淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬礦床成礦條件淺析

萬良?xì)J，喻軍敏，楊永勝，鐘　源

（1.江西有色地質(zhì)勘查五隊(duì)，江西九江332000；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)<武漢>資源學(xué)院，湖北武漢430074；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)<武漢>地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074；4.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210093）

淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬礦床成礦條件淺析

萬良?xì)J*1，2，喻軍敏1，2，楊永勝2，3，鐘源4

（1.江西有色地質(zhì)勘查五隊(duì)，江西九江332000；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)<武漢>資源學(xué)院，湖北武漢430074；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)<武漢>地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074；4.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210093）

淺成低溫?zé)嵋旱V床主要是美國(guó)學(xué)者White（1981）、Cox、Guilbert等研究環(huán)太平洋火山—巖漿帶高地?zé)岙惓５貐^(qū)中熱液和熱泉成礦作用過程所建立的類型。隨著近年來一系列淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬礦床的發(fā)現(xiàn)，它已經(jīng)成為重要的貴金屬礦床類型之一，也是當(dāng)前國(guó)際礦床學(xué)界研究熱點(diǎn)。近年來的礦床學(xué)研究在淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床的地球化學(xué)特征、成礦巖漿背景、成礦機(jī)理及成礦模式等方面取得了明顯的突破。主要通過從成礦的宏觀以及微觀2個(gè)方面，著重從礦床產(chǎn)出的大地構(gòu)造環(huán)境，成礦年代，成礦流體類型，演化，礦質(zhì)來源，遷移沉淀，簡(jiǎn)要闡述淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬的形成過程，為今后尋找類似礦床提供方向。

淺成低溫?zé)嵋?；貴金屬；成礦條件

淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床是重要的礦床類型，在成礦理論研究方面也是近30年來發(fā)展最快，成果最多的，是目前乃至今后一段時(shí)期內(nèi)礦床界研究的熱點(diǎn)。1983年舉辦了“角礫巖與成礦作用：地質(zhì)產(chǎn)狀與成因”討論會(huì)，作為討論會(huì)的成果，美國(guó)《經(jīng)濟(jì)地質(zhì)》出版了角礫巖型礦床專集（A Special Devoted to Ore-Hosted Breccias，1985，Vol.60，No.6）；1992年召開的第29屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)上礦床組的論文多數(shù)是關(guān)于淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬礦床方面的［1-2］；我國(guó)于1999年召開了“隱爆角礫巖及相關(guān)金礦床”研討會(huì)［3］；2003年在希臘雅典召開的第七屆國(guó)際礦床地質(zhì)大會(huì)與淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬礦床有關(guān)的論文達(dá)36篇［4］，一批高水平的研究成果相繼被推出。

目前淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬礦床基本定義是指形成于低溫（200℃±，一般＜300℃）、低壓（10～50MPa）、成礦深度淺（一般≤2km）、成礦流體鹽度低（一般＜5% wt%NaCl），熱液活動(dòng)主要發(fā)生在火山—淺成巖體系統(tǒng)淺部的以產(chǎn)出Au、Ag貴金屬為主（伴生Cu、Pb、Zn、Te等金屬）的熱液礦床［5］。

1　礦床的分布

世界范圍內(nèi)，淺成低溫?zé)嵋旱V床主要分布在3個(gè)巨型成礦區(qū)域中，地中海喜馬拉雅、環(huán)太平洋及古亞洲成礦帶，研究表明，環(huán)太平洋成礦帶最為集中。環(huán)太平洋西帶代表型礦床有中國(guó)臺(tái)灣金瓜石金礦集區(qū)、日本九州菱刈金銀礦集區(qū)、東北的團(tuán)結(jié)溝、五鳳—五星山、二道溝及古力庫(kù)、山東的七寶山和歸來莊、河南的上宮和祈雨溝、安徽的天頭山和東溪、廣西的龍臺(tái)山和福建的紫金山。環(huán)太平洋東帶主要有美國(guó)的Cripple Creek和Red mountain、墨西哥的Guanajuato等超大型礦床。地中海—喜馬拉雅成礦帶主要有羅馬尼亞的阿普賽尼、西班牙的羅達(dá)爾基拉爾、保加利亞的麥迪德班。古亞洲成礦帶代表區(qū)域有俄羅斯的巴列伊、蒙古國(guó)塔林、中國(guó)新疆的石英灘以及阿希金礦、大興安嶺的部分金礦床。

我國(guó)淺成低溫?zé)嵋旱V床主要分布在3條成礦帶上：環(huán)太平洋成礦帶、三江成礦帶和北天山—北山成礦帶（圖1）。

2　礦床類型的劃分

20世紀(jì)70年代以來，人們提出多個(gè)關(guān)于陸相火山巖—次火山巖有關(guān)的淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬礦床類型的劃分方案，其中最有影響的是Hendenquist等（1994）主要依據(jù)礦床特征和成礦流體特點(diǎn)，將淺成低溫?zé)嵋旱V床劃分的高硫化型和低硫化型（表1）。Sillitoe等（2003）將斑巖銅（金）成礦系統(tǒng)中的淺成低溫?zé)嵋旱V床，劃分為高硫型、中硫型、低硫型3種常見類型。該類分類方案在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。在我國(guó)，已知淺成低溫?zé)嵋旱V床以低硫?yàn)橹?。高硫型較少。

圖1　中國(guó)淺成低溫?zé)嵋航鸬V時(shí)空分布簡(jiǎn)圖（據(jù)毛景文等，2003）

表1　低硫化型與高硫化型淺成低溫?zé)嵋航鸬V床的主要特征（據(jù)江思宏等2004修改）

3　成礦的宏觀條件

淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床可形成于板塊俯沖帶上盤的大陸弧或成熟的島弧及弧后拉張動(dòng)力學(xué)環(huán)境，洋中脊（冰島）環(huán)境，近年來也可見于陸內(nèi)裂谷環(huán)境和陸陸碰撞由擠壓向伸展轉(zhuǎn)換時(shí)期的構(gòu)造背景。Karen等認(rèn)為大多數(shù)Au-Ag-Te礦床與造山晚階段或未發(fā)育成熟的裂谷有關(guān)［6］?？傊擃愋偷V床的形成與擠壓地球動(dòng)力學(xué)背景有關(guān)的拉張環(huán)境密切相關(guān)，其中高硫化型主要形成于擠壓應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境，而低硫化型礦床主要產(chǎn)于張性或中性環(huán)境下［7］。

現(xiàn)有文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)顯示中—新生代和古生代為該類型礦床兩個(gè)重要的成礦期，絕大多數(shù)淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床形成于中—新生代，其成礦時(shí)代集中偏新的原因可能主要是因其形成深度淺，要求礦床所在地殼穩(wěn)定，剝蝕淺，才能在漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史中保存下來。在具備成礦物源條件下，淺成低溫?zé)嵋航鸬V床的形成時(shí)間可能主要受其所處大地構(gòu)造環(huán)境演化階段控制。

淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床產(chǎn)出區(qū)域常在基底巖石之上發(fā)育火山巖構(gòu)成雙層式結(jié)構(gòu)，并主要產(chǎn)于陸相火山巖及與其同時(shí)代的火山沉積巖中，有時(shí)也產(chǎn)于其下伏各類基底巖石［8］。大部分礦床產(chǎn)于火山活動(dòng)中心附近，少數(shù)產(chǎn)于遠(yuǎn)離火山口的火山巖中，重要容礦構(gòu)造有2種為斷裂構(gòu)造和熱液角礫巖筒構(gòu)造。有學(xué)者認(rèn)為礦化常發(fā)生在具有良好分異的火山巖地區(qū)［9］。

近年來的研究顯示，與淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床有關(guān)的巖漿巖主要為堿性巖和斑巖［10］。

4　成礦的微觀條件

4.1流體類型

淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬礦床成礦流體主要為大氣降水與巖漿水的混合熱液［11］。其中高硫化型以巖漿水為主，性質(zhì)為氧化、酸性流體，從早到晚成礦流體系統(tǒng)演化呈現(xiàn)出巖漿水減少、大氣降水增多的趨勢(shì)［8］；低硫化型礦床以大氣降水為主，含有來自巖漿的揮發(fā)分S和C，屬還原、近中性流體。

4.2流體演化

相分離是斑巖型—淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬型礦床流體演化中普遍發(fā)生的過程，在淺部是礦質(zhì)沉淀一種重要機(jī)制，在較深部（3～4km）可能為流體重新分配成礦元素的一種機(jī)制［12］。在溫壓條件變化較大（400℃～700℃，20～90MPa）的不同流體系統(tǒng)中，相分離過程中金屬元素進(jìn)入不同相的特性較為一致：Na、K、Fe、Mn、Zn、Rb、Cs、Pb、Ag、Sr、Sn和W優(yōu)先進(jìn)入液態(tài)流體相，Cu、Au、As和S等優(yōu)先進(jìn)入氣水相。

在無硫體系中，金屬元素主要向液相集中；在含硫體系中，Au傾向于進(jìn)入氣水相，并且隨S元素濃度的增大而增大，Cu傾向于隨S進(jìn)入氣水相。以上研究可能表明流體在相分離過程中成礦元素的重新分配與載礦元素（S、Cl等）在相分離過程中的行為密切相關(guān)［12］。于典型的相分離深度（30～80MPa深度），即使相分離中氣水相只占原始流體質(zhì)量的一小部分，也可分配可觀的Au和Cu。巖漿流體中含過量的鐵的硫化物時(shí)，能夠穩(wěn)定地將具有成礦意義的Au（ppm級(jí)別）運(yùn)移至淺部典型的淺成低溫環(huán)境［12］（圖2）。

圖2　低硫化型與高硫化型淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床產(chǎn)出環(huán)境與成礦流體演化（引自Corbett，2002）

4.3礦質(zhì)運(yùn)移及沉淀

Au可能以氯絡(luò)合物、硫（碲）氫絡(luò)合物，還有可能存在于硅膠體中運(yùn)移，最近有學(xué)者研究認(rèn)為熱液體系中的蒸氣可能是金屬遷移的潛在重要介質(zhì)；而Au于淺成低溫?zé)嵋涵h(huán)境中沉淀可能有多方面原因：沸騰、流體混合、冷凝或與圍巖反應(yīng)。

若見到蝕變礦物為方解石、冰長(zhǎng)石及伊利石等指示成礦流體pH為中性的礦物，則該套巖石的含礦性與金屬硫化物的含量呈正相關(guān)關(guān)系；若見到蝕變礦物為高嶺石和石英等指示成礦流體為強(qiáng)酸性的礦物，則該火山巖的含礦性可能與金屬硫化物的含量呈反相關(guān)，或至少過多的金屬硫化物不利于Au的遷移富集成礦。低硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床中Cu的含量很低，可能與低鹽度、近中性的還原性流體不能攜帶足夠的Cu有關(guān)。

由于高硫化型主要形成于擠壓應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境，而低硫化型礦床主要產(chǎn)于張性或中性環(huán)境下，因而兩者礦質(zhì)沉淀的機(jī)制也不同：沸騰可能是導(dǎo)致低硫化型淺成低溫?zé)嵋盒偷V床貴金屬和賤金屬沉淀的主要原因，高硫化型礦床的形成可能主要受流體混合的控制。但有學(xué)者認(rèn)為流體混合作用導(dǎo)致金屬礦物沉淀重要性遠(yuǎn)不如沸騰作用，因淺成低溫?zé)嵋旱V床所需要的高能量流體的水動(dòng)力壓力使流體混合只在熱液系統(tǒng)的邊緣才起作用［8］。

4.4礦質(zhì)來源

礦床S、Pb同位素特征顯示，成礦物質(zhì)具多源性，既有巖漿來源，也有容礦圍巖或基底變質(zhì)成礦元素的加入，且不同階段有不同的來源［8］。Sr同位素也顯示了成礦元素的多來源性。研究人員利用保加利亞Madjrovo淺成低溫?zé)嵋航鸬V礦脈中重晶石的Sr同位素來示蹤物質(zhì)來源，結(jié)果表明，成礦流體中的Sr來自不同程度混合的巖漿和基底變質(zhì)溶液，且遠(yuǎn)離變質(zhì)基底礦脈中的Sr同位素組成顯示出放射成因Sr減少的趨勢(shì)。而對(duì)于成礦元素Au的來源，有些學(xué)者認(rèn)為是地殼巖石在碰撞或者島弧遷移之后，沉入地幔的巖石圈板片部分熔融從而導(dǎo)致地幔中硫化物的氧化釋放出Au。

5　結(jié)論

（1）淺成低溫?zé)嵋盒唾F金屬礦床可形成于板塊俯沖帶上盤的大陸弧或成熟的島弧及弧后拉張動(dòng)力學(xué)環(huán)境，洋中脊（冰島）環(huán)境，也可見于陸內(nèi)裂谷環(huán)境和陸陸碰撞由擠壓向伸展轉(zhuǎn)換時(shí)期的構(gòu)造背景。成礦流體主要為大氣降水與巖漿水的混合熱液。成礦物質(zhì)具多源性，既有巖漿來源，也有容礦圍巖或基底變質(zhì)成礦元素的加入。

（2）淺成低溫?zé)嵋旱V床在我國(guó)主要分布在3條成礦帶上：環(huán)太平洋成礦帶、三江成礦帶和北天山—北山成礦帶。應(yīng)該說我國(guó)處在有利的淺成低溫?zé)嵋嘿F金屬成礦區(qū)域內(nèi)，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，近年來也取得了一些成就，但單一礦床規(guī)模上沒有突破，應(yīng)加強(qiáng)研究工作，筆者認(rèn)為北天山、大小興安嶺以及東南沿海是重點(diǎn)區(qū)域。

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A

1004-5716（2016）09-0133-04

2015-10-12

2015-10-13

萬良?xì)J（1990-），男（漢族），江西宜春人，助理工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)勘查研究工作。