区域成矿背景及成因类型分析

（一）区域成矿背景

南美洲铜矿主要发育在安第斯造山带和南美地台卡拉加斯地区，两者分别属于环太平洋成矿域东环南段的安第斯成矿区和冈瓦纳成矿域西部的南美地台成矿区。前者受中生代—新生代以来洋壳板块向南美大陆板块持续俯冲汇聚作用影响，与一系列火山-岩浆作用密切相关。后者位于亚马孙陆块边缘，经历了反复消减运动和造山运动（曾勇等，2015）。

1.安第斯成矿区铜矿成矿地质背景

安第斯成矿区（Ⅰ-2）斑岩铜成矿带属于环太平洋成矿带的东环南段，是世界上最重要的金属成矿带，位于南美洲大陆板块活动边缘（图2-1），从晚古生代以来持续遭受洋壳向陆壳俯冲的汇聚作用影响，在板块俯冲作用下，形成了一系列近乎连续的钙碱性岩浆岩和造山事件。特别是中生代—新生代以来由于大规模的构造-岩浆活动，使其中段地壳明显增厚，伴随巨量的铜富集成矿。

安第斯造山带古生代发育两期构造-岩浆事件。早古生代岩浆活动与法玛蒂娜（Famatinian）构造演化有关；晚古生代岩浆活动则与冈瓦纳大陆造山运动（在北段为阿勒格尼大陆造山运动）有关。

中生代—新生代以来，纳斯卡板块持续向南美大陆俯冲造山，使得中生代—新生代安第斯造山带岩浆活动异常活跃，自晚三叠世至新近纪持续发育岩浆活动，为安第斯造山运动产物（图2-8）。基于岩浆活动与板块俯冲有密切联系，该时期安第斯造山带北、中、南各段火山-岩浆作用时代、岩性以及分布特征也各有特点，初期形成岩浆弧-弧后盆地环境，并逐渐演化为陆块周缘大陆弧环境（图2-9）。

北安第斯造山带中生代火山-岩浆作用时代集中于晚侏罗世—早白垩世，以拉斑玄武岩系为主。晚三叠世—侏罗纪和白垩纪岩体分别分布于东、中科迪勒拉；第三纪岩体主要沿太平洋展布（图3-3）。

中安第斯造山带是中生代—新生代火山-岩浆作用强度最为强烈的地区，自晚三叠世至今持续不断活动，在海岸科迪勒拉、西科迪勒拉、安第斯高原和东科迪勒拉形成了宽广的火山岩带，岩性主要为钙碱性火山岩，秘鲁南部和智利北部海岸科迪勒拉发育规模巨大的花岗质侵入岩，岩性主要为闪长岩类、石英二长岩，以及少量辉长岩等。除上述火山岩和花岗质岩基外，该段亦发育浅成—超浅成中酸性斑岩侵入体，主要岩性为石英斑岩、花岗斑岩、花岗闪长斑岩、英安斑岩、二长斑岩、正长斑岩等，与带内该期铜、钼、金多金属矿化关系密切（图3-4），是最重要成矿母岩。

南安第斯造山带火山-岩浆作用时代主要为晚侏罗世—晚白垩世。火山岩主要为钙碱性系列岩石。侵入岩主要为巴塔哥尼亚花岗岩岩基，岩性主要为角闪黑云石英闪长岩和花岗闪长岩（图2-18）。

成岩成矿年代学研究表明，安第斯造山带中生代—新生代斑岩侵入可划分为五期，分别为晚三叠世（250～190Ma）、白垩纪（132～73Ma）、古新世—始新世（65～50Ma）、始新世晚期—渐新世（43～31Ma）和中新世中期—上新世早期（12～4Ma）等。其中，后四期斑岩体与成矿关系密切，越往后期，岩浆成分向酸性、富钾和富铝演化。

2.南美地台卡拉加斯铜矿成矿地质背景

卡拉加斯由位于萨普卡亚（Sapucaia）地区的EW向剪切带一分为二，南部为里约玛丽亚（Rio Maria）花岗岩-绿岩带地体，北部为伊塔卡伊乌纳斯（Itacaiúnas）铁-铜-金成矿带。

该区前寒武系广布，以中-新太古界出露最为广泛。其中，中太古界兴谷杂岩和皮温（Pium）杂岩是广泛分布于北部伊塔卡伊乌纳斯铜成矿带的结晶基底。其年龄分别为3000～2800Ma（Grainger et al，2008）和3000Ma（Grainger et al，2008），可能经历了中太古代末期混合岩化作用（2860Ma，Moreto et al，2011）。新太古代伊塔卡伊乌纳斯超群为该区褶皱基底，为火山-沉积岩序列，主要经历了区域低绿片岩相变质作用。北部边界发育沁纳泽诺（Cinzento）走滑断层，经历强烈的剪切作用，岩层变质程度达到角闪岩相麻粒岩相，构成了萨洛博群。太古宙侵入岩主要为中太古代非混合成因的片麻岩套、超镁铁质-镁铁质岩体等，以及新太古代闪长岩、花岗岩、碱性花岗岩和超镁铁质-镁铁质岩体（曾勇等，2015）。该花岗岩包括碱性花岗岩（2760～2740Ma）和过碱性-准铝质花岗岩（2570Ma），其与铜成矿作用有关（Moreto et al，2011）。

古元古代沿南北过渡地带发育多个花岗岩侵入体、超镁铁质-镁铁质杂岩和碱性岩。该期花岗岩属于A型花岗岩，为碱性非造山花岗岩，其经历英云岩化，形成了铜、铁和锡矿化（曾勇等，2015）。新太古代清水（Aguas Claras）群/弗勒斯科（Rio Fresco）组为一套浅海相-河流相沉积砂岩-粉砂岩，上覆于老岩层之上，两者呈不整合接触关系，其内赋存有铜-金（钨锡）矿床。

（二）成因类型

南美洲铜矿主要类型有斑岩型、砂页岩型、火山成因块状硫化物（VMS）型、岩浆铜镍硫化物型、铁氧化物铜金（IOCG）型、矽卡岩型等。安第斯铜矿带主要发育与中生代—新生代火山-岩浆作用有关的斑岩型铜矿床，构成了著名的安第斯成矿区斑岩型铜矿带；该区亦发育与上述火山-岩浆作用有关的接触交代铜矿床，当围岩为石灰岩时形成钙矽卡岩型铜矿床，为白云岩是则形成镁矽卡岩型铜矿床，在此统称为矽卡岩型铜矿床，以秘鲁塞罗贝尔德（Cerro Verde）矽卡岩型铜矿最为典型。

1.斑岩型±矽卡岩型铜矿床

安第斯斑岩型±矽卡岩型铜矿床是南美洲最为重要的矿床类型，其与中生代—新生代，特别是新生代中酸性斑岩侵入体密切相关，斑岩体形成深度较浅，出露面积较小，呈现“小岩体，成大矿”特点。(www.xing528.com)

斑岩铜矿床通常伴生有其他有用组分如钼、金等，形成斑岩型铜（±金，钼，银，铼，铂族）、铜-钼（±金、银）、铜-钼-金（±银）、铜-金（±银、铂族）、金（±银、铜、钼）、钼（±钨、锡）、钨-钼（±铋，锡）、锡（±钨、钼、银、铋、铜、锌、铟）、锡-银（±钨、铜、锌、钼、铋）、银（±金、铅、锌）等矿床。斑岩的化学成分与矿化类型之间存在密切相关。一般与SiO2和K2 O/Na2O值较低的闪长岩类岩体有关的斑岩铜矿富含金，而与SiO2和K2O/Na2O比值较高的花岗岩类岩体有关的斑岩铜矿富含钼（Singer et al，2005）。不同类型围岩的斑岩铜矿床的成矿元素组合明显不同，花岗岩、正长岩和流纹岩中出现斑岩铜钼矿的概率明显大于斑岩铜金矿。斑岩铜钼矿通常与花岗质斑状侵入岩相关，具有Cu、Mo、Pb、Zn、S地球化学晕，且钾质硅酸盐蚀变普遍发育于岩体内部，岩浆期后热液形成的细脉浸染状和角砾状硫化物（Cook et al，2005）。部分铜钼矿床产于中酸性侵入岩与碳酸盐岩围岩接触带的矽卡岩中，形成矽卡岩铜钼矿床，矽卡岩铜钼矿床通常分布在中酸性侵入体（主要是花岗闪长岩、石英二长岩和二长花岗岩）与碳酸盐岩的接触带或其附近，矿体常呈透镜状、囊状和不规则状产出，主要矿物有黄铜矿、辉钼矿、黄铁矿和矽卡岩矿物，矿床规模以中小型为主，含铜钼不均匀，局部较富（Einaudi et al，1981），通常矿体发育于斑岩体和矽卡岩两者中，称为复合斑岩-矽卡岩铜钼矿床。矽卡岩型铜（钼）矿床所占比重不大。

斑岩铜钼矿系统普遍存在矿化蚀变、硫化物和矿化的水平和垂直分带现象（Lowell & Guilbert，1970），含矿岩体为花岗闪长岩和石英二长岩。斑岩铜矿的蚀变自独立挥发相从花岗质岩浆房析出开始发生，至岩浆房能量枯竭为止，一般由岩体中心到外接触带主要依次发育4类蚀变分带：

（1）钾化蚀变带分布于斑岩体顶部，主要矿物组合为正长石-黑云母-石英，有时出现硬石膏或者出现钠长石化以及形成一系列富钠矿物，如钠闪石、钠柱石矿物等。如围岩为碳酸盐岩石时，碱质硅酸盐交代岩和矽卡岩共生。

（2）似千枚岩化带分布于斑岩体与围岩的接触带，若斑岩为中酸性岩体，主要矿物为石英-绢云母-黄铁矿，若斑岩为中性—中基性的玢岩，需要大量的H+才能抵消玢岩中的铁镁质等，则片状矿物以绿泥石化为主。

（3）泥岩化带主要矿物组合为绢云母-高岭土等，多发生于构造破碎和渗透性较强的地带，如构造破碎带和接触带等。青磐岩化带分布于外部围岩和下盘，主要矿物组合为绿帘石、碳酸盐-绿泥石，除上述三种矿物外，有时还有钠长石等矿物叠加，主要由于斑岩铜矿在蚀变和矿化过程中有大量铁、钙、镁、钠等带出并在最外带沉淀交代而形成的。

（4）绢英岩化带或绿泥石化带为工业矿化的主要地段，钾硅酸盐蚀变带和青磐岩化带局部有工业矿化。中度泥化或深度泥石化带如果叠加了表生富集作用可以构成主要工业矿化，有时由于有用金属被淋滤掉了，则不能构成工业矿化。影响蚀变分带情况的因素有矿床出露深度、成矿前围岩成分、成矿前构造、容矿火成岩的来源和化学成分、矿化剂的性质、矿床规模、角砾岩化、与矿化同期的构造以及原生蚀变和次生蚀变的范围。若含矿岩体为石英闪长岩、闪长岩-正长岩和碱性岩时，蚀变分带模式有所不同，钾长石在富黑云母钾化带不发育，似千枚岩化带发育较少或不发育，主要发育绿泥石化，称为青磐岩化带，工业矿化产于钾化带或青磐岩化带中，正如Hollister（1975）提出的闪长岩模式。

斑岩铜矿床矿石矿物非常丰富，主要矿物以黄铁矿和黄铜矿为主，次要矿物包括斑铜矿、辉钼矿、砷黝铜矿、黝铜矿、方铅矿和闪锌矿等，若为斑岩铜钼矿，辉钼矿成为主要矿物。另外，还有少量的矿物包括金属硫盐矿物、碲化物（如辉碲铋矿）、金属自然元素（如金）、金属氧化物（如磁铁矿）、表生金属矿物（如孔雀石）。原生矿化存明显的分带性，一般由矿床中心往外，依次为黄铜矿+辉钼矿、黄铁矿、方铅矿+闪锌矿+银+金，剖面中由下向上依次为黄铜矿+辉钼矿、黄铁矿。矿化产状由中心向外依次为浸染状±微细脉状、细脉状±浸染状、细脉状、脉状+细脉状、脉状（Lowell & Guilbert，1970）。

斑岩铜矿中除铜以外，还有钼、金、银等元素具有非常重要的价值（Sillitoe，1993）。斑岩铜钼矿床是钼矿床的重要来源，智利斑岩铜矿含有较高的钼，平均品位为0.05%（Misra，2000），钼储量占全球钼总储量的38.4%（中国有色金属工业总公司北京矿产地质研究所，1990）。斑岩铜矿一般含有一定量的金（品位变化为＜0.05×10-6到2×10-6），Sillitoe（1993）将金品位大于0.4×10-6的斑岩铜矿床定义为富金斑岩铜矿床。斑岩铜-金矿床中的金大都赋存在硅-钾蚀变带的中心部位，蚀变带中携有大量的热液黑云母、碱性长石及其他矿物，如：阳起石-透闪石、石榴石（Sinclair et al，1986）。在富金的核部，钼富集晕一般也较普遍，阿根廷Bajio de La Alumbrera可见此现象。Sillitoe（1993）研究表明在硅钾蚀变带中高金品位值与超出平均量的磁铁矿之间存在相关性，热液磁铁矿一般以细脉（有或无透明石英）或斑状和浸染状赋存。斑岩铜矿金品位差异的原因尚未研究清楚，金主要取决于在上地壳中的迁移和地球化学性质（Misra，2000）。在很多富金斑岩铜矿中，由富含磁铁矿引起高的金品位而形成富金核带，在贫磁铁矿的情况下，金一般倾向于赋存于矿化蚀变分带的外带，如智利Andacollo斑岩铜矿含有较高的金品位（0.25×10-6），位于青磐岩化最外层的四层气孔流纹岩中（Sillitoe，1983）。

2.IOCG型铜矿床

巴西卡拉加斯地区发育数个大型—超大型典型IOCG型铜矿床，包括索塞戈（Sossego）、萨罗博（Salobo）、阿勒毛（Alemao）、卡梅列拉（Gameleira）、克里斯塔利诺（Cristalino）等矿床，大部分赋存于太古宙卡拉加斯盆地的伊塔卡伊乌纳斯中，矿石量超过20×108 t，其中萨罗博矿床铜品位0.96%，矿石量789×106t；阿勒毛铜品位1.4%，矿石量219×106 t；克里斯塔利诺矿床铜品位1.0%，矿石量500×106t；索塞戈矿床铜品位1.1%，矿石量355×106t。蚀变主要为钠质、钾质、绿泥石化和碳酸盐化等。矿化呈角砾岩型、细脉型，充填破碎带型和剪切带中细脉浸染型等。该带IOCG型铜矿床与新太古代（2570Ma）和古元古代（1880Ma）花岗质岩浆热液有关。成岩成矿年代学表明，该带此类型矿床可能与多期多阶段岩浆活动有关。与成矿有关的侵入体主要为辉长岩、花岗岩、闪长岩类等。

安第斯成矿区在秘鲁中南部—智利中部长约2000km的狭长海岸地带出露中-晚侏罗世—早白垩世—古新世铁-铜-金矿床，其发育于岩浆弧内和弧后盆地，赋存于古生代海相碳酸盐岩、泥质岩或中生代海相-陆相的火山岩-火山碎屑岩-沉积岩中，如白垩纪浅海相玄武岩、玄武质安山岩、安山质熔岩、凝灰岩和薄层沉积岩系，多发生葡萄石-绿纤石相变质作用，与火山-沉积作用或火山喷流作用有密切关系，部分学者称之为IOCG型铜矿床。该区此类矿床形成与俯冲相关的大陆边缘伸展环境有关，是幔源底侵作用相关的大规模岩浆活动的产物。矿床规模大，矿石品位高，一般含铜量1%～2%以上，多伴生铅、锌、金、银和硫等，埋藏相对较浅，易采选，综合利用经济价值高。

IOCG矿床可进一步细分为火山喷溢-岩浆期后热液叠加型铁-铜-金（铅锌）矿床［如冈德拉利亚（Candelaria）铁铜矿床］、火山沉积-改造型铜-银矿床［如艾尔索尔达斗（El Soldado）铜银矿床］（卢民杰等，2013）和火山喷溢型铁-磷矿床（El Romeral铁矿）。智利北部海岸科迪勒拉三类矿床综合地质特征对比详见表6-2（卢民杰等，2013）。

表6-2　安第斯带不同类型铁氧化物铜金（IOCG）矿床特征对比（据卢民杰等，2013）

3.砂岩型铜矿床

中安第斯高原区的的喀喀（Titicaca）湖南部至阿根廷潘德阿祖卡（Pan de Azúcar）、康科迪亚（Concordia）、安托法亚（Antofalla）和玻利维亚圣克里斯托瓦尔（San Cristóbal）、拉霍亚（La Joya）、奥鲁罗（Oruro），圣安东尼奥德利裴兹（San Antonio de Lípez）之间地带的中新世—上新世沉积岩红层中发育砂岩型铜矿床，目前已发现超过80个矿床。该沉积岩主要由微红色至棕色砂岩、砾岩和粉砂岩组成，铜矿体一般以层状或不规则状赋存在砂岩接触带和不整合面部位。矿石矿物主要有辉铜矿、斑铜矿、赤铜矿和孔雀石等。该铜矿带上除Corocoro和Chacarilla矿床规模在50×104t外，其他均为小型矿。

4.其他类型铜矿床

除上述几种主要铜矿类型外，南美洲还发育一些其他类型铜矿床：①古元古代，巴西东部库拉萨河谷地区发育与超基性岩—基性岩有关的Cu-Cr-PGE矿床；②新元古代，巴西南里约格朗德和圭亚那发育VMS型Cu-Pb-Zn矿床；巴西戈亚斯（Goias）发育与超基性—基性岩有关的Cu-Ni-Co矿床；③始新世—渐新世，库斯科（Cusco）和锡夸尼（Sicuani）地区因地处热带环境而广泛发生红土化作用，发育与红层有关的层状铜矿床，主要位于锡夸尼地区卡亚瑞安（Kayra）组和库斯科地区桑科（Soncco）组。