热液矿床——斑岩型矿床

        斑岩型矿床（porphyry deposits）是指品位低但规模大，且主要产于斑岩中及其内外接触带附近的细脉浸染型矿床。斑岩型矿床的共同特征是：（1）绝大部分斑岩型矿床形成于活动大陆边缘和岛弧构造环境；（2）有重要意义的斑岩型矿床均出现于显生宙，特别是中生代和新生代，其次为晚古生代；（3）矿化在时间上、空间上和成因上与具斑状结构的中酸性浅成或超浅成小侵入体有关，如花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、石英斑岩等；（4）一般具有面型矿化蚀变，且分带性明显，硫化物大量出现，富含黄铁矿；（5）矿石具细脉浸染状构造；（6）角砾岩筒或角砾岩脉是重要的控矿构造形式。

斑岩型矿床具有重要的工业意义，是世界上铜和钼的最重要来源，锡的重要来源之一，同时斑岩型铀、斑岩型金矿床等也已显示出良好的潜力。斑岩型矿床还往往伴生有多种可综合利用的金属组分。

（一）斑岩型铜（钼）矿床

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，它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。斑岩型铜、钼矿床在工业上和成矿理论研究上，都具有十分重要的意义。

1. 成矿地质条件

（1）岩浆岩条件

斑岩型铜矿床在空间和成因上主要和钙碱系列的斑岩侵入体有关。主要岩石类型为闪长玢岩、花岗闪长斑岩、石英二长斑岩和花岗斑岩等。根据产出的地质环境及成因，斑岩侵入体可分为两种类型：一种是与火山活动有关的次火山岩，它们大多和安山岩、流纹岩类关系比较密切，形态多呈岩筒、岩颈、岩漏斗状。南美秘鲁、智利安第斯山脉的斑岩铜矿床大多属于这一类型；另一种是浅成的侵入岩，它们大多是多阶段复合岩体的晚期产物，有时成为独立的浅成小侵入体群，形态常呈岩株、岩瘤状，少数呈巨大岩基的分枝部分。我国的德兴、多宝山以及苏联、蒙古和美国西部的一些斑岩型铜矿床大多属于这一类型。

    含矿的斑岩侵入体出露面积一般不超过10km²，尤以小于1~2 km²者居多。美洲27个斑岩型矿床的岩体出露面积平均为1.96 km²，我国11个斑岩型矿床中有9个含矿岩体的出露面积<1 km²。

    含矿斑岩侵入体的化学成分以富钾为特征，K₂O一般大于Na₂O。矿化类型和岩体的酸性程度有关，据统计，SiO₂含量62~68％的斑岩主要形成铜矿床，SiO₂>68％的斑岩主要形成以钼矿为主的斑岩型矿床。

（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，但直接分布在深断裂带上的斑岩铜矿却为数不多，而多数分布于深断裂两侧的次级断裂构造系统中。有的分布在两组断裂交汇处，如城门山斑岩铜矿床；有的分布在断裂附近的背斜构造中，如德兴斑岩铜矿床。

    矿体受更次一级的构造，即岩体和围岩中的微裂隙（层间裂隙、片理、原生裂隙等）控制。另外，斑岩铜矿床的另一重要特征，是含矿侵入体及其附近常具含矿的爆发角砾岩体。据北美58个斑岩型铜（钼）矿床统计，含角砾岩的占70％，我国赣西北、豫西等地的斑岩型矿床中也发现有角砾岩体。

    角砾岩常呈筒状或脉状分布于斑岩体内或其附近，数量随深度增加而减少，下限可能为2~3km。角砾岩中常具金属矿化，甚至形成富矿。墨西哥的斑岩型铜矿床中，角砾岩型矿石的品位，较一般细脉浸染型矿石高几倍至十几倍。菲利普斯认为，这种角砾岩是由于挥发份从岩浆中逸出而引起的膨胀造成的。他指出，随着侵入岩浆结晶作用的发展和无水矿物的形成，液体岩浆变得更富于挥发份，从而导致其中蒸汽压力的增加，随着温度的下降和蒸汽压力的增加，液体岩浆便发生退化沸腾，随即逸出大量气体并产生猛烈地膨胀。在浅成侵入作用过程中，这种作用是在已凝固的侵入体外壳内发生的。当由于膨胀而产生的蒸汽压力超过侵入体外壳岩石的抗张强度时，便急速而广泛地引起岩石的角砾岩化。

（3）地层条件

围岩岩性对斑岩铜矿床的成矿有重要影响。当围岩为硅铝质岩石时，由于其化学性质稳定，不易被含矿溶液交代，所以矿化主要在岩体顶部集中，很少进入围岩。只有当围岩裂隙特别发育时，含矿热液不仅在岩体中聚集，还可沿裂隙进入围岩形成矿化。我国德兴斑岩型铜矿床的矿化主要分布在围岩中。当围岩为碳酸盐岩石时，在接触带还可形成接触交代矽卡岩型矿床，构成斑岩铜矿床和矽卡岩型矿床的矿床成矿系列。

2. 围岩蚀变及分带

   斑岩型铜矿床围岩以中心式面型蚀变为最常见。这类蚀变围绕侵入体中心呈同心圆状或椭圆状产出，直径可达几百米至几公里。各蚀变带的矿物组合常呈有规律地分布。Lowell等（1970）根据Kalamazoo（克拉马祖）矿床的蚀变，参照美洲27个斑岩矿床，提出了斑岩型铜、钼矿床的蚀变带模式，自岩体中心向外依次出现四个蚀变带（图6-10）：

图6-10  斑岩型矿床典型蚀变及其分带

（1）钾质蚀变带：蚀变矿物主要为黑云母和钾长石；

（2）似千板岩化蚀变带（石英-绢云母化带）：蚀变矿物主要为石英和绢云母；

（3）泥质蚀变带：蚀变矿物主要为高岭石、蒙脱石、石英；

（4）青盘岩化带：蚀变矿物主要为绿泥石、绿帘石、方解石。

    上述四个蚀变带并不是每个矿床都发育齐全的，但以石英、绢云母构成的似千枚岩化蚀变带，几乎在所有斑岩型铜矿中均广泛发育，其强度、范围和矿化的规模有直接关系。

    少数矿床的面型蚀变是以接触带为中心，向岩体和围岩两侧呈对称的环状分带，有人把这种蚀变称之为接触式面型蚀变，其分带特点与中心式类似，我国德兴铜矿是这类蚀变的典型代表。

3. 矿化特点

斑岩型铜矿的矿化和蚀变围岩的关系十分密切，矿石实际上就是矿化了的蚀变岩石。与上述蚀变带相对应，出现一定的矿化分带（图6-11），自内向外依次为低品位核→矿壳→黄铁矿壳→低黄铁矿壳，对应矿物组合为辉钼矿→辉钼矿+黄铜矿+斑铜矿→黄铜矿+黄铁矿→黄铁矿→黄铁矿±硫砷铜矿±砷黝铜矿±方铅矿±闪锌矿±自然金、自然银。主要工业矿体位于钾质蚀变带的外侧或石英-绢云母化带内。矿石品位一般较低，但矿化均匀，铜品位一般为千分之几，钼品位为万分之几。

    矿石的典型构造为细脉状和浸染状构造，二者往往相伴产出或有规律地过渡，从矿化中心往外呈浸染状→细脉浸染状→细脉状→脉状的变化趋势（图6-12）。矿化细脉长数厘

图6-11  斑岩型矿床典型蚀变及其分带        图6-12  斑岩型矿床典型矿石构造及其分带

米、宽数毫米，有的为硫化物，有的为含硫化物的石英细脉。也有呈致密块状构造和角砾状构造的矿石。

    斑岩型铜（钼）矿床的矿化类型、矿石组份及结构构造与蚀变围岩类型间的相互关系可归纳为下表（表6-2）。

表6-2 斑岩铜（钼）矿床的蚀变类型和矿化关系

4. 矿床成因

长期以来，认为斑岩型铜矿是典型的中温热液矿床。近年来，人们从不同角度广泛地研究了斑岩型铜矿的成因问题。气液包裹体测定，斑岩型矿床中黑云母化和钾长石化的形成温度为600~700℃；石英-绢云母化的形成温度为420℃左右；泥化蚀变为300~100℃；硫化物形成于350~250℃。显然，斑岩型矿床的形成，经历了高、中温热液阶段。成矿深度大多介于2~5km，成矿流体盐度高，工业矿体内可达40~76wt%NaCl。

图6-13 岩浆热液和地下水发生对流循环形成斑岩型铜矿床示意图（据Jensen，1981）

1-大气降水；2-壳状矿化带；3-岩浆热液

大量野外地质资料证实，与矿床有关的斑岩都和深大断裂有关。矿石中硫同位素组成接近于陨石硫，所以，一般认为斑岩和成矿物质均来自深部地壳或上地幔。典型的斑岩型铜矿床的主成矿期热液以岩浆来源为主，晚期有大气降水加入。但也有的斑岩型矿床的成矿物质部分或主要来自围岩，其主成矿期成矿热液以大气降水为主。大气降水对某些蚀变的形成及硫化物的大量析出起着积极作用。研究表明，钾质蚀变带系岩浆热液作用而成；似千枚岩化蚀变带则系岩浆气液和大气水综合作用的产物，泥岩化带也具有这样的形成特点。因此，认为斑岩型铜矿的形成，是上升岩浆热液和地下水发生对流循环的结果（图6-13），地下水不仅提供了部分成矿物质，而且由于其富含Na⁺、Cl^-、Ca²⁺等组份，还促进了矿石的沉淀和堆积。

1972年， Sillitoe提出了斑岩型铜矿床的板块构造成因模式，认为大洋板块俯冲于大陆板块之下，并向上地幔插入，海洋板块沿俯冲带发生了局部熔融，并沿着裂隙上升到地壳浅部，形成斑岩型铜矿床（图6-14），并认为铜质也来自俯冲的大洋板片，目前大西洋和太平洋的玄武岩中富含铜支持这样的推论。世界上巨大的斑岩型铜矿带大多分布在环太平洋区域，这一点也有力地支持这样的论点。

图6-14  斑岩铜矿床成因的板块构造模式

（据西里托，1972）

斑岩型铜矿床具有重要的经济价值，我国和世界约有一半左右铜矿资源来自斑岩型铜矿床，世界上最大的铜矿之一，如智利的丘基卡马塔和埃尔·特尼恩特都属于斑岩型铜矿床，在环太平洋成矿带、地中海-喜马拉雅成矿带中的斑岩型铜矿床尤为重要。

（二）富金斑岩型矿床

一些富金斑岩型矿床的金储量可达300~1500t，均发育于大陆和岛弧造山带中，其主要成矿时代可以是任何时代，但主要是新生代和中生代，更主要的是集中于第三纪。控矿岩浆岩主要为中酸性钙碱性和富钾钙碱性斑状侵入体，一般直径小于2km，在岛弧环境中同时代的安山质-英安质火山岩常见，在大陆环境中富钾钙碱性岩石常见。围岩蚀变同早期核部的钾化，岩体末端的似千枚岩化，晚期的绢云母化、高级和中级泥化蚀变发育。矿体主要受与侵入体有关的脆性构造控制，矿石以浸染状、细脉状构造为主，少量角砾状。矿石中金属矿物包括早期的斑铜矿-磁铁矿，中期黄铜矿-黄铁矿，晚期黄铁矿-赤铁矿，黄铁矿-硫砷铜矿，或黄铁矿-斑铜矿。矿化元素组合：中心为Cu-Au（Mo、Ag），外围为Pb-Zn（Ba、Mn）。金主要以自然金和银金矿形式赋存。最重要的富金斑岩型矿床主要在环太平洋带内，金的品位为0.3~1.6×10^-6。典型矿床如美国的宾汉姆（Bingham）和印尼的格拉斯堡（Grasberg）富金斑岩型铜矿。宾汉姆铜矿，矿石储量近3000Mt，为斑岩铜矿中之佼佼者，它含w(Cu)=0.73%，w(Au)=0.31×10^-6。Au金属量933t，属超大型金矿；90年代发现的印尼格拉斯堡斑岩铜矿，已探明矿石储量730Mt，w(Cu)=1.13%，w(Au)=1.22×10^-6，是超大型铜矿，Au金属量1599t，也是超大型金矿。

（三）斑岩型钼矿

斑岩型矿床中钼主要来自于斑岩钼矿（通常其Mo：Cu>1）和某些含有足以回收钼的斑岩型铜矿（通常其Mo：Cu<0.1），但以前者占主导地位。根据与斑岩钼矿有成因联系的斑岩体的成分和产出的构造环境，斑岩型钼矿为两种类型.。

一类斑岩型钼矿称为石英二长斑岩型，产于岛弧或大陆岩浆弧环境，与矿化有关的斑岩体为分异相对较弱的钙碱性岩浆岩（英云闪长岩、花岗闪长岩，二长花岗岩类），具低F含量，矿石的Mo品位低。蚀变分带和矿物组合与斑岩型铜矿相似，不见高硅蚀变核及云英岩化，可出现白钨矿而不见黑钨矿，常见较多的铜的硫化物，如银黝铜矿，铜可作为副产品，钼品位也较低（0.10~0.20%）。

另一类斑岩型钼矿床称为高硅富碱花岗岩-流纹岩型（又称克来迈克斯型（Climax）），最典型的例子是美国的Climax和Mt.Emmons-Redwell等斑岩钼矿床，产在大陆边缘构造环境或大陆边缘-弧后过渡环境，与矿化有关的火成岩为强烈分异了的流纹岩和碱性花岗岩，形成于造山作用的晚期阶段，具高的F含量，矿石Mo品位高（0.30~0.45%）。特征的矿物组合是辉钼矿+石英+钾长石+萤石+黄铁矿±黑钨矿±锡石±黄玉，不见白钨矿，矿带中可出现云英岩化和高硅蚀变核，伴生有菱锰矿、蔷薇辉石、锰铝榴石，矿体位于高硅、富碱、强烈分异的小岩株内外，岩体中常出现石英流纹岩，典型矿区有我国的陕西金堆城、河南上房、美国的克莱麦克斯、亨德逊等。

两类斑岩钼矿的蚀变分带大体上一致，且与斑岩型铜矿的类似，但其网脉状矿化要远大于浸染状矿化，钾质蚀变较强，在成因上岩浆热液起了更显著更重要的作用，极少例外。这些都有别于斑岩型铜矿。

（四）斑岩型钨矿

与矿化有关的火成岩为同熔型花岗岩类，如石英二长岩、二长花岗岩、花岗岩等。矿体或产于岩体及其围岩中，或受角砾岩筒控制。与矿化有关的蚀变主要有钾长石化、钠长石化、石英绢云母化、硅化和青盘岩化。金属矿物为白钨矿、辉钼矿，常与黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、钨铁矿、辉铋矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿共生，有时可出现萤石。矿体上部以钨矿化为主，下部以钼矿化为主。典型矿例有我国江西的阳储岭、广东的莲花山和加拿大的普莱森特山等。

（五）斑岩型锡矿

与矿化有关的火成岩为花岗斑岩、石英斑岩、石英安粗岩，英安岩、英安流纹岩，多属于次火山岩类，矿化常位于火山口及其附近。蚀变有两种类型，一为富硼型，自中心的石英-电气石核（含少量浸染状锡矿）向外逐渐过渡为绢云母-电气石化带、石英-绢云母化带、青盘岩化带，有时有泥质蚀变。矿化往往有角砾岩伴随，锡石和硫化物，特别是黄铁矿、黄锡矿、黄铜矿、闪锌矿和毒砂伴生，如玻璃维亚的波托西（含银），锡的成矿温度为400~200℃，盐度可达40wt%NaCl。另一类斑岩型锡矿为富氟型，中心蚀变为石英-钾长石-黄玉-萤石，向外为石英-绢云母化，深部可有云英岩化；矿石大多呈细脉浸染状，而以浸染状为主，可与大量硫化物伴生，与黄玉关系甚为密切，如我国广东的银岩、江西会昌的岩背以及湖南的野鸡尾（东坡矿田）。

（六）斑岩型铅、锌矿

矿床往往产于陆相火山盆地的边缘，矿化与次火山岩、花岗斑岩或粗安斑岩有关，出现于岩体上部和内外接触带；矿体呈似层状、透镜状，大致平行于接触带分布；矿石以细脉浸染状为主，局部为脉状和角砾状；金属矿物为方铅矿+闪锌矿+辉银矿+黄铁矿±黄铜矿±银金矿；面型蚀变以绿泥石化、石英-绢云母化为主，深部有钾化；成矿温度主要为260~180℃，热液含盐度中等，矿石中往往含银较高，可独立开采或综合利用。典型矿区为我国江西的冷水坑，安徽的黄屯。

从斑岩铜（金）矿→斑岩铜矿→斑岩铜钼矿→斑岩钨矿→斑岩锡矿，有关岩体的酸度趋于增加，源岩深度趋于变浅，岩浆体系的氧逸度趋于降低。因此，矿物组合与成矿元素的特征也有所变化。这些特点都表明绝大多数斑岩型矿床的成因与岩浆的形成和演化有较密切的联系。

斑岩型矿床常与矽卡岩型及浅成低温热液型金、银、铜、铅、锌的矿床，构成了一个火山岩地区矿床成矿系列，这个成矿系列的最大延深可达5~7km。在认识陆相火山岩地区矿床分布规律和进行矿床远景评价时，应该考虑这一成矿系列及侵蚀程度的影响。