铁氧化物_铜_金_IOCG_型矿床_基本特征_研究现状与找矿勘查

铁氧化物_铜_金_IOCG_型矿床_基本特征_研究现状与找矿勘查 铁氧化物铜2金矿床与斑岩铜矿的构造控制及岩浆作用 1 ,2 2 李建旭, 方维萱 (() 11 中国地质大学 北京地球科学与资源学院 , 北京 100083 ; )21 有色金属矿产地质调查中心北京资源勘查技术中心 , 北京 100012 ( ) 摘 要 : 铁氧化物2铜2金 IOC G矿床与斑岩铜矿 , 因规模大 、经济价值高而成为重要勘查目标 。 智利洋壳俯冲边缘汇聚了世界超大 型斑岩铜矿和 IOC G 矿床 , 构造 岩浆演化形成明显磁铁矿2磷灰石 、 IOC G、斑岩铜金 、斑岩铜钼的成矿演化序列分带 , 大量钙碱性岩浆活动及同时代火成岩是重要成矿基 础 。岩浆侵位和流体演化是形成 IOC G 及斑岩型矿床的主要机制 , IOC G 矿床浅部角砾岩筒具有斑岩矿 化蚀变特征 , 与富金斑岩型铜矿有更加相似的特征及过渡性 , 在勘查中要重视构造 、岩相和蚀变研究 。 关键词 : IOC G 矿床 ; 斑岩矿床 ; 岩浆岩 ; 构造控制 + () 中图分类号 : P6111 1 3 文章编号 : 1004 - 4051 201110 - 0057 - 05 文献标识码 : A Control of structure and magma f or Iron Oxide2copper2gol d and porphyry Copper2gol d deposits 1 ,2 2L I J ian2xu, FA N G Wei2xua n (() 1 . School of Geo science s a nd Re so urce s , China U niver sit y of Geo science s Beijing, Beijing 100083 , China ; )2 . China No n2Fer ro us Metal s Re so urce Geolo gical Survey Beijing Branch , Beijing 100012 , China ( ) Abstract : Iro n o xide2copper2gol d IOC Ga nd po rp hyr y copper depo sit s are all impo rta nt explo ratio n tar get due to t heir la rge2scale , high eco no mic val ue . They are to get her generated in Chile subductio n2relat2 ed co ntinental ma r gin , incl uding t he wo rld’s la r ge copper po rp hyr y depo sit s , a nd have a sha rp mi neraliza2 tio n sequence in sp ace2ti me f ro m magnetite2apatite , IOC G , po rp hyr y copper2gold to po rp hyr y copp er mo2 lybdenum depo sit s wit h tecto nic2magmatic evol utio n. L ar ge number of calc2al kaline magmati sm a nd co ntem2 po ra r y igneo us rock s are a n impo rt ant fo undatio n fo r fo r mtio n of mineralizatio n. Shallo w breccia pip es of IOC G depo sit s sha re wit h t he alteratio n f eat ure s of po rp hyr y copper depo sit s. Gold2rich po rp hyr y copper depo sit have so me simila r cha racteri stic s a nd mo re t ra nsitio nal relatio n to po rp hyr y depo sit s due to t he key f acto r s of evol utio n of magma int r usio n a nd f l uid. It i s nece ssar y to p ay mo re at tentio n to st r uct ure a nd al2 teratio n of rock s during t he explo ratio n. Key words : IOC G depo sit ; po rp hyr y coppe depo sit ; magma ; co nt rol of st r uct ure ( ) 铁氧化物铜2金 IO C G矿床提出以来 , 很快 , 但相对于斑岩铜矿 , IO C G 矿床研究程度 空分布 相对偏低 , 在部分 IO C G 矿床中 , 矿化作用与斑岩 ( ) 引起重视 , 因 规 模 大 通 常 100 万 , 1000 万 t 、 [ 2 - 4 ] 铜矿具相似的岩浆活动及岩浆热液流体特征, ( ) 品位高 Cu 1 %,3 %、经济价值高成为重要勘查 智利 IO C G 矿床与斑岩铜矿矿床分布与构造演化有 目标 , 是 继斑 岩 铜矿 、块状 硫化 物 矿 、浅 成 低 温 密切关系 。本文对智利斑岩铜矿和 IO C G 矿床的构 热液型金矿之后矿床学研究和勘查 的又 一 个新 高 造 、岩浆作用及 其 关 系 进 行 了 初 步 探 讨 , 以 期 指 [ 1 ] 导实际勘查工作 。 潮。IO C G 矿床与斑岩铜矿在全球都有广泛的时 1 铁氧化物铜2金矿床与斑岩铜矿床概述收稿日期 : 2011 - 06 - 25 11 1 铁氧化物铜2金矿床基金项目 : “十一五”国家科技支撑 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目 : 《危机矿山接替资 ( ) IO C G 矿床是含有大量铁氧化物 , 并共 伴源勘查技术与示范研究》东川2易门铜矿山深部及外围勘查技术及 生 有 Cu 、A u 、Mo 、A g 、Co 、R E E 等 的 一 类 矿 ( ) 示范研究课题 2006BAB01B09 ; 财政部海外风险勘探基金项目床 , 形成 于 洋 壳 俯 冲 、陆 内 裂 谷 等 伸 展 构 造 背 和北京勘技中心联合资助 ( ) 作者简介 : 李建旭 1968 - , 博士 , 高级工程师 , 从事境外矿产 勘探开发 。 [ 5 - 6 ] 目前还没有严格的定义 。在全世界从太古 景,( ) 通讯作者 : 方维萱 1961 - , 研究员 , 博士生导师 。 侵入岩杂体有关 , 矿体 赋存 于 岩体 及接 触 带或 围 IO C G 矿床分布于西部海岸山带的中生代岩浆 带 。 () 岩中 , 形 态 复 杂 , 呈 脉 状 、层 板 状 、透 镜 状 、角 弧2弧后盆地 12S? ,33S?, 分为中2晚侏罗 IO C G 带砾状 、块状 、群 脉 状 。碱 质 蚀 变 发 育 , 从 下 部 到 和早白垩 IO C G 带 , 新生代也有少量分布 。斑岩 铜上部形成明显的蚀变 分 带 。深 部早 期形 成 钠钙 蚀 矿主要分 布 于 16S? , 39S? 的 五 个 南 北 向 成 矿 变 , 矿 物 组 合 为 钠 长 石2磁 铁 矿2阳 起 石2磷 灰 石 ; 带 : 早石碳纪2晚二 叠 纪 、晚 白垩 纪 、古 新世 、上 中浅部为钾化蚀变 , 主 要 有黑 云母 + 钾 长 石 + 磁 始新世2下渐新世 、中2上中新世 。大型斑岩铜矿主 铁矿 + 黄铁矿 + 黄铜矿 ; 浅表蚀变为钾长石2白云 要产于上始新世2下渐新世及中2上中新世 , 有斑岩 ( ) 母 ?绿泥石 ?碳酸盐 绢云母蚀变, 浅部常发育 大铜金 、铜钼矿床 。矿 床 形 成 及 成 矿 带 的 分 布 与 洋 () 量粗晶方解石脉 带。金属矿物主要有磁铁矿2 壳俯冲机制 、构造 、岩浆演化有密切关系 。 赤铁矿2黄铜矿2辉铜矿2斑铜矿 。 [ 2 - 3 ] 虽然 IO C G 矿床究竟形成于岩浆作用还是 [ 7 ] 非岩浆作 用尚 无定 论 , 但 侵 入岩 的作 用 是 肯 定 的 。不管是做为 物 源 或 是 热 源 , 初 始 的 流 体 相 似 [ 4 ,8 ] 于斑岩系统具有岩浆热液特征。氯和锶同位素 说明 , IO C G 流体源于岩浆分异过程并有少量混合 37 (δ) 成因 Cl = + 01 2 ‰,21 1 ‰, 具有比斑岩铜矿 37 [ 9 ] (δ) 更多的幔源组成 Cl = 0 ?01 5 ‰ 。 11 2 斑岩铜矿 斑岩铜 矿原 意指 与 强烈 绢云 母 和 硅 化 、中 酸 性斑岩有关 的 细 脉 浸 染 型 铜 矿 , 以 规 模 大 、品 位 低为特征 。主要分布于环太平洋成矿带 、特提斯2 喜马拉雅成矿带和中亚2蒙古成矿带 。超大型矿床 与小的斑岩浅成侵位 隐 爆作 用有 关 。矿 床 赋存 于 含矿侵入斑 岩 、围 岩 及 后 期 的 角 砾 岩 筒 , 单 个 矿 ( 体形态简 单 、规 模 巨 大 如 丘 基 卡 马 塔 : 矿 体 长 ) 3500 m , 宽 1200 m , 深大于 1000 m; 氧 化 矿物 形 ( ) 成次生富集带 , 红帽及绿帽 次生淋滤带发育 , 图 1 智利 IOC G 及斑岩铜矿分布图 铜品位 1 %左 右 , 钼 01 3 %, 01 4 % , 还 有 少 量 的 [ 15 ] () 据 Ca mo s F , 2003 修编金 、银 、铂族元 素 。蚀 变 环 绕 含 矿 斑 岩 体 , 自 内 而外依次为早期钾硅酸盐化带 ?石 英绢 云 母化 ? 3 构造演化与成矿控制 晚期的高级泥化带 。 普遍认 为斑 岩铜 矿 是岩 浆成 智利从中生代开始经历了四个构造演化阶段 ,因 , 形 成 于 洋 壳 [ 10 - 11 ] ( 对应 四 个 岩 浆 弧 : 侏 罗 纪2早 白 垩 纪 200Ma ,俯冲或陆2陆碰撞造山过程。但超大型斑岩铜 ) ( ) 120Ma、山间盆地 120Ma,80Ma、晚侏罗纪2早 ( ) 矿形成于板块汇聚缝合带 如智 利并 受 大型 基 () 第三纪 73Ma,35Ma、位于前科底来拉的现代岩 底构造控 制 , 岩 浆 来 源 于 俯 冲 作 用 的 洋 壳 板 片 、 ( ) 浆弧 < 23Ma。洋壳俯冲作用经历了从马利亚那 下地壳及上地幔的部 分 熔融 , 上侵 过程 中 有地 壳 [ 12 - 14 ] 型到智利型的转变 , 在约 80Ma 后成为转折点 , 形 混染。 (成两个构造应力阶段 : ?侏罗纪2中白垩世 200Ma 2 智利 IO C G 矿床与斑岩铜矿时空分布 ) ,90Ma 扩 张2转 换 扩 张 机 制 ; ?晚 白 垩 世 后智利安第斯 型 活动 大陆 边 缘聚 集了 世 界最 大 () 90Ma汇聚速率或俯冲角度的变化及斜向俯冲作 ( ) 的超大型斑岩铜矿和 IO C G 成矿带 图 1, 形成 用形成复杂的变形机制 , 扩张及挤压相间出现 , 以 明显的时空分带 。中生 代强 烈 扩张 下岩 浆 弧及 弧 [ 16 ] 挤压为主造 成 地壳 增厚。对 应岩 浆弧 及 应力 变 ( ) 后盆地阿塔卡玛断裂 A t aca ma控制了 IO C G 矿 化 , 形成了 IOC G 成矿带和斑岩型成矿带 。 () 床 , 新生代岩浆弧西部断裂 Do meyko控制了斑 矿带分 布与 板 块俯 冲及 构 造演 化 相 关 , 是 不岩成矿带 。从西到东时代变新 , 形成磁铁矿2磷灰 59 第 10 期 李建旭 , 等 : 铁氧化物铜2金矿床与斑岩铜矿的构造控制及岩浆作用 IO C G 矿床 属磁铁矿系列 。斑岩成分属准铝质2过铝质 , IO C G 同阶段 、不同应力下的结果 。通常认为 () 矿床为准铝质 图 2C, 说明侵入岩体具有相同的 形成于扩张 机 制 , 斑 岩 铜 矿 形 成 于 挤 压 机 制 , 均 产出于板块 俯 冲 带 上 盘 。在 俯 冲 作 用 下 , 应 力 场 组成或来源 , 但斑岩铜 岩 体受 到更 多 的地 壳混 染 内同时存在应力挤压 和 应力 松驰 区 , 而 非 扩压 和作用 。岩石中有 较 多 的 普 通 辉 石 、角 闪 石 和 磁 铁 松驰交替出 现 。扩 张 地 段 、构 造 弱 化 带 是 矿 床 形 矿 。说明这种形成于俯 冲 过程 的钙 碱 性岩 浆有 较 成的有利地 段 , 矿 床 呈 带 状 分 布 , 成 群 集 中 于 走 多的挥发份及高氧 化态 , 是形 成铜 金 矿化 的有 利 滑断裂旁 侧 及 两 组 断 裂 交 汇 处 条件 , 如 菲 什 尔 断 裂 ,, 与矿床中 较 多 磁 铁 矿 及 石 膏 相 吻 合 。据 研 - 14 - 8 究斑岩岩浆系统 fo= 10 , 10 , 热液系统 fo控制了潘帕诺特 、阿布 拉及 魁 北雷 德布 兰 卡等 铜 2 2- 24 - 11 = 10 ,10 , 高氧逸度是金 、铜等成矿元素进 矿 , 断层东侧破 碎 带 中 形 成 丘 基 卡 马 塔 矿 床 , 大 [ 17 - 18 ] 入岩浆熔体的主要机制。在演化初期 , 岩浆 型 Ca ndela ria2Punt a del Co bre 、Ma nto ve r de 矿 田热液系统中有大量的 HO 及 CO, 铜作为一兼容2 2 均位于阿塔卡玛断裂 次 级走 滑断 裂 , 在 科 皮亚 波 ( ) 高氧逸度下以 SO或 , 容易产生富铜流体 , 元素 Copia ó形成矿集区 。3 者硫酸盐存在的硫 , 有 利 于在 低分 异 钙碱 性岩 浆 4 岩浆作用与成矿 深 系统中形成铜金矿化 。, 智利安第斯边缘的低角度俯冲 、快速挤压 源岩浆强烈活动形成大量侵入岩及火山岩是矿床成 41 3 岩浆侵位与矿化 IO C G 矿床与斑岩铜矿因不同岩体侵位机制而 矿重要基础 。矿床均明显与侵入岩体有关 , 岩浆的 具有不同 成 矿特 征 。岩 浆侵 位 深 部 形 成 IO C G 矿 高氧化性 、侵位机制及流体演化使斑岩铜矿和铁氧 化 , 而在浅部呈部分斑岩矿化 。IO C G 矿床中 , 岩 化物矿床有共同的成矿特征 , 但又明显不同 。 浆侵位深度 41 1 侵入岩及成矿时代2 , 15 k m , 明显大于超 大 型斑 岩铜 矿 () 的浅成斑岩 2,3 k m, 深大断裂贯通地表形成开 侵入岩体源 于 下地 壳或 上 地幔 并与 矿 化具 同 放空间 , 斑岩铜矿在浅 部 形成 封闭 空 间发 生隐 爆 时代特征 。与斑岩有关的成矿岩体为新生代酸2中 作用 。早 白 垩 世 深 成 岩 体 静 岩 压 力 范 围 11 5 , 酸性浅成侵 入 体 , 是 由 早 期 闪 长 岩 、花 岗 闪 长 岩 [ 23 ] 3 k ba r 大于斑岩铜矿最大 01 5,1 k ba r , 释放能量及花岗岩 侵 入 后 进 一 步 演 化 而 成 , 有 花 岗 斑 岩 、 ( 不足 , 难以破坏厚 的 上 覆 盖 层 形 成 高 裂 隙 带 斑 石英二 长 斑岩 、英安 斑岩 、粗安 斑 岩 等 。丘 基 卡 马塔矿 床 的 成 矿 岩 体 为 第 三 纪 渐 新 世 花 岗 斑 岩 , 岩矿床裂 隙 密 度 > 300 条/ m , IO C G 矿 床 < 50 , 其底板岩石及围岩也 是 一套 酸性 侵入 岩 。特尼 恩 ) 100 条/ m, 所以流体可能沿先存的裂隙流出 , 在特矿床的成矿岩体为第三纪上新世的石英闪长岩 、 ( ) 构造的交 叉口 、构造2岩 性界 面 Ca ndela ria 、转 英安斑岩 , 底板岩石为晚白垩世2早第三纪安山岩 。 ( ) ( 换断层 Salo bo 或压性断裂的层间构造 Ma nto IO C G 矿床岩体主要为中基性辉长岩2闪长岩2花岗 闪长岩2石英闪长岩2花岗岩等 。矿床产出于同时代 ) Ver de产出 。大型 IO C G 矿床浅部常有较多的热 ( ) 的岩体 Ma nto s Bla nco s , Ol ympic Da m或围岩 液角砾岩筒或细脉 , 说 明 局部 存在 超 压力 与斑 岩 ( ) 中 Ca ndela ria , Ma nto Ver de 。如 与 Ca ndela ria 铜矿有相似 的 构 造 压 力 条 件 , 发 生 绢 云 母 化 、绿矿床有关的科波亚波岩体为辉长岩2花岗闪长岩2闪 泥石化 、绿帘石和碳酸 盐 化及 较多 赤 铁矿 和铜 金 (( ) 长岩2花岗岩2二长岩 97Ma ,119Ma与矿化 , 矿化 , 但通常缺乏网脉状石英脉 。 ) 115Ma有同时代关系 , 在 Ma nto ver de 矿床矿化 1 4 4流体与矿化 ( ( ) ) 发生于 117 ?3 Ma , 121 ?3 Ma 与 Sier ra 斑岩铜矿与 IO C G 矿床流体具有相似的岩浆来 流体演化机制可能是造成其差异的重要原因 。 源 , ( )斑岩铜矿由富含挥发份的岩浆冷却 结 晶产 生岩 浆 120Ma , 127Ma 深 成 闪 长 岩 岩 体 Dieciocho 热液 , 由于减压二次沸 腾 作用 产生 超 盐度 流体 和 同期 。[ 24 ] 蒸汽相 , 后期外成流体加入混合, 是形成铜金 1 2 侵入岩成分与矿化 4( ) 矿化的主要机制 。Polla r d 2006认为 , IO C G 矿 ( 重要 矿 床 侵 入 岩 体 地 球 化 学 Ca ndela ria 、床初始岩浆相似于 斑岩 系统 , 在流 体 出溶 或岩 浆 )Ma nto s Bla nco s 和 El Sal va do r 、Ch uquica mat a 结晶过程中不混溶作用形成高盐度 、高 CO、富铜 2 的 CO- HO - Na Cl 流体 , 流体包裹体数据说明 2 2 深成岩体在 SiO- NaO + KO 图中 , 大都 表明 , 2 2 2 有超盐 度 流 体 的 存 在 并 含 有 较 多 磁 铁 矿 或 石 膏 , ( ) 在 SiO2 分为亚 碱 性 , 少 部 分 为 碱 性 图 2A ; 2 () K2 O 图中 图 2B, 大部分为钙碱性2高钾钙碱性 , CO有利于流体中金的迁移 , 后期有盆地流 大量 2 科波亚波岩体部分为 高 钾系 列并 有利 于 矿化 , 均 致斑岩铜矿和 IO C G 矿床之间呈现不同的蚀变 特 IO C G 矿床 , 形成深部钠钙或钾钙硅酸 过渡 。而在 征 , 但同时又有 一 定 的 遗 传 关 系 。斑 岩 铜 矿 经 历 盐蚀变到浅部的非硅质富含铁氧化 物 和碳 酸盐 的 了早期岩浆阶段和晚 期 大气 水阶 段 , 早 期 主要 为 蚀变 。铜金矿化形成及 规 模大 小关 键 因素 是硫 来 [ 25 ] 岩浆成分高盐度的流 体 , 含 有 较高 浓度 的 铜等 金 源。IO C G 形成于深部 , 深部磁铁矿结晶可产生 属 , 由于流体很 难 发 生 不 混 溶 作 用 , 难 以 形 成 铜 部分还原硫及铜金 矿化 , 在上 部外 来 硫的 参与 下 的富集 , 随流体向中性演化产生黑云母 ?钾长石2 形成赤铁矿 、铜金矿化 。 (图 2 岩石系列判别图 数据引自参考文献 [ 19 - 22 ] [ 30 ] ( ) 5 认识与结论 与磁铁矿2磷 灰石 矿床 128 Ma , 110 Ma 有 更 加密切的时空关系和相似的成矿特征 , 磁铁矿2磷 研究表明 , 富 金 斑 岩 型 铜 矿 与 高 氧 化 、演 化 程度低的花岗质 、闪长 质岩 浆 及同 期中 基 性火 山 灰石矿床大部分含 有少 量铜 金 , 形 成 于岩 浆弧 的 [ 26 ] 岩有关, 与 IO C G 有相似的环 境 、矿 物 和蚀 变 偏基性侵入岩的岩 浆喷 溢作 用 , 向 上 过渡 为富 含 及时空关系 。IO C G 成矿带有部分斑岩铜金矿 , 在 赤铁矿的 IO C G 矿床 。 总之 , IOC G 与斑岩铜矿均形成于板块汇聚构 斑岩铜矿带也有少量 IO C G 矿床 , 暗示有某种更为 亲近的过渡关系 , 晚白垩世2古新世成矿带可能代 造岩浆演化过程 , 中生代处于扩张阶段形成 IOC G 表了这种过渡 。赋存有 大量 电 气石 化角 砾 岩富 金 矿床 , 晚白垩纪2古新世扩张2挤压转换期弧后盆地 ( ) 抬升 , IOC G 矿床成矿作用减弱 , 向斑岩铜矿演化 的斑岩 铜 矿 如 Inco de O ro , 相 比 于 斑 岩 铜 钼 矿 形成富金的斑岩铜矿 , 富金斑岩型 铜 矿 硅 化 、绢 英 岩 化 发 育 较 弱 或 , 新生代强烈挤压产生大规模 者范围较窄 , 矿化由上 部较 富 的含 铜赤 铁 矿向 下 的斑岩铜钼矿化 , 最终形成磁铁矿 、磷灰石2IOC G2 [ 27 ] () 富金斑岩型2斑岩铜钼矿床系统及分带 图 3。 变为磁铁矿 , 深部碱质蚀变有较多的铁氧化物, 蚀变规律由深到浅相似于 IO C G 矿床 。斑岩深部为 () 角闪石 阳起石2钠长石或奥长石及磁铁矿 ?透 辉石的钙2钠硅酸盐蚀变矿物组合 , 钾硅酸盐蚀变 伴生阳起石及绿帘石 、碳酸 盐 化并 发育 硬 石膏 及 ( ) 热液磁铁矿 体积 3 %, 10 %。从时代上看 , 也 更接近于 IO C G 矿床 , 如 A ndacollo 斑岩铜金矿床 ( ) 赋存于闪长岩2花岗闪长岩 87Ma , 130Ma , 铜 01 7 % , 金 01 25g/ t , 与 外 围 的 曼 陀 型 铜 银 矿 床 有 [ 28 ] 密切关系。Trop eznó 矿床被认为可能是斑岩铜 [ 29 ] 矿与 IO C G 矿床的过渡类型。矿床早期富含 Fe 和 Ca 的岩浆热液 , 具有斑岩铜矿的流体特征 , 并 图 3 IOC G 矿床与斑岩铜矿的构造演化过渡关系 ( ) 在下部形成 K2 Ca蚀变带 , 由浅到深磁铁矿增 加 ; 流体在浅部发生隐爆产生角砾岩筒及 Ca2Fe2 K 由于岩 浆弧 快 速抬 升 , Sillitoe 认 为 IO C G 矿 矿化蚀变 , 流体不混溶形成铜2金2钼矿化分带 , 后 床浅部的斑岩系统部分已剥蚀掉 , 缺少足够证据 ,期有盆地流体的叠加作用 。 其遗传关系目前尚 不清 楚 。进 一步 研 究钙 碱性 岩 相比于斑岩铜矿 , 中生代海岸山带 IO C G 矿床浆形成机制 、铜2金元素富集过程 , 从整个钙碱性 61 第 10 期 李建旭 , 等 : 铁氧化物铜2金矿床与斑岩铜矿的构造控制及岩浆作用 of t he So ut her n Cent ral A nde s. 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