斑岩型铜矿床研究现状与进展

陈军强，张 超，李志丹

(天津地质矿产研究所，天津 300170)

目前世界上已知的铜矿类型主要有：砂岩型铜矿、火山岩型铜矿、矽卡岩型铜矿、斑岩型铜矿、变质岩层状铜矿和超基性岩铜镍矿，斑岩铜矿作为一种最重要的铜矿类型，为世界提供了50％以上的金属铜资源。美国、智利、秘鲁三个主要产铜国家的铜矿储量的80％～90％来自斑岩型铜矿床[1]。鉴于其在科学和经济上的重要性，近百年来，许多学者对斑岩铜矿的构造环境、成矿物质来源、矿床成因等方面进行了大量的研究工作，并取得了丰硕成果。在查阅大量斑岩铜矿相关文献的基础上，本文对斑岩型铜矿床的时空分布特征、形成的构造环境、矿化蚀变特征、矿床类型和矿床成因进行了总结，供找矿实践和成矿理论研究参考和完善。

1 概念

斑岩铜矿，最早源于20世纪初，美国人开采亚利桑那州和新墨西哥州石英二长斑岩和花岗闪长斑岩中的大规模铜矿时采矿工人的叫法。1904年，Ransome通过对美国亚利桑那州“浸染状铜矿”的详细野外考察，提出了浸染状铜矿化与斑岩体成因有关的学术思想，从而拉开了斑岩铜矿研究的大幕。1918年，Emmons正式把这种与斑岩体有关的“浸染状铜矿”定名为斑岩铜矿。

通过近一个世纪的研究，目前大多数学者认可的斑岩铜矿的定义可以描述如下：是指在时间上、空间上、成因上与斑状结构的钙碱性、碱性、中酸性浅成或超浅成小侵入体(花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、石英斑岩等)有关，并具有钾、氢蚀变矿物晕和铜、钼、金、银、铅、锌、硫等地球化学晕的岩浆期后中―高温热液阶段形成的细脉浸染状硫化物铜矿床[2-3]。斑岩型铜矿床的主要特征可以概括为“埋藏浅、品位低、规模大、露天采”，铜品位通常在0.4％左右，少数可达0.8％。矿石中除铜外，还伴生钼、金、银等元素，可综合利用。

2 时空分布特征及构造环境

2.1 时代分布

斑岩铜矿的形成时代主要集中在新生代，约占59.5％，其次是中生代，约占35％，再次是古生代，前寒武纪斑岩铜矿床目前发现较少(表1)。形成这种时间分布特征的原因有两种观点：一种认为斑岩铜矿多形成于板块汇聚区，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，斑岩铜矿化自然较少。而中新生代是板块活动的最强烈时期，也是斑岩铜矿形成的高峰期；另一种观点则认为，斑岩铜矿主要形成于板块俯冲带，而这些带后期往往发育成造山带，成为主要的剥蚀区，且斑岩铜矿多赋存于浅成―超浅成侵入体中，岩体及围岩节理、裂隙发育，有利于剥蚀作用形成，随着时间推移古老的斑岩铜矿很难保存。

表1 世界超大型斑岩铜矿床(铜储量>500t)的时代分布[1]

2.2 空间分布

众所周知，世界上有三大成矿带，分别是环太平洋成矿带、特提斯-喜马拉雅成矿带、古亚洲洋成矿带(中亚成矿带)[4]。据戴自希(1996)统计，世界上铜储量超过500万t的斑岩铜矿共34处，在空间分布上主要集中于环太平洋带(28处)、特提斯-喜马拉雅成矿带(3处)、古亚洲洋成矿带(1处)和印度克拉通(1处)。

环太平洋斑岩铜矿带分东西两带[5]：东带包括阿拉斯加、北美西部向南经墨西哥、巴拿马、厄瓜多尔、玻利维亚、秘鲁、智利、阿根廷，超大型斑岩铜矿有智利的楚基卡马塔等；西带又分内带和外带，内带从俄罗斯鄂霍次克北缘，经中国东北东部、长江中下游及华南地区；外带从日本列岛经中国台湾、菲律宾、加里曼丹岛、巴布亚新几内亚、所罗门群岛等，超大型斑岩铜矿有中国的德兴铜厂、印尼的格拉斯贝格等。

特提斯-喜马拉雅斑岩铜矿带西起西班牙，经原南斯拉夫、罗马尼亚、保加利亚、土耳其、亚美尼亚、伊朗、巴基斯坦，东到中国西藏和缅甸等地，超大型斑岩铜矿床有原南斯拉夫的麦丹佩克、伊朗的萨尔切什梅和中国的玉龙等。

古亚洲洋斑岩铜矿带西起乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦，经中国的新疆、甘肃和内蒙古，东到中国的黑龙江多宝山等地，大型斑岩铜矿有乌兹别克斯坦的阿尔马累克、哈萨克斯坦的科翁腊德和蒙古的欧玉陶勒盖等。

2.3 构造环境

前人的大量研究资料表明，板块构造对全球斑岩型铜矿床的形成有重要影响，不同的大地构造单元及其火山-深成岩建造对斑岩铜矿床的成矿具有明显的控制作用。主要有两种构造环境，一种是由大洋板片俯冲产生的陆缘弧和岛弧环境，另一种是与大洋板片俯冲作用无关的大陆环境。Sillitoe(1972)建立了经典的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山岩带中形成，金属来源与板块俯冲作用导致的岩浆活动有关[6]，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(1997)最早提出汇聚板块边缘的挤压构造背景对斑岩铜矿的形成有重要作用，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：①挤压环境能形成比伸展环境更大的浅部岩浆房；②挤压环境能够促进岩浆房的结晶分异，进一步导致挥发份饱和及形成大规模岩浆热液；③挤压环境下很难发育陡立张性断裂，有利于岩浆热液的聚集[7]。

大陆环境斑岩铜矿研究起步较晚，随着近年来大陆环境斑岩铜矿的大量发现，研究程度在逐渐加深。Hollister(1974)首次开展碰撞凿山环境斑岩铜矿的研究，拓展了经典斑岩铜矿的成矿模型[8]。近年来，中国的矿床学家也发现，斑岩铜矿不仅产于岛弧和陆缘弧环境中，还可以产于碰撞凿山带中(如青藏高原)，甚至可以形成于陆内环境中(如江西德兴)。芮宗瑶(2002)研究认为，有些斑岩铜矿的形成于板块的俯冲作用没有明显的成因联系，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作用上侵形成。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，至少有四类构造环境：晚碰撞走滑环境，后碰撞伸展环境和非造山崩塌环境。

3 围岩蚀变特征和矿化分带

3.1 围岩蚀变特征

斑岩型铜矿床的围岩蚀变具有非常明显的分带性[9](包括水平分带和垂直分带)，而且蚀变范围可达数百米至数千米，不同环境下斑岩铜矿的围岩蚀变分带大体一致。根据矿物组合可将斑岩铜矿床的蚀变分为4个带，从内向外分别是：①钾化带：属于早期蚀变阶段，一般分布在蚀变带的内部，又称内带，主要蚀变矿物有钾长石、石英、黑云母等。②石英―绢云母化带：又称“千枚岩化带”，属中期蚀变阶段，通常赋存在钾化带和青磐岩化带之间，故又称中间带，是斑岩铜矿的主要赋存部位，主要蚀变矿物有绢云母、石英、水化白云母、水化黑云母等。③泥化带：也称为高岭石―蒙脱石化带，多断续分布在石英―绢云母化带的外侧，亦属于中期蚀变阶段，主要蚀变矿物有高岭石、蒙脱石、伊利石等。④青磐岩化带：属晚期蚀变阶段，通常分布在最外边，故称外带，主要蚀变矿物有绿泥石、绿帘石、方解石、黄铁矿等。

上述四个蚀变带在同一个矿床中不一定都存在，可以是其中一两个带较发育，最重要的是钾化带和石英―绢云母化带，矿体一般出现在这两个带之间。

3.2 矿化分带

斑岩型铜矿床也具有矿化分带，硫化物在壳状蚀变带中亦划分为4个带，从内向外依次是低品位核部、主矿带、黄铁矿带及贫黄铁矿壳。各带的矿物组合特征如下：低品位核部在钾化带内，品位较主矿带低，出现辉钼矿化、黄铁矿化和黄铜矿化，其中辉钼矿化较强；主矿带位于钾化带外围与石英—绢云母化带接触部位，矿物组合有黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿；黄铁矿带位于石英—绢云母化带外侧及泥化带中，主要出现黄铁矿化，而铜钼矿化较弱；贫黄铁矿壳则位于青磐岩化带内，发育少量黄铁矿化。

矿物在各带的赋存状态由内向外依次为：浸染状―浸染状+微细脉―浸染状+细脉状―细脉状。

4 斑岩型铜矿床的成因

关于斑岩型铜矿床的成因，目前大致有以下几种观点。

1) 岩浆热液说，也称为正岩浆成因模式，是目前国内外多数学者所认同的学说，以C.M.伯纳姆[10]、R.L.尼尔森[11]及J.D.劳维尔为代表。该学说认为斑岩铜矿的矿质、成矿热液及其相伴生的中酸性岩体都来自上地幔(或下地壳)。矿质和成矿热液是由中酸性岩浆在上侵过程及侵位后的结晶过程中，依次出现钾化带、石英―绢云母化带、泥化带和青磐岩化带，由于温度、压力等物理化学条件的改变而析出，并在有利部位富集成矿。

2) 板块构造成矿说，也称为洋壳重熔成矿，国外以R.H.西利托[6]为代表。该学说认为斑岩铜矿是含铜的大洋壳沿消亡带俯冲到地幔中发生局部熔融，在熔化过程中析出金属，并同钙碱性岩浆一起上升，然后在岩体的顶部富含氯化物的液相中富集成矿。

3) 活动转移说。在国外以D.E.怀特为代表，他在1968年提出了“多层对流循环模式[12]”，中国学者以季克俭为代表，他于1989年提出了“三源”成矿说[13]，二者具有异曲同工之妙。该学说认为高侵位的中酸性斑岩体含水量较小，在温度下降、岩浆结晶过程中不会析出流体，矿质与成矿热液主要来自围岩，岩浆岩主要起热动力源的作用。即由于岩浆的活动，使原赋存于地层中的地下水或层间裂隙水活化，并萃取围岩中的有用组分成为含矿热液，在岩浆热动力源的带动下，沿着一定的构造系统循环，并在有利部位成矿。

4) 变质岩浆成矿说。该学说应追溯到19世纪60年代美国人亨特提出的“花岗岩的变质成因说”，他认为金属富集成矿是含金属的沉积物转变为花岗岩的伴生现象。1963年史奈德指出所有的内生矿床(包括斑岩铜矿)都是再生矿床。陈文明(1980,1984)[14]支出斑岩铜矿也具有“层控”的特点，它保留了原层状矿床的很多特征，如矿床在一定区域内产生于一定时代地层一定的含铜岩石建造中，矿体主要产于含铜建造中两种岩相的过渡部位。矿床的产出还受岩相古地理(指含矿斑岩体赋存的最老围岩时代的古地理)控制。

5 结语

斑岩型铜矿床作为世界范围内的热门研究对象，历经上百年的历史，已经取得了长足的进展。对斑岩型铜矿床在全球范围内的时空分布特征，形成的构造环境和地球动力学背景，斑岩的岩浆性质及岩浆起源，围岩蚀变特征和矿化分带等问题有了较为深刻的认识。但是有些方面还应该进一步加强，诸如斑岩铜矿的物质来源、成因机制、含矿岩浆中矿质的析出过程等等。任何科学都是在矛盾中发展，在实践中不断完善，地球科学更是如此。人类的历史相对于地球只是一瞬间，人们所观察到的地质过程只是沧海一粟，因此地质科学中的各种理论、观点往往受到历史、科技水平等条件的限制，具有一定的片面性和局限性，争论是不可避免的，然而正是这些争论推动着地球科学的发展，斑岩型铜矿床的成岩成矿理论正是在这样的过程中建立、发展起来的，还会在争论中不断完善。

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