斑岩型铜矿床研究的新突破
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[摘要]在大陆环境，能否形成和如何形成大型-巨型斑岩铜矿，是成矿学领域的重要理论问题。科学家通过系统研究青藏高原及中国东部斑岩铜矿得出：（1）发现并证实四种大陆环境均可以产生巨型斑岩铜矿，从而大大扩展了寻找斑岩铜矿的战略选区；（2）证实这些斑岩铜矿的形成与大洋板块俯冲过程无关，属于一种新类型的大陆环境斑岩铜矿；（3）发现大陆环境的含铜斑岩多为钾质埃达克岩，来源于加厚的镁铁质新生下地壳，而不是岩浆弧环境的地幔楔形区。富水含铜岩浆经历了两级岩浆房结晶分异，并排泄出大量成矿流体。
[中图分类号] F416.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-46-2
1斑岩 Cu-Mo-Au矿床研究的新认识与新进展
斑岩型矿床作为一种最重要的铜钼和铜金矿床类型一直得到人们的普遍重视 ，近些年来又取得了重要研究进展 ，主要体现在5个方面：
（1）岛弧和陆缘弧是斑岩型矿床产出的重要环境，但大陆碰撞造山带也具有产出斑岩型矿床的巨大潜力。按矿床产出的构造环境，可以分为弧造山型斑岩矿床和碰撞造山型斑岩矿床；
（2） 弧造山型含矿斑岩主要为钙碱性和高钾钙碱性，而碰撞造山型含矿斑岩则主要为高钾钙碱性和橄榄安粗质（shoshonitic） 。两种环境的含矿斑岩多具有埃达克岩（adakite）岩浆亲合性，但前者主要来源于俯冲的大洋板片，后者主要来源于碰撞加厚的下地壳。大洋板片的部分熔融缘于俯冲角度的平缓化，而加厚下地壳的熔融起因于俯冲大陆板片的断离（ slab breakoff） ；
（3）在弧造山环境，大洋俯冲板片的膝折（kink）或撕裂（slab tear）不仅导致俯冲角度变缓，而且引起弧地壳耦合变形，产生切弧断裂，控制斑岩铜系统的时空分布。俯冲板片撕裂引发软流圈上涌，诱发大洋板片熔融，产生含矿岩浆；
（4） 在碰撞造山环境，大陆俯冲板片的裂离导致软流圈上涌，向下地壳注入新生物质，并诱发下地壳物质熔融，产生含矿岩浆。碰撞后地壳伸展形成横切碰撞带的正断层系统，为斑岩侵位提供运移通道，并导致岩浆流体大量分凝和铜钼金淀积。不论是斜向俯冲的弧造山带，还是斜交碰撞带的构造调节带，常常发育一系列的走滑断裂带和伴生的拉分盆地，也是含矿岩浆浅成侵位和分凝流体排泄运移的重要输导系统；
（5） 在许多斑岩成矿带或矿集区 ，斑岩型矿床的热液蚀变系统常出现套合作用（telescoping），早形成的斑岩 Cu-Mo 系统常被浅成低温热液Cu-Au系统叠加，或者形成两个共存的独立矿床，或者构成一个巨型高品位矿床。热液套合和矿化叠加可能与成矿后或成矿过程中的区域快速隆升有关[1]。
2构造背景与成矿环境
斑岩型矿床主要产于大洋板片俯冲产生的岛弧和陆缘弧环境。陆缘弧环境的经典成矿省包括安第斯中部（如阿根廷Bajo de la Alumbera ，Marte 等矿床），美国西部 （如 Bingham ， DosPobers 矿床）和巴布亚新几内亚―伊利安爪哇（如 Grasberg ，Oki Tedi ， Freida River 矿床等）岛弧环境的斑岩型矿床则环绕西太平洋广泛分布，如印尼的 Batu Hijau 和菲律宾Lepanto2FSE等。这些成矿省和巨型矿床通常形成于第三纪 ，成矿年龄介于 1. 2～38 Ma 之间，含矿斑岩多属钙碱性（岛弧）和高钾钙碱性（陆缘弧） ，矿带规模均为世界级 ，单个矿床的Cu储量多在1000万t 以上，品位变化于 0. 46 %～1. 3 %之间，Au 储量在300 t 以上（300～1 550 t） ，品位介于 0. 32～1. 42 g/t 之间[2]。这些巨型矿床的吨位2品位模式表明 ，岛弧和陆缘弧环境具有产出斑岩型矿床的巨大成矿潜力。
3埃达克岩与成矿模型
3.1俯冲-板片熔融模式
智利北部古新世以来 ，陆缘弧演化与岩浆活动受太平洋板块（Farallon板块）俯冲速率、角度和方向诸因素的约束（Oyarzun et al . ， 2001）。在古新世-早中新世，Farallon板块以正常的俯冲速度和中等的俯冲角度向智利大陆边缘下部俯冲，诱发地幔楔形区的部分熔融 ，导致钙碱性弧火山活动和岩浆浅成侵位 ，形成小规模的斑岩铜系统和浅成低温热液金系统（Silltoe ， 1988）。进入晚中新世， Farallon 板块开始低角度、斜向、快速俯冲（Davidson et al . ， 1991 ；J ames et al . ， 1999），导致俯冲的洋壳板片直接熔融，形成埃达克质熔体（Oyarzun et al . ， 2001）。该熔体在相对挤压应力场中上升侵位，并在一个相对封闭的体系中演化，发育成规模较大的斑岩铜系统。这种模式为 “俯冲-板片熔融模式” 。
3.2拆沉-板片熔融模式
在青藏高原，两套斑岩铜系统显然不能用上述冲-板片熔融模式”来解释，因为斑岩铜矿系统的育，远远滞后于相应的洋壳板块的俯冲。对于玉斑岩铜矿带，时差在 190～240 Ma （莫宣学等3 ；2001） ，对于冈底斯斑岩铜矿带，时差则在30～Ma （Allegre et al . ， 1984 ； 侯增谦等 ，2003）。尽管此 ，有3个重要的证据证明，含矿斑岩主要来自于垩纪之前俯冲的特提斯洋壳板片。笔者认为 ，高原的埃达克质斑岩岩浆主要起源于俯冲堆积于地幔岩石圈某个部位的 MORB 成分的榴辉岩堆积体。残留于地幔中的榴辉岩堆积体部分熔融产生的埃达克质熔体，在上升穿过地幔楔形区时势必与热的地幔物质发生反应。尽管多数人认为埃达克质熔体通常与地幔橄榄岩发生相互作用（Defant et al . ，1990 ； Stern et al . ， 1996 ； Rapp et al . ， 1999） ，但青藏高原含矿斑岩的 Pb ，Sr-Nd 同位素系统数据通常处于 MORB 端员和 EM Ⅱ端员混合区内，似乎更为支持埃达克质熔体与幔源熔体发生混合。正是由于来自富集地幔的钾质熔体与埃达克质熔体的混合作用，导致了含矿斑岩不仅具有较高的w （ K2O）和 Mg #值 ，而且具有容载金属和硫的能力。简单的热估算表明，俯冲并堆积于大陆岩石圈地幔深处（100～200 km）的古老洋壳板片，在青藏高原正常的地温下，将变质为榴辉岩相 ，但不会发生熔融。榴辉岩发生熔融所需的热量只能由下部软流圈提供。在高原地壳挤压增厚的情况下 ，变质的榴辉岩因地壳加厚而随地幔向下移动并达到其固相线温度，也有可能发生部分熔融。由于密度差异引起的榴辉岩堆积体的拆沉作用可能是软流圈物质上涌并提供巨大热量的有效机制（ Kay et al . ， 1994Leech ， 2001），榴辉岩堆积体部分熔融层因形成构造-热薄弱带，而成为软流圈物质置换上覆地幔物质的重要空间。埃达克质熔体在经历了与钾质熔体的混合后上升侵位。之后，长英质含矿熔体在相对封闭的系统中分异演化在应力释放背景下（如走滑拉分盆地、正断层系统）含金属流体和岩浆硫从岩浆中充分分离出来，形成斑岩铜系统。将这种由拆沉作用所诱发的俯冲洋壳熔融成矿过程以“拆沉-板片熔融模式”表示。
4结语
总之，斑岩型矿床既可以产出于弧造山环境，也可形成于碰撞造山环境，前者称为弧造山型斑岩矿床 ，后者称为碰撞造山型斑岩矿床。两者既有广泛的类似性 ，又有明显的差异性。
参考文献
[1] 侯增谦.斑岩 Cu-Mo-Au 矿床： 新认识与新进展.地学前缘（中国地质大学 ，北京）.第11 卷 第1 期2004 年3 月.
[2] GUILBERT J M. Geology ，alteration ，mineralization ，and genesis of the bajo de la Alumbrera porphyry copper2gold deposit ，Catamarca province ，Argentina[J ] . A rizona Geological Society Diges ，1995 ，20 ： 6462656.
[3] TOOKER E W. Gold in the Bingham Dist rict ，Utah[J ] . U. S .Geological S urvey B ul let i n 1857 E ，1990. 1216.
[4] 曲晓明 侯增谦 黄卫 冈底斯斑岩铜矿（化）带：第二条 '玉龙' 铜矿带[J] 矿床地质， 2001，，20（4）：366-366.