斑岩型矿床精编版
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中国大陆环境斑岩型矿床包括斑岩型Cu(-Mo、-Au)、斑岩型Mo、斑岩型Au和斑岩型Pb-Zn 等矿床类型,主要产出于青藏高原大陆碰撞带、东秦岭大陆碰撞带和中国东中部燕山期陆内环境,在地球动力学背景、深部作用过程、岩浆起源演化、流体与金属来源等方面与岩浆弧环境斑岩型矿床存在重要差异。
在大洋板块俯冲形成的岩浆弧,主要发育斑岩Cu-Au矿床或富金斑岩Cu矿(岛弧)和斑岩Cu-Mo及斑岩Mo矿床(陆缘弧)。
相比,在大陆碰撞带,晚碰撞构造转换环境发育斑岩Cu、Cu-Mo和Cu-Au矿床,矿床受斜交碰撞带的走滑断裂系统控制,后碰撞地壳伸展环境则主要发育斑岩Cu-Mo矿床,矿床受垂直于碰撞带的正断层系统控制;在陆内造山环境,早期发育斑岩Cu-Au矿床,晚期发育斑岩Pb-Zn矿床,它们主要沿古老的但再活化的岩石圈不连续带分布,受网格状断裂系统控制;在后造山(或非造山)伸展环境,则大量发育斑岩Mo矿和斑岩Au矿,它们则主要围绕大陆基底—克拉通(或地块)边缘分布,受再活化的岩石圈不连续带控制。
大陆环境斑岩Cu(-Mo,-Au)矿床的含矿斑岩多为高钾钙碱性和钾玄质,以高钾为特征,显示埃达克岩地球化学特性。
岩浆通常起源于加厚的新生镁铁质下地壳或拆沉的古老下地壳。
上地幔通过三种可能的方式向岩浆系统供给金属Cu(和Au):①提供大批量的幔源岩浆并底垫于加厚下地壳底部,构成含Cu岩浆的源岩;②提供小批量的软流圈熔体交代和改造下地壳,并诱发其熔融;③与拆沉的下地壳岩浆熔体发生反应。
大陆环境含Mo岩浆系统高SiO2、高K2O,岩相以花岗斑岩为主,花岗闪长斑岩次之,既不同于Climax 型,又有别于石英二长斑岩型Mo矿床,岩浆起源于古老的下地壳。
金属Mo主要为就地熔出,部分萃取于上部地壳。
大陆环境含Pb-Zn花岗斑岩多属铝过饱和型,与S型花岗岩相当,以高δ18O(〉10‰)和高放射性Pb为特征,Sr-Nd-Pb同位素组成反映其来源于中下地壳的深熔作用,金属Pb-Zn主要来源于深融的壳层。
斑岩型矿床:分类、分布、动力学背景和侵入体Porphyry Deposits –Characteristics斑岩矿床的特征Large tonnage and low grade bulk mineable deposits大吨位低品位适于规模开采Large volumes of hydrothermal alteration大规模的热液蚀变Stockwork and breccia-hosted ore网脉状和角砾状矿石Related to porphyritic intrusions与斑状侵入体相关Supergene enrichment表生富集E27 Cu-Au porphyry, NSWCuMo (*10)Au (*10,000)钙碱性碱性高K 钙碱性岩浆中SiO2增加•早期形成的矿脉和蚀变矿物组合中磁铁矿含量递增•侵位深度的递减陆缘弧环境根据金属含量的分类Modified from Kesler (1973) and Thompson (1994)Modified from Blevin, 2003Magma Chemistry岩浆化学Cu -AuSn ±WMoWW -MoCu -MoSnIncreasing Fractionation结晶分异作用增强Increasing Oxidation氧化性增加Rb/SrFe 2O 3 /FeO10110010-110-110-210-3102101100103Metal endowment of intrusion-related deposits controlled by the magma’s:•oxidation state•compositional evolution •silica contentAnhydrite phenocryst with apatite inclusions, North Parkes, NSW与侵入岩有关矿床中金属总量受岩浆以下条件的控制•氧化态•成分演化•SiO 2含量Aktogay-Aiderly Cerro Colorado La Granja Radomiro Tomic Resolution Pima Cuajone Lone Star Morenci-Metcalf Rio Blanco –Los BroncesEl Teniente102030405060708090C o n t a i n e d c o p p e r m e t a l (M t )BehemothianSuper-giantOyu Tolgoi Grasberg Los Pelambres Cu-Mo deposits Chuquicamata Collahuasi Bingham Escondida El Salvador Cu-Au depositsButte Cananea Ray Cu-Au-Mo deposits204.3 Mt CuPebble Reko Diq Largest 25 PCDs -based on contained Cu (Mt)最大的25个PCD -根据Cu 金属量(Mt )Location: Porphyry Cu-Mo Deposits位置:斑岩型Cu-Mo 矿床Porphyry Cu-MoNorthern ChileAktogay-AiderlySouthern PeruLa Granja ButteSW Arizona /SonoraCentral Chile Map source: 40080012001600200024002800GrasbergBingham Oyu Tolgoi Cadia district Kal'makyr Dalneye FSE/Lepanto Cerro Casale Panguna Ok Tedi Batu Hijau Minas Conga Tampakan Escondida El Teniente Galore Creek Alumbrera Frieda River Atlas Sar Cheshmeh Chuquicamata Sipilay G o l d (t o n n e s )Cu-Mo depositsCu-Au depositsCu-Au-Mo depositsPebble Reko Diq Kerr-S-M Largest 25 Au-rich PCD -contained Au (t)最大的25个富Au PCD –含Au (t )Map source: Gold-rich porphyry copper districts富金斑岩铜矿地区Batu HijauAlmalyk Porphyry Cu-Au 斑岩型Cu-Au 矿床Oyu Tolgoi Cerro Colorado Bajo de la Alumbrera Minas CongaReko DiqCadiaPangunaPhilippinesPNG –Irian JayaGalore CreekDalneyeCerro CasaleLa EscondidaPorphyry Cu-Au-Mo斑岩型Cu-Au-Mo 矿床Bingham CanyonSar ChesmehPebbleEpochs of porphyry deposit formation斑岩型矿床的形成时期Calc-alkalic(钙碱性)High-K calc-alkalic(高K钙碱性)Alkalic(碱性)Magmatic affinity Tectonic Setting岩浆种类构造背景0100200300400500Age (Ma)Age (Ma)01002003004005001020Continental arc(陆缘弧)Island arc(岛弧)Collision zone(碰撞带)Arc of unknown type(不明类型弧)Data source: Kirkham & Dunne, 1999Compressional arc settings 05 km5 km PhilippineSeaBoholSeaL. MainitNImage courtesy of David Braxton and Anglo AmericanBoyongan/Bayugo Porphyry ComplexFore Arc 有利的地球动力学环境•Porphyry deposits emplaced within a narrow time interval斑岩型铜矿就位于一个很短的时间区间•Similar magma suites in each event在每期事件中呈现相近的岩浆组合•Similar metal suite in each event在每期事件中具有相似的金属组合•General relationship to subduction environment通常与俯冲环境有联系•Specific relationship to tectonic change与构造环境转变具有特定关系Porphyry Provinces斑岩省NazcaRidgeJuan Fernandez Ridge150 km BenioffcontourPeruChileTrenchLa Granja(10 Ma)Yanacocha (11 Ma)Minas Conga (20 Ma)Pierina(14.5 Ma)El Teniente (5 Ma)Cerro Casale(13.5 Ma)400 kmBajo de laAlumbrera(8-7 Ma)Río B lanco (6 Ma)Los Pelambres(10 Ma)7.8 cm/yrIncaPlateauNSouthAmericanPlateNazcaPlate Pascua-Lama(9–8 Ma)El Indio (8–5 Ma)80°W70°W60°W0°10°S20°N30°S40°S Ridge Subduction 海岭俯冲Triggered Miocene porphyry & HSmineralisation -central & northern Peru触发了中新世的斑岩和HS矿化—秘鲁中北部Triggered Late Miocene –Pliocene porphyry& HS mineralisation -Central Chile触发了晚中新世-上新世的斑岩和HS矿化-智利中部Source:/mgg/image/2minrelief.html菲律宾PhilippinesSource:/mgg/image /2minrelief.html200 km200 kmPhilippine PlateEurasian PlateMankayan district (2 –1 Ma)~8 Mt Cu & 37 Moz AuBaguio district (3 –1 Ma)~3 Mt Cu & 35 Moz AuMankayan district(2 –1 Ma)8 Mt Cu & 37 Moz AuaseismicScarborough RidgeImage courtesy of Paddy Waters, AngloAmerican (Philippines)Northern Luzon Tectonic Setting 吕宋岛北部构造背景Baguio district (3 –1 Ma)3 Mt Cu & 35 Moz AuSubducted part of Scarborough RidgeScarborough山岭的俯冲部分•Shallowing subduction angle使俯冲角度变小•Cessation of voluminous andesitic volcanism使大规模安山质火山作用停止•Thrust stacking & crustal thickening逆冲堆叠和地壳加厚•Giant earthquakes and propogation of deformation fronts强烈地震和变形前缘扩展•Formation of porphyry and epithermal deposits斑岩和浅成热液矿床的形成•Rapid uplift & exhumation快速隆升和剥蚀Cerro Aconcagua, ArgentinaRidge Subduction -Side Effects?海岭俯冲的副作用?Post-orogenic porphyry depositsCollision commenced ~65 MaPorphyries cluster at ~40, ~35, ~25 MaHabo造山后斑岩矿床碰撞起始于~65百万年斑岩集中形成于~40, ~35, ~25 MaXenolith of biotite quartz monzonitein QMP, North Parkes, NSW碱性PCD Intrusions侵入岩碱性PCD钙碱性PCD石英闪长斑岩,Far South East, Philippines石英二长斑岩North Parkes, NSW石英二长斑岩中有黑云母石英二长岩包体Intrusion Geometries侵入体形态QMP pipe, E27 Cu-Au PCD,North Parkes, NSWQMP 石英二长斑岩Biotite-altered trachyandesite 粗安岩被次生黑云母交代E27 open pit,North Parkes, NSWIntrusion Geometries侵入体形态Multi-phase intrusions多相侵入体•Multiple pipes, dykes or sills typicallycomprise mineralised intrusive complexes矿化侵入杂岩体通常由多个岩筒、岩墙或岩席组成•Only one or two intrusive phases createsignificant mineralisation只有一到两个侵入相产生重要矿化•A number of factors may affect anintrusion’s capacity to exsolve abundantvolatiles and metals, including:影响岩浆分出挥发份和金属能力的因素包括:•depth of emplacement侵位深度•volatile content挥发份含量•crystallisation history结晶史•seismic activity地震活动Early, high grade quartz monzonite porphyry cut by later, lower grade crystal-rich Quartz monzonite porphyry, North Parkes porphyry Cu-Au deposit, NSW3-D geology block modelDinkidi Stock (Wolfe, 2001)Multi-phase Intrusions多相侵入体侵入杂岩闪长岩二长闪长岩Dinkidi 岩珠二长岩二长岩脉岩Quan 斑岩正长岩石英碎屑角砾岩Biotite quartz monzonite xenolith in quartzmonzonite porphyry, NorthParkes, NSW 石英二长斑岩中的黑云母石英二长岩捕虏体NorthParkes, NSWMulti-phase intrusions多相侵入体黑云母蚀变粗面安山岩中的石英黄铜矿脉,被QMP 侵入体截断Truncated Veins被截断的矿脉Intrusion Geometries侵入体形态Laramide volcanic edificeLaramide Intrusive complexPC intrusionsArizona Cu-Mo PCDsOrdovician VolcanicsOrdovician Intrusive complexNorth Parkes Cu-Au PCDs•Plutons (deep) 岩体PCDPCD•Pipes 岩筒•Dykes (shallow) 岩墙EarlyLate •Stocks 岩株SubeconomicPCDSubeconomicPCDSections from Lang and Titley (1998) and Lickfold et al. (2003)E26E37E31E27E48E22E28Deposit Clusters矿床群Endeavour porphyry Cu-Au deposits, North Parkes, NSWYerington cross-section from Dilles et al. (2000)Batholithic Roots -Yerington, Nevada根部岩基Ann-Mason PCDMcArthur PCDMagmatic-Hydrothermal Transition Comb quartz layers (USTs) in intra-mineral monzonite,Ridgeway porphyry Cu-Au deposit, NSWVolatile accumulation -magmatic-hydrothermal transition挥发份聚集:岩浆-热液过渡成矿期二长岩中的梳状石英层二长岩中的梳状石英层3 cmUnidirectional solidification textures (USTs)单向固结结构(USTs )Magmatic-Hydrothermal Transition岩浆-热液过渡Quartz USTs, North Parkes, NSW •Buoyant hydrothermal fluid migrates upwards through the melt and accumulates in the roof of the inwardly-crystallizing magma 热液流体向上运移,穿过熔体,聚集在向内结晶的岩浆房的顶部•Bands of distinctly prismatic crystals (e.g., qz, mt) grow downwards from the roof of the volatile pocket柱状晶体(如石英、磁铁矿)从挥发份囊的顶部向下生长;多批次形成多个带Volatile accumulationand UST growth挥发份聚积和UST结构的生长North Parkes, NSW (Lickfold et al. 2003)USTs Vein-dykesMagmatic-Hydrothermal Transition岩浆-热液过渡Felsic magma Volatile migration •Tectonic trigger (e.g., ridge subduction)大地构造引发•Multiple phases of intrusive activity –one or more of which efficientlyconcentrates and releases metals 多相侵入活动–其中的一或多期有效聚集和释放金属•Incompatible behaviour of metals and volatiles allows magmatictransport of metals and sulfur 金属和挥发份的不兼容性使得岩浆能搬运金属和硫•Cycles of volatile accumulation and release at the apex of the mineralizing intrusion (multipleseismic events)多周期挥发份聚积和释放发生在成矿岩体的顶部(多次地震)•Fluid exsolution may be triggered by mafic magma underplating of felsicmagma chamber 流体分离可以由长英质岩浆房下的镁铁质岩浆垫托诱发Porphyry ore genesis 斑岩矿床成因Mafic magma (?)Outflow and mineralisation Episodic fluid accumulation and releaseS e v e r a l k m s。
斑(玢)岩型矿床姓名:班级:学号:日期:斑岩型矿床一、斑岩型矿床的概念空间分布和成因上与一些弱酸性的斑岩类小侵入体有关,规模巨大,低品位的细脉浸染型矿床其矿体可以产在斑岩体内部,也可以产在围岩中。
二、斑岩型矿床的特点1、矿化在时间上、空间上、成因上与斑状结构的中酸性浅成、超浅成的小侵入体有关,如花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、石英斑岩等。
2、具有一定的面型矿化蚀变分带性,硫化物大量出现,富含黄铁矿。
3、矿石具细脉浸染状构造三、斑岩型矿床的形成条件1、成矿地质环境条件:位于活动大陆边缘、岛弧和板块内部构造岩浆活动带内2、成矿时代:有重要意义的斑岩型矿床均出现于显生宙,特别是中、新生代,其次是晚古生代。
四、矿床实例斑岩铜(钼)矿床1、斑岩铜矿床的概念及特征斑岩型矿床以斑岩型铜(钼)矿床为主,又称细脉浸染型铜(钼)矿床,是目前最重要的铜矿床和钼矿床类型,约占世界已探明铜矿储量的一半,钼矿储量的三分之二。
美国、智利、秘鲁三个主要产铜国家的铜矿储量的80~90%来自斑岩型铜矿床。
近年来,我国江西、云南、黑龙江、西藏、河南等地也相继有所发现,斑岩型铜矿床已成为我国的主要铜矿床类型。
斑岩型铜矿床以其埋藏浅、品位低、规模大为特征。
铜品位一般在0.4%左右,少数可达0.8%,单个矿床的铜储量可达百万吨,矿石中除伴生钼外,还有金、银等元素可综合利用斑岩型铜(钼)矿床常成群成带出现,构成成矿区或成矿带。
有时斑岩铜矿床还和其它矿床类型相伴产出,构成一个成矿系列。
2、成矿地质条件(1)、岩浆岩条件中酸性、钙碱性、浅成或超浅成、小型斑岩侵入体(花岗斑岩、花岗闪长斑岩、石英二长斑岩等),岩体规模较小(<1-2km2) 个别达10余km2,岩体的形成时代以中―新生代为主,化学成分以富钾为特征(K2O>Na2O),岩体的酸性程度影响矿化类型。
SiO2 62-68%的斑岩---以铜为主的矿床;SiO2>68%的斑岩---以钼为主的矿床(2)、构造条件、含矿斑岩的侵入大多和深大断裂有关,矿床常呈带状分布,分布于深断裂两侧的次级断裂构造系统中。
斑岩型矿床(POD):特征、成矿与找矿葛良胜武警黄金地质研究所一、斑岩型矿床的分布及研究意义Porphyry Ore Deposits In the WorldPorphyry Deposits In Asia/ChinaPorphyry Ore Deposits 斑岩型矿床矿资源世界上的主要的Cu, Mo 矿资源的主要生产资源Au 的主要生产资源具有巨大经济意义的超大型矿床具有巨大经济意义的超大型矿床非常有意义的找矿靶区非常有意义的找矿靶区为什么斑岩型矿床这么重要?Bingham):“在石英二长斑《经济地质学原理》最早使用“斑岩铜矿床”。
第一个斑岩铜矿地质模式:模式:圣马纽埃-卡拉闪长岩模式:形成主要与闪长岩类的无石英而缺少千枚岩时空相伴,矿体主要产于星散状—细网脉状及网状或带状概略对称②火山斑岩矿床(花岗40506070481216SiO 2(wt%)N a 2O + K 2O (w t %)800Cooke et al. 2006石英二长斑岩石英二长斑岩黑云母石英二长岩碱性钙碱性碱性如何确定?通常认为与成矿有关的花岗岩是I型花岗岩Characteristics of S & I Type GranitesI -TYPE15:50:35AuCu MoMoAu C u -A u Cu-Mo Cu-Mo-Au•Cu porphyry: Mo, Au •Mo (Climax) porphyry: Sn, W, py •Sn porphyry: W, Mo, Bi,Fluorite四、斑岩型矿床形成的地质构造环境裂谷型(西南天山等)俯冲型(华北板块北缘,中国东部)碰撞型(冈底斯-三江、秦岭-大别、天山-兴蒙)伸展型(长江中下游、华南)陆内型(华北板块)中国主要斑岩型矿床成矿带(区)中国著名的东秦岭斑岩钼矿带•金堆城•南泥湖•上房沟•雷门沟•石窑沟•三道庄、岩体)内蒙古毕力赫POD-Au流体出熔的典型标志•UST,单向(定向)固结结构,是初始出溶流体冷凝沉淀的产物,常早于G脉形成,一般由细圆齿状粗粒棱柱石英(梳状石英)与细晶(斑)岩交替成层组成。
斑岩型矿床:分类、分布、动力学背景和侵入体Porphyry deposits –characteristics斑岩矿床的特征Large tonnage and low grade bulk mineable deposits大吨位低品位适于规模开采Large volumes of hydrothermal alteration大规模的热液蚀变Stockwork and breccia ‐hosted ore网脉状和角砾状矿石Related to porphyritic intrusions与斑状侵入体相关Supergene enrichmentCuMo (*10)Au (*10,000)钙碱性碱性高钾钙碱性岩浆中SiO 增加•早期形成的矿脉和蚀变矿物组合中磁铁矿含量递增•侵位深度的递减陆缘弧环境根据金属含量的分类Modified from Kesler (1973) and Thompson (1994)Modified from Magma chemistry岩浆化学Cu ‐AuSn ±WMoWW ‐MoCu ‐MoSnIncreasing fractionation结晶分异作用增强Increasing oxidation氧化性增加Rb/SrFe 2O 3 /FeO10110010‐110‐110‐210‐3102101100103Metal endowment of intrusion ‐related deposits controlled by the magma’s:•oxidation state•compositional evolution•silica contentAnhydrite phenocryst with apatite与侵入岩有关矿床中金属组成端元受岩浆以下条件的控制•氧化态•成分演化•SiO 2含量Aktogay ‐Aiderly Cerro Colorado La Granja Radomiro Tomic Resolution Pima Cuajone Lone Star Morenci ‐Metcalf Rio Blanco –Los BroncesEl Teniente102030405060708090C o n t a i n e d c o p p e r m e t a l (M t )BehemothianSuper ‐giantOyu Tolgoi Grasberg Los Pelambres Cu ‐Mo deposits Chuquicamata Collahuasi Bingham Escondida El Salvador Cu ‐Au depositsButte Cananea Ray Cu ‐Au ‐Mo deposits204.3 Mt CuPebble Reko Diq Largest 25 PCDs ‐based on contained Cu (Mt)最大的25个斑岩矿床-根据Cu 金属量(Mt )Location: porphyry Cu ‐Mo deposits位置:斑岩型Cu ‐Mo 矿床Porphyry Cu ‐MoNorthern ChileAktogay ‐AiderlySouthern PeruLa Granja ButteSW Arizona /SonoraCentral Chile Map source: Largest deposits:Rio Blanco –Los Bronces:29.9 Gt @ 0.65 Cu (195.9 Mt Cu + 8.5 Mt pastproduction)El Teniente:>16 Gt @ 0.554% Cu (93.6 Mt Cu) + 7.8 Gt @ 0.018% Mo (1.4 Mt Mo)Porphyry Cu ‐Mo deposits 斑岩Cu ‐Mo 矿床(Au << 0.1 g/t)Chuquicamata:7,521 Mt @ 0.55 wt % Cu, 0.024 wt % Mo, 0.04 g/t Au, (301 t Au)Ok Tedi Batu Hijau Minas Conga Tampakan Escondida El Teniente Galore Creek Alumbrera Frieda River AtlasKal'makyr Dalneye FSE/Lepanto Kerr ‐S ‐M 040080012001600200024002800G o l d (t o n n e s )Cu ‐Mo deposits Cu ‐Au depositsCu ‐Au ‐Mo depositsGrasbergBingham Oyu Tolgoi Cadia district Pebble Reko Diq Wafi ‐Golpu Tujuh Bukit Cerro Casale Panguna Elang Largest 25 Au ‐rich PCD ‐contained Au (t)最大的25个富Au 斑岩矿床–含Au (t )Map source: Gold‐rich porphyry districts富金斑岩铜矿地区EastSundaAlmalyk Porphyry Cu‐AuOyu TolgoiCerroColoradoBajo de laAlumbreraMinas CongaReko Diq CadiaPangunaPhilippinesPNG –Irian JayaGaloreCreek DalneyeCerroCasaleLa EscondidaPorphyry Cu‐Au‐MoBingham CanyonSar ChesmehPebbleGold‐rich porphyry deposits 富金的斑岩矿床> 0.4 g/t AuLargest deposits:Cadia Hill, October 2010 Grasberg:3.37 Gt @ 0.87% Cu, 0.89 g/t Au (2,999 t Au)Bingham Canyon:3,865 Mt @ 0.79 wt% Cu, 0.461 g/t Au (1,783 t Au)Metallogenic belts: NE Pacific vs NW Pacific 成矿带:太平洋东北岸 vs 太平洋西北岸Metallogenic beltSource: Sillitoe (2013)Epochs of porphyry deposit formation斑岩型矿床的形成时期Magmatic affinity Tectonic setting岩浆种类20构造背景100 0 100 200 300 Age (Ma) 400 500 0 100 200 300 Age (Ma) 400 500Calc‐alkaline(钙碱性) High‐K calc‐alkaline(高K钙碱性) Alkalic(碱性)Data source: Kirkham and Dunne (1999)Continental arc(陆缘弧) Island arc(岛弧) Collision zone(碰撞带) Arc of unknown type(不明类型弧)Environments of formation 形成环境• Shallow crustal (<3 km) magmatic‐ hydrothermal ore deposits 地壳浅部(<3km)岩浆‐热液矿床 • Compressional arc settings with active cross‐arc and/or arc‐parallel structures 挤压弧环境并具有活动的交叉弧和/ 或平行弧构造 • Genetically associated with skarns, HS and IS/LS epithermal deposits (telescoping) 成因上与矽卡岩,高硫型,中硫或 低硫型矿床相关(远景区) • Rapid uplift and exhumation – difficult to preserve supergene enrichment zones 迅速抬升剥蚀‐次生富集带很难保存 L. MainitBohol SeaPhilippine SeaBoyongan/Bayugo Porphyry Complex 0 5 kmNImage courtesy of David Braxton and Anglo AmericanFavourable geodynamic settings有利的地球动力学环境Margin Normal Shortening Retro Arc Thrusts Localised Strike-Slip Margin Normal Shortening Fore Arc Basin Retro Wedge Intra Accretionary Complex Strike-Slip Faults? Fore WedgeFore Arc BasinOblique Subduction VectorOCEANIC PLATE CONTINENTAL CRUST+ +CONTINENTAL MANTLE WEDGEVolatile Melting+ +Diagram courtesy of Jorge Skarmeta, CODELCO Island arc 岛弧 Andean arc 安底斯弧 Accreted arc 增生弧 Post orogenic belt 后造山带 Behind‐belt magmatic centres 带后岩浆中心 (shoshonitic) 钾玄岩Porphyry provinces斑岩省• Porphyry deposits emplaced within a narrow time interval斑岩型铜矿就位于一个很短的 时间区间• Similar magma suites in each event在每期事件中呈现相近的岩浆 组合• Similar metal suite in each event 在每期事件中具有相似的金属 组合• General relationship to subduction environment通常与俯冲环境有联系• Specific relationship to tectonic change与构造环境转变具有特定关系Ridge subduction 洋脊俯冲Triggered Miocene porphyry and HS mineralisation ‐ central and northern Peru80°W70°W N60°W 0°触发了中新世的斑岩和HS矿化 — 秘鲁中北部La Granja (10 Ma)Inca PlateauMinas Conga (20 Ma) Yanacocha (11 Ma)PeruPierina (14.5 Ma)10°S150 km Benioff contour7.8 cm/yrNazca RidgeSouth American PlateChile20°NTrenchCerro Casale (13.5 Ma)Nazca PlateBajo de la Alumbrera (8‐7 Ma) Pascua‐Lama (9–8 Ma) El Indio (8–5 Ma) Los Pelambres (10 Ma) Río Blanco (6 Ma) El Teniente (5 Ma)30°STriggered Late Miocene – Pliocene porphyry and HS mineralisation ‐ Central ChileJuan Fernandez Ridge触发了晚中新世-上新世的斑岩 和HS矿化-智利中部400 km40°S菲律宾Philippines200 km Mankayan district (2 – 1 Ma) ~8 Mt Cu, 37 Moz AuBaguio district (3 – 1 Ma) ~3 Mt Cu, 35 Moz AuPhilippine PlateEurasian Plate200 km Source: /mgg/image/2 minrelief.html Source: /mgg/image/2 minrelief.htmlMankayan district (2 – 1 Ma) 8 Mt Cu & 37 Moz Au Baguio district (3 – 1 Ma) 3 Mt Cu & 35 Moz AuAseismic Scarborough Ridge Northern Luzon, Philippines 吕宋岛北部构造背景Subducted part of Scarborough Ridge 部分洋脊俯冲Image courtesy of Paddy Waters, AngloAmerican (Philippines)Ridge subduction – side effects?洋脊俯冲的副作用?• Shallowing subduction angle使俯冲角度变小• Cessation of voluminous andesitic volcanism使大规模安山质火山作用停止• Thrust stacking and crustal thickening逆冲堆叠和地壳加厚• Giant earthquakes and propagation of deformation fronts强烈地震和变形前缘扩展• Formation of porphyry and epithermal deposits斑岩和浅成热液矿床的形成• Rapid uplift and exhumation快速隆升和剥蚀Cerro Aconcagua, ArgentinaPost‐orogenic porphyry depositsCollision commenced ~65 Ma Porphyries cluster at ~40, ~35, ~25 Ma造山后斑岩矿床碰撞起始于 ~65百万年 斑岩集中形成于 ~40, ~35, ~25 MaHaboIntrusive complexes 侵入岩Porphyritic intrusions斑状侵入岩石英闪长斑岩, 石英二长斑岩Multi‐phase intrusions 多相侵入体Intrusion geometries侵入体形态Biotite‐alteredtrachyandesite粗安岩被次生黑云母交代QMP石英二长斑岩E27 open pit,Multi‐phase intrusions多相侵入体•Multiple pipes, dykes or sills typically comprise mineralised intrusive complexes•矿化侵入杂岩体通常由多个岩筒、岩墙或岩席组成•Only one or two intrusive phases create significant mineralisation•只有一到两个侵入相产生重要矿化•A number of factors may affect an intrusion’scapacity to exsolve abundant volatiles and metals,including:•影响岩浆分出挥发份和金属能力的因素包括:•depth of emplacement侵位深度•volatile content挥发份含量•crystallisation history结晶史•seismic activity地震活动Early, high grade quartz monzonite porphyry cut by later, lower grade crystal‐rich3‐D geology block model Multi ‐phase intrusions多相侵入体侵入杂岩闪长岩二长闪长岩Dinkidi 岩珠二长岩二长岩脉岩Quan 斑岩正长岩石英碎屑角砾岩Multi‐phase intrusions多相侵入体Biotite quartz monzonite xenolith in quartz monzonite 石英二长斑岩中的黑云母石英二长岩捕黑云母蚀变粗面安山岩中的石英黄铜矿脉,被QMP 侵入体截断Truncated veins被截断的矿脉Intrusive contact between two phases of quartz0.5 cmRidgeway, NSW: Quartz monzonite porphyry Abrupt grade changes –intrusive contacts品位突然变化‐侵入体接触界限E26E37E31E27E48E22E28Deposit clusters矿床群Endeavour porphyry Cu ‐AuBatholithic roots –Yerington, Nevada根部岩基Ann‐Mason PCD McArthur PCDMagmatic ‐Hydrothermal Transition Comb quartz layers (USTs) in intra ‐mineral monzonite, RidgewayVolatile accumulation ‐magmatic ‐hydrothermal transition挥发份聚集:岩浆-热液过渡Magmatic‐hydrothermal transition岩浆-热液过渡3 cmUnidirectional solidification textures (USTs)单向固结结构(USTs)Quartz USTs, North •Buoyant hydrothermal fluid migrates upwards through the melt and accumulates in the roof of the inwardly ‐crystallizing magma热液流体向上运移,穿过熔体,聚集在向内结晶的岩浆房的顶部•Bands of distinctly prismatic crystals (e.g., quartz, magnetite) grow downwards from the roof of the volatile pocketVolatile accumulation and UST growth挥发份聚积和UST 结构的生长•Fracturing of the carapace allows metal ‐bearing fluids and melt to escape壳层的破裂使得含矿流体和熔体逃逸•Rapid under ‐cooling and magma devolatilisation causes aplite crystallisation下部岩浆在迅速冷却和挥发分分离的条件下结晶出细晶岩•Sealing of fractures –growth of the next UST layerMagnetite USTs cut by qz ‐Fluid release during brittle failure脆性断裂过程中流体得到释放Magmatic‐hydrothermal transition岩浆-热液过渡USTs Vein‐dykesFelsic magmaVolatile migration •Tectonic trigger (e.g., ridge subduction)大地构造引发•Multiple phases of intrusive activity –one or more of which efficiently concentrates and releases metals多相侵入活动–其中的一或多期有效聚集和释放金属•Incompatible behaviour of metals and volatiles allows magmatic transport of metals and sulfur金属和挥发份的不兼容性使得岩浆能搬运金属和硫•Cycles of volatile accumulation and release atthe apex of the mineralizing intrusion (multiple seismic events)多周期挥发份聚积和释放发生在成矿岩体的顶部(多次地震)•Fluid exsolution may be triggered by mafic magma underplating of felsic magma chamber流体分离可以由长英质岩浆房下的镁铁质岩浆垫托诱发Porphyry ore genesis斑岩矿床成因Mafic magma (?)Outflow and mineralisation Episodic fluid accumulation and releaseS e v e r a l k m s。
斑岩型矿床概念:空间分布和成因上与一些弱酸性的斑岩类小侵入体有关,规模巨大,低品位的细脉浸染型矿床。
其矿体可以产在斑岩体内部,也可以产在围岩中。
成矿时代:有重要意义的斑岩型矿床均出现于显生宙,特别是中、新生代,其次是晚古生代。
共同特征:①矿化在时间上、空间上、成因上与斑状结构的中酸性浅成、超浅成的小侵入体有关,如花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、石英斑岩等②具有一定的面型矿化蚀变分带性,硫化物大量出现,富含黄铁矿③矿石具细脉浸染状构造工业意义及经济意义:1、Cu、Mo为主,其次为W、Sn、Au、Ag、Pb、Zn等2、规模大、品位低、矿化均匀3、埋藏浅,易开采4、矿石成分简单,易选5、可供综合利用的矿种多我国主要铜矿床类型分布概况斑岩型45%、矽卡岩型21%、沉积型12%、海相火山岩型10%、铜镍硫化物矿床8%、热液型4%以斑岩型铜矿床为例介绍斑岩型矿床其它特征斑岩型矿床以斑岩型铜(钼)矿床为主,又称细脉浸染型铜(钼)矿床,是目前最重要的铜矿床和钼矿床类型,约占世界已探明铜矿储量的一半,钼矿储量的三分之二。
美国、智利、秘鲁三个主要产铜国家的铜矿储量的80~90%来自斑岩型铜矿床。
近年来,我国江西、云南、黑龙江、西藏、河南等地也相继有所发现,斑岩型铜矿床已成为我国的主要铜矿床类型。
斑岩型铜矿床以其埋藏浅、品位低、规模大为特征。
铜品位一般在0.4%左右,少数可达0.8%,单个矿床的铜储量可达百万吨,矿石中除伴生钼外,还有金、银等元素可综合利用。
斑岩型铜(钼)矿床常成群成带出现,构成成矿区或成矿带。
有时斑岩铜矿床还和其它矿床类型相伴产出,构成一个成矿系列。
成矿地质条件(1)岩浆岩条件(2)构造条件(3)地层条件岩浆岩条件中酸性钙碱性浅成或超浅成小型斑岩侵入体(花岗斑岩、花岗闪长斑岩、石英二长斑岩等)岩体规模较小(<1-2km2) 个别达10余km2岩体的形成时代以中―新生代为主化学成分以富钾为特征(K2O>Na2O)岩体的酸性程度影响矿化类型SiO2 62-68%的斑岩---以铜为主的矿床SiO2>68%的斑岩---以钼为主的矿床构造条件含矿斑岩的侵入大多和深大断裂有关,矿床常呈带状分布,分布于深断裂两侧的次级断裂构造系统中。
斑岩型矿床斑岩型矿床过去又称为“细脉浸染型”矿床,主要以铜、钼为主。
近年来,又发现了斑岩钨矿(据统计有1/3的斑岩钼矿中均含钨,而所有斑岩钨矿中均含钼)、斑岩锡矿(玻俐维亚一个锡矿床,五十年代集中开采脉状富锡矿体,1979年发现斑岩中有蚀变和角砾岩化,普遍含Sn 0.2-0.3%,紧接此成矿带的秘鲁也发现了巨型的斑岩锡矿,矿石品位Sn0 .05-0 .08%,储量约180 x106t)、斑岩金矿以及斑岩铅、锌矿床等。
上述矿床在我国南岭等地区也有分布。
它们的特点如下:①矿床规模大,如斑岩铜矿是当前世界铜矿床的主要类型,占世界已探明铜储量的一半;②埋藏浅,易于开采;③矿床常呈带状分布,这和斑岩体受一定构造带控制有关;④矿石品位较低,但矿化分布均匀;⑥矿石成分简单,易选;⑥可供综合利用的矿产多,除Cu、MO、W、Sn、Pb、Zn外,尚可综合利用Au、Ag、Se、Te、Re等元素。
下面以斑岩铜矿为例说明其地质特征和成因。
斑岩铜矿床(又称细脉浸染型铜矿)的主要地质特征如下。
在时间上、空间上,成因上矿床均与斑状结构的中酸性浅成或超前成的小侵入体有关,如花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、石英斑岩。
这些斑岩虽不完全分布于火山岩地区。
但常和玄武岩一安山岩一英安岩一流纹岩等钙碱性系列的喷出岩有联系,而这些火山岩往往构成断续相连长达几千公里甚至几万公里的“安山岩带”(它们绝大部分属陆相建造),受断裂凹陷带或凹陷盆地控制。
而斑岩体以小侵入体或次火山岩体产出,出露面积不大,一般小于1 km2(如江西德兴朱砂红岩体仅0.02km2),也有达十余平方公里的(如黑龙江多宝山岩体)。
据我国34个斑岩铜矿床及矿化点的统计,岩体出露的面积如下:出露面积岩体数所占数量比有关矿床所占储量比(平方公里)(个)(%)(%)<1 25 7386.31-2 39 0.9>2 6 1812.8矿化多集中在岩体顶部,岩体形态复杂,以岩株、岩筒状对成矿较有利。
第36卷第2期地球科学———中国地质大学学报Vol.36 No.22 0 1 1年3月Earth Science—Journal of China University of Geosciences Mar. 2 0 1 1doi:10.3799/dqkx.2011.025基金项目:国家“十二·五”科技支撑计划项目(No.2010BAE00281-6).作者简介:张寿庭(1964-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事固体矿产勘查评价等方面教研工作.E-mail:zst@cugb.edu.cn斑岩型矿床———非传统矿产资源研究的重要对象张寿庭,赵鹏大中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083摘要:多年来,斑岩型矿床在传统意义上被认为是铜和钼的主要来源.然而,斑岩型矿床成岩成矿地质条件复杂,矿化类型丰富,尤其是对一些大型-超大型斑岩矿床,均为多元素综合性的巨型矿床,除传统意义上的铜、钼等矿产外,非传统矿产的成矿-找矿潜力巨大,包括:金、银、锡、钨、铋、铅、锌、铼、铀、钴、硫、硒、碲、铂族元素、磁铁矿等,金红石和稀有金属如钽、铌等也值得关注.开展斑岩型矿床成岩成矿地质背景、矿床地质特征与非传统矿产矿化富集分布规律研究,总结斑岩型矿床非传统矿产资源潜力预测评价标志,指导找矿预测与资源潜力评价,具有重要的理论价值和现实意义.关键词:斑岩型矿床;矿床地质;非传统矿产;资源潜力评价.中图分类号:P588.1 文章编号:1000-2383(2011)02-0247-08 收稿日期:2010-10-25Porphyry Ore Deposits:Important Study Subjects of Nontraditional Mineral ResourcesZHANG Shou-ting,ZHAO Peng-daState Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,ChinaAbstract:For many years,porphyry ore deposits have been regarded as the primary sources of the Cu and Mo in a traditionalway.However,the geologic conditions of the diagenesis and metallogenesis of the porphyry ore deposits are complex with vari-ous mineralization types.Some of the large-superlarge deposits are multielemental and comprehensive.In addition to the Cu,Mo porphyry ore deposits,the metallogenesis and prospecting on nontraditional resources have great potential,including Au,Ag,Sn,W,Bi,Pb,Zn,Re,U,Co,S,Se,Te,PGE,magnetite,etc;rutile and rare metals,such as Ta,Nb are also worthpaying attention to.It is of important theoretical value and practical significance to study the diagenesis and metallogenesis ofgeological background,geological characteristics,mineralization of distribution and the enrichment of a nontraditional view onthe porphyry ore deposits;it is meaningful to summarize the indicator of prognosis and assessment on the nontraditional mineralresources,and to guide the prospecting and resource potential assessment on the porphyry ore deposits.Key words:porphyry ore deposit;ore deposit geology;nontraditional mineral resources;resource potential assessment. 非传统矿产资源(nontraditional mineral re-sources)是指受目前经济、技术以及环境因素的限制,尚难发现和尚难工业利用的矿产资源,以及尚未被看作矿产和尚未发现其用途的潜在矿产资源.非传统矿产资源是一个动态的概念,随着技术、经济、环境、市场及需求的变化,非传统矿产资源可以转化为传统矿产资源(赵鹏大,2003).以斑岩铜矿为例,在1917年报道当时钻探出来的铜品位达1.2%的斑岩铜矿原生带矿石时,因矿石品位太低不能开发利用而被称为“胚胎矿”.这一昔日的非传统矿产,已成今日最重要的铜矿工业类型.多年来,斑岩型矿床在传统意义上被认为是铜和钼的主要来源,这两种金属的世界产量和储量分别接近60%(铜)和95%(钼).近20余年来,随着人们认识程度和矿产开发利用水平的进步,大家已经开始意识到其他的金属矿产作为斑岩型矿床的主要成分或者重要的伴生成分富集出现.Sillitoe(1983)曾研究认为:在斑岩型矿床中,相信存在一些被认为能进一步开采的潜在的“非传统金属矿产”,并着重强调金、锡、钨、银、铅、锌和其他次要的伴生物的开采潜力.地球科学———中国地质大学学报第36卷事实上,近些年来斑岩型矿床的矿产类型已经发生很大的变化,从以往熟知的斑岩型铜矿、斑岩型钼矿,到后来的斑岩型锡矿、钨矿、金矿、铅锌(银)矿等.1 斑岩型矿床地质特征概述斑岩型矿床是指在时间上、空间上和成因上与钙碱性的浅成或超浅成相的中酸性斑岩体有关的细脉浸染型矿床的通称,目前主要包括斑岩型铜矿、斑岩型钼矿、斑岩型锡矿、斑岩型钨矿、斑岩型金矿、斑岩型铅锌(银)矿等(郑明华等,1993).多年来,国内外学者对斑岩型矿床的成岩成矿理论研究与找矿实践都给予高度重视,并在各个领域都取得了丰硕的研究成果.近年来斑岩型矿床的成岩成矿理论研究也是大型-超大型矿床研究的重点与热点,现将其主要成果认识概述如下.1.1 斑岩型矿床成岩成矿的地质构造背景和成岩成矿物质来源复杂多样众所周知,斑岩型矿床主要产于大洋板片俯冲产生的岛弧和陆缘弧环境.其中,岛弧环境的斑岩型矿床在环西太平洋地区广泛分布,如印尼的BatuHijau铜矿和菲律宾的Lepanto-FSE铜-金矿等矿床(Meldrumet al.,1994;Jr et al.,1995);陆缘弧环境的斑岩型矿床,典型代表如美国西部的Bing-ham铜矿、智利的Chuquicamata铜矿、印度尼西亚的Grasberg铜-金矿、巴布亚新几内亚的Ok Tedi铜-金矿等矿床(Clark.,1990;Rush and Seegers,1990;Tooker,1990;Macdonald and Amold,1994;Babcock et al.,1995).近年来,Hou et al.(2003)、侯增谦(2004)研究强调,除了岛弧和陆缘弧是斑岩型矿床产出的重要环境外,大陆碰撞造山带也具有产出斑岩型矿床的巨大潜力,我国西藏玉龙斑岩铜矿带和冈底斯斑岩铜矿带即为典型代表.据此,按矿床产出的构造环境,可以分为弧造山型斑岩矿床和碰撞造山型斑岩矿床;其中,弧造山型含矿斑岩主要为钙碱性和高钾钙碱性,而碰撞造山型含矿斑岩则主要为高钾钙碱性和橄榄安粗质(shoshonitic).已有众多研究成果(Titey and Beane,1981;芮宗瑶等,1984;杜琦等,1988;郑明华等,1993;张玉泉等,1998;曲晓明等,2001;Richard et al.,2001;Hal-ter et al.,2002;夏斌等,2002;Li et al.,2006)证实:关于斑岩型矿床的物质成分、组成特征和来源,主要与上地幔物质有关,含矿斑岩具有来源深而就位浅的特征;但当从上地幔上升的含矿岩浆及其派生热液进入大陆地壳以后,从陆壳硅铝层中汲取部分甚至是大量的成岩成矿物质,不但是事实而且也是十分重要甚至是必要的.李文昌等(2010)研究“三江”地区斑岩型矿床认为:铜多金属矿化的斑岩型矿床既可以形成于岛弧造山的挤压环境下,也可以形成于陆块边缘的引张环境中,但含矿斑岩均来自深源岩浆,而最后的流体成矿又发生在地壳的浅部层位,这“一深一浅”的作用决定了成矿流体与金属矿质具有多源性的特征.由于成岩成矿地质构造背景、产出部位、形成过程的差异以及受地壳物质影响程度的不同,决定了斑岩体岩石学、矿物学、地球化学以及矿化类型特征等方面的差异变化.1.2 斑岩型矿床在时间、空间的分布具有明显的规律性在时间分布上,目前已知世界斑岩型矿床绝大多数形成于中生代-新生代,其次为古生代,少部分形成于前寒武纪.据统计,中-新生代的超大型斑岩型铜矿床占整个地质历史时期斑岩铜矿的90%以上(夏斌等,2002).在空间分布上,已知世界斑岩型矿床主要分布在东太平洋成矿带、西太平洋成矿带、特提斯-喜马拉雅成矿带、蒙古-鄂霍次克成矿带(古亚洲成矿带)等四大成矿带,在四大成矿带中,有3个带经过或延伸到我国境内.不同时代的斑岩型矿床分布于不同地区,中-新生代斑岩型铜矿主要分布于环太平洋成矿带和特提斯-喜马拉雅成矿带;古生代的矿床主要分布于古亚洲成矿带,以及北美西部阿帕拉契亚造山带、澳大利亚的塔姆奥尔特-亚罗勒岩带等;前寒武纪斑岩铜矿主要分布于古老大陆边缘,如我国中条山铜厂峪斑岩铜矿、加拿大Abitibi绿岩带中的斑岩铜矿、澳大利亚太古代普利巴尔地块中的斑岩铜矿(夏斌等,2002).此外,斑岩型矿床,具有明显的矿化蚀变分带特征与规律,如:1968年J.D.洛厄尔总结的“典型斑岩铜矿矿化分带”模式,1973年R.H.西里托提出的“理想的斑岩铜矿地质特征”模式,以及近些年来我国学者陆续研究总结的一些主要的典型斑岩型矿床的矿化蚀变分带模式等,都揭示了斑岩型矿床具有明显的矿化分带现象与规律,对找矿实践也具有重要的指导作用.842 第2期 张寿庭等:斑岩型矿床———非传统矿产资源研究的重要对象1.3 斑岩型矿床多为规模巨大的多元素综合性矿床斑岩型矿床通常具有如下特点:(1)矿床常成群、成带分布,规模巨大;(2)矿床埋藏深度一般较浅,适于大规模机械化露天开采;(3)矿石品位较低,但矿化分布较均匀;(4)矿石工艺性能较稳定,可选性较好;(5)多元素共伴生成分复杂,可供综合利用,除主要矿产Cu、Mo、W、Sn、Au、Pb、Zn外,常见的还富含Ag、Re、Co、S、Se、Te等金属-非金属元素,以及其他贵金属和稀有金属等矿产,资源潜力与综合开发利用价值大.2 斑岩型矿床非传统矿产资源潜力浅析如上所述,斑岩型矿床往往是多元素综合性矿床,除传统意义上斑岩型Cu和Mo矿产外,一些“非传统矿产”也具有极大的资源潜力.在国外,例如:美国的Morenci、Chino、Inspira-tion、Bingham Canyon,墨西哥的Cananea,厄瓜多尔的Chaucha,智利的El Salvador,菲律宾的Lep-anto、San Antonio、Atlas、Dizon等,这些斑岩型Cu(Mo)矿床中,以往尽管人们常把Au、Ag等矿产视为其伴生物,但实际上,这些传统意义上的斑岩型Cu(Mo)矿床,产出Au的资源规模均达大型乃至特大型.另外,一些贵金属、稀有金属等也常具有可观的开发利用前景.在我国,类似的情况也很普遍,现将我国部分代表性斑岩型矿床概况列述如下:(1)江西德兴斑岩型Cu矿:矿田内的3个矿床(铜厂、朱砂红、富家坞)均是规模巨大的综合性矿床,各矿床的矿物成分十分复杂,其金属矿物多达50多种,矿石中有益组分以Cu为主,并有Mo矿伴生,其次还有S、Au、Ag、Re、Se、Te、Ir、Pd、Co、Ti等;其中,伴生Au的储量达到特大型规模,S、Mo、Re的储量均为大型.以铜厂铜矿为例,Cu储量524.41万t,品位0.454%;Mo储量120 450t,品位0.0114%;Au储量18.98t,品位0.18g/t;Ag储量1 238t,品位1.17g/t;另外,辉钼矿中含Re高达1 419g/t,原矿含铂族元素总量为0.012 3g/t,铜硫混合精矿含铂族元素为0.069 1g/t,钼精矿含铂族元素为1.23g/t;均可以综合利用(黄崇轲等,2001).(2)内蒙古乌奴格吐山斑岩型Cu-Mo矿:矿石中主要工业元素为Cu和Mo,伴生有益组分为Ag、Au、Re等,还有Pb、Zn、Co、Ni、Pt、Pd、As、Ti、Mg、Bi、Se、Sb、Sn、Te等.其中,Cu的储量223.2万t,Mo的储量25.8万t,Ag的储量175吨,Re的储量可达99吨(黄崇轲等,2001).(3)黑龙江多宝山斑岩型Cu矿:除Cu和Mo已构成工业矿体外,Ag、Au、Se、Re和Pt族(Os、Pd、Ir、Ru等)均已达到伴生元素的工业指标.其中,Cu的储量237.26万t,品位0.45%;Mo的储量8.13万t,品位0.016%;Au的储量75.9吨,品位0.144g/t(黄崇轲等,2001).富含Os等Pt族元素是一大特色,其中辉钼矿中187 Os的含量比陕西金堆城钼矿床辉钼矿高100倍以上,Re的含量也高出数十倍(表1).赵一鸣和张德全(1997)曾研究认为多宝山、铜山矿床辉钼矿中Re、Os稀有元素的富集,有可能提供一个新的矿床类型.就多宝山矿区预测187 Os的大致储量就可达513.24kg,潜在经济价值达256.6亿美元,比Cu矿自身的经济价值高得多.(4)西藏玉龙斑岩型Cu矿:矿床矿石类型和矿物种类均较复杂,已发现矿物70余种.其中金属矿物40余种,非金属矿物36种.矿石中有益组分以Cu为主,伴生有益组分Mo、Au、Ag、Co、W、Bi、Pb、表1 多宝山等斑岩型矿床中辉钼矿的Re、Os含量Table 1Re,Os contents in the porphyry deposits of Duobaoshan etc.矿床样号样重(mg)Re(μg/g)187 Re(μg/g)187 Os(ng/g)资料来源多宝山铜矿铜山铜矿乌奴格吐山铜矿金堆城钼矿Du-9 9 567±19 355±12 3 044±47Du-20 13.8 537.9±25 336.74±1.59 2 824±26D865 18.6 303.2±1.5 189.81±0.95 1 586.6±7.1832~860 9 822±21 515±13 4 288±50832~2 11.3 497±6 311±4 2 434±67W-48 12.46 50.9±0.4 31.9±0.3 81±9J82-1 85 12.9±0.4 8.1±0.3 17.2±0.7J82-9 150 19.7±0.5 12.3±0.3 26.4±0.4J82-0 498~512 15.8±0.5 9.9±0.3 22.6±0.4赵一鸣等(1997)黄典豪等(1994)942地球科学———中国地质大学学报第36卷Zn、Pt、Re、Se、Te、S等;前8种的储量可达大型规模(黄崇轲等,2001).另据资料,1981年西藏地质局批准的该矿床Cu金属量662万t,可利用Cu金属储量650万t,品位0.94%;另外,Mo储量15万t、Fe矿石储量8 696万t、硫铁矿178万t;其他伴生矿产远景储量:Au28t,Ag3 181t,W5.98万t,Bi8.17t,Co2.2万t,Zn7.23万t,Pt族金属3.4t(王登红等,2005).综上所述,斑岩型矿床成岩成矿地质条件复杂,矿化类型丰富,尤其是对一些大型-超大型斑岩矿床,均为多元素综合性的巨型矿床,除传统意义上的铜、钼等矿产之外,非传统矿产的成矿-找矿潜力巨大,开展斑岩型矿床成岩成矿地质背景、矿床地质特征与矿化富集分布规律研究,总结斑岩型矿床非传统矿产资源潜力预测评价标志,指导找矿预测与资源潜力评价,具有重要的理论价值和现实意义.3 斑岩型矿床非传统矿产资源潜力评价若干问题探讨3.1 构造地质背景与斑岩型矿床矿化类型特征关系密切尽管斑岩型矿床在矿化特征等方面存在某些共性与相似性,但是由于成岩成矿地质构造背景的不同,也决定了斑岩体岩石学、矿物学、地球化学以及矿化类型特征等方面的差异变化.例如:斑岩型钼矿在矿化特征、围岩蚀变等诸多方面都与斑岩型铜矿十分相似,但是在大洋岛弧区,不但没有发现独立的斑岩钼矿,而且斑岩铜矿中钼的含量也很低,一般无工业价值.从全球分布来看,以铜占优势、钼呈伴生组分的斑岩型矿床,主要分布于科迪勒拉型大陆边缘,具有厚大硅铝层地壳发育的造山带或火山弧,以及大陆内部板块碰撞带,如我国的江西德兴铜矿.而独立的斑岩型钼矿,几乎都分布于环太平洋成矿带的外带,这些地区都有古老(前寒武纪)或较老(古生代)的褶皱基底发育.可以认为,没有古老的或较老的褶皱基底或硅铝质地壳分布的地带,几乎不可能形成独立的斑岩型钼矿.类似的,还有斑岩型锡矿和斑岩型钨矿(郑明华等,1993).夏斌等(2002)曾对太平洋东西两岸斑岩型矿床成矿特征进行过对比分析,其中,太平洋东岸的斑岩型矿床形成于古陆基底之上,具有较厚的大陆地壳,矿床以斑岩型铜矿或铜-钼矿为主;西太平洋岛弧地区的矿床则形成于过渡地壳或洋壳之上,地壳厚度较薄,矿床以斑岩型铜-金矿为主,且常与浅成低温热液金矿伴生.事实上,即便是在同一成矿区带中,产在不同构造层中的斑岩型矿床,其矿化类型组合、矿石品位以及共伴生的成矿元素也不相同.以我国东秦岭的金堆城-南泥湖燕山期斑岩型钼矿带为例:产于太古代基底中的雷门沟斑岩钼矿,以富金和钼品位低为特点,金的品位一般可达5g/t以上,构成工业矿体;产在中元古熊耳群的金堆城钼矿,钼的品位增高;而产在新元古栾川群中的南泥湖钼矿,不但钼的品位更富,而且伴生丰富的钨、铅、锌、银、硫、镓、铼、铁等.3.2 岩浆岩的成矿专属性与成矿多样性特征顾名思义,通称为斑岩型矿床固然有它们的共性和相似性,主要表现在时间上、空间上与成因上都与钙碱性的浅成或超浅成相的中酸性斑岩体有关.然而,对斑岩体而言,能否成矿以及成什么矿,斑岩体自身乃是关键因素:斑岩型矿床的成矿作用则与成岩作用以及岩浆的成生演化密切相关,不同类型斑岩体的成矿专属性、成矿多样性及其差异变化规律研究,对指导找矿预测以及资源潜力评价都具有重要的现实意义.以滇西北喜山期富碱斑岩为例,随着岩体类型的变化,其主导性矿化类型也就有明显的差异(表2).岩石化学分析资料表明:研究区域含矿富碱斑岩的SiO2含量52.50%~73.97%,主要集中于65%~70%,以中酸性-酸性岩为主;总碱量(K2O+Na2O)4.73%~14.60%,一般均>8%;K2O/Na2O比值0.50~10.37,普遍>1;里特曼指数(δ)0.82~16.50,一般为2~6;属富碱富钾岩系.对滇西北地区Au、Ag、Cu、Mo、Pb、Zn矿产与其相关喜山期富碱斑岩岩石化学组成特征(SiO2、K2O+Na2O、K2O/Na2O及δ)的对应分析(图1)表明:(1)研究区Au-Ag-Cu-Mo-Pb-Zn矿产相关斑岩体的岩石SiO2含量,主要集中于65%~70%;少量为60%~65%和>70%(70%~75%).(2)岩石里特曼指数(δ)的差异变化,较清楚地揭示了区内存在两类矿产系列组合特征的差异变化规律.δ在2~4区间,以Cu-Au-Mo组合为特征,伴生有Pb-Zn-Ag矿产;δ在4~6区间,则以Pb-Zn-Ag-Au组合为特征,伴生有部分Cu-Mo矿产.(3)岩石总碱量(K2O+Na2O)与上述特征相052 第2期 张寿庭等:斑岩型矿床———非传统矿产资源研究的重要对象表2 滇西北喜山期富碱斑岩成矿专属性与成矿多样性特征Table 2The metallogenic relation and mineralizing diversity of alkali rich porphyry in Xishan period in Northwest of YunnanProvince,China系列亚系列矿床类型矿产组合典例喜山期富碱斑岩成矿系列花岗斑岩类成矿亚系列斑岩型、矽卡岩-角岩型、热液(脉)型主要Cu-Mo-(Au)次要:Pb-Zn-Ag马厂箐矿区二长斑岩类成矿亚系列斑岩型、矽卡岩-角岩型、热液(脉)型主要:Cu-Au-(Mo)次要:Pb-Zn-Ag西范坪-罗卜地矿区正长斑岩类成矿亚系列斑岩型、矽卡岩-角岩型、热液(脉)型主要:Pb-Zn-Ag-Au次要:Cu-Mo-W-Fe北衙矿区、姚安矿区富钾煌斑岩类成矿亚系列热液型主要:Au老王寨矿区、姚安矿区碱性杂岩成矿亚系列岩浆型、热液型主要:霞石正长岩-磷灰石-稀土-Au卓潘矿区图1 滇西北喜山期富碱斑岩岩石化学组成及主要矿化类型分布特征Fig.1The lithogeochemical composition and main mineralization contribution of alkali rich porphyry in Xishan period in North-west of Yunnan Province,China152地球科学———中国地质大学学报第36卷似,K2O+Na2O含量在8%~10%,以Cu-Au-Mo组合为主;而碱度增高,K2O+Na2O在10%~12%区间,以Pb-Zn-Ag-Au组合为重要.(4)K2O/Na2O比值在1~2区间,是Au、Ag、Cu、Mo、Pb、Zn矿产集中发育区;比值2~3和>5则对Pb-Zn-Ag系列相对有利;贫K和过于富K斑岩体,均非Cu-Mo矿化的有利条件.据此,可以进一步根据斑岩体的岩石类型以及岩石化学组成等标志特征,指导含矿斑岩体主要矿化类型、矿产组合以及共伴生矿产资源潜力开展预测分析和综合评价.3.3 斑岩型矿床中非传统矿产的富集机理与分布规律多年来,人们对斑岩型铜钼多金属矿床的矿化分带规律进行过深入系统的研究.通常表现为(矿床内→外):Cu、Mo→Au、Ag、Pt族元素→Pb、Zn、Ag的空间分带;方铅矿和闪锌矿的出现往往预示斑岩型Cu、Mo矿体边界的标志.李文昌等(2010)根据对斑岩型Cu(Mo、Au)多金属矿床成矿元素、伴生元素、指示元素分带等方面的综合研究,认为西南三江地区斑岩型矿床的成矿元素以Cu、Mo或Cu、Au为主,伴生元素为Au(Mo)、Ag、Pb、Zn、W、Sn、Bi、V、Ti、Zr、Hg、Sb、As、Co、Ni等;指示元素为Mo、Re、Pt、Zr、Ti等.斑岩型矿床中元素组合的分布规律为(岩体中心→岩体中上部→接触带→外接触带):Mo(Cu、Re)→Cu(Mo、Re)→Cu、Au、Ag(Fe、S、Mo)→Pb、Zn(Au、Ag、Cu、Mn、Sb、Hg、As);元素的垂向分带序列由下而上为:Mo(Re)→Cu→Fe→Bi、W→S→Cu→Au、Ag→Pb、Zn,其中,Sb、Hg、As、Pb、Zn为矿上晕,Cu、Mo、Au、Ag、(Pb、Zn)为矿体晕,Mo、Re、Pt、Zr、Ti为矿下晕.围岩的脉状矿体中往往含金较高.斑岩型矿床的矿化分带规律研究,为不同类型成矿元素矿化富集部位和找矿方向预测评价提供了重要指导.此外,针对斑岩型矿床中非传统矿产资源潜力预测评价,积极探索矿化组分的共伴生规律、矿化元素的赋存状态与富集机理,也具有重要的理论和现实意义.现将部分矿产的发育特征浅析如下:(1)金、银:金和银通常呈类质同象或机械混入于黄铜矿和黄铁矿中,如西藏马拉松多铜矿,黄铜矿含金1.33×10-6、含银42.0×10-6,黄铁矿含金0.64×10-6、含银15.75×10-6;江西德兴铜厂铜矿伴生金80%以自然金形式存在,其次以银金矿、碲金银矿和碲金矿形式存在;伴生银主要以碲银矿、碲金银矿、自然银和硫银锇矿形式存在(黄崇轲等,2001).Sillitoe(1983)指出:在许多富金的斑岩型铜矿床中,丰富的磁铁矿预示了较高的fO2/fS2值,它和系统中较高的初始金含量一起产生了富金的核心区域,但在fO2/fS2值较低的情况下,金趋向于在更为常见的分带序列的外部位置,如智利的Andacollo矿床.在斑岩体系中银-铅-锌这3个通常相互关联的金属分布,它们集中在斑岩型铜钼矿床的周围或浅部,部分银在黄铜矿和自然矿物(银金矿)的固溶体中,也有些可能出现在黝铜矿、砷黝铜矿的固溶体或方铅矿中,银与铅锌的共伴生关系无疑是值得重视的.(2)铼:铼是常与钼伴生的元素,已有不少研究成果表明,在一些斑岩型铜钼矿床的辉钼矿中铼代替钼而富集产出,例如:英国哥伦比亚Island、哈萨克斯坦Kounrad、美国内华达州Ely、犹他州Bing-ham和智利El Salvador等,辉钼矿含钼可达1 500×10-6(Sillitoe,1983);我国江西德兴铜厂矿床辉钼矿含铼高达1 419×10-6(黄崇轲等,2001).(3)铀:Armstrong(1974)提出可能出现斑岩型铀矿床的情形.斑岩体一般包括了大量的亲石元素铀,如报道:科罗拉多的Climax和Henderson矿床,玻利维亚Llallaguh矿床等;包括一些典型的斑岩铜钼矿床,如菲律宾的Larap等都通常富含铀元素;有可能从未氧化的斑岩型矿石中获取具有商业价值的铀(Desborough and Sharp,1978;Desbor-ough and Mihalik,1980;Sillitoe,1983).另据报道,在几个斑岩铜钼矿床中用氧化浸出法能提取出少量铀,包括犹他州Bingham、亚利桑那州Twin Buttes、秘鲁Toro Mocho以及智利的Chuquicamata铜矿床.对亚利桑那州Copper Cities斑岩铜矿床的研究显示,铀作为变铜铀云母(metatorbernite)和羟磷铝铅矿(plumbogummite)存在于淋滤帽中,U3O8平均值为0.005%~0.006%.(4)硒、碲:在斑岩型矿床中,硫、硒、碲等主要赋存于黄铜矿和黄铁矿等硫化物中,如西藏玉龙铜矿、云南金平长安冲铜钼矿等;硒的独立矿物较少见,例如在江西德兴铜厂铜矿,硒在辉钼矿内最富集(94×10-6),其次是黄铜矿、砷黝铜矿和黄铁矿;但碲的独立矿物较为常见,如:铜厂铜矿已知碲的独立矿物有碲银矿、碲金银矿、碲金矿、辉碲锇矿、碲镍矿和碲钯矿(黄崇轲等,2001;王登红等,2005).(5)稀有金属:在Climax型斑岩钼矿床中通常252 第2期 张寿庭等:斑岩型矿床———非传统矿产资源研究的重要对象富含钍、钽、铌、钪和轻稀土元素.这些元素在Hen-derson和Climax矿床中,以铌铁金红石(ilmenoru-tile)、易解石(aeschynitr)、铌铁矿(columbite)、独居石(monazite)和硅酸钍矿(thorite)等伴生矿物的形式出现,这些稀有元素被认为主要是岩浆来源(Des-bomugh and Sharp,1978;Desborough and Mihalik,1980).(6)铂族元素:目前对斑岩矿床中Pt族元素的赋存状态了解不足,尚待深入研究.如黑龙江多宝山铜矿Pt族元素(Os、Pd、Ir、Ru等)均已达到伴生元素的工业指标,其中辉钼矿富含Os是一大特点,其辉钼矿中187 Os的含量几乎比陕西金堆城钼矿床辉钼矿高100倍以上(表1);德兴铜厂铜矿原矿含铂族元素总量为0.012 3g/t,铜硫混合精矿含铂族元素为0.069 1g/t,钼精矿含铂族元素为1.23g/t.在自然界Pt族元素多呈自然金属产出,但它们具有亲铁和亲硫的双重性,因此还可以形成硫化物或碲化物,如硫银锇矿、辉碲锇矿、碲钯矿等.4 问题与展望多年来,人们对传统意义上斑岩型铜钼多金属矿的成矿理论研究与找矿实践,取得了丰硕的研究成果;然而对斑岩型矿床非传统矿产资源的富集机理、分布规律以及资源潜力预测评价研究等方面,缺乏更多的系统探索,未能予以专门关注和高度重视.因此,以现代成岩成矿理论为指导,以野外地质矿产调查和高精测试分析技术为手段,以大型-超大型斑岩矿床为主要研究对象,从成岩成矿背景-控岩控矿条件-岩石学与岩矿地球化学特征分析入手,系统研究斑岩型矿床的时空演化特征与分布规律;探讨岩浆岩演化与斑岩型矿床成矿的内在联系;重点揭示具有非传统矿产资源潜力斑岩型矿床的岩石学、矿物学、岩矿地球化学等方面的宏观-微观标志特征,建立斑岩型矿床非传统矿产资源潜力评价标志,对指导找矿预测与非传统矿产资源潜力评价具有重要的理论价值和现实意义.亟待深化研究的主要内容包括:(1)不同地质构造背景下斑岩型矿床的成矿专属性与成矿多样性分析;(2)斑岩型矿床成岩成矿地质条件与非传统矿产矿化类型特征对比研究;(3)斑岩型矿床非传统矿产资源潜力评价的岩石学、矿物学、岩矿地球化学标志特征;(4)斑岩型矿床中非传统矿产的富集机理与分布规律;(5)斑岩型矿床非传统矿产资源潜力预测评价方法实践.ReferencesArmstrong,F.C.,1974.Uranium resources of the future-porphyry uranium depsits,formation of uranium ore de-posits.International Atomic Energy 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斑岩型矿床
公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
第一章斑岩型矿床
1.斑岩矿床和玢岩铁矿的概念、地质特征、矿床特征。
斑岩矿床:指在空间上和成因上与中酸性斑状岩浆侵入体有密切的关系、产于侵入体及其内外接触带的矿床,叫斑岩型矿床。
地质特征:(1). 矿床产出的地质构造条件:斑岩型矿床绝大多数分布于地槽褶皱区,受区域性深大断裂-构造带控制,常呈带分布。
据统计,世界上中-新生代以来的斑岩铜矿,90%以上分布在大陆边缘或地台活化区中。
(2)含矿岩体:岩石系列:钙碱性为主;岩性:中性-中酸性-酸性;岩石类型:酸性:二长花岗斑岩为主,次为花岗斑岩;中酸性:花岗闪长斑岩,少量斜长花岗斑岩;中性:石英闪长斑岩,次为闪长玢岩。
(3)含矿构造存在断裂、裂隙和角砾岩体;
(4)矿体围岩:①围岩的构造:构造发育对成矿有利,但不发育时,阻塞作用亦可成矿。
②围岩的岩性:岩性不同,矿化不同,岩石化学性质对成矿具两方面影响。
(5)围岩蚀变: ①出现面型蚀变,范围几百-几千米。
②蚀变分布具规律性,呈带分布、主要有五带。
(6)矿体特征: A. 矿体产出部位,有3种:①产于围岩中:沿围岩层间及裂隙充填、交代而成,有时进入围岩的角砾岩中。
形态:脉状、板状、似层状。
②产于岩体中:岩体全部或大部分矿化,主要产于角砾岩筒-原生裂隙中。
形态:等轴状、柱状、脉状等。
③既产于岩体内中又产于围岩中:呈带状、环状,最常见。
B.矿化的明显分带性:矿物组合(元素)分带:自中心向外:Mt + Py + Cp →、Cp + Py +斑铜矿→、Cp +MoS → Py →、Au、Ag、Pb、Zn 多金属;
矿床基本特点:(1)矿床规模大,斑岩Cu占探明Cu储量的一半;
(2)埋藏浅,易于开采;
(3)矿床呈带分布,与斑岩体一同复构造控制;
(4)矿石品位低,但矿化均匀分布;
(5)矿石成分简单、易选;
(6)综合利用矿产多:Cu、 Mo、 W、 Sn 、Pb、Zn、 Au、 Ag、 Se 、Te 、Be 等。
玢岩铁矿:由于其内硫化物多呈细脉状和浸染状,亦有称为“细脉浸染状矿床。
玢岩铁矿:指在陆相安山岩分布区,与辉石闪长玢岩-次火山岩或火山-侵入岩体有时、空及成因联系的一组以铁为主的矿床。
2.斑岩型铜矿床产于何种地质构造环境含矿岩体及矿床有何特征
3.
斑岩型铜矿床的地质构造环境:斑岩型矿床绝大多数分布于地槽褶皱区,受区
域性深大断裂-构造带控制,常呈带分布。
据统计,世界上中-新生代以来的斑岩铜矿,90%以上分布在大陆边缘或地台活化区中。
含矿岩体特征:
岩石系列:钙碱性为主;
岩性:中性-中酸性-酸性;
岩石类型:酸性:二长花岗斑岩为主,次为花岗斑岩;中酸性:花岗闪长斑岩,少量斜长花岗斑岩;中性:石英闪长斑岩,次为闪长玢岩。
TR:Cu、Mo、Ag元素含量较高,高于准氏值2-10倍。
矿化特点:酸性岩体:Cu-Mo或Mo;
中性岩体:Cu、少量Mo;
一般中酸性成矿较好,矿化多位于岩体顶部。
岩体规模:岩体规模较小,出露面积一般<10Km2,大多<1Km2。
岩体规模越小,成矿越有利。
形态、产状:复杂、多为岩株、岩筒状。
形成深度:中成、深成岩体少,浅成岩体最多,超浅成者较多
含矿岩体矿床特征:
A.矿体产出部位,有3种:
①产于围岩中:沿围岩层间及裂隙充填、交代而成,有时进入围岩的角砾岩中。
形态:脉状、板状、似层状。
②产于岩体中:岩体全部或大部分矿化,主要产于角砾岩筒-原生裂隙中。
形态:等轴状、柱状、脉状等。
③既产于岩体内中又产于围岩中:呈带状、环状,最常见。
B、矿化的明显分带性矿物组合(元素)分带:自中心向外:Mt + Py + Cp →Cp + Py +斑铜矿→Cp +MoS→Py→Au、Ag、Pb、Zn 多金属;
矿石构造分带性:自中心向外:浸染状→浸染状 + 细脉状→细脉状 + 浸染状→细脉状、脉状→脉状。
3.斑岩矿床围岩蚀变模式及与成矿的关系。
其中,三个蚀变带分别从里到外,而先后顺序为钾质蚀变带、青磐岩化带、似千枚岩蚀变带。
且有:①围岩的构造:构造发育对成矿有利,但不发育时,阻塞作用亦可成矿。
②围岩的岩性:岩性不同,矿化不同,岩石化学性质对成矿具两方面影响。
4.矽卡岩矿床和斑岩矿床有时产于同一岩浆岩体内外、其决定因素是什么?
矽卡岩矿床定义:指在空间上和成因上与矽卡岩密切相关的矿床,叫矽卡岩矿床,也称接触交代矿床。
矽卡岩:指产于岩浆岩与围岩(主要是碳酸盐类岩石)的接触带及其附近,由气水热液交代作用而形成的,具典型矽卡岩矿物组合(钙铝―钙铁榴石系列;透辉石―钙铁辉石系列)的一种交代岩。
斑岩矿床定义:指在空间上和成因上与中酸性斑状岩浆侵入体有密切的关系、产于侵入体及其内外接触带的矿床,叫斑岩型矿床。
由于其内硫化物多呈细脉状和浸染状,亦有称为“细脉浸染状矿床。
因此,如果矽卡岩矿床和斑岩矿床产于同一岩浆岩体内外,应该有以下因素:
①围岩化学成分,要产生矽卡岩矿床,应该含有Mg、Al、Ca等元素;
②构造环境,应该满足相应的生成构造环境;
③围岩蚀变,围岩蚀变也相应影响着两种矿床的产生。
5.玢岩铁矿的矿化类型有哪些它们有什么成因联系
6.
不同矿化类型是同一成矿作用由高温→低温连续演化过程的产物;
成因:铁质在岩浆分异阶段通过分离结晶及熔离作用开始富集,形成早期的具有钛铁矿出溶条带的磁铁矿,但大部分铁质或由岩浆流体带入,或由深部火成岩及围岩在交代作用时铁经活化转移再沉淀的结果。