銅礦床的地質(zhì)—地球物理特征及成礦規(guī)律分析

禹秀艷，張 翔，黃子強(qiáng)，黎 群

（1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局807隊，江蘇 南京 210000；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局810隊，江蘇 南京 210000）

銅是一種重要金屬，在很多領(lǐng)域都具有很大的作用，但目前銅礦資源供不應(yīng)求，由于銅的分布較為集中，所以僅依靠少數(shù)銅礦床來滿足銅礦需求是目前亟待解決的問題?，F(xiàn)階段對于銅礦床的研究雖在一定程度上已取得巨大進(jìn)展，但對于種類豐富、產(chǎn)量巨大的銅礦床來說還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。銅礦是指含銅的自然礦物，銅礦的形成是由于地殼運(yùn)動，所以需要很長的時間。因為銅礦床的形成與其具有的獨特性質(zhì)和所需的地質(zhì)、環(huán)境等條件有關(guān)，所以其成礦的規(guī)律也有跡可循。銅礦床主要分為斑巖、層狀型、火山巖型以及矽卡巖型這四大類，除此之外，還有一些占比不高的小分類。絕大部分銅礦床都不是單一類型的銅礦床，一個類型的銅礦床往往伴生著其他類型的銅礦床，所以銅礦床多為共生銅礦床。銅礦床的形成根據(jù)不同種類，在不同的地質(zhì)特征處可以總結(jié)其規(guī)律。在盆地處多為層狀銅礦床，在河流中下游多為矽卡巖型銅礦床，在板塊邊緣且地面凸起的地方為斑巖銅礦床，在火山巖附近的便為火山巖型銅礦或塊狀硫化物礦床。因此，銅礦床的形成是明顯分區(qū)域且存在可研究規(guī)律的。

1 銅礦床的地質(zhì)特征

銅礦是世界上重要的資源之一，開采出來的銅礦如圖1所示。

銅礦床一般處在板塊與板塊交接地帶，其形成位置地層發(fā)育全面，沉積類型豐富，地質(zhì)構(gòu)造繁復(fù)，巖漿活動頻繁，變質(zhì)作用也很強(qiáng)烈，這種環(huán)境條件對形成豐富多樣的銅礦床具有很好的作用，銅礦床的形成原因與地殼和板塊的運(yùn)動密不可分，陸殼的形成是由古板塊演變而來的，以它為中心，不斷向外部擴(kuò)展發(fā)育，直至各個時期的板塊褶皺處為止，形成了火山巖漿類、沉積巖系和有關(guān)類型。銅礦會不間斷地形成新的銅礦，這是由于一些大型銅礦不斷地向板塊邊緣進(jìn)行運(yùn)動。因此，一般情況下，大中型的銅礦床都會形成和出現(xiàn)在板塊與板塊交接地帶，板塊邊緣的褶皺處等地殼運(yùn)動激烈的地方[1]。多旋回演化特性是地殼運(yùn)動擁有的獨特性質(zhì)，沉積的種類豐富，構(gòu)造巖漿活動頻繁，銅礦床在形成之后，不會穩(wěn)定其銅礦種類，隨著時間的推移，會與周圍環(huán)境中的其它物質(zhì)重新組合、疊加，這樣一來，最終我們看到的就并不是一個銅礦床只含有一種類型的銅礦，而是出現(xiàn)共生礦床。同時在一個成礦集中區(qū)又會帶有多種組分，進(jìn)而出現(xiàn)單一礦床罕見，共生礦床較常見的情況。

2 銅礦床的地球物理特征

銅礦床的形成是非常繁復(fù)的一種狀態(tài)過程，銅礦床的形成基本控制在物理特性等形成原因方面。銅礦床受到破裂控制顯著，銅礦區(qū)域的地球物理特征非常明顯，體現(xiàn)出各區(qū)域的形成結(jié)構(gòu)運(yùn)動頻繁，巖漿活動非常強(qiáng)烈。重力場小，等值線距離較遠(yuǎn)，重力值在1×10-5m每秒至5×10-5m每秒?yún)^(qū)間內(nèi)浮動。西部呈半圓狀，等直線密集程度降低。在盆地外，遠(yuǎn)處只核心部位，重力只從1×10-5m每秒上升到5×10-5m每秒。中間部位異常值不斷上升，這樣一來，東北方向的重力值就會有所降低，這個長度在90km左右，寬度大約在10km~23km，呈現(xiàn)Ne趨勢，這會在東南方向形成斷陷盆地。西部重力場呈現(xiàn)微束形狀線性異常，東北方向展布。重力場的分布和該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造有很大的關(guān)系，整體方向呈NW趨勢，中間重力值呈異常狀態(tài)。由此推測，其深度部分可能存在NW趨勢的斷裂或者存在隱伏研究狀態(tài)的巖體狀態(tài)。

3 銅礦床的成礦規(guī)律

3.1 銅礦床的分布情況

銅礦床在時間及空間分布上都較為集中，從時間上來講多為新生代，智利是擁有銅礦資源最多的國家，銅礦儲量達(dá)到了27.5%，銅礦產(chǎn)量更是高達(dá)31.9%。澳大利亞儲銅礦量為12.6%，產(chǎn)量為5.5%，秘魯擁有銅礦占比達(dá)到了十分之一。美國、墨西哥，俄羅斯緊隨其后，其中，美國和墨西哥銅礦儲量占比皆達(dá)5%以上，中國銅礦儲量雖然只有4.4%，但銅礦產(chǎn)量達(dá)到了9.2%，如圖2所示。

圖2 世界銅礦床分布情況

除了最大的智利丘基卡馬塔露天銅礦山之外，中非地區(qū)也有很多產(chǎn)銅礦地帶，例如贊比亞、中非等也是大的銅礦產(chǎn)出地。在所有銅礦床中，斑巖銅礦的占比達(dá)到了50%以上，是銅礦床類別中最主要、數(shù)量最多的一種。斑巖銅礦主要的成礦帶有三個，阿爾卑斯喜馬拉雅成礦帶、中亞蒙古成礦帶以及環(huán)太平洋成礦帶。矽卡巖型銅礦床也是銅礦床中占比較大的一種，超過四分之一，主要分布在河流下游地區(qū)，在鹽酸鹽巖地層發(fā)現(xiàn)的較多，它的規(guī)模可大可小，品位比斑巖銅礦要高，但有時在矽卡巖型銅礦床的附近也會發(fā)現(xiàn)斑巖銅礦。層狀性銅礦床大約占銅礦床的10%，這種銅礦床一般是由沉積巖經(jīng)過數(shù)百年的變質(zhì)形成，常常在盆地出現(xiàn)，此外這種銅礦常常有其他種類金屬的伴生，例如鉛、銀等金屬，并且還會擁有放射性元素?；鹕綆r型銅礦或塊狀硫化物礦床一般會占銅礦床的5%左右，它的分布絕大多數(shù)是在火山巖地層接觸的部位，分為海上火山巖型銅礦和陸地火山巖型銅礦。

3.2 銅礦床的形成原因

斑巖銅礦床的形成是由于洋殼在俯沖的過程中會出現(xiàn)一個部分熔融的情況，而這些巖漿正常情況下會直接穿過地殼造成火山噴發(fā)，形成火山巖。但是如果遇到了擠壓環(huán)境，這些巖漿就會形成一個淺部巖漿房，淺部巖漿房難以噴發(fā)，這樣一來就會在地面下形成結(jié)晶。地殼中的銅會通過硫化過程逐步聚集到一個范圍較小的，緊接著再從巖漿中轉(zhuǎn)移到流體系統(tǒng)，最后才在地殼中經(jīng)過沉淀形成銅礦[2]。矽卡巖型銅礦床一般和斑巖銅礦的分布地點有很大程度上的重合，但矽卡巖型銅礦床的形成主要依賴于矽卡巖這類含有鹽酸鹽物質(zhì)的巖石，這類巖石中含有豐富的金屬礦物質(zhì)，而矽卡巖型銅礦床就是侵入體通過與矽卡巖這種含有鹽酸鹽物質(zhì)較多的礦石中的銅元素慢慢融合，最終形成銅礦床。它的形成原因可能是區(qū)域變化，可能是火山沉積，也可能是噴流沉積，由此可見，它的形成是不是單一的地質(zhì)作用，而是由多種地質(zhì)作用引起的。層狀銅礦床通常存在于各大盆地，因為它對地層的要求較高，因此這些地層中的有機(jī)質(zhì)較為豐富，而在含礦地層的上方通常會覆蓋較厚的沉積地層，這些沉積地層在一定程度上可以阻止礦熱液的流失。層狀銅礦的礦體較薄，分為很多層。盆地內(nèi)的熱液活動，會在一定程度上造成熱液蝕變。熱液蝕變帶有銅元素的礦物就會形成層狀銅礦床。綜上所述，銅礦床是地殼中長期演化的產(chǎn)物。

3.3 銅礦床的成礦規(guī)律

不同種類的銅礦床成礦地點及時間各不相同。斑巖銅礦床多形成在新生代和中生代，易形成于褶皺區(qū)域即版塊活動邊緣，板塊運(yùn)動較為激烈但未發(fā)生火山噴發(fā)和火山巖的地區(qū)或內(nèi)陸造山地帶。矽卡巖型銅礦床主要在中生代時期形成，由于其形成的獨特物質(zhì)要求，所以存在于鹽酸鹽礦石含量較多的地區(qū)，常見于河流中下游。層狀銅礦床形成于前寒武紀(jì)時期，成礦于盆地，且擁有層狀銅礦床的盆地底部常存在紅層巖系，上部覆蓋海相沉積，這樣特殊的結(jié)構(gòu)才能為層狀銅礦床的產(chǎn)生提供充足的空間[3]?；鹕綆r型銅礦或塊狀硫化物礦床大多數(shù)形成于新生代和古生代，常見于火山熔巖的附近或上覆沉積巖層表面，這種銅礦床的形成一般是成群出現(xiàn)的[4]。銅礦床的形成與其需要的地質(zhì)和物質(zhì)息息相關(guān)，發(fā)現(xiàn)銅礦床的形成條件是探究銅礦床成礦規(guī)律的必要條件。

4 結(jié)語

本文通過對銅礦床的地質(zhì)分析及其形成特點總結(jié)了銅礦床的成礦規(guī)律，概括了不同種類的銅礦床所形成的時間及空間規(guī)律。由于本文篇幅原因，無法把每一個種類的銅礦床的成礦規(guī)律都總結(jié)到，僅挑選目前占比較大的四類主要銅礦床進(jìn)行研究與總結(jié)，在對銅礦床的整體地質(zhì)、地球物理特征及成礦規(guī)律的研究上略有片面。在今后銅礦床的開發(fā)上，可以借助其分布情況形成原因，通過其成礦規(guī)律更加快速準(zhǔn)確地找到銅礦床，也可以通過它的成礦規(guī)律研究其更好的開采方式，幫助銅礦床更好地進(jìn)行開發(fā)。