1、浅成低温热液型金矿研究进展吉林大学地球科学学院v一一.问题的提出问题的提出v 浅成低温热液型金矿是金矿床中十分重要的类型之一。在成矿理论研究方面也是二十多年来发展最快，成果最多的；是目前乃至今后一段时期国内外矿床界研究的热点。国内外有关专家 在1983年举办了“角砾岩和成矿作用：地质产状和成因（Brecciation and mineralization:Geologic Occerrence and Genesis）”讨论会，作为讨论会的成果，美国经济地质出版了角砾岩型矿床专集（A Special Devoted to OreHosted Breccias,1985,Vol.60,No.6）
2、；1992年召开的第29届国际地质大会上矿床组的论文多数是关于浅成低温热液型金矿成矿方面的；我国原国家黄金管理局也于1999年召开了“隐爆角砾岩及相关金矿床”研讨会；2003年8月底在希腊雅典召开的第七届国际矿床地质大会（Society for Geology Applied to Mineral Deposits）上与浅成低温热液型金矿有关的论文达36篇。这期间，一批高水平的研究成果相继被推出。v 浅成低温热液型金矿床成矿理论研究之所以发展这样快，主要与下列背景有关：v（1）80年代以来发现的十几个超大型金矿床中，超过一半是与浅成低温热液型金矿有关的，直到最近还有发现。像巴布亚新几内亚的La
3、dolam金矿（Au1300t），Porgera金矿（Au：560t），秘鲁Yanacocha金银矿（Au：1200t，Ag：10850t），斐济Emperor金矿（Au：310t），阿根廷的Veladero金矿（Au：400t，Ag：6700t），印尼的Kelian金矿（Au：240t），美国的Cripple Creek 金矿（Au：700t），我国的紫金山金铜矿（Au200t），黑龙江团结沟金矿（Au近100t），吉林小西南岔金铜矿（Au30t），内蒙陈家杖子金多金属矿等；v（2）该类金矿具有规模较大、伴生组分多、矿化集中、延伸大、埋藏浅、易采易选等特点，具有重要的经济意义；（3）金银价格
4、稳中有升及冶炼技术的提高，使一些低品位的矿石能够利用（目前金的分析技术已达到10-9级）。v 虽然浅成低温热液型金矿已成为我国金矿资源的重要来源之一，但与国外同类型金矿相比，无论从数量还是资源量上仍有很大差距。对比研究表明，中国的地质构造背景有利于形成这类金矿床。我国东部环太平洋带、青藏三江、北部天山蒙古兴安，秦祁昆成矿带等均具有形成该类型金矿的有利条件，是寻找该类型金矿的重点地区，因此，深入研究隐爆角砾岩型金矿床地质特征，探讨成因、成矿机制、系统分析角砾岩型金矿赋矿规律，不仅具有重要的理论意义，同时对指导该类型金矿勘查具有实际意义。v二二.浅成低温热液金矿床一般特征及分类浅成低温热液金矿床一
5、般特征及分类v 浅成低温热液型矿床（epithermal deposits）最初由林格伦（1933）将其定义为形成深度小于1km和温度低于200的一类矿床。但现在这个概念的内涵已经发生了变化，目前主要特指产于陆相火山岩系中或相邻岩石中，绝大多数情况下成矿温度小于150，极少数情况下可达300，矿床的形成深度主要集中在地表到地下1km，个别情况下可达2km。成矿流体主要为大气降水与岩浆水的混合热液（多数以大气降水为主）的一类金、银（多金属）矿床。形成于拉张构造动力学背景条件下，与中温热液脉型金矿形成的挤压背景条件存在显著区别。v 浅成低温热液型矿床是最近三十多年来在找矿和矿床学研究方面不断取得重
6、要进展的一类矿床。对这类矿床的称谓较多，国内20世纪80年代的文献中称其为火山岩型或火山热液型金矿，但现在已很少有人使用。后来国际上把部分浅成低温热液型金矿称为热泉型金矿，这种叫法一度很流行，目前虽然仍有人使用，但已经不很普遍。直到Heald等（1987）划分出了明矾石-高岭石型（酸性硫酸盐型）和冰长石-绢云母型两种类型，在国内外得到较为广泛的应用。v Hendenquist（1994）根据矿床特征和成矿流体的特点也将浅成低温热液型矿床分成两个亚类：一类是高硫化型（high sulphidation，简称HS），相当于 Heald等（1987）划分的明矾石-高岭石型，由酸性、氧化的热流体形成（
7、高硫化作用）；另一类为低硫化型（low sulphidation，简称LS），相当于上述的冰长石-绢云母型，由近中性、还原的热流体（低硫化作用）形成。虽然Heald等的分类曾在矿床学界得到较为广泛的应用，但目前国际上已经更多是应用高硫化型和低硫化型这类术语。其主要特征见表1。表表1 低硫化型和高硫化型浅成低温热液金矿床的主要特征低硫化型和高硫化型浅成低温热液金矿床的主要特征 v三三.成矿条件成矿条件v1.成矿地球动力学背景环境v 浅成低温热液型金矿床主要形成于板块俯冲带上盘的大陆弧或岛弧及弧后的拉张动力学环境下。在某些特殊情况下，洋中脊出露于海面之上（如冰岛），也可能形成浅成低温热液型金矿床。
8、因此，该类型金矿床形成于与挤压地球动力学背景（如洋壳俯冲）有关的拉张环境中。v 世界上的浅成低温热液型金矿床主要集中产在3个巨型成矿域；环太平洋成矿域；地中海-喜马拉雅成矿域；古亚洲成矿域。而大型和超大型的浅成低温热液型金矿床主要分布于环太平洋地区。v2.构造条件v浅成低温热液型金矿床形成于一系列火山环境中，金矿床与火山口或破火山口构造关系密切，只有少数矿床中没有火山岩出露。矿床的产出位置受区域性深大断裂的控制，很多情况下，区域性深大断裂与破火山口的环状断裂的交汇部位是重要的控矿部位，但金矿床往往并不直接产于深大断裂中。断裂构造和热液角砾岩筒构造是浅成低温热液型金矿的两种重要容矿构造形式。大多
9、数控矿断层为正断层，不同规模的断层控制了矿体的产出。浸染状矿化主要产于孔隙度很高或破裂密集发育的部位，层面构造及节理也是重要的控矿构造。矿床的多数富矿体产于断层转折部位的局部扩张带中。不整合面对金矿床也具有重要的控制作用，如日本菱刈金矿床矿体三分之一的矿石分布在不整合面以上的火山岩中，三分之二的矿石分布于不整合面之下的白垩系沉积岩基底中。v3.岩浆岩条件v在大多数浅成低温热液金矿区，见不到深部侵入体与金矿成矿作用的直接联系。有些浅成低温热液型金矿床的下面存在侵入体，如科罗拉多的Creede矿床和西班牙的Rodalquilar金矿床。现代地热体系在3km左右深部还见不到侵入体，深部侵入体可能至少
10、在5km左右。低硫化型矿床可能形成于与现代地热体系相似的环境，与岩浆侵入体没有直接的联系。高硫化型金矿床的形成与深部侵入体的关系密切，与成矿作用有关的侵入体侵位较浅，有些高硫化型矿床的围岩就是次火山岩，且与深部侵入体直接相连。v4.地层条件v浅成低温热液型金矿床的围岩主要为陆相火山岩。大部分矿床产于火山活动中心（破火山口或火山锥）附近，以发育火山碎屑岩和熔结火山碎屑岩为特征，少数产于远离火山口的火山岩中。含矿的火山岩具有偏酸性和碱性的特点。与浅成低温热液型金矿床有关的火山岩主要为氧化程度较高的磁铁矿系列。低硫化型矿床的围岩成分范围变化大，而高硫化型矿床的围岩绝大部分是流纹英安岩。这种关系暗示高
11、硫化型矿床的围岩与矿化有成因联系，围岩本身可能就是为成矿提供热能和成矿物质的深部侵入体的一个连续组成部分。有些浅成低温热液型金矿床的部分围岩是沉积变质基底，如日本的菱刈金矿床；我国浙江治岭头浅成低温热液型金矿床的矿体主要产于前寒武纪变质岩基底中。v5.成矿时代v从现有的文献看，绝大多数浅成低温热液型金矿床形成于中-新生代，少数形成于晚古生代。浅成低温热液型金矿床的形成时间主要受其所处大地构造环境演化的控制。从浅成低温热液型金矿床在全球主要分布的3个成矿域来看，产在环太平洋和地中海-喜马拉雅成矿域中的矿床形成时代一般是从中生代一直延续到现在，在有些地区浅成低温热液型金矿床的成矿作用目前可能仍然在
12、进行当中，西太平洋岛弧区金矿床的形成年龄一般小于20Ma，美洲西部的成矿年龄主要为3910Ma。我国东部浅成低温热液型金矿床的成矿年龄大致为14567Ma，而产在古亚洲成矿域的这类矿床一般形成较早，为晚古生代。v浅成低温热液型金矿床成矿时代集中偏新的原因主要可能是矿床形成深度非常浅，因此在其形成后要长期保存下来，势必要求矿床所在的地壳非常稳定，剥蚀较浅，这样才能在漫长的地质演化历史中保存下来。由于地壳处于不断的运动当中，因此时代越老的浅成低温热液型金矿床，其能够保存下来的数量就越少。但是，在一定条件下，中生代以前形成的低温热液金矿床也可能被保存下来，如我国东天山造山带（如阿西金矿），还有澳大利
13、亚北昆士兰地区和Lachlan造山带及北美阿巴拉契亚造山带都存在古生代形成的浅成低温热液金、银矿床。v（三）高硫化型浅成低温热液矿床（三）高硫化型浅成低温热液矿床v围岩主要是流纹英安岩、钙碱性安山岩、英安岩，偶见低硅流纹岩。在空间上与矿床共生的侵入岩是斑岩，这些斑岩、中酸性火山岩通常构成流纹-英安岩穹隆。v金矿化与淋滤的残余多孔状硅核密切相关，矿体主要呈不规则体型，矿石主要呈浸染状构造为主、可见角砾状、脉状构造，少量网脉状。矿石矿物有黄铁矿、硫砷铜矿、黄铜矿、砷黝铜矿、铜蓝、自然金、碲化物等；脉石矿物有石英、明矾石、重晶石、高岭石、叶蜡石等。成矿元素以Cu、Au、Ag、As为主，Pb、Hg、S
14、b、Te、Sn、Mo、Bi为辅。v围岩蚀变发育，是由酸性、氧化流体形成，核部为遭受强烈酸淋滤的残余多孔状硅核，它是主要的赋金岩石，其外为高级泥化带（主要由明矾石和高岭石组成、还有迪开石、叶腊石等）、再向外为泥化带（伊利石化、蒙脱石，少量绢云母化）；最外带为青磐岩化。v成矿流体以岩浆水为主，性质为氧化、酸性流体，pH值1300tAu）、波格尔（Porgera）金矿（560tAu），斐济的恩派尔（Emperor）金矿（310tAu），日本的菱刈金矿（265tAu），印度尼西亚的凯连（Kelian）金矿（240tAu）和美国的科里普峰（Cripple Creek）金矿（700tAu）等。我国内蒙额仁
15、陶勒盖银矿、吉林刺猬沟金矿等都属于这种类型。v（五）浅成低温热液型矿床的成因机制（五）浅成低温热液型矿床的成因机制v1.高硫化型浅成低温热液矿床成因机制v尽管形成深度小，但高硫化矿床仍显示其形成过程中有岩浆成分的加入。成矿的早期阶段以围岩的广泛淋滤为特征，成矿流体的pH90%）。酸性热液进一步活动形成了高级泥化等蚀变带，高硫化型浅成低温矿床与斑岩铜矿床的高级泥化带在矿物学和稳定同位素特征方面有许多共同特征，表明两者之间可能存在密切的联系。硫同位素以及硫酸盐矿物的存在，显示热液流体是氧化的，成矿过程中硫的不同价态主要是在岩浆SO2岐化形成H2SO4时产生的。v与铜的硫盐矿物和石英中的流体包裹体研
16、究表明，矿化流体的盐度为25wt%NaCl。有时随深度增加盐度会有显著的增加，甚至在矿带的下面可以达到20%30%。高硫化型浅成低温矿床中存在的这种低盐度流体位于高盐度流体之上的分离现象，在形成深度更大斑岩型矿床中也很明显，并可见超高盐度盐水与低盐度气体共存。这种分离现象可能是由于盐水密度较大，不易上升到浅处而造成的。在相对氧化的高硫化热液体系和斑岩环境中，铜和金的紧密共生说明两种金属可在相似的条件下搬运，但高硫化型浅成低温矿床与温度和盐度都较低的流体有关。v2.低硫化型浅成低温热液矿床的成因机制低硫化型浅成低温热液矿床的成因机制v与斑岩型矿床和高硫化型矿床相比，低硫化型浅成低温热液金矿床的岩
17、浆特征更加模糊不清，形成于地热系统中。总体来说，低硫化型矿床在低于200300、远离岩浆热源的地段形成。低硫化矿床的稳定同位素表明大气水热液占主导地位，但富矿体中石英的18O和D值明显偏移当地的大气水的相应值，这可以看作是岩浆成分参与成矿的一个证据。v硫和碳的同位素组成，也表明在许多低硫化型浅成低温热液型矿床中，S和C主要来源于岩浆活动。但通常也存在沉积来源的硫，并且在少数情况下会出现有机碳。低硫化矿床中成矿物质的多来源可能是由于热水溶液和不同的地壳岩石之间的相互作用造成的。如前所述，形成低硫化型矿床的热液为低盐度、中性流体，其中金和其它金属的来源，比起斑岩系统和高硫化体系来说具有更大的不确定
18、性。v如果氢、氧同位素特征所显示的岩浆水混入了成矿流体是正确的话，那么就要求混入的岩浆成分必须是低盐度的，因为只有这样，才能解释形成低硫化型浅成低温热液金矿床的含矿热液为何是很稀的热水溶液。这种情况下，混入的岩浆流体相应该是低密度的岩浆气体，而非高盐度的岩浆流体。这种岩浆气体向大气水热液提供的任何酸性气体，都会通过与容矿岩石的中和反应而变为中性，随后参与到成矿过程中。中和反应发生时，通过氢与金属阳离子的交换，可使岩浆气体中的金属含量升高，有利于成矿。岩浆气体在完全混入到低硫化热液体系之前，所发生的中和作用规模可能很大，这与赋存低硫化型浅成低温热液矿床的火山岩区发育的大规模青磐岩化蚀变是一致的，
19、这种蚀变可达几百到几千平方公里。v低硫化型浅成低温热液矿床中铜的含量很低，可能与低盐度、近中性和还原性流体（硫以-2价为主）不能携带足够的铜有关。这类矿床还可以进一步进行细分，如根据金属组合可分为两类：一类富金（Ag/Au=1/1010/l），贱金属痕量；另一类富银（Ag/Au100/1），并有具经济意义的锌和铅存在。富金矿床与低盐度但富气体的流体（盐度1wt%NaCl，气体主要为CO2、H2S质量百分比高达4%）有关。富银和贱金属的矿床与盐度较大的流体（盐度1015wt%NaCl）有关，这种盐度上的差别对于流体的搬运能力是重要的。因为金以二硫络合物的形式搬运，而银、锌，也许还有铅，则在还原环
20、境中由氯络合物搬运。富金浅成低温热液型矿床的流体与大多数现代地热系统相似，而产出富银和贱金属矿床的构造背景中还没有发现现代盐水地热系统。v3.与斑岩型矿床成因的联系v目前，在浅成低温热液型矿床深部发现了大量的斑岩型矿化，而且在斑岩型矿床附近发现大量的浅成低温热液型矿床，证明了斑岩型矿床和浅成低温热液型矿床之间存在内在关系的看法。但斑岩铜矿床和高硫化矿床之间并不总是相互叠加，而且低硫化矿床也并不一定非得起源于侵入体附近的斑岩矿化。不过，有可能出现不同类型矿床在时间和（或）空间上的地球化学转化。如早期斑岩型矿化由超高盐度岩浆流体活动形成，到晚期会被低温、低盐度的大气水活动所取代，这样富集在早期形成
21、的斑岩矿化中的金，会再次活化迁移，形成浅成低温热液型金矿床。图 佳木斯地块大地构造位置图1-变质基底分布区；2-乌拉嘎金矿区；3-断裂构造；4-推断断层黑龙江团结沟金矿黑龙江团结沟金矿图图 乌拉嘎金矿区域地质略图乌拉嘎金矿区域地质略图1-第三系上统孙吴组；2-第三系下统大罗密玄武岩；3-白垩系上统嫩江组；4-白垩系下统宁远村组；5-古元古代兴东群；6-元古代韧性变形岩石；7-燕山期花岗岩；8-印支期花岗岩；9-古元古代花岗岩；10-元古代超基性岩 地质剖面图乌拉嘎河团结沟解放沟五树沟张才葡萄沟沟沟无名图5 乌拉嘎金矿矿区地质略图1-第四系冲积层；2-玄武岩；3-英安岩；4-下白垩统碎屑岩；5-下白垩统火山碎屑岩；6-中元古界糜棱片岩；7-斜长花岗-花岗班岩；8-斜长花岗闪长斑岩；9-矿体；10-剖面线图图 6 团结沟金矿床团结沟金矿床3个不同矿段矿体斜列示意图个不同矿段矿体斜列示意图图图 123线勘探线地质剖面示意图线勘探线地质剖面示意图
