氧化铁型铜-金矿床（聂凤军）免费分享

百花草 · 发表于 2009-12-23 22:10

聂凤军:氧化铁型铜-金矿床
作者:张丽华徐丛荣,来自：中国矿业网

一、从硫化铁型铜-金矿床至氧化铁型铜-金矿床
　　20世纪70年代起，随着一系列高新技术在地球科学领域的应用，找矿勘查活动获得了巨大成功，其最明显的标志就是在全球范围内找到一大批铜金矿床。与此同时，人们也开始注意到，部分新发现矿床与传统铜金矿床存在明显差异。这些矿床包括：1975年在澳大利亚南澳州发现的奥林匹克坝铜-金-铀矿床、1980年在澳大利亚昆士兰州找到的斯坦铜-金矿床、1987年在智利发现的拉坎德拉利亚铜-金矿床、1988年在澳大利亚找到的奥斯本铜-金矿床、 1991年在澳大利亚昆士兰州发现的欧内斯-享利铜-金矿床、1996年在巴西找到的萨洛博矿床。考虑到上述矿床含有大量低钛磁铁矿或赤铁矿（含量大于 20%），因此，部分学者将其称之为氧化铁型铜-金矿床。在此之后，地质工作者对这类矿床的产出环境、地质特征、形成机制和找矿模型进行了系统的研究，并且发表了一批具有里程碑意义的论著，为提高氧化铁型铜-金矿床成矿理论研究水平和推动此类矿床找矿勘查工作做出了贡献。
　　由于氧化铁型铜-金矿床无论在产出环境和地质特征方面，还是在形成机理上都具有多样性和复杂性的特点，因此，人们对其类型的划分尚存在不同的看法。这类铜-金矿床究竟是一种独立的矿床类型，还是其它类型矿床的变种？尽管地质学家在上述问题上争议颇大，但是他们均认为，将含有大量氧化铁（磁铁矿或赤铁矿）与含有大量硫化铁（黄铁矿或磁黄铁矿）的铜-金矿床划分开，对于重新认识金属矿床的形成机理和有效指导找矿勘查工作具有重要的理论意义和实际意义。
　　氧化铁型铜-金矿床主要指那种铁氧化物（低钛磁铁矿和赤铁矿）含量大于20%的铜-金（或银、铌、稀土元素、铀、铋和钴）矿床。鉴于此类矿床具有规模大、品位高、多元素、埋藏浅和易采选等特点，因此，在过去25年中，其成矿理论研究和找矿勘查工作备受国内外地质学界关注。随着传统硫化铁型铜多金属矿床资源储备量的急剧减少和已有老矿山周边找矿勘查难度的不断增大，人们必须寻找新的矿床类型和开拓新的找矿领域，进而缓解铜、金、铀和其它金属的供给矛盾。我国地质专家曾对氧化铁型铜-金矿床的国外研究现状进行过综合性评述，并且讨论了在一些重要成矿带寻找此类矿床的可行性。尽管国内许多学者对氧化铁型铜-金矿床的概念模型有了初步了解，也认识到此类矿床在未来成矿理论研究和找矿勘查工作中的重要地位，但是人们对于该矿床详细的地质特征和形成过程所知甚少，对于如何确定此类矿床与单一铁矿床的成因关系尚不十分清楚，对于如何去发现此类矿床还不知道从哪里入手。
　　一般来讲，单一铁矿床和含铜、金（或铀、铌、钴、铋、银、铂族元素、稀土元素）铁矿床均属氧化铁成矿体系，其中单一铁矿床和氧化铁型铜-金矿床是这一成矿体系的两个单端元组份。大量研究结果表明，在单一铁矿床分布广泛的地域很难找到大、中型氧化铁型铜-金矿床。同样，在大型氧化铁型铜-金矿床产出的地段也不会存在大、中型单一铁矿床。根据上述状况，我不赞成将单一铁矿床划归为氧化铁型铜-金矿床。尽管受成矿理论研究水平和现有知识积累不足所限，目前尚不能对氧化铁型铜-金矿床进行合理和正确的分类，但是为成矿理论研究和找矿勘查工作的方便，可根据与矿床有关侵入岩的类型，将其划分为4大类，即奥林匹克坝型、克朗克利型、帕拉博鲁瓦型和白云鄂博型。其中前2类矿床与钙-碱性火成岩有关，后2类矿床与火成碳酸岩有关。
　　二、氧化铁型铜-金矿床的地质特征
　　氧化铁型铜-金矿床地质特征主要有以下几点：
　　1.与容矿围岩的关系：前人研究结果表明，氧化铁型铜-金矿床可在不同地质时代和各种成因型的岩层（体）中产出，岩（体）层的成矿专属性不是十分明显。代表性容矿围岩可以是低品位铁矿层、条带状含铁建造（BIF）或者富铁岩石，也可以是镁铁质到长英质火山岩或深成侵入岩，还可能是一些片岩和片麻岩。无论是哪种岩石类型，若要成为氧化铁型铜-金矿床的成矿主岩，还必须具备下述几个条件：（1）渗透性好和易发生化学反应；（2）靠近深大断裂及其次级构造；（3）与侵入岩体具有密切空间分布关系；（4）角砾岩化和热液蚀变十分发育；（5）地处明显的氧化环境。
　　2.与侵入岩体的关系：许多大型或特大型氧化铁型铜-金矿床的成矿作用均与大规模岩浆活动有关，其成矿主岩可以是火山岩，也可以是深成侵入岩或变质岩。一般来讲，此类矿床的成矿作用与两类岩浆活动有关。其一，与钙-碱性岩浆活动具有密切成因联系，如奥林匹克坝铜-金-铀矿床和克朗克利铜-金矿化集中区；其二，与火成碳酸岩浆活动具有密切成因联系，如帕拉博鲁瓦铜多金属矿床和白云鄂博铁-铌-稀土元素矿床。需要指出的是，与氧化铁型铜-金矿床有关的钙-碱性火成岩（火山岩和深成岩）大都是具双模式地球化学特点的火山岩或侵入岩。在奥林匹克坝矿区及外围，希尔塔巴A-型深成岩套主要由二长闪长岩和花岗岩所构成。相比之下，克朗克利铜-金矿化集中区范围内的欧内斯-享利、斯塔瑞和来特宁-柯里克矿床均与磁铁矿系列（I型）闪长岩和碱性花岗岩有关。尽管巴希萨洛博铜-金矿床与A-型花岗岩具有密切成因联系，但是人们怀疑在其深部可能存在有二长岩、闪长岩或辉长岩侵入岩。大量研究结果表明，辉长质、闪长质和二长质岩浆活动及相关流体在氧化铁型铜-金矿床的形成过程中曾发挥过重要作用。基于上述认识，无论是在此类矿床成矿理论研究中，还是在找矿勘查工作中，均要注意这样一个问题，即在中性到酸性火成岩中是否存在基性或超基性岩包体或岩块以及代表性矿物组合。另外，在地表观察不到大面积基性中性火成岩（深成岩、火山岩、岩脉带）的地域，要对附近大面积分布的花岗岩类侵入岩进行详细的岩相学研究，注意寻找镁铁质与长英质岩浆相互混合的结构构造。通过含矿火成岩的岩相学和岩理学研究，人们将会查明岩浆活动与氧化铁型铜-金矿床成矿作用的关系，进而为找矿勘查指明方向。
　　3.与断裂构造的关系：前人研究结果表明，氧化铁型矿床大都在古大陆边缘分布，特别是沿古大陆向拉张性大陆弧较换的部位产出。其空间展布形态与多期次活动的条带状断裂有关。拉张性和走滑断裂为深源岩浆及相关流体的上侵（涌）和大气降水（地表水）的下渗提供了有利通道。尽管各类矿床无论在产出深度上，还是在分布形态上均存在一定的差别，但是它们的主导控制因素为各种不同级序和不同形式的断裂构造。代表性构造形迹主要包括：（1）断层与高渗透性地层单元交汇处；（2）张裂断层的凹凸部位；（3）逆掩断层内部及旁侧；（4）韧、脆性剪切带的分枝处；（5）各种褶皱的核部；（6）高、低渗透性地层单元的接触部位。无论是澳大利亚奥林匹克铜-金-铀矿床和克朗克利铜-金矿化集中区，还是南非的帕拉博鲁卡铜多金属矿床和巴西的萨洛博铜-金矿床，它们的底部要么产出有漏斗状角砾岩筒（带）及相关热蚀变带，要么出现陡倾的条带状断裂带，要么存在有地球物理（重、磁和激电）异常。其中含赤铁矿的角砾岩筒（带）代表了成矿流体重金属元素发生卸载的部位。相比之下，含磁铁矿的钾化蚀变带代表了成矿流体的补给带。
　　4.与角砾岩筒（管、墙、带）的关系：对于大多数氧化铁型铜-金矿床来讲，其最明显的一个鉴别标志就是，与角砾岩带具有密切的时空分布关系。铜-金矿化可在不同形成时代、各种成因类型和不同几何形态的角砾岩带（筒、管、墙）内呈似层状、板条状、条带状、脉状、带状、网脉状和透镜体状产出。这些角砾岩筒（带、管）的出露面积变化范围较大，深度可达千余米。在剖面上，这些角砾岩筒（管）可以是平缓的，也可以是陡倾的，可以是单相的，也可能是多相的。角砾岩大多呈灰色、黑灰色、绿色、斑杂红色到红色，主要由角砾（各类岩块和氧化铁块体）和胶结物（岩屑，矿物碎屑和铜-铁硫化物）构成。角砾大都呈不规则棱角状，磨圆度较差，一般为1平方厘米到数百平方米。从角砾带的中心到边部，岩石类型依次为角砾岩、角砾岩化围岩和弱碎裂化岩体（或地层）。在剖面上，角砾岩带底部为角砾岩化岩体（层），中部为原位角砾岩，上部为发生过一定位移的角砾岩。
　　尽管各个矿床的矿物组份变化很大，但是主要矿物、次要矿物和脉石矿物的种类大体相似，并且与斑岩型和火山成因金属矿床存在较明显差别。氧化铁型铜-金矿床热液蚀变分布广泛，并且与斑岩型矿床和火山成因矿床存在明显差别。
　　三、多期构造-岩浆活动为成矿提供了空间条件、热力条件和动力来源
　　关于氧化铁型铜-金矿床的流体来源和形成机理目前主要存在以下3种不同的认识，既岩浆流体说、地表/盆地流体说和变质流体说。前者被称为岩浆成因理论，后两者被称之为非岩浆成因理论。
　　加拿大矿床学专家甘地2007年指出，氧化铁型铜-金矿床的形成过程与深位断裂构造作用和大规模岩浆活动具有密切成因联系，前者为火成岩浆及相关流体的上涌提供了通道，后者为成矿流体对流循环提供了驱动力和物质来源。上述推论的主要地质证据有：许多氧化铁型铜-金矿床的成矿流体无论是在温度和盐度上，还是在物质组份上均与岩浆热液流体相似。一般情况下，在岩浆流体沿有利构造通道上涌过程中，它将会与下渗的大气降水、盆地水（卤水）和其它种类流体发生混合作用，并且对早期形成的蒸发岩、红层和含铁矿层进行淋滤，萃取和交代。上述各种流体混合效应和水-岩作用可导致流体中成矿组分进一步富集，同时，在构造有利地段形成具有工业价值的矿体。尽管蒸发岩和红层可对此类矿床的成矿作用产生重要影响，但是它们的产出规模或者是否存在并不是氧化铁型铜-金矿床成矿作用发生的必要条件。对于大多数氧化铁型铜-金矿床来讲，同成矿期A-型花岗岩和碱性侵入岩不仅是氧化铁型铜-金矿床成矿物质的供给源和“搬运机”，而且也是成矿流体对流循环的“发动机”。
　　与岩浆成因理论相比，部分学者认为，尽管岩浆活动为氧化铁型铜-金矿床的成矿作用提供了热力和动力来源，但是并没有带来多少成矿物质。这种推论的主要地质依据有两条，其一，与此类矿床有关的侵入岩的岩石类型变化较大，不存在特定的岩石成矿专属性；其二，大面积分布的钠长石和方柱石表明，富钠流体与围岩发生过一定规模的水-岩作用。另外，对全球范围内36处氧化铁型铜-金矿床的调查结果表明，在19处矿床的容矿围岩中或者附近找到了富钠质和金属元素的沉积岩，因此，大规模的富钠质流体很可能来自沉积岩，而不是火成岩。
　　一般来讲，镁铁质、长英质和碱性岩浆以及相关流体对沉积岩（红层和蒸发岩）的交代和烘烤作用可以产生富钠的热液流体，这种受热流体可从围岩中淋滤和萃取出大量的钾、铁、铜、金和铀及其它成矿组份。同时，多期构造-岩浆活动不仅为上述流体的对流循环提供了空间条件，而且提供了热力和动力来源。这种氧化度和温度均较高的成矿流体，可沿渗透性较好的角砾岩带和断裂带进行运移，当其与还原性流体发生混合时，即可发生大规模物质沉淀，并且形成具有工业价值的铁-铜-金矿床。需要提及的是，矽卡岩型矿物集合体和钾化蚀变带常出现在部分氧化铁型铜-金矿床中，前者与岩浆对围岩的变质交代作用有关，后者则是含钾热液流体对围岩中镁铁质矿物交代的产物。
　　四：找矿标志
寻找“氧化铁型铜-金矿床”应当注意以下12个标志。
　　产出环境：呈现张性构造特征的古大陆边缘俯冲带（各类岩浆弧）或具有挤压构造特点的克拉通盆地（裂谷、张裂带）。
　　容矿围岩：大多数矿床为元古代、中生代和新生代火山-沉积岩，局部地段见有红层和蒸发岩。
　　侵入岩：与A型、I型或磁铁矿系列侵入岩有关，主要岩石类型有辉长岩、闪长岩、二长岩、花岗闪长岩和正长岩以及火成碳酸岩。
　　时空分布：矿床几何分布形态严格受条带状深位断裂及其次级构造控制，成矿时代为元古代、中生代和新生代；
　　矿体特征：矿体主要由角砾状、脉型，浸染状和块状铁-铜-金矿石构成，各种角砾岩的胶结物中，铜、金和其他金属矿物分布广泛。
　　金属矿物：主要有磁铁矿和赤铁矿（铁氧化物含量大于20%）。
　　脉石矿物：钾长石、石英、绢云母、黑云母、钠长石、绿泥石、阳起石、方解石和电气石。局部地段见有石榴石和透辉石。
　　元素组合：各个矿床元素组合变化范围较大，主要为Fe-Cu-Au±Ag±Bi±Nb±P±U±Ni±Co±PGE± REE；
　　热液蚀变：从深部经中部到浅部分别为钠化（钠长石-磁铁矿）蚀变带，钾化带（钾长石、黑云母）和硅化-绢云母-赤铁矿化带。
　　成矿体系：单一铁矿床与氧化铁型铜-金矿床为同一个成矿体系的两个端元组分，前者分布区很难找到氧化铁型铜-金矿床。同样，在氧化铁型铜-金矿床也不会存在大、中型单一铁矿床。
　　镁铁质到长英质岩浆活动为热液流体的对流循环提供了动力和热力来源，热液对围岩的萃取效应可形成富钾、铜和金的成矿流体，并且在构造有利部位形成具有工业价值的矿床。
　　找矿标志：（1）含磁铁矿和赤铁矿角砾岩带；（2）钠长石、绢云母、电气石和萤石蚀变带；（3）重、磁和激电异常叠加部位。