铁氧化物-铜-金型矿床的地质特征、成矿模式和找矿标志

铁氧化物-铜-金型矿床的地质特征、成矿模式和找矿标志

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1、铁氧化物-铜-金型矿床的地质特征、成矿模式和找矿标志    提要:铁氧化物-铜-金矿床(IOCG),是20世纪70年代中期发现的一种新矿床类型,它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。由于该类矿床规模大、品味高,近年来对其关注程度正日益加大,对其研究程度也在逐渐加深。但是,对于该类矿床的研究而言,有着较多较为复杂的制约因素。例如,成矿地质背景尚不明了,成矿流体和成矿金属来源等还存在较大的争论。因此,笔者试图通过总结国内外IOCG矿床的重要研究进展和成果,分别从矿床的基本特征、成矿模式和找矿标志角度出发,进行较为系统而详尽的总结与阐

2、述,希望能进一步促进该类矿床的研究和发展。关键词:铁氧化物-铜-金矿床;成矿模式;找矿标志;地质特征;矿床成因 20世纪90年代,国际上掀起了超大型矿床的研究热潮。在预期成矿类型之外“偶然”发现的奥林匹克坝铜-金-铀矿床,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,随着近年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,且将其统称为铁氧化物-铜-金(-铀)-稀土及有关矿床(英文多写为Ironoxide-Copper-GoldDeposits,通常缩写成IOCG矿床)。该类型矿床一般规模大,品位较高。代表性矿床还

3、有:澳大利亚的欧内斯特亨利、智利的坎德拉里亚(中生代)和巴西的萨洛博。目前,在国内已有众多学者关注该类型矿床[1-3]。但是,无论是在国内,还是国外,对其成因和归类尚未统一,对其找矿标志也缺少系统总结。笔者以国内外文献为基础,力图描述其主要特征,并总结其主要找矿标志,以引起国内勘查者的兴趣。 1 矿床基本特征1.1 矿床时空分布矿床可见于太古宙—上新世的岩石中,以形成于古元古代—中元古代的矿床较多。例如,巴西的萨洛博3A Cu(-Au-Mo-Ag)矿床,赋存在大陆环境形成的太古宙萨洛博群变质火山-沉积岩系里。矿床形成压力和深度范围较大,产出深度从地下200m至9km,形成温度为低

4、温到中温。1.2 矿床形态与矿石矿物组合矿体产出形态复杂多样,从不规则状到板状、筒状和透镜状等均有呈现。矿石含磁铁矿或赤铁矿,或二者兼有,比例一般达20%以上。在以磁铁矿为主的矿床中,矿石矿物是黄铜矿;在以赤铁矿为主的矿床中,铜矿物以斑铜矿和蓝辉铜矿-久辉铜矿为主,且矿床含U,即沥青铀矿和钛铀矿。磁铁矿或赤铁矿体中均有不规则分布的硫化物。以赤铁矿为主的矿床有矿物分带现象:无矿赤铁矿-蓝辉铜-斑铜矿-黄铜矿-黄铁矿。在所有矿床中,都有与黄铜矿伴生的黄铁矿。矿石中一般都含碳酸盐矿物、石英、重晶石、萤石和磷灰石。矿石中的伴生元素有Co、Mo、Ag、As、U。1.2同位素数据与热液流体来

5、源该类型矿床中的硫化物,δ34S为0~+4‰与-15‰~7‰,硫系混合来源。奥林匹克坝矿床的δ34S接近0,表明有硫酸盐-硫化物缓冲矿物(与硫化物一起沉积的重晶石或硬石膏)存在。该类矿床的δ18O值变化不定,与其混合来源是一致的。在有些矿床中,针对“成矿阶段”所做的计算δ18O和δ34S值,或者表示是岩浆源流体,或者表示流体与缓冲系统内热发生互相作用。流体包裹体的均一化温度Th为150°~500℃,盐度可达70wt%当量;而成矿阶段的流体温度较冷,Th为150°~450℃,盐度较低,为(10~30)wt%当量,成分变化不定,气体含量变化无常。据称,奥林匹克坝矿床的流体,是酸性和基

6、性源流体混合的结果。有些矿床具有复杂的元素组合,且出现重晶石和萤石矿物组合,表明矿石是由两个以上不同来源热液流体相互作用而形成的。 2 成矿模式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,以解释系统中存在的丰富的铁氧化物和稀少的硫化物。关于IOCG矿床成因的争论,主要集中在成矿物质是否来源于岩浆热液(图1,表1)。关于某些或所有金属的“正岩浆”成因假说,目前研究结果不是将其归因于花岗岩,就是归因于其他火成岩[4-11],亦有归因于亲碱性的较基性岩浆的[12-13]。其他的研究结果[14-15],支持早期提出的假说,认为以岩浆热液成因为主的高温深成矿石,由于

7、发生了各种低温热液事件或低温表生事件,使其品位有所增高或降低。岩浆模式涉及氧化的贫硫含金属卤水从同时期的岩浆中析出,此后的矿质沉淀受多种过程的驱动。对岩浆流体源的具体情况有各种推断,包括原始钙碱性弧岩浆、澳大利亚和北美有争议的克拉通内或远弧环境(Distaloresettings)中的Ⅰ型或A型花岗岩、碳酸岩到强碱性岩浆。流体源含有CO2是岩浆模式中的一个重要因素,这不仅是因为在与矿化有关的流体包裹体中普遍存在CO2,而且还因为其在与IOCG系统推断深度相应的宽阔压力范围内对流体

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