我国西藏等。

三是古亚洲成矿带（中亚成矿带），分布于乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦及中国新疆、内蒙古一带。

此外，还有少量斑岩铜矿床形成于各地块边缘活动带。

值得注意的是，我国中、新生代斑岩铜矿床有相当数量形成于大陆内部。

2成矿动力学及构造背景全球斑岩铜矿研究证明：会聚板块边缘无疑是斑岩铜矿最重要的成矿地质背景。

包括两种观点：一是收稿日期：2011-06-25作者简介：邹国富（1970 ），男，黑龙江林甸县人，高级地质工程师，从事矿产资源开发研究。

883云南地质30卷认为由大洋板片俯冲产生的陆缘弧和岛弧环境斑岩铜矿；二是与大洋板片俯冲作用无关的大陆环境斑岩铜矿。

前者占斑岩铜矿90%以上，但后者也不容忽视。

Sillitoe（1972）建立了经典斑岩铜矿板块构造模型，提出斑岩铜矿主要在板块俯冲背景下的主动陆缘钙碱性火成岩带中形成，金属来源与板块俯冲作用导致的岩浆活动有关，并在后来环太平洋成矿带斑岩型矿床的勘查中取得重大突破，成为科学理论指导矿床勘查的典范。

Sillitoe（1998）最早提出汇聚板块边缘的挤压构造背景对形成斑岩铜矿床的重要作用，并识别出挤压环境有利于斑岩型矿床形成的一些关键因素，认为：①挤压环境可有效地阻止岩浆直接穿过上地壳形成火山岩，从而形成比伸展环境更大的浅部岩浆房；②挤压环境浅部岩浆房很难喷发，从而促进岩浆房的结晶分异，进而导致挥发分饱和以及大规模岩浆热液形成；③挤压环境下很难发育陡立张性断裂，从而有效地限制了在岩浆房顶部形成岩株（枝）的数量，有利于岩浆热液的聚集［2－3］。

Richards等（2001）总结了有利于斑岩铜矿形成的地质因素，其中，构造背景因素包括：①上地壳处于较长时期挤压状态后的应力松驰期；②成矿区域存在早期深大断裂，而且这些断裂在应力松驰期活化张开。

Cooke等（2005）通过对世界主要斑岩铜矿带成矿背景的综合研究，发现大洋板片的低角度俯冲非常有利于挤压背景的形成。

大陆环境斑岩铜矿研究起步较晚。

近年来随大陆环境斑岩铜矿大量发现，对其研究才逐渐深入。

Hol-lister等（1974）首次开展碰撞造山环境斑岩铜矿的研究，拓展了经典斑岩铜矿成矿模型［4］。

近年来，中国矿床学家的研究也发现：斑岩铜矿不仅可产于成矿模型所记录的岛弧及陆缘弧环境中，还可以产于碰撞造山带中（如青藏高原），甚至形成于陆内环境中（如德兴）。

形成于碰撞造山带及陆内环境的斑岩铜矿，不能用西方学者基于板块构造理论建立的经典斑岩铜矿成矿模型来解释，因此经典的斑岩铜矿成矿模型遇到了挑战。

芮宗瑶（2002）研究表明：有些斑岩铜矿与板块的消减作用没有直接的成因联系，可能是由板内构造岩浆活化作用或走滑断裂带作用导致深源花岗质岩浆上侵形成。

侯增谦等（2007）认为：中国大陆内部斑岩铜矿产出的背景与大洋板块俯冲无关。

至少有4类环境：晚碰撞走滑环境，后碰撞伸展环境，后造山伸展环境和非造山崩塌环境。

大陆环境含矿斑岩的浅成侵位主要受大规模走滑断裂系统、切割造山带的断裂系统和基底线性断裂构造控制。

总结以上研究成果，会聚板块边缘是斑岩铜矿形成最重要的成矿地质背景，无论是岩浆弧环境还是大陆环境。

同时，某些大陆环境中的斑岩铜矿（如：西藏冈底斯斑岩铜矿带），成矿作用是在洋陆俯冲基础上实现的陆陆碰撞条件下形成的，二种作用之间的相关性和继承性如何？应加以分析和研究。

3含矿岩浆性质、起源与侵位斑岩铜矿床成矿过程，其实就是成矿元素分配过程，主要受扩散作用、溶解度和氧化还原性质、矿物与熔体之间的分配所决定。

因此，岩浆源区性质、岩浆侵位机制和岩浆混合作用是制约岩浆能否携带金属元素、进入成矿流体、最终沉淀成矿的主要因素［5］。

早在上世纪20年代，矿床学家就已经意识到，一定特征的斑岩体是形成斑岩铜矿最重要的条件之一。

Sillitoe（1972）在总结斑岩铜矿分布规律和岩浆岩地球化学特征后认为，斑岩铜矿主要与俯冲背景下产出的钙碱质中酸性火成岩有关。

Misra（2000）认为与Cu矿化有关的斑岩主要为中酸性钙碱性岩浆，岩性变化于石英闪长岩—花岗岩之间，其中陆缘弧环境含矿斑岩主要为钙碱性系列，少量为高钾钙碱性系列，岩性以花岗闪长岩和石英二长岩为主；而岛弧环境的含矿斑岩通常为典型钙碱性系列，岩性以石英闪长岩为主，少数为花岗闪长岩、石英二长岩。

芮宗瑶等（1984）岩石学、地球化学研究表明：碰撞造山环境斑岩铜矿，尽管因矿化类型不同，其含矿斑岩岩性略有差异外，主要为中酸性岩浆，为高钾钙碱性系列－钾玄武岩系列，岩性以花岗闪长岩—二长花岗岩—花岗岩为主，与陆缘弧环境含矿斑岩较为类似。

总体上，岛弧环境的成矿斑岩成分偏中性，而陆缘弧和大陆环境成矿斑岩偏酸性，反映穿过厚陆壳的长英质岩浆经历更充分的结晶分异作用。

除中酸性的钙碱性岩浆外，一些富金的斑岩铜矿床，其形成还常与碱性岩有关，如正长岩等［6］。

含矿斑岩地球化学特征总体上具I型花岗岩的特征，锶同位素初始值较小，一般为0.703 0.706，少数可到0.709（芮宗瑶等，2004），并富铂族元素（唐仁理等，1995），一般来源于上地幔或壳幔过渡带［7］。

矿石硫化物δ34S值变化范围极窄（－0.5ωɢ 5.5ωɢ），平均δ34S值近于0（芮宗瑶等，1984）；铅同位素比值变化也较小，且较稳定（黄崇轲等，2001），矿质来源比较简单，与斑岩体同源。

稀土元素总量多数较高，轻稀土富集，铕异常不明显，富含大离子亲石元素（芮宗瑶等，1984）。

对含矿斑岩的起源研究较早，俯冲洋壳或残留洋壳的部分熔融、加厚下地壳或新生下地壳的部分熔融，以及板片熔体交代上地幔的部分熔融等模式，均被用来解释含矿斑岩的成因，但众多研究成果都强调下地壳或者上地幔对岩浆成因的贡献。

起初因含矿斑岩的产生常与板片俯冲带具有密切的时空关系，钙碱性岩浆常被认为是俯冲大洋板片直接熔融的产物（如Sillitoe ，1972）；最近的研究表明，除少数具有埃达克质亲和性钙碱性岩浆为年轻大洋板片直接熔融的产物外（Defant et a1.，1990），绝大多数的钙碱性岩浆都是板片释放流体交代楔形地幔部分熔融的产物（图1）［8］。

侯增谦等（2007）认为：斑岩铜矿含矿斑岩的岩浆源区为加厚的新生镁铁质下地壳、或拆沉的古老下地壳，石榴石角闪岩和角闪岩是斑岩铜矿成矿斑岩的源岩［9］。

Richards （2005）认为：岩浆通过MASH （熔融、同化、存储、均一）过程，由楔形地幔部分熔融产生的玄武质岩浆将会发生不断演化，当演化的岩浆具有比下地壳物质更小的密度时（如安山质岩浆），则会在浮力作用下穿过地壳而上侵。

针对岩浆在地壳中运移方式的争议持续了近两个世纪，并一直延续至今，不过今天多数研究者认为，在热的韧性下地壳范围内，岩浆多以底辟方式侵位；而在相对较冷的中上地壳，岩浆则常以裂隙控制的岩墙扩展方式上升为主。

岩浆浮力本身足以促使岩墙侵位，先存的地壳尺度的断裂系统常可为岩浆上升提供更为有利的路径。

所以，含矿斑岩常沿大规模的裂隙/断裂带或线理带发育，特别是在走滑断裂系统产状变化部位（Riehards et a1.，2001）。

侯增谦等（2007）认为：与走滑断裂系统相伴发育的走滑拉分盆地，切割造山带的张性断裂系统，平行造山带的逆冲断裂带交汇部位以及不同方向线性断裂构成的棋盘格子构造，控制着斑岩岩浆一热液系统的空间定位。

图1俯冲带及陆缘弧环境下含矿斑岩形成的深部过程（据Richards ，2003，2005）Fig.1Deep Formation Process of Ore －Bearing Porphyry in Subduction Zone and Epicontinental Arc Environment 4成矿物质来源与金属富集矿质来源是斑岩铜矿成矿作用的关键。

尽管部分斑岩铜矿中存在铜来源于地层的证据，但岩浆来源的观点则长期占据统治地位。

早期，金属来源于岩浆的观点主要基于斑岩铜矿与钙碱性火成岩的紧密时空关系、成矿作用早期流体的氢氧同位素特征和金属在岩浆活动过程中的化学特性三方面的证据。