还原性含碳质围岩在斑岩铜矿成矿中的作用

摘要

斑岩铜矿是最重要的铜矿资源类型,高氧逸度岩浆是公认的评价斑岩成矿的有效指标.硫在成矿岩浆中主要以硫酸盐形式存在,在矿石中则以硫化物为主.什么触发了高氧化性成矿岩浆热液的还原与成矿?这是关系斑岩铜矿形成机制和高效评价的重大科学谜题.前人关注的焦点是成矿母岩浆的起源与演化,还原性围岩在成矿中作用长期被忽视.还原性围岩主要有两种:富碳质围岩和富亚铁围岩.本文在前人工作基础上,以甲玛、德兴、普朗等大型-超大型斑岩铜矿为例,研究了斑岩铜矿的空间分布与含碳质围岩之间的关系,发现斑岩铜矿围岩中普遍发育黑色含碳质地层,并在成矿过程中普遍发生褪色蚀变;发现蚀变围岩和矿床中方解石和矿石矿物流体包裹体的 δ13CV-PDB值普遍较低,与沉积碳酸盐围岩的值显著不同.首次提出并论证了含碳质围岩中甲烷等还原性气体组分的加入可能是引发斑岩成矿系统氧化-还原转换和矿质沉淀的关键.CH4沿构造裂隙扩散进入斑岩成矿系统,无需成矿斑岩与围岩直接接触即可将成矿溶液中SO2–4还原,解决了困扰矿床学家多年的一道难题.围岩中碳质含量高,产生的甲烷数量大,可将成矿热液中SO2–4在斑岩体内全部还原,形成金属硫化物沉淀,则矿体主要产在斑岩体之内;围岩中碳质含量低,产生的甲烷数量不足,则矿体主要赋存于斑岩体与围岩的内外接触带.含碳质围岩中还原组分即可在岩浆阶段加入,也可在热液阶段加入.在岩浆阶段加入将造成岩浆还原,形成"还原型斑岩",易导致成矿物质分散,不利于形成大矿富矿;在热液阶段加入,对成矿更有利."高氧化性斑岩+还原性富碳质地层/富铁火山岩"是高效评价斑岩成矿的新指标.