斑岩铜矿的成矿模式

1、斑岩铜矿的成矿模式关于斑岩铜矿的成因，应该是众说纷纭，还没有一个定论，目前大致有以下 几种：一，岩浆热液说（正岩浆模式）：岩浆热液模式是目前国内外学者所认同的学 说，持此观点的学者们认为，斑岩铜矿的矿质、成矿热液及其伴生的中酸性岩体 都是来之上地幔（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，由于温压条件的变化而出溶，并在有利位置富集成矿。依据：1，矿化体（斑）岩体紧密共生，矿化呈细脉浸染状产于岩体及其围岩中，有的甚 至整个岩体矿化，且分布较均匀；矿化体及周围岩石具一定的热液蚀变,并具有一定的分布；矿床常产于深大断裂附近，在空间上常呈带状分布，并与一定的构造，岩浆

2、 带相一致（古亚洲带、古地中海带及环太平洋带）；矿化岩体的产状常与围岩不一致；同位素资料，如硫化物的值及容矿岩石的锶同位素的初始比值（87Sr/86Sr）, 多接近于陨石与玄武岩但是该成矿模式的难点在于难以解释以下基本地质事实：1，众所周知，中酸性岩浆岩的活动,在各个时期和不同地区都有广泛的分布。 据统计,目前中国出露的中酸性岩浆岩的面积为859248Km2，而全国与铜矿相伴 生的中酸性岩浆岩（包括斑岩型与夕卡岩型）的出露面积最多也不会超过其中的 1%。即有99%以上的中酸性岩浆岩在其形成的过程中没有使铜等金属元素富集, 铜的克拉克值只有20X 10-635X 10-6，它比基性岩浆岩要低一倍

3、而与沉积岩相 当。上述资料表明，在中酸性岩浆岩的形成过程中（至少是绝大部分），铜等金属元 素并没有得到富集。那么为什么在某些中酸性（斑）岩体中有铜矿产出呢？用岩浆 分异热液成矿说很难解释。实验资料表明，岩浆中水的含量是有限的，它与压力成正比,与温度成反比 35（图1）。因此对浅成、超浅成（小于3Km）的中酸性（斑）岩体来说,岩浆中水的含 量是很有限的，一般其含水量小于3%,含矿的中酸性（斑）岩体中水的含量一般为 1%2%,同时,含矿斑岩的规模又往往很小。中国一些规模较大的铜矿床其含矿 岩体的面积不到1 Km2,如玉龙二长花岗斑岩的出露面积为0.73 Km2。因此如果 岩浆结晶时有水的析出，也是

4、非常有限的，不可能形成目前在斑岩铜矿中所观察到 的蚀变和矿床规模。含矿中酸性斑岩体含大量的流体包裹体，缺乏或极少见熔融包裹体。流 体包裹体的均一温度主要为150550C,斑岩铜矿中的流体包裹体常具沸腾流体 包裹体组合的特征。那么流体包裹体的均一温度就可以相当于当时的捕获温度， 大量的实验资料表明，中酸性岩浆岩的固相线为650925C,而石英在岩浆中的 结晶温度又高于固相线，所以石英斑晶中捕获的流体包裹体的温度应该在650C 到石英结晶的温度范围内。同时，按岩浆结晶的观点，斑岩体中的斑晶是岩浆在深 部温压条件比较稳定、冷却速度较慢的相对较封闭的环境中形成的，而这种环境 不可能产生饱和及过饱和盐水

5、-蒸气的沸腾流体，因为这种沸腾流体形成于温压条 件突然下降的开放、半开放的环境。因此含矿岩体（斑岩）中流体包裹体的流体来 自中酸性岩浆岩本身的结晶分异作用或二次沸腾的论点是不成立的。斑岩铜矿含矿斑岩体的斑晶（石英、长石、黑云图母、角闪石）具明显的 包含、筛状、间隙、聚合、次生加大及变余碎屑等变晶结构，它是热液交代作用 的产物中国几个主要斑岩铜矿的同位素值具壳幔混合的特征，如锶同位素的初始 值为0 70440 7105,硫化物的0 34S值为+13.8%。-21 .4%。，石英中0 180值为 6 .56%。15 .01%，石英中包裹体水的0 D值为-46 .8%。-102 .1%斑岩铜矿的产出

6、具层控的特点,即在一定的区域内斑岩铜矿产于一定时代 的地层中,如中国西南部（三江地区）的斑岩（或夕卡岩型）铜矿（西藏的玉龙、莽总、 扎拉尕、多霞松多、马拉松多、青海的尕龙格马，云南的红山、雪鸡坪及个旧等） 主要赋存于三叠系的地层中。玉龙地区有16个喜马拉雅期的中酸性斑岩体，其成 分及结构相似，其中的3个为含矿斑岩体，均产于上三叠统甲不拉组的上部与玉卡 组的底部,而其他13个非含矿斑岩体均产于上部阿都拉组及玉卡组的中上部;中 国北部地区的斑岩（夕卡岩）铜矿主要产于古生界地层，其中西北部以石炭系地层 为主，如卡拉先格尔及土屋一延东;东北部地区以奥陶系地层为主，如多宝山、铜山; 而中国中东部地区的斑

7、岩（夕卡岩）主要产于元古宇的地层中的，如铜矿峪、德兴、 小寺沟、寿王坟、秋树湾,八宝山、华铜等。长江中下游一带的斑岩夕卡岩铜矿 主要赋存于上石炭统及下三叠统的地层。很多斑岩铜矿（铜峪峪、白乃庙、多宝山、雪鸡坪及土屋一延东等）中的 斑岩体及矿体呈似层状、透镜状及似板状产出，产状与围岩地层基本一致，同时还 有很多斑岩铜矿中大部分的矿体产于围岩中,如玉龙铜矿与德兴铜矿均有2/3的 矿体产于围岩中。另外，中酸性斑岩体中K的来源及侵位的空间问题仍是“岩浆 论”（幔源）的疑难点。二：“板块构造成矿模式”（洋壳重熔成矿）：“板块构造成矿说”以国外R.H. Silltoe为代表，他们认为斑岩铜矿是含铜的大洋壳

8、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。提出该“成矿假说”的地质事实有：很多斑岩铜矿，特别是形成于中、新生代的斑岩铜矿主要分布在板块的会聚 边界（俯冲消亡带）上；大洋壳中各层均富含金属，如第一层（远海页岩）中的金属含量一般都高于 沉积岩中的金属含量（在太平洋的某些页岩中含铜为323X10-6，含钼为18X10-6, 海底锰结核中含铜最高可达2 5%）;斑岩铜矿常与钙碱系列的火山岩伴生，而钙碱系列火山岩被看作是幔源的。 但是该成矿假说目前尚有不少问题有待解决，如洋壳俯冲、熔化、上侵等机制至 今还缺乏事实依据。

9、正如R.H. Silltoe自己所说的，该成矿假说目前还是一种抽象 的理论。另外还有很多产于陆内的斑岩铜矿并非产于板块俯冲带的上盘，而是远 离俯冲带。如中国的玉龙斑岩成矿带距喜马拉雅期的雅鲁藏布江的“板块俯冲带” 500余公里，中国的德兴、金堆城、八宝山以及城门山、铜山口、封山洞等长江中 下游的斑岩铜矿带也都远离燕山期最近的板块俯冲带上千公里等。它们用含铜洋 壳的俯冲、熔化、上侵、富集的机制难以解释。同样岩体的侵位空间问题仍是该 学说的疑难点。三，“活动转移说”在国外“活动转移说”以D.H怀特为代表，他在1968年 提出了 “多层对流循环模式”。中国学者季克俭（1989）年提出“三源”成矿说,

10、 该学说认为高侵位的中酸性斑岩体含水量甚小，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隙裂隙水活化（怀特认为是卤 水），并携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，并在有利部位富集成矿。提出该成矿假说的主要地质事实（依据） 有：1，斑岩铜矿具层控特点，即矿床的产出受一定层位的控制；很多斑岩铜矿中的矿体呈似层状产于围岩中，产状与地层的基本一致；某些斑岩铜矿中的氧、氢同位素资料表明成矿热液具地表水的特点;在斑 岩铜矿赋存的地层,有铜等元素的异常值（有的

11、有沉积型铜矿床的产出）或有膏盐 层的存在;地壳中有地下水环流热液及变质、超变质的热液存在；在斑岩铜矿与同一矿田中Cu含量的降低场与增高场相伴出现，降低场常出现在 增高场与正常场之间，同一层位同种岩石的铜含量由岩体向外不是逐渐降低而是 从高降至最低，然后又回至中等。这一成矿学说较前二种模式拥有较多的地质事实，但仍有些地质事实难于解 释，如怎样解释岩体内部的矿体,特别是那些呈细脉浸染状均匀分布的全岩矿化斑 岩体,因围岩中的水（成矿流体）无法进入已经处于饱和状态的岩浆熔融体。同时由 于该“成矿模式”认为中酸性斑岩体是岩浆侵位的，因此仍存在岩体的空间问题。 四，“变质岩浆成矿说”：该成矿说应追溯到19

12、世纪60年代美国的享特（Huut）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年史奈德提出内生矿床的“再生说”，他指出所有内生矿 床（包括斑岩铜矿）都是再生矿床。1957年谢家荣与孟宪民认为中条山铜矿中的变 质花岗闪长（斑）岩是区域变质和原火山一沉积岩石中的长石砂岩或硬砂岩花岗 岩化而成，岩体中的铜矿则是沉积变质铜矿在花岗岩化过程中活化和富集的产 物。黎诺在1978年提出了高温气态变岩浆与地液成矿论。陈文明于1980年、1984 年通过对中国斑岩铜矿的研究得出,斑岩铜矿也具“层控”的特点，它保留了原“层 状铜矿”的很多特征，如矿床在一定区

13、域内产于一定时代地层一定的含Cu岩石建 造中，矿体主要产于含Cu建造中二种岩相的过渡部位。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）的控制，即矿床产于含Cu古陆周 围沉积盆地的边缘,如玉龙斑岩铜矿带中的矿床、矿点均产于藏北滇西古陆东部 昌都察隅古隆起与金沙江古隆起之间的昌都海湾西缘。很多斑岩铜矿中的含矿斑 岩体及矿体均呈似层状产出，产状与围岩一致,有的含矿斑岩体与围岩斜交，但赋 存其中的矿体及围岩残留体的产状与围岩一致（城门山、德兴、八宝山、沙溪及 封山洞等）。含矿斑岩体的各种斑晶具明显的变晶结构;矿石中的成矿元素、微量 元素与围岩的一致性及某些矿床中的同位素、稀土元

14、素组成均具壳源等特征，明 确提出斑岩铜矿（至少一部分）的前身是外生砂页岩层状铜矿或含Cu砂页岩，即斑 岩铜矿是由砂页岩层状铜矿或含Cu的砂页岩经“变岩浆”作用而成。该“成矿 模式”显然比前几种成矿模式具有更多的地质事实（前几种成矿模式所列举的地 质事实用该模式均能解释），同时解决了岩体的侵位空间及矿质来源问题。但仍存 在某些疑点，如变岩浆岩的形成机理，热及K、Na的来源，特别是Na的来源。对含 矿的中酸性斑岩体来说,多数是浅成的小岩体，其围岩的变质程度也较低，有的仅 发生角岩化，赋存岩体的地层中K、Na的含量，特别是Na的含量明显的低于中酸 性岩体中的Na含量。同时大量的同位素资料表明，大部分

15、矿床中的各种同位素组 成（0、S、H、C、Sr等）具壳幔混合的特征，不具单一的“壳源”特征。因此假如 没有外来的物质及热的加入，单靠区域变质作用要形成“中酸性变岩浆”几乎是 不可理解的。五，还有一种学说，就是中国地质科学院矿产资源研究所的陈文明先生通过 含矿斑岩体斑晶的流体包裹体及斑晶结构的进一步研究得出的，他依据：1,斑岩 中得了流体包裹体具有沸腾特征，其均一温度为150550 C，证明斑岩体形成 的温度区间主要为150550C，结晶的温度区间宽,明显低于中酸性岩浆结晶的 固相线，2，岩体中的斑晶为具明显热液交代作用特点的变晶结构。因此他认为含 矿斑岩体的形成不一定要经过岩浆阶段，含矿斑岩体可以是热液交代作用的产 物。在他看来，熔融与热液交代作用并非截然分开,它是一种地质热事件的两种 表现,决定于热事件的强度与规模（能量的大小），同时一个热事件的不同阶段可以 有不同的