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浅成低温热液型金矿地质特征与找矿标志

时间:2023-06-16 来源: 浏览:

浅成低温热液型金矿地质特征与找矿标志

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浅成低温热液型金矿研究综述

毛光武 1 , 2 ,曹亮 1 ,严卸平 2 ,舒文辉 2 ,祖俊龙 2 ,王波涛 2

1 中国地质大学(武汉)

2 中国冶金地质总局二局

         

导读:
浅成低温热液型金矿是重要的金矿类型 。 研究表明, 该类矿床 形成时代主要是中、新生代 ,其次为晚古生代; 高硫化型矿床 主要形成于挤压应力场环境 和流体混合导致成矿物质沉淀, 而低硫化型矿床 主要产于张性或中性环境下 由于流体的沸腾使得成矿物质沉淀。 浅成低温热液型矿床与斑岩型矿床属于同一个成矿系统 , 蒸气冷却收缩模式 合理地解释了二者 在时间和空间上的共生关系 。
本文对浅成低温热液型金矿 矿床的定义与类型划分 、 构造背景、成矿时代、围岩蚀变、矿质沉淀机理、成矿模式 及与相关矿床类型的 关系进行综述 , 并总结了找矿标志 。
         
- ----- 内容提纲- -----
         
0   引言
1   矿床分布
2   矿床类型的划分
3   成矿地质背景
3.1   成矿时代
3.2   成矿构造
3.2   控矿构造
4   矿床地质-地球化学特征
4.1   矿床地质特征
4.2   矿床地球化学特征
4.2.1   成矿流体性质
4.2.2   成矿物质来源及其演化
5   浅成低温热液中金的沉淀机理
6   与斑岩矿床的关系及成矿模式
6.1   与斑岩矿床的关系
6.2   成矿模式
7   找矿标志
8   存在问题及研究趋势
9   结论
- --------------
         
0    引言
" 浅成低温热液 " 一词由 Lindgren(1922) 提出 , 起初用于规范流体的来源 (地壳深部与岩浆 - 火山作用有关的流体)、 成矿深度 (< 1. 5 km )、 成矿温度 (50 〜 200 °C) 与 压力(中等压力) , 认为矿床形成的温度与深度一般成正消长关系 。 20 世纪 80 年代,部分研究者 从勘查学和成矿系列的角度出发 , 将浅成低温热液成矿系统的深度扩大至 2 km , 温度上限放宽至 320 °C 。 同时,强调浅成低温热液矿床成矿系统是火山岩区地热体系的一部分, 成矿热液中有大量天水的加人 ,成矿物质来源是含岩浆射气的热水溶液, 矿石矿物在浅成环境沉淀而富集 。 20 世纪 90 年代, 我国学者也开始系统地研究浅成低温热液金矿床 , 其主导性的命名是陆相火山岩型金矿床、火山 - 次火山岩型金矿床等 ,强调火山 - 岩浆本身的热液系统及成矿地质环境的 中 - 低温、浅成等特点 。 目前, 浅成低温热液型金矿的定义是: 在浅的深度(一般< 1 5km )、 与火山 - 侵入岩系有关、成矿温度 200 - 300°C (少数情况< 200 °C 或 > 350 °C) 和较低压力 ( 10 〜 50 MPa) 条件下形成的热液型金矿床。 成矿流体的特点 是以岩浆热液与大气降水为主体、盐度较低, 热液活动主要产于火山 - 次火山岩或斑岩系统的上部 ; 金的矿化与火山活动有成因联系, 通常在火山活动晚期出现矿化, 矿化作用被约束于火山地热系统波及的区域内 。因此看来, 浅成低温热液金矿 包括 火山岩型、次火山岩型金矿床 , 还可以包括部分斑岩型金矿床 ,伴生的矿种较多, 主要是银、铜、铅、锌矿床 。据统计, 浅成低温热液型金矿金资源量仅次于绿岩带型金矿 ,是重要的金矿床类型之一, 也是国内外矿床学界的研究热点 。该类型金矿于 20 世纪 90 年代以来 在一些重要成矿区带,尤其是环太平洋成矿带的找矿勘查取得重大突破 (表 1 )。近年来,随着成矿理论研究工作的不断深入和岩矿测试技术的不断进步与完善, 对该类型矿床的分类依据、矿床地化特征、成矿物质的沉淀机理、成矿模式、与碱性岩及斑岩型矿床之间的内在联系 等方面的认识更为系统 。

表 1  世界部分浅成低温热液型金矿床及储量

本文 将就浅成低温热液型金矿 矿床的定义与类型划分、构造背景、成矿时代、围岩蚀变、矿质沉淀机理、成矿模式 及与 相关矿床类型的关系 进行综述。
1    矿床分布
浅成低温热液金矿 主要分布在世界 3 个巨型成矿域中 ( 环太平洋、地中海—喜马拉雅及古亚洲 ) , 其中以环太平洋带最为集中 。环太平洋西带内带岛弧环境代表性矿床 有日本的菱刈、中国台湾的金瓜石、巴布亚新几内亚的波尔盖拉等 矿床;外带分布于大陆边缘, 代表性矿床有中国 黑龙江的团结沟、吉林的五凤—五星山、辽宁的二道沟、山东的归来庄和七宝山、山西的义兴寨、河南的祁雨沟和上宫、江苏的溧水、安徽的东溪和天头山、浙江的治岭头、福建的紫金山和广西的龙头山 。环太平洋东带分布于 南、北美洲西部的大陆边缘火山构造活动带 ,有美国著名的 Red Mountain 和 Cripple Creek , 墨西哥的 Guanajuato 等大型、超大型矿床。 地中海一喜马拉雅成矿带的金矿 产于内陆和大陆边缘火山岩带,代表性矿床有罗马尼亚的阿普塞尼山脉金矿、西班牙的罗达尔基拉尔金矿田、保加利亚的麦迪德斑岩铜金矿床等。 古亚洲成矿域代表性矿床有 俄罗斯的巴列依金矿、蒙古的塔林金矿、中国新疆的阿希金矿和石英滩金矿、大兴安岭的部分金矿床 。 另外,少数矿床分布于克拉通的内部,如印度克拉通和中朝克拉通等两。
根据我国浅成低温热液型金矿床形成的构造环境, 可划分为 4 个成矿带 : 晚古生代北新疆岛弧带, 中生代沿中朝克拉通北部的大陆边缘带, 中生代东南沿海大陆边缘带 和 新生代台湾岛东部带。
2    矿床类型的划分
20 世纪 70 年代以来, 人们提出了多个关于陆相火山 - 次火山岩有关的浅成低温热液金矿矿床类型的划分方案 ,其中较有影响的是按矿石的金银比值、蚀变岩组合以及主岩类型的分类。 各个矿床分类方案的地质依据和侧重点各有不同,具有代表性的分类方案见表 2 。

表 2  浅成低温热液金矿矿床类型划分方案

B.R.Berger 等根据岩浆热液组分和蚀变矿物组合 ,将浅成低温型金矿床划 分为明矾石 - 高岭石型 和 冰长石 - 绢云母型 。但这一方案的问题在于: 某些冰长石 - 绢云母型矿床冰长石的含量很少 ,但却含较多的高岭石和 ( 或 ) 明矾石,这样会给分类工作带来困难,故该方案使用不多。
J.W.Hedenquist 建议, 依据矿床地质特征及流体中硫的氧化还原状态 ,将浅成低温热液金矿 划分为 低硫型和高硫型 2 类。 低硫型相当于 冰长石 - 绢云母型, 由近中性、还原的热流体形成 , 高硫型相当于 明矾石 - 高岭石型, 由酸性、氧化的热液流体形成, 该分类方案在国内外得到广泛应用。 我国 已知浅成低温热液金矿床 以低硫型为主,高硫型较少 。低硫型与高硫型金矿床 不仅在成矿构造背景、成矿流体成分和性质上存在差异 , 而且在矿物组合、矿石类型、结构构造、成矿机理等方面 也存在较大区别 。
J.W.Hedenquist 的分类方案 判别该类型矿床十分有效。
D.R.Cooke 等提出, 对新发现的、缺乏研究的浅成低温热液金矿床 可采用描述性名称对其划分, 即用矿石矿物、矿体产状和有鉴别意义的脉石/蚀变矿物(如明矾石、高岭石、叶腊石代表强酸性流体)及主要的含铜矿物等对其进行描述性分类。 如浅成低温热液金 - 银矿产于板状多孔石英中 ,主要特征矿物有硫砷铜矿、明矾石等,矿床类型可采用 “多孔石英的浅成低温热液金银硫砷铜矿明矾石矿床” 的描述性名称。
3    成矿地质背景
3.1  成矿时代
浅成低温热液型金矿床的 成矿时代与周边的火山岩带形成时代一致 。在环太平洋地区, 该类矿床主要发育于中渤生代的火山弧中 , 其东带成矿时代主要集中在晚白垩世中期—古近纪,且在晚白垩世末期矿化最为强烈; 中国东部地区,燕山期的构造 - 岩浆活动异常强烈 ,成矿作用亦呈爆发趋势,成矿时代为 188 〜 94Ma, 主要集中于 188Ma,144 〜 135Ma,127 〜 115Ma 和 105 〜 94Ma 等几个时间段 ;位于环太平洋成矿带内带(岛弧带)的 西南太平洋地区 , 新生代大规模的浅成低温热液成矿作用 与 洋壳俯冲引发的岛弧岩浆活动有关 , 成矿时代大多为 20Ma 左右 。 地中海—喜马拉雅成矿带 金矿成矿时代 主要在晚白垩世—古近纪 。 古亚洲成矿带西部的中亚地区 金成矿时代 主要集中在古生代 , 如新疆阿希金矿的成矿时代为早石炭世 , 古亚洲东部由于叠加了 太平洋板块的俯冲作用和鄂霍茨克海闭合事件的影响 , 成矿时代 从中生代延续到新近纪更新世 , 如俄罗斯东北部的成矿时代集中于晚侏罗世 ( 147 〜 151Ma )、早白垩世 ( 100 〜 138Ma) 和新近纪更新世 ( 7 〜 60Ma) 。
3.2  成矿构造
浅成低温热液金矿床 主要形成于板块俯冲带上盘 大陆边缘及岛弧的岩浆弧和弧后张裂带 , 其特征为大规模地壳运动、火山活动以及花岗岩类和斑岩的侵入 , 流体活动发育区 是成矿的最有利部位。在空间和时间上 与陆相火山岩、次火山岩体有关 , 其中 钾质安山岩 - 英安岩 - 流纹岩 和 浅成侵入岩的关系密切 。 多数产在克拉通地壳或岛弧地壳的浅部 , 少数直接形成于洋壳之上 , 个别形成于弧后的拉张环境。
低硫型和高硫型 浅成低温热液金矿床的成矿构造背景有所区别 。 低硫型浅成低温热液金矿床 主要产于以较陡倾角斜向俯冲、区域应力场中等、板块聚合速度较快的俯冲洋弧后环境 , 被动大陆边缘的 地堑或裂谷环境和地幔柱环境 , 在地壳减薄、双峰式火山作用的晚期成矿 , 它既具有碰撞造山环境下的成矿属性 , 又表现出与地幔柱环境有关的成矿特征 ; 高硫型浅成低温热液金矿床 则发育在以中等倾角垂直俯冲形式 、弱压性或压扭性区域应力场、 板块会聚速度快的大洋岛弧环境。
3.3  控矿构造
在地质历史时期 , 岛弧和大陆边缘(多为弧后张裂带)的火山活动比较普遍 , 浅成低温热液型金矿 常产于该类地区区域性深大断裂与火山机构的复合部位 。如 , 中国东南沿海火山岩区金矿床 有直接受火山口弧形、放射状断裂以及其次级断裂(裂隙)控制的 矿床 , 也有受火山口环形边界、隐爆角砾岩筒、(富硅质)火山穹窿或火山构造洼地、火山机构的次级构造 控制的矿床 。其他地区 还有受层面构造(包括岩性界面和不整合面)控制的矿床 , 如日本的菱刈金矿。
有些学者认为 , 在浅成低温成矿体系的火山机构中 , 热液活动主要与火山稍晚阶段的次火山岩浆活动有关 , 时间上要晚于破火山口的形成。 环状断裂为后期热液系统提供极佳的流体通道。 区域性断裂在引导热液运移及矿体就位方面发挥了重要作用 。成矿物质往往在 与深大断裂有关的次级构造中定位并形成工业矿体 。 含矿火山机构几乎总是分布在 区域断裂弯曲或不同方向断裂交汇的部位。
岛弧带矿床 多产于破火山口构造中 , 产于线型背斜和火山穹隆中的并不多见; 陆内火山岩带矿床 多产在构造倾伏的破火山口中 ; 陆缘火山带矿床 则产于正向或负向火山机构中 。 高硫型矿床 主要形成于挤压环境中 , 而低硫型矿床 则多产于张性环境下。
4    矿床地质-地球化学特征
4.1  矿床地质特征
浅成低温热液型金矿在时空上 多与陆相火山岩伴生 , 并与次火山岩体有关 。 由于低硫型 ( LS) 与高硫型 ( HS) 矿床的产出背景不同 ,二者在矿体形态、结构构造、形成深度、矿物组成、围岩蚀变、金属矿物组合 等方面都有一定差异 (表 3 )。

表 3  低硫型和高硫型浅成低温热液金矿床对比

大部分浅成低温热液金矿床的矿体发育 在某一水平之上 , 在此水平以下 , 矿脉的矿石矿物骤然减少 , 而脉石矿物则不发生此类变化; 在同一矿床中 , (金 + 银)/贱金属的比值 在矿体上部高于下部 , 有些矿床显示银/金比值从矿体中心向外有增大趋势 。部分浅成低温金矿床的 热液系统呈“似蘑菇状” , 矿体上方靠近地表处(深度< 50 m) 有时存在盖帽状堆积 , 称之为浅部高级泥化带 。
低硫型矿床的浅部高级泥化带(酸性淋滤蚀变带) 主要由混层伊利石 - 蒙脱石组成 , 也可含高岭石和明矾石; 高硫型矿床的酸性淋滤蚀变带 主要表现为多孔状硅化 。蚀变矿物组合 以流体通道为中心,有一定空间分带性 :温度 > 300 °C 的部分 为伊利石 + 混层绿泥石 + 非膨胀绿泥石组合 , 温度 200 〜 300 °C 的部分为混层伊利石 + 膨胀绿泥石组合。
我国不同地区的浅成低温热液金矿床 在垂向上存在分带现象 , 或可构成一成矿系列。 在 2000 m 的深度范围内,自深部至浅部 ,其矿化类型大致为: 金 - 铜 / 铜 - 金矿床 → 金 / 金(银)矿床 → 金 - 银矿床 → 银 / 银多金属矿床 → 铅 - 锌 - 银矿床 。相当一部分浅成低温热液金矿床 对赋矿围岩不具有选择性 ,矿床的围岩是随机的,金矿地质产状 往往取决于深部侵入体的位置和大小 。
4.2  矿床地球化学特征
4.2.1  成矿流体性质
Heinrich 等对 浅成低温热液成矿系统中 流体包裹体的研究认为 ,该类型矿床流体包裹体 以水溶液包裹体为主 ,缺乏 H 2 O - CO 2 包裹体(富含 C0 2 三相包裹体),偶含子矿物; 成矿流体以 H 2 O 和 C0 2 为主,含少量的 CH 4 , 流体中阳离子主要为 K+ , Na+,Ca 2+ ,Mg 2+ ,阴离子主要为 Cl - ,F - ,S04 - , 其中 K 和 S 的含量很高。 流体包裹体中包裹体气液比变化较大 , 在相似温度下的异相均一现象常见 , 暗示普遍存在流体沸腾现象。
浅成低温热液金矿 成矿流体具有中偏低的盐度 , 个别矿床由于石盐子矿物的存在会造成盐度偏高现象; 成矿流体温度较低,一般 <300 °C , 但也有部分矿床存在高温流体活动 , 如中国紫金山金矿包裹体均一温度达 400 °C 。
浅成低温热液金矿床中 成矿流体的盐度、氧化还原性及 pH 值等存在差异 。 在低硫型金矿床早期成矿流体中 岩浆组分较少,盐度低 ,还原性与主岩接近平衡 , pH 处于中性, 相对富含挥发分,但通常受深部侵入岩的驱动 ; 高硫型金矿床早期阶段成矿流体 具有较强的酸性和氧化性, 但随着时间变化酸性逐渐减弱, 且更趋还原性,在成矿过程中岩浆组分一直具有重要作用 ,但整体上呈岩浆水逐渐减少、大气降水逐渐增多的演化趋势。
4.2.2  成矿物质来源及其演化
浅成低温热液金矿床的 成矿物质 ( Au,Ag,Cu , Pb,Zn 等)具多来源性 。铅同位素研究表明, 金属成矿元素来自上地壳 ,由循环到深部的 地下水与源区岩石发生水岩反应, 将岩石中的金属元素萃取出来; 硫来自深部的岩浆流体或深循环的地下水经过的围岩 (火山岩 ), 加拿大 Shasta 金银矿床中黄铁矿的硫同位素组成表明,成矿流体中的硫来自大气水与围岩(火山岩)的水岩反应,部分来自岩浆释气作用。 部分矿床的铅同位素特征与矿区的火山岩极为接近 ,推测铅同位素可能与火山岩或岩浆流体密切相关, 也有可能来自于基底岩系 。 锶同位素特征亦可印证成矿元素的多源性 : 既有来自不同程度混合的岩浆,也有源自基底的变质溶液 。 关于金的来源, 部分研究者认为是地壳岩石因碰撞或岛弧迁移而沉入地幔的岩石圈板片部分熔融, 导致地幔中的硫化物氧化,释放出 Au 元素 。
在大规模的 斑岩 - 浅成低温热液型矿床中 , 初始流体来源于含水的岩浆, 为单一相的富 Au , Cu 等成矿元素的高温、低盐度、中等密度的富气流体 ;不同的成矿元素和载矿元素在 3 〜 4 km 深处 ( 30 〜 80 MPa ) , 通过相分离进入不同性质的流体, 其中 具有很强载矿能力的富挥发硫的气液相流体 在成矿中 对形成特定矿化类型具有决定性的意义 。上升的低 - 中等盐度的气相流体与具有相同成分的液相流体混溶, 温度从 500 °C 降至 350 °C 以下,此时大量的铜、铁硫化物沉淀 。由于盐度和黏度较低,气相流体(酸性)持续上升, 在斑岩体上部形成广泛的泥化蚀变 。含矿流体在含水的岩浆房冷却加压过程中, 气相流体收缩形成低盐度中低温液相流体 ,富挥发硫的气体在水盐体系的两相界面以上可转变为液体, 将成矿元素 Au 等运移至浅部, 由于大气水的混合或流体沸腾、去硫作用 ,导致金的沉淀形成浅成低温热液金矿。
5    浅成低温热液中金的沉淀机理
浅成低温热液中 金的沉淀问题是成矿机理研究的重要内容。 现有文献多认为,金的沉淀 与含矿流体在运移过程中遇到冷凝 (温度下降)、 流体沸腾、流体混合以及与围岩反应等因素有关 ;其他因素,如去硫作用(贱金属与 H 2 S 反应)、围岩硫化作用以及还原的富硫含盐流体与还原的亏硫稀流体等温混合 等在成矿过程中也可能起到一定作用 。 但低硫型和高硫型浅成低温热液金矿的 成矿构造背景不同, 两者的成矿机理也有差异。
(1) 低硫型金沉淀机理。 该类型金矿床的 成矿流体主要为大气降水 , 含有来自岩浆的挥发分硫和碳, 硫化氢是其成矿流体的主要含硫物质,酸碱度近中性。文献表明, 低硫型金矿金的沉淀 主要原因是受流体沸腾作用影响, 沸腾沉淀机制为 : Au ( HS ) -2 + H + + 0 . 5H 2 ← → Au + 2H 2 S , 沸腾期间的去气(如 H 2 S/H 2 Te,Te 2 ,H 2 O ) 作用可加剧低硫型金矿床贵金属金银和贱金属硫化物的沉淀 。 CO 2 和 H 2 S 浓度的升高会增加初始沸腾的深度 ,低硫型金矿流体的混合 仅限于热液系统晚期的崩塌阶段, 只产生不含矿的碳酸盐或硫酸盐。
(2) 高硫型金沉淀机理。 通过高硫型金矿床残余石英和深成泥化蚀变(石英 - 明矾石 - 高岭石 - 叶腊石)的研究认为, 高硫型矿床与碱性岩浆去气作用关系密切, 其成矿流体主要来源于岩浆, 岩浆中二氧化硫成分分解成不等量的硫酸和硫化氢, 成矿流体则以极端酸性 ( pH <2 ) 和氧化 ( m(SO 2 -4 ) >> (H 2 S) ) 为特征 。 流体混合是主导的影响因素, 流体混合沉淀机制为: Au ( HS ) -2 +8H 2 O← → Au+2SO 2 4- +7.50H 2 。 Arribas 等认为高硫型金矿中金不仅可呈 Au(Cl ) -2 络合物形式运移 , 还可呈二硫化物络合物 ( Au(HS ) -2 ) 形式运移 ; 据此提出了两阶段模式 : ① 含酸岩浆的去气作用产生的气体(如 H 2 S , H 2 O) 与大气水混合形成可低度溶解金的酸性硫酸盐流体; ② 来自下部的岩浆迁移到上部蚀变带中形成热的、酸性含盐的、携带金 (以 Au(Cl ) -2 络合物形式) 的流体 , 这种流体遇到低温大气水的混合作用,使流体稀释、冷却和 / 或 pH 值增加 ,可能导致其中大量金从流体中沉淀出来。 或者蒸汽相岩浆中最初分离出来的金金属带电气体与热的地下水混合 ,形成一种含金 ( Au(HS ) -2 )的低盐度流体, 金可能由于沸腾沉淀,也有可能流体混合导致氧化并在地表富集沉淀 ;如果此类流体在运移过程中混入了硫化物,如铜、铁的硫化物等,金甚至可从其不饱和的流体中沉淀出来。
6    与斑岩矿床的关系及成矿模式
6.1  与斑岩矿床的关系
浅成低温热液型矿床 和斑岩型矿床在矿床成因、形成时间和赋存空间上具有一定的继承性和相关性 。
浅成低温热液系统 与斑岩矿化之间具有成因联系 , 高硫型矿床是斑岩铜矿热液系统在浅部的表现 。二者 具有空间上大体叠置的构造环境 ,斑岩型铜矿系统上部火山岩段泥化蚀变带内, 发育有含硫砷铜矿块状硫化物矿脉(高硫型) 及更浅部的浅成低温热液贵金属矿脉(低硫型) , 它们共同组成一个完整的火山成矿系列 。 对菲律宾 Far Southeast 斑岩铜金矿及其上部 Lepanto 高硫型浅成低温热液型铜金矿床的研究表明 , Far Southeast 斑岩铜金矿、 Lepanto 浅成低温热液铜金矿 和位于几千米之外的低硫型金银矿床之间 具有成因上的密切联系,它们构成一个有机的成矿系统 (图 1 )。

图 1  菲律宾勒班陀浅成低温热液型与下伏远东南斑岩型铜金矿床的关系

1.Bato 组英安岩;2 . 石英闪长玢岩;3 .Imbanguila 组英安岩;4 . 青磐岩化/未蚀变火山碎屑岩; 5 块状/多孔状石英; 6 石英 - 明矾石; 7 叶腊石 - 硬水铝石 - 高岭石族; 8 绿泥石 ± 绢云母; 9 浅成低温热液型铜 - 金 (w(Cu) > 2.5%) ;1 0. 斑岩型铜 - 金 (w(Cu) > 1.0%)

         
我国也有不少论述 浅成低温热液金矿与斑岩矿床之间关系的报道 : 浅成低温热液金矿床 向深部可以转变或过渡为斑岩型矿床 ,深部侵入体为矿床的形成提供热源和物质来源, 高硫型矿床与侵入体之间可以通过岩脉或岩颈直接连通 , 而低硫型矿床与侵入岩之间可以相隔一定距离 , 并提出火山 - 次火山 - 侵入 - 热液 ( 热泉 ) 与斑岩成矿作用的关系 可用成矿系列或成矿系统思想考虑 。如我国福建紫金山矿田, 其下部发育中寮斑岩铜矿,上部发育紫金山高硫型浅成低温热液金矿床 , 其旁侧火山盆地边缘发育碧田浅成低温热液金银矿床, 形成一个以花岗闪长斑岩岩体为中心的斑岩 - 浅成低温热液成矿系统 。
6.2  成矿模式
随着测试技术的不断发展, 对浅成低温热液金矿的研究取得很大进展 ,近年来在热液流体来源和性质研究的基础上 提出了多种成矿模式 , 具代表性的是 Hollister 建立的火山岩中的 浅成低温热液矿床模式 ( 图 2 ) , 该模式与 Buchanan 等建立的 “墨西哥瓜纳华托等矿床综合性浅成火山热液金银矿床成矿模式” 具有许多相似之处 。 该模式简述如下: 在成矿过程中, 以大气降水为主的流体向下运移 , 逐渐被加热并萃取围岩中的钾、钠氯化物及成矿金属元素 ,形成的低盐度成矿热液 在深部热源的驱动下沿断裂系统向上迁移 ,在地表浅部 <1. 5 km 处发生沸腾, 形成一个处在沸腾面以上的漏斗状构造系统 及 由下部大脉和上部小脉 - 网脉组成的构造体系。 在沸腾面以下形成贱金属矿床, 在沸腾面以上 形成贵金属矿床及蚀变矿物的垂直 - 水平分带 ; 其中富矿带的矿脉主要呈陡倾斜产出, 也有向角砾岩筒方向缓倾斜的; 贱金属带中矿脉构造通常为单脉状或细网脉状 , 而不是角砾岩状。 在富矿带附近,贱金属带中 Pb/Zn 比值较高 ,当铜以黄铜矿形式存在时 , Cu/(Pb+Zn ) 比值也趋向于增大。 大多数的贱金属带,随深度的增加,逐渐过渡为几乎没有贵金属的绿泥石和含氧化铁的石英脉 , 远离矿脉,黄铁矿一般不存在 。该模式 将矿物分带、蚀变分带与矿床成因有机地结合起来。

图 2  火山岩中的浅成低温热液矿床模式

         

在环太平洋成矿域的 斑岩型、浅成低温热液型金银矿化成矿模型和斑岩型 - 夕卡岩型 - 浅成低温热液型矿床成矿模型中 , 作者用图解的方式展示出完整的成矿系统理想概念模式, 即由下至上依次为: 斑岩型矿床、石英硫化物型金银矿床、矽卡岩型矿床和浅成低温热液型金矿床 。 模型中认定, 斑岩体为浅成低温热液金矿的形成提供热能和部分成矿流体 ,而浅成低温热液金矿床的 深部为斑岩体及有关矿化。
在等温退缩 - 蒸气收缩模式 和 蒸气冷却收缩模式中 ( 图 3 ) , 深部熔浆的单相蒸气成矿流体在上升过程中 ,分离出大量低盐度的富 H 2 S,SO 2 ,Cu, As , A u 等和少量富 FeCl 2 卤水的含水蒸气 ,随着冷却收缩的进行, 高温蒸气中 H 2 S / Fe 的摩尔比增大 , 黄铁矿发生沉淀,形成贫铁富硫的低盐度液相流体 , 热液流体在较低温度下(甚至 <300°C) 能携带高浓度的金迁移至浅成低温环境。 此类流体以石英 - 绢云母 - 黄铁矿蚀变带为通道 沿构造破碎带和岩相界面侧向迁移 , 发生高级泥化或流体沸腾、岩浆流体 与大气降水混合等方式 导致铜、金等成矿物质沉淀,形成浅成低温热液型金矿床和一系列蚀变 。这两个模式较好地 解释了高硫型金矿在空间和时间上与斑岩成矿体系的共生关系、成因联系 , 以及斑岩型矿床中广泛出现的钾化、绢云母化和泥化蚀变带上叠加 有较晚的高级泥化蚀变带(石英 - 明矾石)的现象。

图 3  浅成低温热液金矿床蒸气冷却收缩成矿模式

1. 高级泥化带(石英 - 明矶石化);2 . 千枚岩化带(绢云母 - 黄铁矿士黏土化);3 .Cu-Fe 硫化物与钾化;4 . 弱钾化(士磁铁矿化);5 5 固结斑岩体( ± 青磐岩化); 6 部分熔融岩浆

         

与碱性岩有关的浅成低温热液金矿床成矿模式 包括 4 个阶段: 后弧或碰撞期后软流圈熔融裂谷作用阶段、碱性岩浆上侵阶段、岩浆热液形成碱质类斑岩型铜钼金矿化阶段和破火山口形成 - 浅成热液阶段 。 该模式认为 , 俯冲期间或俯冲期后形成于岛弧区 张性环境的碱性岩 对成矿有利 ,其中氧化的、富含水和卤素的富钾质碱性岩浆可携带大量金等成矿物质,通过岩浆脱挥发分作用,金作为氯化物的络合物而进入挥发相, 主要在破火山口形成阶段富含挥发分的热液流体沿破火山深部断裂构造系统快速上升 ,在地表附近与大气还原水混合,从而出现金的沉淀和富集, 在浅部有利地质环境中形成浅成低温热液金矿床 。
近年来也有学者 将浅成低温热液型金矿与卡林型金矿对比 , 认为二者同属低温热液型矿床, 除了它们的主岩不同,两类矿床构造背景、成矿流体及温度等方面具有一定的相似性和可比性 。这与 Hollister 等建立的沉积岩中浅成低温热液矿床模式 具有相似之处 。
总之, 运用成矿系统思想 ,加强相关矿床类型之间时空及成因联系的对比研究, 在浅成低温热液型金矿勘查时 , 将其深部或附近的斑岩型等相关类型金属矿床的勘查统一考虑, 对扩大找矿领域、提高勘查效果 具有重要的意义 。
7    找矿标志
浅成低温热液型金矿除流体性质、成矿温度、矿床成因、成矿模型等方面的研究 极受重视以外 ,研究者们 为给找矿勘查提供较为直接的依据 , 就该类矿床的找矿标志 也作了较为详细的评述。
(1) 浅成低温热液矿床的存在 , 其深部可能是斑岩型矿床的找矿潜在区 ;反之, 有斑岩型矿床的存在 , 其上部或外围有可能存在 浅成低温热液型金矿二者 在一定地质条件下可互为找矿标志。
(2) 岛弧和大陆边缘(弧后扩张带) 区域、破火山口中火山角砾岩带或火山期后坍塌形成的弧形断裂 与 区域性断裂或先前喷发破火山口周边放射性断裂 的交汇部位,往往是该类型矿床的有利产出部位。
(3) 区域火山岩和侵入岩发育的地区 , 地热系统发育, 其中陆相中酸性及富碱火山岩区、火山岩区角砾岩筒、基底上的 火山构造洼地以及隆起结晶基底的上升断块边缘 是有利的找矿部位。
(4) 可根据低 pH 值的蚀变矿物 (如明矶石、绢云母、伊利石、冰长石、蒙脱石、埃洛石、高岭土以及其他黏土矿物) 组合的分布范围与下伏矿体的大小比例关系 来确定矿化远景的范围 。 而表生黑色锰帽、近矿的围岩蚀变 (冰长石化、硅化、明矾石化、类夕卡岩化)、 金银矿化等是找矿的特征性标志 。 泥化蚀变是矿体外围的蚀变 ,分布范围大,易于识别, 也可作为一种中远程找矿标志。
( 5) 用航磁测量、井中重力测量、 CSAMT 、 电阻率测量 和火山岩区放射性测量获得的放射性增强区 (热液蚀变产生钾化富集所致)、 磁力低值异常区 (热液蚀变作用所致)、 低阻异常 (矿化或黏土化蚀变所致)、 高阻异常区 (矿化或硅化引起)和 高重力异常区 是浅成低温热液金矿找矿的重要地球物理标志。
( 6) 火山岩区蚀变富集元素 K,Na,Ca,Mg,Si 是热液蚀变带的标志 , 化探测量存在元素如 Au , As,Sb , Hg 富集区, 次生晕 w (Au ) >300X10 -9 时 , 是潜在矿化的热液系统地球化学标志。
8    存在问题及研究趋势
浅成低温热液型金矿 的三大成矿域均通过我国境内 ,近年来也发现了一批代表性矿床, 如阿希金矿、石英滩金矿、天头山金矿、义兴寨金矿、归来庄金矿、紫金山金铜矿和金瓜石金矿等 ,为该类矿床的理论研究提供了素材和证据。目前我国已知的浅成低温热液型金矿床在规模和储量上均与国外同类型典型矿床具有明显差距, 一定程度上也影响了对该类型金矿成矿理论的研究 ,因此今后应加强该类金矿的研究和找矿工作。
涂光炽、刘连登等 、 吴国学等、 Heden - quist 等 ] 、毛景文等 就浅成低温热液型金矿的 地球动力学环境作了较深入研究 , 认为该类型金矿床 主要产于岛弧和大陆边缘环境 , 且受板块碰撞陆内造山和伸展过程拉张的地球动力学环境控制 。由于学者们研究的侧重点不尽一致 , 导致学界在该类矿床的成矿地质特征及矿床成因方面存在一定争议 , 今后有必要进一步加强该类矿床地球动力学环境的研究 , 从宏观上更清楚地认识此类矿床。
尽管人们 已经认识到浅成低温热液型金矿与斑岩型矿床存在一定的时空叠置关系 , 但两类矿床之间的 过渡关系和流体转变过程等细节还有待进一步揭示 , 二者之间 是否为同一成矿热液系统不同阶段的产物 ?还是同一热液系统的同时异位产物?抑或是两套独立的热液系统演化产物的叠置? 浅成低温热液型金矿成矿热液系统 与 碱性岩系的火山 - 次火山岩是否为同源岩浆关系 ?这一系列问题均有待今后随着勘探深度的加大、地物化遥测量技术方法的改进、岩矿测试精度的提高 , 获取更多的地质信息、更有价值的地质细节、更具说服力的地质证据 , 在全新的综合信息平台上 , 以矿床系列 - 成矿系统理论为指导 , 进行浅成低温热液型金矿与斑岩型铜金矿的时空关系、成矿模式以及有效找矿标志的大尺度精细研究。
9    结论
浅成低温热液型金矿 主要分为高硫型和低硫型 2 种 , 主要集中分布于环太平洋、地中海—喜马拉雅和古亚洲(中亚—蒙古) 3 个成矿域 , 以环太平洋成矿域最为集中 ;矿床主要形成于中 - 新生代 , 少数形成于晚古生代或更老的时代; 该类矿床主要形成于与板块俯冲相关的大陆边缘、岛弧的岩浆弧和弧后岩浆带 ;矿体以脉状(细脉 - 大脉)为主 , 次为浸染状、层状、透镜状等; 赋矿围岩主要为陆相火山岩(次火山岩)及同时代的火山沉积岩 , 以中酸性(安山岩类和英安岩类)岩石为主 , 有时也产在基底岩系中; 成矿与碱性系列和钙碱性系列岩石组合密切相关 ; 矿床受各类火山构造(古火山口、破火山机构、火山角砾岩筒)的控制 ;成矿温度较低(一般 <300 °C ); 盐度较低(一般 <10% , 个别 >10% ); 低硫型金矿的 围岩蚀变主要为硅化、冰长石化、绢云母化 , 青磐岩化 , 高硫型金矿则 以硅化、高级泥化、明矾石化和青磐岩化为特征; 低硫型成矿流体以大气降水为主 , 可能有部分岩浆水加入 , 金的沉淀受流体沸腾的影响较大 , 高硫型成矿流体以岩浆水为主 , 大气降水及其他流体为辅 , 金的沉淀受流体混合的影响较大;已有研究表明 , 浅成低温热液金矿床与斑岩型矿床之间存在成因联系 , 今后要以成矿系列 - 成矿系统理论指导找矿。
致谢 : 本文由中国冶金地质二局福建东鑫矿业技术股份有限公司朱玉磷教授级高级工程师予以审阅 , 并提出了宝贵的修改意见 , 在此深表感谢 !
原文来源: 地质找矿论丛 .   2 015年 3 月: 1 21- 1 32 . 第 3 0卷 第 1 期
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