甲玛与世界级铜矿的初步对比及下一步找矿工作建议

西藏甲玛铜多金属矿床随着勘探工作的深入取得重大成果，已成为冈底斯斑岩铜矿带内最重要的大型矿床之一。通过对世界级铜矿含义的解析，与北美、南美、环太平洋西南部及其他主要产区的世界级铜矿进行对比，认为甲玛铜多金属矿床以矽卡岩型、斑岩型和角岩型三位一体、形成于晚第三纪青藏高原隆升阶段为显著特点，具有成为世界级铜、金、银、钼多金属矿床的潜力。在下一步的勘查过程中，需要进一步加强对矽卡岩型铜矿石成矿机制的研究和勘探，加强隐伏岩体含矿性的研究与评价，加强铜、金、银、钼多种金属物质大规模聚集的成矿机制的研究，并需要打破“热液矿床大不了”的潜意识，建立起新的资源评价体系。

关键词 地质学；世界级铜矿；甲玛；北美；南美；环太平洋；冈底斯

随着地质找矿工作的深入，中国近年来在铜矿勘查方面取得的成果有目共睹。尽管如此，随着国民经济的快速发展，中国仍然是铜的进口大国。寻找更多、更大、更好的铜矿，依然是中国地质工作者当前面临的艰巨任务。

位于青藏高原的甲玛铜多金属矿床就是近年来取得重要进展的大型铜矿之一。从2008年初的铅锌资源量108万吨，到2010年10月初的铜当量数百万吨，可谓是中国铜矿勘探史上的奇迹。那么，甲玛是否具备世界级铜矿的可能性呢？本文将甲玛矿床与世界上几个重要的铜矿进行了对比，结合铜矿成矿理论方面的新认识，对这一问题进行了初步探讨，为下一步的勘查工作提供一些依据。

对自然界的客观事物进行分类，是自然科学工作的最高层次之一，只有全面认识了所研究的客观事物的各个方面才有可能对其实现科学的分类。矿床分类也是如此，不同的专家和部门从不同的角度，对同一类事物（矿床）提出了不同的分类方案。比如，仅就铜矿而言，从事采选冶的工业部门早在50多年前就提出了较为成熟的铜矿床工业类型；从事成矿理论研究的专家侧重于矿床的成因类型；从事大地构造研究的专家自板块构造学说兴起之后又提出了矿床的大地构造环境分类；从事区域成矿规律研究的专家也提出了成矿系列的划分方案（成矿系列也是矿床的一种自然分类）；近年来，由于地质找矿工作的需要，从事成矿预测的专家又从新的角度提出了铜矿床的预测类型划分方案。那么，甲玛矿床究竟属于哪种类型呢？从成因的角度，它无疑属于热液型矿床的大类；从成矿系列的角度，它属于青藏高原核心部位冈底斯成矿带与新生代中酸性岩浆活动有关的铜多金属成矿系列；从采矿、选矿和冶炼的角度，对甲玛矿床的类型归属则出现了不同的看法，即究竟是矽卡岩型，还是斑岩型或者是角岩型，或者是“矽卡岩-斑岩-角岩”三位一体型？对于这一工业类型的准确定位，将对今后勘查工作的部署起到决定性的影响：即如果是矽卡岩型为主，则以接触带为主要的勘查方向；以角岩型为主，‚则以外接触带为主要勘查方向；以斑岩型为主，则以内接触带（岩体）为主要勘查方向。

而从甲玛矿床目前已控制的矿化格局来看，无论是角岩、矽卡岩还是斑岩，都是不可忽视的，各类矿石所蕴藏的资源量都是巨大的。矽卡岩和角岩毫无疑问已经通过钻探有了初步的控制，斑岩体或者隐伏岩体在2010年施工的钻孔中也已经揭露，只是由于埋藏较深，目前还不能控制其空间分布范围，但中酸性岩体的存在则是毫无疑问的。比如，ZK813钻孔在大约582m 以下的深度，不但见到了斑岩体，而且见到了斑岩本身被网脉状石榴子石等矽卡岩矿物交代的现象（图1），即形成了内矽卡岩带。更有意义的是，在这样的深度，岩体中仍然存在张性裂隙，裂隙中充填有辉钼矿石英脉（图2），说明在岩体之后仍然有成矿作用发生，甚至在深部还存在更晚的岩浆活动，也就是说‚岩体之下还有与成矿作用有关的隐伏岩体。

总而言之，甲玛矿床在成因上属于岩浆热液型铜矿的大范畴；在构造上与青藏高原的隆升演化历史密不可分；在工业上属于多类型组合；从预测的角度可以建立一个独立的“甲玛式”铜多金属矿产资源预测类型，对应于成矿系列中的“甲玛式” 矿床式。所谓的“甲玛式”铜多金属矿床，就是指产于冈底斯成矿带，与新生代中酸性岩浆活动密切相关，矽卡岩、角岩和斑岩型矿石三位一体的铜多金属矿床类型。就目前的研究程度而言，甲玛式铜多金属矿床与驱龙式铜多金属矿床属于同一个矿床成矿系列，但可作为两个矿床式，其主要区别在于，驱龙式以斑岩型矿石为主，甲玛式则以矽卡岩型矿石为主，但并不排除在驱龙地区存在矽卡岩型和角岩型矿石，也不排除在甲玛矿区存在可与驱龙相比肩的斑岩型矿石资源量的可能性。

既然甲玛式铜多金属矿床属于热液型矿床，在一般人的印象中，热液型矿床似乎“长不大”。那么，有必要将甲玛矿床与世界上一些重要铜矿床进行一下对比。首先要探讨一个概念，什么是世界级铜矿？迄今，尚无人对此下一个大家都能接受的法定性定义。Laznicka（1999）、裴荣富等（1998）把千万吨级以上的铜矿归属于世界最大铜矿之列。陈毓川等（1994）、涂光炽（2000）把金属储量超过大型矿床储量下限数倍至数十倍的巨大规模矿床，称为超大型矿床，并且把中国大型矿床储量下限的5倍作为超大型矿床的储量下限。

本文认为，可以从不同的角度对世界级铜矿下不同的定义，如，从资源量的角度（资源量大者不一定品位高）、从目前产量的角度（产量最大者不一定资源量也最大）、从全球构造背景的角度、从成矿理论研究重要性的角度等等，都可以给出不同的界定，但一般要综合考虑各种因素，其中，资源量无疑是最重要的一个指标。考虑到目前对世界级铜矿并无明确的概念性界定和量化指标，为讨论方便，本文取探明铜资源量千万吨以上者来讨论。严格来说，资源量稍不足千万吨，但其他因素特别重要者亦可归入世界级铜矿的行列。比如，俄罗斯的诺里尔斯克矿床，虽然其铜金属储量不到千万吨（912万吨，转引自施俊法等，2006），但毫无疑问是一个世界级铜镍矿。就矽卡岩型铜矿床而言，世界上也很少有超过200万吨金属量者，因此，完全可以把500万吨储量尺度的矽卡岩型铜矿也纳入世界级铜矿之列。表1为世界上最重要的500万吨以上铜矿的品位／吨位资料。由表1可见，这些铜矿在成因上属于不同类型，在成矿背景上分布于全球不同的构造背景，具有一定的代表性。已知的这些世界级铜矿，主要分布在环太平洋成矿域，而同样属于以新生代成矿为特色的特提斯-喜马拉雅成矿域则罕见世界级铜矿，仅有伊朗的 Sar Cheshmeh 和巴基斯坦的 Reko Diq。伊朗的Sar Cheshmeh 斑岩铜矿的成矿时代与甲玛铜矿相似，均属于中新世，且矿石矿物也以黄铜矿和辉钼矿为主，与石英脉关系密切。

因此，冈底斯成矿带中驱龙、甲玛等铜矿的发现无疑是弥补了青藏高原内的空缺，对于重新认识世界铜矿的分布格局具有重要意义。从这一角度看，驱龙和甲玛矿床无疑具有世界级铜矿的战略地位。

北美的世界级铜矿主要集中在美国西南部（包括宾厄姆、比尤特、莫伦锡、萨福德、圣马纽埃-卡拉马祖、圣塔里塔、雷伊、特温比尤特斯、迈阿密和卡塞格伦德等），邻近巴拿马的塞罗科罗拉多和墨西哥的卡纳内阿也都是千万吨级的世界级铜矿。这些矿床以斑岩型为主，也常见矽卡岩型〔如亚利桑那州的比尤特、莱克肖（Lakeshore）、萨佛德地区（Safford district）等〕，并且常常是出现多种金属元素组合，金、银、铅锌等的储量也相当大，如比尤特的 Ag 金属量是4211t、莫伦锡的 Ag 金属量是2000t、席尔维塔（Helvetia）的 Ag 金属量是2826 t^? 。钼是常见元素，一般不超过5万吨，但可以形成独立的世界级斑岩钼矿（如 Climax）。金也常见，一般也不超过10t，但在铜多金属矿集区北部的卡林地区形成了以金为主的世界级金矿矿集区。

北美西南部的世界级铜矿主要形成于拉拉米期，相当于燕山晚期－喜马拉雅早期，同位素年龄为73～53 Ma，明显早于同一地区斑岩钼矿、卡林型金矿的成矿期（Climax 的成矿期集中在33～24 Ma 的早第三纪晚期）。这一时期在区域构造上具有特殊性，最明显的是不同于南美的板块俯冲构造环境，而是以地壳的区域性整体升降（科罗拉多高原）为特色，古生代以来的地层无论是在区域上（如大峡谷切割出来的剖面）还是在矿区（如 Ray 斑岩铜矿区。图3‚图4）都可以看到是水平产出的，没有明显的大型区域性变形构造（如褶皱）。Ray 铜矿位于美国西南部亚利桑那州 Ray 县Mineral River 地区，位于凤凰城东南约75英里处。一般认为，1905年发现的 Bingham 是第一个斑岩铜矿，但早在1870年就将 Ray 作为一个含银铜矿区进行了勘查，直到1906年由 Ray 铜业债券公司找到含铜2％ 的矿床。近百年来，该矿床虽然几易其主，但开采工作一直没有中断，到1981年已累计开采了32 750∙7万吨矿石，约合铜278∙4万吨、钼3275吨、银301吨、金2吨。1989年以前探明和开采的储量是630万吨铜‚平均品位0∙79％。与其他斑岩铜矿不同的是，Ray 矿区的绝大部分铜矿资源并不赋存于斑岩体本身，而是赋存在围岩中。

相比之下，甲玛铜多金属矿区目前已控制的资源量主要赋存在矽卡岩体中，矽卡岩作为一个整体由钻孔控制的面积达数平方公里，厚度可达百米以上，已经成为中国最大的矽卡岩型铜矿之一。在甲玛矿区‚地表出露的斑岩体规模很小，类似于 Ray；深部亦已找到斑岩体，也含矿。甲玛矿床这种矽卡岩型＋斑岩型矿石的组合特征与北美类似‚除了铜之外，铅-锌-银-钼的多矿种组合也与北美类似，但成矿时代（中新世）明显晚于北美的拉拉米期，其青藏高原区域性陆内隆升（造原运动）的构造背景与北美科罗拉多高原相比，则既有共性也有个性。

南美超过500万吨级的铜矿主要分布于安第斯造山带，其成矿时代集中在44～36 Ma 的早第三纪中期，，明显晚于北美的拉拉米期（65 Ma 前后）。甲玛矿床的成矿时代（集中在16～14 Ma 的晚第三纪）显然晚于南美斑岩铜矿20～30 Ma，更晚于北美的斑岩铜矿（晚40Ma 以上）。

在构造背景上，安第斯造山带目前仍处于太平洋板块向南美大陆俯冲的构造体制下，总体上处于大尺度的挤压应力状态，但不排除阶段性的、局部的拉张或应力短期集中释放的可能性。因此，南美的斑岩型铜矿一直被认作是洋陆俯冲机制的产物。有趣的是，安第斯成矿带内的斑岩铜矿虽然呈 NS 向分布，但其中部的楚基卡玛塔、拉埃斯康迪达和埃尔阿布拉等3个最大的千万吨级的斑岩铜矿不仅比南端和北段的同类矿床年轻得多（晚可达10 Ma），而且，其成矿流体的锶初始值也明显偏低（图5）。这可能说明在板块俯冲机制下，对于铜资源的大规模聚集来说还有其他的制约因素? 。南美安第斯造山带的板块俯冲并非只在44～32 Ma 之间发生，即板块在44Ma 之前、32Ma 之后照样发生着俯冲，但为什么44Ma 之前、32Ma 之后均无相当规模的超大型斑岩铜矿产生呢？为探讨其原因，王登红等（2005）曾提出存在地幔柱影响的可能性。与此不同，甲玛铜矿形成于16～14Ma 的晚第三纪，此时，特提斯洋已基本消失，印度大陆和欧亚大陆已完成全面对接，大地构造演化进入陆-陆俯冲和地壳全面增厚、喜马拉雅山脉持续隆升（由山脉变为高原）的阶段，迄今尚未发现地幔柱影响成矿的明显线索，其成矿流体和成矿金属物质的来源虽然尚未完全查明，但总体上以壳源为主。其矿石中铂族元素的含量很低〔即使是矽卡岩型矿石，其 Pt 含量一般也不超过地壳丰度（5 ×10⁹）〕，低于长江中下游矽卡岩型铜矿约1个数量级（23×10－9～34×10^－9）。

环太平洋成矿域西南部地区主要指印度尼西亚、菲律宾、巴布亚新几内亚等地。印度尼西亚的格拉斯贝格（Grasberg）1995年时已控制的铜资源量达2142万吨（平均品位1∙26％，如果以平均品位1∙1％圈定则可达2761万吨），此后，资源量不断增加；库辛利尔（Kucing Liar）的铜储量为653∙7万吨（平均品位1∙31％）；巴图黑教（Batu Hijau）1991年已控制的铜资源量为 500 万吨，但品位偏低 （0∙45％ ～ 0∙8％）。菲律宾的坦帕坎（Tampakan）也达1200万吨铜储量，但品位只有0∙48％；著名的远东南（Far South East）的铜储量为420万吨（平均品位0∙81％）。总体来看，东南亚地区斑岩铜矿的规模和品位变化较大，普遍伴生金，金的储量往往在百吨以上，如格拉斯贝格有2610t 金（平均品位1∙04g／t），库辛利尔有588∙8t 金（平均品位1∙18g／ t），巴图黑教有金455t（平均品位0∙7g／t），菲律宾远东南有440t 金（平均品位1∙24g／t），坦帕坎有346t 金（平均品位0∙35g／t）。金和铜的地位几乎同等重要，其储量比可达1∶10000‚远高于南美，这是环太平洋成矿域西南部的一个显著特点。此外，这些矿床主要形成于新生代晚期甚至主要形成于第四纪（格拉斯贝格的成岩年龄为3∙23～2∙83Ma）^? ；与成矿关系密切的除了被破碎的斑状石英二长岩之外，火山机构及与之相关的粗面安山岩、凝灰岩和角砾岩组合也是其区别于北美和南美斑岩铜矿的显著特征之一。

甲玛矿区目前已探明的铜、金、银、钼金属量分别大于450万吨、100吨、6000吨和45万吨^? ，其中矽卡岩型矿石占了一半以上。诚然，随着深部找矿进展和甲玛矿区西部闪长玢岩中独立金矿体的发现，不同矿种的资源比例和矿床特征会发生变化，但矽卡岩型矿石占有重要地位、成矿时代偏早、且火山机构欠发育等，是甲玛矿床与环太平洋成矿域西南部斑岩型铜金矿的显著区别。

除了与环太平洋成矿域的斑岩铜矿在成因类型（非斑岩型、矽卡岩型）、成矿构造背景（非洋陆碰撞或板块俯冲环境）和成矿时代（非中-新生代）等方面具有明显的可比性之外，甲玛铜多金属矿床与其他地区的世界级铜矿差别明显，不具可比性。比如，加拿大的肖德贝里和俄罗斯的诺里尔斯克均存在近千万吨级的岩浆型铜矿，但它们都属于与基性-超基性岩浆活动有关的铜镍硫化物型矿床，与镍和铂族元素共生，可能与地幔柱有关；北美五大湖区的玄武岩型铜矿属于自然铜矿床（Keweenaw 有800万吨铜），与元古代的大陆溢流型玄武岩有关；广泛分布于非洲、欧洲和美洲的砂页岩型铜矿也存在世界级铜矿，如扎伊尔的 Kolwezi 含铜3500万吨，平均品位达3∙5％；澳大利亚的奥林匹克坝铜多金属矿床，与甲玛矿床也明显不同。

值得注意的是，中亚成矿域的斑岩型铜矿，如乌兹别克斯坦的卡利马克尔和哈萨克斯坦的科翁腊德、阿克托，虽然成矿时代不同（中亚的斑岩铜矿主要形成于石炭纪），但类型和构造环境具有可比性。尤其值得注意的是，中亚成矿域不但存在斑岩型铜矿，而且存在世界级的砂页岩型铜矿和规模巨大的块状硫化物型铜矿，而砂页岩型铜矿和块状硫化物型铜矿在冈底斯成矿带目前还是空白，需要在今后的工作中加以特别的关注。

总体来看，世界上最重要的铜矿在空间上主要分布在环太平洋成矿域、古亚洲（中亚）成矿域和特提斯-喜马拉雅成矿域，在时间上，主要形成于新生代（表2），矿石工业类型以斑岩型为主。甲玛式铜多金属矿床位于特提斯-喜马拉雅成矿域，形成于新生代的晚第三纪，矿石类型则以矽卡岩型为主，角岩型和斑岩型也很重要。考虑到其勘查工作尚未结束，深部斑岩型矿石的找矿前景良好，因此，该矿床一方面具有扩大资源量、达到世界级铜多金属矿床的潜力，另一方面也为冈底斯成矿带的地质找矿工作提供了新的范例。以下几点在今后的工作中值得注意：

（1） 加强对矽卡岩型铜矿成矿机制的研究和勘探 一般认为矽卡岩型铜矿规模不大，与斑岩型铜矿无法相比（长江中下游的武山、城门山、铜录山等典型的矽卡岩型铜矿均不超过200万吨铜金属量）。甲玛矿床目前已控制的矽卡岩型铜矿石的铜金属量已达290万吨，因此，它是中国目前最大的矽卡岩型铜矿。由于矽卡岩型铜矿石品位高，采选冶相对容易，经济效益明显高于斑岩型，在青藏高原地区，这无疑是最理想的铜矿类型。在甲玛矿区，林布宗组砂板岩、角岩在一定程度上起到了阻挡层的作用，其下的多底沟组灰岩易于被岩浆热液交代而形成矽卡岩；林布宗组与多底沟组之间的层间破碎带则有利于成矿流体的运移和成矿物质的聚集。正是这样独特的围岩与构造配置，为甲玛式矽卡岩型铜矿石的形成提供了有利条件。这样的成矿条件不可能仅局限于目前探矿权的范围内，在其他地区也可能同样存在，因此，在区域上具有重要指导意义。

（2） 加强隐伏岩体含矿性的研究与评价   尽管有利围岩与层间破碎带的耦合在区域上具有普遍性，但矿床始终具有局限性分布的特点，其根本原因还是岩浆岩体的存在与否。冈底斯成矿带内岩浆岩分布广泛，哪些与成矿有关，哪些与成矿无关，需要深入研究。在甲玛矿区，岩浆岩类型较齐全，酸性、中酸性、中基性和基性岩均有，钻孔揭露的岩体本身也已发生矿化，因此，究竟哪类岩浆岩是成矿的根本原因（成矿的发动机），分布在哪里，面积多大，含矿性好坏，均尚未查清。从角岩化范围和厚度看，深部的隐伏岩体应该是比较大的，但由于深度加大之后钻探技术的局限而难以全面揭露隐伏岩体的空间分布范围，这就更需要加强对已有岩体含矿性的评价研究，查明岩浆活动的期次及各期次岩浆岩对于成矿的贡献，进而锁定最佳部位。以此为核心来部署钻孔，将使勘探工作的目标更加明确。

（3） 加强成矿机制的研究 即使外部条件优越，若无充足的成矿物质供应和有利的成矿物质聚集环境，要达到世界级铜矿的规模也是困难的。世界上不同地区的斑岩铜矿和矽卡岩型铜矿，虽在类型、时代和构造环境等方面有一定的可比性，但往往在矿床规模和品级方面差别很大，其原因就在于每个世界级铜矿各有各的成矿条件和成矿机制，即成矿作用必然性与成矿条件偶然性的不同组合导致了矿床特征的千差万别。那么，决定甲玛式铜多金属矿床形成与否、规模大小、品位高低的关键性因素又是什么呢？除了有利的围岩、构造和岩浆岩条件之外，到底有多少铜、金、银、铅锌、钼、钨等成矿物质聚集于此，则是更大的问题。对此，目前还无法回答，需要综合分析深入研究，但无疑是不可避免的重大问题。

（4） 破除对热液矿床的偏见，建立新的资源评价体系 毫无疑问，热液型矿床是可以形成世界级铜矿的，那么，除了寻找斑岩体之外，控制热液型成矿的各种机制和条件，都应该作为今后资源评价的因素。作为世界上最大的斑岩铜矿之一，控制楚基卡玛塔最终形成的因素已不仅仅是斑岩体，近 NS 向的区域性断裂对成矿所起的作用亦不可低估。江西德兴矿田的几个斑岩型铜矿也都就位于 NE 向和NW 向断裂带的交汇部位。成矿流体锶初始值普遍低于0．706，说明有幔源成矿流体的介入；而铜又是地幔或幔源岩石中富集、壳源岩石中贫化的元素。因此，世界级铜矿的形成，也可看成是壳幔尺度地质流体大规模成矿的结果，即“大热液成大矿”。

总之，甲玛铜多金属矿床目前尚未结束勘探，其资源量仍在大幅增加，不但具有成为世界级铜矿的可能性，而且以其铜-钼-金-银-铅锌多矿种组合、矽卡岩型-斑岩型-角岩型三位一体、成矿时代（晚第三纪）早于环太平洋成矿域西南部而晚于北美（拉拉米期）和南美（早第三纪）为特点，成矿构造背景属于青藏高原基本形成的整体隆升时期‚不同于南美和环太平洋成矿域西南部，而与北美科罗拉多高原有一定的可比性。