铁氧化物铜金矿床及其特征和分类
Series No . 398金
August 2009
属 矿 山
MET AL M I N E
总第398期
2009年第8期
铁氧化物铜金矿床及其特征和分类
肖晓林 朱志敏
1
2
3
(1. 成都理工大学; 2. 中国地质科学院矿产综合利用研究所)
摘 要 铁氧化物铜金矿床是上世纪90年代以来才被认知的一种重要矿床类型, 因其巨大的经济和理论研究价值受到矿业界和学术界的重视。通过总结近年来的新资料和文献, 定义铁氧化物铜金矿床是指一类具有贫硫化物、富铁氧化物(低钛磁铁矿±赤铁矿) 矿石的热液型铜或铜-金多金属矿床。其基本特征为:有用金属以Cu 或者Cu -Au 为主, 矿石硫含量低; 矿床属热液矿床, 有大范围的Na -K 蚀变; 矿床受构造控制明显; 矿石富磁铁矿和
(或) 赤铁矿, 铁氧化物钛含量低; 与火成岩关系不明确。、
非岩浆成因矿床和混合成因矿床。
关键词 铁氧化物铜金矿床 概念 特征 分类
Character isti cs and C l a ssi f i ca eposits
1
2
(1. Chengdu U of 2. ultipurpose U tilization of M ineral Resources , CAGS )
The I O CG ) deposit is an i m portant deposit known since 1990’s and is paid more attenti on in m ining fields due t o its large econom ic and scientific values . I n light of ne w inf or 2mati on and in recent year, the I O CG deposit is defined as a kind of hydr other mal Cu or Cu 2Au deposits fa m ily with l ow sulfide and high ir on oxide (magnetite ±he matite with l ow Ti content ) . Its characteristics are as foll ows:valuable metals mainly as Cu, or Cu 2Au with l ow sulfide; hydr other mal deposits with extensive Na 2K alterati on; str ong structural contr ols; abundant magnetite and /orhe matite with l ow Ti content; no clear relati ons with igneous r ocks . Based on the ge 2netic type of deposits, I O CG deposits can be classified int o three types as mag matic I O CG deposits, non 2mag matic I O CG deposits and hybrid I O CG deposits .
Keywords I O CG deposits, Concep t, Characteristics, Classificati on
上个世纪70年代, 奥林匹克坝超大型铜-金-铀矿床的发现, 促使人们关注此类富铁氧化物矿床。早期, 人们更多地注意到奥林匹克坝矿床区别于其他类型矿床的独特性, 认为它是独一无二的, 代表了一种新的成矿环境。然而, 也有一些研究者注意到奥林匹克坝矿床与其他一些矿床的共同点, 认为或许这些矿床之间有一定联系。H itz man 等
[1]
具有经济价值的Fe, REE (主要是La 和Ce ) , Ag,
[2]
Mo, Co, B i 等可综合利用。然而, 由于I O CG 矿床在成矿环境、成矿时代、矿床类型上的多样性以及对成矿机制了解得不够, 导致人们在矿床成因上争论
[3]
不休, 阻碍了有效勘探模式的建立。同时, 科学地研究并指导勘探找矿需要一个精准的I O CG 矿床的概念和分类。为此, 本文将厘定I O CG 矿床的概念, 归纳I O CG 矿床的基本特征, 并尝试进行分类, 以期丰富有关I O CG 矿床的理论体系。1 I OCG 矿床的概念及特征
1992年, H itz man 等将I O CG 矿床称作元古代铁
系统地
总结了澳大利亚奥林匹克坝矿床、加拿大W ernecke 山和Great Bear 矿区、瑞典基鲁纳铁矿、美国密苏里东南铁矿区和我国白云鄂博矿床的地质特征, 将它们归纳为一种新的矿床类型———铁氧化物铜金矿床
(ir on oxide 2copper 2gold deposits, 简称I O CG 矿床) 。这一概念的提出, 使矿业届和学术界以新的视角看待一些已发现的大型-超大型矿床, 并成功指导了一系列新矿床的勘查和发现。目前, I O CG 矿床已成为世界Cu -Au -U 的主要来源之一, 并伴生丰富的
氧化物铜-铀-金-稀土矿床; 之后, Bart on 注意
到此类矿床也出现于显生宙, 于是改称为铁氧化物
3中国地质调查局地质调查项目(编号:[1**********]04) 。
肖晓林(1962—) , 男, 成都理工大学地球科学学院, 高级工程师, 博士研究生, 610059四川省成都市成华区二仙桥东三路1号。
[1]
肖晓林等:铁氧化物铜金矿床及其特征和分类 2009年第8期铜-铀-金-稀土矿床; 2000年12月, 在澳大利亚帕斯召开了关于I O CG 矿床的专门国际会议, 并出版包括24篇文章的会议文集———《热液铁氧化物铜金矿及其相关矿床:全球展望》, H itz man 在此次会议上, 利用大量新的资料将此类矿床重新命名
[5]
为铁氧化物铜金矿床, 至此, I O CG 矿床的名称得以统一; 2003年, Sillit oe 将I O CG 矿床定义为含有大量磁铁矿和(或) 赤铁矿的矿床, 并伴有黄铜矿±斑铜矿, 矿产组合变化范围大, 与一定的构造-岩浆环
[6]
境有关; 2006年, Corriveau 进一步将I O CG 矿床定义为具有贫硫化物、铁氧化物(低钛磁铁矿±赤铁矿) 含量超过20%的热液型多金属(铜-金-银-[7]
铀-稀土-铋-钴-铌-磷) 矿床; 2007年, Hunt 等认为I O CG 矿床是指具有富磁铁矿±赤铁矿(铁氧化物的Ti O 2含量小于2%) 、大面积蚀变(尤其是
[8]
Fe -Na -K 交代) 的一类矿床。总之, [4]
拉拉铜矿划入I O CG 矿床是可靠的。2 I OCG 矿床的分类
2. 1 构造环境
早期的研究大多认为I O CG 矿床产在克拉通或
[1]
大陆边缘, 与伸展构造有关。随着越来越多的
[5]
I O CG 矿床被识别, H itz man 认为I O CG 矿床通常出现于3种构造背景:①与非造山岩浆有关的大陆地块内部(如奥林匹克坝) ; ②与中性岩浆有关的较年轻大陆边缘弧(如南美安第斯) ; ③褶皱和推覆带(如Mount Isa 线形褶皱带内的矿床) 。然而, 近年来的研究表明, 基鲁纳矿床和奥林匹克坝矿床成矿, 而不是早, 看来I O CG 2. [3, 2I O CG 矿床的定义是松散的, I O CG 矿床在成矿环境、成矿时代、矿床类型上的多样性, 导致人们对其矿床成因难以形成统一认识, 争论的焦点是成矿流体来源和成矿物质来源。
2005年以前, 根据传统的流体包裹体和稳定同位素数据, 不同的研究者提出不同的成因模式:一些研究者根据稳定同位素和包裹体数据, 提出了岩浆
[9][13]
热液模式; Bart on 和Johns on 系统归纳了岩浆模式和非岩浆模式的异同, 认为不同来源的流体会产生不同的地质地球化学特征, 但他们倾向于采用非岩浆模式。2005年以来, 通过采用一些新的研究手段, 已经能够比较有效地区分I O CG 矿床的流体来源。大量有关I O CG 矿床的C -H -O -S 稳定同位素、流体包裹体的卤族元素-稀有气体-Sr -Cl
[14220]
同位素和电气石B 同位素数据表明, 不同地区不同矿床具有不同的流体来源, 既有岩浆成因也有非岩浆成因(非岩浆水包括地表或盆地来源水、变质水) , 既可能是某种端元流体参与成矿, 也可能是不同端元流体共同参与成矿, 但大型-超大型矿床的形成往往是由于多种端元组分的共同作用。
对于成矿金属来源, 目前讨论较少。Johns on 和利用Nd 同位素组成对奥林匹克坝
I O CG 矿床的成矿金属来源进行了研究, 提出Nd 和
[22]
Cu 具深源性(上地幔或下地壳) ; Gleans on 等利用Nd 同位素组成对美国密苏里东南St . Francois 山I O CG 矿床的REE 来源进行研究, 结果表明REE 主
[23]
要来源于与成矿同期的火成主岩; Mathur 等利用McCull och
[21]
I O ±赤铁矿) 矿金多金属矿床。
[9]
W illia m s 等对世界上主要的I O CG 矿床进行了系统总结, 指出I O CG 矿床的基本地质特征包括:①有用金属以Cu 或者Cu -Au 为主, 矿石硫含量低; ②矿床属热液矿床, 有大范围的Na -K 蚀变; ③矿床受构造控制明显; ④矿石富磁铁矿和(或) 赤铁矿, 铁氧化物钛含量低; ⑤与火成岩关系不明确。另外, 其他一些不一定适合所有I O CG 矿床的特征也被识别, 包括:①与花岗岩类岩基具有时空联系; ②具有大范围的碱交代; ③具有丰富的伴生元素F -P -Co -N i -A s -Mo -Ag -Ba -LREE -U 等(与围岩相比, Pb -Zn 并未富集) 。
利用以上概念和特征, 人们已能有效地将I O CG 矿床与其他类型矿床区分, 比较充分地判定某个矿床是否属于I O CG 矿床。李泽琴等系统总结了四川会理拉拉铜金矿的基本特征, 包括:①矿石的主要有用金属以Cu -Au 为主; ②矿床主要形成于晋宁期的热液活动, 矿石以浸染状和角砾状构造为主, 蚀变类型以钠长石化、黑云母化、萤石化、碳酸盐
2
化为主, 且蚀变面积超过80km ; ③矿床受构造控制明显; ④矿石富磁铁矿(平均15. 50%) 和黄铜矿(平均2. 26%) , 其他硫化物含量低, 且磁铁矿的Ti 含量低(平均0. 128%) ; ⑤Cu 平均品位0. 92%, 伴生Fe -Au -Ag -REE -Mo -Co 等元素。因此, 将
[10]
总第398期 金 属 矿 山 2009年第8期Re -O s 同位素体系对智利Candelaria I O CG 矿床的
成矿时代和成矿金属来源进行研究, 证明该地区的成矿金属来自深成花岗质岩体, 但该区小型磁铁矿-磷灰石矿床具有壳源O s 同位素组成, 主要的I O CG 矿床表现出壳-幔混合O s 同位素组成; Mar 2
[24]
schik 等对智利Candeleria 2Punta del Cobre 地区I O CG 矿床的Pb 同位素进行了系统研究, 结果表明矿石中的Pb 最终来源于上地壳和地幔的混合; Skir 2
[25]
r ow 等利用Nd 同位素组成对澳大利亚Ga wler 克拉通I O CG 系统的无矿和弱矿化区的金属来源进行示踪, 结果表明这些地区无矿和弱矿化I O CG 系统
[16]
的REE -Cu 主要来自地壳; Bastrakov 等和Baker 等分别对奥林匹克坝地区和Cl oncurry 地区流体包裹体进行P I XE 分析, 结果表明大型-超大型I O CG 矿床的Cu 主要来自幔源岩浆流体, 无矿或次经济I O CG 系统的Cu 类 型岩浆成因非岩浆成因混合成因
流体来源变质水混合来源
, -酸性的-碱性(±碳酸岩) 岩浆岩
关系不明确
关系不明确
有一定关系, 可见斑岩型矿化,
但与斑岩体无明确关系
[26]
底。
综上所述, 从成矿流体和成矿物质来源看, I O CG 矿床的成因可分为岩浆、非岩浆、混合成因3
种模式。但大型-超大型I O CG 矿床的形成更加复杂, 其成矿流体是混合的, 成矿物质可能主要来自地幔(通过火成岩) 。
2. 3 分 类
根据以上构造环境和成因分析, I O CG 矿床可分成以下3类:岩浆成因I O CG 矿床、非岩浆成因I O CG 矿床和混合成因I O CG 矿床, 其中非岩浆成因I O CG 矿床又包括变质成因和非变质成因两个亚类(参见表1) , 大型-超大型I O CG , -超
表I 金属来源岩浆岩浆或地层
岩浆或地层岩浆和(或) 地层
金属元素组合
Cu -Au, 磁铁矿通常5%～15%Cu -Au -Co ±U, 铁氧化物大于15%
铁氧化物大于15%铁氧化物大于15%
注:据文献[5, 9, 13]简化。
3 中国的I OCG 矿床
在我国, 一些学者对有关I O CG 矿床研究的国际动态给予了关注床
[32]
[27231]
, 一些学者则研究了国内的
[10]
一些矿床, 认为拉拉铜矿
、中条山铜矿峪矿床
[36]
、迤纳厂稀土铁铜矿
[35][37]
[33]
、新疆乔夏哈拉铁铜金
、宁芜铁氧化物-等应属于I O CG 矿
矿床
[34]
、内蒙古哈达门沟金矿
、海南石碌铁矿
磷灰石矿床很大
[31]
造控制明显; ④矿石富磁铁矿和(或) 赤铁矿, 铁氧
化物钛含量低; ⑤与火成岩关系不明确。另外, 其他的一些特征也被识别(但不是适合所有的I O CG 矿床) , 包括:①与花岗岩类岩基具有时空联系; ②具有大范围的碱交代; ③具有丰富的伴生元素F -P -Co -N i -A s -Mo -Ag -Ba -LREE -U 等(与围岩相比, Pb -Zn 并未富集) 。
由于I O CG 矿床主要的成矿构造背景是挤压或者与造山过程有关, 所以按矿床成因可将其分为岩浆成因I O CG 矿床、非岩浆成因I O CG 矿床和混合成因I O CG 矿床。
国际上的I O CG 矿床研究如火如荼, 国内才刚刚起步。国内那些已经划入I O CG 系列的矿床, 由于缺乏放射性同位素证据和包裹体卤族元素、稀有气体同位素数据, 所以难以系统讨论其成因机制, 也难以进行分类。
参 考 文 献
[1] H itz man M W , O reskes N , Einaudi M T . Geol ogical characteristics
床, 而对白云鄂博矿床是否应划入I O CG 矿床争议
。以上研究大多将国内矿床与国外I O CG
[30]
矿床对比, 但对矿床成因、成矿机制缺乏深入的研究。总之, 国内的I O CG 矿床研究刚刚起步步的工作
[31]
, 而
对于那些已划入I O CG 系列的矿床, 尚需开展进一
。
4 结 论
本文定义I O CG 矿床是指一类具有贫硫化物、
富铁氧化物(低钛磁铁矿±赤铁矿) 矿石的热液型铜或铜-金多金属矿床。其基本特征为:①有用金属以Cu 或者Cu -Au 为主, 矿石硫含量低; ②矿床属热液矿床, 有大范围的Na -K 蚀变; ③矿床受构
肖晓林等:铁氧化物铜金矿床及其特征和分类 2009年第8期
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(下转第105页)
王淑芳等:矿用电机车调速控制系统研究 2009年第8期
图7 部分电机转速、电流实验波形
测试结果表明交流传动电机车具有较好的牵引性能, 牵引特性曲线较硬, 即电流稍有增加, 更可得到较大的牵引力; 在额定牵引速度时, 交流传动电机车的牵引力可达17. 5k N, 而直流传动电机车只有14. 8k N 。交流传动电机车起动性能优良, 低速大转矩起动时, 起动电流只有185A, 而直流传动电机车的起动电流接近360A 。为获得额定牵引力18k N, 机车所需电流为150A, 流接近270A 。4 结 论
, 本研究描, 并选择直接转矩控制方式作为其控制策略。直接转矩控制变频调速控制系统是一个双闭环的调速控制系统。内环采用磁链和转矩的闭环控制, 外环采用速度闭环控制。采用MAT LAB 语言中的Si m ulink 动态仿真工具建立仿真模型, 并进一步建立DSP 与智能功率模块(I P M ) 以及交流电机组成的矿用电机车实验平台调速系统实验平台进行实验, 结果表明建立的煤矿电机车调速系统具有牵引力大, 调速性能好、便于维护、节能等优势。(上接第75页)
[31] 毛景文, 余金杰, 袁顺达, 等. 铁氧化物-铜-金(I O CG ) 型矿
参 考 文 献
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