论斑岩铜矿的成因

论斑岩铜矿的成因

陈文明

（中国地质科学院矿产资源研究所，北京

!"""#$）

摘要：较系统地论述了国内外学者对斑岩铜矿成因的不同学术观点，包括“岩浆热液说”（岩浆结晶分异说）、“板块构造成矿说”（含%&洋壳重熔说）、“活动转移说”及“变岩浆成矿说”；分别对它们的立论依据及不足之处进行了较详细的分析，并根据作者对斑岩铜矿的时空分布、物质组分、结构构造及矿物中各种包裹体等特征的深入研究，提出斑岩铜矿主要是由深源（地幔或下地壳）富碱（’、()）、硅的热流体（或与地壳岩石中的裂隙水、地下水混合）交代或局部熔融上部地壳含%&岩石而成。

关键词：斑岩铜矿；成因分析；富碱、硅的热流体交代作用中图分类号：*+!,-.!

文献标识码：/

文章编号：!"""0,12$（2""2）"!0"""!0",

［$］

是在高压过热溶液中结晶的；中国的黎诺提出高

"

温气态变岩浆理论，认为花岗岩是由450’0()0

“斑岩铜矿”一词的含义目前尚无确切的定义，/6组合的高温气态物质流对硅铝质围岩作用的结

引言

它最早出自2"世纪初美国西南部（亚利桑那州、果。新墨西哥州）的斑岩铜矿带，其原意是指产于强烈目前大多数学者认为花岗岩的成因具多元性，绢云母和石英化中酸性斑岩里的细脉浸染型铜矿。既有岩浆花岗岩，又有花岗岩化花岗岩，花岗岩的由于该类矿床的矿化并非都产于斑岩体内，目前多数学者考虑其矿床名字的连贯性、完整性，将全部或部分矿体产于中酸性（斑）岩体（部分矿体产于围岩中）的铜矿床称之为斑岩型铜矿。这也是本文所论述的斑岩铜矿的含义。因此在讨论斑岩铜矿成因时无疑要涉及到中酸性（斑）岩体即花岗岩的成因。

［,］

物源有幔源、壳源及壳幔混合源。英国的78)9是该思想的早期代表，他在!3.$年提出花岗岩既

有岩浆侵入的，又有变质、交代的各种各样花岗

［3］

岩。尔后，查佩尔、怀特于!3$.年提出“:”型

花岗岩（火成岩熔融而成）、“4”型花岗岩（沉积岩熔融而成）；石原!3$$年将花岗岩分为“磁铁矿系列”（相当于“:”型花岗岩）及“钛铁矿系列”

!花岗岩成因概述

；;59588?

花岗岩的成因是一个长期争论的问题，岩浆论“@”型（壳幔混合）和“%”型（壳源）花岗岩；=A5B8668和

［!"］

提出“/”型（非造山带、幔源）花岗岩；CAD8B

［!!］

徐克勤提出陆壳改造型、同熔型及幔源型花岗［!2］岩；董申保提出地壳重熔型与地幔分异型花岗［!#］岩；*5EFG8

与变成论之争已有一个半多世纪。争论的焦点主要是空间问题和’、()、水及热的来源问题。

［!］［2］

与鲍文为代表早期的岩浆论有罗森布什普

的“一”元论，认为花岗岩由玄武岩浆结晶分异而

［#］［.］

及理查逊为代表的“二”元论，即认成；邦森

［1］

为存在花岗岩与玄武岩。变成论有以凯尔霍与克

组合，因而根据全球板块构造的特点，按地质环境分为造山花岗岩和非造山花岗岩。!"!

造山花岗岩

造山花岗岩可分为.类：（!）西太平洋型。为

奈德洪为代表的花岗岩化理论（物质与体积未发生

［+］变化）；马莫提出热液花岗岩化概念，即花岗岩

收稿日期：2""!0"!0!1

基金项目：国家自然科学基金项目（.33$"#2）。

作者简介：陈文明，男，研究员，!3.2年出生，矿床地质学专业，主要从事金属矿床的研究工作。

"

现代地质"BB"年

大洋岛弧环境，产出辉长岩和!（幔源）型斜长花成因模式，关于斑岩铜矿的成因，目前大致有以下岗岩；（"）安第斯型。为陆缘弧和有限盆地环境，几种。

产出科迪勒拉的（英云闪长岩和辉长岩为主）#型#"!岩浆热液说（正岩浆模式）花岗岩；（$）海西型。为倾斜的大陆碰撞环境，产出混合岩和%型花岗岩；（&）加里东型。为闭合后隆起环境，产出加里东期黑云母花岗岩、富闪辉长岩和闪长岩等#型花岗岩。!"#

岩浆热液说是目前国内外多数学者所认同的学

［")I$$］［")］［"

成矿热液及其相伴生的中酸性岩体都是来自上地幔

非造山花岗岩（或下地壳）。矿质和成矿热液是由中酸性岩浆在上非造山花岗岩为尼日利亚型，属大裂谷系环境，产出黑云母花岗岩、碱性花岗岩和正长岩（’型花岗岩）。然而人们在长期的实践中发现各种类型的花岗岩并非孤立存在，也并非产于不同的构造环境及来自不同的源区，各类花岗岩经常相互过渡，它们可以产于同一构造环境，来自同一源区。大量的地球化学资料还表明，花岗岩是壳幔物质相互作用的产物，因此各类花岗岩的定义及划分标志常与客观实际不一致，对此洪大卫有较精辟的论述［(&，()］。人们怀疑人为的过多的去划分各种花岗

岩类型，并不有利于对客观世界的认识，正像*+,-./0在他的《1./23,40/35670+8+59:;035+,/》

［(

一书的结论中写的：“由于花岗岩的形成是一种多

因素的复杂过程……因此任何成因分类只能被看成

是一种哲学意义上的抽象概念，也许某些分类不是

促进而是妨碍了认识上的提高”。近十年来随着同

位素、流体包裹体、深部流体成岩成矿作用、壳幔

作用动力学的深入研究，使花岗岩的研究不只停留

在源岩的性质及花岗岩类型的划分，而是进一步研

究花岗岩的形成过程与机理［(=，(>］

。杜乐天提出，

花岗岩是地幔富碱挥发分的透岩浆流体对壳岩石进

行碱交代，熔融而成［(?］。@A’A托里科夫［"B］

通过实

验论证了高温高压条件下（!C"

7D)E(B)F*3，"D=$BG）

，水流体可以从地幔物质（基性H超基性岩）中溶解出大量的二氧化硅和碱金属而形成含碱金属的硅质热流体，在减压（)E(B)F*3!"E(B)F*3）

的过程中这些流体可上升交代，并熔融上部地壳岩石而形成花岗岩熔融体，从而提出与地幔（深源）基性H超基性物质处于平衡状态的流体，在减压的条件下可以形成上部硅铝物质的花岗岩化。作者于(??$年和(??年通过对斑岩铜矿的研究，提出与斑岩铜矿伴生的中酸性斑岩体是深源富碱的热流体交代或局部熔融上部地壳含铜岩石而成的［"(I"&］。

"斑岩铜矿成因评述

花岗岩的不同成因观点必导致斑岩铜矿的不同

侵过程及侵位后的结晶过程中，由于温度、压力等物理化学条件的改变而析出，并在有利的部位富集成矿。提出该模式的主要地质事实（依据）是：(）矿化体与中酸性（斑）岩体紧密共生，矿化呈细脉浸染状产于岩体及其围岩中，有的甚至整个岩体矿化，且分布较均匀；（"）矿化体及周围岩石具一定的热液蚀变，并具有一定的分布；（$）矿床常产于深大断裂附近，在空间上常呈带状分布，并与一定的构造H

岩浆带相一致（古亚洲带、古地中海

带及环太平洋带）；（&）矿化岩体的产状常与围岩

不一致；（)）同位素资料，如硫化物的!$&

%值及容矿岩石的锶同位素的初始比值（>=%0O>

陨石与玄武岩。该学说的难点在于难以解释以下基

本地质事实："众所周知，中酸性岩浆岩的活动，

在各个时期和不同地区都有广泛的分布。据统计，

目前中国出露的中酸性岩浆岩的面积为>)?"&>

FP"，而全国与铜矿相伴生的中酸性岩浆岩（包括

斑岩型与夕卡岩型）的出露面积最多也不会超过其

中的(Q。即有??Q以上的中酸性岩浆岩在其形成的过程中没有使铜等金属元素富集，铜的克拉克值

只有"BE(BR

(

均相似的中酸性岩体（均为二长花岗斑岩与花岗闪

长岩）及其围岩分别取样分析，结果表明其中($个岩体的铜的平均含量只有"=E(BR

比，与温度成反比［$)］（图(）。因此对浅成、超浅

成（小于$FP）的中酸性（斑）岩体来说，岩浆

中水的含量是很有限的，一般其含水量小于$Q，含矿的中酸性（斑）岩体中水的含量一般为(QI

（

期陈文明：论斑岩铜矿的成因

3

现代地质!++!年

及矿体呈似层状、透镜状及似板状产出，产状与围（依据）有：!斑岩铜矿具层控特点，即矿床的产岩地层基本一致，同时还有很多斑岩铜矿中大部分出受一定层位的控制；"很多斑岩铜矿中的矿体呈的矿体产于围岩中，如玉龙铜矿与德兴铜矿均有

似层状产于围岩中，产状与地层的基本一致；#某

!"#的矿体产于围岩中。另外，中酸性斑岩体中$些斑岩铜矿中的氧、氢同位素资料表明成矿热液具的来源及侵位的空间问题仍是“岩浆论”（幔源）地表水的特点；$在斑岩铜矿赋存的地层，有铜等的疑难点。元素的异常值（有的有沉积型铜矿床的产出）或有!"!

“板块构造成矿模式”（洋壳重熔成矿）

膏盐层的存在；%地壳中有地下水环流热液及变质、超变质的热液存在；&在斑岩铜矿与同一矿田中45含量的降低场与增高场相伴出现，降低场常［#(］

“板块构造成矿说”以国外%&’&西利托为代表，他们认为斑岩铜矿是含铜的大洋壳沿消亡带

俯冲到地幔中发生局部熔融，在熔化过程中析出金属，并同钙碱性岩浆一起上升，然后在岩体的顶部富含氯化物的液相中富集成矿。提出该“成矿假说”的地质事实有：!很多斑岩铜矿，特别是形成于中、新生代的斑岩铜矿主要分布在板块的会聚边界（俯冲消亡带）上；"大洋壳中各层均富含金属，如第一层（远海页岩）中的金属含量一般都高于沉积岩中的金属含量（在太平洋的某些页岩中含铜为#!#)*+,-，含钼为*.)*+,-，海底锰结核中含铜最高可达!&/0）；#斑岩铜矿常与钙碱系列的火山岩伴生，而钙碱系列火山岩被看作是幔源

的。该成矿假说目前尚有不少问题有待解决，如洋壳俯冲、熔化、上侵等机制至今还缺乏事实依据。正如%&’&西利托自己所说的，该成矿假说目前还是一种抽象的理论。另外还有很多产于陆内的斑岩铜矿并非产于板块俯冲带的上盘，而是远离俯冲带。如中国的玉龙斑岩成矿带距喜马拉雅期的雅鲁藏布江的“板块俯冲带”/++余公里，中国的德兴、金堆城、八宝山以及城门山、铜山口、封山洞等长江中下游的斑岩铜矿带也都远离燕山期最近的

板块俯冲带上千公里等。它们用含铜洋壳的俯冲、熔化、上侵、富集的机制难以解释。同样岩体的侵位空间问题仍是该学说的疑难点。

!"#“活动转移说”

在国外“活动转移说”以1&2&怀特［3+］

为代表，他在*(-.年提出了“多层对流循环模式”。中国学者季克俭*(.(年提出“三源”成矿说［3*］，该

学说认为高侵位的中酸性斑岩体含水量甚小，在温度下降、岩浆结晶过程中不会析出流体，矿质与成矿热液主要来自围岩，岩浆岩主要起热动力源的作用。即由于岩浆的活动，使原赋存于地层中的地下水或层间隙裂隙水活化（怀特认为是卤水），并携取围岩中的有用组分成为含矿热液，在岩浆热动力源的带动下，沿着一定的构造系统循环，并在有利

部位富集成矿。提出该成矿假说的主要地质事实出现在增高场与正常场之间，同一层位同种岩石的铜含量由岩体向外不是逐渐降低而是从高或极惯降至最低，然后又回至中等。这一成矿学说较前二种模式拥有较多的地质事实，但仍有些地质事实难于解释，如怎样解释岩体内部的矿体，特别是那些呈细脉浸染状均匀分布的全岩矿化斑岩体，因围岩中的水（成矿流体）无法进入已经处于饱和状态的岩浆熔融体。同时由于该“成矿模式”认为中酸性斑岩体是岩浆侵位的，因此仍存在岩体的空间问题。!"$

“变质岩浆成矿说”

该成矿说应追溯到*(世纪-+年代美国的享特

’556）提出的“花岗岩的变质成因说”，他认为金属富集成矿是含金属的沉积物转变为花岗岩的伴生现象。*(-#年史奈德提出内生矿床的“再生说”，他指出所有内生矿床（包括斑岩铜矿）都是再生矿床。*(/7年谢家荣与孟宪民认为中条山铜矿中的变质花岗闪长（斑）岩是区域变质和原火山8沉积

岩石中的长石砂岩或硬砂岩花岗岩化而成［3!］

，岩

体中的铜矿则是沉积变质铜矿在花岗岩化过程中活

化和富集的产物。黎诺在*(7.年提出了高温气态

变岩浆与地液成矿论［7］

。作者于*(.+年、*(.3年［3#93/］

通过对中国斑岩铜矿的研究得出，斑岩铜

矿也具“层控”的特点，它保留了原“层状铜矿”的很多特征，如矿床在一定区域内产于一定时代地层一定的含45岩石建造中，矿体主要产于含45建造中二种岩相的过渡部位（图#）。矿床的产出还受岩相古地理（指含矿斑岩体赋存的最老围岩时代的古地理）的控制，即矿床产于含45古陆周围沉

积盆地的边缘［33］

，如玉龙斑岩铜矿带中的矿床、矿点均产于藏北滇西古陆东部昌都察隅古隆起与金

沙江古隆起之间的昌都海湾西缘［3/］（图3）。很多斑岩铜矿中的含矿斑岩体及矿体均呈似层状产出，

产状与围岩一致，有的含矿斑岩体与围岩斜交，但赋存其中的矿体及围岩残留体的产状与围岩一致

（（城门山、德兴、八宝山、沙溪及封山

第"期陈文明：论斑岩铜矿的成因

表!中国斑岩（夕卡岩）铜矿与国内外层状铜矿含矿层岩石建造对比

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黎诺&高温气态变岩浆成岩和地液成矿作用［A］&中国地质科学院矿床地质研究所所刊，!""$，!：#D—’!&

K)-8LL&12-3*4)5-3872-3*4)5［A］&1)6+M6NO

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U6T)++AV，1.*+=)24A0&U-4)2-+-38:)24*N-+-+4)2-4*63

朱训，黄崇轲，芮宗瑶，等&德兴斑岩铜矿［0］&北京：H-N*@*N1)6+，!"EP，D：!E$—!EP&

!%］U6*5)++)0J，R63)5VK&J,-2-N4)2*54*N5-3862*7*36@-36267)3*N72-3*4)5［A］&O=542"#381)6+M6NO

!!］

徐克勤&华南花岗岩成因与成矿［O］&徐克勤，涂光炽&花岗岩地质和成矿关系［J］&南京：江苏科学技术出版社，!"DP&!—#%&

!#］董申保&花岗岩成因类型划分的探讨［O］&徐克勤，涂光炽&花岗岩地质和成矿关系［J］&南京：江苏科学技术出版社，!"DP&P"—’E&

!$］H*4N,)2R&12-3*4)4?Q)-384)N463*N)3:*263

!P］洪大卫&花岗岩的成因类型［O］&张炳熹&当代地质科学动向［J］&北京：地质出版社，!"DE&"!—"’&

!’］洪大卫&花岗岩研究的最新进展及发展趋势［A］&地学前缘，!""P&!—#：ED—DF&

!F］H*4N,)2RM&S,)B-4.2)-38W2*7*36@12-3*4)［0］&/+-N;*)：OCN-8)

!E］

王中刚&花岗岩类地球化学［O］&中国科学院地球化学研究所&八十年代地质地球化学进展［J］&重庆：科学技术文献出版社重庆分社，!""%&#EE—#DP&

!D］董申保，洪大卫，许保良&花岗岩拓朴学的研究与展望［A］&地质论评，#%%!，

（P）：$’F—$F%&!"］杜乐天&烃碱流体地球化学原理［0］&北京：科学出版社，!""F&

#%］扎里科夫/O&关于花岗岩形成的某些问题［A］&林强译&国外地质科技，!""E，E：!—F&

#!］

J,)3R)3

##］

陈文明&中国陆（板）内地台活化型玉龙斑岩铜矿带地质特征及形成机制［O］&国家计委国土司，地质矿产部科技司&地质科学研究论文集［J］&北京：中国经济出版社，!""F&$’"—$FP&

#$］

陈文明&论深源富碱热流体与斑岩铜矿含矿斑岩体的成因联系［A］&中国地质科学院矿床地质研究所所刊，!""E（!）：DF—"$&

#P］

J,)3R)3

地质出版社，!"D$&

#"］芮宗瑶，黄崇轲，齐国明&中国斑岩铜（钼）矿床［0］&北京：地质出版社，!"DP&

$%］郦今敖，蔡宏渊，王建业，等&中国斑岩铜矿［0］&北京：科学出版社，!"DP&

$!］杜琦，赵玉明，卢秉刚，等&多宝山斑岩铜矿床［0］&北京：地质出版社，!"DD&

$#］马鸿文&西藏玉龙斑岩铜矿带花岗岩类与成矿［0］&武汉：中国地质大学出版社，!""%&

$$］

唐仁鲤，罗怀松，李荫清，等&西藏玉龙斑岩铜（钼）矿带地质［0］&北京：地质出版社，!""’&

$P］

金章东，朱金初，倪培，等&再论德兴斑岩铜矿成矿物质来源［A］&地质论评，#%%%，

（$）：##’—#F!&$’］S.44+)W]&W2*7*36@72-3*4)*34,)+*7,46@)ZQ)2*

$F］陈文明&深源富碱硅热流体与斑岩铜矿含矿斑岩体的成因联系及流体包裹体、斑晶结构证据［A］&地学前缘，#%%!，（P）：P%"—P#!&

$E］U.4,RJ，A-,35KL，S.44+)W]&S,)72-3*4)5?54)

$D］H*T*35;*+OA&IZQ)2*

$"］M*++46)KL&OQ+-4)4)N463*N

：!DP—!"E&P%］R,*4)VI&I3:*263

（P）：$%!—$$’&P!］季克俭，吴学汉，张国柄&热液矿床的矿源、水源、热液及矿床分布规律［0］&北京：北京科学技术出版社，!""!&!$!&

P#］谢家荣&山西一个铜矿床的地质和矿床问题［A］&中条山科技，!"EF，!：!%#—!%E&

P$］陈文明&斑岩铜矿与杂色砂页铜矿内在联系初步探讨［A］&地质论评，!"D%，（F）：#F—#D&

PP］陈文明&论中国斑岩铜矿的矿质来源及评价标志［A］&地质矿产部矿床地质研究所所刊，!"DP，（#）：!—ED&

P’］陈文明&玉龙斑岩铜矿与杂色砂岩铜矿成矿作用的内在联系［A］&地质论评，!"DP，

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