巴布亚新几内亚铜金矿床大地构造背景、成因类型与成矿特征.pdf

第 3 3卷 第 2 - 3期 2 0 1 4年 3月 地质通报 GE0LoGI CAL BU LLETI N OF CHI NA Vo1 33， Nos 2 -3 M a r ， 2 01 4 巴布亚新几内亚铜金矿床大地构造背景、 成因类型与成矿特征 李文光 ， 傅朝义 ， 姚仲友 ， 信迪 ， 葛之亮 ， 宋学信 ， 王天刚 LI W e ng u a n g ， F U Ch a oy i ， YAO Zho n g y o u ， XI N Di ， G E Z h i l i a n g ， S O NG X u e x in ， WA NG T i a n g a n d 1 中矿资源勘探股份有限公司， 北京 1 0 0 0 8 9 ； 2 中国地质调查局南京地质调查中心， 江苏 南京2 1 0 0 1 6 1 S in o mi n e R e s o u r ce E x p l o r a t i o n C o ， L t d ， B e q i n g 1 0 0 0 8 9 ， C h i n a ； 2 Na n g C e n t e r ， C h in a G e o l o g i ca l S u r v e y ， N a n g 2 1 0 0 1 6 ， J i a n g s u ， C h i n a 摘要： 巴布亚新几 内亚地质构造格架复杂， 包括地台、 碰撞造山带、 外来地体、 俯冲带、 岛弧和海底扩张中心。巴布亚新几内亚 铜金矿床类型主要为斑岩型铜金矿床、 浅成低温热液型金银矿床和夕卡岩型铜金矿床( 三者之间具有密切的时间、 空间和成因 关系) ， 其次为海底块状硫化物矿床。铜金矿床分布比较集中， 主要产出于碰撞造山带和岛弧上， 其次产出于现代海底扩张中 心。铜金矿床大多规模巨大或较大， 埋藏较浅， 易于勘探和适合露天开采。与铜金矿床有关的岩浆岩大多为钙碱性火山岩和 浅成侵入岩 ， 少数与富钾碱性火山岩( 橄榄玄粗岩) 或侵入岩伴生。铜金矿床蚀变带发育且分带性明显， 大多与斑岩体系和 或 火山机构有关。虽然许多铜金矿床的矿物成分比较复杂， 但是其矿石较易处理和利用。 关键词 ： 铜金矿床； 大地构造背景； 成因类型； 成矿特征； 巴布亚新几 内亚 中图分类号： P 6 1 8 4 文献标志码： A 文章编号 ： 1 6 7 1 2 5 5 2 ( 2 叭4 ) O 2 0 3 2 7 0 1 3 W G， F u C Y， Ya o Z Y， Xi n D， Ge Z L， S o n g X X， W a n g T G Te ct o n ic s e t t in g s ， g e n e t i c t y p e s a n d ma in me t a U o g e n ic l e a t u r e s o f co p p e r g o l d d e p o s i in P a p u a Ne w G u in e a G e o l o g ica l B u l l e t in o f C h i n a , 2 0 1 4 ， 3 2 ( 2 3 ) ： 2 7 0 2 8 2 Ab s t r a ct ：Th e co mp l e x g e o l o g ica l f r a me wo r k o f Pa p u a Ne w Gu in e a co mp r is e s s u ch s t r u ct u r a l e l e me n t s a s p l a t f o r m ，co l l is ion a l or o g e n ，a l l o ch t h o n o u s t e r r a n e ， s u b d u ct io n z o n e s ， is l a n d a r cs ，a n d s e a fl o o r s p r e a d in g ce n t e r s P a p u a Ne w Gu in e a S co p p e r g o l d d e p o s it Wp e s i n cl u d e p o r ph y r y co p p e r g o l d d e p o s i t s ， e p i t h e rm al g o l d a n d s i l v e r d e p o s it s a n d s k a r n co p p e r g o l d d e p o s it s ， wh ich h a v e a cl o s e t im e s p a ce g e n e ti c r e l a t io n s h ip ，a s we l l a s s u b ma ri n e ma s s iv e s u l fi d e d e p o s it s Co p p e r a n d g o l d d e p o s it s in P a p u a Ne w Gu in e a a r e mo s t l y co n ce n t r a t e d in co l l is io n a l o r o g e n ic b e l t s a n d is l a n d a r cs a s we l l a s mo d e m s e a fl o o r s p r e a di n g ce n t e rs M o s t o f t h e co p p e r a n d g o l d d e p o s it s in P a p u a N e w Gu in e a a r e g ia n t o r l a r g e in s iz e ， a n d a r e ch a r a ct e ri z e d b y s h a l l o w b u ri al d e p t h， e a s y e x p l o r a t io n a n d s u it a b l e n e s s f o r o p e n p it min in g Co p p e r a n d g o l d d e p o s it s in P a p u a Ne w Gu in e a a r e a s s o cia t e d m o s t l y wit h ca l ca l k alin e v o l ca n ic r o ck s a n d i n t r u s i v e r o ck s ， a n d s u b o r di n a t e l y wit h p o t a s s i u m r ich a l k al in e v o l ca n ic r o ck s ( s h o s h o n it e )o r i n t rus i v e r o ck s A l t e r a t io n a n d n fi n e r a l iz a t io n z o n e s a r e g e n e r a l l y we l l d e v e l o p e d in t h e c o p p e r a n d g o l d d e p o s it s o f P a p u a Ne w Gu in e a Co p pe r a n d g o l d d e p o s it s in P a p u a N e w Gu in e a a r e mo s t l y r e l a t e d t o t h e p o rp h y r y s y s t e m a n d o r v o l ca n ic e di fi ce Al t h o u g h min e r al co mp o s it io n s o f ma n y cop pe r a nd g o l d d e po s it s in Pa pua N e w Guine a a r e co m p l e x，t he or e s of t he s e de pos it s ca n be qu it e e a s il y p r oce s s e d a n d ut il iz e d Ke y wo r d s ： co p p e r g o l d d e p o s i t ； t e ct o ni c s e t t i n g ； g e n e t i c t y p e s ； me t a ll o g e n ic f e a t u r e s ； P a p u a Ne w Gu in e a 收稿日期： 2 0 1 3 - 1 卜2 2 ； 修订日 期 ： 2 0 1 4 0 1 _ 1 5 资助项目： 中央地勘基金项 目( 编号 ： 2 O 1 1 3 O DO 6 2 ) (】 1 2 3 ) 和中国地质调查局项目( 编号： 1 2 1 2 0 1 1 1 2 0 3 2 5 ) 作者简介： 李文光( 1 9 7 4 一) ， 男， 硕士， 工程师， 从事矿产资源勘查和区域成矿规律研究。E - ma i l ： l i w 9 1 1 1 6 3 co m 通讯作者： 姚仲友( 1 9 6 2 一) ， 男， 教授级高级工程师， 从事地质矿产普查找矿与成矿规律研究。E - ma i t ： y a o y a o _q 1 6 3 co m 第 3 3 卷 第 2 - 3 期 李文光等： 巴布亚新几内亚铜金矿床大地构造背景、 成因类型与成矿特征 2 7 1 巴布亚新几内亚位于西南太平洋， 东邻著名的 所罗门群岛( S o lo m o n I s l a n d s ) ， 西接印度尼西亚的 伊里安查亚 ( I r ia n J a y a ) 省 ， 南 隔托雷斯海峡 与澳大 利亚相望。巴布亚新几 内亚由主岛( 新几 内亚岛 ( Ne w G u i n e a I s l a n d ) 东部、 新几内亚群岛、 巴布亚群 岛( P a p u a I sl a n d s ) 等大小6 0 0 多个岛屿组成。主岛 中部 由中央岭和欧文斯坦利山脉 ( Ow e n S t a n l e y R a n g e ) 组成， 最高峰为威廉山( Mt Wi l h e l m) ， 海拔 4 5 0 9 m。该 国属多火 山、 多地震地 区。 新几内亚岛位于赤道和 1 2 。 s 之问， 属赤道多 雨气候带。新几 内亚岛大部地区降水丰沛 ， 年平 均降水量在 2 5 0 0 mm以上， 其中中部莱城年降水量 达 4 5 3 8 mm， 西部奥克泰迪年降水量达 1 0 0 0 0 m m， 所以风化淋滤作用强烈 。中央岭和欧文斯坦利 山脉受新构造运动隆升明显 ， 剥蚀强烈 ， 这也是 巴布亚新几 内亚大多数铜金矿床埋藏较浅 的原 因之一 。 铜和金是巴布亚新几内亚最具特色和优势的 矿产资源。据笔者初步统计 ， 巴布亚新几内亚铜金 资源 储量分别为： 铜2 9 1 0 t ( 9 个矿床) 、 金4 9 4 8 t ( 2 2 个矿床) 。众所周知 ， 面积仅 4 6 3 1 0 k m 的巴 布亚新几内亚拥有这么多的铜金资源 ， 是其大地构 造环境独特和地质作用复杂使然。 笔者通过重点论述巴布亚新几内亚这一西南 太平洋岛国的大地构造背景、 铜金矿床分布、 成因 类型和主要成矿特征， 以便让广大读者对该国的 铜金矿床成矿规律和成矿特征有一个全面 、 深入 和准确的认识和了解 ， 特别是希望能对 中国即将 或已经走进巴布亚新几内亚进行地质勘查、 矿产开 发和科学研究的“ 产学研” 单位及个人有所借鉴和 启发 。 1 大地构造背景和铜金矿床分布 巴布亚新几 内亚在太平洋“ 火圈” ( Rim o f F ir e ) 中的位置决定其具有独特的地质特征和丰富的矿 产资源。该国位于南部印澳板块和北部太平洋板 块互相作用的构造边界上( 图1 ) 。这条构造边界格 局复杂， 表现为一条由许多活动俯冲带及与其伴生 的岛弧组成的缝合带， 向s E 经所罗门群岛， 瓦努阿 图和斐济延伸至新西兰， 向西至印度尼西亚， 再向 菲律宾和 日 本延伸。这条构造边界和众多岛弧并 非总是如同现今的格局， 其在整个历史过程中的构 造环境变化造成了复杂的叠加关系。这种复杂的 叠加关系反应在巴布亚新几内亚的地质特征上， 并 影响其成矿作用。 图2 揭示出东南亚和巴布亚新几内亚地区板块 分布、 拼接和运动特征。由图2 可知， 澳大利亚大陆以 7 2 m m a 的速度向北运动 ， 太平洋板块以1 2 0 m m a 速度向西运动( Wi ll i a m s o n 等 的数据与此不同， 他 们标绘的澳大利亚和太平洋板块运动速度分别为 6 0 mm a 和 7 8 mm a ， 见 图 1 ) 引起弧一陆碰撞 ， 造成 现今巴布亚新几内亚的复杂构造格局。 西南太平洋 的大地构造环境在始新世 ( 约 4 5 Ma ) 发生 了巨大变化 ， 继澳大利亚与南极洲之间 分离速度增加之后 ， 澳大利亚板块开始迅速地 向北 运动， 且太平洋板块运动方向也发生变化， 使得珊 瑚海打开中止， 并在一个S W倾向的俯冲带( 基里耐 劳( K i l i n a i l a u ) 海沟) 之上形成美拉尼西亚弧( 包括新 不列颠岛、 新爱尔兰岛和所罗门群岛 3 1 o 新几内亚地区的地质演化是在斜向和快速会 聚的澳大利亚与太平洋板块边界带内发生的。该 区可以说是世界上构造最复杂的地区之一 ， 其动 力学演 化涉及微 板块形 成和旋转 、 岩石 圈断裂 及 海洋盆地形成、 弧陆碰撞 、 俯冲极性反转 、 碰撞造 山、 蛇绿岩仰冲和( 超) 高压变质岩石折返( e x h u ma r io n ) 】 。 一 Wi l li a ms o n 等 1在其主编的 巴布亚新几内亚地 质与矿产潜力 一书中， 将巴布亚新几内亚分为4 个 大地构造单元， 自 南向北为： 弗莱地台， 由元古宙 一 二叠纪澳大利亚克拉通基底和巴布亚盆地三叠 纪一新近纪沉积岩盖层组成， 基本未受新生代变形 作用影响； 新几内亚造山带， 以巴布亚新几内亚 山脉为代表， 是一个碰撞带； 美拉尼西亚弧， 由一 系列今天被肢解的岛弧组成， 位于新几内亚造山带 以北 ， 节段式的太平洋海洋板块边缘以内； 太平 洋板块和卡洛林板块( 行政上仅小部分属巴布亚新 几内亚) ， 分别俯冲于马努斯( Ma n u s ) 和基里耐劳海 沟之中。 巴布亚新几 内亚地质构造格架如图3 所示。 由该图可以看出， 在地质构造上， 巴布亚新几内亚 基本上分为3 个区片， 即南部的弗莱地台、 中部的 新几内亚造山带和北部的新几内亚群岛地体( 美拉 尼西亚弧 ) 。新几 内亚造 山带包括西部的巴布亚褶 皱带、 新几内亚逆冲带、 伯瓦尼一托里塞利地体及 第 3 3 卷 第 2 - 3 期 李文光等 ： 巴布亚新几内亚铜金矿床大地构造背景、 成因类型与成矿特征 表 1 巴布亚新几内亚大地构造单元划分( 据参考文献 1 】 编制) Ta b l e 1 Te c t o n i c e le me n t s a n d s u b e l e me n t s o f Pa p u a Ne w Gu in e a 大 造 次级大地构造单元 构造单元边界 备 注 早 兀 弗莱地台 与造山带以巴布亚 由澳大利亚克拉通基底和三 逆断层为界 叠纪新近纪盖层组成 西部造山带( 自南P ： I L ) ： 巴布亚褶皱带、 新几内亚逆冲带， 新几内亚逆断层 伯瓦尼一托里塞里地体和菲尼斯特 拉穆一马克汉 西、 东部以奥雷变形带为界 ， 亚 一 ： 姆断层 东部褶皱带 巴布亚逆断层 路易西亚德列岛、 伍德拉克盆 欧文斯坦利逆冲带- k ( 欧文斯坦利变质 B o g o r a 逆断层 地等 杂岩带+ 巴布亚超镁铁质岩带) 欧文斯坦利断裂系 巴布亚群岛 嚣 一 太平洋和卡 罗林板块 马努海沟和基里 行政上仅小部分属巴 耐劳海沟 布亚新几内亚 注： 带者为铜金矿床赋存的主要构造单元 为低硫化金一银矿床( 包括与钙一碱性火山岩伴生 的低硫化浅成低温热液型金一银矿床和与碱性火 成岩伴生的低硫化浅成低温热液型金矿床) 、 低硫 化金一银一贱金属矿床、 低硫化锡一银一贱金属矿 床和高硫化金一银一铜矿床( 包括具缝洞一强烈酸 淋滤残余石英核的高硫化金一银一铜矿床， 一般叫 做N a n s a ts u 型和具有叶腊石一绢云母蚀变的高硫化 金银一铜矿床) 。 巴布亚新几 内亚 的利希尔岛拉多拉木金矿床 和波尔盖拉金矿床就属于与碱性火成岩伴生的低 硫化浅成低温热液型金矿床。它们具有该类型矿 床的共同特征： 规模大且品位富； 与富钾碱性 火山岩或侵入岩伴生； 一般与碱性( 或橄榄玄粗 质) 斑岩铜矿体系有关 ； 热液蚀变带较窄和有 限； 成矿过程中有晚期岩浆流体参与的证据； 富含碲 ( 而其它浅成低温热液金矿床典型特征是 硒含量远大于碲 ) 。 在巴布亚新几内亚 ， 夕卡岩型、 斑岩型铜一金 矿床、 浅成低温热液型金银矿床均与一定的侵入 杂岩或斑岩体系有密切的时空成因关系。这种密 切的关系可用岩浆弧中不同铜一金一银矿化类型 的综合概念模式n 来表示( 图5 ) 。 3 主要成矿特征 巴布亚新几内亚铜金矿床主要成矿特征( 砂金矿 床除外) 见表2 。表2 列出了巴布亚新几内亚大多数 铜金矿床的矿床类型、 所属成矿区带、 储量( 或产量) 与品位、 主岩( h o s t r o c k s ) 地质特征、 矿石矿物学、 围岩 蚀变和控矿因素。为了便于对比， 印度尼西亚的埃尔 茨贝格东夕卡岩型铜金矿床也被列入其中。 第 3 3 卷 第 2 3 期 李文光等： 巴布亚新几内亚铜金矿床大地构造背景、 成因类型与成矿特征 ，蛙 嚣， 非 辎 皿 ，器 谣 删 咯 忙 嚆 ， 赋 瞵 ， 甘 1 27 7 ， n I 一 、 ， 、 、 、 ； 邕 娶餐餐一 哒 c 1 c l 一 非 诺 长 鹳 l 0 n - 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3 期 李文光等 ： 巴布亚新几内亚铜金矿床大地构造背景、 成因类型与成矿特征 2 8 1 6 F i n d l a y R H Co l l i s io n t e c t o n ic s o f n o r t h e rn P a p u a Ne w Gu i n e a ： k e y fie l d r e la t i o n s h i p s d e ma n d a n e w mo d e l M L o n d o n ： Ge o l o g i c a l S o c ie t y， Ame r ic a n S p e c ifl Pa p e rs， 2 0 0 3， 3 7 2 ： 2 9 1 3 0 7 【 7 Ro g e r s o n R， Mc Ke e C Ge o l o g y ， v o l c a n i s m a n d mi n e r a l d e p o s i t s o f P a p u a Ne w Gu i n e a C Hu g h a s F E Ge o l o gy o f t h e Min e r a l De p o s it s o f Au s t r a lia a n d Pa p u a Ne w Gu in e a Pa r k v il l ： Au s t r ala s ia n I n s t i t ut e o f M in in g a n d M e t a l l u r gy M o n o g r a p h S e ri e s ，1 9 9 0 ，1 4：1 6 8 9 1 7 01 8 De b M E p i t h e r mal Go l d De p o s i t s ： t h e i r c h a r a c t e ri s ti c s a n d mo d e h n g E B OL 】 ( 2 0 0 7 一O 1 2 5 ) 2 0 1 3 1 0 0 4 h t t p ： w ww t i b e t h o u s e in ， 2 0 1 2 ： 4 3 s l id e s 9 Wh i t e N C， P o i z a t V E p i t h e r mal d e p o s it s ：d i v e r s e s t y l e s ， d i v e r s e o ri gi n ? 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