铜矿成矿作用与规律

如题所述

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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