1、銅金礦床成礦理論新發展聶鳳軍研究員談氧化鐵型銅-金礦床成礦理論 2008年 10月 21 日 作者 :張麗華 徐叢榮 編輯 :姜煥琴孟凡君有專家認為，隨著氧化鐵型銅-金礦床成礦理論模型的不斷完善和找礦勘查工作的不斷深入，以氧化鐵為主體的銅金礦床完全有可能取代以傳統硫化鐵為主體的銅多金屬礦床，成為銅、金、鈾、鈷、鉍、鈮和稀土元素以及其它金屬開發利用的對象，從而開創以氧化鐵為主體的銅金礦床時代。那么，氧化鐵型銅-金礦床成礦理論到底有哪些創新？對于我國新時期的新一輪地質找礦尤其是深部找礦又有什么現實意義？記者近日采訪了中國地質科學院礦產資源研究所礦床學專家聶鳳軍研究員。一、 20 世紀是硫化鐵型銅-

2、金礦床時代記者：據了解，進入21 世紀以來，礦床學研究有了新的進展。據說“氧化鐵型銅-金礦床”理論就是這種進展的代表之一。作為這方面的專家，請您分析一下這一理論提出的背景。聶鳳軍： 20世紀 70年代起，隨著一系列高新技術在地球科學領域的應用，找礦勘查活動獲得了巨大成功，其最明顯的標志就是在全球范圍內找到一大批銅金礦床。與此同時，人們也開始注意到，部分新發現礦床與傳統銅金礦床存在明顯差異。這些礦床包括：1975 年在澳大利亞南澳州發現的奧林匹克壩銅-金 -鈾礦床、1980年在澳大利亞昆士蘭州找到的斯坦銅-金礦床、1987年在智利發現的拉坎德拉利亞銅-金礦床、1988 年在澳大利亞找到的奧斯本銅

3、-金礦床、1991 年在澳大利亞昆士蘭州發現的歐內斯-享利銅-金礦床、1996年在巴西找到的薩洛博礦床。考慮到上述礦床含有大量低鈦磁鐵礦或赤鐵礦（含量大于20%） ，因此，部分學者將其稱之為氧化鐵型銅-金礦床。 在此之后，地質工作者對這類礦床的產出環境、地質特征、形成機制和找礦模型進行了系統的研究，并且發表了一批具有里程碑意義的論著，為提高氧化鐵型銅-金礦床成礦理論研究水平和推動此類礦床找礦勘查工作做出了貢獻。由于氧化鐵型銅-金礦床無論在產出環境和地質特征方面，還是在形成機理上都具有多樣性和復雜性的特點，因此， 人們對其類型的劃分尚存在不同的看法。這類銅-金礦床究竟是一種獨立的礦床類型，還是其

4、它類型礦床的變種？盡管地質學家在上述問題上爭議頗大，但是他們均認為，將含有大量氧化鐵（磁鐵礦或赤鐵礦）與含有大量硫化鐵（黃鐵礦或磁黃鐵礦）的銅-金礦床劃分開，對于重新認識金屬礦床的形成機理和有效指導找礦勘查工作具有重要的理論意義和實際意義。新認識金屬礦床的形成機理和有效指導找礦具有重要意義，請您給-金礦床”下個定義，并介紹一下我國在該領域的研究情況。聶鳳軍：氧化鐵型銅-金礦床主要指那種鐵氧化物（低鈦磁鐵礦和赤鐵礦）含量大于20%的銅-金（或銀、鈮、稀土元素、鈾、鉍和鈷）礦床。鑒于此類礦床具有規模大、品位高、多元素、埋藏淺和易采選等特點，因此，在過去25 年中，其成礦理論研究和找礦勘查工作備受國

5、內外地質學界關注。隨著傳統硫化鐵型銅多金屬礦床資源儲備量的急劇減少和已有老礦山周邊找礦勘查難度的不斷增大，人們必須尋找新的礦床類型和開拓新的找礦領域，進而緩解銅、金、鈾和其它金屬的供給矛盾。我國地質專家曾對氧化鐵型銅-金礦床的國外研究現狀進行過綜合性評述，并且討論了在一些重要成礦帶尋找此類礦床的可行性。盡管國內許多學者對氧化鐵型銅-金礦床的概念模型有了初步了解，也認識到此類礦床在未來成礦理論研究和找礦勘查工作中的重要地位，但是人們對于該礦床詳細的地質特征和形成過程所知甚少，對于如何確定此類礦床與單一鐵礦床的成因關系尚不十分清楚，對于如何去發現此類礦床還不知道從哪里入手。針對上述問題，我對澳大利

6、亞代表性氧化鐵型銅-金礦床進行了系統的野外地質調查，同時結合對此類礦床的成因理論的理解，對氧化鐵型銅-金礦床的地質特征、成因機理和找礦模型做了粗略研究。一般來講，單一鐵礦床和含銅、金（或鈾、鈮、鈷、鉍、銀、鉑族元素、 稀土元素）鐵礦床均屬氧化鐵成礦體系，其中單一鐵礦床和果表明， 在單一鐵礦床分布廣泛的地域很難找到大、中型氧化鐵型銅-金礦床。同樣， 在大型氧化鐵型銅-金礦床產出的地段也不會存在大、中型單一鐵礦床。根據上述狀況，我不贊成將單一鐵礦床劃歸為氧化鐵型銅-金礦床。盡管受成礦理論研究水平和現有知識積累不足所限，目前尚不能對氧化鐵型銅-金礦床進行合理和正確的分類，但是為成礦理論研究和找礦勘查

7、工作的方便，可根據與礦床有關侵入巖的類型，將其劃分為4 大類，即奧林匹克壩型、克朗克利型、帕拉博魯瓦型和白云鄂博型。其中前2 類礦床與鈣-堿性火成巖有關，后2 類礦床與火成碳酸巖有關。二、氧化鐵型銅-金礦床的地質特征記者： 既然可以定性為一類礦床，您能不能具體描述一下這類型礦床的地質特征？聶鳳軍：氧化鐵型銅-金礦床地質特征主要有以下幾點：1. 與容礦圍巖的關系：前人研究結果表明，氧化鐵型銅-金礦床可在不同地質時代和各種成因型的巖層（體）中產出，巖（體）層的成礦專屬性不是十分明顯。代表性容礦圍巖可以是低品位鐵礦層、條帶狀含鐵建造（BIF）或者富鐵巖石，也可以是鎂鐵質到長英質火山巖 或深成侵入巖，

8、還可能是一些片巖和片麻巖。無論是哪種巖石類型，若要成為氧化鐵型銅-金礦床的成礦主巖，還必須具備下述幾個條件：（ 1）滲透性好和易發生化學反應；（ 2）靠近深大斷裂及其次級構造；（ 3）與侵入巖體具有密切空間分布關系；4）角礫巖化和熱液蝕變十分發育；（ 5）地處明顯的氧化環境。2 .與侵入巖體的關系：許多大型或特大型氧化鐵型銅-金礦床的成礦作用均與大規模巖漿活動有關，其成礦主巖可以是火山巖，也可以是深成侵入巖或變質巖。一般來講，此類礦床的成礦作用與兩類巖漿活動有關。其一，與鈣-堿性巖漿活動具有密切成因聯系，如奧林匹克壩銅-金 -鈾礦床和克朗克利銅-金礦化集中區；其二， 與火成碳酸巖漿活動具有密切

9、成因聯系，如帕拉博魯瓦銅多金屬礦床和白云鄂博鐵-鈮 -稀土元素礦床。需要指出的是，與氧化鐵型銅-金礦床有關的鈣-堿性火成巖（火山巖和深成巖）大都是具雙模式地球化學特點的火山巖或侵入巖。在奧林匹克壩礦區及外圍，希爾塔巴A-型深成巖套主要由二長閃長巖和花崗巖所構成。相比之下，克朗克利銅-金礦化集中區范圍內的歐內斯-享利、斯塔瑞和來特寧-柯里克礦床均與磁鐵礦系列（ I 型）閃長巖和堿性花崗巖有關。盡管巴希薩洛博銅-金礦床與A-型花崗巖具有密切成因聯系，但是人們懷疑在其深部可能存在有二長巖、閃長巖或輝長巖侵入巖。大量研究結果表明，輝長質、閃長質和二長質巖漿活動及相關流體在氧化鐵型銅-金礦床的形成過程中

10、曾發揮過重要作用。基于上述認識，無論是在此類礦床成礦理論研究中，還是在找礦勘查工作中，均要注意這樣一個問題，即在中性到酸性火成巖中是否存在基性或超基性巖包體或巖塊以及代表性礦物組合。另外，在地表觀察不到大面積基性中性火成巖（深成巖、火山巖、巖脈帶） 的地域， 要對附近大面積分布的花崗巖類侵入巖進行詳細的巖相通過含學研究， 注意尋找鎂鐵質與長英質巖漿相互混合的結構構造。礦火成巖的巖相學和巖理學研究，人們將會查明巖漿活動與氧化鐵型銅 -金礦床成礦作用的關系，進而為找礦勘查指明方向。3 .與斷裂構造的關系：前人研究結果表明，氧化鐵型礦床大都在古大陸邊緣分布，特別是沿古大陸向拉張性大陸弧較換的部位產出

11、。其空間展布形態與多期次活動的條帶狀斷裂有關。拉張性和走滑斷裂為深源巖漿及相關流體的上侵（涌）和大氣降水（地表水）的下滲提供了有利通道。盡管各類礦床無論在產出深度上，還是在分布形態上均存在一定的差別，但是它們的主導控制因素為各種不同級序和不同形式的斷裂構造。代表性構造形跡主要包括：（ 1） 斷層與高滲透性地層單元交匯處；（ 2） 張裂斷層的凹凸部位；（ 3） 逆掩斷層內部及旁側；（ 4）韌、脆性剪切帶的分枝處；（ 5）各種褶皺的核部；（6）高、低滲透性地層單元的接觸部位。無論是澳大利亞奧林匹克銅-金-鈾礦床和克朗克利銅-金礦化集中區，還是南非的帕拉博魯卡銅多金屬礦床和巴西的薩洛博銅-金礦床，它

12、們的底部要么產出有漏斗狀角礫巖筒（帶）及相關熱蝕變帶，要么出現陡傾的條帶狀斷裂帶，要么存在有地球物理（重、磁和激電）異常。其中含赤鐵礦的角礫巖筒（帶）代表了成礦流體重金屬元素發生卸載的部位。相比之下，含磁鐵礦的鉀化蝕變帶代表了成礦流體的補給帶。4 .與角礫巖筒（管、墻、帶）的關系：對于大多數氧化鐵型銅-金礦床來講，其最明顯的一個鑒別標志就是，與角礫巖帶具有密切的時空分布關系。銅-金礦化可在不同形成時代、各種成因類型和不同幾何形態的角礫巖帶（筒、管、墻）內呈似層狀、板條狀、條帶狀、脈狀、帶狀、網脈狀和透鏡體狀產出。這些角礫巖筒（帶、管）的出露面積變化范圍較大，深度可達千余米。在剖面上，這些角礫巖

13、筒（管）可以是平緩的，也可以是陡傾的，可以是單相的，也可能是多相的。角礫巖大多呈灰色、黑灰色、 綠色、 斑雜紅色到紅色，主要由角礫（各類巖塊和氧化鐵塊體）和膠結物（巖屑，礦物碎屑和銅-鐵硫化物）構成。角礫大都呈不規則棱角狀，磨圓度較差，一般為1 平方厘米到數百平方米。從角礫帶的中心到邊部，巖石類型依次為角礫巖、角礫巖化圍巖和弱碎裂化巖體（或地層）。在剖面上，角礫巖帶底部為角礫巖化巖體（層），中部為原位角礫巖，上部為發生過一定位移的角礫巖。盡管各個礦床的礦物組份變化很大，但是主要礦物、次要礦物和脈石礦物的種類大體相似，并且與斑巖型和火山成因金屬礦床存在較明顯差別。氧化鐵型銅-金礦床熱液蝕變分布廣

14、泛，并且與斑巖型礦床和火山成因礦床存在明顯差別。三、多期構造-巖漿活動為成礦提供了空間條件、熱力條件和動力來源記者：眾所周知，不管是哪類礦床，其成礦都需要特定的條件或環境， 比如它的流體來源、形成機理等等，這些條件缺一不可。那么，氧化鐵型銅-金礦床是如何形成的，或者說要形成氧化鐵型銅-金礦床，需要哪些成礦條件？聶鳳軍:關于氧化鐵型銅-金礦床的流體來源和形成機理目前主要存在以下3 種不同的認識，既巖漿流體說、地表/盆地流體說和變質流體說。 前者被稱為巖漿成因理論，后兩者被稱之為非巖漿成因理論。加拿大礦床學專家甘地2007年指出，氧化鐵型銅-金礦床的形成過程與深位斷裂構造作用和大規模巖漿活動具有密

15、切成因聯系，前者為火成巖漿及相關流體的上涌提供了通道，后者為成礦流體對流循環提供了驅動力和物質來源。上述推論的主要地質證據有：許多氧化鐵型銅-金礦床的成礦流體無論是在溫度和鹽度上，還是在物質組份上均與巖漿熱液流體相似。一般情況下，在巖漿流體沿有利構造通道上涌過程中，它將會與下滲的大氣降水、盆地水（鹵水）和其它種類流體發生混合作用，并且對早期形成的蒸發巖、紅層和含鐵礦層進行淋濾，萃取和交代。上述各種流體混合效應和水-巖作用可導致流體中成礦組分進一步富集，同時， 在構造有利地段形成具有工業價值的礦體。 盡管蒸發巖和紅層可對此類礦床的成礦作用產生重要影響，但是它們的產出規模或者是否存在并不是氧化鐵型

16、銅-金礦床成礦作用發生的必要條件。對于大多數氧化鐵型銅-金礦床來講，同成礦期 A-型花崗巖和堿性侵入巖不僅是氧化鐵型銅-金礦床成礦物質的供給源和“搬運機”，而且也是成礦流體對流循環的“發動機”。與巖漿成因理論相比，部分學者認為，盡管巖漿活動為氧化鐵型銅 -金礦床的成礦作用提供了熱力和動力來源，但是并沒有帶來多少成礦物質。這種推論的主要地質依據有兩條，其一，與此類礦床有關的侵入巖的巖石類型變化較大，不存在特定的巖石成礦專屬性；其二，大面積分布的鈉長石和方柱石表明，富鈉流體與圍巖發生過一定規模的水-巖作用。另外，對全球范圍內36 處氧化鐵型銅-金礦床的調查結果表明，在19 處礦床的容礦圍巖中或者附

17、近找到了富鈉質和金屬元素的沉積巖，因此， 大規模的富鈉質流體很可能來自沉積巖，而不是火成巖。一般來講，鎂鐵質、 長英質和堿性巖漿以及相關流體對沉積巖（紅層和蒸發巖）的交代和烘烤作用可以產生富鈉的熱液流體，這種受熱流體可從圍巖中淋濾和萃取出大量的鉀、鐵、銅、金和鈾及其它成礦組份。同時，多期構造-巖漿活動不僅為上述流體的對流循環提供了空間條件，而且提供了熱力和動力來源。這種氧化度和溫度均較高的成礦流體，可沿滲透性較好的角礫巖帶和斷裂帶進行運移，當其與還原性流體發生混合時，即可發生大規模物質沉淀，并且形成具有工業價值的鐵-銅 -金礦床。需要提及的是，矽卡巖型礦物集合體和鉀化蝕變帶常出現在部分氧化鐵型

18、銅-金礦床中，前者與巖漿對圍巖的變質交代作用有關，后者則是含鉀熱液流體對圍巖中鎂鐵質礦物交代的產物。記者：一種理論的出臺，除了它的學術價值外，在當前無疑更需要它對地質找礦具有現實的指導意義。現在的問題是，要找到這樣一種礦床，需要找尋哪些特征，具體來說有哪些找礦標志？聶鳳軍：從找礦的角度看，概括起來，尋找“氧化鐵型銅 -金礦床”應當注意以下 12 個標志。產出環境：呈現張性構造特征的古大陸邊緣俯沖帶（各類巖漿弧） 或具有擠壓構造特點的克拉通盆地（裂谷、張裂帶）容礦圍巖：大多數礦床為元古代、中生代和新生代火山-沉積巖，局部地段見有紅層和蒸發巖。侵入巖：與A 型、 I 型或磁鐵礦系列侵入巖有關，主要巖石類型有輝長巖、閃長巖、二長巖、花