斑岩铜矿的若干研究进展

莫济海 广东省核工业地质局二九三大队 广东 广州 510800

“斑岩铜矿”最早出自20世纪初美国西南部(亚利桑那州和新墨西哥州)的斑岩铜矿带，其原意是指产于强烈绢云母和石英化中酸性斑岩里的细脉浸染型铜矿（陈文明，2002；高合明，1995）。由于该类矿床的矿化并非都产于斑岩体内，目前多数学者考虑其矿床名字的连贯性、完整性，将全部或部分以细脉浸染状产于中酸性(斑)岩体(部分矿体产于围岩中)的铜矿床称之为斑岩型铜矿（陈文明，2002；高合明，1995）。其以规模大、埋藏浅、易开采而成为最主要的铜矿床类型，具有重要的经济学和地质学意义。据统计，世界99个500万t以上的超大型铜矿中，斑岩型有63个，占铜总储量的63%（刘德权等，2001）。正是因为如此，斑岩型铜矿一直吸引着众多研究者的注意，研究成果层出不穷。本文从斑岩铜矿的成因、含矿岩浆氧化状态与成矿关系以及斑岩铜矿与埃达克岩的关系等三个方面进行描述近期斑岩型铜矿的研究动态。

斑岩型矿床主要产出于两种环境，即岛弧或陆缘弧环境和碰撞造山环境，陆缘弧环境的经典成矿省包括安第斯、美国西部和巴布亚新几内亚伊利安爪哇；岛弧环境的斑岩型矿床则以西太平洋为代表，如印尼的Grasberg，Batu Hijau和菲律宾的Lepanto-FSE等；碰撞造山环境则以青藏高原碰撞造山带斑岩铜矿为代表，如产于青藏高原东缘的玉龙斑岩铜矿带和冈底斯斑岩铜矿带。

一、斑岩铜矿的成因

关于斑岩铜矿的成因，研究者有着不同的看法，经典的斑岩铜矿板块构造模型是由Sillitoe（1972）提出的，他认为洋壳俯冲使得富铜的洋壳和富含碱金属的洋壳沉积物进入俯冲带深部、并通过熔融作用形成含矿斑岩岩浆（Silltoe， 1972）。Sillitoe（1988）认为，板块以正常的俯冲速度和中等的俯冲角度向大陆边缘下部俯冲，诱发地幔楔的部分熔融，导致钙碱性弧火山活动和岩浆浅成侵位，形成小规模的斑岩铜系统和浅成低温热液金系统（Sillitoe， 1988），俯冲的洋壳板片熔融形成埃达克质熔体，在相对挤压应力场中上升侵位，并在一个相对封闭的体系中演化，发育成规模较大的斑岩铜系统（Oyarzun et al．， 2001）。

产于碰撞造山环境的斑岩铜矿其成因与产于岛弧环境的不同，如冈底斯带的斑岩铜矿，国内学者提出含矿斑岩起源于碰撞加厚的新生镁铁质下地壳，部分熔融的热能来自透过板片断离窗而上涌的软流圈(侯增谦等，2004a；Hou et a1., 2004b)，并且由于幔源物质的不同程度、不同方式的添加作用，致使新生的下地壳不同于古老的下地壳（侯增谦等，2007）。幔源镁铁质岩浆在地壳底部大规模底侵，导致下地壳加厚，并形成新生的下地壳，后者在大于50km深度变质为榴辉岩-角闪榴辉岩。俯冲的大陆板片断裂产生断离窗，软流圈物质通过断离窗上涌，导致新生的下地壳部分熔融，产生含矿埃达克质岩浆（侯增谦等，2007）。之后，在应力释放背景下，岩浆上升侵位，形成冈底斯铜矿带含矿斑岩（侯增谦等，2003）。

二、岩浆氧化状态与斑岩铜矿的关系

近年来，矿床学家在岩浆氧逸度方面，研究了含矿与无矿斑岩体之间的区别（Ishihara， 1977； Kirkham et al．， 1995； Audetat et al．， 2004； Liang et al．，2006a）。Ishihara（1977）最早意识到矿化金属种类与岩浆氧化-还原状态之间的对应关系，即Cu更容易出现在氧化型中酸性侵入岩中。来自实验的证据表明，氧逸度在长英质岩浆成矿中起着至关的作用（Candela，1992； Blevin and Chappell， 1992； Hedenquist and Lowenstern， 1994； Ballard et al．， 2002； Mungall，2002； Sun et al．， 2004）。含矿岩体的氧逸度比非含矿 岩 体 的 氧 逸 度 高（Ishihara， 1977； Mason， 1978；Audetat et al．， 2004； Davidson et al．， 2005；Kirkham et al．， 19 95）。岩浆的氧逸度控制硫的氧化态，在低氧逸度环境下，岩浆中的硫主要以S2-状态存在，在高氧逸度环境下，岩浆中的硫主要以SO或SO2状态存在。S2-向SO或SO2转变会阻碍熔体中不混溶硫化物相的饱和，这种不混溶相可以从分异的熔体中提取Cu（Sun et al．， 2004）。氧化态硫在岩浆中溶解度较大，不易达到饱和，在岩浆结晶过程中无硫化物分离，因而铜、金等可以保存在岩浆中，并在岩浆分异出的流体中富集（Mason，1978）。还原态硫在岩浆中溶解度较低，在岩浆结晶过程中易达饱和而析出硫化物，从而不利于铜、金等成矿元素在岩浆演化过程中富集。目前在含矿斑岩的原生包裹体中发现硬石膏子晶（Audetat et al．， 2004； Davidson et al．， 2005）、含矿岩体全岩的Fe3+/Fe2+比值高于无矿岩体（Kirkham et al．， 1995）、含矿中酸性岩体的磷灰石SO3含量（＞0．1%）多大于而无矿的中酸性岩体SO3含量（＜0．1%）、含矿岩体锆石的Ce4+/Ce3+比值高于非含矿斑岩（Liang et al．， 2006a， 2006b）等都表明含矿岩体岩浆形成于高氧逸度环境。

三、斑岩铜矿与埃达克岩

一定特征的斑岩体是形成斑岩铜矿的最重要条件之一（Mason，1978），与斑岩型铜矿床有关的岩石通常为闪长岩、花岗闪长岩和二长岩等以及它们的斑岩，其成因与钙碱性侵入岩有关（Sillitoe ，1972），也有钾玄岩系的斑岩铜-金矿床（Muller et al．， 1993），这表明与铜矿有关的岩石，既有钙碱性系列，又有钾玄岩系列（张玉泉等，1998）。总体上，岛弧环境的斑岩成分偏中性，而陆缘弧和大陆环境斑岩偏酸性，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。岛弧环境的含矿斑岩通常是钙碱性的，而陆缘弧环境的含矿斑岩多为高钾钙碱性，部分为钾质碱性和钾玄质（Kerrich， 2000）。这可能说明岛弧与陆缘弧环境的含矿斑岩岩浆源区存在差异，或者反映加厚陆壳对原始岩浆成分产生混染。与岛弧和陆缘弧环境相比，大陆环境的含矿斑岩主体是高钾钙碱性的和钾玄质的，以高钾为其显著特征（侯增谦，2004a，2004c；王强等，2004；张玉泉等，1998）。

最近的研究指出，埃达克岩（adakite）或埃达克质岩（adakitic rock）与低温热液和斑岩金、铜、钼的成矿作用有密切联系（Defant et al．， 2002； Thieblemont et al．， 1997； Oyarzun et al．， 2001； Bellon and Yumul， 2001； 王强等，2001）。与正常的长英质岩浆不同，埃达克质岩浆以高水含量、高氧逸度（fo2）和富硫为特征（Oyarzun et al．， 2001），成为斑岩铜矿的重要含矿母岩和金属硫的可能载体。俯冲洋壳板片的埃达克质熔体，在其上升运移过程中，或者与热的地幔楔形区的橄榄岩发生相互反应，或者与幔源熔体发生混合（Defant et al． ， 1990）。这些过程可能是其富含金属和硫的重要途径。而产于青藏高原碰撞造山带玉龙斑岩铜矿带和冈底斯斑岩铜矿带，其含矿斑岩也显示出埃达克岩特征（侯增谦等，2004b；姜耀辉等，2006；Hou et al., 2006a; Gao et al., 2003），但与典型的埃达克岩相比，冈底斯带斑岩相对富钾、高镁，可能反映了原生的埃达克质熔体经历了较为复杂的演变过程（侯增谦等，2003）。这些含矿斑岩起源于新生的加厚下地壳，俯冲的大陆板片断裂产生断离窗，软流圈物质通过断离窗上涌，导致新生的下地壳部分熔融，产生含矿埃达克质岩浆（侯增谦等，2007）。

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