中国浅成低温热液型金矿床地质特征及研究现状.pdf

第21卷 第1期 2007年2月 资源环境与工程 Resources Environment 2.紫金矿业集团股份有限公司,福建 上杭 364200 摘 要自20世纪70年代环太平洋地区发现大批浅成低温热液型金矿以来,浅成低温热液型金矿已经成为当前 金矿地质研究的热点,它也是目前世界上最为重要的金矿床类型之一。浅成低温热液型金矿床的形成时代受其 所处大地构造环境演化的控制。一般产于岛弧环境或大陆边缘环境的中 酸性陆相火山岩系及相邻岩石中。根 据矿物组合及蚀变特征,浅成低温热液型金矿床可划分为高硫化型和低硫化型。高硫化型浅成低温热液金矿床 与斑岩型铜 金矿床往往密切共生,它们可能是同一成矿系统的产物。理论上,中国浅成低温热液型金矿的成 矿条件比较优越,找矿前景广阔。 关键词浅成低温热液;金矿床;地质特征 中图分类号P618. 51 文献标识码 A 文章编号 1671 - 1211 2007 01 - 0007 - 05 0 引言 浅成低温热液型矿床是金银矿床的一种重要 类型。在20世纪80年代发现的10个超大型金矿中, 浅成低温热液型金矿就占一半,且在20世纪90年代 仍不断有所发现。自20世纪70年代以来,世界上总 共发现超过20个储量100 t的浅成低温热液型金矿 床。它已经成为当今世界上最为重要、 最具价值的金 矿床类型之一。近些年召开的国际地质大会、 国际矿 床地质大会、 国际矿床学会议等发表的论文也有相当 一部分是关于浅成低温热液型金矿床的,它亦成为当 前国际矿床学界研究的热点之一。 1 概念的沿革 “ 浅成低温热液 ” 这一术语可追溯至1922年,美国 学者WLindgren在对热液矿床按其形成的温度和深 度进行分类研究时首次提出“epither mal” 一词,在其 1933年给出的定义中用来规范流体的来源、 成矿深度和 成矿温度等。 “epither mal” 一词的原意即具有浅成热液 和低温热液的双重涵义,即地壳深部热液上升到浅部 100 t; 9. 20 t; 10. 5 t; 11. 5 t; 12.低硫型; 13.高硫型。 浅成低温热液型金矿床的分类一直是国内外学者 关注的焦点,有关该型金矿的分类中国学者也发表过 一些论著 [27 - 29]。目前在国内比较流行的分类源于 Bonham 1986 [30 ]、 Heald1987 [31 ]等人依据矿物组合 和蚀变特征划分的。即冰长石 绢云母型和酸性硫 酸盐型。Hedenquist1987 [32 ]又根据矿化流体中 S的 氧化还原价态提出用低硫LS,Low Sulphidation和高 硫化作用HS, High Sulphidation以区分前者在具体的 矿床中特征矿物不明显的弊端。Berger1989 [33 ]等人 对Heald1987等人的分类做了改进,即用石英 明 矾石型代替酸性硫酸盐型以与冰长石 绢云母型相对 应。这一分类已得到人们的公认和接受并被广泛引 用,中国学者根据国内新发现此类矿床的具体特点又 在此分类基础上补充增加了富碲化物型 [34]、 热泉型等。 据介绍 [35] ,近年来国外关于浅成低温热液型金矿床的 分类又有新的发展。Hedenquist等2000 [36]提出了矿 床特征介于高硫化型HS与低硫化型LS之间的中硫 化 型 Inter mediatesulphidation, IS 矿 床; Corbett 2002 [37]提出了岩浆弧背景下浅成低温热液型金矿的 构造环境分类;以及Cooke等2003 [38]提出的针对新发 现的浅成低温热液型金矿床的特征描述性分类等。 3 矿床主要地质特征及研究现状 受成矿大地构造背景的制约,中国浅成低温热液 型金矿主要分布于晚中生代地台活化区东北及东部 沿海和古生代裂谷带西北新疆地区以及新生代 8 资源环境与工程 2007年 台湾地区。据一些学者对中国各地该型金矿的研 究 [20, 22, 39 ] ,中国浅成低温热液型金矿的形成大都与火 山断陷盆地或隆起区断裂发育的火山岩带有关,火山 机构控矿是他们的共同特征,其主要地质特征如下 3. 1 成矿时代 在世界范围内,浅成低温热液型金矿的成矿时代比 较新,绝大多数形成于中 新生代。环太平洋东部的矿 床成矿时代比西部的新。中国东部地区除台湾的金瓜 石金矿形成于更新世外,其余多数金矿形成于中生代的 J2K时期如黑龙江团结沟金矿的成矿年龄为144 Ma、 辽宁二道沟金矿成矿年龄为127Ma、 山东七宝山金矿成 矿年龄约124 Ma、 福建紫金山矿区该型金银矿床的 成矿年龄在94～111 Ma等 , 其成矿年龄均在145～67 Ma之间 [40]。西部的中亚 蒙古成矿域 ,该型金矿的形 成时代从晚古生代的泥盆纪阔尔真阔腊金矿床一直 延续到石炭、 二叠纪西天山阿希金矿床、 东天山石英滩 金矿床等。20世纪90年代以来,在中国西北地区发现 大批形成于晚古生代的浅成低温热液型金矿床,表明这 一时期可能是该型金矿的又一重要成矿期。 3. 2 矿体及矿化特征 中国浅成低温热液型金矿的矿化深度普遍较浅, 反映该型金矿的浅成特点。如不考虑长期剥蚀作用的 因素,矿体多赋存于近地表或地表下100～1 000 m范 围内,国外少数矿床矿化深度可达2 km。矿体主要以 脉状为主,包括复杂的树枝状脉、 板状脉、 细脉和网状 脉,其次为浸染状矿层和产在爆发角砾岩状的细脉浸 染状矿筒、 囊状透镜体。矿石一般为贫硫化物型,含金 品位变化较大。主要矿石矿物为自然金、 自然银、 银金 矿和载金硫化物矿物等,如黄铁矿、 方铅矿、 黄 铜矿等;脉石矿物为石英、 玉髓、 绢云母、 方解石、 明矾 石、 冰长石等。而以玉髓、 明矾石、 冰长石等为较具特 征的标志性矿物 [41 ]。 浅成低温热液型金矿的矿化常常发生在具有良好 分异的火山岩区、 陆上火山碎屑岩和许多小型的次火 山侵入体内。矿化方式为脉状、 网脉状和浸染状,不同 的矿化方式多共存于一个矿床中,而以一种方式为主。 有些矿床的矿化具有分带性,地表为热泉沉淀,向下为 浸染状及网脉状矿化,最下部为脉状矿化。网脉状矿 化多发育于构造拐弯、 交汇和构造切割脆性岩层的部 位;浸染状矿床的矿化产于蚀变围岩中,矿体与围岩渐 渐过渡。冰长石 绢云母型矿床只有少数是浸染型矿 床,而石英 明矾石型矿床则以浸染型矿床居多。 3. 3 围岩及其蚀变特征 浅成低温热液型金矿床的围岩主要是一些陆相火 山岩次火山岩。这些赋矿岩石具有偏酸性或碱性 的特点。低硫化的冰长石 绢云母型金矿床的围岩是 典型的钙碱安山岩、 英安岩、 流纹英安岩或流纹岩;高 硫化的石英 明矾石型金矿床围岩主要是流纹英安 岩,这说明该类型矿床的围岩可能就是提供成矿物质 和能量的深部侵入体的一个连续整体 [13, 31, 42 ]。 浅成低温热液型金矿床的热液蚀变十分明显。综 合全国各地该类型金矿床的研究发现其围岩蚀变具有 很大的相似性。主要有硅化、 黄铁矿化、 绢云母化、 绿 泥石化;其次为高岭土化、 冰长石化、 明矾石化。另外, 在中国东北地区还有发育普遍而强烈的萤石化。金矿 化常与硅化有关而且十分普遍,似乎硅化成了该类型 金矿成矿的一个必要条件。围岩蚀变一般还具有明显 的分带性。Bonham等关于浅成低温热液型金矿床的 分类就是基于其蚀变矿物组合的不同而划分的。冰长 石 绢云母型矿床在靠近网脉、 裂隙附近主要发育钾 长石化特征矿物即是冰长石、 硅化石英、 玉髓和 绿泥石化;向外依次为绢云母化带、 青盘岩化带。这一 围岩蚀变作用是由近中性的热水或天水促发的,含矿 流体呈中 弱酸性,具低的盐度和低硫的特征。石 英 明矾石型矿床在靠近网脉、 裂隙附近主要发育硅 化和高级泥化主要是明矾石和高岭石,其次为叶腊 石、 地开石等 ; 向外依次为泥化带、 青盘岩化带。 3. 4 成因及成矿模式分析 有关浅成低温热液型金矿床的成因,多年来已经 提出了多种成因模式及假说,有代表性的包括岩浆热 液成因说、 同源说、 沉积改造成因说、 大气降水成矿模 式及热泉沉积模式说等等。虽然我们已经知道区域构 造背景是该型金矿形成的一个重要控制因素,但是不 同类型的浅成低温热液金矿热液流体是如何在这一背 景下最终定位形成的,仍然是一个关于成矿流体来源、 运移、 沉淀的问题。但是,目前为止人们还不太清楚流 体混合是如何导致矿石和脉石的沉淀,或者使成矿物 质在地下热水中富集的。 从已有的发现及研究来看,浅成低温热液型金矿的 成矿系统被认为主要是与岩浆弧区的火山 次火山活 动及晚古生代后的碰撞造山期的岩浆活动有关。总之, 该类型金矿的成因与各类岩浆岩的关系十分密切,当前 的研究主要集中在与斑岩及碱性岩的研究上。Sillitoe 1997 [43]在对环太平洋区的大型浅成低温热液型金矿 研究时指出,大约20的该类型金矿与碱性岩有关,而 这类岩石在整个太平洋地区分布不超过3。与斑岩型 矿床关系的探究来自这样的事实浅成低温热液型矿床 深部发现大量的斑岩型矿化,或者在斑岩型矿床附近发 9 第1期鄢云飞等中国浅成低温热液型金矿床地质特征及研究现状 现大量的浅成低温热液型矿床。如中国著名的福建紫 金山Au2Cu矿区 [44]及吉林延边的小西南岔 Au2Cu矿 床 [45]等。对此 , Sillitoe 1990, 1997 [43, 46]认为浅成低温 热液金矿床与斑岩型矿床属于同一成矿体系,前者的深 部为斑岩体及有关矿化,后者为前者的形成提供热能及 部分成矿流体,从而建立了两者的关系模式; Eaton 1993 [47]更是指出 浅成热液系统与斑岩矿化之间具 有成因联系,并指出酸性硫酸盐型矿化系统是斑岩铜矿 热液系统在浅部的表现。Corbett2002则用图解方式 展现了岩浆弧背景下浅成低温热液型Au2Ag矿床、 斑岩 型Cu2Au矿床和矽卡岩型矿床形成的理想概念模式。 中国一些专家学者也指出,浅成低温热液矿床向深部可 以转变或过渡为斑岩型矿床,并提出火山 2 次火山 2 侵入 2 热液热泉与斑岩成矿作用的关系需要运用程裕淇的 成矿系列思想来分析,才能得出较为合理的解释。另 外,近年来还有学者就浅成低温热液型金矿床与卡林型 金矿的关系进行了研究,并认为卡林型金矿与浅成低温 热液型金矿的主要区别是它们的主岩不同。 3. 5 研究现状 20世纪80年代以来,浅成低温热液型金矿无论 在探矿实践还是理论研究上均取得了一系列有突破性 的重大进展。诸如Bonham 1986、Heald等1987、 Berger等1989关于浅成低温热液型金矿床体系的建 立及分类, Heald等1987、Sillitoe等1990, 1997、 Corbett2002等关于浅成低温热液矿床与其他侵入体 或矿床,尤其是斑岩型矿床之间的成因联系。这些科 研成果介绍到国内后被广泛采用并频繁见诸国内刊 物,对中国的浅成低温热液型金矿研究产生了重大而 积极的影响。在中国,尤其是上世纪新疆阿希大型金 矿和福建紫金山特大型金矿的发现极大地推动和丰富 了本国在浅成低温热液型金矿方面的理论研究和实践 探索。进入21世纪,随着金的分析提取及冶炼技术的 发展进步,一些难选冶、 低品位的矿床逐渐得以开发。 因而在探矿方面,人们更强调和期待在中国找到那些 低品位、 大吨位的浅成低温热液型金矿。总的来说,目 前人们已经摆脱了浅成低温热液型金矿床仅仅形成于 岛弧及大陆边缘地区一些年轻的火山岩系中的思想束 缚,发现并认识到在内陆地区一些晚古生代陆相火山 岩系中也可以赋存一定规模的浅成低温热液型金矿的 事实。随着研究的深入,人们开始着重探究各种浅成 低温热液型金矿的形成机理、 区别于卡林型、 斑岩型金 矿的本质特征以及与钙碱性火山 次火山岩的成生联 系、 与斑岩型矿床是否深部岩浆同源等问题,而后者对 探矿实践则有着重大的理论指导意义。 4 结语 综合近年来的研究成果,形成浅成低温热液型金 矿床必须具备如下条件 1成矿体系深部存在侵入体,这个深部的侵入 体的主要作用是为地下水的循环提供能量; 2必须存在大量的成矿流体及成矿物质来源; 3存在有利于热水循环的断裂带。 从已有的事实看,火山岩虽已不再是浅成低温热 液型金矿的必要围岩,但是,笔者在这里要强调的是 浅成低温热液型金矿与岩浆热液、 火山岩有着千丝万 缕的联系,大多数该型金矿仍产于火山断陷盆地或火 山岩发育地区。 中国虽处于浅成低温热液型金矿床有利的成矿区 域内,但在单一矿床规模和资源总量上,一直以来少有 重大的突破,应该继续加强该型金矿的研究及找矿工 作。结合国外一些大型浅成低温热液金矿的发现经 验,我们认为,中国火山岩区的详细地质填图和地质调 查应该得到加强,应当把地球物理和地球化学方法与 详细填图结合起来,在寻找浅成低温热液型金矿床的 同时也应当对与之关系密切的斑岩型矿床的存在与否 给予足够的关注。 参考文献 [1] 袁见齐,朱上庆,翟裕生,主编.矿床学[M ].北京地质出版社, 1985. 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Shanghang, Fujian 364200 Abstract Since large quantities of epither mal gold depositswere discovered in Circum - Pacific region in 1970’s, it has already become the hot spot of the gold deposits research these days .It is also one of the most important gold deposit types in the world.The metallogenic period of epither mal gold deposit is predominantly controlled by the tectonic evolu2 tion.Epithermal gold deposit is generally hosted by inter mediate - acid volcanic rock series and adjacent 下转46页 11 第1期鄢云飞等中国浅成低温热液型金矿床地质特征及研究现状 南岸为8. 68～4. 0 m,而其它干、 支堤为7. 07～3. 5 m,这 种现象正好说明管涌的产生除主要受水动力条件控制 外,还与各堤段的堤基土体结构、 堤基土的性质有关。 从历史的过程看,在一些堤段,当外江水位突破临 界水位后,即产生渗透变形破坏,在历次整险加固中, 特别是20世纪80年代末和90年代初的整险加固,对 渗透变形重点险段采用了表层吹填压盖等措施,加大 覆盖层厚度,增加其渗透途迳,减弱水头压力,以达到 防止管涌的发生,在同样洪水位条件下,险情已基本得 到控制。 “98洪水 ” 险情表明,有些险工段又发生了重 大管涌险情,证明洪水位已突破了上次整险加固的设 防标准。 “98洪水 ” 后又进行了新一轮的整险加固,经 以工程地质条件中等的荆江大堤盐卡 观音寺典型剖 面为计算模型,并根据长期观测的资料验证,其临界水 力坡降在1. 13左右。有关研究表明,即使三峡工程建 成以后,在上述提到的观音寺、 木沉渊等地段,在百年 一遇的大洪水条件下,影响荆江洪水位上升的条件,即 江汉 洞庭湖平原区构造沉降、 大堤约束的单一性河 道、 泥沙淤积等并没有得到根本改善,荆江洪水位还将 不断上升。在外江洪水位达到某一水位时,又可能突 破这一临界水力坡降产生新的渗透变形,到那时,又需 对堤防进行新一轮的加固,而后又突破又加固,如此反 复和恶性循环,会产生迫使堤防不断加高的发展趋势。 在这种条件下,除了每一次加固所需的资金和技术都 可能数倍或数十倍于上一次外,作为特殊的挡水建筑 物,大堤自身强度、 堤基的容许承载力一般为80～ 120 kPa也不允许再无限制地加高 现堤高12～17 m ,因此,防洪只能另寻出路。如变单向的洞庭湖调 蓄为双向的江汉北 洞庭湖南调蓄洪,分洪放淤 等,控制洪水位上升,以提高堤防的安全度和防洪效 益。 4 结语 高堤防高洪水位是形成管涌的控制条件,随着国 家经济实力的增强和技术水平的提高,在一定条件下 可以对堤防进行有效整险加固,以防止产生渗透变形, 提高堤防安全度。但是随着洪水位的不断上升,堤防 加高加固会受到一定限制,因此,防治管涌还要注意控 制洪水位上升的问题。 参考文献 [1] 荆江大堤志编篡委员会.荆江大堤志[M ].南京河海大学出版 社, 1989. 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Key words bank of Jingjiang river; piping; reinforcement; pressure - reliefwell; flood level rising 上接11页 rocks in island arc or continentalmargin. The epithermal gold deposit can be divided into t wo types according to the fea2 tures ofmineral assemblage and alteration high sulfur type gold deposit; geological characteristics 64 资源环境与工程 2007年