第 10 期 方维萱 : 论铁氧化物铜金型 (IOCG) 矿床地球化学岩相学填图新技术研发 1179 些技术难题严重制约了深部找矿预测 [6~8] 如智利科皮亚波和中国云南铁氧化物铜金型矿床中, 铁矿物形成明显垂向分带, 地表以铁锰碳酸盐蚀变相 ( 铁白云石 方解石 ± 铁锰白云石 ± 褐铁矿 )

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1 第 27 卷第 10 期 2012 年 10 月 地球科学进展 ADVANCESINEARTHSCIENCE Vol.27 No.10 Oct.,2012 方维萱. 论铁氧化物铜金型 (IOCG) 矿床地球化学岩相学填图新技术研发 [J]. 地球科学进展,2012,27(10): [FangWeixuan.R&D onnewmappingtechnologyofgeochemicallithofaciesinpredictionandexplorationforiron OxideCopperGolddeposits(IOCG)[J].AdvancesinEarth Science,2012,27(10): ] 论铁氧化物铜金型 (IOCG) 矿床地球 化学岩相学填图新技术研发 方维萱 (1. 中色地科矿产勘查股份有限公司, 北京 ; 2. 昆明中色地科矿产勘查有限责任公司, 云南昆明 ) 摘要 : 在铁质苦橄岩 铁质安山岩 钛铁辉长岩 钛铁质闪长岩和二长岩 二长斑岩岩体附近, 同岩浆侵入期脆韧性剪切带中构造岩相和热液角砾岩相, 它们是铁氧化物铜金型 (IOCG) 矿床含矿岩相学类型 总体垂向蚀变分带为 : 上部为粘土化 绢云母化 赤铁矿蚀变带, 中部钾质蚀变相带 ( 电气石 铁质 )+ 热液角砾岩化相带, 下部钠质蚀变相 ( 铁质 ) 热液角砾岩化带 围绕二长斑岩 二长闪长岩舌状侵入体形成电气石蚀变岩相带, 属于汽成热液蚀变中心 大型 超大型 IOCG 矿床具有多期蚀变相系叠加特征, 不同成因的热液角砾岩化相带发育 异时同位多期蚀变岩相叠加和汽成热液蚀变相发育等是寻找大型 超大型 IOCG 矿床标志 关键词 : 地球化学岩相学 ; 碱性蚀变岩相系 ; 酸性蚀变相系 ; 热液角砾岩相 ; 蚀变分带中图分类号 :P618.41;P 文献标志码 :A 文章编号 : (2012) 引言 地球化学岩相学的相系统类型分为氧化 还原相 (ORF) 酸碱相 (Eh ph F) 盐度相 (SF) 温度相 (TF) 压力相 (PF) 化学位相 (CF) 不等化学位相和不等时不等化学位地球化学岩相等 8 种, 地球化学岩相学新技术在沉积盆地分析 蚀变岩岩相学 多矿种共伴生组分评价与成矿成晕 找矿预测系统等有良好应用效果 [1~4] 但对于铁氧化物铜金型(I ron OxideCopperGold,IOCG) 矿床而言, 地球化学岩相学填图技术尚处于研发初期 在 IOCG 矿床中, 铁氧化物为磁铁矿和赤铁矿 ( 镜铁矿 ), 硫化物有黄铜矿 斑铜矿 辉铜矿 磁黄铁矿和黄铁矿等, 主工业 组分为 Fe,Cu,Au 和 U, 共伴生组分有 LREE,Ag, Pb,Zn,Co,Ni,Mo,Nb 等, 属于典型多矿种共伴生成岩 成矿 成晕体系, 由于该类型矿床具有巨大经济开发价值, 勘探和开发成本相对稳定, 成为当前矿业投资领域关注的热点 然而, 因控制因素复杂和研究程度不够等因素, 该类型矿床尚需深入研究 [5,6], 尤其是围岩蚀变复杂多变, 主 共伴组分复杂, 给勘查技术带来极大技术难度和挑战 按矿体形态可分为脉带型 热液角砾岩型 似层状曼陀型 层状 脉带夕卡岩型和复合型, 围岩蚀变规模和范围比矿体形态更为复杂多变, 这些围岩蚀变是隐伏矿体找矿预测的关键标志, 也是勘探重要的目标物, 但目前对于蚀变岩类型和蚀变相分带研究不足, 这 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 科技部国家科技支撑计划项目 东川 易门铜矿山深部及外围勘查技术研究 ( 编号 :2006BAB01B09); 转制院所专项资金项目 铁氧化物铜金型矿床元素赋存状态及岩相构造学填图技术研发 ( 编号 :2011EG115022); 昆明中色地科研发项目 个旧锡矿铜多金属矿山工程地球化学勘探技术集成 ( 编号 :KZSDK ) 资助. 作者简介 : 方维萱 (1961 ), 男, 陕西蓝田人, 研究员, 主要从事矿产普查与勘探研究.E mail:fangweixuan@tom.com

2 第 10 期 方维萱 : 论铁氧化物铜金型 (IOCG) 矿床地球化学岩相学填图新技术研发 1179 些技术难题严重制约了深部找矿预测 [6~8] 如智利科皮亚波和中国云南铁氧化物铜金型矿床中, 铁矿物形成明显垂向分带, 地表以铁锰碳酸盐蚀变相 ( 铁白云石 方解石 ± 铁锰白云石 ± 褐铁矿 ) 为主, 浅部为镜铁矿 ( 辉铜矿 斑铜矿 ); 中部为赤铁矿 磁赤铁矿 ( 黄铜矿 斑铜矿 ), 深部为磁铁矿 ( 黄铜矿 钴黄铁矿 ), 共生铁阳起石 铁闪石等 辉长岩和基性火山岩中, 辉石 角闪岩和黑云母中含有较高 Fe Ti, 共生磁铁矿和钛铁矿等 这种从上到下垂向蚀变岩相为铁碳酸盐蚀变相 铁氧化物蚀变相 铁氧化物 + 铁硅酸盐蚀变相 铁硅酸盐蚀变相, 它们形成的地球化学岩相学动力学机制是什么? 对于找矿预测指导价值如何? 这些都是值得深入研究的科学问题和技术难题 IOCG 矿床在智利 澳大利亚和中国具有较大工业价值 [6,9~11], 研发 IOCG 矿床地球化学岩相学填图新技术, 有助于深部找矿预测, 验证和解释航磁 重力异常和地面高精度磁力异常, 开展区域勘查靶区优选和深部填图, 本文以云南东川和智利科皮亚波地区 IOCG 矿床为例进行讨论 2 地球化学岩相学与填图技术研发 2.1 岩石类型与特征岩石类型及地球化学特征研究是建立地球化学岩相学类型的关键基础, 尤其是以下 3 类特殊岩石组合对于 IOCG 矿床具有重要意义 (1) 铁质苦橄岩 铁质安山岩与钛铁辉长岩 钛铁质闪长岩与 IOCG 矿床在空间上紧密相伴 在云南 四川和智利科皮亚波地区, 铁质苦橄岩 铁质安山岩 铁质玄武岩 铁质辉长岩和铁质辉绿岩与铁矿层紧密相伴, 铁质苦橄岩 铁质安山岩和铁质玄武岩一般为层状铁矿体上下盘围岩, 与层状铁矿体呈整合关系, 具有连续的火山喷溢沉积特征 铁质辉长岩和铁质辉绿岩产状有 3 种不同类型相体 :1 呈层状 似层状顺层侵位, 形成辉绿岩 辉长岩岩床, 如云南东川黑山组内层状辉长岩岩床和智利月亮山铁铜矿 45 号矿段层状角闪石辉石玢岩等 ;2 呈穿层的岩墙侵入于地层和层状铁矿体之中, 在铁矿层中形成含铜赤铁矿矿体和含铜磁铁矿矿体, 如云南东川 迤腊厂 四川拉拉铜矿 智利月亮山铁铜矿 3 号矿段 ;3 呈气球膨胀模式侵位形成隐爆角砾岩筒, 上部为隐爆角砾岩体, 中部为由铁质苏长辉长岩 二辉辉长岩等组成的中心相, 过渡相为铁质闪长岩 铁质二长岩, 边缘相为铁质辉绿岩, 两侧发育 隐爆角砾岩相带 铁质苦橄岩 (Fe 2 O 3 +FeO>14%, MgO>12%) 铁质玄武岩 铁质安山岩属于火山熔岩相系, 一般与铁矿层呈现整合关系, 多为铁矿层上下盘围岩或在铁矿层尖灭相变为该岩石系列 钛铁辉长岩 钛铁质闪长岩属于岩浆侵入形成的次火山岩侵入相系, 它们顺层侵位形成岩床或者切层侵入形成岩墙, 含有较多矿化剂和气液成分时, 在侵入体顶部和边部形成隐爆角砾岩相带 (2) 在铁铜矿体周边, 形成十分特殊的热流体蚀变岩 热流体角砾岩类 构造岩及相应的岩石组合类型 :1 碱性钾钠质蚀变岩与铁铜关系密切 碱性钠质蚀变岩系列与铁矿关系密切, 由钠长石岩 钠质蚀变岩 钠铁闪石化 钠黝帘石化 方柱石 方钠石化和赤铁矿钠长石化蚀变岩等组成 碱性钾质蚀变岩系列与铜矿关系密切, 由钾长石化 钾质蚀变岩 黑云母蚀变岩 绢云母化 金云母化和伊利石化等组成, 绢云母化 伊利石化常与高岭石等黏土化伴生 碱性钠质和钾质蚀变岩经常相互叠加和共生, 与铁铜共生成矿密切有关 ; 有些地段形成明显钾 钠蚀变和铁铜成矿分带关系, 如东川铁质粗面岩与铜矿紧密共生, 钠质蚀变岩与铁矿紧密共生 2 热液角砾岩类是含矿热液角砾岩体主要组成岩石类型, 它们岩石类型复杂多变, 如石英电气石蚀变岩 磁铁矿电气石岩 隐爆角砾岩 复成分角砾岩等, 这些岩石具有角砾状构造, 硫化物呈胶结物或呈角砾形式 3 岩浆角砾岩类在智利较为典型, 如曼托贝尔德铁氧化物铜金型矿床主要为热液角砾岩 ( 体 ) 含矿, 基质支撑, 富镜铁矿, 热液角砾岩体沿曼托贝尔德断裂走向分布 曼托斯布兰科斯铜银矿区发育流纹质岩浆热液角砾岩 闪长 花岗闪长质岩浆热液角砾岩相带位于闪长岩与花岗闪长岩岩株顶部, 花岗闪长岩中闪长岩包体之间界限为火焰状, 闪长岩中发育花岗闪长岩包体则具有尖锐边缘或边缘角砾岩化, 具有两类岩浆熔体混合形成的火成角砾岩特征 ( 混合岩浆角砾岩相 ), 它们是含矿热液角砾岩体主要组成岩石类型 4 除发育铁氧化物外, 铁阳起石 富铁角闪石 铁闪石 铁绿泥石和富铁云母 辉石 橄榄石等铁质硅酸盐矿物相发育 (3) 同岩浆侵入期脆韧性剪切带中构造岩系列发育 在大型二长岩 二长闪长岩岩基周边, 同岩浆侵入期近水平韧性剪切带发育 ; 随后脆韧性剪切带转换和构造扩容, 为成矿流体提供储矿构造空间, 形成糜棱岩 初糜棱岩和碎裂岩化相岩石系列

3 1180 地球科学进展第 27 卷 2.2 矿体主工业组分和共伴生组分特征 一般来说, 层状铁 ( 磷 ) 矿体主要由火山喷溢作用和火山喷流沉积作用形成, 在智利铁氧化物型层状铁磷矿床属于火山喷溢型铁矿, 矿体呈层状 似层状, 与围岩呈整合关系, 矿石类型包括磁铁矿 磷灰石型 赤铁矿 磁铁矿型和赤铁矿型 东川地区, 层状赤铁矿层含磷较高, 赤铁矿矿石具有厚层块状 鲕粒状 豆状 层纹条带状构造, 属于火山喷流沉积型赤铁矿矿层 上下盘围岩为铁质苦橄质基性凝灰岩 碱性铁质粗面凝灰岩和苦橄质基性凝灰岩等, 稀土元素常在铁矿层上下盘围岩中形成 REE 矿化体 在走向上和垂向上, 铁铜矿体具有 下铁上铜 或 上铁下铜 垂向分带, 纵向成矿分带为铁铜金银 铁铜 铜, 这种明显成矿分带伴有蚀变分带 铜金银成矿常为后期叠加成矿, 二长斑岩 二长闪长岩和辉长岩等侵入形成的热液角砾岩和岩浆角砾岩体及各类热液角砾岩是主要储矿构造和赋矿岩石, 铜铁金银共生矿体受热液角砾岩体构造和不同成因类型的热液角砾岩相带控制明显 在智利受热液角砾岩和岩浆角砾岩体控制 IOCG 矿体中, 铜硫化物分带明显, 从矿体中心到外部为辉铜矿带 辉铜矿 斑铜矿带 黄铜矿带 黄铜矿 黄铁矿带 总体上看,IOCG 矿床中, 主共伴组分越是复杂, 同位异时多期多阶段叠加成岩成矿作用越明显 2.3 地球化学岩相学类型与找矿指示意义 碱性蚀变岩相系包括钠质蚀变相 钾质蚀变相 铁锰碳酸盐化蚀变相 铁白云石 菱铁矿化相和氟碳铈矿蚀变相, 酸性蚀变岩相系由电气石化相 氟磷灰石化相 萤石化 重晶石化相 石膏化相 明矾石化相等 其他地球化学岩相学类型可以通过相筛分方法进行恢复重建 (1)( 含 ) 铁矿物蚀变相可揭示成岩成矿的氧化 还原相系特征和共伴生组分富集规律, 它们是隐伏矿体勘查标志 1 铁锰碳酸盐化蚀变相和铁白云石 菱铁矿化相, 显示地表 浅地表为低温 碱性 强还原相, 在伴有锰碳酸盐化强烈时, 指示 Ag 较为富集 在地表经氧化后, 形成褐铁矿 铁染 褐锰矿帽时, 指示 Au,Ag 富集成矿 在云南 四川元古代形成火山热水沉积成因的菱铁矿矿床, 并与 IOCG 矿床异体共生, 具有独立开采价值 2 石英 镜铁矿化强烈部位, 指示了低温 强氧化环境, 为高铜低硫铜硫化物富集部位, 一般辉铜矿 Au 和 Ag 较为富集 在智利科皮亚波地区 IOCG 矿床中, 镜铁 矿常交代早期磁铁矿, 铜磁铁矿被镜铁矿交代后, 由于氧化环境中低价硫源不足, 则形成了高铜低硫型铜硫化物 ( 辉铜矿 ), 并伴有黑铜矿和赤铜矿 赤铜铁矿等铜氧化物 3 赤铁矿 磁赤铁矿化强烈部位, 指示了低温 强氧化环境, 赤铁矿常交代早期磁铁矿, 揭示了在氧化 还原环境上具有不等化学位相特征, 对于 Cu,Au,Ag 富集成矿有利 赤铁矿 钠长石化蚀变岩属于氧化 碱性蚀变相, 对于 Fe 富集成矿有利 4 电气石 磁铁矿亚相和磁铁矿电气石亚相等组成了铁氧化物 铁硅酸盐蚀变相, 具有高温 半还原 强酸性相特征, 在智利月亮山铁铜矿区, 这些亚相围绕二长斑岩 二长闪长斑岩的舌状侵入体上下盘围岩对称分布, 指示了成岩成矿系统的气液成矿中心, 也是 Fe,Cu,Au 同体富集有利成矿部位 5 铁阳起石 铁闪石 铁透闪石 钙铁辉石等组成的铁硅酸盐蚀变相, 指示了高温 还原蚀变相, 铁绿泥石属于中低温 还原蚀变相, 由于还原环境不利于铁氧化物富集成矿, 多具有黄铁矿和磁黄铁矿富集, 经常为硫铁矿 钴 镍富集有利部位 ; 但这种铁硅酸盐蚀变相对于形成铁矿体十分不利 (2) 不同类型的酸性蚀变岩相和其他共生蚀变相, 有助于恢复重建成岩成矿环境的温度, 探索主共伴生组分富集规律 1 重晶石化相 石膏化相和明矾石化相属于低温 氧化 强酸性蚀变相, 对于 Au,Ag 富集较为有利, 对于 Fe,Cu 富集成矿均不利, 但可以指示深部为隐伏矿体找矿的有利部位 2 氟磷灰石化相 氟碳铈矿蚀变相 萤石化相, 指示了磷和稀土元素富集成矿部位 3 电气石蚀变岩亚相 电气石 磁铁矿亚相和磁铁矿电气石亚相等属于电气石强酸性蚀变相, 这种高温 半还原 还原 强酸性相是成矿系统中心部位, 也是 F,Cl 和 B 等强酸性挥发组分沉淀成岩位置, 它们一般为矿化剂元素, 电气石形成导致成矿流体中成矿物质大规模卸载成矿 4 萤石 磷灰石 氟碳铈矿 黑云母化蚀变相, 指示了氟 氯 碳酸质和磷酸质等强酸性 弱碱性流体混合相, 有利于 Nb,Fe,REE 和 Cu 富集成矿 (3) 碱性蚀变岩相系 钾钠硅酸盐化蚀变相 ( 碱性地球化学相 ) 组合为钾长石 黑云母 ( 绢云母 ) 和钠长石, 钠长石化明显强于钾长石和黑云母化时, 对于 Fe 富集成矿有利 从深部到浅部蚀变分带明显, 深部早期形成钠钙硅酸盐化蚀变相, 矿物组合为钠长石 磁铁矿 铁阳起石 磷灰石 ; 中部为钾硅

4 第 10 期 方维萱 : 论铁氧化物铜金型 (IOCG) 矿床地球化学岩相学填图新技术研发 1181 酸盐化蚀变相矿物组合为黑云母 + 钾长石 + 磁铁矿 + 黄铁矿 + 黄铜矿 ; 浅表为钾长石 绢云母 ± 绿泥石 ± 铁碳酸盐化, 部分矿床浅部为黄铁矿化 硅化 绢云母 高级泥化蚀变, 地表常发育粗晶方解石脉 ( 带 ) 或多孔状硅化脉, 代表了晚期热液活动 钠长石化强烈时, 伴有磁铁矿化增强, 但铁硅酸盐化 ( 铁阳起石 铁纤闪石 铁电气石 铁绿泥石 ) 对于铁富集成矿不利 钾长石 绢云母化蚀变组合常与含铜镜铁矿 ( 赤铁矿 ) 化密切相关 大型 超大型 IOCG 矿床多期围岩蚀变类型复杂多变, 蚀变面积大, 钾化和钠化可单独出现或相互交叠, 围岩岩性不同, 蚀变类型多变, 在钙质岩 灰岩中常形成钙质夕卡岩及多金属矿化, 在基性火山岩中发育钠长石 纤闪石 铁阳起石 金云母蚀变相 3 研发实例 应用效果与找矿预测 3.1 云南东川白锡腊矿段深部铁氧化物铜金型矿床 (1) 从白锡腊矿段深部 1900m 大巷到地表, 形成了明显的垂向构造岩相学和岩相学分带 1 铁白云石钠化蚀变带 + 热液角砾岩化带 + 隐爆角砾岩化带位于深部, 如 1900m 中段上下附近, 下元古界小溜口组和中元古界因民组中, 为铁质辉长岩 辉绿岩 铁白云石钠长岩 铁白云石钠质角砾岩和隐爆角砾岩等呈切层侵位, 形成铁白云石钠长石角砾岩筒构造, 围绕角砾岩筒形成隐爆角砾岩 铁白云石钠质角砾岩相带 脉带型含铜铁白云石硅化脉带 属于还原 碱性钠质热液角砾岩相和还原 碱性钠质蚀变岩相, 形成 Cu,Au,Ag,Co 富集成矿 2 中部为铁质辉长岩侵入相 + 钾质蚀变岩相 + 隐爆角砾岩相 从碱性钛铁质辉长岩 闪长岩杂岩枝中心向外, 侵入岩中心相 ( 细粒橄榄辉长苏长岩 ) 侵入岩过渡相 ( 蚀变细粒辉长岩, 纤闪石 黑云母 钠长石蚀变带 ) 含铜磁铁矿相 ( 成矿系统中心, 中粗粒钛铁矿闪长岩 ) 碱性斑岩相 ( 钾长斑岩 钠长斑岩 ) 蚀变闪长岩底部 ( 如 179 线 2630,2558 中段 ), 接近碱性斑岩亚相铜富集程度高 3 隐爆热液角砾岩相带围绕碱性铁质辉长岩岩枝周缘和顶部分布, 斜切因民组 落雪组呈切层产出, 角砾成分有火山沉积岩 侵入岩和热液角砾岩, 胶结物热液成因的石英 钠长石 铁碳酸盐矿物 镜铁矿 赤铁矿 磁铁矿和铜硫化物等, 有对称围岩蚀变分带 隐爆热液角砾岩相带是本区铁铜金银矿体主要含矿岩相带, 由贯入隐爆凝灰质角砾岩 贯入复成分热液角砾岩 复成分火山角砾岩等组成, 从内向外, 胶结物从 热液成因的铜硫化物 + 磁铁矿 石英 钠长石 + 铁白云石 菱铁矿 + 铜硫化物 铁白云石铜硫化物 + 黄铁矿 凝灰质 ( 绿泥石 黑云母化 ) 4 隐爆热液角砾岩相带 + 脉带型铁锰碳酸盐化 硅化蚀变相 + 液压致裂角砾岩相带一般位于隐伏铁质辉长岩侵入体顶部, 这种构造 岩相学特征指示了深部找矿潜力较大 (2) 在白锡腊矿段 2350m 中段, 围绕铁质辉长岩岩枝形成水平分带 1 黑云母 纤闪石 钠长石蚀变带 ( 内带 ) 为钛铁辉长岩类发生蚀变, 斜长石发生钠长石化和钠黝帘石化, 辉石和角闪石蚀变成显微鳞片状绿色黑云母和纤闪石, 可见残余辉绿结构 磁铁矿发生赤铁矿 针铁矿化, 呈稀疏浸染状产出 黄铜矿 黝铜矿 斑铜矿与硅化紧密伴生, 磁铁矿包裹于黄铜矿中 ( 形成晚于磁铁矿 ), 后期叠加绿帘石 绿泥石 高岭石 碳酸盐化 2 绿泥石 钠黝帘石 钠长石蚀变带 ( 内带 ) 发育在铁质闪长岩类中, 交代结构发育, 斜长石发生钠长石 钠黝帘石化, 角闪石发生绿泥石 阳起石化 碳酸盐化 黑云母发生白云母化后析出细针状金红石化 金属矿物为铜硫化物 磁铁矿 赤铁矿 钛铁矿 黄铁矿组合, 铜硫化物为斑铜矿 黄铜矿 黝铜矿 斑铜矿包裹磁铁矿 赤铁矿及钛铁矿, 显示在斑铜矿形成之前为半还原到氧化相转变过程 黄铜矿沿黄铁矿 钛铁矿和磁铁矿裂隙充填, 与硅化 碳酸盐化密切共生 3 钠长石 黑云母蚀变带 ( 中带为碱性钾钠硅酸盐蚀变相 ) 原岩为基性凝灰岩, 石英晶屑具有增生环带, 钠长石围绕斜长石晶屑生长, 形成弥漫状黑云母 绿泥石化 原岩为粗面质凝灰岩形成黑云母 钾长石化等钾质蚀变岩, 部分黑云母发生绿泥石化 金属矿物为铜硫化物 磁铁矿 赤铁矿组合 磁铁矿和赤铁矿呈它形粒状和浸染状产出, 高铜低硫型铜硫化物为斑铜矿 黝铜矿 辉铜矿等, 部分形成较早的斑铜矿包裹于黝铜矿中 4 脉带型含铜镜铁矿 铁锰碳酸盐 硅化蚀变岩相带 ( 外带 ) 为盆地流体叠加岩相 在含铜镜铁矿铁锰碳酸盐化脉带中, 铁白云石选择性重结晶后形成了较粗大的自形晶晶粒, 石英交代白云石, 交代残余结构清楚 铁锰碳酸盐化特征为早期锰方解石呈巨晶状, 有较多尘状 微粒状铁锰氧化物 粉红色锰方解石与金属矿物共生, 沿裂隙及解理呈细网脉 滑石化 方柱石 白云石化发育, 液压致裂白云岩质角砾岩相带发育 黝铜矿 黄铜矿 铜蓝呈星散浸染状产出, 斑铜矿 辉铜矿 黝铜矿呈细

5 1182 地球科学进展第 27 卷 脉状和细网脉状产于裂隙和解理中 (3) 围绕碱性铁质辉长岩枝发育同岩浆侵入期脆韧性剪切带, 形成隐爆角砾岩相带 糜棱岩化相带 碎裂岩化相带 液压致裂角砾岩化相带 (4) 地球化学岩相学填图效果明显 本区属受基岩覆盖厚达约 1000m 的隐伏铁铜矿体, 通过地球化学岩相学研究和填图, 确认属 IOCG 矿床, 现累计探明 Cu 资源储量 (333 类 ) 已达 10 万 t, 预测深部具有寻找大型规模矿床且找矿潜力大 共生铁矿和金资源具工业利用价值, 建议新增 Fe,Ag 和 Au 资源综合回收利用 在因民铁铜矿深部上下盘蚀变围岩中, 发现了稀土元素矿化体, 在小溜口组中圈定了铜金银钴综合矿体, 受脆韧性剪切带控制, 资源量 ( ) 具有大型铜矿规模 3.2 智利月亮山铁氧化物铜金型矿床 (1) 侵入构造蚀变带 在月亮山铁铜矿区中部, 侵入构造蚀变带与热液角砾岩带构造主要位于石英闪长岩 二长闪长岩 (Kmd) 西侧边部, 宽 500 ~1500m, 在二长闪长岩边部发育赤铁矿 钠长石化蚀变带 赤铁矿 绢云母 钠长石和粘土化 赤铁矿化带, 南北向长度为 3000m, 东西向宽 1800 m, 出露面积 5.4km 2 脆韧性变形构造发育, 表明属石英闪长岩 二长闪长岩同岩浆侵入体期形成了韧性剪切带, 后期形成了强烈脆韧性构造变形和粘土化蚀变相,IOCG 具有较大深部找矿潜力 在月亮山铁铜矿南部 3 号铁铜矿段中,ZK12 3, ZK0 2,ZK3 1,ZK19 1 和 ZK11 2 在深部均揭露了石英闪长岩和二长闪长岩, 南北向长度为 1000m, 揭露深度在 200~300m, 局部形成了二长斑岩舌状侵入体, 这种侵入构造对于铁氧化物铜金型矿体形成十分有利, 如在 ZK0 2 钻孔 形成了赤铁矿 绢云母 钠长石蚀变带, 钻孔工程证明地表蚀变带向西向深部侧伏 在月亮山铁铜矿区北部, 侵入构造蚀变带为北西向长度 2000m, 走向 310, 南西 北东向宽 800m 以上, 出露面积 1.6km 2 总体上看, 侵入构造蚀变带近南北向长度达 6000m 以上, 宽度在 800~1800m, 出露面积和深部工程揭露面积合计在 7.5km 2 以上 (2) 热液角砾岩带构造 在月亮山铁铜矿区北部和中部, 地表可见热液角砾岩带构造出露, 月亮山铁铜矿区北部出露宽度 50~200m, 长度 2000m 中部含矿热液角砾岩带宽 500m, 长度 2500m 在月亮山 3 号铁铜矿段,0~12 勘探线钻孔系统揭露和控制, 南北向长 1500m, 宽度 800m 在 6~12 勘探线之间, 地表坑道和小规模露天开采工程中, 揭露出含矿蚀变网脉状角砾岩体, 面积为 300m 800 m 赤铁矿化 磁赤铁矿化 磁铁矿化 褐铁矿化发育, 孔雀石化和氯铜矿化较强 主要蚀变为透闪石化 阳起石化 绿泥石 绢云母化 硅化和热液角砾岩化等 含铜磁铁矿呈网脉状 脉状和角砾状等不同形态产出 硅化较强时, 铜硫化物明显富集 (3) 角闪石辉石玢岩床 ( 墙 ) 发育 在月亮山铁铜矿区地表和钻孔深部, 铁铜矿上下盘围岩中常见角闪石辉石玢岩墙, 局部与辉石闪长岩形成连续过渡相, 具有明显磁铁矿化 磁铁矿矿层产于角闪石辉石玢岩 辉石闪长岩之间, 属于富铁苦橄质基性火山熔岩 它们对 IOCG 矿体形成十分有利, 角闪石辉石玢岩中发生强烈的铁阳起石化 黑云母 阳起石化 石膏化和绿泥石 钠黝帘石化 (4) 热液叠加成矿似层状角砾状矿体 月亮山铁铜矿体产于上侏罗 下白垩统印第安纳组 (Ksi) 基性火山熔岩及火山角砾岩中, 铁铜矿体规模和厚度较大,Fe 品位高, 成矿元素有 Fe Cu Au Ag Mo 铁铜富集成矿明显受火山喷溢成矿作用和岩浆热液叠加成矿作用复合控制, 铁铜矿体定位受同岩浆侵入期脆韧性剪切带次级同生断裂的控制 这类铁铜矿体呈似层状, 受层状火山角砾岩相体控制明显, 铁铜矿体产于火山喷溢期 ( 苦橄质基性火山熔岩 ) 和火山喷发沉积期 ( 基性凝灰岩 ) 受近南北向和北西向层间断裂带控制 矿石结构为交代残余结构, 致密块状 浸染状和网脉状构造 磁铁矿化 磁赤铁矿化和赤铁矿化发育, 在 45 号矿段上下盘围岩中发育纤闪石 阳起石化 石榴子石夕卡岩化 阳起石夕卡岩化 在月亮山铁铜矿区中部 ( 尚未开展深部钻探验证 ), 地表发育赤铁矿 钠长石化和绿泥 绿帘石化为主, 在二长斑岩 二长岩 二长闪长岩侵入岩体侵入期间, 叠加了粘土化 绢云母化 碳酸盐 石膏化 含铜赤铁矿化 脉带型辉铜矿硅化蚀变 主要矿石矿物为磁铁矿 磁赤铁矿 赤铁矿 黄铜矿 辉铜矿 氯铜矿 孔雀石等, 脉石矿物为石英 长石 绢云母 石膏等 月亮山铁铜矿区中部矿段 ( 尚未钻探验证区 ) 和 3 号矿段 Ⅲ 号矿体属于此类型, 在深部钻孔中, 蚀变闪长岩中石膏和碳酸盐化呈呈网脉状沿裂隙产出 热液蚀变强度与热液角砾岩规模有一定关系, 在角热液砾岩化不发育部位, 岩石蚀变相对较弱, 以青磐岩化为主 在热液角砾岩规模较大时, 热液角砾岩化和各类蚀变发育, 在热液活动中心, 形成典型的赤铁矿电气石蚀变岩 月亮山

6 第 10 期 方维萱 : 论铁氧化物铜金型 (IOCG) 矿床地球化学岩相学填图新技术研发 1183 铁铜矿床具有较明显蚀变分带, 经钻孔揭露和综合研究, 从上到下蚀变分带为 : 上部为粘土化 绢云母化 赤铁矿蚀变带, 主要蚀变组合有粘土化 ( 高岭石化 ) 绢云母 铁碳酸盐化 绿泥石化, 热液角砾岩化受断裂和裂隙带控制 铁铜矿体受断裂和裂隙带控制, 矿石类型为含铜镜铁矿型 含铜赤铁矿型 含铜镜铁矿 石英型 伴有金银矿化 主要分布在月亮山铁铜矿中部矿段, 属于隐伏矿体找矿标志 中部电气石铁质 钾质蚀变带 + 热液角砾岩化相带 蚀变组合为电气石化 钾长石化 黑云母 绢云母 铁质蚀变由磁赤铁矿 磁铁矿 铁阳起石 铁绿泥石 铁闪石组成 如月亮山铁铜矿 3 号浅部和 45 号矿段浅部, 主要分布在蚀变二长斑岩 二长斑岩和二长闪长岩侵入部位 深部铁质 钠质蚀变带 + 热液角砾岩化相带 蚀变组合为电气石化 钠长石化 钠黝帘石, 铁质蚀变由磁铁矿 铁阳起石 铁绿泥石 铁闪石组成, 与二长斑岩和二长闪长岩侵入岩和同岩浆侵入期脆韧性剪切带有密切关系 (5) 近直立热液角砾岩筒控制的板状 脉带型铁铜矿体 ( 群 ) 热液角砾岩体受二长斑岩 二长闪长岩复式侵入控制, 这类铁铜矿体 ( 群 ) 是在热液角砾岩体中受张剪性断裂带和张裂隙控制 在块状似层状铁铜矿体下盘发育此类型矿体 此类矿石与二长闪长岩 花岗闪长岩及辉绿岩关系密切 在空间上的分布规律也比较明显, 走向上北部为脉状 网脉状产出, 厚度较大, 南部变为细网脉状, 厚度逐渐变小 ; 垂向上上部为脉状产出, 往深部脉体少, 矿脉加宽 矿石矿物为中细粒磁铁矿 磁赤铁矿 赤铁矿等, 与硅化脉紧密伴生 围岩蚀变主要为硅化 绢云母化 绿泥石化 绿帘石化 石膏化 碳酸盐化等, 在空间上垂向蚀变分布规律也比较明显, 由上到下为钾质蚀变 铁质 热液角砾岩化带 ( 蚀变组合为钾长石 绢云母 磁铁矿 阳起石 绿泥石 ) 钠质 铁质 热液角砾岩化带 ( 蚀变组合为钠长石 钠黝帘石 磁铁矿 阳起石 ) 月亮山铁铜矿区 3 号矿段中 Ⅰ 号和 Ⅱ 号矿体均 Ⅰ Ⅱ 号矿体之间脉带型含矿热液角砾岩属于此类型 4 结语 (1) 铁氧化物铜金型矿床总体垂向蚀变分带为 : 上部为粘土化 绢云母化 赤铁矿蚀变带 ; 中部钾质蚀变相带 ( 电气石铁质 )+ 热液角砾岩化相带 ; 下部钠质蚀变相 ( 铁质 ) 热液角砾岩化带 (2) 围绕二长斑岩 二长闪长岩舌状侵入体形 成电气石蚀变岩相带, 属于汽成热液蚀变中心 围绕铁质辉长岩具有明显的蚀变相分带 (3) 大型 超大型 IOCG 矿床具有多期蚀变相系叠加特征, 不同成因的热液角砾岩化相带发育 异时同位多期蚀变岩相叠加和汽成热液蚀变相发育等是寻找大型 超大型 IOCG 矿床标志 参考文献 (References): [1] FangWeixuan.Discusesonmodeloffluiddynamicsforhydro thermalwatersystem andgeochemicalpaternsofpale hydrother malfluidsintheqinlingorogeny[j].northwestgeoscience,1999, 20(2):17 27.[ 方维萱. 秦岭造山带古热水场地球化学类型及流体动力学模型探讨 [J]. 西北地质科学,1999,20(2):17 27.] [2] FangWeixuan,ZhangGuowei,HuRuizhong,etal.Onclasifi cationsandcharacteristicsofthedevonianhydrothermalsedimen taryfaciesintheqinlingorogeny[j].geologyandexploration, 2001,37(2):50 54.[ 方维萱, 张国伟, 胡瑞忠, 等. 秦岭造山带泥盆系热水沉积岩相的亚相和微相划分及特征 [J]. 地质与勘探,2001,37(2):50 54.] [3] FangWeixuan.Geochemicallithofaciesanditsapplicationsinthe studyofvolcaniclithofaciesingejiuarea,yunnan[j].actamin eralogicasinica,2011,(suppl.): [ 方维萱. 地球化学岩相学及在云南个旧地区变火山岩相研究中应用 [J]. 矿物学报,2011,( 增刊 ): ] [4] FangWeixuan.Ontypesofgeochemicallithofaciesandtheirappli cationsinbasinanalysis[j].geoscience,2012,26(5):1 12.[ 方维萱. 论地球化学岩相学类型及在沉积盆地分析中应用 [J]. 现代地质,2012,26(5):1 12.] [5] SilitoeR H.Ironoxide copper golddeposits:anandeanview [J].MineraliumDeposita,2003,38: [6] FangWeixuan,LiuYulong,ZhangShoulin,etal.Threetypesof continentalgeodynamicsandmetalogenicmodelsforiocg(iron oxidecoppergolddeposits)fromtheglobalview[j].journalof NorthwestUniversity(NaturalScienceEdition),2009,39(3): [ 方维萱, 柳玉龙, 张守林. 全球铁氧化物铜金型 (IOCG) 矿床的 3 类大陆动力学背景与成矿模式 [J]. 西北大学学报 : 自然科学版,2009,39(3): ] [7] ShiJunfa,ZhouPing,TangJinrong,etal.Thoughtsondevelo pingstrategyofkeytechnologiesusedfordeepmetalicore pros pecting[j].geologicalbuletinofchina,2009,28(2/3): [ 施俊法, 周平, 唐金荣, 等. 关于金属矿床深部找矿关键技术发展战略的思考 [J]. 地质通报,2009,28(2/3): ] [8] LiuLiangming,CaiAiliang.Deepore prospecting:chalenges andsolutionsintermsofgeologicaltheory,explorationtechnology andinvestmentdecision making[j].geologicalbuletinofchi na,2009,28(7): [ 刘亮明, 蔡爱良. 深部找矿 : 地质理论 勘查技术 投资决策的难题及对策 [J]. 地质通报, 2009,28(7): ] [7] NieFengjun,JiangSihong,LuYanming.Geologicalfeatures,

7 1184 地球科学进展第 27 卷 ore formingprocesesandprospectingmodelofironoxide copper golddeposits[j].geologyinchina,2008,35(6): [ 聂凤军, 江思宏, 路彦明. 氧化铁型铜 金 (IOCG) 矿床的地质特征 成因机理与找矿模型 [J]. 中国地质,2008,35(6): ] [8] LiZeqin,HuRuizhong,WangJiangzhen,etal.LalaFe Oxide Cu Au U REEoredeposit,SichuanChina Anexampleofsu perimposedmineralization[j].buletinofmineralogy,petrology andgeochemistry,2002,21(4): [ 李泽琴, 胡瑞忠, 王奖臻, 等. 中国首例铁氧化物铜金铀 稀土型矿床的厘定及其成矿演化 [J]. 矿物岩石地球化学通报,2002,21(4): ] [9] XuDerong,XiaoYong,MaChi.ShiluFe Co Cu(Au)metalic deposit:oneoftheiocg typestrata boundskarndeposit[j]. ActaMineralogicaSinica,2011,(Suppl.): [ 许德如, 肖勇, 马驰. 石碌铁 钴 铜 ( 金 ) 多金属矿床 : 一个 IOCG 型层控矽卡岩矿床 [J]. 矿物学报,2007,27( 增刊 ): ] [10] MarschikR,ChiaradiaM,FontbotéL.ImplicationsofPbisotope signaturesofrocksandironoxidecu AuoresintheCandelaria PuntadelCobredistrict,Chile[J].Mineralium Deposita,2003, 38: [11] RamírezLE,PalaciosC,TownleyB,etal.TheMantosBlancos copperdeposit:anupperjurasicbreccia stylehydrothermalsys teminthecoastalrangeofnorthernchile[j].mineraldeposita, 2006,41: R&DonNewMappingTechnologyofGeochemicalLithofaciesin PredictionandExplorationforIron OxideCopperGoldDeposits(IOCG) FangWeixuan (1.Sino TechMineralExplorationJoint stockcompany,beijing ,China; 2.KunmingSino TechMineralExplorationLLC.,Kunming ,China) Abstract:Tectoniclithofaciesandbreccialithofaciesofhydrothermalfluidwerehostedinthesyn magmat icbritle ductileshearzonearoundfe richpicrite Fe richandesite,ti Fe richgabbro Ti Fe richdiorite,andmon zonite iverniteintrusivebody.aloftheselithofaciesaresupposedtobeore hostedlithofaciesforiron oxidecopper golddeposits(iocg).ingeneral,verticalzonationofalteredlithofaciesareasfolows:thetopalteredlithofacies iscalyization sericitization hematitizationzone,andthemiddlealteredlithofaciesispotasicalterationlithofacies withtourmalinizationandfe richalterationlithofacies+breccialithofaciesofhydrothermalfluid,whilethelowsod icalterationlithofacieswithfe richalterationlithofacies+breccialithofaciesofhydrothermalfluid.however,tour malinizationlithofaciesmaybethecenterofpneumatolytichydrothermalfluidaroundthetongue shapedintrusionof iverniteandmonzodiorite.large superlargeiron oxidecoppergolddeposits(iocg)areofmultistagealteration lithofaciessystemsuperimposedbybreccialithofaciesofhydrothermalfluidindiferentorigins.multistageofaltera tionlithofaciessuperimposedbyheterochronousheterochemicalpotentiallithofaciesatthesameplaceandexcelent alteredlithofaciesofpneumatolytichydrothermalfluidareexplorationandpredictionindicatorsforlarge superlarge iron oxidecoppergolddeposits. Keywords:Geochemicallithofacies;Lithofaciessystemofalkalinealteration;Lithofaciessystemofacdical teration;breccialithofaciesofhydrothermalfluid;alterationzonation.

1012 地球科学进展第 29 卷 分 这些 IOCG 矿床因距海岸较近 (20~60km), 开发建设和运输条件较好, 国际海运和国际贸易便利, 深受勘探和矿业投资关注, 成为近 20 年来勘探开发的热点之一 但因 IOCG 矿床的成因类型上不明确 [1,2], 影响了对 IOCG 矿床成矿规律

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