铜矿成矿作用与规律

矿床成矿规律总结~

根据上述分析的矿床地质特征和控矿因素，凤凰山矿床的成矿规律可以总结为以下几个方面。
( 一) 成矿地质因素
1. 地层和围岩因素
矽卡岩型成矿作用有利的地层层位是下三叠统的殷坑组、和龙山组和南陵湖组中下部，有利岩性是薄层状不纯碳酸盐岩 ( 以含泥质灰岩为主) 。斑岩型矿化作用产于岩体或断裂带中，其围岩是稳定的硅铝质岩石或早期形成的石榴子石矽卡岩。
2. 岩浆岩因素
凤凰山矿区成矿岩体包括燕山晚期侵入的花岗闪长岩 ( 边缘相为石英二长岩) 、石英二长闪长斑岩、石英闪长斑岩等。花岗闪长岩是本区的主成矿岩体，也是围绕新屋里岩体产出的 6 个矽卡岩型铜铁金多金属矿床 ( 包括凤凰山铜多金属矿床) 的成矿母岩。
石英二长闪长斑岩体位于新屋里岩体南西侧，呈舌状向南西突出，因地表风化强烈，浮土较厚，岩体边界及形态尚不清楚。该岩体侵入于南陵湖组上部较纯石灰岩变质形成的大理岩及石榴子石矽卡岩中，岩体中可见细脉浸染状矿化，断裂带中富集成富矿体。该岩体深部与有利的层位接触，可望找到矽卡岩型铜金矿。
石英闪长斑岩出露于矿区北部杉木岭一带，在与下二叠统栖霞组不纯灰岩接触带上及岩体内 ( 可能含围岩捕虏体的部位) 见广泛的矽卡岩化作用，并产出矽卡岩型磁铁矿、铜、钼、锌多金属矿体。
3. 构造因素
凤凰山矿区成矿作用受到区域和局部应力场的联合作用，尤其是岩浆侵入挤压形成的一系列构造造就了成矿作用赖以发生的成矿流体通道和容矿空间，并在构造应力场转换的条件下成矿。
矽卡岩型矿体的分布虽然是直接地受到接触带构造的控制，但间接地是由于新屋里复式向斜和岩体侵位挤压形成的挤压褶皱造成有利含矿层位的有规律分布，同时横向断层发展为岩体的侵入通道。岩体的多通道侵入形成一个主接触带，在外带有分枝小岩体 ( 岩脉) 产出，内带含围岩残余体 ( 捕虏体) ，由此构成多条矿带。
岩浆冷凝阶段形成的收缩应力场还形成共轭剪切带和平行主压应力方向的张裂隙。这些构造面成为成矿作用有利的通道和容矿空间，并被矿化作用所愈合，但表现出矿体的形态、分布和产状。
( 二) 矿体空间分布规律
矽卡岩型矿体的空间分布规律可以总结为 “沿接触带分布、顺层侧伏”。由于受到新屋里复式向斜及其次级褶皱的共同影响，矿体的展布具有平行分带，向南东深部延伸的特点 ( 图 2 －28) 。矿体分布规律可以用图 2 －29 来示意表示。

图2－28 凤凰山铜矿床矿体联合剖面示意图


图2－29 凤凰山铜矿区矽卡岩型矿床矿体分布规律示意图

( 三) 矿化类型
凤凰山矿区存在与多期岩浆活动有关的多种矿化类型，在花岗闪长岩体与下三叠统不纯碳酸盐岩接触带上出现矽卡岩型磁铁矿、菱铁矿、黄铜矿、斑铜矿等成矿作用，伴生金矿化作用。
石英二长闪长斑岩中发现了斑岩型 ( 细脉浸染状) 铜金矿化作用，在岩体附近的断裂交汇部位形成块状富矿体。该岩体深部可能存在矽卡岩型矿化作用，可以作为新的找矿方向。
石英闪长斑岩体与下二叠统栖霞组不纯碳酸盐岩接触带及岩体中的捕虏体附近发生了矽卡岩型磁铁矿、铜、钼、锌矿化作用。
除此之外，在南区石英二长闪长斑岩矿体附近，还发现在石榴子石矽卡岩中产出团包状富集的辉钼矿，已达工业要求。但这种成矿作用与其他矿化类型的关系尚不清楚。

矿床的成因分类反映人们对矿床成因和成矿过程的认识，是人们对矿床研究成果的高度概括。矿床分类是当前矿床学中一个复杂的问题，由于对矿床的形成条件、成矿机制、控矿因素以及成矿物质来源等方面的认识不同，以及分类原则和基础不同，而使得分类方案有很大分歧。一般认为，成矿物质及其来源是成矿的基础和前提条件，成矿环境是外界条件，而成矿作用则是成矿物质在一定的环境下富集而形成矿床的机制和过程（袁见齐等，1985）。
陈毓川等（1993）根据成矿系列理论将矿床成矿模式分为与岩浆作用有关的矿床、与沉积作用有关的矿床、与变质作用有关的矿床和其他成因矿床4个系列。郭文魁等（1987）和刘兰笙（1986）在不忽视成矿温度、压力等物理化学因素的基础上，结合我国金属成矿的条件与容矿围岩性质，将中国内生金属矿床分为岩浆型、接触交代型、斑岩型、热液型、层控热液型、陆相火山岩型和海相火山岩型等七大类。这一分类方案有利于进行区域成矿分析，比较适合于普查找矿。图1-2-1为中国主要大中型铜矿分布图，可见我国的铜矿在区域分布上具有两大显著特征。
1）铜矿床的分布与区域地质构造关系密切
海相火山型铜矿床分布在优地槽褶皱带和基底出露的隆起区。岩浆型铜矿床明显地受深断裂控制，有的分布在两大构造单元的交界处两侧及地槽区、地台区的深断裂附近，且多分布在隆起一侧。夕卡岩型和斑岩型铜矿床在地台区主要分布于地台边缘凹陷带或隆起与凹陷的过渡带，在地槽区往往分布在地背斜隆起区的边缘深断裂附近。根据铜矿床成矿特点及其与区域地质构造的分布关系，刘兰笙（1986）将中国铜矿的分布划分为古亚洲成矿域、滨太平洋成矿域和特提斯-喜马拉雅成矿域。根据中国已知中型以上铜矿的分布特征看，大地构造和区域性地质构造控制着铜矿床的区域分布和类型。
（1）天山-赤峰活动带以北地区：其范围相当于天山—赤峰活动带及西伯利亚板块，成矿时代以古生代为主，矿床主要受NW、NE和NEE向构造控制，涉及省份包括新疆、甘肃、内蒙古、河北、辽宁、吉林、黑龙江等。主要矿床类型有新疆喀拉通克、葫芦、黄山、琼河坝，吉林红旗岭、赤柏松，甘肃金川等岩浆型矿床，内蒙古霍各乞、甲升盘、东升庙等层控热液型矿床，新疆阿舍勒、辽宁红透山、内蒙古白乃庙等火山型矿床，河北寿王坟、辽宁二棚甸子、八家子、华铜、吉林天宝山、黑龙江弓棚子等夕卡岩型矿床，内蒙古乌奴格吐山、头道沟、黑龙江多宝山等斑岩型矿床。

图1-2-1　中国主要大中型铜矿分布图（矿产资料据中华人民共和国矿产图集（1973）补充；构造图据任纪舜等（1983））

（2）中部昆仑—秦岭—祁连成矿带：矿床主要受NW及NWW向昆仑、秦岭和祁连活动带构造控制，主要分布在塔里木-华北板块的南缘及其与华南板块的接触带。成矿时代以古生代为主，涉及省份包括青海、甘肃南部、陕西、山西、河南等。主要矿床类型有火山型矿床，如青海红沟、甘肃白银厂、小铁山等；岩浆型矿床，如青海德尔尼等；斑岩型矿床，如山西铜矿峪、青海纳日贡玛等；层控热液型矿床，如山西蓖子沟、胡家峪、老宝滩等；夕卡岩型矿床，如青海赛什塘等。
（3）特提斯-喜马拉雅地区：矿床主要受NW和NNW向构造控制，主要分布在藏滇板块及其与华南板块的接触带，涉及省份包括西藏、云南、四川等。成矿时代除少数中生代外，大部分都为喜马拉雅期。目前已发现有斑岩型（如西藏玉龙、马拉松多、多霞松多，云南雪鸡坪等）、火山型（如四川拉拉厂、云南大红山）、层控热液型（如云南汤丹、落雪、因民）及岩浆型（如云南白马寨、朱布等）矿床。
（4）华南板块东部地区：矿床主要受NE向构造控制，主要分布在华南板块东部的扬子陆块和南华活动带，涉及省份包括江苏、浙江、福建、江西、湖南、湖北、广东、广西等。成矿时代是多期的。矿床类型多种多样，典型矿床有湖北铜录山、封山洞，江西天排山，安徽铜陵等夕卡岩型矿床；江西德兴、福建钟腾等斑岩型矿床，福建紫金，江西铁砂街，广东大宝山、浙江西裘等火山岩型矿床，湖南铜鼓塘层控热液型矿床，江苏安基山，浙江乌岙，江西枫林等热液型矿床。
2）铜矿床与岩浆岩关系甚为密切，并明显地具有成矿专属性
如有与基性、超基性岩有关的Cu-Ni、Cu-Co等岩浆型铜矿，有与中酸性岩浆岩有关的斑岩型、夕卡岩型等铜矿床。
矿床金属组合与岩浆岩的关系也有一定规律，与基性、超基性岩有关的Cu-Ni、Cu-Co矿，与偏基性的中性岩有关的岩浆岩形成铁铜矿，中偏酸性岩浆岩形成铜钼矿、铜铅锌矿，而偏酸性岩浆岩［w（SiO2）＞70%］则形成钼铜矿、铜锡矿。

5.4.1.1 接触交代型铜矿

（1）岩浆岩条件

岩浆岩是接触交代型铜矿最重要的成矿地质条件之一，是成矿的母岩，一般为中生代燕山期多阶段侵入的杂岩体。带内重要者有铜井、金厂、上峪等杂岩体，岩体规模愈大、侵入期次愈多、岩性愈复杂，对成矿愈有利。杂岩体为中偏基性或中偏酸性—酸性偏碱性组分的岩浆岩，具有由中偏基性—中性—中偏酸性或碱性组分增加的演化趋势。岩性组合一般表现为辉石闪长岩—黑云母（角闪石）闪长岩或闪长玢岩—二长闪长岩或石英闪长岩（闪长玢岩）—二长斑岩、正长（钠长）斑岩等。不同杂岩体岩性组合和岩浆演化特征表现出很大差别：有的以中偏基性岩浆岩为主，如铜井上峪杂岩体等；有的则以中偏酸性或碱性组分岩浆岩为主，如金厂杂岩体等；还有的演化则比较完整，从基性一中性一酸偏碱性组分的岩浆岩均很发育，如铁寨杂岩体。除晚期阶段的二长斑岩、正长（钠长）斑岩外，其前期形成的辉石闪长岩（闪长玢岩）、黑云母或角闪石闪长岩（闪长玢岩）、二长或石英闪长岩（闪长玢岩）、二长花岗斑岩等，均与以铜为主的多金属成矿有着密切的关系，尤其是边缘相的玢岩和斑岩类与成矿十分密切。成矿是在岩浆作用的矽卡岩化阶段，即高中温岩浆热液接触交代作用成矿。

（2）成矿围岩

接触交代型铜矿床成矿有利的围岩，主要为寒武纪朱砂洞组、张夏组、馒头组、土门群佟家庄组等。岩性主要为上述各组、群中的灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩、大理岩等含钙质较高的岩石。对成矿最有利的岩性是不纯质碳酸盐岩，如白云质灰岩、炭质灰岩等。

该类型的铜矿体产于矽卡岩和矽卡岩化大理岩内，矿化与矽卡岩具有密切的成因联系。矽卡岩一般由钙铝-钙铁榴石系列和透辉石-钙铁辉石系列以及一些其他钙铁硅酸盐组成。与铜矿有关的矽卡岩是透辉石（次透辉石）矽卡岩、金云母-透辉石矽卡岩和透辉石-石榴子石矽卡岩。矽卡岩的类型取决于原岩的化学成分：岩浆岩与白云岩、白云质大理岩发生接触交代，形成镁矽卡岩；与灰岩、大理岩接触交代，形成钙矽卡岩。当矽卡岩受岩浆期后热液交代，出现大量的含水铝硅酸盐矿物和富含F、Cl、B等挥发组分时，对成矿更为有利。在镁矽卡岩中常见的交代矿物有透闪石、金云母、蛇纹石、滑石、镁铁绿泥石。在钙矽卡岩中常见的交代矿物有阳起石，含铁金云母、绿云母、绿帘石、绿泥石等。

（3）控矿构造条件

该类型铜矿成矿有利的构造，主要为侵入接触带构造和接触带附近层间破碎带、挤压破碎带、奥陶系及寒武系与基底岩系间的不整合面构造，灰岩捕虏体接触带构造等；侵入接触带构造与其他构造的复合部位，最利于形成较大规模的矿床或矿体。关于成矿物质即铜质来源问题，历来颇有争议，一般认为成矿物质主要来源于中浅成侵入杂岩体，一方面岩浆自身演化分异出富含铜质的熔浆和热液；另一方面，岩体接触带附近的铜被交代迁移，在有利的部位富集成矿。再者，岩浆侵入和演化过程中，会不断从围岩中吸取各种来源的成矿物质，在晚期岩浆热液中逐渐富集，如岩浆侵入过程中捕虏的富铜地质体，演化过程中周围渗入的大量地下水等，将会输送大量的铜质，最终在晚期岩浆热液中富集成矿。

综上所述，中基性—中偏酸性或碱性的岩浆杂岩，是矽卡岩型铜矿的重要成矿母岩，是成矿的物质基础；古生代沉积碳酸盐岩、古元古代变质碳酸盐岩是成矿最有利的围岩，是矿体生成的外部条件；接触带构造是矿体赋存的最有利空间。三者必须有机的结合，缺一不可。

5.4.1.2 斑岩型铜矿

（1）岩浆岩条件

岩浆岩在斑岩型铜矿成矿过程中的作用相当明显，是斑岩型铜矿床的成矿母岩，该类型铜矿床大部分分布于岩体内或岩体内外接触带附近。

与斑岩型铜矿床有关的侵入岩主要属于钙碱性岩系。成矿岩体为深源岩浆晚期分异的产物，属于同熔型岩浆岩。岩体属于浅成—超浅成侵位，受地壳表层褶皱和次级断裂控制，多数属于被动侵位。岩体呈岩株状、岩筒状、岩墙状或层状产出。

岩体演化过程中化学成分SiO₂、K₂O含量逐渐增加，Fe₂O₃、FeO、MgO、CaO含量递减，反映岩浆向酸偏碱性演化的特征。其数值特征和各种指数与国内外斑岩铜矿的含矿岩体有相似之处，并有其自身的特点，即碱度偏高。岩体的不同岩石类型是同源不同期次岩浆演化的产物。

岩体主要微量元素含量与国内的一些斑岩铜矿岩体基本类似：铜、钼、银的含量普遍高于中性岩维氏值；而Pb、Zn、Ni、Co、V的含量与中性岩维氏值相似。

（2）构造条件

含矿岩浆岩受基底断裂和不同的区域构造叠加控制。岩株、岩筒等含矿斑岩体多受多组断裂交切部位控制；岩墙状、岩床状岩体受区域片理带、挤压破碎带及层间断裂带控制。斑岩型铜（钼）矿床的赋矿构造是岩株、岩筒状岩体接触带与岩体顶部和围岩中的裂隙构造。由于含矿熔浆和岩浆期后热流体富含挥发组分和成矿元素，大量气液经常集中于岩体顶部及其凹兜部位，造成内压大于围岩外压，引起隐爆作用，在岩体顶部及接触带外侧产生裂隙和角砾岩。这些隐爆裂隙和岩体冷凝过程中产生的收缩裂隙，都为热液的强烈活动和矿化富集提供了空间。裂隙发育程度与矿化强度有关，外接触带裂隙密度比内接触带密度大3～5倍，铜矿储量三分之二集中于外接触带围岩中。

（3）地层条件

区内斑岩型铜矿床的矿化围岩主要为白垩纪青山群火山岩系。从不同喷发旋回形成的火山岩，其微量元素含量虽有差异，但一般都低于或接近同类岩性的平均丰度值，说明火山岩地层与成矿关系不密切。

5.4.1.3 潜火山热液型铜矿

（1）火山机构

潜火山热液型金铜矿床主要见于五莲县七宝山。金铜矿化产在以花岗闪长斑岩-石英闪长玢岩为主的隐爆角砾岩筒中，与次火山杂岩体关系密切。次火山杂岩体是重要的导矿、容矿地质体，它的活动性质、演化过程及构造特征直接影响矿床的形成、类型和分布规律。潜火山热液型金铜矿的成矿作用是岩浆演化过程的一个阶段——岩浆期后热液活动阶段。在岩浆侵入末期，富含挥发分的岩浆活动仍然很强烈，一方面穿插分割围岩，另一方面对围岩产生挤压上拱作用；当上升到浅处压力超过上覆围岩静压力时，发生隐爆，形成隐爆角砾岩，以及与之相关的蚀变和矿化。矿体一般赋存于构造-岩浆-热液活动的中心部位。

（2）断裂

七宝山金铜矿床处于NE、NW、近EW向构造的复合部位；断裂构造的继承性活动，又在其复合部位发生。在有利构造条件下，多期岩浆岩的侵入，特别是花岗闪长斑岩—石英闪长玢岩的侵入，不但使原岩已形成的剪切节理转化为张性节理，使之范围随之扩大，而且还产生新的张性节理。上述各类型构造是矿液上升运移的通道，也是隐爆作用易发生部位。因此，节理裂隙的性质、规模和密度是控制矿带分布、矿石质量的重要因素。

（3）热液蚀变

在该类型铜矿床火山-次火山岩浆活动区，与之相伴生的热液蚀变——“面型”绢英岩化和“线型”绢英岩化十分发育。蚀变的多期性反映了成矿活动的多期性。“面型”和“线型”热液蚀变为不同类型热液通道的反映；热液蚀变的多次叠加，有利于矿化的形成。该区热液活动往往沿古火山机构及其伴生的次级火山机构和断裂发育。其中心往往与火山机构、成矿区重叠。

5.4.1.4 热液裂隙充填型铜矿

该类型铜矿床主要分布于沂沭断裂带上及附近，受沂沭断裂带控制明显。与围岩岩性和中生代岩浆岩关系不明显。

该类型铜矿所处地区，是中生代构造强烈活动区，形成沂水-汤头等深大断裂及其次级断裂；同时也是一个地热高值区。重力资料反映，该区（沂沭断裂带）硅铝层较薄，深部玄武岩浆上涌，形成重力异常陡梯度带，地热增温率相对要升高。沿深大断裂下渗的地下水，受地热增温或构造活动热能等因素加热而成为地下水热液，沿断裂带上移，与下渗的地下水构成循环。循环地下水热液在其运移过程中，不断地吸收、萃取所经岩石中的铜元素而逐渐成为含矿热液。在适宜的物理化学条件和有利的构造部位沉淀成矿。

5.4.1.5 分布规律

沂沭断裂带内铜矿床成因类型多、分布广，各种成因类型的铜矿所处的大地构造位置、成因具如下特点^［226］：接触交代型铜矿分布较广，该类铜矿分布和产出的地质构造位置知，接触交代型铜矿产出离不开如下两个条件：一是岩浆岩条件，二是岩性条件。燕山期沂南超单元杂岩体与铜矿成矿关系最为密切；成矿围岩条件为寒武-奥陶纪沉积碳酸盐岩。在岩浆岩与碳酸盐岩接触部位形成矽卡岩型铜矿床。因此，该类型铜矿床仅分布于燕山期岩浆岩与碳酸盐岩皆有分布的地区。

斑岩型和潜火山热液型铜矿床主要分布于火山岩盆地，如潜火山热液型铜矿（五莲七宝山铜金矿）分布于七宝山火山岩盆地中，其成因主要与燕山晚期的火山活动-岩浆侵入有关。

热液裂隙充填型铜矿的分布与沂沭断裂带的沂水-汤头断裂关系密切。矿床产于沂水-汤头断裂带中产状由陡变缓处。矿体顶板为隔水的泥岩、页岩，底板为花岗质片麻岩，绿泥石化蚀变与铜矿化相伴，如青上铜矿。

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