金矿床成因探讨.docx
《金矿床成因探讨.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金矿床成因探讨.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
金矿床成因探讨
2001年MINERALDEPOSITS第20卷第4期
文章编号m258一7106（200D0丰0378一07
滇黔桂地区卡林型全矿床成因探讨
贾大成胡瑞忠1
（1中国科学院地球化学研究所矿床地球化学开放实验室，贵州贵阳550002；2吉林大学地球探测
与信息技术学院，吉林长春130026）
摘要矿化剂和沉淀富集剂是成矿物质中的重要组成部分，也是人们分析成矿作用和建立成矿模式的基础
在分析滇黔桂地区金矿成矿地质特征和成矿流体的基础上，提出该类矿床的矿质主要来源于被动陆缘沉积建造，促使金活化、迁移的矿化剂主要是盆地热卤素流体和有机质流体，促使金局部沉淀富集的沉淀富集剂则主要是沉积建造内和深源富硫的流体和热液改造的有机质。
认为矿质、矿化剂和沉淀富集剂在有利容矿空间的耦合是形成滇黔桂地区卡林型金矿的主要成矿机制，并在此基础上讨论了卡林型金矿的成因和成矿模式
关键词矿化剂沉淀富集剂成矿物质卡林型金矿床滇黔桂地区
中图分类号．618巧2文献标识码：
A
成矿物质通常包括矿质（金属物质）、介质（水或热液）、矿化剂和沉淀富集剂。
矿化剂主要指在热液中与金属形成稳定络离子而迁移的阴离子配位体以及有机质离子团。
沉淀富集剂是在热液中破坏迁移状态络离子和有机质离子团，并与金属形成稳定化合物的阴离子配位体以及有机质离子团。
在以往矿床成因研究中，对前两者纟合予了很大关注而对后两者则重视不够。
事实上，如果以能否浸取大量金属为衡量标准，贫矿化剂的热液即使在富金属岩石裂隙系统中循环，也只是无效循环，只有富含大量（合适的）矿化剂的热液才有可能大量携带金属（胡瑞忠等1998）。
与之相对应，如果没有沉淀富集剂，大量含矿流体也不会沉淀富集，而沿断裂流失、分散。
只有大量、合适的沉淀富集剂的存在才能使矿质最终沉淀富集成矿。
矿质、介质、矿化剂和沉淀富集剂可以同源不同步或不同源不同步，因成矿作用和成矿机制的不同而异。
因此深入研究成矿过程中的矿质、介质、矿化剂和沉淀富集剂，尤其是矿化剂和沉淀富集剂，是了解矿床成因的关键因素之一
卡林型金矿是一种重要的金矿类型，由于其成矿作用和成矿机制比较复杂，对其成矿机制和控矿因素以及成矿模式等曾提出过多种不同的认识（涂光炽，1992；刘东升等，1994，陈毓川等，1995；扬科佑等，1994，谭运金，1994；刘显凡等
1999）。
笔者以滇黔桂地区卡林型金矿为研究对象，分析了与成矿有关的矿化剂和沉淀富集剂及其可能来源从而探讨矿
质、矿化剂和沉淀富集剂在成矿过程中的耦合关系和卡林型金矿的成因
1滇黔桂地区卡林型金矿成矿特征
11成矿地质特征
滇黔桂地区卡林型金矿床多产于扬子地块的西南边缘（图1），赋存于古生界一，三叠系海相碳酸盐岩、粘土岩、粉砂岩沉积地层中。
矿体呈层状、似层状、透镜状，受含矿建造和岩性层控制。
矿石矿物组合主要为辰砂、辉锑矿、针柱状毒砂、黄铁矿、雄黄、雌黄、方铅矿、闪锌矿等低温硫化物。
据张志坚等（1999）研究，图1所示各矿床中与硫化物共生的石英流体包裹体的均一温度绝大多数在90、294℃之间，其中多数集中在180、250℃。
与有机质反射率温度值（巧3、234℃，基本吻合（林清等，1995），表明低温条件下的成矿特征。
滇黔桂地区卡林型金矿床均受断裂构造和密集裂隙带控制，破碎带上盘岩石常是塑性较大的粘土岩或粉砂质泥岩，对成矿流体起屏蔽作用。
下盘岩石是脆性岩石，其孔隙度较高，渗透性较好，构成良好的容矿场所。
矿体沿断裂分布或产于主断裂与分支断裂交汇部位。
矿脉及其两侧发育硅化、粘土化、碳酸盐化、黄铁矿化和毒砂化等热液蚀变，表明成矿物质再次活化，有沉淀富集作用的存在
本文由国家杰出青年基金项目（49925309）、中国科学院知识创新工程项目（丷c102）和中国科学院矿床地球化学开放研究实验室基金（2000）联合资助。
第一作者简介贾大成，男，1958年生，博士，高级工程师，现为中国科学院地球化学研究所博士后，从事矿床地球化学的研究工作
Email:
jiadacheng@263．net
收稿日期20m一01一16；改回日期20m一0丰23。
张绮玲编辑
0四94http:
//www．cnki．net
不同矿床成矿时代比较接近，如烂泥沟金矿石英流体包
系个
旧丶0，系南宁0
24
图1滇黔桂地区卡林型金矿分布略图
1一哋块边界；2一一断裂；3一一省界，4一淦矿床及编号：
0．一一晴隆锑金矿；6）—大厂金矿；O一一紫木凼金矿，0一三岔河金矿，0．一一烂木厂金矿；0一伐塘金矿；S）彐兰泥沟金矿，h）一武金矿，0一丫他金矿；P一码雄金矿；kD—*反其金矿；O一地金矿；而一扃龙金矿，彐k渡金矿；0一休利金矿；一档金矿；0一淦牙金矿；O一坍寨全矿；0一膚龙全矿，O一佬王寨金矿，0一江金矿
Fig.1DistributionoftheCarlin-typeIddepositsinYunnan-Guizhou-Qlangxitrianglearea
裹体中RbSr同位素等时线年龄为106Ma（苏文超等，2000）丹寨金矿富矿石全岩RbSr同位素等时线年龄为114Mao石英裂变径迹法测定该矿床的年龄为82、83Ma（张峰等，1992），这个年龄可作为金矿成矿时代的上限。
因此可以认为黔西南地区卡林型金矿床成矿年龄大致为82、114Ma，相当于燕山晚期。
主成矿时代明显晚于含矿建造，表明后期（燕山晚期）叠加改造在成矿过程中起到重要作用
矿床产出部位往往是被断裂切割的穹状隆起背斜的近核部。
在矿体附近常可见到基性脉岩或煌斑岩脉，这些暗色脉岩在时、空分布上与卡林型金矿基本一致，表明卡林型金矿的后期叠加改造成矿与深部岩浆活动有关
1．2滇黔桂地区卡林型金矿成矿初始条件
滇黔桂地区卡林型金矿多产于扬子地块西南缘晚泥盆世彐免三叠世裂陷盆地中，经历了长期拉张的动力学过程。
对沉积盆地的构造属性存在多种不同的见解（刘宝等，1987；曾允孚等，1992）。
然而从盆地演化阶段角度，可分为3个主要阶段0晚泥盆世一一悍二叠世的大陆边缘裂谷阶段此时伴随古特提斯洋的打开，区域性拉张加剧以出现上泥盆统薄层深水硅质岩和硅质泥岩为标志，一直延续到早二叠世，出现一套由粗至细的陆缘裂谷型沉积建造；晚二叠一．悍、中三叠世弧后裂谷阶段，由于早二叠世晚期地幔柱的上升，形成广泛峨眉山玄武岩浆啧溢同时造成上、下二疊统之间的区域不整合，古特提斯洋板块开始向扬子板块俯冲，形成哀牢山
胄西、龙州古岛弧带（卢重明，1986段新华，198D，使滇黔桂地区处于弧后大陆裂谷拉张环境。
早、中三叠世形成弧后盆地浊流沉积，受火山活动影响，沿深断裂带有基性岩浆的侵入和啧发，从而将地壳深部或地幔中金等成矿元素携带到地表，转入同生沉积物中，同时高地温梯度和相对封闭的环境有利于热卤水的形成和矿质的迁移、聚集，0晚三叠世盆地萎缩阶段随着中三叠世大量超补偿沉积和印支运动的影响，晚三疊世沉积盆地范围缩小仅在贵州龙头山发育晚三疊世沉积，标志着古特提斯洋的消减和逐渐合（何彬彬等，2000）。
滇黔桂地区卡林型金矿主要集中出现于晚二叠一．悍中三叠世的弧后裂谷阶段，是大洋盆地整体拉张向弧后盆地局部拉张的转换时期，该时期深部地幔岩浆活动、同生深断裂和相对封闭的沉积环境不仅为沉积盆地提供了大量的成矿元素直接形成矿源层，而且是形成高热卤水盆地的有利条件。
金矿的这种原始沉积相带造成卡林型金矿成矿物质的初始富集并构成不同富集程度的矿源层（表1）。
2滇黔桂地区卡林型金矿的矿化剂
卡林型金矿体均赋存于各种构造和层间裂隙中这种选择构造薄弱带成矿和其两侧的热液蚀变，硫同位素变化范围大，矿石中有机质热成熟度高等特点，表明金是以一种水热流体的形式运移而富集成矿的。
矿化剂促使金等金属从沉积建造中淋滤出来，并与之结合形成稳定的成矿热水流体而运移，卤族元素和有机质是重要的矿化剂。
2．1卤族元素矿化剂
卤族元素的地球化学性质使其容易与金属离子形成稳定络合物而迁移在滇黔桂地区卡林型金（锑、汞、砷、铊）矿床中，矿石、矿化岩石和围岩中卤族元素含量普遍很高，并且有
从围岩至矿化岩石到矿石逐渐增高的趋势形成卤族元素的浓度差（表2）表明卤族元素参与了成矿作用。
在不同矿石包裹体成分中a、F含量仍很咼，（w。
+WF-）/WS02-比值为2．89、7．44，平均为5．55。
Cl和F-是成矿流体的主要配位体（表3）。
卤族元素与金及砷、锑、汞、铊等金属离子形成络合物的络合生成常数较大，因此卤族元素矿化剂萃取含矿建造中的金，形成络合物或化合物，构成含矿流体而迁移
由于成矿流体成分中阳离子以Na+为主，”Na+/”K+和”№'/（w。
2'+WMg2+）比值均大于1，显示出卤族元素主要是以Naa的形式出现，矿床流体包裹体的盐度”（Naaeq）：
0．1％、31.86％，主要集中在0．3％、巧％之间（Wang，1999），与盆地热卤水的盐度基本一致。
可以推断卤族元素主要来自盆地内的热卤水。
丹寨金汞矿床方解石流体包裹体和万山汞矿床石英流体包裹体613C（PDB）值分别为一44．3％和一30．1OAShietal.，1999），也表明卤族元素源自盆地内的卤水。
由于盆地内热卤水的径流及其较强的萃取能力和相对稳
o陈庆丰．1998．中国西南地区汞锑矿研究及远景评价一丹寨汞金矿床研究新进展，内部报告．
01994http:
//ki．net年
表1主要矿源层及特征
Table1
Cluracteristics
then№sourcebeds№Yunnan-QIizh0&（inngxitrianglearea
含矿地层
沉积相
岩石组合
成矿元素组合WB/（10富集系数矿床类型
矿床实例
三叠系中统
边缘斜坡相
长石石英砂岩，石英
Au-A*SbHg-Ba
Au13．4，
3．94
金．砷
金牙、烂泥沟、
许满组
杂砂岩及泥灰岩
Ag-PbZn-Cu
As：
91.7，
41.67
（锑）型
丫他等金砷
板纳组
为含草莓状黄铁
Sr-F-Cd-Cr-Co
Sb：
14．4，
28．24
矿床
百莲组，新苑组
矿的黑色浊积岩系。
有机质含量
o．14％～1.44％
（ALFA*Sb型）
Hg：
0．9
川．0
三叠系下统
局限．半局限
泥灰岩：
泥质白云
ALFHg-AseSbTI-
Au，4，0，
14
金．汞．铊（铀）
紫木凼、戈塘、
夜郎组，
浅海台地
岩，粉砂岩，粘土
（ALFHg-TI型）
As：
17，
7，73
型
板其、三岔河
飞仙关组，
相
质细砂岩。
有机
Sb：
7巧，
14．71
等金矿床
紫云组
质含量0．12％、2巧％
Hg：
6．6
77．22
二叠系上统
滨岸一滨海潮
火山碎屑岩，陆源碎
Au-Sb-Hg-A*Ni-Co
Au9．0
2．65
金一锑一黄铁矿
晴隆、大厂等金
龙潭组
坪相
屑石
，泥灰岩泥
（AlkSb型）
As：
88．9
40．41
型
矿床
岭好组，大隆组长兴组
质白云岩
Sb．17．3
Hg:
0．47
33，92
5．22
泥盆系上统
深水硅质岩
热水沉积硅质岩白
AtFAs-Sb
Au：
61.8
18．18
马雄、革档等金
金厂组
相
云岩，灰岩粉砂
Cr-Co-Ni-V
As：
1205
123
似砷型
矿床
（烂山段）
质泥岩
（Au-As型）
Sb:
382
据刘宝等，1987；张景荣，1993．谢桂胄等，2000等资料整理。
．Au单位为10富集系数=元素丰度／地壳丰度；地壳丰度据黎彤（1990）。
表2滇黔桂地区卡林型金（锑汞砷铊）矿床卤族元素和有机质特征表
e2
Contents
岩石
ludogenandornrmttersoresandrocksfromYunnan-
hoQnngxiarea
F
Cl
W'B/10
I
sod％
有机质反射率/％
戈塘金矿
围岩
o．04
410
55巧
1.37
o．07
2．078～3．449
蚀变岩
o．89
889
585
45174
71.1
78．4
o．809）
烂泥沟金矿
围岩蚀变岩矿石
o．008
o．06
4．66
423
520
658
108
6
一
2．837。
。
3．90
（3．236）
丹寨金矿
围岩
0042
688
o，83
2，27～3，27
蚀变岩
1025
2.94
586
H44
103
43
o．54
（2巧6）
南华砷铊矿
围岩
o．001
183
38．8
22
o．09
l.51～2．8
蚀变岩
o．004
289
399
o．593）
矿石
115
327
527，6
12．7
o．12
o，24
半坡锑金矿
围岩
0008
14
o、68
1.925一、2．975
蚀变岩
0008
235
52
30．5
（2．459）
矿石
3．06
1450
0
o．49
万山金汞矿
围岩
o．013
245
39
o．27
3．00～3．30
蚀变岩
0m15
167
360
375
216
141
92
o．25
（3．12）
分析数据据涂光炽等1998；panetal.，1999；庄汉平等，2000a。
括号内为平均值，一沩未测值
定的络合迁移性质，使之成为卡林型金矿的重要矿化剂之一
2．2有机质及C02矿化剂
有机质与金矿关系的研究表明，金的搬运、迁移和沉淀均与有机质的演化过程有关，而有机质又与C02、c等的含量有着密切的相关性。
在我国西南卡林型金矿床中有机碳、有机硫的含量普遍很高（表2），镜下可见到在含矿石英脉壁上
01994
存在石油残留体。
成矿流体包裹体气相成分中C02、c蜘含量高（表3），它们构成金矿的主要矿化剂。
矿石内干酪根中金含量是矿石金含量的数倍至数十倍，有的可达数百倍（庄汉平等，2000b），表明干酪根是金属的主要载体。
模拟实验证明干酪根在转变为石油的早期热降解脱羧基作用所产生的羧酸等有机酸可以极大地提高金属的溶解度，它能使岩石中
表3滇黔桂地区卡林型金矿床流体包裹体中矿化剂成分特征
Thble3Mineralizercontentsfluidinclusionsfrom（hrlintypegolddeposits№Yunnan-QIizh0&（inngxiarea
矿区
H2
CH4
c浓相/
C02
（molL）
CO
F
c气相/（n1L1）
H2
CH4
C02
CO
H20
烂泥沟板其万山戈塘世加隆或戈档
o．43
023
o．050．200．03
017
214
o．28
0.01
o．44
o．16
o．04
o，87
o，02
3．89
2巧
10．09
1.14
16．34
123
029
o．001
o，003
o．21
o．40
o．05
o．33
o．03
o．07
o．05
o．25
o．27
o．19
o．04
o．12
o，03
o．14
0.25
o．120．01
o．04
o，01
o．027
0004
o．001
o．001
o．001
00030036
o．033
o．0060．0040．003
o，02
o．001
o．0520．038
o．140．0220．211
o，0220．005
o．78
096
o．860．970．79
o，96
o，96
o．001
o．004
分析数据引自刘显凡（1999）；扬科佑（1992）。
一沩未检出者
的元素被淋滤而转入油（气）混合卤水中使金及锑、汞、砷等金属在生油岩水相中富集并随之迁移（卢家烂卩986）。
然而有机质在金属成矿中的作用是复杂的，有机质一方面起到矿化剂的作用，另一方面还是金属沉淀富集剂。
这主要是伴随成矿作用的进行，有机质的热演化历程发生变化，有机质在不同物理化学状态下起着不同的作用。
水生生物死亡之后的腐泥化过程中，在沉积地层中形成腐殖酸和干酪根等，吸附和固定海水中的金属，形成高背景的矿源层；进入埋藏作用阶段，腐殖酸进一步菌解和聚合为干酪根，干酪根的热降解脱羧基作用以及进一步生油作用是有机质萃取和迁移金属的主要阶段，羧酸等有机酸形式萃取金属离子并以有机流体（石油、油气混合物、油（气）混合卤水）等形式通过岩石间隙和矿物颗粒向构造薄弱带搬运、迁移。
这也是矿层上部多有泥质隔挡层促使矿质富集的主要原因。
但随着有机质的进一步热解、热液成熟作用加强及干酪根成熟度增高，其萃取和搬运能力迅速降低，在湿气干气阶段则表现出矿质沉淀富集剂的作用。
由此可以看出，有机质的作用贯穿金属成矿作用的全过程，有机质与金矿化的关系受到有机质相对含量、有机母质类型和有机质成熟度的控制，尤其是矿化与有机质成熟度关系更为密切
滇黔桂地区卡林型金矿的，3c（PDB）值变化范围较大，如铜凤矿带为一1.17‰一“8．98‰，山丹矿带为一2．34％了、一7．45‰〔涂光炽等，1998），丹寨和万山矿床分别为一44．3‰和一30．1OAShietal.，1999）反映C02矿化剂来源比较复
杂，既有沉积盆地中有机质分解产生的C02也可能有深部地幔去气作用产生的C02。
另外，硫也是一种重要的矿化剂，它可与Au、Sb、Hg等形成络合物而搬运（Christopheretal.
1999），但它的来源和萃取、搬运金属的机制等更复杂，这也是今后要重点研究的问题
3金矿的沉淀富集剂
成矿物质由搬运、迁移状态到矿质局部沉淀富集受到多种因素控制。
如有利于矿质沉淀的构造脆弱带或低压扩容带，'、小、pH等物理化学条件的突然改变性质不同流体
o四94
的混合等其最终都是形成促使金属沉淀富集的地球化学障
在这一过程中，富含硫的流体混入和有机质的热液成熟度起到关键作用，因此认为富含硫的流体和热液改造型有机质是促使全等全属沉淀的富集剂。
3．1富含硫的流体及其沉淀富集作用
滇黔桂地区卡林型金矿床的硫同位素研究结果表明，其634s值的变化范围较大从一29．2％到16．8‰。
不同地区含矿地层的534S值为一2L2‰一“17．7淑Luetal.，1999）反映局部沉积环境变化较大和硫来源的多样性。
下泥盆统为含矿岩系的矿床（马雄和戈档）地层中黄铁矿634S值以正值为主（3．6‰、“16巧‰上二叠统一．冲、下三叠统为含矿岩系的矿床（金牙、高龙、板其、紫木凼、戈塘、三岔河）地层中黄铁矿634s值则出现负值和较大的变化范围（．2L2‰一、17．7‰（表4）。
Phillips等（1986）认为黄铁矿中较高的负534S值是强氧化条件下的结果。
这与扬子地块西缘由早泥盆世拉张裂谷盆地的还原环境向晚二叠一．厚、中三疊世弧后盆地的还原．．．
化还境的转变相一致。
不同矿床中硫同位素组成总体上与其含矿地层中s值一致（表4），表明成矿流体中一部分硫来自沉积盆地或含矿建造然而，在硫同位素的统计直方图中，不同矿床534S值呈现单峰、双峰，甚至多峰的塔式分布特征，反映硫的多来源性，在0值附近范围内均呈现塔式分布特征（表4）表明既有沉积盆地硫源和生物来源，又有深部硫源，这一点与矿体附近均可见到与燕山晚期（部分为喜马拉雅早期）的基性脉岩和矿体两侧热液蚀变现象的事实相吻合
年
表黔滇金硫同位素组成特征
Table4SulfurisotopecontentsCarlin-typegolddepositsinYunnan-QIizh0&（inngxiarea
534S/％0
2巧一一4，3
滇黔桂地区卡林型金矿床中Au主要以显微自然金包体赋存于黄铁矿、毒砂、雄黄及辉锑矿中，其次是以显微可见金吸附于黄铁矿和毒砂等硫化物表面（王奎仁等，1994；何立贤等，1993）。
卡林型金矿中金的沉淀富集主要表现为3种作用过程，即金过饱和沉淀，金与硫化物的共同沉淀及硫化物的吸附沉淀（刘荣高，1998）。
前两种作用形成毒砂和黄铁矿中显微包裹体状态的金，后一种作用形成黄铁矿和毒砂表面的显微可见金。
富硫流体的加入，形成H2S，改变了体系中H+浓度，使pH值改变。
由于所形成的H2S又是一种强还原剂改变体系的Eh值，使呈搬运状态的[AuC14]．、[AuF4]．或据Luetal.，1999，李朝阳等，2000。
Na[Au卜K[AuŒ41等络合物分解因H2S的还原作用使Au3+还原成自然金，呈过饱和状态被同时结晶的毒砂和黄铁矿所捕获，从而呈包裹体存在于矿物晶体中，一部分Au+与硫结合成一系列稳定的汞锑砷硫化物而共同沉淀；硫的加入产生细菌硫酸盐还原作用（BSR）和热化学硫酸盐还原作用（TSR），增强了硫化物表面的还原和吸附作用形成黄铁矿和毒砂等矿物表面的显微可见吸附金。
在这一过程中，3种促使金沉淀的富集作用可同时存在，这也是含金黄铁矿和毒砂中既有显微包裹金又有表面显微可见吸附金的可能原因
虽然硫在金迁移、沉淀富集中的化学约束作用仍需深入探讨，但成矿过程中丰富的硫含量至关重要，这与大量出现雄黄、雌黄等高硫矿物相一致，也是滇黔桂地区卡林型金矿与密西西比河谷型铅锌矿床的重要区别之一
3．2热液改造型有机质及其沉淀富集作用
通过对滇黔桂地区卡林型金矿床中固体有机质的研究（李朝阳等，2000；庄汉平等，2000b），可得出以下重要地质解释：
0断裂带内金及其他金属和有机碳含量比围岩及未矿化地层都高，金和有机碳的断裂异常富集带表明金与有机碳是水热流体运移而来的，0从矿体主脉到次一级矿脉，焦沥青组分逐渐增多，并且反射率逐渐降低，不同规模（序次）矿脉中焦沥青表面均粗糙表明有机质在成矿过程中均经历过热液蚀变，且蚀变强度由次脉到主脉逐渐变强；0矿体主脉中有机质的反射率平均值均大于2．0％（表2），已达到湿气干气阶段，由此可见，与矿质沉淀富集作用有关的有机质只是经热液成熟作用的有机质，它是一种经过热液改造的有机质，并在成矿作用过程中起到沉淀富集作用
热液改造型有机质在矿质沉淀富集中所起的作用主要有以下几种可能：
（j）有机质受热分解而释放出金等金属
在主成矿阶段，有机质或油气已演化到湿气甚至干气阶段，此时与之结合的金属元素因烃类分解而释放出来，并被黄铁矿和毒砂等矿物所捕获或与H2S、s2、s．等结合而沉淀富集；有机质受热分解提供直接参与成矿的沉淀富集剂释放出CH4、C02。
另外，有机质
升级会员 