什么是斑岩型铜矿床? 斑岩型铜矿床是世界上最重要的铜矿类型之一,全球约三分之二的铜资源来自此类矿床。其典型特征可概括为“三低一大”:品位低(通常 0.3%—1.0%)、矿体规模大、埋藏浅、适合露天开采。矿石构造以细脉浸染状和浸染状为主,金属硫化物呈细小颗粒均匀散布在岩石中,或沿裂隙呈细脉状分布。矿床在成因上与中酸性浅成-超浅成侵入体(斑岩体)密切相关,岩体内部及接触带是主要赋矿部位。斑岩型矿床最显著的标志是发育完善的“中心式” 热液蚀变分带,从岩体中心向外依次为钾化带、绢英岩化带、泥化带和青磐岩化带,矿化主要集中在钾化带和绢英岩化带。土屋铜矿完全符合上述特征:铜平均品位约 0.5%,矿体规模大(Ⅰ-②号矿体钻孔中厚逾百米),矿石以浸染状构造为主,发育典型的中心式蚀变分带,是东天山地区斑岩型铜矿的典型代表。
火山—侵入杂岩体:从喷发至侵入的完整“岩浆乐章”。 潘鸿迪等(2013)研究指出,土屋矿区发育一套完整的火山-侵入杂岩体,记录了岩浆从深部上升、喷出地表到浅成侵位的全过程。第一旋回以火山喷发为主:先是玄武岩和安山岩的溢流相喷发,形成大面积熔岩被;随后是集块角砾熔岩的爆发相喷发,反映火山活动由宁静喷溢转为剧烈爆发;最后是凝灰岩的爆发-沉积相,火山灰在水体中沉积下来。第二旋回以次火山侵入为主:闪长玢岩和玄武玢岩沿火山机构断裂侵入,形成次火山岩相。最后,斜长花岗斑岩侵入到火山机构断裂系中,带来了富含铜的岩浆热液,触发了大规模铜矿化。这种“火山喷发→次火山侵入→成矿斑岩侵位”的完整序列,是岛弧环境下斑岩铜矿形成的典型岩浆演化过程。
斑岩型矿床的“中心式”蚀变分带。 土屋铜矿围岩蚀变发育,类型齐全,分带明显,自矿体中心向两侧依次出现:①强硅化带,位于蚀变中心,岩石被石英强烈交代,质地坚硬,是铜最富集的部位;②黑云母化带,黑云母广泛交代原生矿物,与铜矿化关系密切;③石英—绢云母带(绢英岩化带),石英和绢云母大量出现,是斑岩型矿床最重要的赋矿带;④泥化带,长石等矿物被高岭石、蒙脱石等黏土矿物交代;⑤青磐岩化带,位于最外围,以绿泥石、绿帘石、阳起石等绿色矿物为特征,是成矿前或成矿早期的蚀变。这种“中心式”对称面型蚀变分带是斑岩型矿床的标志性特征,硅化、黑云母化和绢云母化与铜矿化关系最为密切,黑云母化和硅化强烈叠加处铜明显富集。
黄铁矿与铜矿物的“负相关”之谜。 在土屋铜矿中,一个有趣的现象是黄铁矿主要发育在矿体顶、底板,而在主矿体内部含量很少,与铜矿物呈明显的负相关关系。这一特征与斑岩型矿床的成矿过程密切相关:在成矿早期(钾硅酸盐阶段),热液温度较高(300℃—350℃),铁主要以磁铁矿形式沉淀,黄铁矿较少,而黄铜矿开始大量形成;到成矿晚期(黄铁绢英岩化阶段),温度降低(120℃—250℃),硫逸度升高,黄铁矿大量沉淀,但此时铜已基本耗尽,因此黄铁矿主要分布在矿体外围和顶底板。这种“铜在内、黄铁矿在外”的空间分布规律,是斑岩型矿床的典型矿化分带特征,也是指导找矿勘查的重要标志。