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1、 论文分类号：P578.22012届学士学位论文题目：斑岩铜矿的研究的若干进展 院 别 地球科学与工程学院 专 业 地质工程 研 究 方 向 矿床地质 学 生 姓 名 学 号 指导教师姓名 指导教师职称 助 教 CLC：P578.22012Bachelors Degree ThesisTitle：Some Progress Of The Porphyry Copper Deposits In The StudyDepartment、Major School of Earth Science and Engineering Professional Geological Engineering
2、Research direction Ore deposit geology Student name Zhangtao Student ID 2008101318 Instructors name Chenmin Instructors title Assistant 摘 要本文对斑岩铜矿一词做简单的阐述，并综述了近年来斑岩铜矿的研究现状，列举了一些在这些面有卓越贡献的前辈们。对斑岩铜矿的构造环境以及成矿条件做了简单介绍，举例说明斑岩铜矿可能的成矿模式，像俯冲板片熔融模式和拆沉板片熔融模式。对中国的具有典型斑岩铜矿地区做了介绍，如德兴地区斑岩铜矿、玉龙斑岩铜矿等，并对他们各自的形成机制做了分
3、析，阐明了近几年斑岩铜矿的研究方向。并且通过对这些地区斑岩铜矿的研究，对斑岩铜矿的成因以及成矿机制有了自己的认识，了解到其成因是个长期而复杂的过程，涉及到多个控矿因素，再加上地质概况的复杂多变，希望本文对斑岩铜矿的探矿以及开采方面有一定的指导作用。关键词:斑岩铜矿； 成矿模式； 构造环境； 铜矿床； 研究现状AbstractIn this paper, the porphyry deposits a word do simple to elaborate, and in recent years were reviewed the research status of porphyry cop
4、per deposit, listed some in the face of a remarkable contribution predecessors. To porphyry deposits of tectonic environment and metallogenic conditions make a brief introduction, for example porphyry copper possible metallogenic models, like dive-plate melt mode and open heavy-plate melt mode. For
5、Chinas typical porphyry copper mine area are introduced, such as in Dexing copper mine, the Yulong porphyry porphyry copper deposit, etc, and on their respective formation mechanism are analyzed, and expounds the porphyry copper deposit in recent years of research direction. And through to these are
6、as of porphyry copper deposit, porphyry deposits and the causes of the metallogenic system have their own understanding, to understand its causes is a long and complicated process, involving multiple ore-controlling factors, plus the complex and changeable geological survey, we hope that this paper
7、to porphyry deposits exploration and mining aspects of some guidance.Key word: Porphyry copper deposit； metallogenic model； tectonic environment； copper deposit； research status目 录前 言11斑岩铜矿最初的发现和时空分布21.1斑岩铜矿的发现21.2斑岩铜矿的时空分布22斑岩铜矿的构造环境及成矿模式32.1斑岩铜矿的构造环境32.2斑岩铜矿可能的成矿模式32.2.1俯冲板片熔融模式32.2.2拆沉板片熔融模式53中国典
8、型的斑岩铜矿床63.1德兴地区斑岩铜矿带63.2玉龙斑岩铜矿带74斑岩铜矿近几年的研究方向104.1岩浆氧化状态的确定标志及其与斑岩铜矿之间的成因联系104.2岩浆中硫的溶解度及硫来源的研究104.3岩浆中氯的分配系数、含量及其对成矿的重要性104.4水与成矿关系的研究105结论11参考文献12致 谢13斑岩铜矿的研究的若干进展宿州学院地球科学与工程学院2008地质工程（2）班 指导老师：陈敏前 言斑岩铜矿床通常是指与具有斑状结构的花岗岩类侵入体共生的浸染状、细脉浸染状和细脉状铜和钼铜组分的富集体，并且以其规模巨大,全岩均匀矿化，埋藏浅，适于露采，选矿回收率高，并常伴有Mo 、Au、Ag等有益
9、元素可综合利用等特点，成为世界上最重要的铜矿类型，因此一直是地学研究的热点，不断有新的矿床发现和核心的观点提出。斑岩铜矿的研究由来已久，其成果也取得了长足进展，目前对斑岩铜矿的时空分布、成矿模式以及与其围岩的关系都有很多发现。像高合明前辈的斑岩铜矿的研究综述；马瑛的斑岩铜矿的研究现状和展望；王奖臻、李朝阳、胡瑞忠的斑岩铜矿研究的若干进展；还有芮宗瑶、张洪涛、陈仁义等的斑岩铜矿研究中若干问题探讨；李晓峰、梁金城、冯佐海斑岩铜矿研究最新进展；郭新生、季克俭、黄耀生的德兴斑岩铜矿成矿热液来源及其演化花岗闪长斑岩的氧同位素制约等等，以及北京大学地质系的各位老师们。是这么多地质前辈们多年的孜孜不倦，多次
10、亲身野外考察，给我们这么多宝贵的地质文献，也为我们进一步对斑岩铜矿的研究做了很好的铺垫。因此我们要在这些地质前辈们研究的基础上，灵活运用并根据中国一些典型的斑岩铜矿的特点，对斑岩铜矿的研究得出总结，并对斑岩铜矿的探矿、开采方面提出合理意见。1斑岩铜矿最初的发现和时空分布1.1斑岩铜矿的发现斑岩铜矿最早发现于20世纪初美国西南部，因为几个矿床矿体主要产在斑岩中而得名1。但是这类矿体并不完全产在斑岩中，有很大一部分也产在斑岩体的围岩中，有的甚至主要产在围岩中。当然与斑岩伴生是这类矿床的重要特征。还有一些矿床伴生的岩石并非斑岩，但这些矿床和产在斑岩里的矿床特征是一致的。因此，这列矿床称之为“斑岩型矿
11、床”为宜。概括来讲，斑岩型铜矿就是指分布上和成因上与一些中酸性斑岩（花岗质岩）类小型侵入体有关的巨大的低品位的细脉侵染型铜矿床。1.2斑岩铜矿的时空分布斑岩铜矿在时间上集中分布于新生代，大约占59.5%，其次为中生代，大约占35%，中生代之前的超大型斑岩铜矿仅限于中亚蒙古的古生代造山带和某些前寒武纪的克拉通造山带。世界上90%的超大型斑岩铜矿集中在环太平洋带，特别是在东太平洋带的被动大陆边缘，太平洋西岸，作为超大型斑岩铜矿的仅有中国的德兴铜厂和印尼的格拉斯贝格。例如在第三纪（652Ma）,通过喜马拉雅构造运动形成了大概20多个铜矿床，铜金属储量达到26118百万吨。另外世界的大型铜矿床主要分布
12、在环太平洋矿带智利秘鲁矿集区。2斑岩铜矿的构造环境及成矿模式首先介绍下斑岩铜矿的构造环境主要是断裂岩浆环境，也就是说，斑岩铜矿是在张性构造环境下，成矿岩浆沿断裂通道上升形成的。其次是斑岩铜矿可能的成矿模式，这里主要介绍两种主要的成矿模式。再说明下近几年对斑岩铜矿的研究主要集中的地方，对中国典型的两大斑岩铜矿床做简单介绍。2.1斑岩铜矿的构造环境世界上大多数斑岩铜矿分布于岩浆弧环境，它们的形成与俯冲作用有关的钙碱性岩浆有关。世界上斑岩铜矿形成于几个特定的地质时期,与地体的地球动力学演化密切相关, 主要形成于构造岩浆旋回的晚期阶段2。一些地质学家特别强调大地构造背景对形成斑岩铜矿的重要性, 提出了
13、在压缩背景有利于斑岩铜矿的形成。例如在智利中北部、美国亚利桑那州西南部以及伊朗等地区。斑岩铜矿并不是弧岩浆作用的典型产物, 构造扰动触发斑岩系统形成的主要因素。大陆环境含矿斑岩的浅成侵位主要受大规模走滑断裂系统、切割造山带的断裂系统和基底线性断裂构造控制。无论是岩浆弧环境还是大陆环境, 斑岩铜矿系统的发育均有3个关键的过程2, 即岩浆起源的深部过程、岩浆浅成侵位的输导系统和流体排放金属淀积的伸展环境。2.2斑岩铜矿可能的成矿模式经典的斑岩铜矿成矿模型认为，在岛弧或陆缘弧系统，来自俯冲板片的脱水流体携带大离子不相容元素，上升交代地幔楔形区并诱发其熔融，产生幔源熔体，后者经历分离结晶和地壳混染，在
14、地表喷发形成弧火山岩系，浅成侵位形成正常的钙碱性含矿斑岩体及斑岩铜矿系统。这个传统模式适用于智利北部规模较小的古新世晚中新世斑岩铜矿带。另外一种是西藏高原的埃达克质斑岩岩浆主要起源于俯冲堆积于地幔岩石圈某个部位的榴辉岩堆积体。2.2.1俯冲板片熔融模式智利北部古新世以来，陆缘弧演化与岩浆活动受太平洋板块俯冲速率、角度和方向诸因素的约束3。在古新世早中新世，板块以正常的俯冲速度和中等的俯冲角度向智利大陆边缘下部俯冲，诱发地幔楔形区的部分熔融，导致钙碱性弧火山活动和岩浆浅成侵位，形成小规模的斑岩铜系统和浅成低温热液金系统。进入晚中新世，板块开始低度、斜向、快速俯冲（如图1）,导致俯冲的洋壳板片直接
15、熔融，形成埃达克质熔体。该熔体在相对挤压应力场中上升侵位，并在一个相对封闭的体系中演化，发育成规模较大的斑岩铜系统。图1俯冲板片的熔融模式引自斑岩铜矿研究的若干进展图2拆沉板片的熔融模式引自斑岩铜矿研究的若干进展2.2.2拆沉板片熔融模式残留于地幔中的榴辉岩堆积体部分熔融产生的埃达克质熔体,在上升穿过地幔楔形区时势必与热的地幔物质发生反应（如图2）。正是由于来自富集地幔的钾质熔体与埃达克质熔体的混合作用，导致了含矿斑岩具有较高w(K2O)和Mg # 值，而且具有容载金属和硫的能力。榴辉岩发生熔融所需的热量只能由下部软流圈提供。在高原地壳挤压增厚的情况下，变质的榴辉岩因地壳加厚而随地幔向下移动并
16、达到其固相线温度,也有可能发生部分熔融3。由于密度差异引起的榴辉岩堆积体的拆沉作用可能是软流圈物质上涌并提供巨大热量的有效机制，榴辉岩堆积体部分熔融层因形成构造热薄弱带，而成为软流圈物质置换上覆地幔物质的重要空间。拆沉所诱发的软流圈物质上涌过程导致了岩石圈地幔减薄，后者不仅引起地幔熔融形成钾质熔体,而且引起青藏高原快速隆升及随后的地壳伸展。3中国典型的斑岩铜矿床3.1德兴地区斑岩铜矿带德兴斑岩铜矿位于扬子地块东南缘，赣东北深断裂旁，由铜厂、富家坞和朱砂红3个矿床组成4。区内地层主要为中元古界九岭群变质沉凝灰岩和绢云母千枚岩。东西向、北东向和北北东向断裂很发育，东西向的泗洲庙向斜横贯矿区北部，斑
17、岩铜矿床产于其南翼。铜矿化主要与燕山期花岗闪长斑岩和英安斑岩有关。花岗闪长斑岩为全晶质结构，块状构造。斑晶主要为自形晶板状中长石，其次为自形和半自形柱状普通角闪石、黑云母和板状钾长石及少量的熔蚀浑圆状石英（如图3）。基质呈微粒它形粒状结构，主要由更长石、石英、钾长石及少量普通角闪石和黑云母组成。副矿物主要是磁铁矿、磷灰石、榍石、钛铁矿和锆石等5。斑岩铜矿体主要集中在斑岩体及其与围岩的接触带附近。围绕矿体的花岗闪长斑岩和围岩发育不同程度的蚀变作用，可以由内向外依次为6: (1)以石英绢云母化为主的强烈淋滤蚀变带；(2)绿泥石水白云母化中等程度蚀变带；(3)绿泥石伊利石钾长石化弱蚀变带。在这些蚀变
18、岩石中，特别是发生中等或强烈蚀变的花岗闪长斑岩，原岩中的铁镁矿物和大部分长石类矿物遭受分解7。德兴斑岩铜矿的成因机制主要为俯冲大洋板片(主要为上覆沉积物)部分熔融形成的熔体。在其上升过程中与岩石圈地幔相互作用，最终形成了高钾钙碱性的埃达克质斑岩岩浆。另外根据辉钼矿Re-Os定年结果表明8，德兴斑岩铜矿主成矿作用与岩浆侵入作用几乎同时发生(171Ma)。德兴斑岩铜矿中辉钼矿含有非常高的Re和187Os含量，完全不同于陆壳改造(南岭成矿带)或拆沉加厚下地壳部分熔融(东秦岭-大别成矿带)所形成的辉钼矿的Re-Os同位素组成特征，而与俯冲板片起源的含矿斑岩相关的辉铝矿(太平洋东岸Cordillera和
19、Andes成矿带)极为相似。可见，德兴斑岩铜矿更可能形成于活动大陆边缘环境。再加上大脉型含矿石英脉中锆石SHRIMP U-Pb年代学、微量元素地球化学以及流体包裹体研究结果表明，德兴斑岩铜矿存在早白垩世晚期(104.3 Ma)成矿作用事件，该期成矿热液显示中低温低盐度特征，形成矿区大脉型矿。1 花岗闪长斑岩；2 弱蚀变花岗闪长斑岩；3 中蚀变花岗闪长斑岩；4 强蚀变花岗闪长斑岩；5 变质岩；6 弱蚀变变质岩；7 中蚀变变质岩；8 强蚀变变质岩；9 角岩图3 德兴地区斑岩铜矿带引自德兴斑岩铜矿成矿热液来源及其演化花岗闪长斑岩的氧同位素制约3.2玉龙斑岩铜矿带玉龙铜矿位于西藏东部江达县玉龙乡，川藏
20、公路以北8Km，铜金属远景储量达650万吨，是玉龙铜矿田最大的斑岩铜矿床，也是我国最大的斑岩铜矿之一。构造位置上位于金沙江I红河断裂带北段西侧，金沙江古缝合带的上盘（如图4）。玉龙矿区位于青泥洞海通复背斜的西翼，恒星措甘龙拉短轴背斜的轴部向南倾斜部位。矿区出露地层主要为中上三叠统波里拉组中王卡组浅海相灰岩夹砂岩；次为中上三叠统甲丕拉组陆相红碎屑岩和阿堵拉组海相砂页岩。矿区出露岩体主要为玉龙复式岩体，平面上似梨形岩株状产出于矿区中部，岩体面积0.64Km2；其次石英二长斑岩脉主要出露于矿区东北部，钠长斑岩脉主要出露于矿区西部玉龙复式岩体，主要岩石类型为黑云母二长花岗斑岩，其次为花岗闪长斑岩、碱长
21、花岗斑岩、石英二长斑岩。1岩浆岩；2变质岩；3古生界；4中生界；5新生界；6主要断裂带；7铜矿床；8其他矿床图4 金沙江红河成矿带地质简图引自SHRIMP锆石年代学对西藏玉龙斑岩铜矿成矿年龄的制约上述岩石呈浅灰到浅紫红色，具有典型的斑岩结构。斑晶含量约占40%（体积比），粒径变化较大（主要为510mm，最大达57cm）。斑晶矿物种类较复杂，主要有斜长石、角闪石、黑云母、碱性长石、石英等，以及少量的辉石9。斜长石斑晶发育典型的正向分带，部分石英斑晶具有加大边结构、并含有熔裹体，辉石斑晶普遍具有熔蚀结构，指示它们为早期结晶矿物。基质主要由碱性长石、斜长石、石英、角闪石和黑云母等矿物组成。副矿物种类
22、丰富，主要包括磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石、褐帘石和金红石。此外，还发现了铬尖晶石和铬铁矿等超基性岩的特征矿物，表明该复式岩体与地幔具有一定的成因关系。铜矿化主要与黑云母二长花岗斑岩有关，具有斑岩体内细脉浸染状矿化和接触带夕卡岩角岩型矿化的复合成矿特征。铜矿化具有明显的典型中心式对称型蚀变特征，即以岩体为中心，由内向外分带：内带为钾化、硅化、绢云母化、粘土化；中带为夕卡岩化、大理岩化或角岩化、粘土化、青磐岩化、（强）硅化、绢云母化；外带为结晶灰岩或角岩化、青磐岩化；过渡到正常岩类，为灰岩或砂岩等。玉龙斑岩铜矿的形成机制主要陆陆碰撞造山环境。玉龙矿带是在印支期特提斯火山岛弧的构造背景上，随着喜马拉
23、雅期新特提斯的样封闭，发生应力松弛和花岗质岩浆侵位的基础上发展起来得的10。含铜花岗质岩浆，上侵到达浅成超浅成环境形成含斑岩铜矿体，但其与深部巨大的岩浆房可能多次补给岩浆和岩浆热流体到蘑菇体的顶部。当高侵位的蘑菇体中热流体聚集到一定量时，产生强大的机械能，破坏蘑菇体顶部的岩石及邻近的围岩产生网状裂隙系统和爆破角砾岩筒。这些构造空间是随后成矿溶液成定的几号场所,当上升热流体与下降天水发生混合时，流体的物理化学条件突然改变，矿质热流体中沉淀出来。4斑岩铜矿近几年的研究方向斑岩型铜矿是当前最重要的铜矿类型，已被众多矿床学家所认可，因此一直是地学研究的热点，也取得了丰硕的成果。结合近几年的资料，斑岩铜
24、矿的的研究主要集中在以下方面。4.1岩浆氧化状态的确定标志及其与斑岩铜矿之间的成因联系在氧化型花岗岩浆中硫以S+ 6形式为主，而在还原型花岗岩浆中硫以S- 2形式为主11，磷灰石中SO3的含量可以作为判断岩浆氧化状态以及含矿性的标志。氧化型岩浆是大型斑岩铜矿床形成的必要条件。4.2岩浆中硫的溶解度及硫来源的研究硫是斑岩铜矿的重要矿化剂,因此岩浆中硫的溶解度及硫,含量是重要的控矿因素之一。有些研究者认为与斑岩铜矿有关的岩浆中的硫除来自地幔深处外,尚有一部分“额外”来源，即认为来自海水硫酸盐及海底岩石中的硫化物，来自岩浆通道附近的蒸发岩层，或者由岩浆混合作用所带来。4.3岩浆中氯的分配系数、含量及
25、其对成矿的重要性氯在岩浆中的溶解度也与岩浆的成分有关。氯对成矿的重要性首先体现在它在铜迁移中的重要性,其次氯的存在可以增加流体相的出溶能力。岩浆中氯的含量越高,其成矿的可能性越大。4.4水与成矿关系的研究岩浆中初始水的含量固然对矿床的形成有很大的影响,但是岩浆结晶过程中,达到水过饱和状态并发生流体相的出溶作用的早晚,对斑岩铜矿的形成有更大的影响。岩浆中水的溶解度受压力、成分的影响。5结论斑岩铜矿床以其巨大的经济价值和重要的学术意义一向受到人们的重视。进入二十世纪七十年代，在斑岩铜矿与板块构造的关系方面、岩浆的起源方面、蚀变和矿化的空间分布和时间演化方面、围岩对岩浆和热流体的影响以及热流体的性质
26、等方面都取得了一些新的进展。这些都为探讨斑岩铜矿的成因奠定了坚实的基础。从已有的资料来看，控制斑岩铜矿的主要地质因素是断裂岩浆作用。也就是说，斑岩铜矿是在张性构造环境下，成矿岩浆沿断裂通道上升形成的。并且含矿岩体一般赋存在深断裂带的次级断裂或背(向)斜之中。芮宗瑶等(1984)对中国40个斑岩铜矿进行了统计，发现57.5%受多组断裂交汇的控制，22.5%受两组断裂交切及褶皱的控制，12.5%受断裂旁侧的配套构造的控制。因此，通过对斑岩铜矿的成因的分析以及成矿模式的研究，有助于我们对斑岩铜矿更深入的研究，方便我们通过各种地质构造就行找矿。但是随着研究资料的积累，我们也应该认识到，成矿作用是一个长
27、期而复杂的过程，需要涉及到每一个控矿因素。不仅要涉及到岩浆活动和热流体的活动，也要受到地层（围岩）和构造的控制，而这些因素之间又有许多联系。因此，发生矿化，特别是形成大型矿床乃是多种地质因素有利配合的结果。并且，地质现象复杂，想要完全地了解一个地区的地质概况也不是简简单单问题，我们能是对矿区取得的实际资料进行仔细研究。结合实际情况，参阅一些国内、外的 相关资料。在对野外收集的资料和实验数据的整理和研究过程中，对于矿田成矿规律的了解在逐渐加深，从而在科研方面，敢于根据自己的实际资料，对于成矿方面一些理论有所创新。参考文献1 马瑛.斑岩铜矿的研究现状与展望J.西部探矿工程.2007年第9期:89.
28、2 李晓峰,梁金城,冯佐海等.斑岩铜矿研究最新进展N.桂林工学院学报.2009:16-17.3 高合明.斑岩铜矿床研究综述J.地球科学进展.1995年2月第10卷第1期:44.4 孙海田.德兴斑岩铜矿热液蚀变带的稀土元素特征及意义J.中国地质科学院矿床地质研究所所 刊.1988:16.5 朱训,黄崇轲,芮宗瑶等.德兴斑岩铜矿C.北京:地质出版社,1983.6 郭新生,季克俭,黄耀生等.德兴斑岩铜矿成矿热液来源及其演化花岗闪长斑岩的氧同位素制约N.高校地质学报.1999:261-262. 7 芮宗瑶,黄崇轲,齐国明等.中国斑岩铜(钼)矿床C.北京:地质出版社,1984.8 周清.德兴斑岩铜矿含矿
29、斑岩成因及成矿机制D.南京大学:2011年9 郭利果,刘玉平,徐伟.SHRIMP锆石年代学对西藏玉龙斑岩铜矿成矿年龄的制约N.岩石学报,2006:22-24.10 姜耀辉,蒋少涌,凌洪飞.玉龙斑岩铜矿含矿与非含矿斑岩成因机制A.岩石学报,2006年第22卷第3期.11 王奖臻,李朝阳,胡瑞忠等.斑岩铜矿研究的若干进展J.地球科学进展,2001:15-17. 致 谢首先感谢辛苦培养我四年的大学老师和在论文方面给予的指导的陈敏老师，在本人的写作过程中，陈敏老师给予了大力的帮助和指导，在此深表感谢！同时也感谢其他帮助和指导过我的老师和同学。陈敏老师从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇文论的完成，都非常耐心的对我进行指导，给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误。在此，谨向导师陈老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！其次我的各位老师在学术上的谆谆教诲，我不仅学到了知识，而且学到了做人的准则和严谨的治学作风。以及我的同学在电脑操作方面的指点，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，以及他们的支持、鼓励和帮助。在即将告别母校的时候，我想衷心的感谢母校四年来对我的培养，受到了很多渊博思想的熏陶。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！
