圣克里斯托巴尔矿床的形成和特征

圣克里斯托巴尔矿床位于玻利维亚西南阿尔迪普拉诺高原省乌尤尼（Uyuni）镇西南90km，矿区海拔约4000m，是一处与中—酸性火山岩、次火山岩有关的银-锌-铅矿床。圣克里斯托巴尔地区矿产资源开采历史悠久，西班牙大约在350年前就开始在该地区开采银矿，近代采矿开始于2001年，该矿床目前由日本住友商事株式会社的全资子公司Monera San Cristobal有限公司运营。矿床探明银、锌和铅的金属储量分别为13800t、402×104 t和137×104t，平均品位分别为53×10-6、1.41%和0.48%，是世界上最大的露采银矿床之一，2014年共生产银312t、锌19×104t和铅6×104t。

（一）区域地质背景

南玻利维亚安第斯由3个构造省组成，自西向东分别为科迪勒拉山脉、阿尔迪普拉诺高原和东科迪勒拉山脉，圣克里斯托巴尔矿床就产出在阿尔迪普拉诺高原的南部。区域上的科迪勒拉山脉由中新世至今的安山岩、英安岩等岩浆岩类和上覆的侏罗纪—白垩纪沉积岩、火成岩组成；东科迪勒拉山脉是由褶皱带组成，岩性组成包括古生代深海相沉积岩、白垩纪海相及非海相沉积岩组成，这些岩层多沉积于前寒武纪古老基底之上，并至少经历了加里东期、燕山期以及新生代时期3个期次的造山运动从而发生褶皱变形。这些古生代的沉积物质多来自于北部的前寒武纪巴西地盾中以及西部和西北部的元古宙阿雷基帕地块。阿尔迪普拉诺高原则是由地壳增厚、岩浆侵入以及白垩纪—第三纪陆源物质的山间盆地的沉积共同作用形成的，并且这些陆源沉积岩不整合覆盖在古生代沉积地层和前寒武纪变质基底之上。大量的安山质英安质火山岩在阿尔迪普拉诺高原形成，而圣克里斯托巴尔矿床就与此类火山岩具有密切的空间分布关系（Kamenov et al，2002）。

圣克里斯托巴尔火山中心位于波托克（Potoco）组红岩和上覆于波托克组的红色粉砂岩中（图8-4）。在波托克组红岩和红色粉砂岩上部还分布有碎屑凝灰岩的碎屑岩层，该火山碎屑单元主体产在宽4km、深300m的中央凹陷区内，被称之为“火山沉陷区”，它是随区域地质构造逐渐沉降而成。英安质穹隆分布在火山沉陷区周围，并被喷出或浅层侵入的流纹英安岩穹隆分隔成两部分。下面按由老到新的顺序讨论圣克里斯托巴尔的岩石单元。一系列40Ar-39Ar和K-Ar同位素年龄数据表明，圣克里斯托巴尔火山中心形成于晚中新世（8.10～7.26Ma）（Phillipson et al，2004）。

（二）矿床地质特征

圣克里斯托巴尔矿床在邻近的斑岩、热液角砾岩以及火山碎屑岩中都有矿化现象，矿体呈似碗状，厚10～250m，长1900m。矿化类型主要有两种，分别是英安岩穹隆中的脉状矿化和火山陷落区凝灰质湖泊沉积岩中的层状浸染矿化。

图8-4　圣克里斯托巴尔矿区地质简图（Phillipson et al，2004）

环状断裂矿化主要发生在重晶石脉中，这些脉体穿插在晶体-岩屑凝灰岩、英安岩和流纹英安岩中。重晶石矿脉中的重晶石可占矿脉总体积的80%，为最主要的脉石矿物，金属矿物占15%，已发现的金属矿物包括自然银、硫铜银矿、黄铜矿、毒砂、深红银矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿和硫锑铜银矿等。在英安岩和砾状砂岩或碎屑凝灰岩的接触带附近，矿化也会出现在角砾岩基质中。硅化表现为1 mm厚的石髓岩壳，闪锌矿、黄铁矿、方铅矿和黄铜矿包裹在硅化碎屑表面。黄铁矿、少量黄铜矿和方铅矿在角砾岩基质中呈浸染状分布。圣克里斯托巴尔的矿体大部分赋存在火山沉陷区的凝灰质沉积岩中。在沉陷区的沉积层序的下部赋存有层状闪锌矿、白铁矿和黄铁矿。根据闪锌矿、白铁矿和黄铁矿等金属硫化物细脉与凝灰质沉积岩断面的穿插关系，可以确定，并非所有硫化物都是同生成矿，部分矿化现象为沿层面进行的交代成矿作用而成。圣克里斯托巴尔矿体的重要部分赋存在流纹英安岩和相关角砾岩中。流纹英安岩穹隆中的金属矿物主要为浸染状黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和自然银。与穹隆相关的多种角砾岩中的金属硫化物通常都赋存在基质中，包括方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、白铁矿和闪锌矿等。

圣克里斯托巴尔矿区的热液蚀变带主要围绕环状断裂的英安岩穹隆以及火山陷落区流纹英安岩穹隆分布。最主要的蚀变包括硅化、泥化、高级泥化和青磐岩化等。硅化现象主要出现在穹隆上方，并被泥化和高级泥化混合蚀变带环绕，面积可达数平方千米。高级泥化和泥化的混合蚀变带主要存在于火山陷落区凝灰质岩石中。距穹隆较近处的蚀变矿物主要是明矾石、高岭石和伊利石，在穹隆远端则以蒙脱石、埃洛石、地开石为主。凝灰质沉积岩中的重晶石矿脉周围出现的蚀变矿物主要有明矾石、高岭石、伊利石和蒙脱石等。凝灰质沉积岩中还存在少量的青磐岩化，此类蚀变带位于高级泥化带的下部，并向外、向下逐渐过渡为非蚀变带。此外，部分角闪石发生绿泥石化蚀变，部分斜长石发生绿帘石化蚀变。流纹英安岩中的斜长石斑晶的晶核会被钾长石选择性交代，基质的某些部分会被细粒的明矾石和冰长石所交代。

根据Phillipson et al（2004）的资料显示，圣克里斯托巴尔矿床的重晶石-赤铁矿-磁铁矿矿脉中的自形石英中原生包裹体均一温度为142～328℃。重晶石包裹体的均一温度为293℃。重晶石假次生包裹体的均一温度为170～200℃，其气液比一致。包裹体冰点温度为-18℃，对应盐度（NaCl）为21%。有的次生包裹体只有气相，而无液相，表明流体沸腾发生在东南部环状断裂中。西南部环状断裂中的角砾岩石英晶体中的原生包裹体均一温度大部分在210～235℃之间。包裹体冰点温度为-7℃，对应盐度（NaCl）为11%。来自环状断裂重晶石矿物的假次生包裹体揭示了重晶石的生长不同幕。来自于矿脉中的与赤铁矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿以及脆硫锑铅矿共生的重晶石矿物中稀有的原生包裹体经测试，均一温度在130～239℃。来自火山沉陷区矿脉的与黄铁矿、闪锌矿和方铅矿共生的原生包裹体，经测试，均一温度184～234℃。冰点温度0～10℃，对应盐度（NaCl）14%。富气型和气液型次生包裹体的存在说明压裂和热液沸腾发生在样品所在位置的下方，即流体沸腾发生在湖床下方。

（三）控矿条件

1.构造控矿

圣克里斯托巴尔矿床的矿化现象和热液蚀变现象都是围绕或在环状断裂的英安岩穹隆以及火山陷落区流纹英安岩穹隆内分布。

2.火山岩控矿

圣克里斯托巴尔矿床的成矿作用与区域上的晚中新世安山岩和英安斑岩的火山热液活动密切相关，矿体的就位同样受到这些火山岩的控制。(www.xing528.com)

（四）成矿模式与找矿标志

1.成矿模式

圣克里斯托巴尔矿床的矿化作用开始于晚中新世时期（8.5Ma，Kamenov et al，2002），在火山沉陷湖内，热泉中硫化物的沉淀形成了矿化体。当火山沉陷区内填满沉积物并且热泉被覆盖后，热液通过在盆地填充物中循环流动，并与脉体周围的物质交代作用，这部分成矿系统以低硫化型为主，其中闪锌矿为主要金属矿物、矿脉主要为重晶石脉，冰长石为最重要的蚀变矿物。随着时间的推移，成矿作用在晚期转变成一个发育微弱、短暂存在的高硫化型成矿系统，表现为流纹英安岩穹隆中的明矾石以及脉中成矿晚阶段的铜硫盐矿物的出现。银、铅和锌元素经过浅成低温热液成矿系统后会以氯化合物的形式存在。矿脉中铅锌硫化物的沉淀与温度的降低有关，而火山沉陷区内的浸染状硫化物的沉淀则与火山排气或热液沸腾时造成的H2S含量升高增大有关。

2.找矿标志

（1）环太平洋带和特提斯带中的中生代—新生代陆相火山岩、次火山岩分布地区。

（2）分布有控制火山-侵入活动的区域性大断层。

（3）识别中生代—新生代陆相火山断陷盆地、破火山口等火山机构。

（4）识别中生代—新生代陆相酸性—中酸性火山岩、斑岩建造。

（5）识别与成矿关系密切，赋存于火山机构中的燕山期超浅成次火山岩相酸性小岩体。

（6）识别火山盆地边缘断裂及破火山口环状和半环状断裂，这些多为控岩和控矿构造，直接控制矿体的空间分布和矿体形态。

（7）寻找发育有多期次蚀变作用的火山岩区，如硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等。

（8）区内构成矿床分散晕元素至少有Pb、Zn、Ag、Cd、Cu、Mn、Mo等几种元素，特别是元素Ag是火山热液铅锌矿的重要指示元素。

（五）勘探开发历史

圣克里斯托巴尔矿床是著名的银铅锌矿区的一部分。西班牙人自17世纪早期就断断续续地在该地区采矿，产量相对小。19世纪末期开始地下开采，井深最多达到了200m。20世纪70年代，人们发现该矿区具有巨大的银矿潜力，但只是在20世纪80年代才开始进行小规模的露采/堆浸。随后采取的钻探与地表工程相结合的勘查手段使该矿床的规模陡然扩大。尽管没有进行按网格布置的化探和物探工作，在2001年Apex银矿公司还是在圣克里斯托巴尔矿区探获了1.29×104t的银储量和363×104t的锌储量，使之一跃成为全球最大的露采银矿山和最大的锌矿山之一。