地质流体.docx

1、地质流体目录1 地质构造背景 22 对绿岩带的认识 43 绿岩带中脉金的成因模式 54 成矿的物化条件 75 中国绿岩带型金矿研究 8一、原生金矿床 91.顺层细脉浸染状金矿床 92.脉状金矿床 9二、构造期后再生型金矿床地质特征 91.与外生地质作用有关的砂砾岩型金矿床 92.与壳源深熔花岗岩有关的金矿床 103.与偏碱性岩及碱质交代作用有关的金矿床 10参考文献 11太古宙绿岩带金矿成矿以华北陆台金矿床为例摘要 华北地台广泛分布着以深变质绿岩带为主的变质基底，同时也是中生代岩浆活动十分发育的地区。剧烈的岩浆隐爆作用，对区内早期的绿岩带和其中的金及金矿床进行了强烈的活化改造，形成一批与岩浆隐

2、爆作用有关的绿岩带再生型金矿床。文中较详细地阐述了绿岩带金矿床的分类及其地质-地球化学特征，并简单介绍其在华北地区的分布及矿床特征。关键字：绿岩带；华北陆台；金矿；矿床 1 地质构造背景华北克拉通是我国最古老的陆块，在其漫长的地质演化过程中，经历了原始陆核发生、古元古代克拉通结晶基底形成、中元古代裂陷、新元古代到古生代地台盖层沉积和中生代的克拉通活化等多个演化阶段，并在这一复杂的过程中逐步形成多个金矿区，成为我国主要的黄金生产基地。从古陆边缘构造动力体制分析，华北古陆总体上经历了以下阶段：(1)离散型陆缘.主要发育于中晚元古代，在华北古陆北缘及南缘发育有裂谷盆地，并形成以SEDEX型为主的矿床

3、1；(2)汇聚型陆缘.华北古陆在新元古代末到早古生代由离散型被动陆缘逐渐转变为汇聚型主动陆缘，在一系列有关增生地体中，富含Au、Cu等成矿物质，有的形成了VMS型矿床(如白银厂和白乃庙)，有的在后来的地质事件中经活化富集成为热液型矿床；(3)地台活化.显生宙，华北克拉通受到3次重要的构造-热事件的影响，即晚古生代(海西期)华北板块与西伯利亚板块发生最终碰撞缝合、早中生代(印支期)华北板块与扬子板块发生碰撞缝合和中晚中生代太平洋板块向欧亚大陆下的俯冲，伴随着这3次重要的构造事件，华北克拉通尤其是其东部边缘地带发生了广泛而强烈的岩浆作用及成矿作用。华北克拉通绿岩带金矿床主要形成于地台活化阶段，其总

4、的构造背景可概括为由挤压、碰撞作用晚期或期后向伸展构造的转变时期2，3。华北陆台大多数的金矿床均产于绿岩带及其与之有成因联系的岩浆岩中。绿岩带金矿可划分为原生金矿床和再生金矿床两类4。原生金矿床可细分为层控金矿床和脉状金矿床，再生型金矿床可再分为与外生地质作用有关的砂砾岩型金矿床和与壳源深熔岩浆作用有关的再生型热液金矿床（表1）。地层岩性、构造和岩体是绿岩带金矿的主要控矿因素。绿岩带金矿成矿物质主要来自深部，成矿流体为富含CO2的多成因混合热水溶液。成矿作用常是多期、多阶段。华北陆台绿岩带金矿同世界绿岩带金矿相比，既有相似性，又有独特性 5 。表1 绿岩带金矿床类型分类类型亚类 产状原生金矿床

5、顺层细脉浸染状金矿床产在铁建造中细脉浸染状金矿床产在变质火山-沉积岩中细脉浸染状金矿床脉状金矿床再生金矿床与外生地质作用有关的砂砾岩型金矿床与壳源深熔岩浆作用有关的再生型热液金矿床与壳源深熔花岗岩有关的金矿床与偏碱性岩及碱质交代作用有关的金矿床华北陆台绿岩带金矿（图1.1），它们多数分布在距陆台边界1020km的古陆边缘构造活动带上，其韧性剪切带、超壳型断裂带、岩浆活动带十分发育。古陆边缘构造活动带形成的时期老(太古宙)活动的时间长(直到燕山期)，经历的构造岩浆热事件多，对金的活化，迁移、富集成矿十分有利 6 。图1.1华北地台绿岩带金矿分布2 对绿岩带的认识 关于绿岩带的演化模式，目前仍然处

6、于争论之中。近几年来主张板块构造模式的呼声日强，国外学者将绿岩带金成矿与板块构造相联系的观点也得到了不少学者的拥护:如Barley等(1989)认为绿岩带是在太古宙会聚边缘形成的。Kerrich等(1990，1992)进一步指出绿岩带可与显生宙北会聚边缘相比较，存在有火山弧和大洋地体的增生作用，与金矿床密切共生的橄榄粗玄岩和煌斑岩的化学特征证明了这一地质构造背景，而晚期的石榴石白云母花岗岩(GMG)则是S型的碰撞花岗岩，金矿化是增生地体在碰撞过程中形成的，金矿床在绿岩带中的时空关系不仅反映了绿岩带本身是金矿来源(不一定是流体来源)，而且说明了金矿床受特殊的地球动力学控制，如特殊类型的地慢底侵作

7、用。一致认为大多数绿岩带火山作用演化期处于岛弧或弧后环境，其后是由于大洋和岛弧物质的增生而发生的造山期，造山期以钾质岩浆作用、变形作用、抬升作用和沉积作用为特征，在苏必利尔省南部和北部分别发生在2710一2675Ma和2740一2700Ma。金矿化年代比造山期要年轻，与造山期后深部地壳岩石出露的年龄接近。此外，绿岩带晚期的碱性火山岩与大陆边缘的碱性火山岩相似，与俯冲带地质作用有关7。3 绿岩带中脉金的成因模式绿岩带中中温热液脉型金矿的成因一直是金矿成因研究中争论的焦点。其中具有代表性的成因模式有:(l)岩浆成因模式(Burrows，1986)。该模式认为矿液和金来源于空间上通常与金矿床伴生的岩

8、浆(特别是花岗岩类或斑岩)侵入体。然而，这一模式有明显的缺点，这些岩石中金含量经分析仅nx10-9(Mey和Seager，1985)，这样低的含金量，很难说明中温热液脉型金矿中所集中的大量的金。近年来又根据斑状小侵入体与矿化的共生性，提出了部分岩浆进入成矿流体模式及深部地壳/煌斑岩脱挥发份模式。从岩浆作用与金矿化在时空上的藕合，至少说明岩浆活动提供了成矿作用的部分热源8。(2)变质模式说(Groves和Phihps，1987)。模式中成矿流体通常为低盐度、中等密度、近中性的H20-CO2流体，金以还原硫络合物被携带。大部分流体是在变质作用与晚期变形作用和花岗岩类岩体定位期间，通过绿岩岩系下部的

9、脱挥发份作用产生的。这种流体可从绿岩带火山岩中萃取金。Powell等(1991)通过对绿岩带内变基性岩类岩石在脱水/脱碳酸盐作用过程中产生的流体成分的计算，并结合绿岩带变质作用过程中P一T变化特点，从变质流体的成分构成与矿化流体成分相一致，及变质作用与金矿化在时间上的紧密关联性等方面，进一步论证了绿岩带金矿的变质成因特点。绿岩带发生变质作用的动力条件是，地壳通过碰撞作用而超覆增厚，并同时发生岩石圈的减薄作用。这种动力学条件使得地壳较深的变质峰期随着深度增加而发生的愈早，即“愈深一愈早”，其P一T一t轨迹为逆时针型。但在地壳浅部的变质峰期随深度的增加发生的愈晚，即“愈深一愈晚”型，P一T一t轨迹

10、为顺时针型式。如果在450一500的低压变质作用过程中金能有效地活化，那么变质作用可使金聚集。变基性岩经过反应向含金流体释放出金，并在较浅部和较冷的岩石中沉淀出金。另一方面，浅部岩石也逐渐被加热，最后释放出金，这种情况一直持续到浅部岩石经过变质峰期才会终止。(3)地慢去气一麻粒岩化说。在晚太古代克拉通化过程中，下部地壳岩石向麻粒岩转变过程，被认为是驱动绿岩带脉型中温热液金矿成矿体系的基本过程(Colvine，1988)。该假说认为CO2一H2O热液流体是从上地慢和上、下地壳中的硅酸盐岩浆中经出溶作用析出的。由于H2O组分优先分离进入硅酸盐岩浆，并被其带走，因而富CO2气体就聚集在下地壳中发生麻

11、粒岩化。一旦麻粒岩化带中的氧化还原条件发生变化，这种流体在成分上会进一步改变，并且可能沿渗透性构造系统直接进入上地壳岩石中。下地壳中流体的不混溶作用，将增加流体成分可变度，在流体向成矿部位迁移过程中，金就在液/岩作用中被带入到变形带中成矿。(4)连续成矿模式。Groves于1991年提出该模式，认为大一占宙地体中从次绿片岩相到低麻粒岩相区中的金矿床构成了一种上地壳连续系列的相关成因组合，而绿岩带中脉型金矿床是这个连续系列过渡到终端的产物。金的成矿是复杂地壳级规模的构造一岩浆一热演化史的一种表现形式，而金的成矿作用贯穿在这一大规模事件的全部过程中。温压条件大约从250，108Pa至700，5x1

12、08Pa。Sr，Pb同位素证据表明，成矿是通过地壳规模的泵吸系统使地壳深部或地慢流体沿构造系统释放，并在地壳浅部有天水/海水介入，在此过程中流体一围岩的相互反应是金沉淀的主要机制，形成了从深部到浅部(延伸达25km)的一系列矿床。(5)增生构造模式。Fyfe等(1985)提出了脉状金矿受会聚构造边缘控制的认识。Wyman等(1988)和Kerrich等(1990)进一步指出所有时代的脉状金矿都在一个基本的地质过程中形成。即外来地体通过扭压增生的方式在形成科迪勒拉式造山带的过程中成矿。在这一模式中，底垫和俯冲的大洋岩石圈与沉积物压扭体制中的热，再平衡，是金矿化的一个必要前提条件。在抬升过程中，热

13、液流体沿着边界断层和较高序次的断裂被释放，均匀的温度、低盐度和CO2的摩尔百分数，表明均匀源区条件的存在。而变化的流体，O，C，Sr，Pb同位素成分，反映了源区和上升通道内岩性的复杂性。基于这一模式，提出了中温热液脉金矿床是与俯冲作用有关的地壳底垫作用和深部晚期变质作用的产物，而不是上壳岩中岩浆或变质事件的产物。4 成矿的物化条件研究表明：金成矿温度一般为250400，形成的压力为1.5xl08-2.5x108。成矿流体的成分对成矿作用有着巨大的影响，CO2在成矿中起着重要作用9。 关于金的搬运，一般认为金以还原硫化物络合物类型在热的条件下进行搬运。中性一弱碱性的还原、低盐度的H2O-CO2流

14、体是从地体深部火山的变质去水和去碳作用衍生出来(Groves，1984)。据Shenberger(1985)的研究，当pH近中性，溶解硫的总量保持在0.01一0.1mol/L，金的溶解度可达到lx10-9一100x10-9，而只要金的浓度为lx10-9一100x10-9，就足以形成有经济意义的矿化。Fyfe(1991)探讨了高温状态下CO2等气体相直接携带金的可能性。金的沉淀受T，P，pH，Eh和流体成分诸因素的制约。Groves(1984)认为主要是流体在与富铁围岩相互作用的过程中，形成铁硫化物引起硫络合物的不稳定而沉淀。Guha(1991)研究表明:一些非常富的矿床或主成矿期往往发生过CO

15、2一H2O的明显不混溶，说明金的沉淀是由于极端的压力涨落而引起的。而在含有较少自然金的矿床或蚀变带的早期发展阶段，则没有发生过CO2一H2O的明显不混溶。在这种情况下，金的沉淀是由于流体与岩石的交换作用而致。关于金的来源，众说不一Groves(1984)认为高比例的科马提岩代表了带中潜在的丰富的金的矿源层。Rock和Groves(1988)指出，煌斑岩是将金从深部地慢富金源区向上搬运的营力，高温、富金、富挥发份的煌斑岩浆上升到地壳中后，与下地壳物质发生广泛的相互作用，结果产生长英质岩浆而成矿或者把其运载的Au，CO2，S等释放到变质热液体系中而形成变质热液金矿。然而最新资料表明，基性、超基性岩

16、及长英质岩金的丰度较低，都在0.5x10-92x10-9之间(Ker-rich和Fyfe，1991)。因而，关金的来源仍是悬而未决的问题。5 中国绿岩带型金矿研究绿岩带型金矿床是世界和我国的重要金矿床类型和开采对象。据不完全的统计，该类型金矿床的储量约占世界岩金储量的60%(包括兰特型砾岩金矿床)，占中国的50%。在中国绿岩带型金矿床广泛发育在华北地台（图5.1），其中不仅有焦家、玲珑、三山岛、夹皮沟、金厂峪、文峪、东闯、排山楼等大型、特大型金矿床，同时也有一批像南龙王庙、八家子、二道沟、金厂沟梁、牛心山、柏枝岩、义兴寨等中小型金矿床10，11，12。图5.1 华北地台绿岩带分布略图一、原生金

17、矿床1.顺层细脉浸染状金矿床这是绿岩带中重要的金矿类型。这类金矿床一般产出在深层次的韧性变形带中，以糜棱岩化为特征，在塑性流动变形条件下，在脆一韧性剪切作用的早期阶段成矿13。岩层、矿体、韧性剪切带三者产状基本一致或成较小的夹角。由于金矿的成矿和赋矿围岩的韧性变形变质作用几乎是同时或较近发生的，矿体与围岩的界线不明显，矿石品位不高，常需要依靠化学分析的结果，按照品位来圈定矿体。这类金矿床目前在华北地台中分布不多，其中规模最大的是产在辽西绿岩带中的排山楼金矿床14。2.脉状金矿床这类矿床是单脉、复脉、细脉、网脉和交代脉的总称，是同构造晚期初生型金矿床中最主要的类型和当前重要的开采对象，广泛分布在

18、夹皮沟、小秦岭、冀东等地，其中有文峪、杨寨峪、金铜岔、夹皮沟本区、三道岔、二道沟、金厂峪、小营盘等大型、特大型金矿床。金矿体与韧性剪切变形变质作用紧密相关，严格受韧性剪切带控制，主要形成在脆一韧性剪切作用的晚期阶段矿体赋存部位常是退变质带、强变形带及“韧”“脆”叠加构造等强变形带部位。金矿体的赋矿围岩多种多样，但以变质镁铁质火山岩为主，其次为花岗质岩石。例如夹皮沟本区、三道岔、小营盘和金厂峪等矿床的赋矿围岩以变质镁铁质火山岩为主，文峪、杨寨峪、八家子等矿床的赋矿围岩则主要为花岗质岩石。二、构造期后再生型金矿床地质特征1.与外生地质作用有关的砂砾岩型金矿床再生型金矿床在国外主要是指以外生地质作用

19、为主，对早先形成的绿岩带中的金矿床或含金岩系改造和富集，而形成的砂砾岩型金矿床。在华北地台，太古宙花岗岩一绿岩带形成后，遭受多次强烈的构造一岩浆活动，但因合适的封存条件差，不利于金矿床的形成和保存，因而在新生代前的古砂金矿较少，但也不排除在某些地区形成规模不大的砂砾岩型金矿床或砂金矿床。近年来，在山西五台山花岗岩一绿岩带地体上发现的西山金矿床即是一例。2.与壳源深熔花岗岩有关的金矿床在胶东、冀北、内蒙古中部等地，分布有与壳源深熔花岗岩有关的金矿床。其中有焦家、玲珑15、三山岛、阜山、邓格庄、仓上、峪耳崖、金厂沟梁等大型、特大型金矿床。金矿床主要产出在花岗质岩体与太古宙花岗岩一绿岩的内外接触带。

20、以燕山期为主的花岗质岩体其空间延伸常与区域断裂构造方向一致，常含有表壳岩等包体。花岗质岩石成分受围岩的化学组分影响较大，岩体为几到几十平方公里的岩株。矿体产出受脆一韧性剪切作用控制，矿化与早期的脆一韧性断裂活动及后期脆性断裂叠加有关，对石英脉型矿体成矿阶段脆性活动表现更为强烈。矿化类型有二类，石英脉型和细脉浸染型(也称破碎带蚀变岩型)。石英脉型金矿床以玲珑矿田东山、大开头金矿床为代表，细脉浸染型金矿床以焦家金矿床为代表14。3.与偏碱性岩及碱质交代作用有关的金矿床与偏碱性岩及碱质交代作用有关的金矿床以张宣高级变质绿岩带中的东坪金矿床和乌拉山高级变质绿岩带中的哈达门沟金矿床为代表。小结：太古宙时

21、期构造岩浆热事件，促使了绿岩带金矿形成。我国绿岩带型金矿床可分为同构造晚期初生型金矿床和构造期后再生型金矿床二类。同构造晚期初生型金矿床不仅产出在中低变质绿岩带中，而且在高级变质绿岩带中很发育，较普遍。再生型热液金矿床在我国绿岩带中分布广泛，储量极大，是具有我国地质特色的金矿床类型。参考文献1翟裕生，张湖，宋鸿林，等.大型构造与超大型矿床M.北京:地质出版社，1997.2 沈保丰,毛德宝,李俊建. 中国绿岩带型金矿床类型和地质特征J. 前寒武纪研究进展,1997,(4).3翟裕生. 论成矿系统 J. 地学前缘. 1999 (03)4 沈保丰，骆辉. 华北陆台太古宙绿岩带金矿的成矿特征J. 华北

22、地质矿产杂志. 1994(03).5 于又华，程玉明. 华北陆台绿岩带金矿的构造样式与矿床类型J. 黄金科学技术. 1998 (01)6Conide，K. 太古宙绿岩带，国外前寒武纪地质，1985年增刊7毛德宝. 太古宙绿岩带金矿床研究的若干进展J.国外前寒武纪地质. 1992 (04)8翟裕生，苗来成，向运川，邓军，王建平. 华北克拉通绿岩带型金成矿系统初析J. 地球科学. 2002 (09)9 谢荣举，阳正熙. 绿岩带金矿及浅成热液金矿研究某些新进展J. 地质科技情报. 1988 (01) 10沈保丰，李俊建，毛德宝. 华北地台绿岩带地质特征类型和演化 前寒武纪研究进展，1997，20(1)11沈保丰,李俊建,翟安民,曹秀兰. 与花岗岩有关的绿岩带再生型金矿床特征以华北陆块北缘中段为例J. 前寒武纪研究进展. 2001 (03)12沈保丰，毛德宝，李俊建. 中国绿岩带金矿床的时空分布.华北地质矿产杂志，1996，11(3)13李德威. 含金剪切带的类型划分及成矿机理.矿床地质，1993，12(3)14 丁式江. 绿岩带型金矿研究的进展J. 华东地质学院学报,1996,(3). 15王吉甜，冯文涛. 玲珑金矿床特征和成矿模式.地质找矿论丛，1991，6(2)