IOCG铁铜金矿床特征找矿标志

精品文档---下载后可任意编辑 成矿模式和找矿标志 收稿日期2024-08-17 基金项目国土资源部百名优秀青年科技人才计划资助。 作者简介李友枝，女，1967年生，副讨论员，主要从事地质科技情报讨论；E-mail lyouzhi。 李友枝周 平唐金荣 施俊法 （中国地质调查局进展讨论中心，北京 100083） 提要铁氧化物-铜-金矿床（IOCG），是20世纪70年代中期发现的一种新矿床类型，它以其显著的地球化学特征和多样化的矿物学、容矿岩石和局部地质背景等特征区别于其他矿床类型。由于该类矿床规模大、品味高，近年来对其关注程度正日益加大，对其讨论程度也在逐渐加深。但是，对于该类矿床的讨论而言，有着较多较为复杂的制约因素。例如，成矿地质背景尚不明了，成矿流体和成矿金属来源等还存在较大的争论。因此，笔者试图通过总结国内外IOCG矿床的重要讨论进展和成果，分别从矿床的基本特征、成矿模式和找矿标志角度出发，进行较为系统而详尽的总结与阐述，希望能进一步促进该类矿床的讨论和进展。 关键词铁氧化物-铜-金矿床；成矿模式；找矿标志；地质特征；矿床成因 20世纪90年代，国际上掀起了超大型矿床的讨论热潮。在预期成矿类型之外“偶然”发现的奥林匹克坝铜-金-铀矿床，类型十分独特，曾被称为世界上独一无二的矿床，即“独生子”矿床。然而，随着近年大量类似矿床的发现，以及对该类矿床讨论的不断深化，矿床学家们发现，这些矿床构成了一个新的类型，且将其统称为铁氧化物-铜-金（-铀）-稀土及有关矿床（英文多写为Iron oxide-Copper-Gold Deposits，通常缩写成IOCG矿床）。该类型矿床一般规模大，品位较高。代表性矿床还有澳大利亚的欧内斯特亨利、智利的坎德拉里亚（中生代）和巴西的萨洛博。目前，在国内已有众多学者关注该类型矿床[1-3]。但是，无论是在国内，还是国外，对其成因和归类尚未统一，对其找矿标志也缺少系统总结。笔者以国内外文献为基础，力图描述其主要特征，并总结其主要找矿标志，以引起国内勘查者的兴趣。 1 矿床基本特征 1.1 矿床时空分布 矿床可见于太古宙上新世的岩石中，以形成于古元古代中元古代的矿床较多。例如，巴西的萨洛博3ACu-Au-Mo-Ag矿床，赋存在大陆环境形成的太古宙萨洛博群变质火山－沉积岩系里。矿床形成压力和深度范围较大，产出深度从地下200m至9km，形成温度为低温到中温。 1.2 矿床形态与矿石矿物组合 矿体产出形态复杂多样，从不规则状到板状、筒状和透镜状等均有呈现。 矿石含磁铁矿或赤铁矿，或二者兼有，比例一般达20以上。在以磁铁矿为主的矿床中，矿石矿物是黄铜矿；在以赤铁矿为主的矿床中，铜矿物以斑铜矿和蓝辉铜矿-久辉铜矿为主，且矿床含U，即沥青铀矿和钛铀矿。磁铁矿或赤铁矿体中均有不规则分布的硫化物。以赤铁矿为主的矿床有矿物分带现象无矿赤铁矿-蓝辉铜-斑铜矿-黄铜矿-黄铁矿。 在所有矿床中，都有与黄铜矿伴生的黄铁矿。矿石中一般都含碳酸盐矿物、石英、重晶石、萤石和磷灰石。矿石中的伴生元素有Co、Mo、Ag、As、U。 同位素数据与热液流体来源 该类型矿床中的硫化物，δ34S为0～4‰与-15‰～7‰，硫系混合来源。奥林匹克坝矿床的δ34S接近0，表明有硫酸盐-硫化物缓冲矿物（与硫化物一起沉积的重晶石或硬石膏）存在。 该类矿床的δ18O值变化不定，与其混合来源是一致的。在有些矿床中，针对“成矿阶段”所做的计算δ18O和δ34S值，或者表示是岩浆源流体，或者表示流体与缓冲系统内热发生互相作用。 流体包裹体的均一化温度Th为150～500℃，盐度可达70wt当量；而成矿阶段的流体温度较冷，Th为150～450℃，盐度较低，为10～30wt当量，成分变化不定，气体含量变化无常。 据称，奥林匹克坝矿床的流体，是酸性和基性源流体混合的结果。有些矿床具有复杂的元素组合，且出现重晶石和萤石矿物组合，表明矿石是由两个以上不同来源热液流体相互作用而形成的。 2 成矿模式 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，以解释系统中存在的丰富的铁氧化物和稀少的硫化物。关于IOCG矿床成因的争论，主要集中在成矿物质是否来源于岩浆热液（图1，表1）。关于某些或所有金属的“正岩浆”成因假说，目前讨论结果不是将其归因于花岗岩，就是归因于其他火成岩[4-11]，亦有归因于亲碱性的较基性岩浆的[12-13]。其他的讨论结果[14-15]，支持早期提出的假说，认为以岩浆热液成因为主的高温深成矿石，由于发生了各种低温热液事件或低温表生事件，使其品位有所增高或降低。岩浆模式涉及氧化的贫硫含金属卤水从同时期的岩浆中析出，此后的矿质沉淀受多种过程的驱动。对岩浆流体源的具体情况有各种推断，包括原始钙碱性弧岩浆、澳大利亚和北美有争议的克拉通内或远弧环境（Distal ore settings）中的Ⅰ型或A型花岗岩、碳酸岩到强碱性岩浆。流体源含有CO2是岩浆模式中的一个重要因素，这不仅是因为在与矿化有关的流体包裹体中普遍存在CO2，而且还因为其在与IOCG系统推断深度相应的宽阔压力范围内对流体从岩浆中析出起控制作用。还有人提出，CO2的存在可以影响硅酸盐熔融体与流体之间的碱质配分，有可能生成具高Na/K比值的卤水，这种卤水可能导致了存在于许多IOCG环境的广泛分布的钠质蚀变作用。 其他讨论结果则认为，IOCG系统是一种以上的“非岩浆”成因热液流体的混合。据称，奥林匹克坝、拉康德拉里亚、欧内斯特亨利和伊加拉佩湾等矿床的成矿作用属于这种类型。G. Mark等[16]对欧内斯特亨利矿床的矿石，讨论过岩浆源热液流体与变质热液流体之间的混合作用；等[16]针对奥林匹克坝矿床的矿石，讨论过较热的深部循环热液流体或岩浆源热液流体，与较高盐度干盐湖水产生的热液流体间发生的持续不断和周期性的混合。对奥林匹克坝矿床而言，根据稳定同位素、矿物共生组合和地球化学特征所作的解释，往往会模糊不清，不能确定较高温热液流体的来源，只能说它是岩浆成因的，或“深循环地壳水成因”的。等[18]和[19]得出结论说，不同氧化状态的变质地层水，或与早期形成的赤铁矿或磁铁矿混合，或与之反应，产生了坦南特克里克矿田的Au-Cu-Bi矿床。 非岩浆模型可以分成两类一是流体主要派生于地表或浅部盆地的模型，二是涉及在下地壳到中地壳变质环境中演化的流体的模型。两类模型都需要能提供非岩浆氯化物的专属环境。在前一类模型中，侵入体的主要作用是驱动非岩浆卤水的热对流。流体的含盐性可能来自发生了蒸发的地表水（温暖、干旱环境），或来自循环水与先存蒸发盐沉积物的相互作用。含盐性来自方柱石之类含Cl硅酸盐的可能性在克朗柯里矿区等环境中曾被考虑过，在那些环境中，与IOCG有关的热液活动被认为发生在中地壳深度。变质模式不需要火成热源，尽管同期侵入体可能存在并且向流体提供了热量和组分（例如Fe、Cu）。 表1 IOCG系统不同成因模式对比[20] 流体来源 岩浆 非岩浆 盆地/地表 变质 基本过程 从岩浆析出贫S2-的含金属卤水；受浮力而上升； 冷却、围岩反应流体