1、淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V研究進(jìn)展吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院一.問題的提出 淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V是金礦床中十分重要的類型之一。在成礦理論研究方面也是二十多年來發(fā)展最快，成果最多的；是目前乃至今后一段時(shí)期國內(nèi)外礦床界研究的熱點(diǎn)。國內(nèi)外有關(guān)專家 在1983年舉辦了“角礫巖和成礦作用：地質(zhì)產(chǎn)狀和成因（Brecciation and mineralization :Geologic Occerrence and Genesis）”討論會(huì)，作為討論會(huì)的成果，美國經(jīng)濟(jì)地質(zhì)出版了角礫巖型礦床專集（A Special Devoted to OreHosted Breccias ,1985, Vol .60,No .6）；19

2、92年召開的第29屆國際地質(zhì)大會(huì)上礦床組的論文多數(shù)是關(guān)于淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V成礦方面的；我國原國家黃金管理局也于1999年召開了“隱爆角礫巖及相關(guān)金礦床”研討會(huì)；2003年8月底在希臘雅典召開的第七屆國際礦床地質(zhì)大會(huì)（Society for Geology Applied to Mineral Deposits）上與淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V有關(guān)的論文達(dá)36篇。這期間，一批高水平的研究成果相繼被推出。 淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床成礦理論研究之所以發(fā)展這樣快，主要與下列背景有關(guān)：（1）80年代以來發(fā)現(xiàn)的十幾個(gè)超大型金礦床中，超過一半是與淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V有關(guān)的，直到最近還有發(fā)現(xiàn)。像巴布亞新幾內(nèi)亞的Ladolam

3、金礦（Au1300t），Porgera金礦（Au：560t），秘魯Yanacocha金銀礦（Au：1200t，Ag：10850t），斐濟(jì)Emperor金礦（Au：310t），阿根廷的Veladero金礦（Au：400t，Ag：6700t），印尼的Kelian金礦（Au：240t），美國的Cripple Creek 金礦（Au：700t），我國的紫金山金銅礦（Au200t），黑龍江團(tuán)結(jié)溝金礦（Au近100t），吉林小西南岔金銅礦（Au30t），內(nèi)蒙陳家杖子金多金屬礦等；（2）該類金礦具有規(guī)模較大、伴生組分多、礦化集中、延伸大、埋藏淺、易采易選等特點(diǎn)，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義；（3）金銀價(jià)格穩(wěn)中有升及冶

4、煉技術(shù)的提高，使一些低品位的礦石能夠利用（目前金的分析技術(shù)已達(dá)到10-9級）。 雖然淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V已成為我國金礦資源的重要來源之一，但與國外同類型金礦相比，無論從數(shù)量還是資源量上仍有很大差距。對比研究表明，中國的地質(zhì)構(gòu)造背景有利于形成這類金礦床。我國東部環(huán)太平洋帶、青藏三江、北部天山蒙古興安，秦祁昆成礦帶等均具有形成該類型金礦的有利條件，是尋找該類型金礦的重點(diǎn)地區(qū)，因此，深入研究隱爆角礫巖型金礦床地質(zhì)特征，探討成因、成礦機(jī)制、系統(tǒng)分析角礫巖型金礦賦礦規(guī)律，不僅具有重要的理論意義，同時(shí)對指導(dǎo)該類型金礦勘查具有實(shí)際意義。二.淺成低溫?zé)嵋航鸬V床一般特征及分類 淺成低溫?zé)嵋盒偷V床（epitherm

5、al deposits）最初由林格倫（1933）將其定義為形成深度小于1km和溫度低于200的一類礦床。但現(xiàn)在這個(gè)概念的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了變化，目前主要特指產(chǎn)于陸相火山巖系中或相鄰巖石中，絕大多數(shù)情況下成礦溫度小于150，極少數(shù)情況下可達(dá)300，礦床的形成深度主要集中在地表到地下1km，個(gè)別情況下可達(dá)2km。成礦流體主要為大氣降水與巖漿水的混合熱液（多數(shù)以大氣降水為主）的一類金、銀（多金屬）礦床。形成于拉張構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景條件下，與中溫?zé)嵋好}型金礦形成的擠壓背景條件存在顯著區(qū)別。 淺成低溫?zé)嵋盒偷V床是最近三十多年來在找礦和礦床學(xué)研究方面不斷取得重要進(jìn)展的一類礦床。對這類礦床的稱謂較多，國內(nèi)20世紀(jì)8

6、0年代的文獻(xiàn)中稱其為火山巖型或火山熱液型金礦，但現(xiàn)在已很少有人使用。后來國際上把部分淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V稱為熱泉型金礦，這種叫法一度很流行，目前雖然仍有人使用，但已經(jīng)不很普遍。直到Heald等（1987）劃分出了明礬石-高嶺石型（酸性硫酸鹽型）和冰長石-絹云母型兩種類型，在國內(nèi)外得到較為廣泛的應(yīng)用。 Hendenquist（1994）根據(jù)礦床特征和成礦流體的特點(diǎn)也將淺成低溫?zé)嵋盒偷V床分成兩個(gè)亞類：一類是高硫化型（high sulphidation，簡稱HS），相當(dāng)于 Heald等（1987）劃分的明礬石-高嶺石型，由酸性、氧化的熱流體形成（高硫化作用）；另一類為低硫化型（low sulphida

7、tion，簡稱LS），相當(dāng)于上述的冰長石-絹云母型，由近中性、還原的熱流體（低硫化作用）形成。雖然Heald等的分類曾在礦床學(xué)界得到較為廣泛的應(yīng)用，但目前國際上已經(jīng)更多是應(yīng)用高硫化型和低硫化型這類術(shù)語。其主要特征見表1。表1 低硫化型和高硫化型淺成低溫?zé)嵋航鸬V床的主要特征 三.成礦條件1. 成礦地球動(dòng)力學(xué)背景環(huán)境 淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床主要形成于板塊俯沖帶上盤的大陸弧或島弧及弧后的拉張動(dòng)力學(xué)環(huán)境下。在某些特殊情況下，洋中脊出露于海面之上（如冰島），也可能形成淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床。因此，該類型金礦床形成于與擠壓地球動(dòng)力學(xué)背景（如洋殼俯沖）有關(guān)的拉張環(huán)境中。 世界上的淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床主要集中產(chǎn)在

8、3個(gè)巨型成礦域；環(huán)太平洋成礦域；地中海-喜馬拉雅成礦域；古亞洲成礦域。而大型和超大型的淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床主要分布于環(huán)太平洋地區(qū)。2. 構(gòu)造條件淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床形成于一系列火山環(huán)境中，金礦床與火山口或破火山口構(gòu)造關(guān)系密切，只有少數(shù)礦床中沒有火山巖出露。礦床的產(chǎn)出位置受區(qū)域性深大斷裂的控制，很多情況下，區(qū)域性深大斷裂與破火山口的環(huán)狀斷裂的交匯部位是重要的控礦部位，但金礦床往往并不直接產(chǎn)于深大斷裂中。斷裂構(gòu)造和熱液角礫巖筒構(gòu)造是淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V的兩種重要容礦構(gòu)造形式。大多數(shù)控礦斷層為正斷層，不同規(guī)模的斷層控制了礦體的產(chǎn)出。浸染狀礦化主要產(chǎn)于孔隙度很高或破裂密集發(fā)育的部位，層面構(gòu)造及節(jié)理也是重

9、要的控礦構(gòu)造。礦床的多數(shù)富礦體產(chǎn)于斷層轉(zhuǎn)折部位的局部擴(kuò)張帶中。不整合面對金礦床也具有重要的控制作用，如日本菱刈金礦床礦體三分之一的礦石分布在不整合面以上的火山巖中，三分之二的礦石分布于不整合面之下的白堊系沉積巖基底中。3. 巖漿巖條件在大多數(shù)淺成低溫?zé)嵋航鸬V區(qū)，見不到深部侵入體與金礦成礦作用的直接聯(lián)系。有些淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床的下面存在侵入體，如科羅拉多的Creede礦床和西班牙的Rodalquilar金礦床。現(xiàn)代地?zé)狍w系在3km左右深部還見不到侵入體，深部侵入體可能至少在5km左右。低硫化型礦床可能形成于與現(xiàn)代地?zé)狍w系相似的環(huán)境，與巖漿侵入體沒有直接的聯(lián)系。高硫化型金礦床的形成與深部侵入體的

10、關(guān)系密切，與成礦作用有關(guān)的侵入體侵位較淺，有些高硫化型礦床的圍巖就是次火山巖，且與深部侵入體直接相連。4. 地層條件淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床的圍巖主要為陸相火山巖。大部分礦床產(chǎn)于火山活動(dòng)中心（破火山口或火山錐）附近，以發(fā)育火山碎屑巖和熔結(jié)火山碎屑巖為特征，少數(shù)產(chǎn)于遠(yuǎn)離火山口的火山巖中。含礦的火山巖具有偏酸性和堿性的特點(diǎn)。與淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床有關(guān)的火山巖主要為氧化程度較高的磁鐵礦系列。低硫化型礦床的圍巖成分范圍變化大，而高硫化型礦床的圍巖絕大部分是流紋英安巖。這種關(guān)系暗示高硫化型礦床的圍巖與礦化有成因聯(lián)系，圍巖本身可能就是為成礦提供熱能和成礦物質(zhì)的深部侵入體的一個(gè)連續(xù)組成部分。有些淺成低溫?zé)嵋盒徒?/p>

11、礦床的部分圍巖是沉積變質(zhì)基底，如日本的菱刈金礦床；我國浙江治嶺頭淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床的礦體主要產(chǎn)于前寒武紀(jì)變質(zhì)巖基底中。5. 成礦時(shí)代從現(xiàn)有的文獻(xiàn)看，絕大多數(shù)淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床形成于中-新生代，少數(shù)形成于晚古生代。淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床的形成時(shí)間主要受其所處大地構(gòu)造環(huán)境演化的控制。從淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床在全球主要分布的3個(gè)成礦域來看，產(chǎn)在環(huán)太平洋和地中海-喜馬拉雅成礦域中的礦床形成時(shí)代一般是從中生代一直延續(xù)到現(xiàn)在，在有些地區(qū)淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床的成礦作用目前可能仍然在進(jìn)行當(dāng)中，西太平洋島弧區(qū)金礦床的形成年齡一般小于20Ma，美洲西部的成礦年齡主要為3910Ma。我國東部淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床的成

12、礦年齡大致為14567Ma，而產(chǎn)在古亞洲成礦域的這類礦床一般形成較早，為晚古生代。淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床成礦時(shí)代集中偏新的原因主要可能是礦床形成深度非常淺，因此在其形成后要長期保存下來，勢必要求礦床所在的地殼非常穩(wěn)定，剝蝕較淺，這樣才能在漫長的地質(zhì)演化歷史中保存下來。由于地殼處于不斷的運(yùn)動(dòng)當(dāng)中，因此時(shí)代越老的淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床，其能夠保存下來的數(shù)量就越少。但是，在一定條件下，中生代以前形成的低溫?zé)嵋航鸬V床也可能被保存下來，如我國東天山造山帶（如阿西金礦），還有澳大利亞北昆士蘭地區(qū)和Lachlan造山帶及北美阿巴拉契亞造山帶都存在古生代形成的淺成低溫?zé)嵋航稹y礦床。（三）高硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床

13、圍巖主要是流紋英安巖、鈣堿性安山巖、英安巖，偶見低硅流紋巖。在空間上與礦床共生的侵入巖是斑巖，這些斑巖、中酸性火山巖通常構(gòu)成流紋-英安巖穹隆。金礦化與淋濾的殘余多孔狀硅核密切相關(guān)，礦體主要呈不規(guī)則體型，礦石主要呈浸染狀構(gòu)造為主、可見角礫狀、脈狀構(gòu)造，少量網(wǎng)脈狀。礦石礦物有黃鐵礦、硫砷銅礦、黃銅礦、砷黝銅礦、銅藍(lán)、自然金、碲化物等；脈石礦物有石英、明礬石、重晶石、高嶺石、葉蠟石等。成礦元素以Cu、Au、Ag、As為主，Pb、Hg、Sb、Te、Sn、Mo、Bi為輔。圍巖蝕變發(fā)育，是由酸性、氧化流體形成，核部為遭受強(qiáng)烈酸淋濾的殘余多孔狀硅核，它是主要的賦金巖石，其外為高級泥化帶（主要由明礬石和高嶺石

14、組成、還有迪開石、葉臘石等）、再向外為泥化帶（伊利石化、蒙脫石，少量絹云母化）；最外帶為青磐巖化。成礦流體以巖漿水為主，性質(zhì)為氧化、酸性流體，pH值1300tAu）、波格爾（Porgera）金礦（560tAu），斐濟(jì)的恩派爾（Emperor）金礦（310tAu），日本的菱刈金礦（265tAu），印度尼西亞的凱連（Kelian）金礦（240tAu）和美國的科里普峰（Cripple Creek）金礦（700tAu）等。我國內(nèi)蒙額仁陶勒蓋銀礦、吉林刺猬溝金礦等都屬于這種類型。（五）淺成低溫?zé)嵋盒偷V床的成因機(jī)制1. 高硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床成因機(jī)制盡管形成深度小，但高硫化礦床仍顯示其形成過程中有巖漿成

15、分的加入。成礦的早期階段以圍巖的廣泛淋濾為特征，成礦流體的pH90%）。酸性熱液進(jìn)一步活動(dòng)形成了高級泥化等蝕變帶，高硫化型淺成低溫礦床與斑巖銅礦床的高級泥化帶在礦物學(xué)和穩(wěn)定同位素特征方面有許多共同特征，表明兩者之間可能存在密切的聯(lián)系。硫同位素以及硫酸鹽礦物的存在，顯示熱液流體是氧化的，成礦過程中硫的不同價(jià)態(tài)主要是在巖漿SO2岐化形成H2SO4時(shí)產(chǎn)生的。與銅的硫鹽礦物和石英中的流體包裹體研究表明，礦化流體的鹽度為25wt%NaCl。有時(shí)隨深度增加鹽度會(huì)有顯著的增加，甚至在礦帶的下面可以達(dá)到20%30%。高硫化型淺成低溫礦床中存在的這種低鹽度流體位于高鹽度流體之上的分離現(xiàn)象，在形成深度更大斑巖型礦

16、床中也很明顯，并可見超高鹽度鹽水與低鹽度氣體共存。這種分離現(xiàn)象可能是由于鹽水密度較大，不易上升到淺處而造成的。在相對氧化的高硫化熱液體系和斑巖環(huán)境中，銅和金的緊密共生說明兩種金屬可在相似的條件下搬運(yùn)，但高硫化型淺成低溫礦床與溫度和鹽度都較低的流體有關(guān)。2. 低硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床的成因機(jī)制與斑巖型礦床和高硫化型礦床相比，低硫化型淺成低溫?zé)嵋航鸬V床的巖漿特征更加模糊不清，形成于地?zé)嵯到y(tǒng)中。總體來說，低硫化型礦床在低于200300、遠(yuǎn)離巖漿熱源的地段形成。低硫化礦床的穩(wěn)定同位素表明大氣水熱液占主導(dǎo)地位，但富礦體中石英的18O和D值明顯偏移當(dāng)?shù)氐拇髿馑南鄳?yīng)值，這可以看作是巖漿成分參與成礦的一個(gè)證

17、據(jù)。硫和碳的同位素組成，也表明在許多低硫化型淺成低溫?zé)嵋盒偷V床中， S和C主要來源于巖漿活動(dòng)。但通常也存在沉積來源的硫，并且在少數(shù)情況下會(huì)出現(xiàn)有機(jī)碳。低硫化礦床中成礦物質(zhì)的多來源可能是由于熱水溶液和不同的地殼巖石之間的相互作用造成的。如前所述，形成低硫化型礦床的熱液為低鹽度、中性流體，其中金和其它金屬的來源，比起斑巖系統(tǒng)和高硫化體系來說具有更大的不確定性。如果氫、氧同位素特征所顯示的巖漿水混入了成礦流體是正確的話，那么就要求混入的巖漿成分必須是低鹽度的，因?yàn)橹挥羞@樣，才能解釋形成低硫化型淺成低溫?zé)嵋航鸬V床的含礦熱液為何是很稀的熱水溶液。這種情況下，混入的巖漿流體相應(yīng)該是低密度的巖漿氣體，而非高

18、鹽度的巖漿流體。這種巖漿氣體向大氣水熱液提供的任何酸性氣體，都會(huì)通過與容礦巖石的中和反應(yīng)而變?yōu)橹行裕S后參與到成礦過程中。中和反應(yīng)發(fā)生時(shí)，通過氫與金屬陽離子的交換，可使巖漿氣體中的金屬含量升高，有利于成礦。巖漿氣體在完全混入到低硫化熱液體系之前，所發(fā)生的中和作用規(guī)模可能很大，這與賦存低硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床的火山巖區(qū)發(fā)育的大規(guī)模青磐巖化蝕變是一致的，這種蝕變可達(dá)幾百到幾千平方公里。低硫化型淺成低溫?zé)嵋旱V床中銅的含量很低，可能與低鹽度、近中性和還原性流體（硫以-2價(jià)為主）不能攜帶足夠的銅有關(guān)。這類礦床還可以進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)分，如根據(jù)金屬組合可分為兩類：一類富金（Ag/Au=1/1010/l），賤金屬痕量；另一類富銀（Ag/Au100/1），并有具經(jīng)濟(jì)意義的鋅和鉛存在。富金礦床與低鹽度但富氣體的流體（鹽度1wt%NaCl，氣體主要為CO2、H2S質(zhì)量百分比高達(dá)4%）有關(guān)。富銀和賤金屬的礦床與鹽度較大的流體（鹽度1015wt%NaCl）有關(guān)，這種鹽度上的差別對于流體的搬運(yùn)能力是重要的。因?yàn)榻鹨远蚪j(luò)合物的形式搬運(yùn)，而銀、鋅，也許還有鉛，則在還原環(huán)境中由氯絡(luò)合物搬運(yùn)。富金淺成低溫?zé)嵋盒偷V床的流