同生還是后生？——熱液礦床成因研究中爭論的焦點問題

胡西順，朱紅周，汪 超，劉新偉

（西北有色地質(zhì)研究院，西安710054）

0 引言

近100年來，隨著現(xiàn)代地球科學和礦產(chǎn)資源勘查技術(shù)的迅速發(fā)展，礦床成礦理論日益發(fā)展和完善。特別是上世紀70年代以來，礦床學研究更是日新月異。礦床成因分類的問世、層控礦床成礦理論的提出、礦床成礦模式的建立以及成礦系列研究的深入等等，極大地促進了現(xiàn)代礦床學的發(fā)展。熱水噴流成礦理論的提出，很好地解釋了部分層控礦床的形成機制。但是，由于我國在礦床學研究中對一些礦床的成因研究存在爭議，不僅阻礙著人們對成礦規(guī)律認識的深化，同時也在一定程度上影響著同類型礦床的勘查工作。本文將對熱液礦床成因研究中爭議的焦點問題“同生還是后生？”展開討論，以拋磚引玉，盡早找到解決這一問題的鑰匙。

1 熱水噴流沉積范疇的擴大

熱水噴流巖是指與火山噴發(fā)活動關(guān)系不明顯、與熱水活動有關(guān)并以化學沉積為主在海底形成的非正常的沉積巖。熱水噴流沉積巖與上下部沉積巖石是連續(xù)沉積的，呈整合接觸關(guān)系。常見的熱水沉積巖包括呈層狀、透鏡狀與圍巖整合產(chǎn)出的硅質(zhì)巖、重晶石巖、毒重石巖、電氣石巖、鈉長石巖、鐵白云石巖、薔薇輝石巖以及金屬硫化物等。上述巖石中若同時出現(xiàn)兩種以上為同生沉積的，方可判定為熱水噴流沉積巖。以熱水噴流沉積方式為主形成成礦物質(zhì)聚集進而形成礦體或礦源層的礦床，方可稱為熱水噴流沉積礦床或熱水噴流沉積－改造型礦床。

目前，國內(nèi)學界有將熱水噴流沉積巖的范疇不斷擴大的趨勢。有人將火山噴流（噴氣）沉積巖（礦床）劃入熱水噴流沉積巖（礦床）。一見到硅質(zhì)巖、重晶石巖、電氣石巖、鈉長石巖，未詳細研究其產(chǎn)狀，就確定為熱水噴流巖；一旦確定礦床中存在熱水噴流巖，就把該礦床歸屬為熱水噴流礦床。還出現(xiàn)了熱水噴流富鉀長石巖、熱水噴流石英鉀長綠泥石巖、熱水噴流石英鉀長絹云母巖、熱水噴流角巖、熱水噴流夕卡巖等概念［1］。應(yīng)當指出，即使是層狀硅質(zhì)巖，也可以是火山噴流沉積、生物化學沉積、熱液順層交代等方式形成。對熱水噴流巖的厘定應(yīng)當慎重，不宜隨意擴大其范疇。

2 國內(nèi)幾個典型礦床成因的爭議

2．1 秦嶺地區(qū)的鈉長角礫巖型礦床

對于秦嶺地區(qū)的鈉長巖、鈉長角礫巖、鈉長板巖以及與其有關(guān)礦床的認識長期存在爭議。二臺子銅金礦床早期被作為微細浸染型金礦（卡林型金礦）的典型代表［2］，桐木溝鋅礦床被認為是受構(gòu)造控制的熱液蝕變巖型礦床［3］，雙王含金角礫巖最早被認為是由與西壩巖體晚期活動有關(guān)的氣液侵入－隱爆－震碎形成，隨后又出現(xiàn)受斷裂控制的熱液型礦床、碳酸鹽巖漿熱液型礦床［4－5］等觀點。

自熱水噴流成礦理論興起以來，眾多研究者傾向?qū)⑶貛X地區(qū)與鈉長巖有關(guān)的礦床歸為熱水噴流形成，（石英）鈉長巖、鈉長角礫巖、鈉長板巖等鈉長石類巖石被認為是典型的熱水噴流巖。如桐木溝鋅礦床成為熱水噴流（改造）型礦床的典型代表［6，8］，對于雙王金礦、二臺子金礦則有熱水噴流沉積、熱水噴流－巖漿熱液疊加改造等觀點［7－9］。

然而，大量的野外地質(zhì)調(diào)查和研究工作表明，鈉長角礫巖具有淺成隱爆特征［10－18］。對于鈉長板巖仍有認識上的分歧，汪昭祥［19］、胡西順［13－15，21］認為是與鈉長角礫巖同時形成的熱液交代巖，張作衡等［17］、藤道鵬等［18］則認為是同生沉積的熱水噴流巖。目前，越來越多的研究者把與鈉長巖有關(guān)的礦床劃歸隱爆角礫巖型礦床［12，20－22］。另外，還有巖漿－熱液角礫巖控礦、流體致裂角礫巖控礦等其他觀點，這些觀點大都屬于后生成礦觀點。

鈉長巖及其有關(guān)礦床是同生還是后生？成因與形成機制是怎樣的？爭論還將繼續(xù)下去。

2．2 廣西大廠錫多金屬礦床

廣西大廠錫多金屬礦床自上世紀50年代開展勘查工作以來，早期的成因認識無一例外地認為是與燕山期巖漿熱液有關(guān)的后生礦床［23－26］。1985年陳毓川等發(fā)表的“大廠錫石－硫化物多金屬礦帶地質(zhì)特征及成礦系列”［25］一文可謂大廠礦床早期研究的經(jīng)典之作。文中提出，大廠礦帶的成礦作用主要與燕山期花崗巖有關(guān)，多期次的成礦作用與構(gòu)造活動、巖漿活動相互協(xié)調(diào)，形成了與燕山期淺成花崗巖有關(guān)的錫、鉛、鋅、銅、銻、砷汞、（鎢）成礦系列，建立了銅坑－長坡礦床分帶模式，認為脈狀礦體多為熱液充填形成，而層狀、似層狀礦體（包括似層狀產(chǎn)出的拉么夕卡巖型鋅銅礦體）則是熱液交代的產(chǎn)物。

自熱水噴流理論興起以來，大廠礦床的噴流成因觀點也隨之提出，主要有熱水噴流沉積觀點和熱水噴流沉積－巖漿熱液疊加觀點［27－30］。韓發(fā)等［29］在大廠礦田條帶狀硅質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)了紋層狀、層狀電氣石巖，這套巖石被認為是典型的熱液沉積巖建造。進而根據(jù)銅坑、長坡礦區(qū)錫石硫化物紋層與硅質(zhì)巖紋層互層組成的條帶狀構(gòu)造發(fā)育，認為大廠91號、92號礦體具有熱水沉積成礦成因特征。隨后，越來越多的研究者支持這一觀點。正如涂光熾［31］先生指出，“隨著大廠礦床下部層狀、似層狀錫石塊狀硫化物礦體的發(fā)現(xiàn)及開采，噴流沉積成礦形成主體礦床的理論逐漸占了上風”，“沉積噴流導(dǎo)致塊狀硫化物礦床的生成是大廠非常規(guī)超大型礦床形成的重要因素之一”。

然而，同位素測年研究資料越來越多地支持大廠錫多金屬礦床的巖漿熱液成因。對大廠地區(qū)與錫多金屬成礦關(guān)系密切的侵入巖的研究，獲得了138．60～72Ma的年齡數(shù)據(jù)［25－26，32］。近10多年，在大廠錫多金屬礦成礦年代學的研究中，陳毓川等1993年用K－Ar法測得銅坑礦區(qū)最早期礦化階段鉀長石蝕變巖的年齡為117．89Ma，礦石晶洞中最后形成的伊利石年齡為90．92Ma；王登紅1992年測得拉么礦區(qū)順層交代花崗質(zhì)巖石的K－Ar法年齡為93．98Ma［32］；王登紅等［32］獲得銅坑—長坡礦床91號層狀礦體石英40Ar／39Ar坪年齡94．52Ma，透長石的激光40Ar／39Ar等時線年齡91．4Ma，龍頭山100號塊狀礦體石英40Ar／39Ar坪年齡94．56Ma；蔡海明等［33］獲得亢馬脈狀礦體石英Rb－Sr等時線年齡94．1Ma，銅坑—長坡礦床92號礦體Rb－Sr等時線年齡93．4Ma，87Sr／86Sr初始比值的一致性表明成礦作用與黑云母花崗巖有明顯的成生關(guān)系［33］；鋯石U－Pb法獲得龍箱蓋巖體含斑黑云母花崗巖的成巖年齡為93Ma，斑狀花崗巖和石英閃長玢巖脈（西巖墻）、花崗斑巖脈（東巖墻）的成巖年齡均為91 Ma［34］。這些研究資料表明，大廠錫多金屬礦床形成于燕山期，無論是脈狀礦還是層狀礦均為后生礦床，與區(qū)內(nèi)的巖漿侵入活動有著密切的成因關(guān)系。對于大廠錫多金屬礦床的成因認識最終將無可爭議地回到早先的觀點。

2．3 廣東長坑金銀礦床

廣東長坑金銀礦床產(chǎn)于華南褶皺系粵中拗陷三洲上古生代沉積盆地的西北緣，金礦體和銀礦體相對獨立，均呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)于下石炭統(tǒng)與上三疊統(tǒng)間的構(gòu)造破碎蝕變帶中。金礦石主要礦物為石 英、伊利石、黃鐵礦、輝銻礦、雄黃、雌黃等，見少量重晶石、方解石、螢石以及極少量的閃鋅礦、方鉛礦和毒砂。銀礦石中主要為石英、方解石、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦以及少量的絹云母、水云母和重晶石，礦體圍巖為含碳泥巖、泥灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖以及少量砂礫巖。巖石蝕變顯著，以硅化為主，次為黏土化和重晶石化。交代結(jié)構(gòu)構(gòu)造明顯，蝕變巖與正常巖石的界線不規(guī)則。

對于該礦床成因，主要通過與礦化關(guān)系密切的硅化巖石（硅質(zhì)巖）的認識來確定，主要有2種成因觀點：

（1）熱液交代成因：認為賦礦硅質(zhì)巖和礦體均是后期熱液交代而成，金礦為微細浸染型［35－38］。根據(jù)金銀礦石全巖K－Ar法年齡分別為（132．2±25）Ma和（136．8±11．8）Ma，郭新生等［36］、莊文明等［37］認為金銀礦床為同一成礦作用過程形成，郭新生等認為燕山期巖漿活動提供熱源，莊文明等則認為長坑金銀礦床為巖漿熱液礦床。

毛曉冬等［38］根據(jù)金礦石全巖和石英測定的Rb－Sr等時線年齡均為（128±3）Ma，認為金礦成礦作用發(fā)生在早白堊世晚期（燕山晚期）；銀礦石石英包裹體的Rb－Sr等時線年齡為（66±12）Ma，認為成礦作用發(fā)生在晚白堊世末期到古新世早期（喜山期）。進而提出，長坑金銀礦床是不同時代的2期成礦作用形成的產(chǎn)物。金礦床為沉積盆地流體大規(guī)模遷移過程中萃取地層中的金而形成的淺成低溫熱液礦床，而銀礦床屬構(gòu)造巖漿疊加改造熱液交代的產(chǎn)物。

（2）熱水噴流成因：根據(jù)金礦硅質(zhì)巖中的層紋狀、多孔狀及角礫狀構(gòu)造，細粒結(jié)構(gòu)和石英環(huán)、石英圈等似生物結(jié)構(gòu)，以及微量元素比值的對比，認為長坑金礦床為同生的熱水噴流沉積成因［39－41］。

隨著研究工作的深入，同生成因觀點受到了越來越多方面證據(jù)的挑戰(zhàn)。有巖漿熱液參與的熱液交代成因?qū)⒃絹碓蕉嗟乇蝗藗兯邮堋?/p>

2．4 廣東大溝谷金礦床

粵北大溝谷鈉長石巖型金礦床產(chǎn)于震旦系樂昌群變質(zhì)碎屑巖建造中，地層巖性主要由黑云母石英片巖、二云母石英片巖和變質(zhì)砂巖組成。其中發(fā)育3條大致平行的高角度韌－脆性剪切斷裂和近于平行巖層產(chǎn)狀展布的低角度滑移斷裂，高角度斷裂位于低角度滑移斷裂下盤并與之相連通。斷裂帶由片理化帶、糜棱巖帶和碎裂巖帶組成。沿2組斷裂均發(fā)育鈉長石巖，金礦體主要產(chǎn)于陡傾斜碎裂黃鐵礦化鈉長石巖中，緩傾斜鈉長石巖中僅局部見有金礦化。鈉長石巖帶主要由鈉長石巖、碳酸鹽及少量圍巖殘留體組成，鈉長石巖與圍巖界線清楚。鈉長石巖主要由鈉長石、石英、碳酸鹽、金紅石、磷灰石、黃鐵礦組成，另外還含有微量的黃銅礦、自然金、輝銀礦、磁黃鐵礦、黑鉍金礦、閃鋅礦、氟碳釔礦等金屬礦物和電氣石、黑云母、正長石、絹云母、高嶺石、石墨等非金屬礦物。在礦區(qū)東南部出露有燕山期新洲花崗巖體，巖性為中－粗粒斑狀黑云母花崗巖，Rb－Sr等時線年齡為191Ma，屬重熔型花崗巖［43］。

該礦床成因有2種觀點：①交代充填成因［42－44］：金礦為剪切帶型金礦，鈉長石巖由堿性巖或碳酸巖分異形成的富鈉流體交代充填形成，成礦期鈉長石巖全巖Rb－Sr等時線年齡為175Ma，成礦時代為燕山期，礦床為后生礦床；②熱水噴流沉積成因［45］：根據(jù)大溝谷上部鈉長石巖為層狀，與地層產(chǎn)狀基本一致，且具條帶、條紋狀構(gòu)造，認為其具典型熱水沉積巖特征，下部鈉長石巖為熱水噴流通道相，礦床為同生的熱水噴流沉積礦床，成礦時代為震旦紀。

通過對含礦鈉長石巖特征分析，該礦床不具同生特征，而應(yīng)為燕山期形成的剪切帶型礦床。彭少梅［42］關(guān)于新洲推覆斷裂系統(tǒng)的研究與厘定使這一問題十分明朗。燕山期新洲花崗巖體與成礦的關(guān)系值得重視。

3 礦床成因研究中存在的問題

從前述對礦床成因的爭議可以看出，礦床研究工作中往往存在重室內(nèi)測試數(shù)據(jù)而輕礦床宏觀地質(zhì)特征研究的現(xiàn)象，對測試資料的解釋也存在先入為主的弊端。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

3．1 含礦巖石（礦體）與地層（圍巖）接觸關(guān)系的認定

要確定礦床成因是同生還是后生，首先要判斷含礦巖石（或礦體）與上下地層是否為整合接觸關(guān)系。如果含礦巖石（或礦體）是切穿地層層位的，或雖然順層但與圍巖是斷層接觸、侵入接觸或交代接觸關(guān)系，則可肯定含礦巖石（或礦體）是后生的。例如秦嶺地區(qū)鈉長石巖，從區(qū)域上看，巖體由內(nèi)向外存在石英鈉長巖或鐵碳酸鹽巖→鈉長角礫巖→震碎角礫巖→鈉化巖（鈉長板巖或鈉化灰?guī)r）→正常圍巖的分帶現(xiàn)象［13－16］。正如馬國良等［6］所描述，桐木溝石英鈉長巖“為不規(guī)則脈狀，宏觀上切層，與池溝組變 質(zhì)粉砂巖等成交代關(guān)系”，鈉長角礫巖“在走向和延深方向上有尖滅、再現(xiàn)和分支復(fù)合。由呈過渡關(guān)系的層狀、似層狀和透鏡狀的鈉長角礫巖、方柱大理巖和方柱黑云角巖組成總體厚約60m的角礫巖帶”，“角礫以石英鈉長巖為主，尚有方柱黑云角巖、絹云千枚巖和大理巖”，“另一些地段則很難找到角礫，巖石過渡為方柱大理巖和黑云方柱角巖”?？梢娗貛X地區(qū)鈉長石類巖石并非層狀整合產(chǎn)出，而是呈脈狀、巖株狀產(chǎn)出，在其上下盤和周圍均存在熱接觸交代巖——方柱大理巖、黑云方柱角巖，根本不存在熱水噴流沉積巖的單側(cè)蝕變現(xiàn)象。千枚巖角礫的存在和變形反映角礫巖的形成發(fā)生在區(qū)域變質(zhì)作用之后。在廣東大溝谷碎裂鈉長石巖型金礦床和廣西大廠錫多金屬礦床所謂層狀礦體中，也同樣存在類似的現(xiàn)象。

3．2 層狀、似層狀巖石是否為同生沉積的判斷

在國內(nèi)若干礦床中出現(xiàn)了似層狀、層狀產(chǎn)出的鈉長石巖（如雙王金礦床、二臺子銅金礦床、桐木溝鋅礦床、大谷溝金礦床等）、硅質(zhì)巖（如大廠錫多金屬礦床、長坑金銀礦床、江西金山金礦床等）、電氣石巖（如大廠錫多金屬礦床等）、夕卡巖（如大廠錫多金屬礦床、陜西小河口銅礦床、青?？系驴煽私鸬V床等），并被作為熱水噴流沉積的標志性巖石。研究表明，并非所有的似層狀、層狀產(chǎn)出的巖石或礦體都是同生沉積形成的，熱液順層交代或流體沿順層斷裂構(gòu)造充填交代也可形成順層產(chǎn)出的現(xiàn)象；因此，不能單純從局部產(chǎn)出特征輕率地把似層狀、層狀產(chǎn)出的巖石和礦體判定為同生沉積的產(chǎn)物。

3．3 巖（礦）石結(jié)構(gòu)構(gòu)造所反映的信息

對于秦嶺地區(qū)和大溝谷礦床鈉長石巖中存在的層狀、似層狀、條帶狀構(gòu)造，大廠、長坑礦區(qū)硅質(zhì)巖中的紋層狀構(gòu)造，二臺子金礦石中黃鐵礦的草莓結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)，以及長坑金礦硅質(zhì)巖中的石英環(huán)、石英圈結(jié)構(gòu)等類似信息，它們能否作為同生沉積的依據(jù)也需認真分析。層狀、紋層狀構(gòu)造可以是交代殘余構(gòu)造，似層狀構(gòu)造、粒序構(gòu)造也可以是局部地段蝕變和粒度的分帶性造成，似生物結(jié)構(gòu)可以是熱液膠體沉淀形成，也可以為后期熱液交代地層中的生物化石形成。因此，單純依靠巖（礦）石結(jié)構(gòu)構(gòu)造來確定礦床是同生還是后生也是欠妥的。

3．4 地球化學證據(jù)的應(yīng)用

稀土元素地球化學是區(qū)分熱水沉積與非熱水沉積的重要標志：熱水沉積物稀土總量低，Ce呈負異常，重稀土相對富集；非熱水沉積物稀土總量較高，Ce呈正異常，重稀土不富集［45－46］。經(jīng)判別對比，桐木溝鋅礦床方解鈉長巖和石英鈉長巖的LREE／HREE＝1．528～3．209［6］，表現(xiàn)為輕稀土相對富集，不符合熱水沉積巖特征。同樣，廣東長坑金礦床和廣西果提金礦床賦礦硅質(zhì)巖、廣東大溝谷金礦床鈉長石巖稀土元素特征為輕稀土顯著富集，Ce負異常不明顯（前二者 LREE／HREE＝7．45～36．63，δ（Ce）＝0．855～1．018［41］；后者 LREE／HREE＝1．32～6．70，δ（Ce）＝0．95～1．0［45］），也不符合熱水沉積巖的特征。

巖石化學投影圖解作為判別標志，首先是以巖石為同生沉積作為前提條件的，即它能區(qū)分巖石是熱液的還是正常水體沉積的，但不能判定是熱液交代的還是熱水沉積形成的。即使如此，長坑礦區(qū)硅質(zhì)巖應(yīng)用Fe／Ti，（Fe＋Mn）／Ti，Al／（Al＋Fe＋Mn）比值判定［39］，前2個比值不符合熱水沉積巖特征的樣品占22%，后1個比值不符合熱水沉積巖特征的樣品占2／3；在Fe－Mn－（Cu＋Ni＋Co）×10三角圖解中，也還有樣品落在熱水（熱液）沉積區(qū)外，充分表明長坑礦區(qū)硅質(zhì)巖不符合熱水噴流巖特征。大溝谷金礦床鈉長石巖樣品全部落入三角圖解熱水沉積（熱液）區(qū)范圍［45］，也只能作為熱液成因的佐證之一。

判別礦床（巖石）是否為同生熱水噴流沉積成因必須收集多種地質(zhì)地球化學信息綜合分析，流體包裹體和地質(zhì)年代學研究也可作為判別同生與后生的重要手段。

4 結(jié)論

（1）廣西大廠錫多金屬礦床、秦嶺地區(qū)與鈉長巖有關(guān)的礦床（雙王金礦床、二臺子銅金礦床、桐木溝鋅礦床等）、廣東的長坑金銀礦床和大谷溝金礦床的成因經(jīng)歷了同生還是后生的長期爭論。越來越多的證據(jù)表明這些礦床都是后生的，不存在熱水噴流同生沉積成礦作用。

（2）礦床成因研究應(yīng)從多個方面綜合考慮，野外宏觀地質(zhì)特征是基礎(chǔ)，鏡下鑒定和分析測試手段可提供佐證信息；但應(yīng)注意巖礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造和地球化學判別圖解具有多解性。

（3）礦床成因研究一定要尊重客觀實際，選擇的對比參照標準應(yīng)可靠無誤?，F(xiàn)在有許多礦床確定為熱水噴流礦床是以大廠錫多金屬礦床、雙王金礦床、 桐木溝鋅礦床、長坑金礦床等作為對比標準的，如果這些參照標準是不可靠的，因此就很難得出正確的結(jié)論。

（4）目前國內(nèi)許多礦床成因研究還存在類似的問題，需要進一步的分析與甄別。

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