铁氧化物-铜-金型矿床
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发布时间：2022-04-26 08:52
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时间：2022-06-26 03:50
一、内容概述
Sillitoe（2003）定义氧化铁-铜-金矿床（Iron Oxide Copper-Gold，简称IOCG）为含有大量磁铁矿和/或赤铁矿的矿床，并伴随有黄铜矿±斑铜矿。Corriveau（2006）和Cox and Singer（2007）将氧化铁型铜-金（IOCG）矿床定义为铁氧化物（低钛磁铁矿和赤铁矿）含量大于20%的铜-金（或银、铌、稀土元素、铀、铋和钴）矿床。其主要特征是含大量磁铁矿和/或赤铁矿，伴有铜硫化物、黄铁矿、金和稀土元素等，具有强烈的钠±钙和钾蚀变。成矿流体为高盐度、富CO2和CaCl2、贫硫的流体。矿床形成于克拉通内部或*边缘，定位于浅-中深地壳中。尽管矿体赋存于岩浆岩中，但成矿与火成岩活动没有必然联系（Pollard，2000；Williams et al.，2005）。Hitzman et al.（1992）当初将这些矿床限定为元古宙，现有资料表明这类矿床从太古宙到中、新生代都有分布，除了Fe、Cu、U、Au、REE主元素外，一些矿床不同程度含有Co、Ag、Bi、Mo、F、Te、Se，甚至Sn、W、Pb、Zn和Ba等（Niiranen，2005）。IOCG型矿床除含大量铁氧化物和富Cu、Au外，还可不同程度地富集 Co、Ni、As、Mo、W、U、REE、Te 等元素（Niiranen，2005）。IOCG型矿床是过去40～50年间继斑岩铜矿、块状硫化物矿床、浅成低温热液型金矿之后，矿床学研究和勘查的又一个新*。
（一）地质特征
对于IOCG型矿床的成矿环境，Hitzman et al.（1992）最早认为此类矿床出现在克拉通或*边缘，与伸展构造具有密切的时空关系。现已有的资料表明，该类矿床出现于3种环境：与非造山岩浆有关的*地块内部（如奥林匹克坝）、与中性岩浆有关的较年轻*边缘弧（如南美安第斯）、褶皱和推覆带（如Mount Isa线形褶皱带内的矿床）。IOCG型矿床通常产在与矿化有空间和成因联系的侵入体顶板带，受明显的构造控制（Papgeorge，2001；Groves，2007）。其中A型花岗岩和碱性侵入体被视为关键因素。断层或剪切带对矿化起控制作用。研究表明，绝大多数铁氧化物铜 金矿化区有大量与矿化年龄同期侵入的镁铁质 中性长英质侵入岩，且有证据表明这些侵入体为矿化提供了主要的流体和金属来源（Pollard，2000）。另外，Crease（1996）和Pollard（2000）发现，镁铁质岩和超镁铁质岩与花岗质岩石组合同时出现，此镁铁质岩石与铜镍硫化物矿化有关，幔源岩浆为花岗质岩石在下地壳发生部分熔融提供了热源。Sillitoe（2003）推测，相对基性的岩浆作用有利于解释矿床内为何出现Cu-Au-Co-Ni-As-Mo-U-REE组合。成矿时代可从太古宙到中生代，其中1.9～1.5Ga是成矿的最好时期。总体来看，成矿时代并不是决定IOCG型矿床远景的关键元素。
矿体形态是一定成矿作用的遗迹，在某种程度上可以反映出矿床的形成过程。总体上看，IOCG型矿床的矿体形态可分为脉状、筒状、板状、层状和不规则状。与其他类型矿床相比，IOCG型矿床的最大特点是广泛发育角砾岩筒矿体。瑞典基鲁纳地区出露40个铁-磷矿床，其矿化主要呈角砾岩状，也包括层状或层控型（Bergman et al.，2001）。在南美安第斯成矿带中，除了脉状矿体之外，局部可见独立存在的角砾岩筒矿体和矽卡岩矿体等（Sillitoe，2003）。当多个类型的矿体复合存在时，通常构成超大型矿床。
IOCG型矿床的一个显著特征是其蚀变带，包括三种主要类型：钠质-钙（钙-钠）蚀变、铁质蚀变和钾质蚀变，矿物组合因矿床的不同而有很大的变化，主要为赤铁矿、低钛磁铁矿、斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿和黄铁矿。矿物组合中富含的轻稀土、Bi、Co和U的矿物以及金红石，具有明显的化学“指纹”，其矿物化学可用于示踪成矿物质来源和成矿过程。特别是异常高的Fe、Cu、Ag、Au、U、REE值、轻稀土（Ce、La、Nd、Pr、Sm、Gd等），为地球化学勘查提供了标志性的岩石组合（Corriveau，2005）。有些矿石矿物、脉石矿物和蚀变矿物不易风化和机械分散，其含量通常较高（例如铁氧化物和磷灰石），可作为矿产勘查中的指示矿物。
（二）主要成矿模式
截至目前，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，以解释系统存在的丰富的铁氧化物和稀少的硫化物。稳定同位素研究表明，IOCG型矿床的形成与相关岩体有关，例如硫同位素值显示为岩浆来源（Marschik et al.，2001；Sillitoe，2003；Oliver et al.，2004）。金属和硫可以由不同类型的流体搬运，硫也可能是由流体从附近的岩体或火山岩中萃取而来。Pollard（2001）提出，钠（-钙）质蚀变可能由类似于斑岩铜金矿岩浆中的不混溶H2O-CO2-NaCl流体所形成。与矿化有关的流体包裹体内普遍存在CO2也是岩浆来源的一个标志。最近对几个矿床的详细流体包裹体和稳定同位素研究表明，成矿流体主要来自岩浆（Pollard，2001）。Pollard（2006）总结提出与IOCG矿化有关的岩体可能侵位深度变化在2～15km之间，相当多IOCG型矿床形成深度比典型的斑岩铜矿深得多。研究表明，与磁铁矿-单斜辉石-钠长石（-黄铁矿-黄铜矿）脉有关的文象状和球粒状花岗岩基结晶过程所形成的流体含有高于1%的Cu，相关网脉含大量磁铁矿表明有大量富铜流体从花岗岩的脉状通道中流出并在其他地方形成矿化（Perring，2000）。
Weihed et al.（2005）对其提出了矿床形成的地球动力学模型，强调地幔柱活动与IOCG型矿床、铜镍硫化物矿床、层状铅锌矿床、铜金矿床和浅成低温热液矿床的关系。Mark et al.（2000）对欧内斯特亨利矿床的岩浆热液流体与变质热液流体之间的混合作用进行了系统研究。Skirrow（2000）认为坦南特克里克Au-Cu-Bi矿床是由于不同状态的变质地层水，或与早期形成的赤铁矿或磁铁矿混合，或与之反应而形成。Williams（2005）对IOCG系统不同成因模式（流体来源、成矿过程、与火成岩的伴生关系、含长石容矿岩石的热液蚀变、铁氧化物与Cu（-Au）的关系、局部及全球构造背景等）进行了详细对比。总体上讲，IOCG型矿床是一类具有许多共性但成因联系不太密切的矿床类型。Pollard（2006）综合IOCG各种类型矿床的特点，提出了不同类型IOCG矿床的总体模型（图1）。
二、应用范围及应用实例
坎德拉利亚-蓬塔（Candelaria⁃Punta）铜矿位于智利北部的阿塔卡马省，坎德拉利亚矿床为坎德拉利亚-蓬塔矿区的西部延伸部分。赋矿地层为Banrrias组的火山岩及火山角砾岩，代表了晚白垩世的火山弧环境；与之穿插的Chanarcillo组的海相灰岩形成于弧后沉积环境。矿区内大多数矿体位于北西向脆性断裂带与块状火山岩、火山碎屑岩相接触的部位。这些北西向的断裂以及一条主要的北东向韧性剪切带，控制了铜-金矿化出现在早白垩世以熔岩和火山碎屑岩为主的安山岩中，隐伏在一套灰岩之下，灰岩受到了明显的交代变质作用。矿区内部北西向的断裂带以及一条主要的北东向断裂带控制了坎德拉利亚矿床的赋存部位。矿床储量为471×106t，铜品位为0.95%，金品位为0.22×10-6～0.6×10-6。铜-金矿在细脉中以不规则块状硫化物的形式产出，在基质中以热液角砾的形式产出，在热液蚀变岩中以不连续的纤维状或者网脉状、顺层透镜状产出。矿物组成上，黄铜矿是唯一的含铜矿物。铜-金矿石以典型的富磁铁矿和（或）赤铁矿以及Ag、Zn、Mo和轻稀土元素的局部富集为特征（图1）。矿区的岩石被不同类型不同程度的蚀变所影响，并且在矿床内部存在不同程度的横向和纵向的垂直分带现象。最突出的特点就是大量的钠质和钙质的蚀变存在于火山岩、沉积岩及侵入岩体中，明显的蚀变包括钠长石化、钙质斜长石化、钠质方柱石化及一定程度的钙质角闪石、辉石、绿帘石等蚀变。硫同位素δ34S值主要处于-3.2‰～＋3.1‰之间，晚期可以达到7.2‰，表明其主要物质来源为岩浆，也有少数来自外围岩石，即蒸发沉积岩类。
图1 不同类型IOCG矿床的总体模型图
（据Pollard，2006）
Chanarcillo组的岩性为灰岩和页岩，Banrrias组由早白垩世的火山岩和火山碎屑岩组成，一般认为它们与Copiapo大基岩同源。Marschik et al.（2001）对坎德拉利亚（Candelaria）铜矿的成矿模式进行了总结（图2）。A模型代表了一个以岩浆为主要组分的系统；B模型展示的是在较高温度条件下，获得了灰岩和页岩中锇同位素特征的深部循环的蒸发岩类；C模型代表一个相对低温的流体系统，该系统没有获取海相弧后环境矿床的锇同位素特征。
图2 坎德拉利亚（Candelaria）成矿模式图
（据Marschik et al.，2001）
该矿床主要控矿构造为NW、NNW向断层，赋矿围岩为安山质-玄武质熔岩及火山碎屑岩，侵入岩为闪长岩及辉长岩墙。其围岩蚀变包括钠长石化、钠质斜长石化、钠质方柱石化等、并且在矿床内部存在横向的和垂直的分带现象。钻探、地质模型和地球物理方法（激发极化法）推动了该矿床的勘查工作。坎德拉利亚矿床的勘查实践表明，由于IOCG型矿床富含铁氧化物，常缺少硫化物或硫化物含量低，因此，地球物理是找矿评价的有效手段。在隐伏矿区，使用磁法和重力手段效果最好。成矿区的磁场和重力效应明显，以重力高、中等到高幅度磁异常为标志。
三、资料来源
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