矽卡岩型铁-铜-多金属矿床

一、内容概述
矽卡岩是指高温环境下，通过火成岩交代原始富碳酸盐岩形成的，一般富含Fe、Al或Mn的钙或镁硅酸盐岩石（Burt，1977，1982；Einaudi et al.，1982）。矽卡岩既可以是岩浆成因的，也可以是变质成因的。形成矽卡岩的主要作用有不纯碳酸盐岩的变质重结晶作用、不同岩性岩石之间的双交代作用以及岩浆热液和变质热液的渗滤交代作用等。基于围岩类型和蚀变矿物组合可将矽卡岩分为两大类：钙矽卡岩与镁矽卡岩（赵一鸣等，1990）。当矽卡岩中富集了有价值的矿物时，便成为矽卡岩矿床。根据具经济价值的金属矿物不同，矽卡岩矿床可划分为 Fe、Cu、Mo、W、Zn-Pb、Sn和Au等不同类型（Ettlinger et al.，1989；Theodore et al.，1991）。
世界范围的矽卡岩金矿床主要分布在环太平洋成矿带，地跨亚、美、澳三大洲的长约40000 km的20多个沿岸国家（Ray et al.，1990；赵一鸣等，1991）。这一规律性的分布，暗示了矽卡岩金矿床的形成与特定的构造环境有关。自板块学说诞生以来，中外学者（尤其是国外学者）就试图运用板块构造理论建立比较统一的模式，来阐述矽卡岩型矿床形成的可能构造背景（板块构造环境）。例如，Einaudi et al.（1981）系统讨论了矽卡岩矿床形成的板块构造背景，认为大洋岛弧、大陆边缘岩浆弧和造山期后大陆环境下均有利于矽卡岩型矿床的形成。
大量研究表明：矽卡岩矿床均与侵入岩密切相关，不同来源和成因的侵入岩产于特定的构造环境，因此矽卡岩矿床的构造背景研究一直得到地质学者的关注。矽卡岩矿床组合与特定构造环境密切相关，综合矽卡岩矿床的成矿元素组合、与成矿有关的岩体成分和区域地质资料，有助于识别矽卡岩矿床的构造背景（图1）。研究表明，矽卡岩金矿可以形成于大洋火山岛弧的弧后盆地（图1A）。大多数矽卡岩矿床与大陆地壳俯冲的岩浆弧有关，与成矿有关的岩体成分变化较大，岩性为花岗闪长岩和花岗岩，矽卡岩金矿多与还原性岩体有关（图1B）。稳定大陆地壳俯冲至俯冲后构造的过渡环境的研究较少，与低角度俯冲相关的侵入岩源区包含有更多地壳混入，大洋俯冲楔的拆沉可能导致形成局部裂谷，岩浆弧可以很宽或迁移到内陆，成矿岩体为二长岩和花岗岩，常形成斑岩钼矿床、矽卡岩钼或钨钼矿床及少量锌、铋、铜和锌，为矽卡岩多金属矿床，部分矿床局部富金（图1C）。与软流圈上涌有关的裂谷环境多与走滑断裂有关，成矿岩体为花岗岩，含有白云母、黑云母、暗灰色石英巨晶、晶洞和云英岩化蚀变，常形成矽卡岩型锡矿床，演化花岗岩富含W、Be、B、Li、Bi、Zn、Pb、U、F 和REE（图1D）。
近年来，碰撞造山及其成矿理论的研究日趋深入，国内外许多地质学家尝试将矽卡岩成矿与碰撞造山作用联系起来。如Nicolescu et al.（1999）认为，罗马尼亚西南的Ocna de Fier-Dognecea Fe-（Pb-Zn）矽卡岩矿床形成于后碰撞构造环境；Kuscu et al.（2002）研究了土耳其安那托利亚省中部Celebi地区的与W、Fe、Cu矽卡岩矿床成矿作用密切相关的Celebi类花岗岩体，认为该岩体形成于后碰撞的构造环境；Marchev et al.（2005）研究认为，保加利亚南部和希腊北部的罗多彼山脉的Pb-Zn-Ag，Cu-Mo及Au-Ag矽卡岩型多金属矿床形成于造山后的伸展阶段；Mueller et al.（2004）认为，西澳大利亚 Southern Cross 绿岩带中的 Nevoria 金矽卡岩矿床的成矿岩体为后造山花岗岩。陈衍景等（2004）总结了我国矽卡岩型金矿床成矿时代、空间分布及形成的地球动力学背景，认为中国的矽卡岩金矿床多在陆陆碰撞过程中由挤压向伸展转变期的减压升温体制下形成。

图1 矽卡岩矿床与特定构造背景耦合

（据Meinert et al.，2005，有修改）
A—大洋俯冲和弧后盆地环境；B—与增生大洋地块相关的大陆俯冲；C—过渡低角度俯冲环境；D—大陆裂谷或俯冲后的构造环境

图2 矽卡岩形成过程

（据Cawood，2009）
A—等化学作用阶段；B—变质作用阶段；C—退化阶段
在研究矽卡岩矿床成因时，研究者多采用流体包裹体方法确定矽卡岩形成时流体的温度、压力和成分等条件。以往人们在解释矽卡岩矿的成因时，往往偏重于矽卡岩带的形成条件，不重视对矿化问题本身的研究。近年来，成矿作用过程、成矿热流体的来源和演化过程、矿质沉淀机理等方面取得了重要进展（Ya⁃suhiro，1999；Choi et al.，2000；Aissa et al.，2001；Lu et al.，2003；Baker et al.，2004；Meinert et al.，2003；Levresse et al.，2003），但就巨量矿质来源问题的研究仍不够深入。矽卡岩金矿的形成过程与矽卡岩的形成密不可分，而矽卡岩的形成过程大致可分为3个阶段（图2）。
鉴于矽卡岩矿床与侵入岩之间直观而密切的时空联系，近年来中外学者特别注重研究岩浆活动对矽卡岩成矿的重要控制作用（Fershtater，2000；Somarin et al.，2002）。Einaudi et al.（1981，1982），Meinert（1989），Ray et al.（1988，1990）研究认为，与金矽卡岩成矿作用最为密切的是闪长岩-石英闪长岩系列。在整个成矿系统中，矽卡岩型金矿与其他类型的金矿和Cu-Au矿床可以有一定的空间共生关系，如纳米比亚Karibib地区的矽卡岩矿床（Gawood，2009）。
二、应用范围及应用实例

图3 吉尔吉斯阿克塔什金-（铜）矿床地质略图

（据李丽等，2012）
1—第四系；2—大理岩、灰岩夹喷出岩（卡拉扎尔钦组）；3—含矿花岗闪长岩；4—岩脉；5—矿体及编号；6—矽卡岩；7—硅化带；8—断层破碎带
吉尔吉斯斯坦阿克塔什金-（铜）矿床位于吉尔吉斯塔拉斯地区，属吉尔吉斯山-伊什基利克铁铜金银多金属成矿带。近EW向下寒武统卡拉尔钦组灰岩夹层被中奥陶世苏布杜克措翁花岗闪长岩及晚奥陶世斑状花岗岩穿切，灰岩中还侵入有闪长玢岩、正长闪长岩、正长斑岩等岩墙（脉），花岗闪长岩外接触带均发生矽卡岩化和细脉-浸染状金-铜矿化（图3）。矽卡岩矿体产状平缓，分布在侵入体下部，呈层状，厚0.5～70m。按矽卡岩矿物分为石榴子石矽卡岩、磁铁矿矽卡岩、钙铁辉石矽卡岩、钙蔷薇辉石矽卡岩、绿帘石石榴子石矽卡岩和绿帘石斜长石矽卡岩。最富的金矿体赋存于石榴子石矽卡岩中。矿体按边界品位为1g/t圈出61个矿体。呈透镜状、巢状、层状，倾向SE向，倾角45°，矿体最长80～260m，厚3.5～12.45m，斜深32～180m（图3）。
矿床类型为矽卡岩型金-铜矿床，中奥陶世细粒闪长岩、闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩中有少量斑岩型铜矿化。主要矿石矿物有黄铜矿、斑铜矿、磁铁矿和自然金，次为辉铋矿、磁黄铁矿、辉钼矿、赤铁矿。氧化带主要铜矿物变为辉铜矿、铜蓝、硅孔雀石、孔雀石、蓝铜矿等。主要脉石矿物有石榴子石、辉石、石英、绿帘石、碳酸盐。按工艺性质分为综合利用铁和不含铁的铜-金矿两类。浮选第一类矿石中可回收金76%，浮选第二类矿石中可回收金81.2%。该矿床不远处分布有安达什铜金矿（斑岩型）、塔尔德布拉克铜金矿（斑岩型）、托赫托内沙伊铜金矿（矽卡岩型）等重要矿产地。
该矿床主要特点是：①矽卡岩化蚀变强烈，所有花岗闪长岩外接触带均发生矽卡岩化和细脉-浸染状金-铜矿化作用；②矿化位于侵入体下部，沿接触带呈层状产出，其中最富矿体位于石榴子石矽卡岩内部；③矽卡岩性金-（铜）矿床与斑岩型铜矿等矿床在空间上伴生。
三、资料来源
董树义.2008.山东沂南金矿床成因与成矿规律和成矿预测.博士学位论文.北京：中国地质大学（北京），63～73
李丽，李宝强，董福辰等.2009.吉尔吉斯铜金矿床类型与地质特征.地质通报，30（3）：342～346
V.V.Nikonorov.2000.吉尔吉斯地质和矿产资源.比什凯克：吉尔吉斯斯坦人民出版社
Meinert L D，Dipple G M，Nocolescu S.2005.World Skarn deposits.Economic Geology，100 th Anniversary Volume：299～336
Cawood P A.2009.Hydrothermal processes and mineral systems.Franco Pirajno：Geological survey of western Australia，Perth，WA，Australia：535～580

安徽省沿江地区是铁铜硫金铅锌多金属成矿区，其中矽卡岩型铁、铜多金属矿床占有相当大的比重，最著名的有铜官山、狮子山、凤凰山、铜山铜矿床，桃冲铁矿床和西马鞍山铁、铜矿床等。
桃冲铁矿床位于繁昌以西约30 km处，该区大面积为第四系覆盖，岩层出露多集中于繁昌西部地区，主要出露地层自志留系至侏罗系。矿床多形成于石炭系黄龙-栖霞组、中三叠统和上侏罗统的含镁较高的碳酸盐岩和含铁碎屑岩间，发育多组砂页岩，成为矿液储存与交代的屏障。
桃冲向斜南翼之次级倒转向斜的轴部为容矿构造，栖霞组与黄龙组地层之间的层间裂隙为导矿及储矿构造，矿体规模随岩层的褶曲程度而变化，褶曲成直角则矿体厚大，并且在转折端矿体最厚大。上、下矿层相连，剖面上随岩层的转折而呈弧形。
矿床成因类型属层控矽卡岩型矿床。
本区开展了TEM法剖面测量，见图6。
1）TEM法能清晰地反映岩体、围岩、炭质地层电性差异，矿体位于中阻带，二叠系栖霞组（P1q）与矽卡岩（SK）接触带附近。
2）TEM法反映断层构造较为清晰，其两侧电性差异明显，断层构造与成矿关系密切。
3）结合地表地质体分布，TEM法能较好地划分地质体层位。此类矿体与二叠系栖霞组关系密切。

目前，西昆仑发现的矽卡岩型铁、铜、多金属矿床多数集中分布在中昆仑岩浆弧铜-铁矿床成矿亚带，矿床的形成和产出主要与中酸性侵入岩有关。沿着中昆仑隆起由西到东分布着大小不一的一系列中酸性侵入岩体，以晚古生代为主，伴随着岩浆侵入活动，在侵入体与围岩接触带附近可以形成矽卡岩型铁、铜、多金属矿床。迄今已经发现一系列矽卡岩型矿床分布在该成矿亚带，例如塔合曼铁矿床、苏巴什铁矿床、库地含铜磁铁矿矿床、汗也依拉克含铜磁铁矿矿床、尤仑踏卡特铅-锌矿床等。

这些矽卡岩矿床形成的围岩条件各不相同，塔合曼及苏巴什铁矿床主要为长英质变质岩，库地含铜磁铁矿矿床主要产在花岗岩与基性-超基性岩接触带，汗也依拉克矿床含铜磁铁矿矿床产在花岗岩与石英岩夹大理岩围岩内、外接触带附近，尤仑踏卡特铅-锌矿床产在侵入岩与矽卡岩化大理岩接触带。

然而，迄今发现的矽卡岩矿床规模都很小，除了库地含铜磁铁矿矿床为小型规模，地方居民在开采以外，其他均为矿化，尚没有可开采利用的价值。但该类型矿床显示出具有一定的找矿远景，并且，成为认识岩浆热液成矿作用与地壳构造演化关系的重要线索。

1.库地矽卡岩型含铜磁铁矿矿床

库地矽卡岩型含铜磁铁矿矿床位于库地新藏公路以西约6 km处，东经76°53′～76°57′，北纬36°52′～36°54′。

该矿床于1958年发现，次年投入地表勘查工作（新疆地矿局喀什第二地质队，1959），求得 C级铁矿石储量17.47万 t；在1号矿体求得铜矿石储量1.74 万 t，平均品位2.74%，铜金属量476.7 t。

矿区位于桑株塔格隆起带的中部，出露地层主要为元古宙库浪古那群变质岩系。但矿区范围出露的库浪古那群大理岩和变砂岩极为零星，主要为晚古生代晚期二长花岗岩、石英闪长岩岩株和辉石岩、橄榄辉石岩岩脉或小侵入体。花岗岩与基性-超基性岩的接触带，常形成混染花岗岩、混染岩、矽卡岩和角岩带。花岗岩和混染花岗岩中解理发育，主要有两组，呈北东—南西向和北西—南东向。矿体主要沿着上述二组解理产于混染花岗岩中。在矿体内或矿体与混合花岗岩的接触处，常见矽卡岩和基性—超基性岩，围岩蚀变有矽卡岩化、石榴子石化、绿帘石化、蛇纹石化、绢云母化、黄铁矿化和碳酸盐化等。

矿区内共发现六个矿体，矿体多呈不规则状，豆荚状、透镜状、囊状，个别为板状。矿体的围岩主要为混染花岗岩，与矿体之间为截然接触界线。矿体长在10～65 m范围，厚度平均2.5～18 m。矿体走向主要为北北西，次为北北东，倾角48°～60°。矿石以浸染状为主，少量块状构造。按矿石矿物组分，矿石可以分成两种类型：磁铁矿矿石和含铜磁铁矿矿石，二者的区别在于后者含有黄铜矿。

含铜磁铁矿矿石为灰黑色—灰黄色，致密块状，他形粒状变晶结构。主要由黄铜矿、磁铁矿，少量磁黄铁矿、辉铜矿、蓝铜矿，以及微量斑铜矿和闪锌矿组成。当其暴露在地表，硫化物常氧化成孔雀石、铜蓝等次生矿物。脉石矿物主要为透辉石、镁橄榄石、蛇纹石，少量石榴子石、普通角闪石，以及微量绿帘石、绿泥石和方解石等。黄铜矿在含铜磁铁矿矿石中分布极不均匀，含量一般为0.2%～0.5%，最高可达20%以上，22个样品分析结果表明，铜含量一般在0.4%以上，最高可达4.33%。

磁铁矿矿石黑灰色，块状构造，磁铁矿多呈浸染状、粒状分布于辉石岩中，常伴生有方解石。矿石主要由磁铁矿组成，微量黄铜矿，脉石矿物主要是辉石，其次为橄榄石、方解石。全铁含量在40%以上，最高可达62%。

对于矿床成因目前有两种认识：一种认为矿床属于岩浆矿床；另一种认为属于矽卡岩矿床（新疆地矿局喀什地质二大队，1985）。

2.汗也依拉克含铜磁铁矿矿床

矿床位于和田地区于田县普鲁村，产在桑株塔格-柳什塔格成矿带中段偏东。成矿区晚古生代花岗闪长岩侵入到蓟县系塔西达板群上亚段，地层岩性主要为石英岩夹大理岩。

矿化产于岩体内、外接触带，已发现5个小矿体，呈脉状或透镜状沿北北西向和北东向延展，多与石英岩产状一致。单个矿体长10～150 m、厚1～1.5 m（图3-30）。

矿床具有明显的围岩热液蚀变，主要为透闪石化，次为黄铁矿化、绿帘石化。

主要矿石矿物为磁铁矿，次为黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、辉钼矿及孔雀石；脉石矿物为透闪石，少量绿帘石和角闪石。矿石类型为块状、浸染状含铜磁铁矿。

矿石成分（w_B/%）全铁含量在16.33%～56.99%的范围；Cu为 0.03%～1.06%；Zn为0.01%～0.10%；S为0.08%～6.90%；Pb为0.012%～0.0489%。

初步查明，铁矿石D级储量4.23万 t、E级1.05万 t。

3.尤仑塔卡特铅-锌矿

该矿床位于叶城县棋盘村西南40 km处，东经76°34′，北纬37°12′。由棋盘到矿区靠畜力运输，交通不便。

图3-30 汗也依拉克含铜磁铁矿矿床地质略图

矿区出露地层主要为库浪那古群，岩性为石英云母片岩、片麻岩及大理岩透镜体。这些地层被广泛分布的元古宙花岗闪长岩—石英闪长岩和华力西晚期花岗岩所侵入。矿体产在中酸性侵入岩与地层接触带的矽卡岩化大理岩中。矿体附近及花岗闪长岩、花岗岩与围岩接触带内普遍有褐铁矿化及赭石化现象。

矿化矽卡岩体呈透镜状，长约45 m，最宽处约10 m，走向北西。矿石有致密块状和浸染状两种。致密块状矿石呈小扁豆或巢状充填于矽卡岩化大理岩的裂隙中，长6 m，厚0.32 m，倾向120°，倾角35°，向两端尖灭。浸染状矿化的金属矿物呈星点状或细脉状散布在矽卡岩化大理岩中，矿体与矽卡岩之间没有截然界线。

矿石中主要金属矿物为方铅矿、闪锌矿，次为黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿。脉石矿物为辉石、角闪石、石榴子石、长石、石英、白云母。次生矿物有白铅矿、铅矾、褐铁矿及孔雀石。致密块状矿石中方铅矿含量大于闪锌矿，而浸染状矿石中闪锌矿常多于方铅矿。

矿石化学成分表明，致密块状矿石中铅含量为3.82%～33.61%，平均18.71%；锌的含量为6.55%～8.49%，平均为7.53%。浸染状矿石中锌的含量为0.68%～3.15%，平均为1.96%。此外，尚含有可供综合回收利用的Ag、Cu、Ni、Mo、Bi等元素。