模型十三 铁氧化物铜金型矿床找矿模型 铜厂铜(铁)矿床地质特征、成矿模式与找矿模型

一、概 述

铁氧化物铜金型矿床 ( Iron Oxide － Copper － Gold Deposits，IOCG 矿床) 是指铁氧化物 ( 低钛磁铁矿和赤铁矿) 含量在 20% 以上的多金属富集 ( Cu、Au、U、REE、Ag、Bi、Co、Nb) 矿床。该类型矿床一般规模大，品位较高，所含元素多，埋藏浅且易采选，是 Fe、Cu、Au、U、REE ( LREE) 、F 及蛭石的主要来源，也是 Ag、Nb、P、Bi 和 Co 的重要来源。其副产品很多，包括 PGE、Ni、Se、Te、Zr。另外，还伴生多种元素，如 As、B、Ba、Cl、Mo、Mn 和 W 等。IOCG 矿床以其显著的地球化学特征和多样化的矿物学、容矿岩石和局部地质背景等特征区别于其他矿床类型。

事实上，关于 IOCG 矿床的发现史，需追溯到 20 世纪 70 年代中期。最开始，人们没有意识到这是一种新矿床类型，只是在预期成矿类型之外 “偶然”发现了奥林匹克坝铜金铀矿床，其类型十分独特，曾被称为世界上独一无二的矿床，即 “独生子”矿床。然而，随着大量类似矿床的发现，以及对该类矿床研究的不断深入，矿床学家们发现，这些矿床构成了一个新的类型，且将其统称为IOCG 矿床 ( M. W. Hitzman 等，1992) 。该类型矿床可谓是一个全新的矿床家族，以前很多看似没有多大共性的大型—超大型矿床都逐渐被吸收进来，其重要性、实用性和合理性完全可与火山成因块状硫化物矿床 ( VMS) 、喷气沉积型矿床 ( SEDEX) 、浅成低温热液型金矿床及斑岩型矿床等概念相比，是矿床学研究领域的又一个新高潮 ( 毛景文等，2008) 。

然而，由于 IOCG 矿床在产出环境、地质特征和形成机理等方面存在多样性、复杂性等因素，学术界尚未对 IOCG 矿床的准确界定形成统一认识。一种观点认为，单一铁矿床和含铜、金等元素的铁矿床均属氧化型成矿体系，因此可全部划归 IOCG 矿床范畴; 另一种观点则认为，单一铁矿床和IOCG 矿床是氧化型成矿体系的两个端员组分，其大、中型矿床几乎不可能在同一地域或地段同时产出，因此，单一铁矿床不应归为 IOCG 矿床的范畴。这些争议导致了两种主要的亚型分类方法。根据第一种观点，可将 IOCG 矿床分为 6 个亚类: 矽卡岩铁 ( Iron Skarn) 型、基鲁纳 ( Kiruna) 型、奥林匹克坝 ( Olympic Dam) 型、克朗克利 ( Cloncurry) 型、帕拉博鲁瓦 ( Phalaborwa) 型和白云鄂博( Bayan Obo) 型。按照第二种观点，IOCG 矿床应去除单一铁矿床的矽卡岩铁型和基鲁纳型，划分为奥林匹克坝型、克朗克利型、帕拉博鲁瓦型和白云鄂博型等 4 个亚类。

IOCG 矿床在全球分布广泛，涉及南美洲、北美洲、非洲、亚洲、欧洲及大洋洲等主要大陆板块。图 1 和表 1 示出了世界范围内主要 IOCG 矿床的分布及其他重要信息。代表性的 IOCG 矿床有澳大利亚的奥林匹克坝、欧内斯特亨利矿床，智利的拉坎德拉里亚、曼托威尔德矿床，巴西的萨洛博、克利斯塔利努、索塞克矿床，瑞典的基鲁纳、艾迪克矿床，以及中国的白云鄂博等。需要指出的是，中国的白云鄂博是否应划入此类型，目前尚存在较大的争议。

二、地 质 特 征

1. 构造背景

关于 IOCG 矿床的成矿背景，M. W. Hitzman 等 ( 1992) 最早提出该类型矿床产于克拉通或古大陆边缘与伸展构造密切相关的地区 ( 图 2) 。伸展拉张环境，如走滑断裂，通常是深源岩浆及其相关流体上涌和大气降水下渗的有利通道; 而构造应力转换部位，如中上地壳韧 － 脆性转换带，常因物理 －化学条件的突变，使得成矿物质更容易聚集成矿 ( 图 3) 。因此，沿古大陆向拉张性大陆弧的转换带常常是矿床产出的最有利部位。

图 1 世界重要 IOCG 矿床分布示意图( 引自 L. Corriveau，2006; P. Cox 等，2007; M. W. Hitzman 等，1992; 聂凤军等，2008，修改)

表 1 世界部分典型铁氧化物 － 铜 － 金矿床

续表

资料来源: L. Corriveau，2006; 张兴春，2003

图 2 IOCG 矿床的构造环境及容矿岩石序列示意图( 引自 M. W. Hitzman 等，1992; 毛景文等，2008)

根据近年来对 IOCG 矿床产出的大陆动力学构造背景的研究结果，至少可将其构造环境归纳为 3类: ①与非造山岩浆有关的大陆地块内部，如元古宙大陆裂谷盆地中经过流体叠加改造形成的奥林匹克坝矿床; ②与中性岩浆有关的较年轻大陆边缘弧，如与洋壳俯冲背景下岛弧造山带伸展环境相关的智利 － 秘鲁 IOCG 成矿带; ③褶皱和推覆带，如澳大利亚芒特艾萨线形褶皱带内的斯坦、奥斯本、蒙特艾洛特、欧内斯特亨利等矿床。

从不同时代成矿的 IOCG 矿床来看，很多前寒武纪大型—超大型 IOCG 矿床都形成并分布于太古宙大陆边缘 100km 以内或靠近太古宇与元古宇岩石界面附近。它们在时空分布上都与克拉通内部非造山型花岗岩或 A 型花岗岩有关，与板块俯冲有关，或与由地幔柱导致的次大陆岩石圈部分重熔有关。而相对较年轻的 IOCG 矿床在时空分布上则与次碱性和碱性花岗岩有关，其构造环境是与板块俯冲相关的大陆边缘弧，矿床产于长期活动的平行断裂带内，受压扭性构造和盆地反转所支配。

2. 矿床地质特征

( 1) 控矿构造

各种不同级序和不同形式的断裂构造，如断层与高渗透性底层岩石交汇处、张裂断层的凹凸部位、逆掩断层内部及旁侧、韧脆性剪切带分支处、各种褶皱核部以及高、低渗透性底层岩石的接触部位等，是控制 IOCG 矿床的产出深度和空间展布的主要因素。例如，在构造交汇或构造与岩性界面相交部位形成了拉坎德拉里亚矿床; 在走滑断层的膨胀啮合部位形成萨洛博矿床; 在走滑断层主线之间构造连接线沿线部位形成了曼托威尔德矿床; 当矿床在浅部产出时，在热液型角砾岩和脉体中发生矿化形成矿床，如奥林匹克坝、阿莱毛 ( 图 4) 。所以，从某种程度上说，靠近深大断裂及其次级构造是形成 IOCG 矿床的必要条件之一，多期次活动的条带状断裂控制着矿床的空间展布。

图 3 中上地壳 IOCG 矿床成矿环境示意图( 引自 G. J. Davidson，2002)

图 4 部分 IOCG 典型矿床的控矿构造示意模型( 引自 P. J. Pollard，2006; 毛景文等，2008)

( 2) 容矿岩石

IOCG 矿床可在不同地质时代和各岩层或岩体中产出，岩层或岩体的成矿专属性不明显。代表性的容矿岩石有低品位的铁矿层、条带状铁质建造或富铁岩石，也有镁铁质到长英质火山岩或深成侵入岩，还可能是片麻岩和片岩。

无论是哪种岩石，若要成为 IOCG 矿床的成矿主岩，必须具备下述几个条件: ①渗透性好和易发生化学反应; ②靠近深大断裂及其次级构造; ③与侵入岩体具有密切的空间关系; ④角砾岩化和热液蚀变十分发育; ⑤地处明显的氧化环境。

( 3) 热液蚀变

IOCG 矿床热液蚀变分布很广泛，且不同岩性对应着不同的蚀变组合 ( 表 2) 。具代表性的热液蚀变类型有钠 ( － 钙 － 铁) 化蚀变、钾 ( － 铁) 化蚀变和绢云母化蚀变。一般来说，在较深部位的蚀变为钠 ( － 钙 － 铁) 质或钠 ( － 铁) 质，向上至浅层过渡为钾 ( － 铁) 质，近地表则表现为绢云母化和硅化，在围岩局部多发生强烈的铁质蚀变 ( 图 5) 。在横向展布上，IOCG 矿床周围多发育形成广泛分布的蚀变晕。

图 5 典型 IOCG 矿床 3km 深度范围内热液蚀变分带关系示意图( 引自 G. J. Davidson，2002)

从热液蚀变类型及其特征来看: ①钠 ( － 钙 －铁) 化蚀变最早形成，分布范围较广，一般大于1km2，属于一种区域性热液蚀变带，其产出方式可以是单一的钠化蚀变带，主要由斜方辉石和榍石组成，也可以是富钠的钙 － 碱性蚀变带，主要由斜方辉石、铁闪石、绿钙闪石、角闪石和石榴子石组成; ②钾 ( － 铁) 化蚀变带与铜、铁和金硫化物集合体具有密切的时空分布关系，代表性的矿物有钾长石、黑云母、磁铁矿或赤铁矿、绢云母、绿泥石、碳酸盐岩、铁 － 铜硫化物、铀和稀土矿物，局部地段见有钠 － 钾化蚀变带，代表性矿物组合有钠长石、钾长石、阳起石、磁铁矿、磷灰石、绿帘石、黄铜矿、黄铁矿和斑铜矿; ③铁化蚀变主要是指那些与氧化物集合体密切共生的热液蚀变，代表性矿物组合为磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、铁白云石、绿泥石、角闪石和磷灰石，如果在成矿区范围内分布有富钙的火山 － 沉积岩，那么，受构造 － 岩浆活动影响，完全有可能形成矽卡岩化带，代表性矿物组合为磁铁矿、石榴子石、斜方辉石和方柱石。

( 4) 矿体形态

IOCG 矿床是一种后生矿床，其矿体产出形态复杂多样，有不规则管状、漏斗状、 ( 似) 层状、脉状、条带状、角砾筒状、透镜状及不规则块体等。与其他类型矿床相比，IOCG 型矿床的最大特点是广泛发育角砾岩筒矿体。例如，奥林匹克坝矿床的主矿体位于一个巨大的角砾岩筒中，加拿大育空地区韦尔内克 ( Wernecke) 山一带矿床的主矿体也受控于角砾岩筒，瑞典基鲁纳地区出露 40 个铁 － 磷矿床，其矿化主要呈角砾岩状，也包括层状或层控型。在南美安第斯成矿带中，除脉状矿体之外，局部可见独立存在的角砾岩筒矿体和矽卡岩矿体。当多个类型的矿体存在时，就构成超大型复合矿床。

表 2 典型 IOCG 矿床中岩性与常见蚀变组合的关系

资料来源: G. J. Davidson，2002

( 5) 矿石矿物组合

IOCG 矿床的主要矿物有赤铁矿 ( 镜铁矿、赤铁矿和假像赤铁矿) 、低钛磁铁矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿和黄铁矿; 次要矿物有铜 ( 银、镍、钴和铀) 砷化物、钙铀云母、氟碳铈矿、辉铋矿、钛铀矿、铈磷灰石、硫铜钴矿、辉钴矿、硅铀矿、铜蓝矿、蓝辉铜矿、磷铝铈矿、斜方砷铁矿、孔雀石、辉钼矿、独居石、沥青铀矿、晶质铀矿、磷钇矿、金 ( 银、铋和钴) 碲化物、自然铋 ( 铜、金和银) 和蛭石。脉石矿物有钠长石、钾长石、绢云母、碳酸盐、绿泥石、石英、角闪石、辉石、黑云母和磷灰石。另外，可能还有褐帘石、重晶石、绿帘石、萤石、黑柱石、石榴子石、钙钛矿、金云母、金红石、方柱石、榍石和电气石。

IOCG 矿床的元素组合变化范围较大，代表性元素组合有 Fe － REE － Nb、Fe － Cu － Au 和 Fe －Cu － Au － U － Ag － REE。另外，此类 矿床 含 量较 高的 元 素 还 可 能 有 Co、F、B、Mo、Y、As、Bi、Mn、Se、Ba、Pb、Ni、Zn。

( 6) 成矿时代

矿床可见于太古宙至上新世的岩石中，以形成于古元古代至中元古代的矿床较多 ( 表 1) 。例如，瑞典、南非、加拿大等国主要的 IOCG 矿床多集中形成于古元古代; 澳大利亚 IOCG 矿床多形成于中元古代。巴西的萨洛博矿床，赋存在太古宇萨洛博群的变质火山 － 沉积岩系里，是巴西新太古代至古元古代 IOCG 矿床的典型代表，而智利 IOCG 矿床相对较为年轻，多形成于中生代。

三、矿床成因和找矿标志

1. 矿床成因

IOCG 矿床的成因模式很多，争议也很大，但它们都有一个共同之处，即所有的模式都需要有盐度较高、贫硫、相对氧化的流体，以解释成矿系统中存在的丰富的铁氧化物和少量的硫化物。这些模式争论的焦点在于流体来源与形成机理，其实质就是岩浆成因与非岩浆成因之争。对此，主要形成了3 种不同的认识论，即岩浆流体说、地表 / 盆地流体说和变质流体说。前者属岩浆成因论，而后两者则属非岩浆成因论 ( 图 6 和表 3) 。

岩浆成因假说认为，IOCG 矿床的形成与花岗岩或是其他火成岩，抑或是与亲碱性的较基性岩浆有关。该模式中涉及的氧化贫硫含金属卤水从同时期的岩浆中析出，此后的矿质沉淀则受多种作用的综合驱动。对于以岩浆热液成因为主的高温深成矿石，各种低温热液事件或低温表生事件会使其品位上升或下降。至于岩浆流体的具体来源有多种推断。其中，流体源含 CO2是岩浆成因模式中的一个重要因素，这是因为在与矿化有关的流体包裹体中普遍存在 CO2，而且在与 IOCG 成矿深度相应的较广的压力范围内，CO2对流体从岩浆中析出起着控制作用。此外，CO2的存在还可以影响硅酸盐熔融体与流体之间的碱质配分，有可能生成具有高 Na/K 比值的卤水，这种卤水可能是许多 IOCG 矿床中广泛发育和分布的钠质蚀变作用的主导因素。

非岩浆成因假说的两类模式: 一是流体主要派生于地表或浅部盆地的模式，即地表/盆地流体说;二是在下地壳到中地壳变质环境中演化的流体模式，即变质流体说。两类模式都需要能提供非岩浆氯化物的专属环境。在地表/盆地流体模式中，侵入体的主要作用是驱动非岩浆卤水的热对流。流体的含盐性可能来自温暖、干旱环境中蒸发过的地表水，或来自循环水与先存蒸发盐沉积物的相互作用。变质流体模式不需要火成热源，尽管同期侵入体可能存在并且向流体提供了热量和组分 ( 如 Fe、Cu) 。

图 6 IOCG 矿床 3 种成因模式的流体路径和热液特征示意图( 引自 M. D. Barton 等，2004; 李友枝等，2007)

表 3 IOCG 矿床 3 种成因模式对照表

资料来源: M. D. Barton 等，2004; 李友枝等，2007

另外一些研究结果显示，IOCG 矿床可能是由一种以上的岩浆或非岩浆成因热液流体混合形成的。据称，奥林匹克坝、萨洛博、拉坎德拉里亚、欧内斯特亨利、斯坦、曼托斯布兰科斯等矿床的成矿作用就属于这种类型 ( 图 7) 。例如，在奥林匹克坝矿床形成过程中，一方面深部较热、还原性的富金属循环热液流体或岩浆源热液流体上升，另一方面较高盐度干盐湖水产生的较冷、氧化性热液或大气水下渗，二者间持续不断地进行周期性的混合，并发生氧化还原作用生成 Cu － Au － U 矿质沉淀，形成从下部黄铜矿 ± 黄铁矿到上部斑铜矿 ± 辉铜矿的分带 ( 图 8) 。但是，对于较高温热液流体的来源，若只根据稳定同位素、矿物共生组合和地球化学特征所作的解释，目前难以准确界定，只能说它是岩浆成因，或 “深循环地壳水成因”。

图 7 与花岗岩相关的 IOCG 矿床流体混合示意图( 引自 D. Haynes，2002)

综上所述，关于 IOCG 成因的主要问题在于，矿床究竟是通过岩浆与地幔或下地壳有直接联系( 特别是对非常大的矿床而言) ，还是完全形成于地壳内部巨大的能够有效富集先前分散于大范围岩石内的金属的热液系统。要解决这个问题，尚需开展进一步的研究，以获取更多的关键性资料。

2. 找矿标志

( 1) 区域地质找矿标志

1) 沿克拉通或古大陆边缘向拉张大陆弧的转换带通常是 IOCG 矿床产出的有利部位。

2) 与非造山带岩浆有关的大陆地块内部裂谷盆地、与中性岩浆有关的较年轻大陆边缘弧拉伸环境以及褶皱和推覆带等是 IOCG 矿床产出的 3 大动力学构造背景。

3) 构造应力转换部位，如中上地壳韧脆性转换带，是成矿物质聚集成矿的良好场所。

4) 靠近深大断裂及其次级构造的位置是形成 IOCG 矿床的必要条件之一。

图 8 奥林匹克坝型 IOCG 矿床形成机制示意剖面图( 引自 R. G. Skirrow，2002)

5) 存在大面积的岩浆岩，包括与地幔底侵有关的岩浆作用。

( 2) 局部地质找矿标志

1) 多期次活动的断裂是控制矿床空间展布的重要因素。

2) 破碎的火山岩或火山碎屑岩，可能是大型—超大型复合性 IOCG 矿床的成矿围岩，当具有深穿透断裂存在时，其成矿可能性更大。

3) 地表可能有呈脉状和不均匀浸染状产出的 Cu 或 Cu － Au 小矿点。

4) 渗透性较差的岩层 ( 如块状大理岩化碳酸盐岩) 有助于流体汇集，其下面可能发育有 IOCG矿床。

5) 当浅部存在矿化热液角砾和 ( 或) 磁铁矿被交代形成大量镜铁矿时，深部可能存在 IOCG矿床。

6) 粗晶方解石 － 铁白云石构成的铁锰碳酸盐化脉带区，在矿床顶部或远端可能伴有的褐铁矿和黄铁矿晕，可作为深部隐伏 IOCG 矿床的指示标志。

7) 磁铁矿 － 磷灰石系统组合，是指示 IOCG 矿床的一项重要标志。

( 3) 蚀变找矿标志

1) 在辉长闪长岩体或闪长岩体接触带内，强烈发育的热接触变质角岩带和接触交代岩 ( 钠钙质或钾质蚀变) 带，是大型复合型 IOCG 矿床很好的指示标志。

2) 火山 － 沉积岩中广泛发育的硅化、绢云母化、黄铁矿化以及高级 泥 化 蚀变 组 合，可 能 是IOCG 矿床的指示标志。

3) 大多数 IOCG 矿床具有 “上部钾化、下部钠化” 的蚀变特征，属较为典型的碱质钾钠硅酸盐化蚀变相。脉状和面状产出的钙质矽卡岩与硅质矽卡岩常位于碱质钾钠硅酸盐化蚀变相之上，密集脉带型和面状钙质矽卡岩与硅质矽卡岩可作为寻找隐伏 IOCG 矿床的找矿标志。

4) 绢云母 － 绿泥石 － 碳酸盐蚀变晕，是以赤铁矿为主的矿床 ( 如奥林匹克坝) 很好的指示标志。

5) 钾长石 － 黑云母或钠长石 － 黑云母或绿泥石 － 黑云母蚀变晕，是以磁铁矿为主的矿床的重要指示标志。

( 4) 地球物理找矿标志

1) 成矿区具有较显著的磁场和重力异常，尤其是区域性的磁异常。

2) 以磁铁矿为主的成矿系统通常显示出较强的磁异常。

3) 金属硫化物矿物相对于容矿岩石通常会显示出较强的电导特征，因此，可采用激发极化法( IP) 和电阻率测量法寻找大型的矿化体 ( 甚至是低品位矿化) ; 电磁法 ( EM) 对高电阻差最有效，它可以用于寻找 IP 和电阻率测量无法获得响应的小型高导矿化体。

4) 可采用放射性法 ( 如 K 和 Th / K 测量) 进行岩性填图，有时还可以识别地表或地表 10 ～ 20cm以内的钾化蚀变带 ( 晕) 。

( 5) 地球化学找矿标志

1) 矿石中含 Fe、Cu、Co、Mo、Au、Ag、As，有时还含 Bi、Te、Hg、U、Pb、Zn; 在非硫化物蚀变带，含 Mn、Bi、P、LREE、F、K 或 Na、Ca、Ba、W、Th、Sn，但没有 Nb 和 Zr。

2) 土壤中可能存在 Cu、Au、Hg 金属活动态异常，且 Cu、Au 异常呈带状分布。

3) 地球气中可能存在 Au、Ag、Ir 和 Ta 异常。依据铂族元素和稀土元素与 IOCG 矿床伴生的特点，该异常具有与成矿元素一样的指示作用。

( 周 平 唐金荣)

铁氧化物-铜-金型矿床~

一、内容概述
Sillitoe（2003）定义氧化铁-铜-金矿床（Iron Oxide Copper-Gold，简称IOCG）为含有大量磁铁矿和/或赤铁矿的矿床，并伴随有黄铜矿±斑铜矿。Corriveau（2006）和Cox and Singer（2007）将氧化铁型铜-金（IOCG）矿床定义为铁氧化物（低钛磁铁矿和赤铁矿）含量大于20%的铜-金（或银、铌、稀土元素、铀、铋和钴）矿床。其主要特征是含大量磁铁矿和/或赤铁矿，伴有铜硫化物、黄铁矿、金和稀土元素等，具有强烈的钠±钙和钾蚀变。成矿流体为高盐度、富CO2和CaCl2、贫硫的流体。矿床形成于克拉通内部或大陆边缘，定位于浅-中深地壳中。尽管矿体赋存于岩浆岩中，但成矿与火成岩活动没有必然联系（Pollard，2000；Williams et al.，2005）。Hitzman et al.（1992）当初将这些矿床限定为元古宙，现有资料表明这类矿床从太古宙到中、新生代都有分布，除了Fe、Cu、U、Au、REE主元素外，一些矿床不同程度含有Co、Ag、Bi、Mo、F、Te、Se，甚至Sn、W、Pb、Zn和Ba等（Niiranen，2005）。IOCG型矿床除含大量铁氧化物和富Cu、Au外，还可不同程度地富集 Co、Ni、As、Mo、W、U、REE、Te 等元素（Niiranen，2005）。IOCG型矿床是过去40～50年间继斑岩铜矿、块状硫化物矿床、浅成低温热液型金矿之后，矿床学研究和勘查的又一个新高潮。
（一）地质特征
对于IOCG型矿床的成矿环境，Hitzman et al.（1992）最早认为此类矿床出现在克拉通或大陆边缘，与伸展构造具有密切的时空关系。现已有的资料表明，该类矿床出现于3种环境：与非造山岩浆有关的大陆地块内部（如奥林匹克坝）、与中性岩浆有关的较年轻大陆边缘弧（如南美安第斯）、褶皱和推覆带（如Mount Isa线形褶皱带内的矿床）。IOCG型矿床通常产在与矿化有空间和成因联系的侵入体顶板带，受明显的构造控制（Papgeorge，2001；Groves，2007）。其中A型花岗岩和碱性侵入体被视为关键因素。断层或剪切带对矿化起控制作用。研究表明，绝大多数铁氧化物铜 金矿化区有大量与矿化年龄同期侵入的镁铁质 中性长英质侵入岩，且有证据表明这些侵入体为矿化提供了主要的流体和金属来源（Pollard，2000）。另外，Crease（1996）和Pollard（2000）发现，镁铁质岩和超镁铁质岩与花岗质岩石组合同时出现，此镁铁质岩石与铜镍硫化物矿化有关，幔源岩浆为花岗质岩石在下地壳发生部分熔融提供了热源。Sillitoe（2003）推测，相对基性的岩浆作用有利于解释矿床内为何出现Cu-Au-Co-Ni-As-Mo-U-REE组合。成矿时代可从太古宙到中生代，其中1.9～1.5Ga是成矿的最好时期。总体来看，成矿时代并不是决定IOCG型矿床远景的关键元素。
矿体形态是一定成矿作用的遗迹，在某种程度上可以反映出矿床的形成过程。总体上看，IOCG型矿床的矿体形态可分为脉状、筒状、板状、层状和不规则状。与其他类型矿床相比，IOCG型矿床的最大特点是广泛发育角砾岩筒矿体。瑞典基鲁纳地区出露40个铁-磷矿床，其矿化主要呈角砾岩状，也包括层状或层控型（Bergman et al.，2001）。在南美安第斯成矿带中，除了脉状矿体之外，局部可见独立存在的角砾岩筒矿体和矽卡岩矿体等（Sillitoe，2003）。当多个类型的矿体复合存在时，通常构成超大型矿床。
IOCG型矿床的一个显著特征是其蚀变带，包括三种主要类型：钠质-钙（钙-钠）蚀变、铁质蚀变和钾质蚀变，矿物组合因矿床的不同而有很大的变化，主要为赤铁矿、低钛磁铁矿、斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿和黄铁矿。矿物组合中富含的轻稀土、Bi、Co和U的矿物以及金红石，具有明显的化学“指纹”，其矿物化学可用于示踪成矿物质来源和成矿过程。特别是异常高的Fe、Cu、Ag、Au、U、REE值、轻稀土（Ce、La、Nd、Pr、Sm、Gd等），为地球化学勘查提供了标志性的岩石组合（Corriveau，2005）。有些矿石矿物、脉石矿物和蚀变矿物不易风化和机械分散，其含量通常较高（例如铁氧化物和磷灰石），可作为矿产勘查中的指示矿物。
（二）主要成矿模式
截至目前，IOCG成矿系统的所有模型，都需要有盐度较高、贫硫、相对氧化的流体，以解释系统存在的丰富的铁氧化物和稀少的硫化物。稳定同位素研究表明，IOCG型矿床的形成与相关岩体有关，例如硫同位素值显示为岩浆来源（Marschik et al.，2001；Sillitoe，2003；Oliver et al.，2004）。金属和硫可以由不同类型的流体搬运，硫也可能是由流体从附近的岩体或火山岩中萃取而来。Pollard（2001）提出，钠（-钙）质蚀变可能由类似于斑岩铜金矿岩浆中的不混溶H2O-CO2-NaCl流体所形成。与矿化有关的流体包裹体内普遍存在CO2也是岩浆来源的一个标志。最近对几个矿床的详细流体包裹体和稳定同位素研究表明，成矿流体主要来自岩浆（Pollard，2001）。Pollard（2006）总结提出与IOCG矿化有关的岩体可能侵位深度变化在2～15km之间，相当多IOCG型矿床形成深度比典型的斑岩铜矿深得多。研究表明，与磁铁矿-单斜辉石-钠长石（-黄铁矿-黄铜矿）脉有关的文象状和球粒状花岗岩基结晶过程所形成的流体含有高于1%的Cu，相关网脉含大量磁铁矿表明有大量富铜流体从花岗岩的脉状通道中流出并在其他地方形成矿化（Perring，2000）。
Weihed et al.（2005）对其提出了矿床形成的地球动力学模型，强调地幔柱活动与IOCG型矿床、铜镍硫化物矿床、层状铅锌矿床、铜金矿床和浅成低温热液矿床的关系。Mark et al.（2000）对欧内斯特亨利矿床的岩浆热液流体与变质热液流体之间的混合作用进行了系统研究。Skirrow（2000）认为坦南特克里克Au-Cu-Bi矿床是由于不同状态的变质地层水，或与早期形成的赤铁矿或磁铁矿混合，或与之反应而形成。Williams（2005）对IOCG系统不同成因模式（流体来源、成矿过程、与火成岩的伴生关系、含长石容矿岩石的热液蚀变、铁氧化物与Cu（-Au）的关系、局部及全球构造背景等）进行了详细对比。总体上讲，IOCG型矿床是一类具有许多共性但成因联系不太密切的矿床类型。Pollard（2006）综合IOCG各种类型矿床的特点，提出了不同类型IOCG矿床的总体模型（图1）。
二、应用范围及应用实例
坎德拉利亚-蓬塔（Candelaria⁃Punta）铜矿位于智利北部的阿塔卡马省，坎德拉利亚矿床为坎德拉利亚-蓬塔矿区的西部延伸部分。赋矿地层为Bandurrias组的火山岩及火山角砾岩，代表了晚白垩世的火山弧环境；与之穿插的Chanarcillo组的海相灰岩形成于弧后沉积环境。矿区内大多数矿体位于北西向脆性断裂带与块状火山岩、火山碎屑岩相接触的部位。这些北西向的断裂以及一条主要的北东向韧性剪切带，控制了铜-金矿化出现在早白垩世以熔岩和火山碎屑岩为主的安山岩中，隐伏在一套灰岩之下，灰岩受到了明显的交代变质作用。矿区内部北西向的断裂带以及一条主要的北东向断裂带控制了坎德拉利亚矿床的赋存部位。矿床储量为471×106t，铜品位为0.95%，金品位为0.22×10-6～0.6×10-6。铜-金矿在细脉中以不规则块状硫化物的形式产出，在基质中以热液角砾的形式产出，在热液蚀变岩中以不连续的纤维状或者网脉状、顺层透镜状产出。矿物组成上，黄铜矿是唯一的含铜矿物。铜-金矿石以典型的富磁铁矿和（或）赤铁矿以及Ag、Zn、Mo和轻稀土元素的局部富集为特征（图1）。矿区的岩石被不同类型不同程度的蚀变所影响，并且在矿床内部存在不同程度的横向和纵向的垂直分带现象。最突出的特点就是大量的钠质和钙质的蚀变存在于火山岩、沉积岩及侵入岩体中，明显的蚀变包括钠长石化、钙质斜长石化、钠质方柱石化及一定程度的钙质角闪石、辉石、绿帘石等蚀变。硫同位素δ34S值主要处于-3.2‰～＋3.1‰之间，晚期可以达到7.2‰，表明其主要物质来源为岩浆，也有少数来自外围岩石，即蒸发沉积岩类。

图1 不同类型IOCG矿床的总体模型图

（据Pollard，2006）
Chanarcillo组的岩性为灰岩和页岩，Bandurrias组由早白垩世的火山岩和火山碎屑岩组成，一般认为它们与Copiapo大基岩同源。Marschik et al.（2001）对坎德拉利亚（Candelaria）铜矿的成矿模式进行了总结（图2）。A模型代表了一个以岩浆为主要组分的系统；B模型展示的是在较高温度条件下，获得了灰岩和页岩中锇同位素特征的深部循环的蒸发岩类；C模型代表一个相对低温的流体系统，该系统没有获取海相弧后环境矿床的锇同位素特征。

图2 坎德拉利亚（Candelaria）成矿模式图

（据Marschik et al.，2001）
该矿床主要控矿构造为NW、NNW向断层，赋矿围岩为安山质-玄武质熔岩及火山碎屑岩，侵入岩为闪长岩及辉长岩墙。其围岩蚀变包括钠长石化、钠质斜长石化、钠质方柱石化等、并且在矿床内部存在横向的和垂直的分带现象。钻探、地质模型和地球物理方法（激发极化法）推动了该矿床的勘查工作。坎德拉利亚矿床的勘查实践表明，由于IOCG型矿床富含铁氧化物，常缺少硫化物或硫化物含量低，因此，地球物理是找矿评价的有效手段。在隐伏矿区，使用磁法和重力手段效果最好。成矿区的磁场和重力效应明显，以重力高、中等到高幅度磁异常为标志。
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(一)矿区地质背景
铜厂铜(铁)矿床位于南秦岭岛弧杂岩带碧口群内。碧口群火山岩系由火山熔岩+火山碎屑岩+沉积火山碎屑岩构成。该岩系火山熔岩的岩石组合为细碧岩+角斑岩(中性)+安山岩+石英角斑岩(酸性)+流纹岩(王宗起等,2009)。该矿床是西北有色地质勘查局711总队于20世纪80～90年代发现并勘查成功的一个中型铜(铁)矿床。
铜厂矿田位于勉-略-宁三角地区中部硖口驿-铜厂-罗家山-徐家坝构造岩浆岩带中段,矿田内主要出露地层为中、新元古界碧口群郭家沟组(Pt2-3g)变质火山-沉积岩系,主要岩性有细碧岩、细碧质凝灰岩、基性集块熔岩、基性火山角砾岩、凝灰质板岩、炭质板岩、白云岩和铁白云岩等。火山活动构成了一个从喷发到正常沉积的完整旋回。该旋回下部火山作用强烈,火山岩厚度较大,以细碧岩、细碧质凝灰岩为主,次有细碧质集块岩、细碧质火山角砾岩,形成爆发-喷溢韵律,火山作用早期以爆发为主,晚期以喷溢为主; 该旋回上部以火山碎屑岩为主,火山岩浆活动弱,形成基性凝灰岩、铁白云岩、白云岩和炭质板岩等。
矿田内断裂构造十分发育,按其方向划分为近EW向断裂组、NE向断裂组、近SN向断裂组和NW向断裂组。近EW向和NE向剪切带是矿田内重要的控矿构造,铜厂铜矿床北矿带及北东矿带、铜厂铁矿床、徐家沟铜矿床均受该类构造控制,该类构造为含矿热液的运移、矿质富集提供了通道及空间,是成矿必不可少的构造条件。
矿田内酸性-超基性侵入岩体均有出露。超基性岩体的岩性主要为蛇纹岩和滑石菱镁岩,均为超基性岩的变质岩,在矿田北部的徐家沟—铜厂一带呈NEE向带状展布,岩体侵入于郭家沟组中,与火山岩呈侵入接触关系,在棺材山南坡则与雪花太坪组白云岩呈断裂接触关系,矿田北部沿F61断裂上盘产出的半隐伏蛇纹岩墙是铁矿体的主要矿化岩石和近矿围岩,其中滑石蛇纹磁铁岩、透闪滑石磁铁岩等构成重要的矿石自然类型。基性岩主要为辉长岩和辉绿岩,除在徐家沟呈规模较大的岩体以外,其他地段均呈小岩脉产出。中性侵入体主要有铜厂闪长岩体及新铜厂的闪长岩株,在其他地段局部见有小的闪长岩脉,闪长岩体与铜矿化关系密切,铜厂铜矿床产于闪长岩体的内、外接触构造带中,据研究,铜厂石英闪长岩体形成于848～840Ma之间(王伟等,2011),晚于郭家沟组火山岩,闪长岩体的侵入为铜矿形成提供了动力和部分成矿物质,是成矿的必要条件(图3-48)。
(二)矿床地质特征
1.矿化类型及特征
矿区内主要发育3种矿化类型。
1)火山沉积-岩浆改造型铁铜矿:该类型为矿田范围内的主要矿化类型,成矿物质具有多来源,但主要来自围岩。矿体的形成受后期中酸性岩浆侵入过程中热动力改造作用明显。该类型的代表性矿床矿点为铜厂铁矿、铜厂铜矿、张家山铁矿和赵家山铁矿等。
2)火山-沉积块状硫化物多金属矿:其特点是受地层层位控制,往往产于中酸性火山岩中,且矿体的形态、产状与围岩产状基本保持一致。该类矿床的代表是陈家坝铜铅锌多金属矿、东沟坝铅锌金多金属矿等。
3)火山-喷气沉积型铁、铜矿:其特点是矿体产于火山-沉积岩系顶部,受层位控制较为明显。此外,矿体也产于含铜白云岩中,受后期改造黄铜矿呈脉状、网脉状产于白云岩中。该类矿化以阴山沟铜矿点、红木沟铁铜矿点为代表。
2.矿体特征
(1)铁矿体特征
铜厂铁矿赋存于 断裂带上,位于铜厂倒转背斜的北翼。 断裂总体南倾,断层面北盘为厚层白云岩,南盘为透闪石化白云岩和斜长绿帘角岩。铁矿为盲矿体,有一主矿体和一平行矿体。主矿体为一大透镜体,长1100m,延深500m,平均厚度为32m。主矿体以12线为界可分为东西两段,6～12线南倾,倾角65°～88°; 12线以东为北倾,倾角73°～85°。TFe为20%～61.14%,平均为36.5%。围岩为蛇纹岩和透闪岩。矿石的自然类型为滑石蛇纹石磁铁矿和透闪石滑石磁铁矿。围岩蚀变主要为蛇纹石化、透闪石化、绢云母化、阳起石化、绿泥石化和绿帘石化。磁铁矿与脉石矿物接触界线清楚,矿石以稠密浸染状和中等稠密浸染状为主,块状和斑杂状构造次之。矿石矿物为磁铁矿,脉石矿物有蛇纹石、滑石、透闪石、绿泥石和白云石、方解石等。矿石以他形不等粒结构为主,自形晶次之,少量网状结构。
(2)铜矿体特征
铜厂铜矿体位于铁矿南40～500m,主矿体呈脉状赋存于铜厂闪长岩体北部内、外接触带中(图3-49)。根据产出部位划分为3个矿化带。

图3-48 铜厂矿田地质略图


图3-49 铜厂铜矿床8线剖面地质示意图

1)Ⅰ号矿化带:位于闪长岩体北缘内接触带附近及片理化带中,长1500m,宽80m,其中赋存有10多个矿体,以Ⅰ -9矿体规模最大,也是铜厂铜矿床的主矿体。各矿体间大致呈雁行斜列式分布,走向近EW,倾向S,倾角45°～75°。矿体主要形态呈脉状、透镜状。矿体上、下盘一般见有0.5～1.0m的浸染状矿化体。在主矿体旁侧局部有次级含矿断裂,与主含矿断裂交汇处出现矿体膨大现象。局部分支断裂产状北倾。主要的矿化蚀变有绢云母化、绿泥石化、硅化和方解石化。
2)Ⅲ号矿化带:赋存于闪长岩体内 等NE向断裂所形成的片理化带内,带长1200m。其中产出有3个主要矿体和其他一些矿化体。走向NEE,倾向SE,倾角60°～80°。矿体由数个细矿脉和复脉体组成,单个脉体长30～50m,具分支复合或尖灭再现特征。单脉厚0.4～1.00m。矿化蚀变特征与Ⅰ号矿化带基本一致。
3)Ⅴ号矿化带:该带分布于铜厂闪长岩体北部外接触带的斜长绿帘岩中,长1100m,宽100m。由大小6个矿体组成,矿体呈脉状产出,长75～440m,走向近EW,倾向S,倾角60°左右,矿石类型以磁黄铁矿-黄铜矿矿石为主。矿体围岩为斜长绿帘岩,矿化蚀变有磁黄铁矿化和绿泥石化。该矿化带与徐家沟铜矿特征相似。
Ⅰ-9号矿体:为铜厂铜矿床的主矿体,赋存于铜厂闪长岩体北部内接触带 断裂旁侧片理化带中,长1700m,厚2.07m,延深900m。走向近EW,局部NE,倾向S,倾角变化于45°～60°,矿体在延长及延深方向上呈舒缓波状变化。往往矿体产状变缓部位,矿体厚度增大。单脉富矿体与围岩接触界线清楚,局部在富矿脉的上、下盘有细脉浸染状矿化。矿体上下盘围岩均是片理化闪长岩,矿化围岩蚀变有绢云母化、硅化和碳酸盐化。
矿石金属矿物主要是黄铜矿,其次为黄铁矿以及少量的斑铜矿、方铅矿、闪锌矿、紫硫镍矿、辉砷镍矿、辉钴矿、辉钼矿和自然金等,靠近地表矿体边部有少量辉铜矿。脉石矿物以方解石、石英为主,还有绿泥石、白云石及少量的透闪石、绢云母等。矿石具有角砾状、致密浸染状、细脉浸染状和条带状构造,压碎结构、交代残余结构和粒状变晶结构等。矿物的生成顺序为硬绿泥石-白云石、石英黄铁矿→闪锌矿→黄铜矿→镍钴硫化物→紫硫镍铁矿等。矿石中伴生Au、Ni等有用元素。
(三)控矿因素
1.地层因素宏观上Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ号矿化带均产于郭家沟组细碧岩与闪长岩体内、外接触带的片理化带中,有些地段矿体围岩直接为蚀变细碧岩(斜长绿帘岩),反映了铜矿体与细碧岩具有明显的空间关系。
郭家沟组为一完整的火山喷发旋回的产物,区内早期喷发形成的火山角砾岩、细碧岩含铜量较地壳、正常玄武岩中的铜元素平均含量高,形成了铜元素的高背景区,基性火山角砾熔岩、细碧岩铜含量为(121～144)×10-6,是克拉克值的3～4倍,近矿片理化细碧岩铜含量为205×10-6(表3-30)。
表3-30 铜厂矿田各类岩石微量元素含量 (wB/10-6)


注:据西北有色地质勘查局711总队,1995
在铜厂闪长岩体的周缘火山角砾岩及细碧岩中的杏仁体中局部可见黄铜矿颗粒,火山-沉积过渡相中铁碳酸盐岩为热水沉积岩相,在红木沟—阴山沟一带有热水沉积型铜矿体产出,说明原先火山活动期就有铜元素的初始富集,形成了铜元素的高背景区。
王相等(1996)测定,铜厂地区细碧岩中角闪石变质前含铜为1.32×10-2,蚀变为绿泥石后含铜为0.96×10-2,蚀变细碧岩(斜长绿帘岩)的铜含量为51.8×10-6。蚀变细碧岩铜含量低于新鲜细碧岩的铜含量,尤其是蚀变细碧岩中角闪石类矿物的含铜量明显低于未蚀变细碧岩中角闪石类矿物的铜含量,而且蚀变程度越强,细碧岩及其中的角闪石矿物的含铜量越低,在矿体旁侧的矿化细碧岩中的铜元素含量反而大幅度提高,反映了处于铜矿体周围的基性火山熔岩、次火山岩在岩石蚀变作用过程中有铜元素的活化迁移,铜的析出—迁移—富集是铜矿化体、矿体形成的重要方式。
矿石铅同位素常常作为“指纹”元素用作矿质示踪,据测定(丁振举等,1998),铜厂铜矿床矿石铅同位素组成以上地壳铅为主,与矿体围岩细碧岩铅同位素组成一致,说明矿石铅与细碧岩铅有相近的来源。
以上特点反映了郭家沟组火山岩本身是铜厂铜矿床的重要物质来源,郭家沟组地层是主要控矿因素之一。
2.构造因素
铜厂矿田构造十分复杂,不同方向的构造交汇及古火山喷发通道,叠加了晚期的侵入岩,形成了同位多期的成矿构造,晋宁期848～840Ma(王伟等,2011)石英闪长岩体侵入,使其周围的郭家沟组细碧岩发生蚀变,在闪长岩体侵入前端形成蚀变细碧岩(斜长绿帘岩),使郭家沟组中的铜等成矿元素再次活化、迁移、富集,对于在闪长岩体前缘有利容矿构造中形成工业铜矿体起到了关键作用,因此同位多期构造和侵入体前缘的同生剪切蚀变破碎带为有利的成矿构造。
铜厂地区断裂十分发育,而以近EW向和NE向剪切带对成矿影响最大,发育于闪长岩体北缘的近EW向剪切带和岩体东侧内外接触带的NE向剪切带分别控制了主要矿体的就位。根据矿体的产出状况,可以说近EW向和NE向剪切带均形成于成矿之前,早期构造活动给矿液的流动和定位提供了通道和容矿空间,这些控矿剪切带均多次活动,构造面呈舒缓波状,产状变化大,在构造陡缓变换部位对成矿更为有利,铜矿的富矿体和厚大部位就产在陡缓变换的较缓部位上。如Ⅰ号矿带的浅部,7线以西控矿断裂倾角较缓,并呈波状弯曲,矿体规模变大,品位变富; 7线以东断裂倾角变陡,较平直,矿体亦变薄,品位变贫。在倾向方向上1200m标高以上及900m标高以下控矿断裂均陡倾,矿体厚度、品位均显著变薄变贫,而200～900m标高之间的缓倾斜段内矿体变厚、变富。
以上特点表明,近EW向、NE向剪切带为成矿热液提供了通道,同时为矿质富集提供了空间,构造是成矿的控制因素之一。
3.侵入岩因素
铜厂铜矿床主矿体均产于闪长岩体的内、外接触带,且Ⅰ-9号主矿体主要产于内接触带,岩体的侵入明显造成了其侵入前缘的细碧岩发生强烈蚀变,变成了斜长绿帘岩,而事实上该蚀变岩石与矿体具有明显的空间关系,岩体的侵入不但造成了细碧岩的蚀变,同时也为铜元素的活化、迁移提供了热源和动力,并促使岩石发生矿物成分、结构构造的变化,使其中的铜元素发生明显的含量变化。从表3-30可以看出闪长岩中铜丰度为80×10-6,是克拉克值的2.22倍; 据测定(王相等,1996),闪长岩中角闪石变质前含铜为1.97%,蚀变为绿泥石后铜含量为0.87%,推断闪长岩在后期成矿过程中也提供了成矿物质。
(四)矿床地球化学特征
1.硫同位素
据3个黄铜矿及27个黄铁矿硫同位素分析结果(表3-31),铜厂铜矿床δ34S值变化范围为+1.7‰～+20‰,平均值为10.47‰,明显富集重硫。从频率分布图可以看出(图3-50),93%以上样品的δ34S为正高值(>+8.5‰),而且集中在+8.5‰～+12‰这个区间内(80%); 3个黄铜矿的δ34S也为正高值,平均值为10.53‰,说明黄铜矿与含矿岩系的δ34S值基本吻合。铜厂铜矿区的δ34S塔式效应明显(图3-50),与地壳硫源
表3-31 铜厂铜矿床硫同位素组成


注:据西北有色地质勘查局711总队,1995;叶霖等,1999;韩润生等,2003。Py-黄铁矿; Cp-黄铜矿不同,同时,它又以高δ34S值为特点,可与单一地幔硫源相区别,因而应属混合硫源,即属地幔硫+地壳硫(混合源硫),所以铜厂铜矿及围岩内的硫源应是混合硫源,即岩浆期后热液活动带来的深部均一硫混染了一部分围岩或海水中的重硫,从而形成混合硫,闪长岩体的侵入也为成矿提供了部分硫源。

图3-50 铜厂铜矿床硫同位素组成直方图

2.氢、氧同位素
叶霖等(1997)对铜厂各成矿阶段的石英、方解石样品进行了氢、氧同位素测试,其结果见表3-32。氢、氧同位素分析表明,含矿流体初始热液来源于岩浆水,成矿中阶段和晚阶段有大量天水加入成矿热液,中酸性岩浆水与闪长岩关系密切(图3-51)。
表3-32 铜厂铜矿床各成矿阶段氢、氧同位素组成


注:成矿热液的δ18OH2O同位素分别采用石英-水平衡方程计算获得;据叶霖等,1997。
铜厂铜矿床矿体内早期形成的石英脉大多已经破碎,为黄铜矿、方解石、晚期石英脉充填交代,其包裹体测温资料较少,目前仅现北矿带。该带铜矿体内所测定的石英包裹体均一法温度为174～358℃,晚期方解石均一法温度为294℃(叶霖等,1997),由此推断其成矿温度在174～358℃范围内,主成矿期温度为300℃左右。

图3-51 铜厂铜矿床δD-δ18OH2O图解

(五)成岩成矿时代
铜厂铜矿床矿体主要呈脉状产于闪长岩体的内外接触带,闪长岩体的侵入对矿床的形成起了重要作用。关于铜厂铜矿床成岩、成矿年龄的确定,前人曾做了大量研究。
叶霖等(1997)通过野外观察和地球化学分析指出,区内钠长岩是由于闪长岩侵入所带来的气体和热液使周围的细碧岩中的钠质析出,并交代闪长岩而形成的,因此钠长岩与闪长岩的形成近于同期。同时,叶霖等(1997)也通过Rb-Sr法测得矿区闪长岩的年龄为(233.3±10)Ma,钠长岩的年龄为(348±8.47)Ma。闪长岩的Rb-Sr同位素年龄小于钠长岩的年龄,显然这样的年龄值是不可靠的。虽然,李军(1990)也曾给出闪长岩的Rb-Sr等时线年龄(340±10.93)Ma,但这可能与Rb-Sr法测年容易遭受后期热液活动扰动有关,闪长岩和钠长岩可能遭受了后期热液蚀变,不能代表真实的成岩年龄。
近期,王伟等(2011)通过对赋矿闪长岩、石英闪长岩及钠长岩中锆石的U-Pb同位素测年,获得了早期闪长岩侵位结晶时代为881～880Ma,钠长岩的SHRIMP U-Pb同位素年龄为(834±6)Ma。这与丁振举等(1998)获得的辉钼矿Re-Os模式年龄889Ma相当,表明铜厂铜矿赋矿岩体的侵入和铜矿化近于同期形成,形成于新元古代晋宁期,而非前人所认为的海西期(叶霖等,1997)。
(六)成矿模式
中新元古代在铜厂一带发生了中基性火山喷发活动,形成了一套由基性火山熔岩-火山沉积过渡相岩石组成的细碧角斑岩系,这些火山熔岩本身携带了大量的铜等成矿物质,形成了铜元素的高背景地层,在火山沉积过渡相中形成了热水沉积岩相(铁碳酸盐岩),并在局部形成了热水沉积型铜矿体,初始火山活动为后期成矿提供了铜和部分硫元素,但在该阶段成矿物质呈分散状态赋存于岩石中,没有形成工业矿体,仅形成了初始矿源层(图3-52)。

图3-52 铜厂铜矿床成矿模式示意图

晋宁期石英闪长岩体顺火山口由南向北侵入,在侵入体前缘形成同生剪切蚀变破碎带,使其周围的郭家沟组细碧岩发生蚀变,使郭家沟组中的铜等成矿元素再次活化、迁移。闪长岩体本身含铜较高,其中的角闪石为含铜的主要矿物,为铜的成矿提供了部分物源。由于岩浆分异作用,后期形成了富含挥发分和成矿物质的岩浆期后热液,岩浆期后热液顺其附近的剪切构造进一步活动,中晚期热液中也混入部分大气降水,携带了从围岩(细碧岩、石英闪长岩)中萃取的铜、硫等成矿元素,在岩体接触带附近的剪切带中有利的物理、化学环境中富集成矿,但该期所形成的矿体以含铜石英方解石脉为主。
由于多期构造活动,同时又产生一些高温的动力变质热液,这些变质热液在运移过程中萃取了围岩中的硫和铜元素。早期构造活动给矿液的流动和定位提供了通道和容矿空间,这些控矿剪切带均多次活动,构造面呈舒缓波状,产状变化大,在构造陡缓变换部位形成了有利的成矿空间。动力变质热液与岩浆期后热液混合,形成了新含矿热液,它彻底改变了原热液的物理化学平衡,使热液中的有用物质呈硫化物形式大量沉积下来,交代胶结原先的含铜石英方解石脉,从而形成铜厂铜矿的主体(图3-52)。
因此,认为该矿床属于原始火山沉积-构造岩浆改造型矿床。
(七)找矿模型
铜厂铜矿属火山沉积-构造岩浆改造型矿床,矿体的最终定位构造主要受闪长岩体前缘接触带断裂破碎带控制。因此,与侵入体或断裂构造运动等后期改造因素有关的构造部位是有利的赋矿部位。如侵入体前缘内外接触带、同生剪切破碎带、断裂构造局部张性构造空间等。
在碧口地体基性火山岩带其他地段,也发育一些晋宁晚期和加里东期中酸性-中基性侵入岩浆活动,部分岩体接触带有铜矿化线索,成矿条件与铜厂相似,在李家沟金矿带发现与热液改造有关的脉型铜矿。这表明,侵入岩浆和构造动热作用均可使基性火山沉积岩中的铜元素活化、迁移并富集成矿。
其找矿模型可构建如下:
1)区域上为拉张-裂陷环境,火山活动强烈,存在古火山机构,古火山口呈链状、串珠状断续分布;
2)具有中、酸性闪长岩侵入;
3)呈带状展布的韧-脆性剪切构造带;
4)与主构造线基本一致的带状化探异常(1:5万分散流或1:1万沟系次生晕)和高磁、低阻高极化率物探异常;
5)绿泥石化、黄铁矿化、磁黄铁矿化、硅化、(铁)碳酸盐化及绢云母化蚀变强烈。
在寻找隐伏矿体方面,激电剖面法、充电法、井中激电及地面高精度磁测等物探方法是该区寻找隐伏、半隐伏铜矿体的有效找矿手段。
区域找矿潜力区主要为碧口地体中部基性火山岩带中基性次火山岩发育地段、碧口地体南部基性火山岩带北缘断裂构造-基性侵入岩脉带。