环太平洋成矿带斑岩-矽卡岩型铜矿和与花岗岩有关的锡多金属矿研究现状与展望（英文）

长期以来,斑岩型铜矿是研究和勘查的热点。在20世纪70~90年代,对与花岗岩有关锡矿进行了大量深入研究,近几年,锡被列为一种关键金属,锡矿的研究和勘查又成为新的热点之一。锡矿和铜矿是环太平洋地区乃至全球最重要的两种矿床,但两者的成矿物质和成矿过程相差迥异。环太平洋地区的锡矿和铜矿主要形成于晚中生代至新生代,通常认为与太平洋板块俯冲有关,包括古太平洋板块、伊泽奈岐板块、法拉龙板块以及现今太平洋板块。本文主要综述了环太平洋成矿域的斑岩-矽卡岩铜矿和与花岗岩有关锡矿的时空分布特点、成矿岩体、矿床成因以及成矿环境的研究现状。尽管,目前已经取得了诸多重要进展,但仍然存在一些重要的科学问题亟待解决,例如,1)中国东部平行同时代成对出现的三条锡(钨)成矿带与斑岩铜矿成矿带的形成机制? 2)沿欧亚大陆边缘发育长达一万多公里的巨型铜金锡成矿带,而且绝大多数矿产发育于一系列伸展盆地中,其成矿背景是什么?此外,我们认为开展玻利维亚和大兴安岭南段Sn-Ag成矿系统的对比研究,是推动大兴安岭南段及邻区锡矿找矿取得突破的重要途径。     

西藏冈底斯成矿带的斑岩-矽卡岩成矿系统:--来自斑岩矿床和矽卡岩型铜多金属矿床的Re-Os同位素年龄证据

笔者通过对冈底斯成矿带驱龙、厅宫斑岩铜矿区和甲马、知不拉等矽卡岩型铜多金属矿区的辉钼矿样品进行的Re-0s法同位素定年研究,获得驱龙、厅宫、甲马和知不拉等矿区的精确成矿年龄。4件驱龙斑岩铜矿区辉钼矿样品的Re-Os模式年龄介于(15.75±0.42)Ma～(16.23±0.90)Ma之间,等时线年龄为(15.99±0.32)Ma;7件厅宫斑岩铜矿矿区辉钼矿样品的Re-Os模式年龄介于(15.5±0.3)Ma～(16.3±0.3)Ma之间,等时线年龄为(15.49±0.36)Ma;在矽卡岩型铜多金属矿区中,7件甲马矿区辉钼矿样品的Re-Os模式年龄介于(15.4±0.2)Ma～(15.5±0.2)Ma之间,等时线年龄为(15.18±0.98)Ma;5件知不拉矿区辉钼矿样品的Re-Os模式年龄介于(16.88±0.28)Ma～(17.06±0.27)Ma之间,等时线年龄为(16.90±0.64)Ma。斑岩铜矿区和矽卡岩型铜多金属矿区所获得的年龄数据基本一致,其年龄明显晚于中生代弧间盆地和碰撞型花岗岩的发育时间,同时矽卡岩型铜多金属矿床在空间上亦分布于斑岩铜矿床的外围。因此笔者认为甲马和知不拉等铜铅锌矿床与冈底斯成矿带新生代晚期大规模成矿形成的斑岩铜钼矿床属于统一的斑岩-矽卡岩成矿系统,是由深源花岗质岩浆的岩浆-热液系统在不同的围岩介质条件成矿的产物。     

云南中甸红牛-红山矽卡岩型铜矿床矿物学特征与成矿作用

红牛-红山矿床位于西南三江成矿带的中甸岛弧,是形成于晚燕山期的矽卡岩型铜矿床。矿区与成矿作用密切相关的石英二长斑岩中角闪石和黑云母斑晶的出现以及较高的含F量(分别为1.49%和2.62%),表明其岩浆为富H2O富挥发分熔体;石英斑晶具有港湾状、浑圆状的溶蚀表面和钾长石细晶外壳,并且显示了典型的骸晶状结构指示了其岩浆经历了快速上升侵位过程和岩浆热液的自交代作用;钻孔中岩浆热液角砾岩和大量石英细脉的出现暗示了岩浆在快速上侵过程中发生了隐爆作用,形成并出溶了含有大量F、Cl等组分的高盐度超临界流体。矽卡岩阶段石榴子石和透辉石具有明显的三个期次:早期细粒的钙铝榴石(And22-57)和角岩中的透辉石(Hd7-27)形成于少量高温气液岩浆流体与围岩的扩散交代作用;中期粗粒的钙铁榴石(And75-98)和次透辉石-钙铁辉石(Hd10-99)形成于大量高温、低氧逸度的岩浆流体与围岩的渗滤交代作用;晚期的钙铝榴石脉(And14-60)和钙铁辉石脉(Hd31-58)形成于低温、高氧逸度的早期交代残留溶液。矽卡岩矿物的生成,使碳酸盐围岩丢失CO2,矿物体积减少,孔隙度和渗透性增加,为成矿提供了条件。退化变质阶段的透闪石、阳起石、绿帘石、绿泥石等交代早期矽卡岩矿物,消耗了成矿流体中大量的CO2和H2O,生成含水矿物以及石英、方解石,使围岩裂隙愈合,孔隙流体压力增加,导致成矿流体沸腾,形成大量黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、辉钼矿化。石英-硫化物阶段,由于成矿流体超压→流体沸腾,裂隙生成→减压排泄,裂隙愈合→流体超压的循环,在此过程中围岩经历了多次破裂和裂隙的愈合,直至整个成矿体系完全开放,并与大气水发生混合,使成矿流体中剩余金属最终沉淀。     

安徽铜陵矽卡岩型铜多金属矿科学基地建设

安徽铜陵矽卡岩型铜多金属矿是我国典型矽卡岩型铜多金属矿重要产地,铜陵具有的优越的成矿条件、丰富的资源储量及找矿前景;最早在东汉时期,这里便开始了铜的生产,并设有炼铜场。唐、宋、元、明、清历代至现在一直在开采,具备丰富历史和完整地质勘查资料和成熟采、选、冶理论技术,具备了建立科学基地研究的各项条件。通过对安徽铜陵典型矽卡岩型铜多金属矿科学基地各项综合因素分析,在矿产最丰富的长江中下游成矿带中建立安徽铜陵矽卡岩型—层控矽卡岩型—斑岩型铜多金属矿科学基地,为安徽甚至全国矽卡岩型铜多金属矿床研究树立了一个典范,成为具有科学研究、人才培养、专业教学、科普旅游及发展经济的综合性科研基地。     

西藏斑岩-矽卡岩-浅成低温热液铜多金属矿成矿作用、勘查方向与资源潜力

西藏主要成矿带是东特提斯成矿域的重要组成部分。1999年以来,中国地质调查局地质大调查的全面实施,国家公益性基础研究的不断深入和商业性勘查的及时跟进,真正意义上的找矿突破得以实现。论文在前人资料和研究成果综述的基础上,结合研究团队近年来的研究进展,总结了西藏各成矿带主要矿床的地质特征和成矿规律,梳理了若干影响勘查评价和找矿突破的重大问题,构建了主要矿集区的勘查模型,提出进一步找矿方向和资源潜力。西藏四大成矿带特色鲜明,东特提斯成矿域集聚了从新特提斯洋俯冲-碰撞的多种矿床类型,控矿因素复杂,主要矿床类型为斑岩-矽卡岩-浅成低温热液型铜多金属和岩浆热液脉型矿床,成岩成矿时代从170 Ma到12 Ma,具有成矿时代跨度大、矿床类型丰富、成矿元素复杂、矿石质量较好之特点,已经成为我国最重要的资源储备基地。藏东玉龙成矿带除了斑岩型铜(钼)矿以外,斑岩体外接触带的矽卡岩型矿床具有重要工业价值,如玉龙Ⅱ、V号矿体、昂青银铅锌(铜)矿,成岩成矿时代在40~38 Ma,成矿岩体和矿体受北西向走滑构造控制的背斜控制。冈底斯成矿带类型发现识别出赋存于林子宗群典中组的低硫化浅成低温热液型矿床,显示谢通门—昂仁县以西林子宗群分布区寻找斑岩-浅成低温热液型铜多金属(银、金、铅锌)矿床具有重要意义;矿床学研究成果作为构造地质背景确定的指针之一,认为印度大陆和亚洲大陆的碰撞事件发生在52~50 Ma,至少典中组火山岩还是陆缘弧的产物,并形成典型的浅成低温热液矿床,甚至斑岩-浅成低温热液矿床;含矿斑岩接触带有碳酸盐岩,接触带和深部需要勘查评价矽卡岩型铜多金属矿体或铅锌银矿体,90~13 Ma侵位的花岗斑岩、花岗闪长斑岩可形成规模较大的矽卡岩型矿床,甲玛、驱龙外围的知不拉、邦铺、洞中拉—蒙亚啊矿集区、努日、尕尔穷—嘎拉勒等矿床均具有相似的特征,而这种类型矿体较之斑岩型铜(钼)矿更具工业价值。班公湖—怒江成矿带多龙矿集区120~116 Ma的斑岩-浅成低温热液成矿系统形成斑岩型-高硫化浅成低温热液型-隐爆角砾岩型矿床,~110 Ma的陆相安山质火山岩——美日切错组(K1m),作为良好的成矿后盖层,是该类矿床得以保存的必要条件;班—怒结合带两侧形成于140~110 Ma的则弄群、多尼组、去申拉组、美日切错组等安山质、英安质、流纹质火山岩具有强烈的蚀变,发育火山机构,是新特提斯洋俯冲形成的产物,成矿地质背景类似于南美安第斯成矿带,显示良好的成矿潜力。西藏已经初步查明的铜资源量6 000万吨,钼资源量300万吨,共伴生金1 000 t,共伴生银25 000 t,铅锌资源量1 000万吨,已经成为我国最重要的有色金属储备基地,研究认为西藏铜的资源潜力将超过15 000万吨。     

与斑岩型铜矿有关的角砾岩(筒)

斑岩型铜矿床是重要的铜矿类型,在已探明的铜储量中斑岩型铜矿居首位.研究认为,在板块构造的敛合带上,斑岩铜矿发育地区,常见有角砾状地质体和角砾岩筒.这些角砾状地质体和角砾岩筒对矿化与富集起着重要作用,是斑岩铜矿的重要找矿标志,有时其本身就是铜矿体.本文中从理论与野外工作相结合的角度,总结了与斑岩型铜矿床有关的角砾状地质体和角砾岩筒的类型及地质特征,通过具体实例介绍了与斑岩铜矿有关的角砾岩筒的找矿思路与方法,适宜野外工作的实际应用.     

长江中下游成矿带城门山斑岩-矽卡岩型铜金矿床碲元素赋存状态及沉淀机制初步研究

碲是一种重要的战略性关键金属,主要以共伴生形式产出多个类型矿床中,斑岩-矽卡岩型矿床是碲资源重要的来源之一。城门山铜金矿床是长江中下游成矿带中一典型斑岩-矽卡岩型矿床,也是该区目前已报道的最大的共伴生碲矿床,然而碲在该矿床的赋存状态、碲的沉淀机制等尚不清楚。本文在详细划分成矿阶段基础上,对该矿床不同类型矿石中的矿物开展电子探针测试、LA-ICP-MS微量元素分析以及面扫描研究工作。测试结果表明碲元素主要以碲银矿、碲铋银矿等碲化物和辉碲铋矿、硫楚碲铋矿、碲黝铜矿等碲的硫化物形式存在,少量呈类质同象赋存在黄铁矿和黄铜矿中。黄铜矿中Te含量在矽卡岩型矿石中变化范围(0.15×10~(-6)～20.50×10~(-6))大于碳酸盐岩交代型矿石(0～3.44×10~(-6))。黄铁矿中Te含量在碳酸盐岩交代型矿石中最高,可达173×10~(-6);黄铁矿mapping显示在同一颗矿物中Te含量分布也不均匀。通过300℃logf_(Te_2)-logf_(S_2)相图分析,硫逸度介于-6.8～-11.4,碲逸度介于-7.8～-14.8;自花岗闪长斑岩向碳酸盐岩地层围岩,从成矿早阶段到晚阶段,硫逸度和温度逐渐降低,碲逸度升高,这是城门山矿床碲矿物沉淀的主要机制。城门山矿床中无论是单颗粒黄铁矿硫同位素还是原位硫同位素均显示岩浆来源特征,结合岩相学碲矿物与黄铁矿等硫化物密切共生,具有成因联系,表明碲的成矿物质来源也应为岩浆来源,与花岗闪长斑岩岩浆热液作用有关。     

山阳-柞水矿集区斑岩-矽卡岩型多金属矿床找矿方法组合研究

山阳-柞水矿集区构造-岩浆活动强烈,成矿作用显著,以发育新元古代、晚三叠世、晚侏罗世-早白垩世三期岩浆作用及其相关的斑岩-矽卡岩型铜钼-金-铁多金属矿床为特征。这些不同类型矿床的找矿方法在不同找矿阶段完全不同。其中预查选区阶段在综合研究基础上,采用以1∶50000水系沉积物测量为主,结合1∶100000航磁解译或1∶50000高精度磁测,地质地球化学剖面与激电/磁法剖面相互验证,以快速圈定靶区或矿化带;普查评价阶段在1∶10000~1∶2000地质填图、大比例尺遥感解译及蚀变信息提取基础上,通过1∶10000或1∶5000土壤正规网测量、高精度磁测或激电扫面、可控源音频大地电磁测深、高光谱蚀变矿物填图、地物化综合剖面等方法综合确定含矿地段,依据工程验证控制进一步有效追索、圈连矿(化)体。通过这些找矿方法组合,目前已在山阳-柞水矿集区内发现池沟铜钼矿床、冷水沟铜矿床和白沙沟金矿点等。     

蒙古国南戈壁成矿带斑岩型铜矿基本特征与资源前景分析

蒙古南戈壁成矿带位于蒙古国南戈壁省,该区处于华北板块与西伯利亚板块俯冲碰撞带,属阿尔泰造山带的东廷部分,为戈壁—天山构造带与戈壁—阿尔泰构造带的交汇部位。区内火山—岩浆发育,受NE向区域构造控制。自Oyu Tolgoi特大型斑岩型铜金矿床发现后,该区受到世界矿业界人士的关注。2007年笔者参加了国内矿业公司在该带的找矿工作,发现了具有斑岩型铜钼矿勘查前景的哈查瓦其铜矿点,初步确定了该成矿带铜矿资源的巨大潜力。     

我国斑岩型铜矿研究现状

斑岩铜矿是我国最重要的铜矿床类型,对其矿床地质特征和地球化学特征的认识对找矿实践具有重要指导意义。本文通过收集和整理近年来我国斑岩铜矿研究的最新成果,总结了斑岩铜矿在我国的时空分布特征、含矿岩体及围岩特征、元素组合、流体包裹体及同位素研究方面的最新进展。     

全球钴矿资源特征及勘查研究进展

近年来,钴矿相关新兴产业方兴未艾,从新能源汽车的充电电池到喷气涡轮机中的超级合金,钴均是不可或缺的关键金属材料之一。文章介绍了全球钴矿类型及分布特征,着重对近年来全球钴矿的勘查、研究取得的进展进行了梳理和总结。迄今为止,全球钴资源主要来源于沉积岩容矿型层控Cu-Co矿床、红土型Ni-Co矿床和岩浆型Ni-Cu-Co矿床及热液、火山成因钴多金属矿床,但总体分布极不均衡。热液及火山成因Co多金属矿床多数以Co为主要金属,表现出较大的找矿的潜力。上述几种钴矿床大多与基性-超基性岩有着直接的或间接的成因联系。此外,还有大量的钴资源赋存在洋底Fe-Mn结核与结壳内。关于钴矿的成矿条件、构造背景与成矿机理等关键问题仍亟需开展进一步的研究工作,深入理解钴矿的成矿规律并建立行之有效的找矿模型,将为"新能源时代"钴矿的勘查和开发提供有效的支撑和指导。     

武当-桐柏-大别成矿带铜矿成矿规律

武当-桐柏-大别成矿带可分为南秦岭造山带、北淮阳构造带、桐柏-大别构造带三个二级构造单元,在南秦岭造山带广泛分布变质热液型铜矿,北淮阳构造带内产出VMS型、岩浆熔离型及斑岩型铜矿,桐柏-大别构造带则分布有岩浆热液型和矽卡岩型铜矿。构造单元的性质对区内产出的铜矿类型具有较强的控制作用。变质热液型铜矿主要与浅变质作用有关,变质流体以断层为运移通道并最终就位于黑色岩系内的次级断层。VMS型、岩浆熔离型、斑岩型铜矿与岩浆作用密切相关,产出在岩体内部及与围岩的接触带。岩浆热液型及矽卡岩型铜矿形成于岩浆作用晚期阶段,分布在岩体与围岩接触带及附近构造裂隙带等部位。     

内蒙古二连—东乌旗铜钼多金属成矿带中西段 找矿进展

二连—东乌旗成矿带位于西伯利亚板块和华北板块之间的兴蒙造山带东段,属西伯利亚板块东南南大陆边缘早古生代火山岛弧带、晚古生代二连－贺根山板块对接带。自中生代开始,区内逐渐向滨太平洋构造域发展过渡,并在中生代晚期经历了明显的由挤压构造体系向伸展构造体系的转换过程,在一系列构造演化及其相应的岩浆作用、火山作用和变质作用过程中,分别伴随着金、钼、铜、铅、锌等多金属富集和矿化,该地区具有优越的成矿条件。     

湖南省铅锌金银多金属矿床地质特征与成矿规律

在对前人典型矿床研究的基础上,总结了湖南省铅锌金银多金属矿床的地质特征、成因类型及成矿规律,重点分析了13处铅锌金银多金属(铜、钨、锡等)矿床(体)的地质特征及成矿机制.湖南省铅锌金银多金属矿床包括接触交代型(夕卡岩型)、岩浆热液型(充填交代型及蚀变岩型)和浅成中-低温热液型(沉积热液再造型)3个三级(四级)成因类型....     

中国萤石矿床流体包裹体研究进展

流体包裹体研究是揭示成矿流体来源与演化的重要手段,而萤石是流体包裹体研究的理想对象。本文选取中国主要萤石矿集区32个典型矿床为研究对象,总结了流体包裹体岩相学特征,并按不同矿床类型统计原生流体包裹体显微测温结果,探讨了萤石沉淀成矿机制。结果表明,岩浆期后热液型、火山—次火山热液型及热卤水型萤石矿床流体包裹体均一温度（集中在120℃~240℃）、密度（主要为0.8~1.0 g/cm³）相近,热卤水型萤石矿床成矿流体盐度高于岩浆期后热液型和火山—次火山热液型矿床。从成矿早期到晚期,大多数矿床成矿流体的盐度、温度逐渐降低。中国萤石矿床总体呈现浅成低温热液成矿的特征。地质事实和已有文献资料表明,萤石沉淀成矿的主要的机制可能不是水—岩反应,而是降温冷却和流体混合,不同矿床萤石主要沉淀成矿机制可能不同。水—岩反应主要在成矿物质集聚过程起重要作用。在总结前人研究的基础上,本文认为当前萤石矿床流体包裹体研究面临的主要问题是：1）流体包裹体组合（FIA）方法在显微测温上应用不足;2）流体包裹体成分分析以定性为主;3）成矿压力、深度估算方法适用性较低。针对这些问题,提出了相应的解决建议,以期推动萤石矿床流体包裹体研究进一步发展。

     

华南花岗岩型铀矿床主要特征与成矿作用研究进展

花岗岩型铀矿床是我国最重要的铀矿床类型之一,且主要分布在华南地区。本文在简要介绍华南花岗岩型铀矿床主要地质特征的基础上,重点总结了华南花岗岩型铀矿床的产铀花岗岩、成矿时代、成矿流体和成矿物质来源等方面的研究进展。华南花岗岩型铀矿床主要分布在华夏地块,以桃山-诸广铀成矿带最为重要。矿床以中小型(300~3000t U)和中低品位(0.05%~0.2% U)为主。产铀花岗岩主要形成于三叠纪(240~205Ma)和侏罗纪(165~150Ma)两个时期,属于S型花岗岩,源区以泥质沉积岩为主。三叠纪过铝质淡色花岗岩是有利的铀源岩,其中铀主要赋存于晶质铀矿。黑云母、晶质铀矿、磷灰石和锆石成分特征是评价花岗岩产铀潜力的有效工具。华南大多数花岗岩型铀矿床形成于白垩纪-古近纪(110~50Ma),以后生热液成因为主,其形成主要与区域白垩纪-古近纪岩石圈伸展作用和幔源基性岩浆活动有关。成矿流体以大气降水为主,成矿温度集中在120~260℃、盐度一般小于10% NaCleqv,铀在流体中主要以铀酰碳酸络合物和铀酰氟化物形式迁移,物理化学条件变化和CO₂去气导致铀在有利部位沉淀。文章指出应加强花岗岩中铀活化机制、铀成矿时代、以及下庄铀矿田侏罗纪(175~145Ma)铀成矿作用研究。

     

Geological characteristics,metallogenic regularities and the exploration of graphite deposits in China

The demand for graphite resources has been increasing due to its extensive use. Graphite deposits in China are mainly distributed in Heilongjiang, Innner Mogolia, Sichuan, Shanxi and Shandong, characterized by “one old & one new” and “many in east & few in west”. There are mainly three genetic types, including regional metamorphic type, contact metamorphic type and hydrothermal type. Here we provide a summary of the metallogenic regularity and 15 metallogenic belts in China based on the study of the geology of national graphite deposits. In recent years, great progress has been made in the research of genesis, mineral exploration and evaluation on graphite deposits, which indicate great potential for graphite resource in China. The authors suggest that the research on geochronology, ore sources, the genesis of crystalline graphite and exploration for hydrothermal graphite in China should be heightened.     

氧化性富金斑岩-矽卡岩矿床中碲、硒、铊富集机制的研究进展

富金斑岩-矽卡岩矿床目前提供了全球几乎所有的硒、碲及部分铊产量,其中氧化性富金斑岩-矽卡岩矿床可共伴生碲、硒、铊等稀散金属。文章从元素地球化学行为、矿床类型、岩浆作用、赋存状态、稀散金属与铜金关系等方面,总结了氧化性富金斑岩-矽卡岩矿床中有关碲、硒、铊富集机制的研究进展。碲、硒具有亲铁和亲硫的特征,而铊具有亲硫和亲石的双重特征,三者具有不同程度的挥发性。岩浆热液型矿床伴生有碲、硒、铊矿化。基性岩浆的注入和岩浆硫化物熔离可能是氧化性富金斑岩-矽卡岩矿床碲、硒、铊富集的主要岩浆作用。氧化性富金斑岩-矽卡岩矿床中铜和金含量通常呈正相关性,发育有丰富的含碲/硒/铊矿物,但碲、硒、铊与铜、金的关系还不清楚。长江中下游成矿带发育多个氧化性矽卡岩金矿、矽卡岩铜金矿,伴生大规模的碲、硒、铊矿化,且已被综合回收利用,该带是探讨氧化性富金矽卡岩矿床中碲、硒、铊富集机制的理想对象。     

西藏知不拉和浪母家果矽卡岩铜矿地质特征及驱龙-知不拉-浪母家果成矿系统的确定

西藏驱龙巨型斑岩铜钼矿床周围产出有知不拉与浪母家果矽卡岩铜矿。通过揭示知不拉和浪母家果的地质特征、成矿侵入体的地球化学特征和硫同位素特征,结合前人的年代学资料,确立两者与驱龙斑岩铜矿共同构成斑岩-矽卡岩成矿系统。结果显示知不拉与浪母家果矽卡岩矿床中的侵入岩地球化学特征与驱龙矿区的侵入岩地球化学特征相似,属于准铝质、钙碱性-高钾钙碱性岩石;稀土元素表现为强烈的LREE和HREE的分异,除知不拉的细晶岩有很强的Eu负异常,其他具有很弱的Eu负异常;明显富集大离子亲石元素(LILE)和高场强元素(HFSE),K、Pb的正异常,Ta、Nb、Ti的负异常。知不拉硫化物硫同位素与驱龙斑岩铜钼矿的硫同位素相比有明显的差异,这样的差异可能是由于成矿热液氧逸度的变化和晚期高δ34S值的天水加入造成的。研究确立驱龙-知不拉-浪母家果斑岩-矽卡岩成矿系统,主要基于:时代相近,空间毗邻;驱龙斑岩铜矿花岗闪长岩接触带发育有明显矽卡岩矿化;与矿化有关的侵入岩地球化学特征相似性;成矿物质演化趋势相似;矽卡岩连续演化的物理化学条件。而钙质围岩、多期次侵位且侵位较浅的岩浆与区域内构造活动及矿区内断裂、裂隙发育,共同决定了斑岩-矽卡岩系统的产出。     

Atacamite in the oxide zone of copper deposits in northern Chile: involvement of deep formation waters?

Atacamite, a copper hydroxychloride, is an important constituent of supergene oxide zones of copper deposits in northern Chile, whereas in similar deposits elsewhere, it is rare. In Chile, it has generally been assumed to be a primary constituent of the supergene zones. There are two difficulties with this supposition. The first is that atacamite requires saline water for its formation, whereas supergene oxidation was caused by percolating, oxygenated meteoric water, mainly rainwater. The second is that atacamite dissolves rapidly or undergoes phase change when exposed to fresh water. Supergene enrichment of copper deposits in northern Chile extended over a long period, 44 to 9 Ma, being terminated by the onset of hyperaridity. During this period, there was at least intermittent rainfall, exposing previously formed atacamite to dissolution or phase change. Furthermore, atacamite-bearing oxide zones in several deposits are directly overlain by thick Miocene alluvial gravels; the stream waters that transported these gravels would have permeated the oxide zones. In some deposits, atacamite-bearing assemblages occur both in the oxide zones and in contiguous gravels. We suggest that atacamite-bearing oxide assemblages are more likely to have been a replacement of preexisting oxide phases after the onset of hyperaridity at about 9 Ma. A hyperarid climate made possible evaporation and concentration of chloride in meteoric waters. In this paper, we discuss another source of saline waters to modify oxide zones. Dewatering of the Domeyko Basin expelled brines along faults, some of which had earlier guided the location of porphyry deposits. At the Spence porphyry copper deposit, saline waters, which δD vs δ ¹⁸O isotope analyses identify as basinal brines, are presently rising through the deposit, then flowing away along the base of the covering gravels. Compositions of these waters lie within the stability fields of atacamite and brochantite, the two minerals that comprise the oxide zone. Evidence is presented for other porphyry deposits, Radomiro Tomic and Gaby Sur, that basinal brines may have been involved in the late formation of atacamite.