沉积岩型层状铜矿床研究进展

沉积岩型层状铜矿床是全球第二重要的铜矿类型,重要性仅次于斑岩型铜矿床。并且,它们常伴生一定规模的钴、银、铅、锌、铀、金、铂族元素等其他金属资源。其矿体通常呈层状、似层状发育在沉积盆地的还原性岩石或地层中。大多数沉积岩型层状铜矿床形成于围岩的成岩作用或者成岩晚阶段,但也经常会受到成矿后变质作用、变形作用的改造,发生成矿物质的活化一再沉淀。原生成矿作用的发生通常要经历成矿流体(低温、中—高盐度、含硫)在矿体下盘的红层中持续、长期的循环,萃取铜等金属元素,随后沿着盆地边界断裂迁移至盆地还原性地层中或者被迁移的还原性物质(石油、天然气)还原而发生铜等成矿物质的沉淀。超大规模的层状铜矿化可能对应地球地质历史时期特殊的地质事件和地质条件,其中包括超大陆裂解、炎热干旱的古气候、大氧化事件以及冰期和富镁的海洋等。

卢安夏沉积型铜矿带塌陷区露天开采技术实践

卢安夏铜矿地表氧化帽之下存在大量的地下采空区,地表也有大规模的塌陷区。为解决复杂环境下的露天矿山开采技术难题,实现卢安夏铜矿塌陷区氧化矿资源的安全高效开采,通过数值模拟和类比分析,确定卢安夏露天开采隔离层的最小安全厚度为16~20 m;运用地质勘探、超前探测和穿孔作业等技术手段,实现了采空区精细探测,消除了露天矿山的安全隐患;通过实施小药量多次爆破控制技术,缓和了公司与当地居民之间的矛盾;对露天坑底境界外地下水位以下资源实施“两步骤”开采,提高了露天开采回收率。卢安夏铜矿塌陷区露天开采技术的成功应用,对于地下采空区上方露天矿安全高效开采问题给出了有效的解决方案和途径,可为非洲中南部同类矿山提供指导和借鉴。

塔西地区富烃类还原性盆地流体与砂砾岩型铜铅锌-铀矿床成矿机制

塔西地区萨热克大型砂砾岩型铜矿床和乌拉根铅锌矿床进入矿山开发期,今后找矿潜力大但成矿机制不明,制约了成矿与找矿预测。基于构造岩相学和地球化学岩相学,以西南天山造山带为核心,塔西地区前陆盆地、山间盆地和后陆盆地对于砂砾岩型铜矿床、铅锌矿床和铀矿床有不同控制作用:1在西南天山造山带北侧的托云中—新生代后陆盆地系统中,其次级盆地(萨热克巴依中生代山间拉分断陷盆地)上侏罗统库孜贡苏组上段为萨热克式砂砾岩型铜矿赋存层位;2在西南天山造山带南侧的前陆盆地系统中,乌拉根砂砾岩型铅锌矿赋存在下白垩统克孜勒苏群顶部与古近系底部,巴什布拉克大型砂岩型铀矿床赋存在伽师前陆盆地克孜勒苏群中;3在前陆盆地系统中,古近系顶部和新近系渐新统—中新统为砂岩型铜矿床赋存层位。富烃类还原性盆地流体识别构造岩相学标志为沥青化蚀变相、沥青化—褪色化蚀变带、碎裂岩化相和沥青化蚀变相多重耦合结构;地球化学岩相学标志包括富含有机碳,矿物包裹体中含有含烃盐水、气态烃-液态烃-气液态烃、轻质油和沥青等有机质类包裹体,低盐度和中盐度成矿流体,Cu-Ag-Mo同体共生矿体,氧化相铜、硫化相铜和钼硫化物等。砂砾岩型铜铅锌-铀矿床成矿机制主要包括:1同生断裂带由走滑拉分断陷发生构造反转后,转变为挤压收缩体制,即烃源岩大规模生烃-排烃机制;2反转构造带、区域性不整合面、滑脱构造带、高孔隙度和渗透率砾岩等构造岩相带为富烃类还原性盆地流体大规模运移构造通道;3高孔隙度和渗透率砾岩类下部低渗透率泥质粉砂岩和上部含膏泥岩为岩相岩性圈闭构造岩相学标志;4大规模富烃类还原性盆地流体与含铜紫红色铁质杂砾岩(氧化相铜)有多相流体多重耦合结构,可能是砂砾岩型铜矿床大规模富集成矿机制,低温卤水沉积叠加富烃类还原性盆地流体成矿可能是形成砂砾岩型铅锌矿床机制,富烃类还原性盆地流体多期次混合与氧化相铀被还原可能是砂岩型铀矿富集成矿机制。

东川式铜矿的成矿作用及后期叠加改造:来自硫化物原位硫同位素的制约

沉积岩型层状铜矿床(SSC型)的成因争论聚焦在成矿作用主要集中在沉积成岩期并可能叠加有后期成矿作用,还是形成于成岩后盆地闭合过程和造山作用有关。产于扬子板块西缘的东川式铜矿是中国SSC型矿床的典型代表,这些矿床赋存在晚古元古界东川群岩石中,主要呈层状矿体产出,但也存在少量脉状矿体。文章选择东川铜矿田内因民、汤丹和滥泥坪3个典型矿床的层状和脉状矿体中硫化物(黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿)开展原位硫同位素组成的对比研究。实验结果表明,这些矿床的硫化物原位硫同位素组成分布范围较广:因民矿床层状硫化物的δ^(34)S值分布于4.7‰~22.1‰,汤丹和滥泥坪矿床层状硫化物的δ^(34)S值为-3.3‰~3.1‰;因民矿床脉状硫化物的δ^(34)S值分布于21.0‰~30.7‰,汤丹和滥泥坪矿床脉状硫化物的δ^(34)S值为-19.4‰~3.5‰。层状矿体和脉状矿体的硫化物硫同位素组成明显不同,表明形成2种产状矿体的硫来源不同。层状矿体较大的硫同位素组成差异指示了海相硫酸盐不同程度的热化学还原作用,表明初始成矿流体中的硫来源于循环盆地卤水中溶解的海相蒸发岩。脉状矿体的硫同位素组成则强烈受控于矿区的赋矿围岩,因民矿床硫化物中极高的硫同位素组成表明硫的来源为地层中的海相蒸发岩,而汤丹和滥泥坪矿床中亏损^(34)S的特征则表明硫的来源为富含生物还原硫的碳质板岩。结合野外地质关系和前人研究成果,文章认为层状矿体和脉状矿体是2期独立成矿事件的产物,层状矿体形成于成岩作用时期,脉状矿体形成于后期独立的局部构造热成矿事件,也即SSC型矿床的成矿作用主要发生在成岩期,但普遍遭受后期热液活动的叠加,并且在不同的成矿期中可能存在着多阶段的成矿作用。