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我国浅成热液金矿的分类探讨① 刘连登 陈国华 吴国学 长春科技大学地球科学学院,长春130026 张克尧 石建基 张进高福建省地质科学研究所,福州350011 摘要 陆相浅成热液金矿是个大概念,是数类金矿的统称。目前对其的分类,不适应理论和应用研究 的需要。本文主张以成矿地球动力学环境和矿床本质特征为准则,实施浅成热液金矿的分类。对类型的划 分努力体现成因类型和工业类型相结合的原则,并充分反映我国的特点。在矿床类型具体命名时,突出成 矿时的浅成深度。文中将我国浅成热液金矿分为浅成脉型、 浅成斑岩型和浅成矽卡岩型等三大类八个亚 类。陆相浅成热液金矿在我国有广阔的找矿前景,而且在地质产状和成矿作用等方面与国外的殊为不同, 值得对其作深入的理论与应用研究。 关键词 中国 浅成脉型金矿 浅成斑岩型金矿 浅成矽卡岩型金矿 中图分类号 P618. 51 第一作者简介 刘连登 男 62岁 教授 博士生导师 矿床学专业 已发表 “金矿与韧性剪切带 及叠加构造” 等论著 矿床类型的划分,是理论和应用研究的需要,历 来倍受重视。文中在述评陆相浅成热液金矿分类的 基础上,阐释了分类准则,提出了分类方案,说明了 分类的意义。 ①高等学校博士学科点专项科研基金No. 97018706项目 的部分研究成果 收稿日期 19981103 1 国内外浅成热液金矿分类述评 本世纪70～80年代,金矿勘查最大的成就莫过 于美国、 加拿大、 前苏联、 日本和巴布亚新几内亚等 国的世界级浅成热液金矿的发现。从而再次唤起人 们对研究和勘查浅成热液金矿的热情,但其分类不 适应这一需要,本文予以探讨。 1. 1 国外浅成热液金矿分类的研究现状 与陆相火山 侵入岩有关的浅成热液金矿,各家 从不同的角度对其进行了分类。 比较有影响的是,按 矿石金与银比值的地球化学分类,按蚀变岩组合的 分类,按主岩的分类等。 浅成热液金矿,按矿石金 银 比值将其分为金 碲型、 金型和金 银型等三类[1, 2]。 这一地球化学分类抓住了矿床的工业品质,提出了 判别浅成热液金矿的标志;纠正了通常认为随成矿 深度变浅金矿物成色变低的 “习惯看法”,指出浅成 脉型金矿含碲高时自然金类成色是很高的。 此外,此 分类所列出的伴生元素、 金矿物成分、 金矿物浸蚀结 构、 金矿物硒碲含量和共生矿物等,对判别我国浅成 脉型金矿有普遍指导意义。但其对金矿产出的地壳 类型、 火山带型、 火山建造和矿田构造特征等的论 述,与我国的有一定差异。 通过对16个经充分论证的浅成热液金矿特征 的详细研究,将主要以第三纪火山岩为容矿岩石的 浅成热液贵金属矿床和贱金属矿床分为两类明 矾石 高岭石型酸性硫酸盐型或称高硫型和冰长 石 绢云母型低硫型 [3]。 从我国的矿例看, 明矾石 高岭石或冰长石 绢云母的蚀变矿物组合,具有判别 浅成热液金矿的重要功效。我国不仅在浅成脉型金 矿中发现了上述两类蚀变,而且在浅成斑岩型金矿 中也已发现②。就矿体的主岩而言,不仅仅是火山 岩,甚至变质岩为主岩的浅成脉型金矿中也发现了 冰长石 绢云母蚀变组合。此外,国外的矿床学专著 在论及矿床分类时,提出采用矿床类型分类法。 并把 金属矿床类型的成矿地质背景、 成因模型与找矿勘 探联系起来[4]。 ②刘连登等.论角砾 网脉 斑岩型金矿,矿床地质待刊 1. 2 国内浅成热液金矿的分类现状 在中国金矿床成因分类中[5],将浅成热液金矿 分为潜火山 热液亚类斑岩型金矿和火山 热液亚 类刺猬沟金矿。此分类中提出浅成斑岩型金矿很 有意义。 李兆鼐等提出了我国陆相火山、 次火山岩区 金矿的主要类型引自文献 [6] 。 该分类方案代表了 我国浅成热液金矿的最新研究成果;方案中定性论 述的浅成和中浅成金矿,从相关侵入岩深度相分析, 第29卷 第3期长 春 科 技 大 学 学 报Vol . 29 No. 3 1999年7月JOURNAL OF CHANGCHUN UN I VERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYJuly 1999 属本文定义的浅成范围。胡受奚等[7]在评述国内外 与火山次火山侵入热液作用相关的金矿分类 的基础上,提出并强调以成矿系列的概念才能作出 合理、 全面和正确的分类。 涂光炽等主要从成矿的地 质背景出发、 着重考虑含矿岩系、 并兼顾矿床成因和 工业利用,对我国金矿岩金进行了分类[8];其中对 火山岩型金矿、 先分为陆相和海相火山岩型金矿,对 陆相火山岩型金矿的亚类划分同文献[3]。 划分陆相 和海相火山岩型金矿,对理论与应用研究有重要指 导意义。 本文在探讨我国浅成热液金矿分类时,充分考 虑了上述见解。鉴于我国浅成的脉型和斑岩型金矿 中均发现了冰长石化或明矾石化,而且斑岩型金矿 -矽卡岩型金矿-脉型金矿存在过渡关系,以矿床 类型分类可能更简明。 统计资料表明,我国浅成热液 金矿的成矿温度以中温为主。 因此,本文不趋同将浅 成与低温严格的对应起来。我国相当一部分浅成热 液矿床,其容矿围岩并非火山岩,甚至可以说矿床的 围岩是随机的。地质产状上往往远离火山岩或火山 机构,产于次火山脉岩发育的环境。 上述可能是我国 浅成热液金矿的特殊之处。 1. 3 按主岩对浅成热液金矿分类的思考 主岩可以理解为容矿围岩。凡矿石矿物遍及岩 石而散布时,这种岩石可称为主岩;主岩术语仅仅表 示岩石和矿石的空间关系[9]。 由于主岩的成分不同, ①霍利斯特V F1985.浅成低温热液贵金属矿床.周明宝 等译.新疆有色金属工业公司等, 1988 ②涂光炽.在朝阳的学术报告,记录稿未刊, 1992 可能导致矿床特征的某些不同。霍利斯特①将浅成 低温热液贵金属矿床分为两类,产于火山岩脉型 和产于沉积岩卡林型中的金矿①。尽管此分类强 调主岩成分对矿床特征的影响,但成因上它们均为 浅成热液成因。将主岩作为矿床本质特征的描述性 内容是有意义的,但以其划分矿床类型可能会产生 误导,或者掩盖了矿床成因研究的某些实质问题,而 且也不利于金矿勘查,尤其在我国。 笔者趋同于涂光 炽的论断,“火山岩型金矿” 并不是以 “主岩” 划分矿 床类型的用语。而是泛指与火山岩有某种关系的金 矿床,而不论其主岩如何,只是避开了 “火山热液” 的 用语②。 我国浅成热液金矿尤其是浅成脉型金矿的地 质产状可归纳为五种产于火山构造内含破火山 口,或火山口 ; 产于火山盆地内,主岩为火山岩;产 于火山盆地周边的次火山岩环境;远离火山盆地,但 产与次火山脉岩的环境;远离火山盆地,未见火山岩 -次火山岩或次火山脉岩出露的地段,它们的时空 关系较隐蔽。 尽管我国浅成脉型金矿分布广泛,但以 火山岩为主岩的所占比重较小,而且规模相对较大 的矿床的主岩往往是早前寒武纪变质岩,可见,中外 浅成热液金矿的地质产状和主岩成分差异甚大。 总之,我国的浅成脉型金矿的地质产状显示,与 火山岩-次火山岩的时空关系以及与火山构造的空 间关系较国外的疏远,而更多的是产于次火山脉岩 发育的环境,主岩中变质岩占的比重较大。 在我国以 火山岩为主岩的金矿分类,难以反映它的特殊性,起 不到指导理论和应用研究的作用。浅成热液金矿的 分类准则和金矿类型,需重新考虑。 2 我国浅成热液金矿分类准则与金矿类型 矿床理论是,以成矿地球动力学环境、 成矿条件 和成矿物质来源为制约,对矿床本质特征的成生原 因和过程所作的理论解释。矿床勘查是以矿床类型 为依据,选择勘查方法和决定勘查程序的。因此,认 识矿床必须对其进行分类。 2. 1 浅成热液金矿的分类准则 要使一个分类有用,它必须要包括所有的矿床, 能起到框架作用和提供讨论的术语[10]。1987年,涂 光 炽论述了 “任何矿种分类都要遵循的6项原 则” [11]。浅成低温热液矿床, 可用于描述在浅的深度 上,并且通常在火山岩中位置的矿床[12]。浅成低温 热液具有工业意义的贵金属矿床,一般系在古热泉 表面以下100～1000 m深度处形成的①。本文使用 浅成热液矿床,而不强调 “低温” 其理由前已述。 浅成 热液金矿是在浅的深度由热液形成的后生金矿床, 浅的深度是对应于中深和深成而言。 矿床类型分类, 是用统一的原则对矿床类型有序的归类。本文采用 淡化矿床成因类型,以矿床类型为分类的原则。 就目 前的认识程度,确定矿床类型主要是依据成矿地球 动力学环境和矿床本质特征。 矿床是地壳变革的产物,也是地壳变革的重要 事件,具有地壳变革的成矿地球动力学环境的深刻 烙印。 例如胶东地区存在两类成因不同的脉型金矿 中深脉型金矿,形成于挤压地球动力学环境,成生于 郭家岭期 135 ～126 M a , 与郭家岭花岗岩类时空 相随和成因相关深部岩浆同源说 ; 浅成脉型金矿, 322第3期 刘连登等我国浅成热液金矿的分类探讨 形成于拉张地球动力学环境,成生于艾山期或称青 山期, 124～100M a , 与青山组火山 侵入岩系时空 相随或关系较隐蔽,成因上与青山组火山 侵入岩系 有关深部岩浆同源说。 成矿地球动力学环境,从宏 观上控制了矿床的区域分布和宏观地质特征。一些 矿床甚至是地球动力学环境的指示物。矿床地质及 成因上似是而非的争议,相当一部分与成矿地球动 力学环境的认识不同有关。 矿床本质特征是,一类矿床区别于另一类矿床 的地质属性。 任何关于矿床成因的见解,都必须以合 理的解释其本质特征的成生原因和过程为前提,因 此矿床本质特征是划分矿床类型最重要的参数。浅 成热液金矿的下列参数属矿床本质特征 1 矿体与 矿脉地质 , 2 矿石组成特征 , 3 矿石地球化学特 征 , 4 近矿围岩蚀变 , 5 金矿的同源与异源脉岩, 6成矿深度 , 7 成矿时代。限于篇幅,对上述描述 参数的具体内容说明从略。 笔者趋同于 “避开火山热液” 的见解,其原因除 前外,尚因为热液的来源与性质不具判别矿床成因 的意义。多源成矿说认为,热液矿床的成矿介质热 液往往是异源的[13]。热液矿床形成过程,几种不同 来源的水易于混合,并产生介于端元组分的同位素 组成。水的真正来源显然不是形成热液矿床的控制 因素,更重要的是水热溶液环流所处的大地构造背 景[14]。许多矿床都可以证明,至少是由两种来源水 形成的[15]。如果承认,洋水及经过演变的同生水能 与洋壳一起俯冲入地幔,这样幔源硅酸盐熔融体含 的水不是初始值了;地壳深处的岩浆水大部分可能 是由变质作用的岩石转移过来的[16]。因此,采用 “浅 成热液”,可能较强调 “火山热液” 或 “次火山热液” 更 具科学意义。 热液矿床的成矿深度,是其第二重要问题[17]。 成矿深度对矿体形态、 产状、 延深、 甚至规模,矿石矿 物成分及组构等有深刻的影响。成矿深度与矿体延 深的模型研究表明,脉型金矿的成矿深度和矿体延 深,总体上有一定的对应关系。例如,胶东中深和浅 成脉型金矿成矿时深度与矿体垂向延深的累积频率 的理论值研究表明中深脉型金矿的成矿深度大于 2 km ,绝大部分矿体延深大于500 m ,位于大值区; 而浅成脉型金矿的成矿深度小于2 km占理论比值 的85 ,绝大部分矿体的延深在200～500 m间, 位于小值区[17]。 只要不是绝对化的运用,成矿时的温度和深度 是热液矿床分类的重要参数,对此目前的认识是趋 同的。 但温度对矿床本质特征的影响程度,远不如深 度;而且成矿时的深度与温度之间存在函数关系以 爆裂温度和均一温度的函数关系,利用公式可求出 成矿时的压力,并换算成矿深度。综上本文主张突 出热液矿床的深度分类。 目前,各家对矿床形成时深度的划分方案不尽 相同。В.И.斯米尔诺夫将矿床形成时的深度分为 超深带莫霍面到离地表10～15 km、 深成带离 地表约3～5 km或10～15 km、 浅成带离地表1 ～1. 5 km到3～5 km和近地表带地表到1～ 1. 5 km [18]。 赫奇逊将斑岩型铜矿分为, 深成的 5 ～ 3 km、浅 成 的 3 ～1 km、火 山 的 0. 5～ 0. 45 km [14]。П .М.塔塔林诺夫的划分方案为,极深 距地表大于3 km到8～10 km、中深1. 5～ 3 km、 浅深数百米 ～1. 5 km [19]。 参考以上各家的成矿深度划分方案,结合我国 的金矿实际,本文提出可供参考的我国金矿的成矿 深度划分方案如下。深成的 5 ～10 km、 中深的 3 ～5 km和浅成的近地表 ～1. 5 km三大类。深成 金矿相当于国外的太古宙绿岩带金矿,我国有一定 规模的形成于太古代的绿岩型金矿迄今尚未发 现[20]。中深成金矿是我国最重要的金矿,胶东绝大 部分、 小秦岭绝大部分、 夹皮沟、 五龙和金厂峪等 与中深成侵入体相关的金矿床属此。 浅成热液矿床, 在我国分布广泛,有良好的找矿前景。 2. 2 浅成热液金矿类型 据上述分类原则,将我国浅成热液金矿分为浅 成脉型金矿、 浅成斑岩型金矿和浅成矽卡岩型金矿 三大类。同一大类的金矿床据其成矿作用在不同的 时间域成矿阶段数量和空间域控矿构造类型的 演化产物,进一步划分亚类表 1 。 脉型金矿并非矿体呈脉状的金矿形态分类,是 指产于金矿脉中的金矿体构成的矿床。金矿脉是金 的线性异常,其据金的背景值圈定的。 矿脉由韵律状 产出的矿体与矿化地段相间组成,矿体在矿脉中分 段产出和分段再现,而且矿脉的侧伏方向对矿体的 侧伏方向有明显的控制作用。脉型金矿的金矿体往 往不呈脉状,但严格产于矿脉中。值得指出的是,一 个矿床可由不同亚类的矿体组成,甚至一个工业矿 体可由不同亚类的矿体组成。烟台金矿的2号矿体 为单脉型,其1号矿体为网脉型;福建双旗山金矿的 13号矿脉,由单脉 网脉型共同组成工业矿体。 422 长 春 科 技 大 学 学 报 1999年 表1 中国浅成热液金矿分类 Table 1 The classif ication of epizonal gold deposits in China 类亚 型典 型 矿 床 浅成脉型石英脉型 单脉型 系脉型 网脉型 吉林刺猬沟、 五星等矿床贫 硫化物,含冰长石 辽西二道沟、 内蒙金厂沟梁 冰长石 绢云母型 内蒙金厂沟梁26号系脉冰 长石 绢云母型 烟台金矿1号矿脉 浅成斑岩型伴生 共生型 角砾 网脉型 单脉 网脉型 江西德兴 团结沟含冰长石、 紫金山铜 金矿含明矾石 河北峪耳崖、 牛心山 浅成矽卡岩型铜 金型 铁 铜 金型 湖北鸡笼山 山东沂南铜井、 临朐铁寨 注石英脉型,矿体产于石英脉中,贫硫化物、 脉石英为主要载金 矿;单脉型在我国习称的石英脉型金矿,而不是上述意义上 的石英脉型 , 由多阶段金 硫化物叠加在石英脉中而构成矿 体,硫化物为主要载金矿物中或富硫化物型 ; 由主脉与支脉 及共轭脉的矿脉组合,构成系脉型;网脉型即习称的蚀变型 伴生 共生斑岩型金矿是众所周知的,开采时金 为副产品称伴生型,若金与主元素的产值近似或略 小则称共生型。相当一部分浅成斑岩型金矿受角砾 岩筒或角砾岩及其相关的裂隙构造控制,而且角砾 状矿石和网脉型矿石又难以单独圈矿体,故合称角 砾 网脉斑岩型金矿。我国这一亚类斑岩型金矿中, 冰长石化较发育团结沟、 耿庄、 祁雨沟和琵琶沟 , 个别矿床紫金山见明矾石化,这在国外较罕 见[21]。主要产于浅成的小岩株内、 由单脉型金矿体 和网脉型金矿体共同组成的金矿床,而且以贫铜为 特征,称浅成单脉 网脉斑岩型金矿,这种矿例也很 少见。 浅成矽卡岩型金矿,主要与次火山岩或浅成侵 入岩有关。 3 结论与讨论 陆相浅成热液金矿指,形成于大陆拉张地球动 力学环境、 与火山 次火山岩或浅成侵入体有时空和 成生关系的、 一类本质特征相同的热液金矿。严格 说,目前相当一部分矿床的成因细节并不很清楚。 例 如,块状硫化物矿床虽趋同认为属火山喷气沉积或 喷气沉积成因。 但其成因细节目前有 “对硫环成因” 、 “岩浆热液沉积成因” 和 “含水层成因” 三种见解, Lydon在综述这些成因观的基础上评论说,企图用 一种观点来解释海底块状硫化物矿床的成因可能是 错误的[22]。尽管如此,目前只要一说海底块状硫化 物矿床,就能知道它的矿床地质含义。因此,按矿床 类型的分类是有意义的。 相同的地球动力学环境中,一类一组本质特 征相似的矿床称矿床类型;共同的本质特征说明有 相同的成因,而不论其成因细节是否清楚,在矿床分 类中可归为同一类。本文论述的浅成热液金矿的分 类及其亚类的划分,正是这样考虑的。 浅成脉型金矿 并非浅成脉状金矿的 “死灰复燃”,其赋予了矿脉的 新概念,突出了深度的重要性。 体现了矿床成因类型 和工业类型相结合的原则。我国已知的浅成热液金 矿规模最大的是,具面型环状冰长石化或明矾石化 的角砾 网脉斑岩型金矿,在勘查中应予优先考虑。 角砾 网脉斑岩型金矿中发育冰长石化或明矾石化, 具有重要研究意义。 热液矿床成矿时的深度,对矿床有一系列的影 响。 由于对浅成热液金矿缺乏应有的认识,勘探时网 度过稀,导致矿山投产后储量负变达40～50 , 使矿山蒙受极大的经济损失并非个别矿例。这无疑 说明,正确认识成矿时深度的重要性。 我国浅成热液金矿有广阔的找矿前景,加强其 成矿地球动力学环境和矿床本质特征的研究,完善 现有的分类,有效地分析成矿条件,分层次地总结成 矿规律是当务之急。 参 考 文 献 1 К о н с т а н т и н о в ММ.金银矿化的地球化学类型.庄耀民译. 见周济群等译.火山岩型金银矿床地质.北京地质出版 社, 1988. 176～187 2 瓦尔塔尼杨 СС 等.火山成因金 银矿化普查和预测的建 造相准则.刘曼华译.见吴美德等主编.国外火山岩区 金矿床.地矿部情报所等, 1991. 106～129 3 希尔德D等.以火山岩为容矿岩石的浅成热液矿床 酸性硫酸盐型和冰长石绢云母型矿床的比较剖析.见 吴美德等主编.国外火山岩区金矿床.地矿部情报所等, 1991. 42～41 4 R ichard Edwards, Keith A tkinson. 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The classification should reflect the character2 istics of gold deposits in China.The name of the deposit type highlights ore ing depth.It is proposed that Chinaπs epizonal gold deposits can be divided into three types, i . e. epizonal vein, epizonalporphyry and epizonal skarn types, and eight subtypes . Continental epizonal gold deposits are of big prospecting perspec2 tive in China. Due to the radical difference between Chinaπs and foreign epizonal gold deposits in geological setting and ore ing process, etc. , it is necessary to do theoretical and practical research on them. Key words China, epizonal vein type gold deposit, epizonalporphyry type gold deposit, epizonal skarn type gold deposit 622 长 春 科 技 大 学 学 报 1999年