斑岩铜矿成矿条件及其与埃达克岩的关系_王洪荣.pdf

2020年第11期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-05-14修回日期 2020-05-18 作者简介 王洪荣 （1982-） ， 男 （汉族） ， 四川仪陇人， 工程师； 现从事资源勘查技术工作。 斑岩铜矿成矿条件及其与埃达克岩的关系 王洪荣* （江西省核工业地质调查院， 江西 南昌 330038） 摘要 斑岩铜矿的成矿条件主要有提供金属Cu元素的源区， 高盐度、 低密度的富水流体， 高氧逸度 的岩浆环境等。斑岩铜矿与埃达克岩关系密切， 含矿斑岩大多具有埃达克岩亲和性， 埃达克岩成岩 过程容易满足斑岩铜矿的成矿条件。三种成因的埃达克岩易形成斑岩铜矿 由俯冲板片部分熔融形 成的O型埃达克岩， 由地幔底侵加厚下地壳部分熔融成因的C型埃达克岩， 以及由加厚下地壳拆沉 部分熔融成因的C型埃达克岩。 关键词 斑岩铜矿； 成矿条件； 埃达克岩 中图分类号 P61 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202011-0185-03 1概述 斑岩铜矿是与中酸性浅成侵入岩有关的、 细脉浸 染状的热液型硫化物铜矿床。近年来， 随着一类被称 为埃达克岩的中酸性岩浆岩的发现， 斑岩铜矿与埃达 克岩之间的联系成为研究的热点。笔者统计了我国金 属量在50104t以上的15个大型斑岩铜矿， 其中11个 与埃达克岩有关。 2斑岩铜矿的主要成矿条件 2.1物质来源 关于斑岩铜矿的成矿物质来源， 有围岩来源和岩 浆来源两种主要观点， 但岩浆来源的观点一直居主导 地位。不同大地构造背景下形成斑岩铜矿的Cu元素 来源不同。中国主要斑岩铜矿的铜金属量与εNdt呈 线性关系， 随着εNdt值增大， 即加入的幔源物质越多， 金属铜越多[1]。由此可见， 幔源岩浆是形成斑岩铜矿的 物质基础。壳源物质的对斑岩铜矿的作用也不容忽 视。邦浦钼 （铜） 矿锆石Hf同位素研究显示其源区为 年轻地幔， 同时遭受了古老地壳的混染[2]。德兴含矿斑 岩和玉龙含矿斑岩的εNdt大多小于0， 指示其物质可 能主要来自地幔， 但存在不同程度的壳源混染[3-4]。云 南马厂箐铜钼金矿床的成矿物质则来自上地幔或 壳幔混合带[5]。 2.2流体作用 H2O是热液矿床的主要流体。岩浆达到水饱和状 态并发生流体相出溶， Cu元素才会从熔体相进入流体 相。同时H2O的相变会引起物理化学性质的突变， 进 而影响矿质选择迁移还是沉淀[6]。 高盐度流体可提高Cu元素在流体相和熔体相中 的分配系数， 有效溶解金属元素。最新研究显示， 在一 定的氧逸度和温度范围内， 含水流体中的HCl含量由 0.1增加至0.5时， Cu含量可增高几十倍[7]。 流体的密度影响岩浆的运移速度。低密度流体会 增大岩浆浮力， 使岩浆快速上升侵位， 从而较少卸载成 矿物质[8]。 流体不同演化阶段对成矿的作用不同。在岩浆结 晶分异阶段， Cu初步富集于流体[9]； 超临界流体阶段， 由于流体具有高溶解性和高扩散系数的特点， 有利于 流体对矿源层金属元素的萃取和搬运[10]， 以溶解金属 元素为主； 相分离后， 高盐度液相流体的沸腾作用是引 起成矿元素富集的主要原因[9]； 在热液晚期， 因地表流 体加入， 导致物理、 化学性质的变化， 从而为硫化物大 规模沉淀创造了条件。 2.3氧化还原环境 岩浆中的硫主要以S2-和SO42-形式存在， 还原态的 S2-在岩浆中的溶解度较低， 容易达到硫饱和， 从而形成 硫化物， 如果Cu元素进入硫化物相， 则流体相中的Cu 就会减少， 从而不利于成矿[11]， 而氧化环境则有利于Cu 元素以硫酸盐形式存在于岩浆中。岩浆氧逸度高低常 用锆石Ce4/Ce3比值作指示[12]， 相同背景下含矿岩体 的锆石Ce4/Ce3比值一般比不含矿岩体高[12]的事实说 185 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 明了高岩浆氧逸度更有利于形成斑岩铜矿。Sun et al. 认为形成斑岩铜矿的最佳氧逸度范围为磁铁矿赤铁 矿氧缓冲线以下、 DFMQ2以上[13]（图1） 。 图1氧缓冲线与温度图解[13] MH磁铁矿赤铁矿氧缓冲线； SSO 硫化物硫氧缓冲 线； FMQ 铁橄榄石磁铁矿石英氧缓冲线； CCO 碳氧化物 碳氧缓冲线 3埃达克岩成矿作用讨论 3.1埃达克岩概述 埃达克岩是近年来发现的一类中酸性火成岩， 具 有高 Sr 含量 （＞300ppm） ， 低 Y （＜15ppm） 和 Yb 含量 （＜1.9ppm） ， 高 Sr/Y 比值 （＞20） 和 La/Yb （＞20） 比 值， 轻重稀土高度分异， 没有明显的Eu负异常。 按照Na2O/K2O比值、 同位素特征、 大地构造背景 等要素， 可将埃达克岩分为O型和C型两类[14]。O型埃 达克岩一般为俯冲的大洋板片在角闪岩相榴辉岩相 过渡带脱水部分熔融而成， C型埃达克岩主要有加厚 下地壳部分熔融， 和拆沉下地壳部分熔融两种成因。 3.2斑岩铜矿的埃达克 （质） 岩亲和性 中国主要的大型斑岩铜矿大多具有埃达克质地球 化学亲和性。含矿斑岩的 SiO2含量一般大于 56， Al2O3含 量 大 于 14 ， MgO＜3 ； 具 有 高 Sr（＞ 400ppm） ， 低 Y （＜18ppm） 和 Yb （＜1.9ppm） ； 高 Sr/Y 比值 （＞19.5） 和La/YbN（一般大于10） 。 含矿斑岩通常为右倾型稀土元素配分模式， 轻重 稀土显著分馏， 表明石榴子石残留源区； 没有明显的Eu 负异常， 表明斜长石进入熔体相； 富集大离子亲石元素 （Rb、 Ba、 Th、 U 等） ， 亏损高场强元素 （Nb、 Ta、 Zr、 Hf 等） 。 3.3埃达克岩的成矿意义 埃达克岩对斑岩铜矿的意义主要在于相比其它岩 浆岩， 埃达克岩更容易满足斑岩铜矿的成矿条件。 （1） O型埃达克岩与成矿。O型埃达克岩一般为俯 冲板片熔体与地幔楔反应所形成。在洋壳俯冲到角闪 岩相向榴辉岩相过渡地带， 角闪石分解并释放出H2O， 易形成富水流体， 可有效萃取和迁移地幔中的金属元 素。同时俯冲板片携带了大量的Fe2O3， 富含Fe2O3的 熔体进入地幔楔引起地幔楔中的金属硫化物被氧化[15]， 从而为斑岩铜矿的形成提供了有利的氧化环境。 与O型埃达克岩有成因联系的斑岩铜矿在我国以 新疆土屋延东斑岩型铜矿为代表。板片熔融过程中 析出金属元素， 熔融形成富水、 高氧逸度埃达克质熔 体， 金属元素随埃达克质熔体上升并与上覆地幔反应， 可从地幔中萃取更多的 Cu 元素， 最终富集成矿图 2A。 （2） C型埃达克岩与成矿。C型埃达克岩一般具有 高K钙碱性特点， 其MgO含量和Mg一般高于实验熔 体， 显示幔源组分加入， 这为斑岩铜矿的形成提供了物 质来源。C型埃达克岩的流体主要来自岩浆形成过程 中角闪石分解。实验岩石学研究证明 角闪石斜长 石/-石英石榴石辉石埃达克质熔体新生钠长 石[16]， 这一过程因角闪石等含水矿物分解易于形成富 H2O熔体。下地壳富H2O熔体与地幔相互作用， 在地 幔中形成钛铁矿或富铁辉石， 从而提高了地幔的氧逸 度[17]， 为Cu元素进入硫酸盐提供了条件。 我国C型埃达克质岩浆主要形成于加厚下地壳部 分熔融和加厚下地壳拆沉部分熔融。前者如冈底斯埃 达克岩， 后者如德兴埃达克岩 （图2B、 C） 。冈底斯铜矿 带的含矿斑岩具有高钾的特征， 其Sr- Nd同位素组成 和年代学研究表明其岩浆源区为幔源物质底侵形成的 新生加厚下地壳。江西德兴铜矿含矿斑岩Sr-Nd同位 素组成表明其形成于拉张背景， 为加厚下地壳拆沉部 分熔融形成。 4结论 （1） 斑岩铜矿的主要成矿条件包括 提供金属Cu 元素的源区； 高盐度、 低密度的富水流体； 高氧逸度的 岩浆环境等。 （2） 大多含矿斑岩具有埃达克岩地球化学特征。 即高Sr、 低Y， 高Sr/Y比值， 右倾型的稀土分配型式， Eu负异常不明显， 亏损高场强元素， 富集亲石元素。 （3） 三种成因的埃达克岩对成矿比较有利 由俯冲 洋壳部分熔融形成的O型埃达克岩， 由于角闪石脱水 作用， 有利于形成富水流体， 富含Fe2O3的俯冲板片熔 186 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 体有利于形成高氧逸度的环境， 有利于析出洋壳中Cu 元素并萃取地幔中的Cu元素。由幔源物质底侵加厚 的大陆地壳部分熔融和由加厚陆壳拆沉部分熔融形成 的C型埃达克岩由于含水矿物分解而形成富水熔体， 该熔体与地幔反应， 可提高地幔氧逸度， 从而为萃取、 搬运地幔中的Cu元素创造了有利的环境。 参考文献 [1]侯增谦， 潘小菲， 杨志明， 曲晓明.初论大陆环境斑岩铜矿 [J].现代地质， 2007， 212 332-351. 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