铜矿床类型、特征及资源评价.ppt

第五章铜矿床类型 特征及资源评价 授课内容第一节铜矿资源概述第二节铜矿床的主要类型及其地质特征第三节我国铜矿地质及找矿问题 第一节铜矿资源概述 一 铜矿资源国内外资源概况分布二 铜的工业矿物 矿石类型及其工业要求三 铜的成矿地质作用 第一节铜矿资源概述 一 铜矿资源国内外资源概况分布1 世界资源概况铜矿资源丰富 现已探明储量为3 52亿吨 1999年 陆地资源有16亿吨深海结核含铜7亿吨储量较丰富的国家 智利 美国 前苏联 澳大利亚 赞比亚 秘鲁 扎伊尔 加拿大 菲律宾和波兰 储量最多的国家 智利和美国 分别占世界储量的23 7 和15 3 2 我国资源概况现已探明铜矿储量7299万吨 保有储量6243万吨 主要分布于江西 云南 西藏 2 50 吉黑东部等地区1996年统计 累计探明储量7299万吨 保有储量6243万吨 位居世界第三 其中江西 云南 西藏就占了全国总储量的1 2以上 二 铜的性质 用途和主要工业矿物 矿石类型及工业要求1 铜的性质与用途颜色 浅玫瑰色或暗红色 用途 铜可和许多金属化合制成合金 如Cu Sn青铜 Cu Zn黄铜 Cu Ni Zn白铜等 物理性质 导电率高 导热性强 延展性强 化学性质 铜是典型的亲硫元素2 主要工业矿物黄铜矿 斑铜矿和辉铜矿黄铜矿 CuFeS2 Cu 34 5 斑铜矿 Cu5FeS4 Cu 63 3 辉铜矿 Cu2S Cu 79 8 第一节铜矿资源概述 二 铜的性质 用途和主要工业矿物 矿石类型及工业要求3 矿石工业类型氧化矿石 氧化率 氧化铜占铜总量的百分数 30 混合矿石 氧化率10 30 硫化矿石 氧化率 10 4 工业要求 第一节铜矿资源概述 三 铜的成矿地质作用1 岩浆熔离成矿作用 基性 超基性岩形成的Cu Ni硫化物型矿床 2 岩浆热液成矿作用 中 酸性岩浆的铜在岩浆演化过程中少量可进入硅酸盐矿物 而大量进入热液中 并以热液成矿方式搬运 沉淀形成矿床 3 沉积成矿作用 在表生条件下 铜呈CuSO4溶液从风化壳中被搬运 当其汇聚到盆地的还原环境中 铜以硫化物形式发生沉淀 且多与砂 泥质物沉淀伴生 从而形成含铜砂页岩矿床或砂页岩型铜矿床 第一节铜矿资源概述 4 喷流沉积成矿作用 泛指不同成因的含矿热水在海底喷溢过程中 经充填 交代作用以及与冷海水之间的相互作用 使热水中所携带的物质组份分别在热液通道和海底沉淀下来而富集成矿的作用 5 表生成矿作用 铜的硫化物氧化形成易溶于H2O的CuSO4 遇碳酸盐可形成孔雀石 蓝铜矿等 干旱条件下 溶液中CuSO4易于过饱和而形成胆矾 铜绿矾等氧化型矿床 原生矿经氧化 可形成次生硫化物富集带 第一节铜矿资源概述 第二节铜矿床主要类型及其地质特征 一 铜矿类型二 主要铜矿床类型的地质特征 一 铜矿类型根据成矿作用 可划分五种主要类型1 铜镍硫化物型铜矿床2 斑岩型 细脉浸染型 铜矿床3 矽卡岩型铜矿床4 块状硫化物型铜矿床5 砂页岩型铜矿床 第二节铜矿床主要类型及其地质特征 一 铜镍硫化物型铜矿床 1 概述 国外 该类矿床占总储量的3 1 但个别国家此类矿床却十分重要 超大型矿床 如 前苏联铜镍硫化物矿床 30 6 加拿大肖德贝里铜镍硫化物矿床 1千万吨 中国此类矿床约占6 7 主要矿床有 金川 90 四川力马河 吉林红旗岭等2 地质特征 1 构造位置地台边缘或地台内的构造活动带 2 断裂控矿含矿岩体一般受深断裂控制并成带分布 二 主要铜矿床类型的地质特征 第二节铜矿床主要类型及其地质特征 3 含矿岩体含矿岩体常呈岩床 岩盘状 少数岩体呈岩墙状 Mg Fe 5 7 岩体分异良好 自下而上为纯橄榄岩 辉橄岩 橄辉岩 辉石岩 辉长岩等 其中纯橄榄岩相和辉石橄榄岩相是主要的含矿层位 4 矿石特征矿石矿物 磁黄铁矿 黄铜矿 镍黄铁矿 次为方黄铜矿 黑铜矿 含镍黄铜矿等 矿石组构 矿石常具有海绵陨铁结构 浸染状构造为主 有少量块状构造 矿石成分 品位高者达1 3 Ni Cu之比一般3 3 5 除铜 镍外 还有Co Pt Pd Ru Au Ag Sc Te等伴生 一 铜镍硫化物型铜矿床 第二节铜矿床主要类型及其地质特征 全球背景下与镁铁质 超镁铁质岩有关的岩浆硫化物矿床 萨德贝里矿区地质图 1340Km2 与辉长岩有关的矿床 苏长岩型矿床 区域地质图 辉长辉绿岩 岩体体积 岩体体积1 Ni 2000万吨Cu 3000万吨 苦橄岩 辉长岩 辉绿岩岩床 苦橄岩型矿床 金川 1 34Km2 岩体面积1 34Km2Ni550万吨Cu350万吨 自下而上为纯橄榄岩 二辉橄榄岩 斜长二辉橄榄岩 二辉橄榄 红旗岭铜镍硫化物矿床 岩体14线和22线剖面图 1号岩体地质图岩性 由上而下为辉长岩 古铜辉岩 橄榄岩和橄辉岩为主的底部含矿岩相 前三个岩相为渐变过渡关系 而橄榄岩和底部含矿岩相界线清楚 七号岩体 含矿岩相为顽火辉石岩 少量苏长岩 后者只在边部 下部见辉橄岩 橄榄岩 晚期见有发育斜长岩脉和细粒闪长岩脉等 二 斑岩型 细脉浸染型 铜矿床 1 概述该类矿床是最主要工业类型铜矿床 世界上50 以上铜来自斑岩型矿床 国内探明储量的41 来自此类矿床 其特征为规模大 品位中 低 伴生元素多 埋藏浅 2 地质特征 1 构造位置大陆边缘造山带 受深断裂及区域性断裂控制 2 成矿岩体多为钙碱性岩类 主要岩性有石英闪长斑岩 二长斑岩 石英二长斑岩 花岗闪长斑岩等 3 矿体产状多产于斑岩体内或外接触带两侧及围岩中 边界不清 靠品位圈定 4 矿石特征矿石成分 主要有黄铜矿 辉钼矿 次为斑铜矿 辉铜矿 铜蓝 黝铜矿 砷黝铜矿 伴生有方铅矿 闪锌矿及金 银 铋矿物 5 矿石的典型构造细脉状和浸染状构造 二者往往相伴产出或有规律地过渡 二 斑岩型 细脉浸染型 铜矿床 6 矿化分带性由岩体深部和内部向外依次为 Mo Cu Mo Cu Pb Zn Au Ag 斑岩型矿床典型矿石构造及其分带示意图 7 蚀变分带由岩体中心向外依次为 钾化带 似千枚岩带 泥化带 青磐岩化带 3 矿床组合常与矽卡岩型铜矿 脉状Cu Pb Zn矿床空间上相伴生 4 成矿模式和成矿过程板块俯冲成矿模式形成过程是上升岩浆热液经二次飞腾作用而成矿的 可能与流循环地下水发生混合 地下水不仅提供了部分成矿物质 而且由于其富含Na Cl Ca2 等组份 还促进了矿石的沉淀和堆积 MapshowingthedistributionofporphyryinNorthandSouthAmerican 德兴斑岩型铜矿 地层 前震旦系九岭群九都组一套浅变质岩系 构造 东西向和北东向两组构造交汇处是控岩和控矿的主要构造 岩浆岩 燕山早期的花岗闪长斑岩 与铜矿关系极为密切 石英闪长玢岩 花岗斑岩及英安斑岩 朱砂红中型铜矿铜厂特大型铜矿富家坞特大型铜 钼矿 出露面积0 1 1km2 北西西向延长达7km 南北向宽3km 蚀变矿化面积20km2 可分为三个矿区 即 矿体特征1 矿体均产于斑岩体内 外接触带的强弱蚀变带中 2 主矿体往往分布在与斑岩岩株上盘两侧 尤以岩株倾角平缓处 3 各斑岩体中的矿体呈空心筒状 向北西向倾伏并向南东向超覆 4 蚀变千枚岩和蚀变花岗闪长斑岩中形成平缓状主矿体 西藏玉龙 斑岩小岩体 面积0 64Km2 围岩 三叠纪砂页岩 灰岩 据陈毓川 朱裕生 1993 0 64km2 斜长花岗斑岩 0 05Km2 据刘德权 陈毓川 王登红等 2003 三 矽卡岩型铜矿床 1 资源概况储量 占国内铜矿总储量的27 规模 小 但矿石品位高 一般1 1 5 富矿储量占我国之首 伴生有益组分 含Fe Au Ag Co Mo Pb Zn S Se Te等多种可综合利用组分 2 伴生矿床常与斑岩型铜钼 矽卡岩铁矿床伴生3 形成地域和时间环太平洋成矿带是世界上矽卡岩型铜矿床分布的主要成矿带 中 新生代是世界上矽卡岩型铜矿形成的主要成矿期 4 地质特征 1 构造位置 大陆边缘造山带 2 矿体分布 中酸性侵入体与碳酸盐岩接触带 由侵入接触交代和多阶段矿化形成 3 侵入体岩石类型 钙碱性花岗闪长岩到石英二长岩 石英闪长岩等岩株 4 岩体成分与矿化类型有一定程度的专属关系 表现为随岩体酸性程度增高 矿化类型由铜铁 铜 铜钼 铜铅锌 铜锡型矿床过渡转变 5 围岩 主要为碳酸盐岩 少数为钙质火山岩 三 矽卡岩型铜矿床 6 矿化蚀变及分带矿化滞后于矽卡岩化 并经历早期的矽卡岩化 氧化物 晚期矽卡岩化 硫化物 碳酸盐等成矿阶段 矽卡岩形成温度500 350 成矿温度400 200 矿化蚀变常具分带性 并迭加发育晚期蚀变 矽卡岩组合比较复杂 矽卡岩矿物常有明显的分带特点 7 矿体有时构成致密块状硫化矿体 有时呈浸染状分布干矽卡岩中或磁铁矿矿体中 矿体一般呈不规则状 脉状 透镜状等 8 矿石矿物主要为黄铜矿 斑铜矿 次为磁铁矿 黄铁矿 少量磁黄铁矿 辉钼矿等 三 矽卡岩型铜矿床 寿王坟铜矿床剖面示意图 姚凤良等 1983 l 白云岩 2 花岗闪长岩 3 矽卡岩 4 角岩 5 铁矿体 6 铜矿体 7 岩脉 矿床是在花岗闪长岩与中元古界蓟县群雾迷山组白云质灰岩 白云岩接触交代而形成的 花岗闪长岩沿背斜轴向断裂侵入 在背斜南翼接触带形成矽卡岩和矿化 矿体产状和围岩近似 近东西走向 南倾斜 倾角45 80 分布和形态 主要与围岩的产状和接触带的构造特征密切相关 矿床 有Fe Cu Mo三种矿化 均可圈出独立矿体 铜矿化 与透辉石矽卡岩关系密切 铁矿化 与硅镁石 透辉石矽卡岩相伴产出 铁和铜矿化 往往组成一个统一的铁铜矿体 寿王坟铜矿床 四 块状硫化物型铜矿床 该类矿床占世界铜矿储量的8 8 国内则约占5 5 1 概念 泛指不同成因的 含矿 热水在喷流沉积过程使热水中的矿质富集并形成的矿床 现在一般称之为 喷流沉积矿床 英文 Exhalativesedimentarydeposit 简写 Sedex对这类矿床的称谓还不统一 不同的学者曾冠以不同的名称 如 喷气矿床 喷流矿床 喷流沉积矿床 喷流热水沉积矿床 热水沉积矿床 和 块状硫化物矿床 等 2 块状硫化物矿床分类有三种分类 具体如下 A 成因分类 Sawkins 1976 1984 I 塞浦路斯型 产在洋中脊部位的蛇绿岩带上部低钾玄武岩中 II 黑矿型 矿床产在会聚板块边缘的长英质钙碱性火山岩中 III 别子型 产在碎屑沉积岩和镁铁质火山岩中 形成于弧前海沟或不明确的板块构造环境 IV 沙利文型 大陆裂谷晚阶段形成的沉积块状硫化物矿床 前三类富铜 四 块状硫化物型铜矿床 B 简单分类Misra 2000 在前人分类的基础上 按容矿岩石将块状硫化物矿床分为两类 第I类 主要产在火山岩中 称为与火山岩有关的块状硫化物矿床英文 volcanic associatedmassivesulfidedeposits VMS型 不同于前人火山成因块状硫化物矿床 第II类 主要产在沉积岩中 称为以沉积岩为容矿岩石的块状硫化物矿床英文 Sediment hostedMassiveSulfidedeposits SMS型C 矿床学教程 建立了如下分类方案 四 块状硫化物型铜矿床 黑矿型特征 1 形成环境形成于会聚板块边缘的岛弧火山带和弧后盆地 2 容矿岩石为拉斑玄武岩 钙碱性熔岩套及火成碎屑岩 3 矿体上部矿体为层状 下部矿体为网脉状 细脉状 角砾状 4 矿石类型具分带现象 自上而下依次为 黑矿 方铅矿 闪锌矿 黄矿 黄铁矿 黄铜矿 硅矿 强硅化岩石中的网脉状 角砾状黄铁矿 黄铜矿 5 成矿元素组合Cu Pb Zn 有时富Ag Au 6 形成时代早元古代 奥陶纪 中生代 第三纪 典型矿床 日本黑矿 普雷斯科特 芒特艾萨 新不伦瑞克 东沙斯塔等 作业1 阅读该图解 论述成矿地质过程 塞浦路斯型 1 形成环境主要产于洋中脊蛇绿岩套上部低钾枕状玄武岩中 2 矿体特征上部层状矿体 含化石 和下部网脉状矿体 3 矿石矿石层状矿石只要是黄铁矿 黄铜矿 闪锌矿等 网脉状矿石中矿石矿物主要有黄铁矿 磁黄铁矿 以及少量黄铜矿和闪锌矿 有少量Co Au Ag 4 蚀变细脉带中的长石常被蚀变 蚀变包括硅化 绿泥石化等 另有少量泥化 5 形成时代主要为寒武 奥陶纪以及中生代 典型矿床 塞浦路斯 危地马拉 加拿大纽芬兰York港 美国俄勒冈Turner Albright等 别子型 1 形成环境 主要产于板块交界处尤其是弧前海沟中 2 容矿岩石 包括拉斑玄武岩 安山质凝灰岩和角砾岩 陆源碎屑沉积岩 杂砂岩 局部为黑色页岩 3 矿体 呈层状 板状 与围岩产状一致 4 矿石类型 细粒 块状 薄层状矿石 有胶状和草莓状结构的黄铁矿 还有角砾状和细脉状矿石 5 矿石矿物 黄铁矿 黄铜矿 磁黄铁矿 闪锌矿等 有用元素组合为Cu Zn Au 6 成矿时代 主要为元古代 古生代以及中生代 典型矿床 加拿大基瓦丁 辽宁红透山 日本别子 西班牙 葡萄牙的里奥 廷托 甘肃白银厂 白银厂铜矿床 1 似层状矿体 似层状 产状与含矿层位片理基本一致 走向呈110 140 倾角50 80 主矿体以透镜状 透镜状及似层状为主 最长达1000m 垂向延深300 500m 2 脉状矿体 脉状矿体次之 产状复杂 较规则大脉走向长数10米至数百米 宽1 5m 白银厂铜矿床 矿石特征矿石矿物组成 主要黄铁矿 黄铜矿 次要闪锌矿 方铅矿 黑黝铜矿等矿石组构矿石结构 自形 半自形及他形晶粒结构等原生结构为主 还有变质结构 交代结构 矿石构造 块状 浸染状 其次为条带状 网脉状 脉状 角砾状等 矿床成因块状硫化物矿床 VMS VolcanogenicMassiveSulfideDeposit 亚类 别子型 Besshitype 五 砂页岩型铜矿床 1 概述在表生条件下 铜一般呈CuSO4溶液从风化壳中被搬运出去 当其汇聚到盆地中的还原环境中时 由于H2S的存在 铜易发生沉淀和集中 由这种方式沉淀的矿质多与砂 泥质物伴生 成岩后为含铜砂页岩矿床或砂页岩型铜矿床 这类矿床一般规模大 是主要的铜矿床类型之一 国外该类矿床占Cu总储量的28 国内该类矿床占Cu储量的10 2 典型矿床最著名的德国曼斯费尔德 含铜砂页型 赞比亚铜矿带 含铜砂岩型 等 我国云南东川 鄂西三叠系巴东组的粉砂质灰岩 泥灰岩中的铜矿床等 3 矿床特点 1 含矿岩系颜色很杂 一般产在灰色层和紫色层中 灰色层中一般含有较多的有机质和植物残骸以及黄铁矿微粒 无疑是还原环境的产物 2 矿体形态呈层状 透镜状 厚度不大 但层位稳定 3 矿石矿物主要有辉铜矿 斑铜矿 黄铜矿 黄铁矿等 矿物颗粒细小 显微球粒结构普遍 赞比亚巨型铜矿带铜 钴矿床 赞比亚 Cu在美国和智利之后 居第三位 钴的产量分别为第一位和第二位 跨越赞比亚和扎伊尔边界铜和钴品位高 辉铜矿 斑铜矿 黄铜矿 黄铁矿 五 我国铜矿资源评价 1 时空分布国内铜成矿作用从元古代持续到喜山期 形成长江中下游 川南 滇中 甘肃金川 白银 山西中条山及西藏昌都等五个铜成矿集中区 2 铜矿资源特点 1 矿床类型主要有斑岩型 矽卡岩型 沉积层状型 火山沉积型及铜镍硫化物型 其所占储量比例分别为