图2 陕甘川地区卡林型金矿分布图
Fig.2 Map showing distribution of Carlin type Au deposits in Shaanxi, Gansu and
Sichuan provincs
1.断裂及代号 2.金矿床及编号 SDF1.商丹缝合带 SDF2.勉略缝合带
断裂名称:a.迭山断裂 b.白龙江断裂 c.温泉-益洼断裂 d.玛曲-荷叶断裂 e.雪山断裂
f.岷江断裂 g.佛坪断裂
金矿床名称:1.二台子 2.丘岭 3.金龙山 4.八卦庙 5.双王 6.李坝 7.拉日玛
8.东北寨 9.桥桥上 10.联合村 11.二道桥 12.甲勿池
拉日玛金矿床位于背斜构造向西倾斜的过渡地带,矿化受温泉-益洼断裂与羊棚沟断裂之间的破碎带控制。坪定金矿床位于白龙江复背斜,介于两条区域大断裂之间。二台子金矿床位于小磨岭大背斜的东南翼,太白-凤县角砾岩型金矿带,受控于NE,NW及EW向脆性断裂。李坝金矿床位于EW、NW向层间破碎带,SN向破碎蚀变带。
美国卡林型金矿床位于塔斯卡罗拉山背斜区,受罗伯茨山逆冲断层下盘的高角度正断层控制。而我国的卡林型金矿多与褶皱构造(主要为背斜、穹隆)有关,受断裂构造控制。可见构造——特别是断裂构造在卡林型金矿的形成过程中起着十分重要的作用。
综上所述,活动的大地构造环境为卡林型金矿的产出提供了所需的物质与能量条件,因此它往往在区域上控制着卡林型金矿成矿区的分布。区域性深大断裂很可以是导矿构造,热液通过它向浅部运移,它往往控制着矿带的分布。区域主干断裂控制矿床的分布,其次级断裂既是导矿构造又是容矿构造,它一方面使成矿热液向浅部迁移,另一方面又破坏了热液系统原有的平衡,促使矿质沉淀,从而控制矿体的产出部位。而褶皱构造则为矿体定位提供了必要的容矿空间。从我国已发现的的卡林型金矿来看,活动的大地构造环境,发育的断裂构造体系是卡林型金矿产出的必要构造条件。
3 成矿热液特征
3.1 矿质与流体的来源
对于卡林型金矿成矿物质的来源地质界存在两种观点:一是认为绝大部成矿物质来自深部地层(S.拉德克,1985;刘东升,1994);另一种观点认为卡林型金矿的矿质主要来源于岩浆(Sillitoe
& Bonham,1990)。程敦模(1989)通过对液体包裹体的详细研究提出:金是深部来源的,它是上地幔排气作用的产物。侯宗林等(1989)认为燕山期岩浆活动为滇黔桂汞矿带中卡林型金矿提供了部分成矿物质。王桂田(1992)认为桂西北金牙金矿的成矿物质来自矿体下部二叠系的基性火山岩和基性火山碎屑岩。郭振春(1994)认为贵州紫木凼金矿的矿质来源是赋矿地层。张复新等(1998)认为秦岭地区卡林型金矿成矿物质来源于易释放金的矿源层。可见,对于不同的矿床,矿质来源不同,即使是同一矿床其矿质也可能有多种来源,试图用一种模式来解释卡林型金矿床的矿质来源问题是不合适的,对于具体的矿床应做具体分析。
目前,人们普遍认为卡林型金矿的成矿热液是低盐度热流体,但在流体来源问题上仍存在有争议。一部分研究者认为成矿热液中流体主要是早期的建造水或沉积物中蚀变水,后期又有大量大气降水加入(翟裕生,1997)。另一部分研究者认为成矿热液流体是由岩浆演化分异而产生的(刘显凡,1998)。有研究者认为成矿热液是由大气降水下渗加热而形成的(杨蔚华,1997)。有些研究者则认为成矿热液具混合成因,可能为深源流体与建造水及大气降水混合而成(李文亢,1994)。此外,还有的研究者认为卡林型金矿成矿流体是由油田卤水与下渗的大气降水混合而成(张志坚,1997;王红梅等,1998)。
大量的分析数据表明,在不同的卡林型金矿床中流体的性质不一定完全相同,并且由于成矿物质的来源不同,其进入热循环系统的方式可能不一样,这就决定了在不同的矿床中起主要作用的流体其来源可能不同。以岩浆岩作为主要矿质来源的,其成矿热液可能主要来源于岩浆热液;以围岩地层为主要矿质来源的其成矿热液可能主要为地层建造水或层间水,特殊情况下也能是大气降水。另外,近年来对有机成矿流体的多项研究表明:许多卡林型金矿床的成矿流体都含有大量有机成分,有机成分在金的运移和聚集中起着重要的作用(傅家谟,1990;曾允孚,1994;张文淮等,1996),并且有的金矿床围岩就是生油岩(伊海生,1994),因此不能排除富含有机质的油田卤水参与成矿的可能。事实上,现在仍然不可能证明单独一种流体就能产生一种独立的矿床。某一具体矿床热液中以某种类型的水为主,但并不排除有其他类型的水加入,由不同来源的水形成的混合热液应是许多卡林型金矿成矿热液的基本特征之一。
3.2 成矿热液的性质
从矿床的氢氧同位素测定结果来看,成矿热液的δDH2O变化范围较大,δ18OH2O变化在-4.11‰~+16.21‰之间,δDH2O变化范围在-118.59‰~-30‰之间。反映了成矿热液来源的复杂性。例如金牙金矿δ18OH2O=-4.11‰~15.76‰,δDH2O=-69.67‰~-30.942‰,反映了沉积建造水与天水混合并有岩浆水成分加入的特征(李存登,1987)。拉日玛金矿δ18OH2O=+13.18‰~+16.55‰,δDH2O=-103‰~-91‰,表明成矿流体与大气降水有关(姚仲有,1994)。革档金矿δ18OH2O=21.26‰~23.60‰,δDH2O=-83.87‰~-62.10‰,反映了成矿热液以地层水为主,有大气水加入的特征(侯宗林等,1991)。总之,卡林型金矿成矿热液的氢氧同位素特征反映了其流体来源各不相同,并且每个矿区成矿流体都具有多种来源流体混合的特征。
大量的研究资料表明,我国卡林型金矿床的成矿热液具有典型的中低温热液地球化学特征,成矿温度为80
℃~250 ℃,并主要集中在140 ℃~200 ℃之间,个别矿床也可达300
℃。CO2包裹体测压表明,成矿压力主要变化在6.1~20.8MPa之间,个别可达56.7
MPa。成矿流体的盐度较低,多在3~9 w(NaCl)eq%之间,个别矿床也可达到卤水程度,流体密度为0.71~0.966
g/cm3。热液总体呈中—弱酸性,如黔西南卡林型金矿的pH值介于5.66~7.33之间,且金矿化阶段pH值明显向酸性偏移。实验室研究表明中性环境最有利于金的沉淀,这与实际工作中所见的非常一致。热液中的阳离子主要为Ca2+,Na+,K+,阴离子主要为Cl-,SO2-4,F-,但不同矿床、不同成矿阶段阴阳离子组合可能有差别。如秦岭金矿区成矿热液中的离子组合以Ca2+-(Na+-)SO2-4(Cl-)型为主(张文淮,1999),川西北卡林型金矿则以Ca2+-(Mg2+-Na+-)SO2-4型为主。另外,在滇黔桂地区,含矿层位由深至浅,其成矿热液由富含K+,Na+且Na+>K+,Cl->F-演变为富含F-,Cl-且K+>Na+,F->Cl-(刘显凡,1999)。卡林型金矿包体中气体成分主要为H2O和CO2,还有少量CH4,CO及N2等,但不同矿床、不同成矿阶段气相成分不一定相同。紫木凼、三岔河等矿床包裹体中CH4含量高,CO2,CO含量低,烂泥沟、金牙等矿床包裹体中CO含量明显高于其它矿床。而秦岭地区卡林型金矿床金矿化阶段CH4,CO的含量明显要高于锑矿化阶段。
3.3 成矿热液中的有机质
美国卡林金矿床中含有数量相当高的有机碳化合物(>0.2%),在我国大多数已知的卡林型金矿床的矿石中也都含有有机碳成分,许多矿床中还发现了含油气的有机包裹体,这一现象已引起了地质工作者的广泛关注。据近年来的研究表明,有机碳在矿石中出现绝不是偶然,它是热液中有机质演化的产物,在卡林型金矿的成矿过程中起着非常重要的作用。有资料表明,产于黔西南下三叠统地层中的卡林型金矿床其金含量与有机碳的含量呈不同程度的正相关,有机显微组分的变化趋势与金含量的变化趋势基本一致(李有川等,1997)。有机质在成矿过程中的作用包括三个方面:一是原始海相菌藻类等有机物可能使金初始富集;二是在热液成矿过程中有机质与金的络合物可能是某些金矿床中金的运移方式之一;三是有机碳也是金沉淀的还原剂和吸附剂(姜琦刚,1997)。大量的研究资料表明,有机质对金的富集迁移和沉淀都能起作用,含有机质的水溶液中矿质的溶解度比只含无机盐的水溶液高得多,一般可高达几倍到十几倍。如在拉日玛金矿床中,矿石和岩石中有机碳具有相同的物质来源,可溶有机质的含金量平均为2.27×10-6,干酪根中金含量比原岩高94.9~39.4倍,这说明金被有机质吸附并在烃类运移的过程中以有机络合物的形式搬运(伊海生,1994)。
滇黔桂卡林型金矿区的成矿热液盐度很低,w(NaCl)eq<5%,有机质主要为气态烃类物质,因此金除了可成无机络合物迁移外,更多的可能与有机质形成气态金属有机络合物迁移(傅家谟,1990)。另外,有机质裂解生成的低分子烷烃具有强还原性,有利于金的沉淀和富集。因此,含金的有机络合物受热裂解,还可能是导致金成矿的主要原因,烂泥沟金矿的金矿化就与石油烃类的热解有关(林清等,1995)。尽管卡林型金矿成矿热液中有机质的含量因矿床而不同,但它的存在不容忽视。有机质在卡林型金矿成矿过程中可能起着重要的作用。
人们在研究中还发现胜利油田中含金丰度高w(Au)(0.9×10-6~1×10-6),油田非烃气藏和不含非烃气藏区中一些火山岩含金量也较高w(Au)(0.05×10-6~1×10-6),且前者金的含量明显高于后者,火山岩的含金性受火山岩的性质和来源的控制(赫英等,1995)。显然区内金的来源与岩浆活动有密切关系,金的富集与有机质的演化紧密相关。这不仅为研究有机质对卡林型金矿的迁移及其在成矿中的作用提供了有力的依据,而且有助于确定成矿物质的来源。因此,通过现代油气区含金性的进一步研究,将极大地推动卡林型金矿研究的发展。
4 总结
综上所述,我国卡林型金矿的构造背景以及成矿热液具有以下特点:
(1)矿床多位于地壳构造活动强烈的部位,区域深大断裂控制矿带的分布,次级断裂和褶皱构造控制着矿床和矿体的分布。构造活动不仅为矿液的运移提供通道,而且可为热液的形成提供必要的热源条件,断裂构造和褶皱是卡林型金矿形成的必要条件。
(2)成矿物质可能是多源的,矿质既可来源于含矿地层(矿源层),也可来自深部的岩体或直接由岩浆分异而来。不同矿床矿质来源可能不同,同一矿床也可有不同来源的成矿物质。
(3)成矿热流体是多来源的,地层建造水、大气降水、深部岩浆水以及油田热卤水都可能成为成矿流体。它们中的两种或更多种混合在一起构成了某一具体矿床的成矿流体,只是不同来源的水在不同金矿成矿过程中的作用大小不完全相同。
(4)成矿热液为中低温、中—弱酸性还原环境条件下的低盐度流体,其所含阳离子主要为Ca2+,Na+,Mg2+,K+,阴离子主要为Cl-,SO2-4,F-,不同矿区有差别。
(5)热液中含有一定数量的有机质,有机质在成矿过程中起着重要的作用。
作者简介:赵会庆(1974-),男,河南新乡人,1997年毕业于长春科技大学,硕士研究生,矿床地质专业。目的成绩。
作者单位:天津地质研究院,天津 300061
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