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斑岩铜-钼-金矿床:构造环境、成矿作用与控制因素_杨航.pdf

1、矿床地质MINERAL DEPOSITS2023年2月February,2023第 42 卷第 1 期42(1):128156杨航等:斑岩铜-钼-金矿床:构造环境、成矿作用与控制因素*本文得到国家自然科学基金项目(编号:41102049)、云南省“万人计划”青年拔尖人才专项(编号:YNWR-QNBJ-2018-272)、云南省矿产资源预测评价工程实验室(2010)和云南省地质过程与矿产资源创新团队(2012)联合资助第一作者简介杨航,男,1994 年生,博士研究生,矿产普查与勘探专业。Email:*通讯作者吴鹏,男,1981 年生,教授,主要从事矿产普查与勘探的教学与科研。Email:收稿日期

2、2022-06-20;改回日期2023-01-06。孟秋熠编辑。文章编号:0258-7106(2023)01-0128-29Doi:10.16111/j.0258-7106.2023.01.009斑岩铜-钼-金矿床:构造环境、成矿作用与控制因素*杨航1,秦克章2,3,吴鹏1*,王峰1,4,陈福川1(1 昆明理工大学 国土资源工程学院,有色金属矿产地质调查中心 西南地质调查所,云南 昆明650093;2 中国科学院矿产资源研究重点实验室 中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;3 中国科学院大学,北京100049;4 云南冶金资源股份有限公司,云南 昆明651100)摘要斑岩型矿床作为

3、全球 Cu、Mo、Au、Re 等战略性矿产的主要来源,是国际矿床学界和矿业界长期关注的热点。最新研究表明,斑岩矿床既可以产于俯冲带岩浆弧环境,也可以产于与俯冲无关的非弧环境(主要包括碰撞造山环境、陆内造山环境以及活化克拉通边缘及内部),后者发育于中国大陆。文章在总结全球斑岩矿床时空分布规律的基础上,重点从成矿斑岩成因与成矿动力学机制、成矿金属来源、蚀变-矿化分带等方面,综述了 2 类斑岩矿床的研究进展,阐释并总结了控制斑岩成矿的主要因素与机制,以及相关研究方法。研究表明,全球斑岩矿床集中产于 3 大成矿域,形成时代以中、新生代为主。其中,环太平洋成矿域斑岩矿床时空分布不均,集中发育于美洲西海岸

4、,主要形成于白垩纪以来较年轻的几个短暂时期;古亚洲洋成矿域斑岩矿床形成时间跨度于奥陶纪早白垩世,具有“西 Cu-Au 东 Cu-Mo、早 Cu-Au 晚 Cu-Mo”的成矿特征;特提斯成矿域主要发育三叠纪以来的斑岩矿床,主体沿造山带分布,时间分布不均,同一构造带内发育不同时期的斑岩成矿作用;中国斑岩矿床与 3 大成矿域既显示出对应性,也有独特性和复杂性。弧环境成矿岩浆、金属 Cu(Au)主要来源于交代地幔楔,大洋岩石圈板块俯冲是其根本性动力学机制;而非弧环境成矿岩浆、金属 Cu(Au)主要来自镁铁质新生/拆沉下地壳或富集地幔,大陆碰撞和陆内俯冲是其主要诱发机制。碰撞造山环境斑岩矿床矿化主要发生

5、在叠加于钾硅酸盐化之上的绢英岩化阶段有别于弧斑岩矿床。两类斑岩均具有高氧逸度、富水和挥发分等特征,岩浆源区、岩浆性质、岩浆混合作用等可能是大型斑岩矿床的控制因素。岩浆岩 Hf-Nd 同位素、锆石和磷灰石等岩浆副矿物、镁铁质包体等,为约束斑岩成矿岩浆条件及其演变过程提供了思路。关键词地质学;斑岩矿床;时空分布;构造环境;成矿作用;控制因素中图分类号:P618.41;P618.51;P618.65文献标志码:ATectonic setting,mineralization and ore-controlling factors of porphyryCu-Mo-Au depositsYANG Ha

6、ng1,QIN KeZhang2,3,WU Peng1,WANG Feng1,4and CHEN FuChuan1(1 Faculty of Land Resource Engineering/Southwest of Geological Survey,Geological Survey Center for Non-ferrous Mineral Resources,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,Yunnan,China;2 Key Laboratory of Mineral Resources,In

7、stitute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China;3 University of Chinese Academy ofSciences,Beijing 100049,China;4 Yunnan Metallurgy Resources Exploration Co.,Ltd.,Kunming 651100,Yunnan,China)AbstractPorphyry deposits,globally the main sources of strategic minerals

8、such as Cu,Mo,Au and Re,have alwaysbeen the hot topics for international mineral deposit researchers and mining indreustry.The latest research indi第 42 卷 第 1 期杨航等:斑岩铜-钼-金矿床:构造环境、成矿作用与控制因素129斑岩型矿床是产于中酸性浅成-超浅成侵入岩中及其内外接触带附近,以浸染状-细脉浸染状为主要矿化样式的一类岩浆热液矿床,具有埋藏浅、品位低、规模大等特点,为全球提供了75%的Cu、50%的Mo、20%的 Au,以及绝大部分的

9、 Ag、Zn、Sn、W、Re等,是最具有经济意义的矿床类型之一(Cooke etal.,2005;Richards,2009;Sillitoe,2010)。根据有用金属元素的含量可将斑岩矿床分为斑岩型Au、Cu、Mo、W及Sn矿床以及它们之间的过渡类型。如许多斑岩型Cu矿床中常含有Au/Mo的富集,形成斑岩型Cu-Au或斑岩型Cu-Mo或介于二者的斑岩型Cu-Au-Mo矿床(Singer et al.,2008)。中国主要发育斑岩型Cu矿床和斑岩型Mo矿床,其中斑岩型Cu矿床是中国最主要的Cu矿床类型。最新资料显示,中国斑岩Cu矿总资源量约为47 Mt,占全国Cu资源储量的42%(Yang e

10、t al.,2019)。由于斑岩型矿床的经济价值巨大,百余年来全球的勘探学家和矿床学家开展了大量的勘探和研究工作,取得了丰硕的研究成果,无论是在找矿效果和成矿理论方面都取得了重要进展,并逐渐形成较为完整的理论与学科体系。经典的斑岩成矿理论是基于俯冲带岩浆弧环境斑岩矿床建立起来的(Lowell et al.,1970;Sillitoe,1972;1997)。近年来研究发现,斑岩矿床还可以产于与俯冲无关的非弧环境,该类矿床广泛发育于中国大陆。本文主要从时空分布规律、产出构造环境、成矿斑岩成因与成矿动力学机制、成矿金属来源、蚀变-矿化分带等方面,系统总结了两类斑岩型矿床(岩浆弧斑岩矿床和非弧斑岩矿床

11、)的研究进展,阐cates that porphyry deposits formed in either the magmatic arc setting of subduction zone or non-arc setting unrelated to subduction(mainly includes collisional orogenic setting,intracontinental orogenic setting,and in the edgeand interior of re-activated craton),and the latter is widely for

12、med in Chinese mainland.By summarizing the spatio-temporal distribution of global porphyry deposits,this paper focuse on discussing the research progress of twotypes of porphyry deposits from the aspects of petrogenesis and metallogenic dynamic mechanism,source of ore-forming metals,alteration-miner

13、alization zoning,and then discusses and summarizes the main ore-controlling factors and mechanisms controlling porphyry mineralization,as well as related research methods.The researchshows that porphyry deposits are concentrated in the three major tectonic,and are mainly formed in the Mesozoicand Ce

14、nozoic.Among them,porphyry deposits in the Circum Pacific metallogenic domain are distributed unevenly in time and space,mainly developed in the West Continental margin of America,and mainly formed in severalshort periods since the Cretaceous;The porphyry deposits in the Paleo-Asian Ocean metallogen

15、ic domain areformed in the Ordovician to early Cretaceous,and show the metallogenic characteristics of Western Cu-Au,eastern Cu-Mo,early Cu-Au and late Cu-Mo;In the Tethys metallogenic domain,porphyry deposits are mainlyformed since the Triassic,they are distributed along the orogenic belts,but the

16、temporal distribution is uneven,and the porphyry mineralization formed in different periods in the same tectonic belt;At the same time,the porphyry deposits in China have correspondency,uniqueness and complexity with the three metallogenic domains.The ore-forming magmas and Cu(Au)metals in arc setti

17、ng are mainly derived from metasomatic mantle wedge,and the subduction of oceanic lithosphere plate is the fundamental dynamic mechanism.In contrast,the ore-forming magmas and Cu(Au)in non-arc setting are mainly derived from the mafic juvenile/delaminated lowercrust or enriched mantle,and continenta

18、l collision and intracontinental subduction are the main inducing mechanisms.The mineralization of porphyry deposits in collisional orogenic setting mainly forms in phyllic alterationstage superimposed on the K-silicatie zones,which is different from arc porphyry deposits.The two types of ore-formin

19、g magmas are characterized by high oxygen fugacity,rich water content and volatile components.We suggest that magma source,magma properties and magma mixing may be the ore-controlling factors of large porphyry deposits.Hf-Nd isotope of magmatic rocks,magmatic accessory minerals such as zircon and ap

20、atite,and maficenclaves may provide ideas to constrain the magmatic conditions and evolution process of porphyry mineralization.Key words:geology,porphyry deposit,spatio-temporal distribution,tectonic setting,mineralization,ore-controlling factors130矿床地质2023 年释了岩浆源区、岩浆性质(氧逸度、含水量、挥发分等)以及岩浆混合作用等控制斑岩成矿

21、的因素和机制,及其主要研究内容和方法,旨在增进对斑岩Cu-Mo-Au矿床的认识和理解。1全球斑岩矿床的时空分布规律全球的斑岩型矿床集中产于环太平洋、古亚洲洋和特提斯三大成矿域内(图1),形成时代以中、新生代为主(约占 94.5%),另有少量产于前寒武纪造山带(芮宗瑶等,2004)。1.1环太平洋成矿域尽管古太平洋板块俯冲开始的时间尚存争议,但已有的观点表明其最早可能起始于侏罗纪甚至更早(Zhou et al.,2006;Wang et al.,2011;Seton et al.,2012;Zhu et al.,2019),并且经历了多个板块的多次漂移/俯冲方向的转变(Sharp et al.,

22、2006;Sun et al.,2007;2020),形成了现存规模最为宏大、体系最为完整的斑岩成矿域,由东、西2条俯冲带组成,经典斑岩 Cu 成矿理论即起源于此(Lowell et al.,1970)。东、西2条俯冲带内斑岩矿床的时空分布很不均匀,主要成矿金属类型也有差异(图1)。空间上,环太平洋成矿域的斑岩矿床主要分布在东太平洋俯冲带,且全球最大的超大型斑岩Cu矿床中的80%(20个)都分布在这条细长的成矿带上。其中,仅南美智利就集中了全球40%以上的斑岩Cu矿,拥有El Teniente、Chuquicamata和Rio Blanco-LosBronces等10个储量排名全球前25的超大

23、型斑岩Cu矿床(Cooke et al.,2005)。除 Cu 以外,这些矿床通常还发育Mo、Au资源,如El Teniente和Chuquicamata矿床Mo的金属量均在1.8 Mt以上,Au的金属量也在300 t以上(Cooke et al.,2005)。与此形成鲜明对比的是,西太平洋俯冲带斑岩矿床无论从数量还是从单个矿床的储量上都要少且小很多,矿床主要金属类型也比较单一,几乎没有含 Mo的斑岩矿床(Cooke et al.,2005;Sun et al.,2010)。带内大中型图1全球大型斑岩矿床的分布和三大成矿域(据Sillitoe,2010;Yang et al.,2019;Wan

24、g et al.,2020修改)Fig.1Distribution of large-scale porphyry deposits in the world and three major metallogenic domains(modified from Sillitoe,2010;Yang et al.,2019;Wang et al.,2020)第 42 卷 第 1 期杨航等:斑岩铜-钼-金矿床:构造环境、成矿作用与控制因素131斑岩Cu-Au矿床主要分布在中国东部的德兴和长江中下游地区以及菲律宾岛到东帝汶之间。其中,菲律宾岛到东帝汶之间的Cu-Au矿床中Au含量较高,但不含Mo,被

25、认为是西南太平洋年轻的弧后盆地闭合的产物(Braxton et al.,2012)。而中国东部的德兴和长江中下游斑岩Cu-Au矿床产出的构造环境和形成的动力学背景存在古太平洋俯冲和华南陆内造山(再造)之争(Ling et al.,2009;Sun et al.,2012;Wanget al.,2013;Zhang et al.,2017)。时间上,环太平洋的斑岩矿床主要形成于几个较年轻的短暂时期(图1)。其中,南美洲的斑岩矿床主要形成于始新世渐新世和中新世更新世2个时期;北美洲除了Bingham形成于始新世以外,其他大型超大型矿床主要形成于晚三叠世早白垩世和晚白垩世古新世2个时期;西南太平洋斑

26、岩Cu-Au矿床主要形成于中新世更新世,而东亚陆缘主要是侏罗纪、白垩纪的斑岩Cu-Au矿床。深入的研究指出,环太平洋成矿域内许多大型、超大型斑岩Cu-Au矿床在空间上与正在俯冲的洋中脊有对应关系(Cooke et al.,2005;Sun et al.,2010)。因此,认为造成环太平洋成矿域斑岩Cu-Au矿床分布不均的原因,可能与东太平洋俯冲带数量较多、规模较大的洋脊俯冲有关(Sun et al.,2010)。因为该过程中,热的、年轻的洋壳容易发生部分熔融形成富集Cu、Au的埃达克岩,有利于斑岩Cu、Au矿的形成(Peacock et al.,1994;Sun et al.,2010;201

27、3)。而造成金属Mo存在差异的原因,可能与东太平洋白垩纪富Mo沉积物比西太平洋更发育和东、西太平洋俯冲体制差异有关。白垩纪大洋缺氧事件所形成的富Mo黑色页岩和弧前富Mo陆源沉积物为东太平洋陆缘俯冲带俯冲板片部分熔融形成富Mo原始岩浆提供了主要Mo源(孙卫东等,2015)。1.2古亚洲洋成矿域古亚洲洋闭合形成的中亚造山带的古亚洲洋成矿域是三大成矿域中最老的。该成矿域经历了新元古代到晚石炭世大洋板块俯冲体系,以及后续的碰撞、闭合及地体拼贴等重要过程,形成了全球最大的增 生 型 造 山 带(Windley et al.,2007;Xiao et al.,2010;Yuan et al.,2010;C

28、ai et al.,2011)。域内既发育有增生造山阶段的弧环境相关矿床(蛇绿岩型、斑岩型、VMS),也发育与碰撞造山(造山型)和后碰撞陆内岩石圈伸展相关的大陆环境矿床(岩浆型、斑岩型、热液型、砂岩型等)(Qin et al.,2011;秦克章等,2017;Sun et al.,2020)。其中,斑岩型是古亚洲洋成矿域Cu-Au矿床最为重要的成矿类型,发育蒙古国的 Oyu Tolgoi(Wainwright et al.,2011)、乌兹别克斯坦的 Kalmakyr(Zhao et al.,2017)和哈萨克斯坦的Aktogay-Aiderly(Li et al.,2018)3个储量排名全球前

29、25的超大型斑岩Cu-Au矿床,以及土屋-延东、多宝山等大型-超大型斑岩Cu矿(Xiao et al.,2017;Zhaoet al.,2018)。域内重要斑岩型Cu-Au矿床及相关浅成低温热液和矽卡岩型Au-Cu矿床主要分布巴尔喀什湖南北、Kurama山脉和蒙古国南。这些斑岩矿床形成时间跨度较大,主体形成于晚泥盆世石炭纪和晚三叠世早白垩世,也有部分矿床形成于奥陶纪,具有“西Cu-Au东Cu-Mo、早Cu-Au晚Cu-Mo”的成矿作用特征(高俊等,2019)。如成矿域西部发育古生代(晚泥盆世石炭纪)的Kalmakyr、Aiderly等Cu-Au矿床,而东部主要为中生代(晚三叠世早白垩世)的乌奴

30、格吐山、Tsagaan Suvarga等Cu-Au矿床(图1)。古亚洲洋洋壳俯冲增生、陆-陆碰撞和后碰撞伸展等不同时期地质环境中,虽然均有斑岩Cu-Au成矿作用发生,但域内大型-超大型斑岩Cu-Au矿床主要形成于古亚洲洋俯冲形成的不同时期增生岛弧环境,大规模斑岩Cu-Au成矿出现在洋盆演化末期、或即将关闭时的成熟岛弧环境(Wainwright et al.,2011;薛春纪等,2016;Xiao et al.,2017;Gao et al.,2018)。而中生代斑岩Mo矿集中爆发成矿则分别受控于古亚洲洋体系后碰撞、古太平洋体系同俯冲及古太平洋体系俯冲回撤诱发的岩石圈减薄事件等不同大地构造背景(

31、Chen et al.,2017;高俊等,2019)。1.3特提斯成矿域横亘于地球中纬度地区的特提斯碰撞造山带,是全球规模最宏大、最年轻的陆-陆碰撞造山带。它由一系列微陆块或地体拼贴而成,经历了复杂的俯冲、增生和碰撞造山过程,形成了全球大陆地质现象最丰富、特提斯洋发育最典型、矿产和油气资源最丰富的地域(任纪舜等,2006;邓军等,2010;Hou et al.,2015a;Ding et al.,2017;吴福元等,2020;Zhu et al.,2022)。该带经历了古生代新生代不同时期原-古-新特提斯洋的洋-陆俯冲和随后的陆-陆碰撞过程,因此既发育俯冲阶段的成矿作用,又发育碰撞和后碰撞阶段

32、的成矿作用,并且以斑岩成矿作用为主导,带内古-新特提斯洋演化和斑岩成矿作用包括以下5个过程:132矿床地质2023 年(1)古特提斯洋俯冲成矿:成矿作用主要集中在青藏高原东南缘三江地区。晚三叠世,甘孜古特提斯洋西向俯冲于中咱地块之下,于义敦岛弧带发育大规模的增生造山相关岩浆活动,伴生了一套与古特提斯洋俯冲岩浆活动相关的Cu-Mo-Ag-Pb-Zn-Hg 成 矿 系 统(Chen et al.,2017;Yang et al.,2017)。南北段板块俯冲的角度不同造就了不同的成矿环境,相应地形成了不同的岩石组合和矿床类型(杨立强等,2015)。北段昌台弧,俯冲角度较陡,发育呷村特大型 VMS A

33、g-Pb-Zn多金属矿床(217Ma,Hou et al.,2003a),并伴有Cu-Mo-Au矿化;南段中甸弧,俯冲角度较缓,发育晚三叠世普朗松诺欠虽带和春都雪鸡坪烂泥塘带斑岩矿床,成矿时代主要集中于 219215 Ma(图 1)(李文昌等,2010;Chen et al.,2014;Wang et al.,2021)。(2)古特提斯洋碰撞成矿:包括同碰撞和后碰撞阶段,成矿作用主要集中于班公湖-怒江缝合带。该缝合带南北两侧分别发育以昂龙岗日-班戈岩浆弧和扎普-多不杂岩浆弧(包括多不杂火山岩浆弧、日土-材玛-弗野岩浆弧)为代表的成岩-成矿作用。前者主要形成一些矽卡岩型矿点(如插虚果棚矽卡岩型C

34、u-Fe矿床、桑日矽卡岩型Au-Cu矿床、班戈县青龙乡矽卡岩型Pb-Zn矿点、拉青Cu矿点等,耿全如等,2011);后者分别形成了以多龙矿集区为代表的斑岩型Cu-Au多金属矿床(包括多不杂、波龙、地堡那木岗、拿若、荣那等)(120110 Ma,图 1,曲晓明等,2006a;2006b;Li et al.,2014;Wei et al.,2017)和以弗野富磁铁矿和材玛铁锰多金属矿为代表的 Fe多金属矿床(成矿岩体年龄,弗野:130 Ma,材玛:164 Ma,耿全如等,2011)。(3)新特提斯洋俯冲成矿:成矿作用时空分布不均,主要集中于冈底斯、巴基斯坦以及东南欧一带。其中,越来越多的证据表明新

35、特提斯洋在晚三叠世就开始了向北俯冲(Wang et al.,2016;Zhu etal.,2022)。因此,位于青藏高原南部冈底斯中段岩浆弧的雄村斑岩 Cu-Au 矿集区(172161 Ma,Langet al.,2014;Tafti et al.,2014)和则莫多拉矽卡岩型Cu-Au矿床(151 Ma,Wang et al.,2017)属于新特提斯俯冲成矿作用的产物;而新特提斯洋在巴基斯坦闭合时间较晚,中新世俯冲形成的Chagai陆缘弧呈东西向展布,宽190 km,长约400 km,带内岩浆岩发育,并赋存有Saindak和Reko Diq大型-超大型斑岩Cu-Au矿床和一系列中小型斑岩Cu

36、-Au矿(图1),成矿时代主要集中于 2410 Ma(Perell et al.,2008);欧洲东南部,新特提斯俯冲产生一套晚白垩世的钙碱性弧岩浆,发育Majdanpek、Bor、Elatsite、MoldovaNoua等一系列的斑岩型Cu-Au矿床和高硫型浅成低温热液矿床,构成 Bananitic成矿带(BMMB;Ciobanu et al.,2002),这些矿床主要形成于 9284 Ma(Singer et al.,2005;2008)。(4)新特提斯洋碰撞成矿:随着新特提斯洋的闭合,印度和欧亚大陆开始进入全面碰撞阶段,随后发育一系列与碰撞相关的岩浆活动和成矿作用,且遍布整个特提斯造山带

37、,以青藏高原碰撞造山带成矿作用最为典型。在青藏高原,印度-欧亚大陆在65Ma 发生初始碰撞(莫宣学等,2003;侯增谦等,2006a;2006b),碰撞阶段代表性矿床为沿青藏高原南部冈底斯带北缘分布的亚圭拉斑岩-矽卡岩型Pb-Zn-Ag矿(65 Ma,Zhao et al.,2015)和沙让斑岩型Mo矿(52.3 Ma,秦克章等,2008;Zhao et al.,2014)。冈底斯带内还发育白垩纪花岗岩岩基、同碰撞冈底斯岩基和林子宗火山岩(莫宣学等,2003;Zhu et al.,2017;2019)。(5)新特提斯洋碰撞后成矿:碰撞后成矿指印度-欧亚大陆主碰撞后的成矿作用(也称后碰撞成矿)。

38、后碰撞斑岩矿床贯穿特提斯成矿域的绝大部分地区,由北西向南东,依次由伊朗Kerman斑岩Cu成矿带、冈底斯中新世斑岩Cu-Mo成矿带、缅甸斑岩Cu-Mo成矿带和三江斑岩Cu-Au成矿带等几条较大的斑岩成矿带构成(图2),其中 伊朗Kerman斑岩Cu成矿带呈北西南东向展布,绵延近1500 km,发育大量新生代岩浆岩,赋存有Sar Cheshmeh(储量排名全球前 25 的超大型斑岩 Cu-Au 矿床之一,12.2Ma,张洪瑞等,2013)和 Sungun 两个大型和一系列中小型斑岩矿床。这些矿床由北西到南东,成矿年龄逐渐变小,但主体集中于 2410 Ma(Hou et al.,2015a);冈底

39、斯中新世斑岩Cu-Mo成矿带是后碰撞斑岩矿床中最为瞩目的,目前已经探明的Cu金属量超过了25 Mt,包括了驱龙、甲玛等超大型斑岩Cu-Mo矿床和朱诺、冲江、岗讲等一系列大中小型斑岩矿床,这些矿床的形成时代集中于2415 Ma(Hou etal.,2004;Yang et al.,2009;Leng et al.,2013;Li et al.,2017;Sun et al.,2018);缅甸斑岩成矿带呈南北向展布,主要包括西缅甸始新世的斑岩型Cu-Au矿床(如 Shangalon-Kyungalon 矿)和滇缅马苏西部地块的Sn-W矿床(如Mawchi矿),它们的成岩成矿作用第 42 卷 第 1

40、 期杨航等:斑岩铜-钼-金矿床:构造环境、成矿作用与控制因素133集中于 4139 Ma(Li et al.,2018;Htut et al.,2020);三江斑岩Cu-Au成矿带位于青藏高原东南缘,是中国最重要的有色金属与贵金属新战略基地之一。带内矿床近南北向分布,受印度欧亚碰撞应力转换控制,发育一系列新生代断裂、富碱斑岩和与之相伴的多金属矿床,由北西向南东形成了由玉龙斑岩Cu-Mo矿、北衙斑岩-矽卡岩型Au多金属矿、马厂箐斑岩 Cu-Mo-Au矿、姚安浅成低温热液-斑岩型 Pb-Ag-Au多金属矿、哈播斑岩Cu多金属矿、长安冲斑岩 Cu多金属矿(Hou et al.,2003b;毕献武等,

41、2005;梁华英等,2009;Deng et al.,2014;2015;2021)等组成的多金属成矿区,被认为是中国重要的斑岩 Cu-Mo-Au成矿省和成矿远景区之一,是中国Cu-Au多金属资源的重要产地,这些矿床的成矿年龄集中于4332 Ma。值得指出的是,特提斯成矿域大规模斑岩成矿作用集中于后碰撞阶段(Hou et al.,2015b;2015c;2019;Wang et al.,2020),其成因机制尚存争议。有学者认为可能的原因为:古特提斯洋盆普遍缺氧,导致弧岩浆相对还原,不利于斑岩成矿(Richards et al.,2017);新特提斯构造域油气资源丰富,导致俯冲过程的氧逸度偏低

42、,无法满足斑岩成矿条件。而后碰撞阶段,随着俯冲下去的有机物被分解释放,氧逸度逐渐升高,俯冲阶段积累的成矿物质得以活化富集,有利于斑岩矿床的形成(Sun et al.,2017;孙卫东等,2020)。1.4中国斑岩矿床斑岩型矿床对中国矿业具有重要意义,自20世纪60年代以来,中国地质学家对其展开大量的研究工作,对其时空分布进行了详细总结。研究表明,中国斑岩型Cu矿床主要分布在冈底斯带、玉龙带、中甸带、长江中下游带、中亚造山带、哀牢山红河带以及多龙、德兴、铜矿峪等矿集区(图3,Yang et al.,2019),形成于古元古代(2100 Ma)、奥陶纪(480440 Ma)、石炭纪(330310

43、Ma)、晚三叠世早白垩世(215105 Ma)以及始新世中新世(4014Ma)等5个时期,且主要集中于后2个时期(Yang etal.,2019)。成矿期次主要为:华力西期(石炭纪二叠纪,甘蒙北山带主要形成期)、印支期(义敦岛弧南段格咱岛弧斑岩 Cu 矿带)、燕山期(滨太平洋斑岩图2新特提斯洋后碰撞斑岩矿床的分布(据张洪瑞等,2010;Richards,2015a;Wang et al.,2018;Yang et al.,2019;侯增谦等,2020a修改)Fig.2Distribution of post-collisional porphyry deposits in the Neo-Te

44、thyan(modified from Zhang et al.,2010;Richards,2015a;Wang et al.,2018;Yang et al.,2019;Hou et al.,2020a)134矿床地质2023 年Cu矿带、班公湖-怒江斑岩 Cu矿带)和喜马拉雅期(冈底斯斑岩Cu矿带、扬子西缘斑岩Cu矿带)等4个主要成矿期(李文昌等,2014)。中国斑岩矿床与全球3大成矿域在时空分布规律上具有良好的对应性(图1),但时间序列和形成环境有其独特性和复杂性(李文昌等,2014)。中国斑岩矿床成矿时代因产出地不同,时代跨度较大,但各成矿带成矿环境的一致性和时空分布规律性较强(图3

45、、4,表1)。如西藏玉龙成矿带、哀牢山-红河成矿带形成于碰撞造山环境的构造转换阶段,形成时代集中在4332 Ma,西藏冈底斯成矿带则形于碰撞造山环境的地壳伸展阶段,成矿主要集中在 2010Ma,均属喜马拉雅期。除斑岩Cu矿外,中国还发育斑岩Mo矿。中国斑岩型Mo矿床主要分布在秦岭-大别、兴-蒙、长江中下游、华南、青藏高原和天山-北山等6个主要Mo成矿带,形成于早古生代(480420 Ma)、晚古生代(412260 Ma)、中生代印支期(251209 Ma)、中生代燕山期(19477 Ma)和新生代(6513 Ma)等5个时期,且主要集中于后2个时期(范羽等,2014;黄凡等,2014)。其中,

46、秦岭-大别斑岩Mo矿带是世界著名斑岩 Mo 矿带,也是中国最为重要的 Mo 资源基地,目前控制储量约占全国总储量的50%(Li et al.,2012)。130170 Ma是中国斑岩型 Mo矿床成矿作用的主要发育时段(范羽等,2014)。2产出构造环境素有“俯冲带工厂”之称的岩浆弧(岛弧和陆缘弧)是产出巨型斑岩 Cu 矿的重要环境(Richards,2003;2013;Cooke et al.,2005)(图1)。如前文所述,岛弧斑岩 Cu 矿以环西太平洋斑岩 Cu 矿带为代表(Harrison et al.,2018;Maryono et al.,2018),典型矿床包括菲律宾的Far So

47、uth East和Atlas Cu-Au矿床、印度尼西亚的Batu Hijau和Tumpanpitu Cu-Au矿床等;陆缘弧斑岩Cu矿以南美安第斯斑岩Cu矿带为代表(Cox et al.,2020),典型矿床包括阿根廷 Bajode la Alumbera Cu-Au矿床和智利El Teniente Cu-Mo矿床等。这些大型、超大型斑岩矿床常成群出现,表明产出斑岩矿床的岩浆弧环境具有特殊的动力学背图3中国斑岩铜矿床的分布及形成年龄(据Yang et al.,2019修改)Fig.3The distribution and mineralization ages of porphyry Cu

48、 deposits in China(modified from Yang et al.,2019)第 42 卷 第 1 期杨航等:斑岩铜-钼-金矿床:构造环境、成矿作用与控制因素135景和(或)地壳结构。有学者指出汇聚板块边缘的挤压构造背景对形成斑岩矿床具有重要作用(Sillitoe,1998),而大洋板片的低角度俯冲是形成挤压背景的有利条件(Cooke et al.,2005)。但是长期持续的挤压背景却不利于斑岩型矿床的形成,而由挤压向伸展转换(Richards,2003)、俯冲角度变化(James et al.,1999)等构造机制转换阶段(Kerrich et al.,2000;Ric

49、hards,2003;Cooke et al.,2005),常被视为控制斑岩型矿床形成的有利因素。近年来,国内外学者基于大地构造背景、岩浆岩岩石学和地球化学、成矿规律等多学科综合研究,提出斑岩型Cu矿床还可以产于与俯冲无关的陆-陆碰撞环境(Hou et al.,2009;2015b)和大陆陆内环境(Hou et al.,2004;2015d;胡瑞忠等,2015)。前者以青藏高原玉龙斑岩Cu矿带和冈底斯斑岩Cu矿带以及伊朗高原 Kerman-Arasbaran巨型斑岩 Cu矿带为代表;后者以华南地区斑岩Cu矿和长江中下游斑岩Cu-Au成矿带等为代表(图13)。由此构建了碰撞造山环境、陆内造山环境

50、斑岩 Cu矿成矿模式(Houet al.,2009;2015b;2019;Yang et al.,2009;侯增谦等,2009;2011),取得了斑岩成矿理论上的突破。特别是,碰撞造山环境斑岩Cu矿成矿模式不仅丰富了世界斑岩Cu矿床的研究,而且进一步指导和推动了诸如冈底斯斑岩Cu矿带等的找矿重大突破。随着研究的深入,一大批地质年代学和地球化学资料涌现(Hou et al.,2003b;2015a;Qu et al.,2007;Wang etal.,2014;Yang et al.,2015)。前人根据这些资料,总结出产于各类构造环境的大型斑岩Cu矿均见于中图4中国大陆非弧环境斑岩型矿床分布及年

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