全球金矿床基本特征及形成条件.doc
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1、全球金矿床基本特征及成矿条件1.1金矿床基本特征1.1.1金矿床的层控性在世界范围内,金矿床的形成往往与各种含金高的岩层有着密切的联系,一些重要的金矿床都受一定的地层控制。在世界上已知的重要含金地层有北美大陆上的基瓦汀超群,耶洛奈夫群,提敏斯群,霍母斯塔克群。澳洲西部伊岗地块上的卡尔古利层、南非洲大陆上塞巴奎群、布拉瓦约群和斯威士兰超群、维特瓦特斯兰德群。印度地盾上的达瓦尔群。我国的含金地层有太古代的鞍山群、太华群、迁西群;元古代的辽河群、碧口群、歪头山组、陈蔡群,泥盆系的古道岭组。二叠系的大厂层等。在含金地层中,金矿床的分布,总与特定的岩石建造(含金建造)有关,主要是超基性中基性火山沉积岩建
2、造,含铁硅质岩建造;含碳泥质页岩建造;含碳陆源碎屑岩建造等。尽管金矿所赋存的岩石类型比较多,对各类岩石无明显的专属性,但是前寒武系的绿岩是最重要的赋金地层。似乎在世界的每个角落,绿岩带中总是有金矿床存在。近年来对太古代绿岩和其它含金地层中金矿床的成因研究所取得的成果表明,呈残留体保存于地壳局部地段的太古代绿岩和其他地层中金的原始含量(丰度)较高,与金矿化相伴生的其他矿化元素和矿化剂含量也较高,是形成金矿床的矿源层。这些矿源层中的金在尔后的变质作用、同期构造作用和岩浆活动的影响下,可以发生重新分配,在有利部位形成矿体。含金地层与矿体(或矿化岩石)经风化破碎后,又为形成含金砾岩或其他时代的砂矿提供
3、碎屑物质原料。著名的南非兰德变质砾岩金矿床,就是古盆地(兰德盆地)北缘的太古代绿岩,提供了成矿的碎屑物质。金对不同变质相带的选择也表现得十分典型,金首先选择变质程度低的(片岩相)相带中富集的事实,在许多地区能清楚地见到。绿岩中有一个最佳热力带,金和伴生的硫化物矿化趋向于选择性富集,这种金矿的形成可能发生不大的再分配,有助于金聚集积的热力条件可能接近于区域变质中的中等或稍高级的绿片相(大约450550,更准确些是300400的温度范围)。在超变质作用下由于压力差的驱动,金主要表现从深变质相排出,向绿片相集中。在我国一些金矿区,变质程度最深的岩石(变粗相)中,金的含量比变质程度浅的岩石(角闪石相)
4、低。或者在某种热中心的(花岗化)影响下,靠热中心很近的地层中一般没有工业矿体。而只有在离开热中心适当的位置,才发育有较富的工业矿体(如津巴布韦)。由此可以说明,金矿床形成于一定含金地层的特定含金建造中。古老含金地层的局部重熔(交代重熔)形成的重熔岩浆对金矿化的影响:重熔岩浆形成热中心,促使周围地层中的金及其它成矿元素,在不同热梯度的影响下,发生活化转移。相对热场外围岩石而封闭(孤立)的系统中,这些组分在熵增原理支配下,向热中心方向聚集。每次岩浆重熔活动,都发生一次这样的聚集作用。而且以复式岩浆活动系列中最晚期活动的小型岩浆侵入体(岩株)所含矿物质最为丰富。金矿床的形成明显受太古代基底的花岗岩底
5、辟作用的影响。部分金矿床直接产于花岗体内,同时部分花岗斑岩中也形成浸染状的金矿化。这些说明金矿化明显地比花岗岩的侵入活动时代晚。有人把这种具有层控性金矿床的形成简单地归属于花岗岩的“加工作用”, 这种“加工”包括着极复杂的成矿机理。花岗岩浆不仅继承源岩的成分,而且从深部带入了一些矿化元素。同时它更为重要的机能是提供矿化剂、矿物质运称的动力及沉出的介质条件。重熔花岗岩浆的上升侵位对周围岩石所引起的局部性褶皱断裂,对含矿溶液的迁移(向热力学低的方向)和矿体定位,有着最直接的控制作用。1.1.2金矿床成矿物质的多源性对于金矿的物质来源问题,经过对地壳中种类金矿床特别是那些工业意义大的金矿床的研究表明
6、,其成矿物质(金和其它伴生有益元素)更多的还是从地壳源汲取的物质。而完全直接从深源提供成矿物质的金矿床很少。同时还查明了大多数金矿床成矿物质来源均不可能是单一的供给源。因此可以金矿床的物质来源是多种多样。金的物质来源 表1-1金的富集金的物质来源原生岩浆深熔岩浆早期岩浆岩沉积岩矿体(早期生成)岩浆作用形成伴生金矿床在固体介质中变质反应形成大量工业矿床原矿体被改造,金再沉积。射气作用和热液中的反应透岩浆形成工业矿床的可能性小岩浆期后可形成工业矿体能形成工业矿床外岩浆外生作用机械沉积形成砂金矿床(大型)化学沉积C. 舍尔(ep 1974)曾作比较全面的论述(表达1-1),他把金的来源分为原生岩浆熔
7、融体,深熔岩浆熔融体(包括深部重新熔融),固结的岩浆岩,沉积岩和早期形成的矿床等五类。介这些矿源在不同的成矿过程中富集成矿的能力差别很大。芬兰的马默(1970)曾提出“黑色页岩”可能是铅、锌、铜、金等金属来源。.斯米尔诺夫子(1981)指出太古代形成的原始地壳和元古代地槽内和地台上产生的特殊层状沉积岩系和火山沉积岩系,其中含有巨大数量的分散铀、金、铜和钼。此后这些广泛分布的含矿岩系便成为形成一系列同化和渗滤成因的矿床的重要基础。.莫伊先柯等(1973)地壳中金的原始来源于基性和超基性岩浆岩。罗斯鲁阿科娃和罗斯鲁阿科夫(1975)在对苏联金矿床资料研究分析中发现,后生金矿床中大部分金是由于变质或
8、热液活动从围岩中得来的。我国学者胡伦积等以地壳物质演化来说明金的来源。地球早期演化阶段金集中于地核和地幔中,上地幔是地壳中金矿床成矿物质的主要来源;地幔演化、伴随地幔岩分熔的过程中,而提供了全球性幔源岩浆伴生金矿床的矿物质成分;由地幔分熔出来的基性或中基性的大量火山物质(绿岩带或类绿岩带)是壳源金矿床金的主要来源和共生体。1.1.3金矿床形成长期性和继承性金矿化延续时间长和成矿物质的明显继承性是当前研究金矿的矿物质来源和区域成矿中发现的。从在的地质发展时期单元来看,前寒武纪,古生代到中新生代所伴随的每一次造山运动都有一定的金矿化,既有原生金矿化也有砂金矿。就一个含金地区(或含金省、金矿化带)而
9、言,金矿化从来都不是随着一个成矿时期的结束而告终。因此我们认为任何一个成矿区,可以一个具体的特定的地质地球化学为背景,在这种条件下,随着地球的演化,在不同阶段和不同成矿作用中,在不同的时代形成不同类型的金矿床。这既体现了成矿作用继承性的一面,又表现出矿产生成不断新生的一面。霍姆斯塔克金矿床,是在十六亿年前出现的区域变质作用吊二十五亿年前形成的含原岩(霍姆斯塔克组),经变质淋滤而成的。属于上元古代金矿化类型,还有产在片理带中的黄铁矿,方铅矿矿化的单个石英脉,为由糠晶状石英和少量黄铁矿和闪锌矿胶结的片理化带和含黑色页岩夹层的黄铁矿和黄铜矿的角质岩脉。1.2金矿床的形成条件1.2.1金矿床形成的地质
10、条件一、容矿围岩地表中分布的岩石,实际上都可以形成金矿床金的来源。.马加克杨(1974)专著的统计材料中,世界上金总储量的70%集中在前武纪地层。C. 舍尔(1972,1974)进一步指出,世界主要产金地区南部非州、印度、北美、西澳大利亚等地的大型或特大型金矿床都产于前寒武纪的基性喷发岩的变质岩系中(约占世界金矿的62%)。王中刚等(1978)对地壳发展的不同时期金属元素的演化特点也作了系统的总结,晚太古代、元古代地壳金的丰度比后后寒武纪高2.9倍,而前太古代比后寒武纪高46.8倍。因此,在其它条件相同的情况下,发生在后寒武纪地层中的金矿化,被淬取金等成矿元素,所涉及物质的量或成矿时间将比前寒
11、武纪地层大349倍。无论是前寒武纪形成的一些变质热液金矿床和沉积变质金矿床,还是中新生代形成的重熔、交代重熔岩浆热液矿床、火山热液型和其它类型的热液金矿,它们都明显地表现出对古老地层的依附性。还应该强调的是古生代以来槽台发育过程中,堆积的厚层火山沉积钙质、泥质(含碳)砂页岩和部份碳化盐岩越来越显示其赋金的地位,所谓的非岩浆成因的细脉浸染型、超细微金交代浸染型等特大型金矿床,几乎为沉积岩所专属。二、岩浆活动与金矿化多期的岩浆活动是形成金矿的重要条件。尽管有些学者对金矿化与岩浆岩的关系持否定态度。但是世界的金矿床70%以上与酸性岩体有关,80%以上的浅成矿床分布于火山构造带(以安山安英岩系列岩石为
12、主)内。与基性超基性岩浆活动有关的一些伴生金矿床的存在和与同熔、交代重熔岩浆有关的热液金矿床的存在等许多事实都说明岩浆活动是形成金矿床不可缺少的条件。基性岩脉对形成金矿的作用有两点是明显的,其一,可作为成矿溶液的通道。具有这样的基性岩脉,形成时间略早于矿脉,在分布空间上与矿脉产于同一空间,且脉壁常发育挤压破碎带;其二,可能成为提供金矿物质来源的补充通道。在金矿区可以看到岩脉与金矿脉存在三种关系:含金石英脉切断岩脉(或相反)的穿插关系;岩脉沿走向外延变为石英脉,的过渡关系;岩脉与石英脉毗邻的并列关系。酸性中酸性岩浆活动与金矿化关系:舍尔划分从超基性到酸性岩浆中,属于中酸性岩浆的建造的辉长闪长斜长
13、花岗岩、花岗斜长花岗岩、安山安英流纹岩、深熔的花岗岩类、花岗岩基等共五类。但我们认为最重要的是花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩和二云母花岗岩等。在成因上则主要是硅铝层重熔花岗岩,少部份为基岩浆分异形成的同熔型花岗岩。但是与含金的关的重熔或交代重熔花岗岩类,形成的地质背景属古老地层,为由中基性火山岩和古老地壳剥蚀碎屑组成的原岩及其变质岩系。这样的重熔花岗岩分布区,显然是那些在很长的地质历史间隔内长期活动的地带,重熔花岗岩作为最终的断裂重熔产物。值得说明的是断裂不仅是岩浆上升的通道之一,而且是地壳重熔的诱因。断裂导致了重熔(涂光炽1983)。基于这样的背景,这种重熔花岗岩产出的深度一般都比较大,在岩
14、体的外接触带伴随有强烈的构造断裂和基性岩墙侵入活动。为深部含矿热液的转移和矿源补给创造了有利条件。分异形成的花岗岩由于没有得到壳源物质的大量参与,含矿质较少,一般只在岩体顶部形成一些中小型矿床。花岗岩的侵入活动对金矿成矿作用是十分复杂而至今未得到解决的问题。大致应该有两个方面的作用:一个方面是对矿质的加工作用:岩浆的形成和侵入,改变了地壳局部地区的热梯度,形成以岩浆为中心的热场。岩浆体向外形成由高到低的地热梯度层次。在热源梯度的影响下,使周围地层中原来以各种形式存在的矿化元素(包括金)发生了不同程度的活化和转移。但是关于被活化了的元素是怎样转迁(或迁移方向)的问题,许多学者都注意到,在裂隙中向
15、低压区转移的机理。然而确忽视了一个重要机制。栾世伟(1984)在研究小秦岭金矿成矿机制时,认为由于岩浆的侵入,在局部可以出现一个矿化组分向侵入中心聚集的趋势,即按熵值增大原理,从低熵值向高熵值运移。这种作用从热源形成的初期秒出现了,一直到热源的最大值。运用热力学原理来探讨成矿机制是十分有效的途径。花岗岩对金矿形成的第二个贡献是提供热液。在岩浆冷凝过程中,其中的水份和其它的挥发份,逐渐聚集形成热液,也可以由于压力降低,发生分馏作用,岩浆沸腾而产生热液。热液中硫的含量对金的存在形式有直接影响。当硫含量很低或不含硫时,金可能是呈Au-Cl型络合物如AuCl4-形式,或以溶胶的形式进行迁移,形成含金石
16、英脉;若成矿热液中含有适量的硫和其他的矿化离子,金则有多种存在形式。如AuCl4-、AuS33-、AuS2 -、AuS23-等。形成金硫化物石英脉。花岗岩本身的冷缩裂隙,以及在外接触带岩层伴随侵入活动形成的褶皱断裂等地段,成为金矿成矿最有利的空间。三、金矿床形成的构造条件1.2.2金矿床形成的地质条件多期次的构造活动也是形成金矿的必要条件。关于构造条件对形成金矿床的意义,.彼得洛夫斯卡亚和.萨弗诺夫(1976)在探讨内生金矿床矿质来源时作了十分深刻的分析:“富含金的只不过是地壳下层的某些部分,主要是在强烈活动带中,可能是在洋壳岩块的边界上或在洋块边界附近”。他们强调的地带,首先是剪切性和扭性的
17、区域性深断裂带,而且在很长的地质历史时期多次复活。这样的断层延伸很大,与上地幔连通(像沂沐深断裂带)。它的作用大者控制岩浆的活动(断裂诱熔),为各时代的岩脉提供侵入充填的空间;小则,由于他们的存在的不断活动而引起一连串的次级断裂破碎,各种性质的断层和裂隙,导致形成有利金矿的各类构造形态:岩墙脉壁挤碎带、构造糜棱岩带、压扭性破碎带及断裂片理化带等。它们完成了引导成矿热液长距离转运,矿液的充填沉淀的空间和扩散交代前缘等任务。1.2.3金矿床形成的地球化学条件在众多金矿床类型中,除伴生金矿和砂金外,更多的是不同来源和复杂成因的各种热液型金矿床。为了深入认识地壳内分布的热液型金矿床形成的地质构造条件和
18、成矿机制,人们从不同角度,选择不同途径进行探索,并且在一些领域已经取得了实质性的进展。其中尤其在金矿形成 的地球化学条件的研究所获得的特别令人鼓舞。但是本书安排这部分内容只是介绍个梗概,根本目的在于引起更多人的重视和迸发并进。(一)矿化剂形成金矿床的矿化剂主要包括H2O、CO2、卤素(F、Cl)、S。1、H2O水份是组成含矿热液的主要组分。按矿物包裹体成分计算,矿液总量的7581%为水分。在高温(600300)条件下,部分水为汽态,形成气液混合流体。在中低温(300200)热液矿床中,包裹体中气体比例比较小,只占不足10%的体积。水的作用:可作为成矿金属元素的搬运介质和各种方式进行的化学反应的
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