曼托斯布兰科斯铜矿床的类型分析

1.大地构造背景

侏罗纪到早白垩世期间，与俯冲相关的岩浆岩带沿着当今智利北部海岸山脉就位，表现为厚达7000m的玄武质到安山质火山沉积岩，以及花岗质到闪长岩质侵入岩。火山沉积岩序列从早期拉斑玄武岩系列逐渐演化为钙碱性系列。成岩年代学和古生物学证据表明，火山作用发生于晚侏罗世到牛津阶。侏罗纪火山沉积岩特征指示地壳沉降，有可能与伸展构造环境下的地壳减薄有关。

钙碱性侵入岩体岩性主要为花岗岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和闪长岩，侵位时代为晚侏罗世到早白垩世（200～130 Ma）。侏罗纪海岸山脉构造演化可能与俯冲洋壳和上覆陆块之间的耦合有关。从195Ma到155Ma，该区广泛发育岩浆岩带，在空间上与南北走向，左旋走滑占主导的Atacama断裂带有关。然而，在侏罗纪末期，由于俯冲板片俯冲回转的开始，东西走向的伸展体系开始发展。侏罗纪末期到早白垩世则块再次发育左旋走滑变形。

2.区域与矿床地质

曼托斯布兰科斯矿区发育流纹岩穹隆及其岩浆-热液角砾岩，其被闪长岩体和花岗闪长岩体侵入。矿床上部的闪长岩体和花岗闪长岩体也发育岩浆-热液角砾岩（图6-10）。上述岩石单元均发育不同程度的矿化作用。晚期镁铁质岩墙穿切了上述岩石单元，且无矿化现象。以上所有岩石单元统称为曼托斯布兰科斯火山杂岩体。区域尺度的构造格架以三组断裂构造为特征：①北东和北西走向的近垂直断裂，分别具有显著的左旋和右旋运动特征；②北南走向，倾向向西，倾角为50°～80°的正断层；③北南走向，倾向向东，倾角为50°～80°的正断层。

图6-10　曼托斯布兰科斯矿床位置（a）与地质简图（b）（Ramírez et al，2006）

a.智利北部海岸科迪勒拉地质图以及曼托斯布兰科斯矿床位置；b.曼托斯布兰科斯矿床地质图

基于矿物组合特征和不同期次矿脉关系的穿插关系，矿区已识别出两期热液事件。第一期热液事件以流纹岩穹隆中的流纹岩岩浆-热液角砾岩化为特征；第二期热液事件代表了主要矿化期次，其主要赋存于闪长岩质到花岗闪长岩质岩浆-热液角砾岩、闪长岩、流纹岩穹隆，在成因上可能与闪长岩体和花岗闪长岩体的侵入有关（图6-11）。第一期热液事件以黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿、石英和绢云母组合为特征，这些组合以如下方式出现：①呈浸染状分布于流纹岩质岩浆-热液角砾岩中的不规则和近垂直矿体的基质中；②细脉；③呈浸染状分布于流纹岩穹隆和热液角砾岩碎块中；④呈独立晶体或环状组合赋存于流纹岩穹隆中的石英斑晶中。在流纹岩质岩浆-热液角砾岩中，黄铜矿和斑铜矿是数量最多的硫化物矿物。围绕上述岩体发育的硫化物矿物是黄铜矿和黄铁矿。细脉发育硫化物矿物，常以张性空间形式充填于断裂中，并且表现出较弱的绢云母和石英蚀变晕。由于主要（第二期）热液事件强度和范围的叠加，要建立第一期热液事件范围和强度较为困难，其影响范围可能到达了流纹岩穹隆中所有岩石单元。该期次热液事件中绢云母40Ar-39 Ar年龄为155.11±0.786Ma。第二期热液事件为矿区主要的热液蚀变和矿化事件，其主要以闪长岩质到花岗闪长岩质岩浆-热液角砾岩为中心，并被认为与角砾岩的形成，以及花岗闪长岩体和闪长岩体的侵位同生发生。矿化带沿东西向不连续地展布约3km，宽度达到1km，深部为600m。深部矿化主要位于海拔720～450m。矿化主要赋存于岩浆-热液角砾岩筒内部和周围，矿床呈现出一种不连续的横向矿石品位分布。Cu品位最高值出现在角砾岩中，并在横向上呈带状逐步降低。该事实指示岩浆-热液角砾岩筒为该期矿化作用的主矿体。

图6-11　曼托斯布兰科斯矿床剖面地质图（位置见图6-10）（Ramirez et al，2006）

早期蚀变阶段主要是钾化蚀变和青磐岩化蚀变，随后发育钠化蚀变。钾化和青磐岩化蚀变矿物组合以闪长岩质到花岗闪长岩质岩浆-热液角砾岩为中心，也影响到了整个矿区的岩石。上述蚀变类型普遍发育，呈浸染状分布，呈杏仁状充填于闪长岩中，呈弱蚀变晕分布于火焰状细脉周围。钾化热液蚀变以钾长石、石英、电气石、黑云母-绿泥石、磁铁矿、黄铜矿、蓝辉铜矿和少量黄铁矿为特征。钾长石、电气石和黑云母残留体在很多地方均可观察到，这指示钾化蚀变曾广泛分布于矿区，随后被晚期热液蚀变叠加和改造。闪长岩质和花岗闪长岩中杏仁状空隙充填有石英、绿泥石、蓝辉铜矿、黄铜矿和少量钾长石、电气石等矿物，其被岩浆-热液角砾岩侵入。青磐岩化蚀变在整个矿区广泛发育，影响了所有岩石类型（包括岩基和岩墙），并且叠加和改造了钾化热液蚀变。其表现为浸染状和细脉状蚀变，其中，细脉状蚀变中发育石英、绿泥石、绿帘石、方解石、钠长石、绢云母、赤铁矿，以及少量的黄铜矿、方铅矿和黄铁矿。这些矿物也同样充填于闪长岩质岩基和岩墙的杏仁状孔隙中。横剖面上，青磐岩化蚀变包括由石英、绿泥石、绿帘石和黄铁矿组成的围绕矿体的环带，其宽度至少2 km。从海拔600m高处到矿床顶部，发育一组倾向北东，倾角25°～30°和近直立的脉体。这些脉体厚度10～20cm，由磨圆度较高的流纹岩、闪长岩和花岗闪长岩碎块组成，基质中发育石英、绿帘石、方解石、方铅矿和黄铁矿。

钠化蚀变发生在钾化蚀变和青磐岩化蚀变之后，包括钠长石（交代钾长石）、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿和富银的蓝辉铜矿.以及少量石英。这些矿物组合十分普遍，以岩浆和热液角砾岩为中心，呈现出浸染状、孔隙充填和细脉状。钠化蚀变和矿化影响了海拔500m到矿床地表范围内所有岩石类型，在空间上与当前开采矿区范围一致。在海拔500m以上，闪长岩岩基发育岩浆-热液角砾岩，表现为强烈的带有钠化蚀变矿物组合的网状脉。因为与矿化同期的花岗闪长岩和闪长岩岩基年龄分别为142.18±1.01Ma和141.36±0.518Ma，同时晚期矿化岩墙年龄为142.69±2.083Ma（Oliveros，2005），因而，主热液事件的年龄被限制在141～142Ma之间。(www.xing528.com)

表生氧化矿物已经被开采，仅剩绿铜矿、硅孔雀石和孔雀石残余。次生硫化物主要是辉铜矿（以岩浆-热液角砾岩体为中心形成了高品位铜矿化带，带有斑铜矿和蓝辉铜矿）和较弱的铜蓝带，其内也发育赤铜矿、自然铜和黑铜矿。

3.控矿因素

综上所述，曼托斯布兰科斯矿床矿石品位、热液蚀变和含铜硫化物矿物带指示岩浆-热液角砾岩体代表了热液系统的运输通道。热液活动紧随闪长岩脉群的侵位发生。因而，矿区岩浆-热液角砾岩筒是最为重要的、最为直接的控矿条件，两期热液事件均受其控制。除此之外，第二期热液事件，也就是主要成矿期次，还受闪长岩体和花岗闪长岩体控制，其被认为与花岗闪长岩体和闪长岩体的侵位同时发生。

4.成矿模式与找矿标志

基于前人研究，曼托斯布兰科斯铜矿床形成于两期叠加的晚侏罗世热液事件。第一期热液事件发生于约155Ma，与之同时发生的还有流纹岩质岩浆-热液角砾岩化和绢英岩化蚀变。第二期热液事件代表了主要的热液矿化（约141～142Ma），其与闪长岩和花岗闪长岩岩基和岩床，以及同时期的岩浆-热液角砾岩化具有成因关系。很可能，两期热液事件贡献了广泛、但不规则地深成矿化的矿石品位。高矿石品位矿化被限制在第二期热液事件形成的岩浆-热液角砾岩的上部。Oliveros（2005）报道的两期热液事件放射性年龄与先前40 Ar-39 Ar和全岩Rb-Sr放射性年龄一致。

第二期热液事件以三种类型蚀变和矿化为特征：早期钾化蚀变，青磐岩化蚀变和晚期钠化蚀变。钾化和青磐岩化蚀变阶段与闪长岩质和花岗闪长岩质斑岩侵入体，以及岩浆-热液角砾岩和晚期岩席和岩墙侵位同时发生。晚期钠质蚀变以岩浆-热液角砾岩为中心发育，这与强烈的破碎作用，角砾岩化作用（发育于岩床中）和主要矿物沉淀有关。矿石品位、热液蚀变和含铜硫化物矿物带指示了岩浆-热液角砾岩体代表其为热液系统运移通道。热液活动紧随闪长质岩墙群侵位发生。局部沉淀的指示物是普遍出现的岩床，这些岩床被垂直岩墙侵入，作为同时期岩浆事件的一部分。因为岩浆压力必须超过最小的水平主压应力，以及岩体张力覆盖形成不同侵入体，岩床和岩墙之间的这些侵入关系指示了足够厚的岩浆埋深逐渐形成，其自垂向至水平方向上产生了最小主应力的变化（Parada et al，1997）。因为这种岩床-岩墙关系在曼托斯布兰科斯已经被观察到，这暗示成矿期构造环境与局部伸展体系相一致，这可能与Atacama断裂系统中的扭张断层作用有关。

钾化热液蚀变时，流体发生过沸腾作用。闪长岩质和花岗闪长岩质岩床的侵位穿切了不同标高的岩浆-热液角砾岩，封闭了热液系统，形成了超压流体，导致了岩石的水压致裂，以及产生了钠化沸腾作用。在350～400℃时（在此条件下，与沸腾有关的钠化蚀变发生了），进入到气相+固相盐区域的卤水热动力学演化，对于HCl浓度而言具有重要的意义，如果蒸汽逃逸进入到上覆岩体。Fournier和Thompson（1993）注意到蒸汽中的HCl浓度突然增长，当NaCl在压力低于300Bar（1 Bar=100kPa）开始沉淀时。该增长发生是因为水解反应仅在处于足够低的压力时，对石盐（很可能也是NaOH）的沉淀变得很重要，该反应通过NaCl与H2O反应产生了HClO和NaOH。此外，当石英存在时，比HClO浓度高出一个数量级在适当的压力和温度下已经获得。它的发生是因为在消耗钾长石或斜长石时，石英与NaOH反应形成钠长石。矿床发育少量含石英的钠长石细脉支持了该模型。

此外，当流体从早期热源（岩浆-流体角砾岩）运输出来，以及顺着热梯度，钾长石是稳定蚀变矿物，其代表了钾化蚀变。相反的反应也开始了，当流体从第二个热源（岩床的侵入）运移出来，在此条件下，当消耗钾长石时，钠长石稳定区域扩大了（Hezarkhani et al，1999）。上述两个过程很可能在曼托斯布兰科斯均有发生，整个演化表明一个正向的（钾化和青磐岩化）—逆向的（钠化）热液序列。该结果可以被解释为沸腾事件和与减压有关的事件，其间歇性发生是由于流体超压、水力致裂，以及由静岩到静水条件的突然改变。

深成硫化物矿物硫同位素组成指示其大部分源于岩浆源，这些硫化物矿物硫同位素值也指示其同成因关系。新鲜方解石C-O同位素组成，指示C的岩浆成因，很可能源自地幔；O的分馏跟随低温蚀变的趋势，这些低温蚀变是由岩浆-热液流体引起的。

曼托斯布兰科斯矿床找矿标志：闪长岩质到花岗闪长岩质岩浆-角砾岩筒内部及其周围；第二期热液蚀变带中，即钾化蚀变、青磐岩化蚀变和钠化蚀变带中；已知矿体深边部位置。