矿床学研究
发布网友
发布时间：2022-04-21 15:14
共1个回答
热心网友
时间：2023-11-14 07:37
矿床学研究的走向始终取决于国际市场对于资源的需求，最近10年矿床学研究主要集中在铜金铁资源。由于斑岩铜矿的巨大经济价值，寻找大型—超大型斑岩铜矿是一个重要目标；造山型、浅成低温热液型和卡林型金矿研究仍然处于热点，尽管未见突破性进展；氧化铁铜金矿（IOCG）作为一种铁铜金复合型矿床引起全球矿业界的高度重视，是目前研究和勘查的新方向；深海块状硫化探查和开采是21世纪矿业界追逐的新目标，正处于开发的前夕。
一、氧化铁铜金矿床研究和勘查的新方向
20世纪70年代在南澳大利亚Stuart Shelf地区探明了奥林匹克坝超大型铜—铁—金—铀（20亿吨矿石，铁35%，铜1.6%，铀308 0.06%，金0.6克/吨和银3.5克/吨）（Roberts and Hudson,1983,Scott,1987）。这一重要发现促使人们关注富铁氧化物矿床，但其独特的特征又很难将其归为某一种已知矿床类型。随着不断研究，根据其显著特征，例如，富氧化铁、大量角砾岩筒控矿、形成于元古宙，大家（Bell,1982;Youles,1984;Hauck等，1989;Hauck,1990）将奥林匹克坝与美国密苏里西南部的铁矿省、加拿大育空地区的Wernecke山、南澳大利亚的Mount Painter地区、我国的白云鄂博、瑞典的基鲁纳进行对比。直到20世纪90年代初，Hitzman等（1992）从新的视角把许多看起来关系不大的矿床联系在一起，统称为元古宙铁氧化物（铜—铀—金—稀土）矿床，并认为基鲁纳型铁矿应该是这一大类矿床的一个亚类。他们还指出这类矿床原始形成时为浅成，尽管可能与深成的岩浆活动有关。由于这一概念把奥林匹克坝、基鲁纳和白云鄂博等具有巨大经济价值的矿床有机地联系在一起，引起了国际上的巨大反响和高度关注，无论是学术界还是矿业界都表示出极大的兴趣。从对其科学意义探索的热烈程度和工业界对其作为勘查评价的重要目标追逐，可以认为是过去30～40年间继斑岩铜矿、块状硫化物（包括VMS型和SEDEX型）、浅成低温热液型金矿之后，矿床学研究和勘查的又一个新*。尽管Hitz-man等（1992）当初仅仅将这些矿床限定为元古宙，现在发现这种矿床从太古宙到中新生代都有分布，除了铜、金和铁外，在一些矿床不同程度含有钴、银、铋、钼、氟、碲、硒，甚至锡、钨、铅锌和钡等（Niiranen,2005）。目前，对于这类矿床统一使用的名词为氧化铁—铜—金矿床（Iron Oxide-CCpper-Gold Deposits），简称为IOCG型矿床。对于像基鲁纳等仅仅只有铁或铁铜一种或两种成矿元素的矿床，被认为是这类矿床的一个端元组成。
在全球已知的几个典型IOCG矿带包括南澳大利亚Gawler地区，澳大利亚东北部昆士兰州中部的Cloncurry成矿带，瑞典和芬兰北部的基鲁纳地区，巴西的Carajás地区，北美西北部的大熊地区和智利北部—秘鲁南部的滨海科迪勒拉成矿带，前5个区带为前寒武纪成矿，后者为侏罗纪—白垩纪成矿。矿床模型是找矿勘查的基础，因此，目前大多数研究针对成矿机制和成矿环境，尝试提出具有普适性的矿床模型。当前，最流行的模型是岩浆流体矿床模型（Hitzman等，1992），两种不同性质的混合流体矿床模型（Haynes等， 1995）和Barton和Johnson(1996）提出的与蒸发岩有关的矿床模型。
尽管对于IOCG矿床研究处于热潮，但是，也有一些不同的意见，关键问题是IOCG矿床与部分矽卡岩型矿床有重叠，也就是IOCG矿床包含了矽卡岩型矿床，因而对于这一定义本身的合理性提出质疑。这一问题在IOCG概念问世之初就有人提出，但大多数人趋向于认为尽管有一些重叠，IOCG将一些不同类型但成因上相联系的矿床放在一起进行研究和建模，有助于实现找矿突破，并且还能够利用已知矿床去发现未知矿床。
二、块状硫化物矿床的海底勘查与开发
在20世纪70～80年代，由于海底调查发现了洋中脊和深海沟正在喷流的黑烟筒，有力地促进人们深刻地认识同生成矿过程，提出了风靡全球的洋中脊环境的“塞浦路斯型”和岛弧弧后环境的“黑矿型”和“别子型”以火山岩为容岩的块状硫化物矿床模型。地质学家们运用这些模型开展研究和勘查，在全球陆地发现和探明了一大批自太古宙到新生代的同类型矿床。
我国地质过程的复杂性引致我国地质工作者仍然在热衷于争议一些*内诸多矿床的同生与后生性质。但由于可以直接观察到该类矿床的现代成矿作用，在国外争议很少，他们研究的关注点开始转向如何发现、探测和开采海底块状硫化物（Seafloor massive sulfide，简称SMS）。海洋占地球面积70%，在不同的构造环境，例如，洋中脊、火山弧，弧后盆地和海山，都发育海底块状硫化物。有关的主岩有火山岩类，包括超基性火山岩、玄武岩、安山岩到流纹岩，甚至未固结的沉积物。在海底块状硫化物矿床中具有经济价值的金属有铜、锌、铅、银和金。到目前为止，大约有350个已知及推测正在活动或已固结的海底块状硫化物地点，均位于1500米至3500米深水中（Scott,2008）。但是，对于66000千米长的洋中脊和22000千米长的弧/弧后裂谷以及成千上万的海山尚未开展调查。Baker和German(2004）估计至少有1000个正在喷流的黑烟筒，还有更多目前尚不能发现。
随着陆地资源的不断消耗，日益增长的环境补偿要求不断增加陆地大采矿成本，尤其是深海钻探技术和采矿技术提高和设备日臻完善，到21世纪2010年开采SMS即将称为现实（Scott,2008）。澳大利亚三个私营公司，日本和韩国两家*机构已经拥有勘查证，并申请在西太平洋的广阔海底针对海底块状硫化物开展工作。Nautilus矿业有限公司在西太平洋有55万平方千米，Neptune上市公司在西太平洋和意大利拥有71.2万平方千米。加拿大Teck矿业公司，Bluewater金属公司，美国深海矿业，韩国的地球科学与矿产资源研究所（KIGAM）和日本深海资源开发公司都在积极行动。
Nautilus矿业有限公司在巴布亚新几内亚的Manus盆地已经探明了一个海底块状硫化物矿，根据153钻孔（最深达19米），其中38%打到矿层，以4%为边界品位获得了2.17百万吨矿石，铜品位7.2%，锌0.6%，银31克/吨和金6.2克/吨。铜和金品位明显高于已知陆地上探明的VMS型矿床。Neptune上市公司在新西兰北岛Kermadec地区兄弟海口的破火山口实施钻探工程，但目前尚未发现工业性矿体。进一步的大规模勘查将会有新的进展。在地中海的意大利伊特鲁利亚海东南部有Palinuro,Marsilli和Panarea几个热液活动地点，水深小于700米，与岛弧火山活动有关，类似与深海的以火山岩为容岩的块状硫化物矿床与浅表的岩浆—浅成低温热液贵金属矿床的过渡性矿床。在Palinuro火山杂岩的岛弧火山环境的浅水（630～650米）钻探到半松散块状—块状硫化物，厚12.7米，主要金属元素是铜、锌、铅、锑、砷、银，除了块状和稠密浸染状黄铁矿外，还有一些少见的一些矿物，例如硫砷铜矿、脆硫锑铜矿、砷黝铜矿和黝铜矿、辉铋矿、辉锑矿和银硫盐矿物，这些矿物在深海洋中脊很难看到（Gemmell等，2008）。
三、斑岩铜矿——找矿勘查取得重要进展
斑岩铜矿通常规模大，而且伴随着金和钼，具有巨大的经济价值。在过去十几年，在全球又发现和探明了28个大型—超大型斑岩铜矿（表1），其中4个矿床的规模排在全球已知斑岩铜矿的前16位，秘鲁的Rio Blanco仅次于智利的El Teniernte为全球第二大铜矿床。就发现斑岩铜矿的地区来看，绝大多数位于环太平洋带，在南美的智利和秘鲁，北美的墨西哥、美国西部和阿拉斯加以及西南太平洋地区最为集中，仅少数在古亚洲造山带和特提斯带。
表1 近年发现的斑岩铜矿（据Holliday和Cooke,2007;Cooke等，2008)
续表
研究表明环太平洋地区时代较新的斑岩铜矿主要发育于经历过快速隆升和折返地段（Hollings等，2005）。大型斑岩铜矿与洋中脊俯冲关系密切，也就是洋中脊俯冲到*下部，经重熔后形成了含铜岩浆，上侵定位后成斑岩铜矿。
尽管埃达克岩及其埃达克岩有关铜矿的概念在我国广为流行，但在国际上却很少有人提到。目前，大家仍然认为与斑岩铜矿有关的岩浆岩是钙碱质岩浆。斑岩铜矿通常分为铜金矿和铜钼矿两种类型，铜金矿有关的岩浆成分可以是低钾（例如，Batu Hi jau），中钾（例如，Baguio）和高钾（例如，Grasberg）。铜钼矿斑岩主要富碱质组分，也就是相对富钠质。
在环太平洋带很多斑岩铜矿发育在火山口下部，说明成矿后经历的剥蚀程度很有限。在矿体上部往往有一个很大的“岩帽”，由粘土和硅质蚀变组成。有些“岩帽”可达20千米长，它可能是多期次岩浆连续侵位造成。尽管“岩帽”仅在很小的局部构成矿体，但是一种找矿的重要标志。
激光等离子质谱（LA-ICP-MS）广泛用于斑岩铜矿及其斑岩体的流体包裹体成分测定，Wilkinson等（2008）研究表明含矿斑岩的稀溶液、CO2流体和高盐度流体的铜含量在（103～104）×10-6，低盐度流体中金含量为（0.2～0.4）×10-6。没有迹象表明氯可以搬运铜，但可以搬运铁、锰、锌和铅。Rusk等（2008）证明在深部形成的含铜流体运移到上部，由于减压、冷却和水岩反应而导致铜沉淀。他们指出流体的钠/氯比值大于1可能指示出除了氯以外，硫和/或碳酸对于搬运铜起到关键作用。
（毛景文执笔）
