当前位置:首页 > 正文

近地表岩浆-热流体系统

作者:大山发布时间:2023-02-02浏览:459


近地表岩浆-热流体系统可以独立存在,但在更多的情况下,则作为巨大的火山-地热系统低级别的子系统而存在,成矿的岩浆-热流体子系统是火山-地热大系统内物质-能量变化的一个局部异常,与大系统相比,子系统的局部异常主要表现为:具有提供可活化金元素的地质-地球化学背景场(含可活化金的矿源岩和矿源层);存在含可萃取金的特定阴离子的热流体(加热地下水和再平衡混合岩浆水);存在有利于金活化、运移和沉淀的三维空间、温度和压力梯度,以及相关物理化学条件和持续的演化过程。与近地表岩浆-热流体系统有关的金矿主要为浅成热液型的,可进一步划分为:低硫浅成热液型、低硫富碲浅成热液型和高硫浅成热液型3个亚类,三者产出的地质环境既有相似性,又有差异性。

(一)浅成热液型金矿产出的地质环境

构造环境,其成矿带产出的大地构造背景,既可是大陆活动带,也可以是复合造山带,而且往往在不同次级构造单元边界断裂附近靠隆起侧。

控矿构造,金矿床和矿田空间受火山构造、火山期后的区域性构造和两者复合的断裂裂隙系统控制,其中包括火山穹丘的自碎角砾岩带和断裂裂隙带,破火山口环状断裂与放射性断裂交汇区,以及在火山岩或火山构造背景上发育的剪切糜棱岩带等。

成矿阶段,形成工业矿体的矿化作用主要发生于区域性火山作用的晚期、间歇期和火山期后阶段,即火山喷发减弱或相对静止或小规模的岩浆侵入和地热活动增强的阶段。

容矿围岩,金矿的容矿围岩岩性比较复杂,在构造拼接带上,可见有强烈变质变形的镁铁质火山岩、超镁铁质岩和火山-沉积岩;在造山带火山弧区主要为安山质、英安质和流纹英安质火山岩;在大陆活化带主要为粗安质和粗面质或者高钾英安质和流纹质火山岩;在大陆活化带的基底隆起区,金矿化可同时发生在盖层火山岩和基底变质岩中。金矿化与容矿围岩时代呈同步或滞后的关系。

流体系统,成矿区的古水文地质条件,具有二元结构的特点,即同时存在着下降的冷水补给带加热上升的热水带,并形成局部的对流系统。加热地下水和岩浆热液在水-岩反应过程中,首先溶取“有效”阴离子(氯和硫氢酸根等),不断提高热流体萃取金元素形成络阴离子的能力,使热流体在特定条件下演化成矿热液。

矿体形态,浅成热液金矿的矿体形态不一,多呈线形,部分为面形,其中包括含金石英大脉、细脉和网脉、含金的蚀变破碎带和糜棱岩带,以及面型的含金硅质岩体等。

低硫浅成热液型金矿又称石英-冰长石-绢云母型金矿,低硫富碲浅成热液型金矿又称富碲化物型浅成热液型金矿,两者形成的地质环境和特点比较接近。后者的成矿过程发生在比较富碲的地球化学背景中,金属矿物组合中出现较多的碲化物;容矿火山岩和相关侵入岩也常有较富碱和高钾的特征,如粗安质和粗面质火山岩,以及二长质和正长质侵入岩。

高硫浅成热液型金矿又称石英-明矾石型或酸性硫酸盐型金矿,矿化蚀变带与火山中心构造一致,常见为火山穹丘或岩颈相超浅成侵入体;岩性常为流纹英安质火山岩或石英二长质侵入岩;矿体呈透镜状产在蚀变岩体中,顶部往往可以见到硅帽;火山根部相的次火山岩体与岩颈和火山穹丘相连(单次或多次侵入),下部为斑岩型金铜矿,上部为石英-明矾石型金矿。

(二)浅成热液型金矿蚀变矿化的时、空分布

不同亚类的浅成热液型金矿的金属矿物和脉石矿物组合的时、空变化较大。

1.低硫浅成热液型金矿

与金矿化有关的热液蚀变过程,一般可以分出早期、主成矿期和晚期3个基本阶段。①早期,为结晶较粗的石英-黄铁矿组合的石英脉,有时还与数量不等的钾长石共生,形成温度一般大于300℃。②主成矿期,成矿温度大致在300~200℃,但不同矿区的上、下限均可有25℃左右的变化。在主成矿期内可以根据不同共生矿物组合、矿物结构和成分的细微变化以及彼此间穿插关系,进一步分出若干个亚阶段,规模大和品位高的矿床,其主成矿期往往具有多个亚阶段——反复破碎、反复矿化蚀变的特征,即矿化蚀变与矿田、矿床构造活动相匹配发生。伴生的脉石矿物以冰长石、绢云母为主,有时出现铁锰碳酸盐矿物等。金主要呈自然金、银金矿、金银矿产出,有时还出现汞金矿。在有些浅成热液金矿的主成矿期还出现数量不等的方铅矿、闪锌矿等金属硫化物。③晚期,其温度大致在200~140℃或者更低,多个矿区热液蚀变最后阶段形成的矿物组合不完全一样,大致有石英-黄铁矿组合,以乳白色石英为主,少量黄铁矿分散其中,贫金;有的为黄铁矿-碳酸盐或白铁矿-碳酸盐组合。

低硫浅成热液金矿体的矿石矿物除了少量自然金、银金矿、汞金矿和自然银等矿物外,较常见的有黄铁矿、白铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉锑矿、雄黄、辰砂、磁铁矿、钛铁矿和赤铁矿等,脉石矿物主要有石英、玉髓、蛋白石、冰长石(可转化为钾长石或水白云母)、绢云母、绿泥石、高岭石、蒙脱石、碳酸盐(铁、锰碳酸盐)等。

蚀变矿物在空间上有明显的分带现象,自下而上依次出现:①热泉沉积的硅质岩和泉华,有时有热液角砾岩,见于地表和热流体的通道内,呈上大下小的喇叭形,其中有数量不等的Au、Ag、Hg、Sb、As和Tl等元素的异常或矿化。②在上升热液和地下水相互作用的沸腾面以上,出现硅化带,出现玉髓、蛋白石、石英、高岭石和星散状黄铁矿,含Au、Ag、As、Sb、Tl等元素异常或矿化;有时可以见到数量不等的浅成明矾石,是硫化物表生氧化作用产物,它与高硫型浅成热液金矿中的深成明矾石不同;有时在冰长石-绢云母型矿床上方形成绢云母帽,这可能是深部沸腾析出的酸性挥发分的产物,在这种绢云母帽中,可以出现数量不等的蒙托石-伊利石产物。③主矿体的上部以金、金-银和含铅金属硫化物为主,并与石英(结晶程度较低)、冰长石和绢云母等共生;下部铅、锌、铜金属硫化物有增多趋势。蚀变也有一定的分带性,以主矿体为中轴,从内向外,依次为:Ⅰ——钾长石化、硅化和绿泥石化带,可伴生有赤铁矿、黄铁矿或其他硫化物和石英,此带宽窄不等,一般不很宽,在有些矿区不很发育;Ⅱ——绢云母化带,主要由绢云母(细粒白云母和伊利石等)、石英和浸染状黄铁矿所组成;Ⅲ——泥化带,常重叠于绢云母化带的外侧之上,主要由高岭石-蒙皂石族的矿物组成;Ⅳ——最外面为青磐岩,其特征矿物是绿泥石、钠长石、绿帘石、碳酸盐,常有数量不等粗粒浸染状的黄铁矿和少量绢云母。

低硫浅成热液金矿以团结沟、阿希和金厂沟梁-二道沟等为代表。

2.高硫浅成热液型金矿

热液成矿作用过程从老到新可以分4个阶段:①石英-绢云母化阶段,以通道相的英安玢岩为中心,其展布范围最大,位于其他3个阶段形成的交代岩的最外侧,由微细粒石英和细鳞片状绢云母所组成,早、晚可分两期,早期面形分布,矿物粒度细,稠密浸染状到致密集合体出现;晚期绢云母、石英、蛋白石和黄铁矿组成细脉,充填在早期蚀变的英安玢岩和花岗岩中。②石英-迪开石化阶段,交代岩呈团块状和网脉状,由细迪开石鳞片状集合体和微细粒石英所组成,其宏观分布与石英-绢云母带为覆叠关系。③石英-明矾石化阶段,是主要的成矿期,与铜-金矿关系密切,岩石以含浅粉色明矾石与微细粒石英为主,并有大量金属硫化物。石英-明矾石交代岩呈倾斜的筒状和透镜状,穿切了石英-绢云母交代岩和石英-迪开石交代岩带。早、晚可分两期,早期明矾石结晶程度较高,呈面形分布,晚期结晶较细,呈网脉状或不规则状,与铜-金矿物同时沉淀。④硅化阶段,主要分布在英安玢岩的顶部,形成“硅帽”,此阶段是多期硅化作用的产物,早期为细粒透明的石英,中期为显微粒状乳白色石英,晚期为蛋白石所叠加。

蚀变岩在空间分布上有明显的分带,而且明显地受火山中心系统和周期(同步)的断裂-裂隙带所控制。①以火山通道相为核心,中央为“硅帽带”,在其下的英安玢岩岩体顶部和边部为热液角砾岩,硅质岩内有金矿化。②硅帽的下面和周围是石英-明矾石交代岩带,受同期断裂-裂隙系统的控制,与热液角砾岩有密切的联系。③石英-迪开石带分布范围比石英-明矾石带更宽,而且部分被石英-明矾石所交代,也受同步断裂、裂隙控制。④石英-绢云母带,分布范围最大,形成时间最早。上述分带表明,从外围向核心,其形成时间越来越新。在垂直方向上,从上而下依次为:顶部硅帽→石英-迪开石带→石英-明矾石带和深部石英-绢云母带。

金属矿物组合随交代岩而异:①硅化岩中为微细粒、胶状黄铁矿,少量的自然金,硅化岩的氧化带中有褐铁矿、针铁矿及自然金。②石英-迪开石带中有稀疏浸染状黄铁矿。③石英-明矾石带中,主要为黄铁矿、蓝辉铜矿、铜蓝、硫砷铜矿。④石英-绢云母带,除黄铁矿外,还有少量斑铜矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿。以英安玢岩为中心,向外依次为Cu、Mo→Cu、Au→Pb、Zn(Cu)的金属元素分带;从浅到深有上Au、下Cu的分带现象。

此类金矿中以上杭紫金山和台湾金瓜石为代表。

3.富碲浅成热液型金矿

富碲浅成热液型金矿可分为两个亚类:一类与铅锌矿共生;另一类与铜矿共生。两者的共同之处都产出在富碲的地球化学背景场中。

富碲型热液金矿的矿化蚀变作用先后为:①早期为黄铁矿化-绢云母化-硅化阶段,主要沿构造破碎带交代充填形成黄铁矿-石英组合的透镜状硅化岩,黄铁矿呈稀疏浸染状分布,有数量不等的铁白云石;当硅化较弱时,则形成绢云母化、铁白云石化和绿泥石化安山岩,有少量浸染状黄铁矿,此阶段不形成工业矿体。②主成矿期金碲化物-方铅矿-黄铁矿化阶段,早期形成的绢云母-硅化岩和蚀变安山岩被同期的构造作用破碎成角砾岩和碎裂岩,主成矿期的热液交代-充填在角砾和碎裂的间隙中,呈网脉状胶结物,主要矿物为黄铁矿、方铅矿、绢云母、铁白云石、石英、绿泥石、重晶石、自然金、银金矿和碲金矿等。③叠加矿化阶段,金-多金属硫化物阶段,以黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿组合的矿化蚀变为主,同时有金矿化发生,但本身未构成独立工业矿体;其后为石英-萤石化阶段,石英-萤石脉或其矿物集合体穿切交代主成矿阶段的矿石,无黄铁矿化和金矿化。④晚期碳酸盐和赤铁矿化阶段,首先形成方解石和铁白云石细脉,沿岩石、矿石裂隙穿插交代,其后又有赤铁矿细脉穿切碳酸盐脉。

与铜矿在区域上共生的富碲浅成热液金矿,成矿的热液蚀变分两个阶段:①第一阶段又分两期,早期为石英-黄铁矿组合,矿石矿物为自然金、金-银碲化物和黄铁矿;脉石矿物为石英和绢云母;后期为石英-黄铁矿-辉铜矿组合,矿石矿物为自然金、金银碲化物、黄铁矿、辉铜矿和黝铜矿;脉石矿物为石英和绢云母。②第二阶段也可以分出两期:早期为石英-重晶石-黄铁矿组合,矿石矿物为自然金、银金矿、金银碲化物、黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿和黝铜矿;脉石矿物为石英、绢云母和重晶石。晚期为石英-黄铁矿-白铁矿组合,矿石矿物为自然金、银金矿、金银矿、金银碲化物、黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿和白铁矿;脉石矿物为石英、绢云母和重晶石。

(三)浅成热液型金矿成矿的物理化学条件

我国火山岩地区浅成热液型金矿成矿的物理化学条件中,高硫和低硫型除了形成温度和压力条件相近之外,其他物理化学条件都有明显的差别。在低硫浅成热液型金矿中,除了成矿流体中水的来源以大气降水为主以外,其他地球化学和物理化学条件也有许多差异。

1.低硫浅成热液型金矿成矿的物理化学条件

低硫浅成热液型金矿的矿床地质学、矿物学和地球化学特征可以有较大的区别,这在很大程度上与其形成的地质-地球化学背景不同和物质来源多样化有关,但是成矿作用过程中的物理化学条件却有较大的相似性。其特点是:①低硫浅成热液金矿的热液蚀变过程中温度变化范围较大,可以从320~90℃,但金矿沉淀的温度区间为300~120℃,尤其以280~140℃为金沉淀的峰期,但多个矿区,由于具体的地质、地球化学和物理化学环境不同,其温度区间有高、有低、有宽、有窄。②此类金矿定位的深度从地表热泉到地下1km以上都有发现,但在比较多的情况下,工业金矿体的定位深度均大于1km,在这个深度的下部金的品位下降,铅和锌等赋金属的含量有增高趋势。③成矿作用与古地热系统的局部异常有关,金矿定位于较冷的表部地下水与含矿的受热地下水在侧向流动状态中相互作用的部位。④成矿热液近中性,成矿过程中pH值大致为5~8,主要为5.5~7。⑤热液的含盐度较低,w(NaCl,eq.)一般<5%(c(NaCl)=0.1~1mol/L,后同),常在3%左右,但在沸腾阶段含盐度增高到5%~10%,甚至更高。⑥在低硫浅成热液型金矿中有磁铁矿、绿泥石和赤铁矿的出现,表明其成矿作用是在一个硫和氧的活度都比较低的环境中进行的。⑦成矿热液中 c(K+)/c(Na+)大致为 1~3,c)/c(Cl-)为 1~10 不等,在成矿热液系统较深部和温度较高的地段,赋金属(Cu、Pb、Zn)可能以氯化物的络合物形式搬运,但在较浅和温度较低的浅成热液系统中,金的搬运仍然可能以 Au的络合物形式为主。

2.高硫浅成热液型金矿成矿的物理化学条件

以上杭紫金山为代表的高硫浅成热液型金矿形成的物理化学条件的特点是:①成矿温度区间可不止一个,石英-明矾石带与富铜金属硫化物一起沉淀的温度区间比较高,300~160℃,峰期为260~180℃;在富硅质岩体中金的沉淀温度稍低(160~120℃)。②金矿化的蚀变带发生在相当于火山穹丘通道的英安玢岩内外,其定位深度较浅(<1000m),但当成矿热液的蒸气压较高时,对石英-明矾石带石英流体包裹体的计算值为1~65MPa,即实际上曾一度内压力大于外压力,所以较普遍形成热液角砾岩。③矿床的总硫浓度较高,与矿石密切伴生的明矾石的存在,以及黄铁矿、硫砷铜矿和铜蓝的产出,反映了一种硫逸度较高的环境。④流体的pH值为3.64~4.13,在石英-明矾石带中总硫浓度较高,显然是一种富SO2的酸性流体,在高温、富水的条件下“歧化作用”使SO2+H2O形成H2SO3,4H2SO3又转化为3H2SO4+H2S,歧化作用生成的硫酸溶液对酸性侵入岩的作用,产生了大量的明矾石和高级泥质蚀变带。⑤由于 c/c(Cl-)在硅化岩带中为2.71~3.26,在石英-绢云母带中为15.06,在石英-明矾石带中高达30.77,因此金的搬运形式无疑是以Au(HS)2-的络合物形式的可能性最大。⑥成矿流体的δ18OSMOW为-3.25‰~-4.17‰,石英包裹体水的δDSMOW为-76‰~-60‰,其数值与当地中生代大气降水的氢、氧同位素组成较为吻合,流体的含盐度 w(NaCl,eq.)一般为5%,仅仅在沸腾时可暂时增大到7.5%~21.6%。⑦金属硫化物的δ34SCDT为-3.1‰~-8.4‰,主要为岩浆提供的。


声明:部分资源转载自互联网,转载目的在于传递更多知识,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如有侵权或者知识有谬误之处,麻烦通知删除,谢谢!联系方式: zzsla2022#163.com