寻找中国超大型铜矿床

lijiangdan · 发表于 2011-5-29 06:45

摘要：成矿构造在矿床的形成、发展和演化过程中起主导作用。成矿期后的构造运动对矿床矿体的赋存与改造起到控制作用。深入研究成矿构造控制规律是行之有效的矿床预测工作基础，细致研究成矿期后构造运动是在已知矿区寻找新矿体的捷径。铜山断裂作为成矿期后的控制性断裂构造，它既切断了地质体、矿体和斑岩型矿化蚀变带，同时又起到了保护下盘矿体免遭剥蚀的重要作用。铜山矿床成矿因素研究，特别是热液蚀变与铜山“控矿”构造细节的配套分析研究表明，在铜山矿区南部仍然隐伏着含矿蚀变环带的上盘，显示出矿体的存在，为寻找超大型斑岩铜矿提供了可靠的证据，进一步表明研究铜山断裂“控矿”的实际意义和作用。

关键词：斑岩铜矿  铜山断裂  控矿构造  断失矿体  　

在己知矿床和矿带内进行普查找矿，是普查找矿的一个重要途径。据最近国外统计结果，北美已知的56个斑岩铜矿中，有90％位于已知的铜矿化区内，而且80％是在紧邻已知矿床或矿点的地区发现的。美国西南部世界著名的卡拉马祖斑岩型铜钼矿床的发现，就是经过几十年深入细致研究矿床成矿规律后，认为成矿期后的断裂断移了矿体的另一半，经工程深部探索，终于在1965年成功地找到了被断裂错移到深部的矿体，成为老矿区找矿的成功典范(1)。本文深入探讨研究黑龙江省多宝山斑岩铜矿田成矿地质背景和矿床成矿地质因素，指出矿床中超大型矿体的所在，目的是为寻找超大型铜矿资源做一点工作。

1、引言
现代地质成矿理论用运动的观点研究成矿时间与空间，用岩浆演化观点探讨成矿物质来源与富集，用壳—幔运动理论研究物质的分布规律与就位机理。斑岩铜矿是目前世界铜矿中最重要的矿床类型。主要分布于板块碰撞带或挤压断裂带，时代较新的斑岩铜矿主要分布环太平洋的大陆边缘构造带和岛弧区以及阿尔卑斯—喜马拉雅火山岩带。与成矿作用有关的主要是陆相火山作用和侵入作用，有关的侵入岩主要属钙—碱性系列的中—酸性浅成和超浅成相岩石。围岩蚀变带具分带性，由外向内为青盘岩化带，泥化带、绢英岩化带，中心为钾长石化带。铜矿化主要产在绢英岩化带和钾长石化带。矿体主要产于侵入体的内外接触带中，矿体常受侵入体的形态和产状以及裂隙等控制。世界上很多矿床实例表明，深入研究矿床成矿规律是矿床预测工作行之有效的工作，成矿期后构造研究对老矿区找矿有着重要的意义和作用。

多宝山斑岩铜矿床的产出是海西构造活动中期多种有利地质因素互相配合的结果。早古生代形成了控制本区的基本构造格架，奥陶纪构造岩浆活动是斑岩型铜矿床岩浆热液来源，加里东期和海西期构造活动为多期次含矿岩浆热液提供了运移通道，裂隙密集带是成矿物质最终沉淀就位空间。区域构造线为北东向，矿田基础构造为北西向构造，是长期活动的深断裂或基底断裂，是本区控岩、控矿及容矿构造。北西向构造是一始于早奥陶世的长期、反复活动的构造带。燕山构造运动为成矿期后构造运动，主要形成东西向断裂构造，对矿床起到破坏与保护的双重作用。

2  资源潜力分析
多宝山斑岩铜矿田位于中亚～蒙古斑岩铜矿带东部，我国内蒙～大兴安岭褶皱区的北东端。矿田位于北西向背斜轴部，多宝山弧形构造带与多宝山倒转背斜轴部及几组构造在多宝山矿区复合（图1），比较明显的控岩控矿构造形迹有北西向、北西向弧形构造和近东西构造。矿田内地层沿北西～南东向呈条带状展布，中奥陶统多宝山组是本区主要含矿围岩，岩性以中性、中酸性熔岩为主、夹少量火山碎屑沉积岩。多宝山组安山岩、中性凝灰岩等含铜丰度130×10-6，是铜的主要矿源岩。华力西中期花岗闪长岩沿背斜轴部侵入中奥陶统地层中，岩体中又见晚华力西晚期花岗闪长斑岩侵入，岩体呈北西向展布。在矿田内形成了多宝山～铜山、小多宝山、跃进等岩体。在铜山矿区，花岗闪长岩体隐伏较深，向东南方向倾伏。矿田内从西北至东南分布着三矿沟、报捷、小多宝山、多宝山、铜山、争光等矿床矿点。

2.1  矿体特征

多宝山斑岩矿床矿体在空间上都环绕着斑岩体分布，赋存在绢英岩化与钾硅化带中，其分布范围一般距斑岩体0—500米(3)。在距离斑岩体50米—150米范围内矿化强度最大，矿化均匀，品位相对较高，向两侧铜矿化逐渐减弱。斑岩体的上盘矿化优于下盘，侧伏部位矿化好于翘起部位。矿床内的矿体、矿体群大多呈雁行状排列。最大矿体长1400米，延深900米以上，最大厚度350米。当斑岩体剥露深度较大时，斑岩体上、下盘只残留一些延深不大的分枝矿体。当斑岩体埋深超过500米时，矿体埋深往往较大。矿体赋存于内外接触带，大矿体头部产于外接触带，向下延伸于岩体内部，厚大矿段多发育在距顶部地层较近处，即近内接触带边部。已知矿体表明，外接触带内矿化规模在宽200米、厚50米左右时，下面的内接触带中的铜矿体规模便相对膨大，可成为厚大矿体。主矿体大都分布在主斑岩体周围偏上部，斑岩体上盘的矿化优于下盘，侧伏部位矿化优于翘起部位。当斑岩体剥蚀深度较大时，斑岩体上、下盘只残留下来一些延深不大的分枝矿体。主矿体大都分布在主斑岩体周围偏上部。在矿床东南部，剥蚀深度最大处主矿体已经剥蚀掉。主矿体周围分布围岩捕虏体带，宽度近1000余米，捕虏体规模从几厘米~数百米不等。          图2 铜山断裂“控矿”断面图

铜山矿床与多宝山斑岩铜矿床4号矿带相接，由4个主矿体及其从属矿体群构成(图2)。Ⅰ号主矿体赋存在铜山断层上盘，出露地表。长1400米，水平厚度71.0米，延长240米，向下呈尖灭趋势被断层切断。倾向218°，倾角75°。Ⅱ号主矿体直接伏于断层之上，矿体下部大半断失，现存矿体长2000米，延深24～594米，最大厚度116米，倾向210°，倾角60°。Ⅲ号主矿位于铜山断层下盘，矿体上部被断层切断，长1140米，延深＞800米，向下仍有膨大的趋势，目前没有工程穿透矿体。倾向180°，倾角80°。 Ⅳ号主矿体在Ⅲ号矿体上盘邻近处，长225米，厚9米，延深144米，倾向180°，倾角78.5°。

通过详细研究矿化、蚀变、成矿物质来源、成矿期构造以及成矿期后构造，认为，铜山断裂下盘的III号矿体是斑岩体下盘的矿体，有向下矿化增强与膨大的趋势。系统的布设千米深钻孔进行控制，结果在660米左右深处见到矿体，直到1303.38米仍没有穿透矿体（2），从而证实该斑岩铜矿体空间延伸规模很大，产状较陡，倾向南，矿化蚀变向南增强，斑岩体应隐藏于该矿体的南部。也就是说，现知矿体应该是斑岩体下盘的矿体，推测在斑岩体上盘（南侧）仍赋存着隐伏的特大规模矿体。已控制的矿体下部矿化较均匀、矿石品位变化不大、岩性单一。至此，推测由III号矿体向南距斑岩体的距离在200—400米之间。

综上所述，研究区具备了有利的斑岩铜矿床成矿条件，矿化与蚀变规模较大，容矿空间有规律可循，斑岩体上盘的铜矿体规模、品位优于下盘的已知矿体，在铜山断裂下盘的南部，环绕斑岩体一定蕴藏着巨大的铜矿资源潜力。

2.2  矿化蚀变特征

矿田斑岩型铜矿床蚀变具有分带性，在空间分布上以斑岩岩体为中心向外呈环带状分布。中心呈长扁椭园形，其中心发育在花岗闪长斑岩中的强钾硅化带，往两侧依次是钾长石化、钾长石黑云母化、绢英岩化、绿泥绢英岩化和青盘岩化带，蚀变岩石为花岗闪长岩或中性—中酸性火山岩。在铜山矿床中部，铜山断裂下盘的花岗闪长岩中可见以钾长石—石英化带为中心的蚀变带，向外依次为绢云母化带、青盘岩化带的面型蚀变，钾硅化蚀变表现为钾长石～石英细脉和石英细网脉，脉体切穿了早期产生的蚀变矿物。中心呈长扁椭园型，长850米，宽大于150米。蚀变带两侧不对称，向南侧似乎呈开放状态。

矿床矿化均具有分带性。由矿体中心向外，中心部分以斑铜矿为主，向两侧以黄铜矿为主，矿体外部分布有黄铁矿，再向外具有铅锌矿(化)和金矿化。

2.3  斑岩体分布

成矿岩体沿北西向次级背斜轴部及与北东向两组断裂交叉部位侵入，成矿岩体和矿体延展方向均呈北西向。由于受岩体凹凸不平顶界面与后期构造抬升等因素的影响，目前岩体的剥蚀程度在矿田内不同的地段差别很大。在铜山断层北部的多宝山矿区有较大面积的花岗闪长斑岩、花岗闪长岩体出露，南部岩体埋藏地下，普查工程控制深度达1300多米深度也未揭露到斑岩体，但已见到较强的钾硅化蚀变带，表明花岗斑岩体就在附近。

2.4成矿作用

经研究认为，本区是经过多次矿化迭加的成矿作用，促使矿体最终形成。与中海西期花岗闪长岩有关的铜矿化主要产于岩体与围岩的内外接触带；与中海西末期的花岗闪长斑岩侵入体有关的斑岩型铜矿化主要产于斑岩外接触带；与晚海西期构造—岩浆作用有关的热液脉状铜矿化主要迭加在先成矿体的北东向片理化带中。矿体分布与北西向弧形片理化构造带关系非常密切，但并非所有弧形片理化构造带都赋存矿体，只有当北西向弧形构造内强片理化带迭加在区域含铜矿化带上时，才能富集成矿体。如果迭加在成矿条件有利部位，则可形成厚大矿体。如在弧形片理化构造带的转折部位矿化较为明显，且常发育规模较大的矿体。

3 成矿期后断裂
运用成矿模式理论，深入研究控矿构造，指导预测隐伏矿床，近年来已取得了一些重大的突破，发现了许多较大规模的隐伏矿床。研究铜山断裂的目的就是揭示它对隐伏矿体的控制作用，为在本区寻找新的铜矿体指出方向。

铜山断裂横切铜山矿区中部，控制长度大于10千米，延伸到矿区外部。地表破碎带出露宽度达十—十几米，走向近东西，断裂带较平直，两侧岩性变化较大，切断了岩体和地层。断裂带向南倾斜，倾角30°～40°，剖面上断裂面呈舒缓波状，钻孔中控制的断裂破碎带斜厚一般十几米—几十米。构造角砾岩由构造角砾和砂泥质组成，它们的成分与两侧围岩的成分基本相同。角砾大小不等，一般多为几厘米—几十厘米，在钻孔中见到最大构造角砾直径可达几—十几米，零乱地分布在比较疏松的断层构造砂泥之中。构造角砾多具片理化、圆化特征，呈扁豆状，具一定的优选方位，被膜包裹的石墨化构造角砾呈构造透镜体状，总之，压性结构特征明显。破碎带中见到有上盘的岩石构造角砾、构造砂泥物质以及矿屑等具有向下拖曳迹象，表明断裂上盘曾经有过向下方运动的过程。

铜山断裂把矿田分割为南北两部分。断裂把矿体全部切断，上盘为中奥陶统，下盘为海西中期花岗闪长岩。断层上盘仅见残留在外接触带中II号矿体的头部和I号矿体尾部，断层下盘中只见到内接触带中的矿体（III号）。后者倾角较陡， 70°—85°，目前工程控制矿体深度在1400米左右，向下仍有膨大延伸趋势（图2）。从垂直断面图上看，断裂两盘岩性截然不同，上、下盘矿体又不对应，仅在上盘见到II号矿体的矿头，大部矿体断走，而III号矿体的上半部也断失。近接触带围岩热变质现象和近接触带矿体内常见黑云母化及角岩化、混染现象等痕迹均未见显示，也没有发现在岩体近接触带出现频率较高的捕掳体。种种迹象表明，矿体断失部分规模较大，矿化较好。矿体空间展布研究也表明，目前仅控制和揭露了含矿蚀变带的东北半环带及其中发育的矿体，在水平断面图上直接看出位于断裂上盘的矿体与位于下盘的III号矿体走向不一致，二者间有30—35°夹角。根据断裂面在东部较陡，在西部相对变缓的特点，判断该断裂还具有扭动特点(图3)。

由断裂性质与位移、矿化、蚀变及上下盘岩石等迹象，可以推测目前的矿床构造格架与矿体的保存状态，指出断失的另一半矿体的赋存的场所。

燕山构造运动在矿区内产生了近东西向铜山断裂，并在后期仍断续活动，先张后压作用导致上盘逆掩，II号矿体的矿头随上盘移位而最终定位，并盖在断层下盘的III号矿体之上，III号矿体的上半部已剥蚀殆尽，II号矿体的下盘便是下一步要寻找的矿体。根据斑岩成矿深度与现代剥蚀厚度估算，推测在断层位移方向上600—800米以外地段是寻找断失矿体的最佳部位。也就是说铜山断裂对矿床的规模起到直接的“控制作用”，上述的构造图景充分展示了铜山断裂的“控矿”实际意义与作用，从而预示在本区仍潜藏着巨大的铜矿资源。

4 讨论
矿床地质工作应从矿体研究开始，经过近矿围岩向远矿围岩、矿区和矿田逐步推开，作较系统的工作。有些矿区因没有系统深入的研究，未能把成矿作用建筑在牢固的基础地质研究上，对于可能提供成矿主要信息的矿区地层、构造、岩浆岩和近矿、远矿围岩蚀变等，很少更进一步揭示它们与成矿、控矿、赋矿的具体联系，结果往往是在矿区或矿田内可望解决的问题多年悬而未决。

研究多宝山矿田应该从超大型斑岩铜矿床认识入手。花岗闪长岩体在不同区段侵位高度不同，成矿期后构造影响差异较大，遭受剥蚀程度深浅也不一样。向南部成矿岩体上覆地层逐渐加厚，外接触带中的矿体现在保存还较完整(Ⅱ号矿体)，内接触带中的大半矿体赋存在地下，控制Ⅲ号矿体的几个千米以上孔均未钻遇矿体，也未钻遇斑岩体，仅揭露到近斑岩体下盘的钾化～石英化带。铜矿体主要赋存于硅化—绢云母化带内，围绕斑岩体沿片理化带呈似长扁椭园筒状断续分布。经铜山断裂断移到800米深度之下的II号矿体的另一大半仍保留在Ⅲ号矿体的南侧深部，推测矿体最大的延深应在2000米以上，预测铜储量可超过千万吨，显示本矿床是一个超大型斑岩铜矿床。

第一作者简介：王琳，女，1981年生，博士研究生，矿床数学地质研究，中国地质大学 100083

参考文献

1 国外斑岩铜矿，国外地质资料选编（十八）地质科学研究院情报所， 1975， 290—299.

2 王喜臣，左巨虹和郑长富等，多宝山铜矿床4号矿带—铜山铜矿床普查，黑龙江省地矿局，1993.

3 杜埼、赵玉明和卢秉刚等，多宝山斑岩铜矿床 1988 地质出版社 152—155.

4 王喜臣，中国北部得尔布干成矿带构造演化与矿矿作用，地球学报，第21卷第3期 227-235

5 Wang Xichen, Duobaoshan porphyry copper deposit and its associated components, Journal of China University of Geosciences, Volume 11 No.2 June 2000 175-178

Searching Super-Large Copper Deposit in China
——an Example from Dobaoshan CopperOrefield

Abstract: The metallogenic tectogenesis is the dominant effect in ore deposit’s formation， development and evolution. The tectonic movement， which happens in postmineral period， controls the ore body’s enrichment and rebuilding. So the in-depth study on the control law of metallogenic tectogenesis is the base of the effective ore deposit forecast work， and detailed research on ore-controlling structure has the practical meaning and effect on ore deposit exploration. Tongshan fracture， as the destructive fracture structure of postmineral period， cuts off the wall rock， ore body and porphyritic mineralized alteration belt， also supplies protection to avoid another half part of the bottom ore body from denudation. The deeply study on geology， especially the analyses of hydrothermal alteration and Tongshan fracture structure， confirms the existence of blind ore body in southern Tongshan area. This provides evidence on seeking porphyry copper of ultra large type， and also shows the actual meaning of the research on ore-control action of Tongshan fracture.

Keywords: porphyry coppe-ore Tongshan fracture；ore-control；phantom ore