铜矿床的地质—地球物理特征及成矿规律分析

禹秀艳，张 翔，黄子强，黎 群

（1.江苏省有色金属华东地质勘查局807队，江苏 南京 210000；2.江苏省有色金属华东地质勘查局810队，江苏 南京 210000）

铜是一种重要金属，在很多领域都具有很大的作用，但目前铜矿资源供不应求，由于铜的分布较为集中，所以仅依靠少数铜矿床来满足铜矿需求是目前亟待解决的问题。现阶段对于铜矿床的研究虽在一定程度上已取得巨大进展，但对于种类丰富、产量巨大的铜矿床来说还是远远不够的。铜矿是指含铜的自然矿物，铜矿的形成是由于地壳运动，所以需要很长的时间。因为铜矿床的形成与其具有的独特性质和所需的地质、环境等条件有关，所以其成矿的规律也有迹可循。铜矿床主要分为斑岩、层状型、火山岩型以及矽卡岩型这四大类，除此之外，还有一些占比不高的小分类。绝大部分铜矿床都不是单一类型的铜矿床，一个类型的铜矿床往往伴生着其他类型的铜矿床，所以铜矿床多为共生铜矿床。铜矿床的形成根据不同种类，在不同的地质特征处可以总结其规律。在盆地处多为层状铜矿床，在河流中下游多为矽卡岩型铜矿床，在板块边缘且地面凸起的地方为斑岩铜矿床，在火山岩附近的便为火山岩型铜矿或块状硫化物矿床。因此，铜矿床的形成是明显分区域且存在可研究规律的。

1 铜矿床的地质特征

铜矿是世界上重要的资源之一，开采出来的铜矿如图1所示。

铜矿床一般处在板块与板块交接地带，其形成位置地层发育全面，沉积类型丰富，地质构造繁复，岩浆活动频繁，变质作用也很强烈，这种环境条件对形成丰富多样的铜矿床具有很好的作用，铜矿床的形成原因与地壳和板块的运动密不可分，陆壳的形成是由古板块演变而来的，以它为中心，不断向外部扩展发育，直至各个时期的板块褶皱处为止，形成了火山岩浆类、沉积岩系和有关类型。铜矿会不间断地形成新的铜矿，这是由于一些大型铜矿不断地向板块边缘进行运动。因此，一般情况下，大中型的铜矿床都会形成和出现在板块与板块交接地带，板块边缘的褶皱处等地壳运动激烈的地方[1]。多旋回演化特性是地壳运动拥有的独特性质，沉积的种类丰富，构造岩浆活动频繁，铜矿床在形成之后，不会稳定其铜矿种类，随着时间的推移，会与周围环境中的其它物质重新组合、叠加，这样一来，最终我们看到的就并不是一个铜矿床只含有一种类型的铜矿，而是出现共生矿床。同时在一个成矿集中区又会带有多种组分，进而出现单一矿床罕见，共生矿床较常见的情况。

2 铜矿床的地球物理特征

铜矿床的形成是非常繁复的一种状态过程，铜矿床的形成基本控制在物理特性等形成原因方面。铜矿床受到破裂控制显著，铜矿区域的地球物理特征非常明显，体现出各区域的形成结构运动频繁，岩浆活动非常强烈。重力场小，等值线距离较远，重力值在1×10-5m每秒至5×10-5m每秒区间内浮动。西部呈半圆状，等直线密集程度降低。在盆地外，远处只核心部位，重力只从1×10-5m每秒上升到5×10-5m每秒。中间部位异常值不断上升，这样一来，东北方向的重力值就会有所降低，这个长度在90km左右，宽度大约在10km~23km，呈现Ne趋势，这会在东南方向形成断陷盆地。西部重力场呈现微束形状线性异常，东北方向展布。重力场的分布和该地区的地质构造有很大的关系，整体方向呈NW趋势，中间重力值呈异常状态。由此推测，其深度部分可能存在NW趋势的断裂或者存在隐伏研究状态的岩体状态。

3 铜矿床的成矿规律

3.1 铜矿床的分布情况

铜矿床在时间及空间分布上都较为集中，从时间上来讲多为新生代，智利是拥有铜矿资源最多的国家，铜矿储量达到了27.5%，铜矿产量更是高达31.9%。澳大利亚储铜矿量为12.6%，产量为5.5%，秘鲁拥有铜矿占比达到了十分之一。美国、墨西哥，俄罗斯紧随其后，其中，美国和墨西哥铜矿储量占比皆达5%以上，中国铜矿储量虽然只有4.4%，但铜矿产量达到了9.2%，如图2所示。

图2 世界铜矿床分布情况

除了最大的智利丘基卡马塔露天铜矿山之外，中非地区也有很多产铜矿地带，例如赞比亚、中非等也是大的铜矿产出地。在所有铜矿床中，斑岩铜矿的占比达到了50%以上，是铜矿床类别中最主要、数量最多的一种。斑岩铜矿主要的成矿带有三个，阿尔卑斯喜马拉雅成矿带、中亚蒙古成矿带以及环太平洋成矿带。矽卡岩型铜矿床也是铜矿床中占比较大的一种，超过四分之一，主要分布在河流下游地区，在盐酸盐岩地层发现的较多，它的规模可大可小，品位比斑岩铜矿要高，但有时在矽卡岩型铜矿床的附近也会发现斑岩铜矿。层状性铜矿床大约占铜矿床的10%，这种铜矿床一般是由沉积岩经过数百年的变质形成，常常在盆地出现，此外这种铜矿常常有其他种类金属的伴生，例如铅、银等金属，并且还会拥有放射性元素。火山岩型铜矿或块状硫化物矿床一般会占铜矿床的5%左右，它的分布绝大多数是在火山岩地层接触的部位，分为海上火山岩型铜矿和陆地火山岩型铜矿。

3.2 铜矿床的形成原因

斑岩铜矿床的形成是由于洋壳在俯冲的过程中会出现一个部分熔融的情况，而这些岩浆正常情况下会直接穿过地壳造成火山喷发，形成火山岩。但是如果遇到了挤压环境，这些岩浆就会形成一个浅部岩浆房，浅部岩浆房难以喷发，这样一来就会在地面下形成结晶。地壳中的铜会通过硫化过程逐步聚集到一个范围较小的，紧接着再从岩浆中转移到流体系统，最后才在地壳中经过沉淀形成铜矿[2]。矽卡岩型铜矿床一般和斑岩铜矿的分布地点有很大程度上的重合，但矽卡岩型铜矿床的形成主要依赖于矽卡岩这类含有盐酸盐物质的岩石，这类岩石中含有丰富的金属矿物质，而矽卡岩型铜矿床就是侵入体通过与矽卡岩这种含有盐酸盐物质较多的矿石中的铜元素慢慢融合，最终形成铜矿床。它的形成原因可能是区域变化，可能是火山沉积，也可能是喷流沉积，由此可见，它的形成是不是单一的地质作用，而是由多种地质作用引起的。层状铜矿床通常存在于各大盆地，因为它对地层的要求较高，因此这些地层中的有机质较为丰富，而在含矿地层的上方通常会覆盖较厚的沉积地层，这些沉积地层在一定程度上可以阻止矿热液的流失。层状铜矿的矿体较薄，分为很多层。盆地内的热液活动，会在一定程度上造成热液蚀变。热液蚀变带有铜元素的矿物就会形成层状铜矿床。综上所述，铜矿床是地壳中长期演化的产物。

3.3 铜矿床的成矿规律

不同种类的铜矿床成矿地点及时间各不相同。斑岩铜矿床多形成在新生代和中生代，易形成于褶皱区域即版块活动边缘，板块运动较为激烈但未发生火山喷发和火山岩的地区或内陆造山地带。矽卡岩型铜矿床主要在中生代时期形成，由于其形成的独特物质要求，所以存在于盐酸盐矿石含量较多的地区，常见于河流中下游。层状铜矿床形成于前寒武纪时期，成矿于盆地，且拥有层状铜矿床的盆地底部常存在红层岩系，上部覆盖海相沉积，这样特殊的结构才能为层状铜矿床的产生提供充足的空间[3]。火山岩型铜矿或块状硫化物矿床大多数形成于新生代和古生代，常见于火山熔岩的附近或上覆沉积岩层表面，这种铜矿床的形成一般是成群出现的[4]。铜矿床的形成与其需要的地质和物质息息相关，发现铜矿床的形成条件是探究铜矿床成矿规律的必要条件。

4 结语

本文通过对铜矿床的地质分析及其形成特点总结了铜矿床的成矿规律，概括了不同种类的铜矿床所形成的时间及空间规律。由于本文篇幅原因，无法把每一个种类的铜矿床的成矿规律都总结到，仅挑选目前占比较大的四类主要铜矿床进行研究与总结，在对铜矿床的整体地质、地球物理特征及成矿规律的研究上略有片面。在今后铜矿床的开发上，可以借助其分布情况形成原因，通过其成矿规律更加快速准确地找到铜矿床，也可以通过它的成矿规律研究其更好的开采方式，帮助铜矿床更好地进行开发。