銅礦床的地質—地球物理特征及成礦規律分析

禹秀艷，張 翔，黃子強，黎 群

（1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局807隊，江蘇 南京 210000；2.江蘇省有色金屬華東地質勘查局810隊，江蘇 南京 210000）

銅是一種重要金屬，在很多領域都具有很大的作用，但目前銅礦資源供不應求，由于銅的分布較為集中，所以僅依靠少數銅礦床來滿足銅礦需求是目前亟待解決的問題。現階段對于銅礦床的研究雖在一定程度上已取得巨大進展，但對于種類豐富、產量巨大的銅礦床來說還是遠遠不夠的。銅礦是指含銅的自然礦物，銅礦的形成是由于地殼運動，所以需要很長的時間。因為銅礦床的形成與其具有的獨特性質和所需的地質、環境等條件有關，所以其成礦的規律也有跡可循。銅礦床主要分為斑巖、層狀型、火山巖型以及矽卡巖型這四大類，除此之外，還有一些占比不高的小分類。絕大部分銅礦床都不是單一類型的銅礦床，一個類型的銅礦床往往伴生著其他類型的銅礦床，所以銅礦床多為共生銅礦床。銅礦床的形成根據不同種類，在不同的地質特征處可以總結其規律。在盆地處多為層狀銅礦床，在河流中下游多為矽卡巖型銅礦床，在板塊邊緣且地面凸起的地方為斑巖銅礦床，在火山巖附近的便為火山巖型銅礦或塊狀硫化物礦床。因此，銅礦床的形成是明顯分區域且存在可研究規律的。

1 銅礦床的地質特征

銅礦是世界上重要的資源之一，開采出來的銅礦如圖1所示。

銅礦床一般處在板塊與板塊交接地帶，其形成位置地層發育全面，沉積類型豐富，地質構造繁復，巖漿活動頻繁，變質作用也很強烈，這種環境條件對形成豐富多樣的銅礦床具有很好的作用，銅礦床的形成原因與地殼和板塊的運動密不可分，陸殼的形成是由古板塊演變而來的，以它為中心，不斷向外部擴展發育，直至各個時期的板塊褶皺處為止，形成了火山巖漿類、沉積巖系和有關類型。銅礦會不間斷地形成新的銅礦，這是由于一些大型銅礦不斷地向板塊邊緣進行運動。因此，一般情況下，大中型的銅礦床都會形成和出現在板塊與板塊交接地帶，板塊邊緣的褶皺處等地殼運動激烈的地方[1]。多旋回演化特性是地殼運動擁有的獨特性質，沉積的種類豐富，構造巖漿活動頻繁，銅礦床在形成之后，不會穩定其銅礦種類，隨著時間的推移，會與周圍環境中的其它物質重新組合、疊加，這樣一來，最終我們看到的就并不是一個銅礦床只含有一種類型的銅礦，而是出現共生礦床。同時在一個成礦集中區又會帶有多種組分，進而出現單一礦床罕見，共生礦床較常見的情況。

2 銅礦床的地球物理特征

銅礦床的形成是非常繁復的一種狀態過程，銅礦床的形成基本控制在物理特性等形成原因方面。銅礦床受到破裂控制顯著，銅礦區域的地球物理特征非常明顯，體現出各區域的形成結構運動頻繁，巖漿活動非常強烈。重力場小，等值線距離較遠，重力值在1×10-5m每秒至5×10-5m每秒區間內浮動。西部呈半圓狀，等直線密集程度降低。在盆地外，遠處只核心部位，重力只從1×10-5m每秒上升到5×10-5m每秒。中間部位異常值不斷上升，這樣一來，東北方向的重力值就會有所降低，這個長度在90km左右，寬度大約在10km~23km，呈現Ne趨勢，這會在東南方向形成斷陷盆地。西部重力場呈現微束形狀線性異常，東北方向展布。重力場的分布和該地區的地質構造有很大的關系，整體方向呈NW趨勢，中間重力值呈異常狀態。由此推測，其深度部分可能存在NW趨勢的斷裂或者存在隱伏研究狀態的巖體狀態。

3 銅礦床的成礦規律

3.1 銅礦床的分布情況

銅礦床在時間及空間分布上都較為集中，從時間上來講多為新生代，智利是擁有銅礦資源最多的國家，銅礦儲量達到了27.5%，銅礦產量更是高達31.9%。澳大利亞儲銅礦量為12.6%，產量為5.5%，秘魯擁有銅礦占比達到了十分之一。美國、墨西哥，俄羅斯緊隨其后，其中，美國和墨西哥銅礦儲量占比皆達5%以上，中國銅礦儲量雖然只有4.4%，但銅礦產量達到了9.2%，如圖2所示。

圖2 世界銅礦床分布情況

除了最大的智利丘基卡馬塔露天銅礦山之外，中非地區也有很多產銅礦地帶，例如贊比亞、中非等也是大的銅礦產出地。在所有銅礦床中，斑巖銅礦的占比達到了50%以上，是銅礦床類別中最主要、數量最多的一種。斑巖銅礦主要的成礦帶有三個，阿爾卑斯喜馬拉雅成礦帶、中亞蒙古成礦帶以及環太平洋成礦帶。矽卡巖型銅礦床也是銅礦床中占比較大的一種，超過四分之一，主要分布在河流下游地區，在鹽酸鹽巖地層發現的較多，它的規模可大可小，品位比斑巖銅礦要高，但有時在矽卡巖型銅礦床的附近也會發現斑巖銅礦。層狀性銅礦床大約占銅礦床的10%，這種銅礦床一般是由沉積巖經過數百年的變質形成，常常在盆地出現，此外這種銅礦常常有其他種類金屬的伴生，例如鉛、銀等金屬，并且還會擁有放射性元素。火山巖型銅礦或塊狀硫化物礦床一般會占銅礦床的5%左右，它的分布絕大多數是在火山巖地層接觸的部位，分為海上火山巖型銅礦和陸地火山巖型銅礦。

3.2 銅礦床的形成原因

斑巖銅礦床的形成是由于洋殼在俯沖的過程中會出現一個部分熔融的情況，而這些巖漿正常情況下會直接穿過地殼造成火山噴發，形成火山巖。但是如果遇到了擠壓環境，這些巖漿就會形成一個淺部巖漿房，淺部巖漿房難以噴發，這樣一來就會在地面下形成結晶。地殼中的銅會通過硫化過程逐步聚集到一個范圍較小的，緊接著再從巖漿中轉移到流體系統，最后才在地殼中經過沉淀形成銅礦[2]。矽卡巖型銅礦床一般和斑巖銅礦的分布地點有很大程度上的重合，但矽卡巖型銅礦床的形成主要依賴于矽卡巖這類含有鹽酸鹽物質的巖石，這類巖石中含有豐富的金屬礦物質，而矽卡巖型銅礦床就是侵入體通過與矽卡巖這種含有鹽酸鹽物質較多的礦石中的銅元素慢慢融合，最終形成銅礦床。它的形成原因可能是區域變化，可能是火山沉積，也可能是噴流沉積，由此可見，它的形成是不是單一的地質作用，而是由多種地質作用引起的。層狀銅礦床通常存在于各大盆地，因為它對地層的要求較高，因此這些地層中的有機質較為豐富，而在含礦地層的上方通常會覆蓋較厚的沉積地層，這些沉積地層在一定程度上可以阻止礦熱液的流失。層狀銅礦的礦體較薄，分為很多層。盆地內的熱液活動，會在一定程度上造成熱液蝕變。熱液蝕變帶有銅元素的礦物就會形成層狀銅礦床。綜上所述，銅礦床是地殼中長期演化的產物。

3.3 銅礦床的成礦規律

不同種類的銅礦床成礦地點及時間各不相同。斑巖銅礦床多形成在新生代和中生代，易形成于褶皺區域即版塊活動邊緣，板塊運動較為激烈但未發生火山噴發和火山巖的地區或內陸造山地帶。矽卡巖型銅礦床主要在中生代時期形成，由于其形成的獨特物質要求，所以存在于鹽酸鹽礦石含量較多的地區，常見于河流中下游。層狀銅礦床形成于前寒武紀時期，成礦于盆地，且擁有層狀銅礦床的盆地底部常存在紅層巖系，上部覆蓋海相沉積，這樣特殊的結構才能為層狀銅礦床的產生提供充足的空間[3]。火山巖型銅礦或塊狀硫化物礦床大多數形成于新生代和古生代，常見于火山熔巖的附近或上覆沉積巖層表面，這種銅礦床的形成一般是成群出現的[4]。銅礦床的形成與其需要的地質和物質息息相關，發現銅礦床的形成條件是探究銅礦床成礦規律的必要條件。

4 結語

本文通過對銅礦床的地質分析及其形成特點總結了銅礦床的成礦規律，概括了不同種類的銅礦床所形成的時間及空間規律。由于本文篇幅原因，無法把每一個種類的銅礦床的成礦規律都總結到，僅挑選目前占比較大的四類主要銅礦床進行研究與總結，在對銅礦床的整體地質、地球物理特征及成礦規律的研究上略有片面。在今后銅礦床的開發上，可以借助其分布情況形成原因，通過其成礦規律更加快速準確地找到銅礦床，也可以通過它的成礦規律研究其更好的開采方式，幫助銅礦床更好地進行開發。