(二)锡卡型铜矿床

锡卡型铜矿是指产于中酸性、中基性侵入岩与碳酸盐岩接触带中或附近,由花岗质岩浆的独立流体相逐渐演化为高温至中温液相,经接触交代和逾渗交代作用形成的铜矿床。该类矿床具有典型的矽卡岩矿物组合,主要矿体产于矽卡岩中(郭等,1957a,B,1978;常等,1983)。

四卡岩铜矿床因分类起点不同可分为:①根据成矿元素组合,可分为铜铁型(如大冶铁矿、铜绿山)、铜钼型(如风三洞、寿王坟)、铜金矿型(如鸡笼山、吊泉)、钨铜型(如江西阮家湾、铜山)、铜铅锌型(如铜山岭)。②按矽卡岩的化学成分可分为镁矽卡岩型(如寿王坟)和钙矽卡岩型(如城门山)(赵等,1990);③根据矿体的赋存特征和控制因素,可分为接触型(铜绿山等。)、层控型(狮子山等。)和重控型(铜官山等。);④根据矿床的各种成因(复合)分类,可分为斑岩-矽卡岩型(城门山等。)和层控-矽卡岩型(巫山等。).

矽卡岩型铜矿在世界其他地方并不重要,但在中国却非常重要(赵等,1990)。例如,在美国和加拿大,这类矿床的储量仅占铜总储量的1% ~ 2%;在俄罗斯仅占铜总储量的2.9%,而在中国,此类矿床占铜总储量的21.71%。除长江中下游少数大型矿床外,这些矿床多为中小型矿床,矿石品位普遍较富,大多在0.8%-1.6%之间。除铜外,常伴有其他可综合利用的成分,如铁、金、银、钼、钴、铋、铅、锌、硒、碲、硫等。(刘询,1990;张等,1951;张,1984;李丽萍,1994;李付东等人,1993;宾洋等人,1985)。

与矽卡岩型铜矿有关的成矿岩石有辉石闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩等,但与中酸性侵入岩关系最为密切。主要为中深-浅钙碱性系列闪长岩、应时二长闪长岩、斜长花岗闪长岩、花岗闪长岩和石英闪长岩。岩石化学,特别是K2O和Na2O的含量较高,如Na2O+K2O从6.83%到8.57%不等,高于戴笠相应岩石的碱含量。矽卡岩型铜矿床的矿化类型与成矿岩体的岩石特征密切相关。如矽卡岩型铜多金属(锡、铅、锌)矿床多与酸性黑云母花岗岩有关(广西莫拉铜锌矿),矽卡岩型铜钼(或金)矿床多与中酸性花岗闪长岩有关,矽卡岩型铜铁矿多与闪长岩和石英二长岩有关。这种成矿特异性在长江中下游铜矿带中更为明显。如九瑞、阳新、铜陵地区矽卡岩型铜(钼、金)矿床的成矿岩体,碱钾含量高[w (K2O+Na2O) = 7.45,w (K2O)/w (Na2O) > 1 ~ 1。而铁山、铜绿山等地区的矽卡岩型铜铁矿为高碱富钠[w (K2O+Na2O) = 7.61,w(K2O)/w(Na2O)< 1 ~ 1.5]中性岩系(陈震,65438周太和,1984)。

这些成矿岩体多为多次侵位的复式岩体。如城门山成矿岩体是由花岗闪长斑岩、二长斑岩、应时长斑岩、肥西石英斑岩、结晶石英斑岩和石英闪长斑岩组成的杂岩体,具有6个同期侵位。与大型矽卡岩型铜(钼)和铜(铁)矿床有关的岩石是多次侵位的复式岩石,证明浅部岩浆房与深部岩浆房保持长期沟通非常重要。

岩体表面形态多为椭圆形和圆形,产状多为小型岩生植物和少量岩壁。岩体出露面积变化很大。通常与铜铁矿床有关的成矿岩体出露面积较大,如铁山岩体140km2、孙艺程岩体85km2。而与铜(钼、金)矿床有关的成矿岩体大多出露面积较小,如城门山岩体0.8km2、巫山岩体0.6km2、风三洞岩体1.26km2(张,1984;周太和,1984;黄恩邦等,1990)。

岩体中稀土元素的分布格局是轻稀土元素相对丰富,重稀土元素相对平缓,没有明显的负铕异常。锶同位素的初始值从0.7040变化到0.7080。表明它具有壳幔混源的特征。

成矿围岩均为碳酸盐岩,特别是成分不纯的碳酸盐岩更为有利。华北地台的容矿岩石主要是元古宙,如大石桥组、高于庄组和雾迷山组。古生代,如寒武系的凤山组、长山组,二叠系的黄岗梁组、大石寨组。扬子地台中下游的容矿岩石主要为上古生界和中生界,如中上石炭统黄龙组和船山组,下二叠统和中下三叠统栖霞组、茅口组和孤峰组。

由于碳酸盐岩中MgO含量不同,形成了镁夕卡岩和钙夕卡岩。根据赵等(1990)的研究,当碳酸盐岩中W(MgO)> 8% ~ 10%时,主要形成镁夕卡岩。当W (MgO)小于2%时,形成钙矽卡岩(赵毅等,1990)。

构造条件对矽卡岩铜矿也有明显的控制作用:一般深大断裂控制深部岩浆带的活动,如金山店-阳新-瑞昌深大断裂控制大冶-九瑞铜钼金矿带,铜陵-南岭深大断裂控制铜陵-沙滩角铜金铁矿带。网格断裂系统对成矿的重要控制作用在江西九瑞地区尤为明显。菱形网格系统由NWW方向、北西向和北东向三组断裂系统组成,含矿岩体的侵位和矿化几乎发生在每一个节点上,如冯三洞、东雷湾、巫山、城门山,自西北向东南依次分布。构造错位岩浆岩与围岩的接触面、围岩层理和层间破碎带、褶皱轴和褶皱翼、多套断层的交汇处、捕虏体与岩体的接触面都是形成矽卡岩型铜矿的有利构造部位。根据矽卡岩矿体与接触带、地层的关系,可分为三种情况:①接触矿体,即矿体呈层状、不规则状产于侵入体与围岩的接触带中;(2)层状矿体,即矿体呈层状、似层状、透镜状并位于特定层面或界面。矿体可为单层或多层,通常属于外接触带,有时出现在远离岩体的地方;③再控矿体,即部分矿体受接触带控制,部分矿体受地层控制。

矽卡岩矿体的大小各不相同。小型矽卡岩矿体长几十米,厚几米,深不足百米;大型矿体可达千米长,数十米厚,数百米深。

矿石的矿物组成与矽卡岩类型密切相关。钙夕卡岩矿物主要有透辉石-钙铁辉石系列、钙铝钙铁系列石榴石、硅灰石、浮山岩、红柱石、绿帘石、阳起石、斜长石、钾长石、榍石、磷灰石。镁夕卡岩矿物主要有镁橄榄石、硅镁石、透辉石、尖晶石、基性斜长石、透闪石、韭菜角闪石、硅线石、蛇纹石、金云母等。主要金属矿物有黄铜矿、辉钼矿、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、玢岩和磁黄铁矿。

矽卡岩具有明显的分带性。从内向外,钙矽卡岩的分带大致为:斜长石(钾)长石带→石榴石带→透辉石-石榴石带→透辉石带;镁夕卡岩的分带大致如下:透辉石带→镁橄榄石带→软骨岩带,或透辉石-石榴石带→金云母-透辉石带→橄榄石-蛇纹石带。矽卡岩型铜矿多由钙矽卡岩组成,但也有不少矿床分布,如寿王坟、铜绿山、华通等(赵等,1990)。

矽卡岩铜矿矿石结构极其复杂,主要有块状、浸染状、斑状、条带状、条带状、网状和角砾岩。

矽卡岩铜矿床成矿流体明显富含挥发性组分,如-等。这些挥发性成分参与矿物的晶格,形成富含挥发性成分的矿物或残留在流体包裹体中。

矽卡岩型铜矿床的成矿经历了一个漫长的过程:从花岗质过渡岩浆到独立流体相的形成,再到后期的多次热液改造,都在整个成矿过程中打下了烙印。因此,许多地质学家将矽卡岩成矿过程分为五个阶段:①早期矽卡岩阶段,主要通过独立流体相交代作用形成硅灰石、透辉石-钙铁辉石、铁铝榴石-钙铁榴石、镁橄榄石等岛状、链状无水硅酸盐矿物,有时也形成浮山石、金云母等少量含水硅酸盐矿物;(2)晚夕卡岩阶段,早期夕卡岩主要受高温热液活动改造,形成阳起石、透闪石、绿帘石、金云母等含水硅酸盐矿物;(3)氧化阶段,主要发生在矽卡岩型铜铁矿床中,即透辉石、金云母、石榴石在高氧逸度控制下被高温热液交代,形成浸染状、致密块状磁铁矿,后期可出现大量赤铁矿晶体,形成磁铁矿-赤铁矿矿石;(4)硫化物阶段,主要受高温热液活动影响,形成大量辉钼矿、毒砂、黄铜矿、黄铁矿、辉铋矿、方铅矿和闪锌矿,有时伴有少量自然金沉淀;⑤碳酸盐阶段,在低温热液活动的影响下,方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿等碳酸盐和、玉髓、蛋白石等二氧化硅大量沉淀,有时伴有天青石、重晶石和少量黄铁矿、黄铜矿的沉淀(季等,1989;郭,1957a,B;崔斌,1987,1995;黄华生等,1985)。

矽卡岩型铜矿的成矿深度一般在1.5 ~ 4 km之间,成矿压力在200× 105 ~ 750× 105 Pa之间。平均矿化深度约为2公里。

该类矿床的δ34S值变化范围较窄,一般小于10‰,呈典型的塔式分布,表现出深部硫源的特征,以幔源硫为主,有少量来自地层围岩的硫加入。根据氢氧同位素分析,成矿溶液主要来自岩浆水,后期有一定量的大气水参与。该类铜矿初始锶值小于0.7100,表明成矿物质主要来自上地幔,但混有来自下地壳和上地壳的物质(顾联兴等,1986;黄等;翟雨生等,1992)。