淺談斑巖銅礦床的研究進展

盧俊浩

（江西省核工業地質局，江西 南昌 330046）

銅是一種重要的戰略金屬，其具有導熱、導電、耐磨損、易鑄造、延展性及機械性能良好等諸多特征，已被廣泛應用于軍工、能源、建筑、電子信息、電器及化工等多個與國家安全和經濟命脈息息相關的工業領域，在用量上僅次于鐵和鋁[1]。在世界上，銅礦類型主要有斑巖型、砂頁巖型、火山成因塊狀硫化物型、巖漿銅鎳硫化物型及鐵氧化物銅金型等[1]。其中，斑巖型銅礦提供了世界上近75%的Cu、50%的Mo、20%的Au及大部分的Re[2]，是礦床研究和找礦勘查的重點之一。

1 斑巖銅礦的提出及早期發展

斑巖銅礦的研究始于20世紀初，Ransome對美國Bisbee礦床進行野外研究時，首次提出了“浸染狀銅礦”與斑巖體間可能存在的成因關系，而斑巖銅礦的概念則是由Emmons在1918年首次提出。

在此后的半個世紀中，斑巖銅礦的發展主要以觀察和描述為主，在斑巖銅礦蝕變和礦化特征、斑巖與成礦的關系等方面有了突破性進展，極大的促進了斑巖礦床的找礦勘查，并發現了一大批大～中型斑巖銅礦。其中，最著名的例子是學者們通過對美國西南部San Manuel礦床進行熱液填圖及構造恢復，從而成功的發現了Kalamazoo礦床，Lowell and Guibert通過總結以后的研究結果，提出了斑巖銅礦蝕變和礦化的經驗模式。在該模式中，蝕變以巖體為中心向外依次為鉀化蝕變帶、絹英巖化蝕變帶、泥化蝕變帶和青磐巖化蝕變帶；礦化同樣由巖體為中心，向外依次可以劃分為黃銅礦～輝鉬礦～黃鐵礦帶和閃鋅礦～方鉛礦帶[3]。該模型的提出，具有劃時代的意義，時至今日，該模型依然被眾多斑巖銅礦研究者所使用。

2 快速發展階段

在板塊理論建立之后，Sillitoe（1972）成功的將板塊構造理論應用到了環太平洋斑巖銅礦成礦作用的研究中，提出了巖漿弧～斑巖銅礦成礦模型（俯沖型斑巖銅礦），成功開啟了對斑巖礦床成礦環境、構造控制因素及成礦地球動力學背景的研究，掀起了斑巖銅礦研究的一個高潮[4]。此外，學者們也發現不但俯沖環境下可以形成斑巖銅礦，其他構造環境下同樣可以形成斑巖銅礦，如碰撞造山環境下（碰撞造山型）。經過幾十年的研究，學者們對斑巖銅礦床有了較為全面的認識。

2.1 斑巖銅礦的時空分布規律

自太古宙，斑巖銅礦就已經在地球上開始形成；然而，由于形成較少及風化剝蝕的原因，已發現的前寒武斑巖銅礦非常稀少，太古宙的有加拿大的Parmour等礦床，元古宙的有印度的Malajkhand等礦床[5]。絕大多數斑巖銅礦則形成于顯生宙，其主要分布于環太平洋成礦帶，礦床主要在中～新生代形成；該帶產出了El Teniente等一系列世界級的斑巖銅礦以及我國東南部的紫金山等大型～超大型礦床；此外，中亞成礦帶也是全球重要的斑巖成礦帶之一，礦床主要形成于古生代，該帶分布著Oyu Tolgoi等少數幾個世界級的斑巖銅礦。

近20年來，隨著人們對青藏高原地區研究的深入，一大批大型、超大型斑巖銅礦已被發現，構成了特提斯～喜馬拉雅成礦帶，該帶中斑巖銅礦主要形成于中～新生代，產出有Sar Cheshmeh、玉龍等世界級斑巖銅礦。不同的是，環太平洋成礦帶、中亞成礦帶中的斑巖銅礦主要為俯沖型；而在特提斯～喜馬拉雅成礦帶中，中生代的斑巖銅礦主要為俯沖型，而新生代的斑巖銅礦則主要為碰撞造山環境下形成。

2.2 巖漿起源

俯沖型斑巖銅礦通常產于與俯沖相關的島弧與陸緣弧中，巖漿起源于俯沖板片的部分熔融或者受板片脫水流體交代的地幔楔[6]。

該類斑巖銅礦中含礦巖體通常為中酸性的鈣堿性巖漿，巖性為石英閃長巖～花崗巖，具有鈣堿性、富水、高氧逸度及埃達克質的特征[7]。此后，學者們研究發現斑巖銅礦常形成于構造機制轉換階段，如由擠壓向伸展的轉換階段及俯沖角度的變化過程中.此外，洋脊俯沖、轉換斷層俯沖等會導致板片撕裂，導致地幔上涌和板片重熔，同樣有利于斑巖銅礦的形成。

而對于碰撞造山型斑巖銅礦床，致礦巖體多為中酸性的鈣堿性巖漿，巖性為花崗閃長巖～二長花崗巖～花崗巖。根據該類礦床致礦巖體的巖石地球化學特征，前人認為其可能來自于新生下地殼的部分熔融或受交代的上地幔的部分熔融等[6]。該類礦床的致礦巖體同樣具有埃達克質、富水、高氧逸度的特征。

2.3 成礦物質的來源、搬運及沉淀

對于斑巖銅礦的成礦物質來源，多數學者認為是來自于受俯沖板片脫水流體交代的地幔楔，在交代的過程中，板片脫水流體帶入了斑巖礦床成礦所需的H2O、S、Cl及金屬元素[5]。

由于Cu在硫化物中為極相容元素，因此在源區主要賦存在硫化物中，當源區氧逸度增加時，硫化物分解形成硫酸鹽、SO2等，Cu進入巖漿中[6]。Cu在巖漿中的搬運，是以Cl及S的絡合物。當巖漿侵位到地殼淺部之后，巖漿熱液從巖漿中出熔，對斑巖及圍巖進行蝕變；與此同時，Cu等成礦元素發生沉淀。

Cu在流體中的溶解度受溫度、壓力、氧逸度、Cl-等多個因素影響，其中溫度被認為是最重要的因素。一些學者甚至指出，溫度降低到400℃以下是斑巖銅礦中Cu沉淀的控制因素。