淺談斑巖銅礦成因

張秀

摘 要：本文通過幾個方面對斑巖型銅礦的成因進行具體分析，對國內(nèi)外斑巖銅礦的產(chǎn)生及成礦做了具體的研究，為日后尋找斑巖類銅礦床奠定了一定的理論基礎。

關(guān)鍵詞：斑巖銅礦；巖漿熱液；板塊構(gòu)造；變質(zhì)巖；成礦；原因

一、斑巖銅礦的特征

斑巖銅礦（porphyrycopper deposits）通常是指與具有斑狀結(jié)構(gòu)的花崗巖類侵入體共生的浸染狀、細脈浸染狀和細脈狀銅和鉬—銅組分的富集體，根據(jù)規(guī)?？煞譃榇笾行⌒桶邘r銅礦礦床。其特點為銅的平均含量在原生礦石中比較低（0.3—0.8%），而在氧化礦石中明顯較高（達1—1.5%），而鉬在原生氧化礦石中的分布都比較均勻（0.005—0.05%），在這種情況下，礦石中銅與鉬的比值變化很大，形成一系列重要的銅、銅—金和銅—鉬礦床。

二、斑巖銅礦形成的幾種條件

（一）、巖漿熱液：巖漿熱液是目前國內(nèi)外學者所認同的學說，持此觀點的學者們認為，斑巖銅礦的礦質(zhì)、成礦熱液及其伴生的中酸性巖體都是來之上地幔（或下地殼）。礦質(zhì)和成礦熱液是由中酸性巖漿在上侵過程及侵位后的結(jié)晶過程中，由于溫壓條件的變化而出溶，并在有利位置富集成礦。依據(jù)：①礦化體（斑）巖體緊密共生，礦化呈細脈浸染狀產(chǎn)于巖體及其圍巖中，有的甚至整個巖體礦化，且分布較均勻；②礦化體及周圍巖石具一定的熱液蝕變，并具有一定的分布；③礦床常產(chǎn)于深大斷裂附近，在空間上常呈帶狀分布，并與一定的構(gòu)造，巖漿帶相一致（古亞洲帶、古地中海帶及環(huán)太平洋帶）；④礦化巖體的產(chǎn)狀常與圍巖不一致；⑤同位素資料，如硫化物的硫同位素比值及容礦巖石的鍶同位素的初始比值（87Sr/86Sr），多接近于隕石與玄武巖。

眾所周知，中酸性巖漿巖的活動，在各個時期和不同地區(qū)都有廣泛的分布。據(jù)統(tǒng)計，目前中國出露的中酸性巖漿巖的面積為859248Km2，而全國與銅礦相伴生的中酸性巖漿巖（包括斑巖型與夕卡巖型）的出露面積最多也不會超過其中的1%。即有99%以上的中酸性巖漿巖在其形成的過程中沒有使銅等金屬元素富集，銅的克拉克值只有20×10-6～35×10-6，它比基性巖漿巖要低一倍而與沉積巖相當。上述資料表明，在中酸性巖漿巖的形成過程中（至少是絕大部分），銅等金屬元素并沒有得到富集。那么為什么在某些中酸性（斑）巖體中有銅礦產(chǎn)出呢？用巖漿分異熱液成礦說很難解釋。

（二）、“板塊構(gòu)造成礦模式”：“板塊構(gòu)造成礦說”以國外R.H.Silltoe為代表，他們認為斑巖銅礦是含銅的大洋殼沿消亡帶俯沖到地幔中發(fā)生局部熔融，在熔化過程中析出金屬，并同鈣堿性巖漿一起上升，然后在巖體的頂部富含氯化物的液相中富集成礦。提出該“成礦假說”的地質(zhì)事實有：

①很多斑巖銅礦，特別是形成于中、新生代的斑巖銅礦主要分布在板塊的會聚邊界（俯沖消亡帶）上；

②大洋殼中各層均富含金屬，如第一層（遠海頁巖）中的金屬含量一般都高于沉積巖中的金屬含量（在太平洋的某些頁巖中含銅為323×10-6，含鉬為18×10-6，海底錳結(jié)核中含銅最高可達25%）；③斑巖銅礦常與鈣堿系列的火山巖伴生，而鈣堿系列火山巖被看作是幔源的。

但是該成礦學說目前尚有不少問題有待解決，如洋殼俯沖、熔化、上侵等機制至今還缺乏事實依據(jù)。正如R.H.Silltoe自己所說的，該成礦原因假象目前還是一種抽象的理論。另外還有很多產(chǎn)于陸內(nèi)的斑巖銅礦并非產(chǎn)于板塊俯沖帶的上盤，而是遠離俯沖帶。如中國的玉龍斑巖成礦帶距喜馬拉雅期的雅魯藏布江的“板塊俯沖帶”500余公里，中國的德興、金堆城、八寶山以及城門山、銅山口、封山洞等長江中下游的斑巖銅礦帶也都遠離燕山期最近的板塊俯沖帶上千公里等。它們用含銅洋殼的俯沖、熔化、上侵、富集的機制難以解釋。

（三）、“變質(zhì)巖漿成礦說”：該成礦說應追溯到19世紀60年代美國的享特（Huut）提出的“花崗巖的變質(zhì)成因說”，他認為金屬富集成礦是含金屬的沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)榛◢弾r的伴生現(xiàn)象。1963年史奈德提出內(nèi)生礦床的“再生說”，他指出所有內(nèi)生礦床（包括斑巖銅礦）都是再生礦床。1957年謝家榮與孟憲民認為中條山銅礦中的變質(zhì)花崗閃長（斑）巖是區(qū)域變質(zhì)和原火山—沉積巖石中的長石砂巖或硬砂巖花崗巖化而成，巖體中的銅礦則是沉積變質(zhì)銅礦在花崗巖化過程中活化和富集的產(chǎn)物。黎諾在1978年提出了高溫氣態(tài)變巖漿與地液成礦論。陳文明于1980年、1984年通過對中國斑巖銅礦的研究得出，斑巖銅礦也具“層控”的特點，它保留了原“層狀銅礦”的很多特征，如礦床在一定區(qū)域內(nèi)產(chǎn)于一定時代地層一定的含Cu巖石建造中，礦體主要產(chǎn)于含Cu建造中二種巖相的過渡部位。礦床的產(chǎn)出還受巖相古地理（指含礦斑巖體賦存的最老圍巖時代的古地理）的控制，即礦床產(chǎn)于含Cu古陸周圍沉積盆地的邊緣，如玉龍斑巖銅礦帶中的礦床、礦點均產(chǎn)于藏北滇西古陸東部昌都察隅古隆起與金沙江古隆起之間的昌都海灣西緣。很多斑巖銅礦中的含礦斑巖體及礦體均呈似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖一致，有的含礦斑巖體與圍巖斜交，但賦存其中的礦體及圍巖殘留體的產(chǎn)狀與圍巖一致（城門山、德興、八寶山、沙溪及封山洞等）。含礦斑巖體的各種斑晶具明顯的變晶結(jié)構(gòu)；礦石中的成礦元素、微量元素與圍巖的一致性及某些礦床中的同位素、稀土元素組成均具殼源等特征，明確提出斑巖銅礦（至少一部分）的前身是外生砂頁巖層狀銅礦或含Cu砂頁巖，即斑巖銅礦是由砂頁巖層狀銅礦或含Cu的砂頁巖經(jīng)“變巖漿”作用而成。該“成礦模式”顯然比前幾種成礦模式具有更多的地質(zhì)事實（前幾種成礦模式所列舉的地質(zhì)事實用該模式均能解釋），同時解決了巖體的侵位空間及礦質(zhì)來源問題。但仍存在某些疑點，如變巖漿巖的形成機理，熱及K、Na的來源，特別是Na的來源。對含礦的中酸性斑巖體來說，多數(shù)是淺成的小巖體，其圍巖的變質(zhì)程度也較低，有的僅發(fā)生角巖化，賦存巖體的地層中K、Na的含量，特別是Na的含量明顯的低于中酸性巖體中的Na含量。同時大量的同位素資料表明，大部分礦床中的各種同位素組成（O、S、H、C、Sr等）具殼?；旌系奶卣鳎痪邌我坏摹皻ぴ础碧卣鳌Ｒ虼?，假如沒有外來的物質(zhì)及熱的加入，單靠區(qū)域變質(zhì)作用要形成“中酸性變巖漿”幾乎是不可理解的。

中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所的陳文明先生通過含礦斑巖體斑晶的流體包裹體及斑晶結(jié)構(gòu)的進一步研究得出的，他依據(jù)：1，斑巖中得了流體包裹體具有沸騰特征，其均一溫度為150～550℃，證明斑巖體形成的溫度區(qū)間主要為150～550℃，結(jié)晶的溫度區(qū)間寬，明顯低于中酸性巖漿結(jié)晶的固相線，2，巖體中的斑晶為具明顯熱液交代作用特點的變晶結(jié)構(gòu)。因此他認為含礦斑巖體的形成不一定要經(jīng)過巖漿階段，含礦斑巖體可以是熱液交代作用的產(chǎn)物。在他看來，熔融與熱液交代作用并非截然分開，它是一種地質(zhì)熱事件的兩種表現(xiàn)，決定于熱事件的強度與規(guī)模（能量的大?。?，同時一個熱事件的不同階段可以有不同的表現(xiàn)形式，如深源熱流體的早期溫度較高（大于中酸性巖漿巖的固相線），可以使地殼巖石局部少量熔融，隨后（如與地殼中的水混合）溫度很快降至固相線以下而進入熱液交代作用階段。當然熱流體也可以有多期性，因此交代和熔融在不同含礦巖體中存在不同的比例，且可能在以交代為主的某些斑巖體中出現(xiàn)一些（少量）熔融包裹體。

上文對斑巖型銅礦的特征及成因做了具體分析，但關(guān)于斑巖型銅礦床具體成因，世界地質(zhì)研究人員一直在激烈的爭議中。在我們?nèi)粘５刭|(zhì)找斑巖型銅礦過程中應結(jié)合實際地質(zhì)情況，通過多種技術(shù)手段進行多方位驗證，進而提高礦床儲量的計算的準確性。