智利斑巖型銅礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

賀明生，唐珂，鄒贛生

（1.江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊，江西南昌330201；2.江西省地礦局物化探大隊，江西 南昌 330201）

智利斑巖型銅礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

賀明生1，唐珂2，鄒贛生1

（1.江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊，江西南昌330201；2.江西省地礦局物化探大隊，江西 南昌 330201）

智利斑巖型銅礦聞名全球，世界上最大的丘基卡馬塔和特尼恩特斑巖型銅礦就產(chǎn)于此地，主要分布在圣地亞哥-依基克一帶，是地震-火山作用和侵入作用特別強烈的地區(qū)，成礦時代為拉拉米期（早白堊世—古近紀(jì)）.通過對智利斑巖型銅礦區(qū)域地質(zhì)特征和3個典型的斑巖型銅礦床成礦地質(zhì)條件及礦床地質(zhì)特征分析，得出智利斑巖型銅礦成礦與多期次巖漿活動密切相關(guān)，呈南北縱向成帶展布、成群出現(xiàn)，成礦時代新、埋藏淺、儲量大.Lowell-Guilbert的斑巖銅礦成礦模式和Hollister的“閃長巖模式”對智利斑巖型銅礦的勘查起了重要的指導(dǎo)作用.

斑巖型銅礦；地質(zhì)特征；成礦規(guī)律；智利

斑巖型銅礦是一種儲量大、品位低，可用大規(guī)模機械化露采的銅礦床，礦石儲量往往達(dá)幾億噸，銅品位常常小于1%，據(jù)世界上103個斑巖型礦床統(tǒng)計，單個礦床礦石量平均可達(dá)5.5×108t，銅品位0.6%.這種礦床是世界上重要的銅礦工業(yè)類型之一，目前占世界銅總儲量一半以上.斑巖銅礦伴生有多種有益組分——鉬、金、銀、錸、硒、碲、硫等，具有很大的經(jīng)濟價值.

智利斑巖型銅礦聞名全球，世界上最大的丘基卡馬塔和埃爾物尼恩特斑巖型銅礦就產(chǎn)于智利，銅總儲量分別達(dá)6 935×104t和6 776×104t??江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.智利礦產(chǎn)資料匯編（內(nèi)部資料）.2009..智利斑巖型銅礦主要分布在圣地亞哥-依基克一帶，成礦時代為拉拉米期（早白堊世—古近紀(jì)），也是地震-火山作用和侵入作用特別強烈的地區(qū)，中生代以來強烈的構(gòu)造運動和巖漿活動造就了該區(qū)良好的成礦地質(zhì)條件.

1 區(qū)域地質(zhì)特征

智利斑巖銅礦帶主要分布于中部—北部地區(qū).從西往東，智利北部由5個南北向的地貌構(gòu)造-自然地理區(qū)（Sillitoe and KcKee，1996）組成：從西邊的太平洋岸→海岸山脈→中部洼陷→多梅科山→前安第斯盆地→東邊安第斯山（圖1），共同構(gòu)成了智利“三縱二豎”的構(gòu)造骨架.多梅科山區(qū)寬約50 km，由南北向延伸的山脈和有礫石層沉積的淺盆地構(gòu)成.海拔高度從2000～4500 m??智利地質(zhì)礦產(chǎn)局.智利依基克省1∶50000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.2002..

圖1 智利北部區(qū)域地質(zhì)綜合剖面圖（上）和構(gòu)造地層柱狀圖（下）Fig.1Regional geological profile(above)and tectonicstratigraphic column(below)of northern Chile

智利北部最早期的地質(zhì)演化階段與古生代時期岡瓦納古陸西緣的構(gòu)造有關(guān)（Ramos，1988）??智利地質(zhì)礦產(chǎn)局.智利依基克省1∶50000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.2002..在前安第斯盆地和向東伸入阿根廷和玻利維亞的地區(qū)，前寒武紀(jì)晚期到古生代中期的濁積巖和火山沉積地層是在弧內(nèi)盆地打開和位于大陸前緣的各前寒武紀(jì)碎片之間閉合的時候形成.此后，前多梅科山和前安第斯盆地的隆升形成古生代中期的巖漿弧.從中志留世到石炭紀(jì)晚期由于大陸西緣的裂谷作用而形成了一個被動大陸邊緣.其間，在隆升的大陸基底中（多梅科山和前安第斯盆地）、在海岸山脈深部拉張洋盆中和中部洼陷地區(qū)形成了第二套濁積巖層.二疊紀(jì)到早三疊世的流紋巖就位于大陸的西部邊緣.到古生代末，古生代大陸的西部邊緣及其大洋邊緣已經(jīng)形成，向東有厚的陸殼，向西，在洋殼上可能有濁積巖盆地沉積.

中生代在海岸山脈地區(qū)發(fā)育巖漿弧，在中部洼陷古生代基底的頂部和多梅科山區(qū)發(fā)育弧后拉張盆地.在從晚白堊世一直到新生代晚期演變出3條安第斯型巖漿弧的地方，主要是在中部洼陷的東界、多梅科山和安第斯山地區(qū)，形成了大陸邊緣.區(qū)內(nèi)最大的斑巖銅礦系統(tǒng)發(fā)育在42 Ma和31 Ma之間的多梅科山前地帶??智利地質(zhì)礦產(chǎn)局.智利依基克省1∶50000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.2002..

多梅科山前地帶是一條不連續(xù)的構(gòu)造，由一系列南北向的斷層形成，這些斷層使古生代大陸的10～50 km寬條帶的西部邊緣受到了破壞，形成了中生代弧后盆地東部邊緣的基底.在中生代期間形成的這一組斷層從晚白堊世到新生代早期以逆斷層和橫推斷層的形式復(fù)活，后來又以走向滑動構(gòu)造的形式活動，形成了多梅科斷層系統(tǒng)今天的幾何形狀.沿多梅科斷層系統(tǒng)走滑斷層的拉張帶促進了含礦巖漿侵位到上地殼中.區(qū)內(nèi)最大的斑巖銅礦系統(tǒng)發(fā)育在42 Ma和3l Ma之間的多梅科山前地帶及其西部邊緣.從3l Ma到現(xiàn)在，氣候的變化有利于斑巖銅礦床中富集礦層的形成和保存.

2 典型斑巖型銅礦床特征

智利典型銅礦床主要有：①莫查（Mocha,大型）；②丘基卡馬塔（Chuquicamota,超巨型）；③?？怂魈峥ǎ‥xotica,特大型）；④博魯?shù)偎拱Ｂ澹≒olutezuelo）；⑤埃斯康迪達(dá)（La Escondida,巨型）；⑥薩爾瓦多（El Salvador，超大型）；⑦波特雷里尤斯（Potrerillos,特大型）；⑧安達(dá)柯洛（Andacollo,特大型）；⑨佩拉布雷斯（Los Pelambres,特大型）；⑩里奧-布蘭科（Rio Blanco,特大型）；迪斯普塔達(dá)（Disputada,超大型）特尼恩特（El Teniente,超巨型）等世界知名銅礦（圖2）.現(xiàn)就有代表性的3個斑巖型銅礦床地質(zhì)特征介紹如下.

圖2 智利主要斑巖銅礦分布圖Fig.2Distribution of significant porphyry copper deposits in Chile

1）丘基卡馬塔（Chuquicamota）斑巖銅礦

礦山位于安托法加斯塔東北約50 km的阿塔卡馬沙漠中，海拔2700 m，屬世界最大斑巖銅礦，銅儲量6 935×104t，品位為0.56%，整個礦體分布于丘基卡馬塔斑巖內(nèi)（圖3）.礦區(qū)巖石主要是花崗質(zhì)巖石，侵入于變質(zhì)巖、沉積巖和火山巖建造的雜巖中??智利地質(zhì)礦產(chǎn)局.智利依基克省1∶50000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.2002..花崗質(zhì)巖株分布在走向15°，長近32 km的狹長地帶.礦區(qū)福圖納花崗閃長巖分布于西部，埃林納花崗閃長巖分布于礦床之東并緊連著礦體，與丘基卡馬塔斑巖同為礦化母巖，丘基卡馬塔二長斑巖是一個伸長的脈狀體，被花崗閃長巖和較老的地層所圍繞.斑巖與花崗質(zhì)巖石之間呈明顯的漸變過渡的界線.斑巖的種類很多，有粗粒和細(xì)粒的巖相，時代為古近紀(jì).礦體走向10°，南北延長超過3000 m，平面上北端寬，最寬處達(dá)1100 m，向南逐漸變窄而呈一狹窄的棋形，礦體傾角大體垂直.西邊以“西斷裂”為界，是由許多薄斷層泥和壓碎帶組成的呈北東走向的大斷層.它在礦山南端向西傾，在北端變?yōu)橄驏|傾，傾角陡.斷層西為新鮮的福圖納花崗閃長巖，斷層?xùn)|邊蝕變強烈.銅礦化見于斷層的東邊.斑巖、礦脈和斷層走向平行一致.礦體的西帶最佳礦化部分寬100～200 m，礦石由黃鐵礦、輝銅礦、硫砷銅礦和輝鉬礦、銅藍(lán)組成，原巖已強烈蝕變?yōu)槭?絹云母-硅化區(qū).輝銅礦主要見于鄰近石英-絹云母-硅化強烈部分的石英脈邊緣.銅的高品位是由于輝銅礦的次生富集.礦帶東部是該礦的中央部分，礦石由黃銅礦和銅藍(lán)組成，巖石已泥化形成黏土礦物，泥化區(qū)向東至綠泥石化巖區(qū).金屬礦物主要為黃銅礦和鏡鐵礦，次為斑銅礦，伴生少量閃鋅礦和方鉛礦.氧化礦體見于礦帶的中部和東部，厚達(dá)300 m，主要是塊銅礬和少量水膽礬、膽礬、柱鈉銅礬、氯銅礦、氯砷鐵銅礦組成.礦區(qū)西部是一層無礦區(qū)，礦物已完全溶濾.礦區(qū)東部氧化礦層下面，有一層已溶濾的無礦區(qū)，把它和鄰近的富集硫化物分隔開.混合的硫化物-氧化物礦石以相當(dāng)緊密的，沒有淋濾的殘留的雞冠狀不規(guī)則地分布在氧化帶中，下部不規(guī)則地與原生硫化礦物相過渡.

2）埃斯康迪達(dá)（La Escondida）斑巖銅礦

礦山位于智利北部沿多梅科山和前安第斯盆地西界，銅儲量2 880×104t，平均含銅l.60%.該礦床于1981年發(fā)現(xiàn)，1989年開始生產(chǎn)??江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.智利礦產(chǎn)資料匯編（內(nèi)部資料）.2009..埃斯康迪達(dá)礦床與侵入于火山管道中的斑巖侵入體有關(guān)，其基底由古生代早期的沉積巖組成，上覆古生代晚期—早三疊世的流紋巖，蓋在流紋巖之上的是各種中生代的碎屑巖和少量火山巖層.古近紀(jì)的火山巖蓋在老地層之上，在埃斯康迪達(dá)，是斑巖侵入體的圍巖.

埃斯康迪達(dá)礦床已被識別出3次巖漿侵入期.第一次科羅拉多格蘭德侵入作用，鋯石的U-Pb年齡為37.9±1 Ma.3 Ma之后，流紋巖穹丘和流紋巖脈侵人并切割了埃斯康迪達(dá)斑巖巖株.最晚期為石英二長巖脈的侵入，切割流紋巖，沒有礦化，有弱的絹云母蝕變.埃斯康迪達(dá)的熱液系統(tǒng)發(fā)育在33.7±1.4 Ma和31.0±1.1 Ma之間.

埃斯康迪達(dá)礦床中的金屬礦物分為內(nèi)生硫化物、表生硫化物和銅的氧化物3個主要的礦石類型.內(nèi)生硫化物占銅資源總量的30%，主要存在于礦床的深部或其邊緣；表生硫化物和銅的氧化物礦石占礦床銅總儲量的65%，其厚度變化大，從幾米到400 m不等.銅的品位一般為0.3%到2%以上，但可超過3.5%.銅最高品位出現(xiàn)在表生富集礦層厚度最大的地方.

3）特尼恩特（El Teniente）斑巖銅礦

礦山位于首都圣地亞哥市西南約34 km處，海拔2500 m，是智利第二大銅礦和世界最大的地下銅礦，銅儲量6776×104t，銅品位為0.68%.礦區(qū)主要容礦圍巖為古近紀(jì)下福雷洛尼斯建造，可分為上、中、下3段，每段間為不整合分開??江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.智利礦產(chǎn)資料匯編（內(nèi)部資料）.2009..礦區(qū)構(gòu)造以北東走向的強烈斷裂帶和巖脈群為主，地層（下福雷洛尼斯建造）顯示寬緩的褶曲，近斷層處局部形成拖曳褶皺，許多褶皺軸的走向向北.礦床最特別的構(gòu)造特征是布雷登巖筒（圖4）??江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.智利礦產(chǎn)資料匯編（內(nèi)部資料）.2009..

雷登巖筒是一個在下福雷洛尼斯建造中呈倒置的圓錐形體，地表直經(jīng)為1200 m，東部近乎直立，其他處傾斜向內(nèi)，西部最平，傾角約60°.已知的垂直延深從地表向下達(dá)1700 m.巖筒充填物呈碎塊狀，膠結(jié)性好，角礫巖粒度從顯微鏡下所能見到的小粒至直徑達(dá)1 m到幾米的漂礫都有，大部分角礫沒有分選.碎屑成分，在巖筒邊部大量都是同一巖類的，但也含有明顯外來的燧石碎塊.此外，在本建造中還含有豐富的礦石碎屑，圍繞巖筒邊緣的是非常富的礦層，巖筒中的所有殘余部分，銅含量為0.2%～0.3%，并隨深度而有所增加.從巖筒上部向下，石英閃長巖和英安巖的碎屑數(shù)目漸增，部分碎塊是新鮮的，部分已蝕變并含有豐富的新鮮黃銅礦.礦體圍繞布雷登巖筒平面呈連續(xù)的指環(huán)狀，最大寬度在巖筒北側(cè)約600 m.礦體延深大于1300 m.礦化巖石是安山巖、石英閃長巖和英安斑巖礦體，主要由縱橫交錯的網(wǎng)狀礦脈構(gòu)成，大致可劃分為5個成礦階段.

圖4 特尼恩特銅礦區(qū)平、剖面圖Fig.4Plan and profile of El Teniente copper deposit

①早期無礦石英階段：與石英伴生的主要是黃鐵礦，已粉碎和?；?

②主要黃銅礦階段：礦物組合為黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、輝銅礦和原生輝銅礦，產(chǎn)于石英、硬石膏和綠泥石的脈石中.

③早期電氣石階段：含有電氣石、石英和硬石膏的脈石伴生黃銅礦+少量斑銅礦和黃鐵礦，在局部，輝鉬礦較重要，本期晚于主要黃銅礦階段而早于布雷登建造.

④晚期電氣石階段：除電氣石豐富、缺少輝鉬礦外，本階段與早期電氣石階段相似.

⑤砷黝銅礦階段：晚期階段礦化，產(chǎn)于后巖筒角礫巖的空隙中.砷黝銅礦、方鉛礦和閃鋅礦是典型的硫化物，碳酸鹽是典型的脈石（包括鐵白云石、方解石和菱錳礦）.常伴隨黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、石英、硬石膏、石膏、重晶石、鏡鐵礦等礦物.

圍巖蝕變：內(nèi)帶為石英+絹云母+黑云母+電氣石化，外帶綠泥石+綠簾石.

3 成礦規(guī)律與成礦模式

3.1 成礦規(guī)律

1）南北縱向成帶展布、成群出現(xiàn)

智利斑巖型銅礦絕大多數(shù)集中在智利中、北部的安第斯斑巖型銅鉬金礦化帶中，南北延長2000 km以上，從北部邊界開始，沿安第斯高原山脈向南延伸到中部圣地亞哥以南的海岸山脈，再向東延伸接近阿根廷邊界.礦帶相當(dāng)于智利領(lǐng)土長度的1/2，位于秘魯-智利-阿根廷安第斯斑巖銅礦帶的典型地段，共有大、中、小型礦床400多個，包括10多個大型礦床.大型銅礦常成群出現(xiàn)，在南北向1600 km長的安第斯山銅礦帶上，大礦集中成群，如帶內(nèi)北部就有12個儲量都在300×104t以上的大礦.

2）銅成礦與多期次巖漿活動密切相關(guān)

在早古生代就有巖漿侵入，多為基性巖類.中生代深成巖漿活動強烈，新生代拉伸構(gòu)造引發(fā)了更為強烈的巖漿活動，形成了安山巖-閃長巖類、花崗閃長巖-石英二長巖類及其相當(dāng)?shù)碾[晶質(zhì)的半深成的巖石等，與銅礦成礦最為密切.多期次巖漿侵入導(dǎo)致了多期成礦，生成了具有不同特點的礦床.

3）成礦前圍巖時代變化不定

自前寒武系至古近系都有.巖性包括變質(zhì)的各種沉積巖，沉積巖中的砂巖、礫巖、頁巖、灰?guī)r和石英巖等，巖漿巖中的花崗巖、二長巖、輝綠巖等，以及各種火山巖.在中部智利的特尼恩特、薩爾瓦多和里奧-布蘭科的礦化圍巖主要是安山巖.本區(qū)火山巖的噴發(fā)和含礦侵入巖都屬同一系列，也是同一造山時代的產(chǎn)物，均與斑巖型銅礦關(guān)系密切.

4）斑巖銅礦床的圍巖蝕變分帶清晰

斑巖銅礦床的圍巖蝕變已研究得比較詳細(xì)，特別是20世紀(jì)60年代后期，洛厄爾和吉伯特研究了美國圣瑪紐埃-卡拉馬祖斑巖銅礦的側(cè)向和垂直蝕變分帶后，提出了一個蝕變分帶模式，即中心向外，蝕變可分為：①鉀長石化（石英-鉀長石-黑云母±絹云母±硬石膏）；②似千枚巖化（石英-絹云母-黃鐵礦）；③泥巖化（石英-高嶺土±綠泥石）；④青磐巖化（綠泥石-綠簾石-碳酸鹽、冰長石-鈉長石）.此種模式，當(dāng)前應(yīng)用較廣.智利很多斑巖銅礦也存在類似的蝕變分帶情況，大致可對比.

5）成礦時代新、埋藏淺、儲量大

目前發(fā)現(xiàn)的大銅礦，其成礦時代主要在4.32～56.4 Ma，主要是古近紀(jì)中期到新近紀(jì)早期.斑巖銅成礦巖體規(guī)模大，埋藏較淺，適合露采.如托尼恩特巨型銅礦的成礦巖體為英安斑巖巖體，出露面積約1 km2.丘基卡馬塔斑巖銅礦是目前世界上已知最大的斑巖銅礦床，儲量達(dá)6 935×104t，資源量1×108t以上，其主礦、北礦、南礦等三段所對應(yīng)之含礦巖體有幾平方千米.

6）斑巖銅礦體普遍含電氣石

斑巖銅礦床按其構(gòu)造類型可分為狹義的斑巖型（網(wǎng)脈型）和含電氣石角礫巖型兩類.智利成礦帶的斑巖銅礦床，除北部的丘基卡馬塔、?？怂魈峥ㄒ酝?，大多含有豐富的電氣石.這在科迪勒拉山系北段的美國、加拿大、墨西哥等地，較少見.

7）次生富集作用特別明顯

智利北部有巨厚的次生富集帶，品位較富.斑巖型銅礦大多發(fā)育有數(shù)十至350 m厚的平緩的次生富集帶，含銅在1%～3%之間，有利于露采—堆浸—電積提銅工藝.

8）所有斑巖銅礦床幾乎都為銅鉬礦床

在斑巖銅礦中，黃鐵礦是最常見的硫化物，其順序為黃鐵礦、斑銅礦、硫砷銅礦和輝鉬礦.典型的水平分帶順序按礦物組合為：①黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、輝鉬礦；②黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦；③黃鐵礦、黃銅礦；④閃鋅礦、方鉛礦、銀、金等.逆向分帶很少出現(xiàn).斑巖銅礦床中的深成硫化物通常呈細(xì)脈狀或浸染狀顆粒，這種情況與破碎角礫巖作用在整個礦化范圍內(nèi)廣泛存在有關(guān).

3.2 成礦模式

1）Lowell-Guilbert的斑巖銅礦成礦模式

Lowell和Guilbert??江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.智利礦產(chǎn)資料匯編（內(nèi)部資料）.2009.對南美斑巖銅礦進行研究后，于1970年正式提出第一個概括性的斑巖系統(tǒng)模式.該模式包含同花崗閃長巖-石英二長巖系列鈣堿性深淺成巖共生的銅礦床.該類礦床可具有全部幾個蝕變帶，但千枚巖化帶是尋找斑巖銅礦床大礦、富礦位置的重要標(biāo)志??江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.智利礦產(chǎn)資料匯編（內(nèi)部資料）.2009..該類礦床從斑巖系統(tǒng)中心向外的蝕變分帶：鉀化核心（正長巖-黑云母）、千枚巖化帶（石英-絹云母-黃鐵礦）、泥巖化帶（高嶺石-伊利石-蒙脫石-黃鐵礦）以及最外層的青磐巖化帶（綠簾石-綠泥石）.這類礦又按內(nèi)部構(gòu)造分成網(wǎng)脈型和角礫巖型??江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.智利礦產(chǎn)資料匯編（內(nèi)部資料）.2009..其成礦模式見圖5、6.

圖5 Lowell-Guilbert模式：網(wǎng)脈型Fig.5Lowell-Guilbert model for stockwork type

圖6 Lowell-Guilbert模式：角礫巖型Fig.6Lowell-Guilbert model for breccia type

2）Hollister的“閃長巖模式”

適用于與中偏基性斑巖（如閃長巖巖體）有關(guān)的銅礦床.從內(nèi)向外，一般出現(xiàn)如下分帶：（鉀長石）黑云母-綠泥石化帶——以黑云母、綠泥石為主，細(xì)脈浸染狀銅礦化，含石膏石英網(wǎng)脈，Cu／Mo比值低，但Au較高.青磐巖化帶——綠泥石、綠簾石和碳酸鹽礦物等（Hollister等，1975）.

上述成礦模式對斑巖銅礦的勘查起了重要的指導(dǎo)作用.

GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND METALLOGENIC REGULARITY OF THE PORPHYRY COPPER DEPOSITS IN CHILE

HE Ming-sheng,TANG Ke,ZOU Gan-sheng
（1.Western Jiangxi Geological Survey Brigade,Jiangxi Bureau of Geology and Mineral Exploration,Nanchang 330201,China; 2.Geophysical and Geochemical Exploration Brigade,Jiangxi Bureau of Geology and Mineral Exploration,Nanchang 330201,China）

Chile is well known for its porphyry copper deposits in the world,with the world's largest Chuquicamota and El Tenientedepositsofsuchtype,distributed mainly in San Diego-Iquique region,where earthquake,volcanism and intrusion is seriously intensive.The metallogenic epoch is from Early Cretaceous to Paleogene.With study on the regional geology of Chile porphyry copper deposits,as well as metallogenic conditions and geological characteristics of three typical deposits,it is found that the mineralization of Chile porphyry copper deposits is closely related with multi-stage magmatism,distributed in north-south-trending belts and occurring in groups,with new metallogenic epoch,shallow bury and large reserves.The porphyry copper metallogenic model by Lowell-Guilbert and the diorite model by Hollister play important roles in the explorationofChileporphyrycopperdeposits.

porphyry copper deposit;geological characteristics;metallogenic regularity;Chile

1671-1947（2014）03-0305-06

P618.41

A

2013－06－21；

2013-08-02.編輯：周麗、張哲．

賀明生（1956—），男，副總工程師，從事地質(zhì)勘查工作，通信地址江西省南昌市青云譜區(qū)京山南路23號，E-mail//h5033459@163.com