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高侵位岩浆-热流体系统

作者:山水闲人发布时间:2023-02-01浏览:456


高侵位岩浆-热流体系统可以高侵位的浅成、超浅成侵入体为中心独立产出,也可以作为巨大的高位岩浆房的岩浆-地热系统低级别的子系统而存在。子系统的中心可以由火山根部相的斑岩体所组成,也可以由高位岩浆房的分枝岩体所组成。与巨大的岩浆-地热系统相比,成矿的岩浆-热流体的子系统,其地质-地球化学背景和物质-能量的变化都表现为一个局部异常。其主要特点是:具有可提供可活化的Au、Ag、Pb、Zn、Cu等元素的地质-地球背景场;存在有萃取上述金属元素能力的热流体;存在有利于上述金属元素活化、运移和沉淀的三维空间、温度和压力梯度,以及相关的物理化学条件和持续的演化过程。与高侵位岩浆-热流体系统有关的金矿主要产在超浅成和浅成侵入体内外,其中包括斑岩型金矿和伴生金矿、浅成侵入体内外石英脉型和蚀变岩型金矿、浅成侵入体接触带和远接触带型金矿和伴生金矿。其中伴生金矿大体可以分为两种组合:一类是铅锌(银)矿中的伴生金;另一类是铜矿中的伴生金。

(一)浅成和超浅成(斑岩)侵入体内外金矿产出的地质环境

1.地质时代

除西南部分地区有新生代斑岩和西北造山带有古生代斑岩外,中国东部大陆活化带大部分斑岩和浅成侵入岩形成在中生代、尤其是燕山期。

2.控岩构造

可有几种不同情况:①斑岩侵位于前寒武纪变质岩系组成的断隆区,相对集中在靠火山岩带一侧的边缘部分,受几组方向交会的断裂控制。②斑岩侵位于前寒武纪变质岩系隆起区火山岩断陷盆地内,斑岩常相当于火山通道的下部或根部相。③浅成和超浅成侵入体定位于古生代海相沉积岩的褶皱带内,岩体形成在短轴背斜的边部或倾伏端。

3.侵入体的围岩

古生代以钙质或镁质碳酸盐岩和浊积岩为主,夹有膏盐层和含炭质的粉砂岩或泥岩;以细碎屑的沉积岩尤其是浊积岩为主,夹有含炭质的粉砂岩或泥岩层。元古宙低级变质岩以基性和中性的火山熔岩为主。基底为变质程度较高的太古宙变质岩系,原岩主要是基性的、部分为中性和酸性的火山岩,并夹含铁的泥灰岩和含炭质的细碎屑沉积岩。

4.侵入岩组合

浅成侵入体以石英闪长岩-花岗闪长岩和石英二长岩-二长花岗岩组合为主。超浅成侵入岩或次火山岩有花岗闪长玢岩-石英二长斑岩、花岗闪长玢岩-英安玢岩-石英斑岩、石英二长斑岩-花岗斑岩-流纹斑岩,以及少部分石英正长斑岩-花岗斑岩。作为容矿围岩的超浅成侵入体,常热液角砾岩化,金矿化主要赋存在这种角砾岩化的岩石中,富金的蚀变矿物组合呈角砾岩的胶结物并部分交代了角砾。热液角砾岩主要出现在岩体的顶部和周边,角砾成分除了斑岩之外,还可以有数量不等的围岩甚至基底岩石,在特定的条件下,围岩的角砾可以占很大的比例,这是由于超临界状态的热液突然减压沸腾造成的。

5.流体系统

以再平衡岩浆水为主,复合源大气降水不同程度参与成矿过程的双重流体系统。岩浆内部和接触带以再平衡岩浆水成矿为主,远离接触带地段,以再平衡岩浆水起主导作用;过程早期为再平衡岩浆水,主成矿期以再平衡岩浆水为主,复合源大气降水不同程度参与,成矿晚期大气降水的作用显著增加。

6.金矿与容矿围岩的时差

除远接触带的热液型金矿与容矿沉积岩的时差较大外,其他斑岩和后矽卡岩型金矿与容矿侵入岩时差都很小,属同步型。

7.矿体的形态

角砾岩化斑岩型金矿,多以角砾岩型或石英脉型产出;斑岩型铜-金矿呈交代岩、石英脉和细脉浸染型产出,在宏观上呈扣钟状或环状;后矽卡岩型铜-金矿,呈交代岩随接触带的形态而变化;远接触带型铁-硫-金矿沿层间裂隙呈层状、似层状或透镜状产出。

(二)浅成、超浅成金矿蚀变矿化的时空变化

1.角砾岩化斑岩金矿(Ⅰ型岩浆)

角砾岩型金矿矿石矿物主要是黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和自然金;次要矿物为闪锌矿、辉钼矿、辉铋铅矿、辉铜矿、磁铁矿、银金矿和辉铅铋矿;微量矿物有硫碲铋矿、碲铋矿、硫铋碲银矿、硫铋银矿、针铅铋银矿和深红银矿等。脉石矿物主要为石英、钾长石、绿帘石、绿泥石,其次为方解石、绢云母、钠长石、磷灰石、黑云母和黝帘石;微量矿物有阳起石、萤石、锆石、榍石、浊沸石等;表生矿物有高岭土、黄钾铁矾、斑铜矿、孔雀石、白铅矿等。

蚀变分带:第Ⅰ阶段,角砾岩主体是中心式面形蚀变,自中央向两侧依次为石英-钾长石化带→石英-黑云母化带→青磐岩化带,金矿化主要分布在前两个蚀变带的背景上。第Ⅱ阶段角砾岩体顶部出现小范围的线形蚀变,围绕着充填型黄铁矿或多金属硫化物脉带,蚀变从里往外依次为石英-钾长石化带→石英-黄铁矿化带→石英-绿帘石化-绿泥石化带→方解石化带,金矿主要赋存在石英-钾长石化带和石英-黄铁矿化带。此类金矿可以祁雨沟为代表。

2.角砾岩化超浅成侵入岩型金矿(过铝型岩浆)

超浅成侵入岩型独立金矿有3种矿体,其矿物组成基本相同,但矿物含量略有区别。①角砾岩型矿体,主要矿物为石英(66%~77%)、电气石(19%~31%);次要矿物为黄铁矿、绢云母;微量矿物为辉矿、毒砂、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、自然金、硫盐类矿物、黝铜矿和蓝辉铜矿。②接触带-构造角砾岩型矿体,主要矿物为石英(56%~78%)、电气石(21%~40%);次要矿物(1%~10%)为黄铁矿、毒砂、白云母、绢云母;微量矿物(<1%)除包括第①类矿体中的外,还有磁黄铁矿、磁铁矿、锡石和砷硫钼矿。③构造角砾岩型,主要矿物石英更多(77%~79%),电气石略少(18%~20%);次要矿物为黄铁矿、绢云母和白云母;微量矿物与第①类矿体相比,还有磁黄铁矿,缺辉铋矿。

与两期侵入活动相对应有两期成矿过程。第Ⅰ期成矿作用与流纹斑岩和花岗斑岩有关,从老到新矿化蚀变分2 个亚期:Ⅰ-1 为气成-高温热液成矿亚期,早期主要形成电气石和少量石英、金红石;后期以电气石、石英和少量黄铁矿化为代表,此外还有少量磁黄铁矿、毒砂,偶见辉铋矿和锡石。Ⅰ-2 为热液成矿亚期,早期以绢云母、石英、黄铁矿组合为代表,伴生有电气石、钾长石、绿泥石和碳酸盐矿物,以及少量金红石和黄铜矿,是金的成矿阶段;早中期以石英和硫化物组合为代表,硫化物以黄铁矿、黄铜矿为主,其次是毒砂和铁闪锌矿,还有少量辉铜矿、硫砷铜矿、磁黄铁矿和白铁矿,是金-铜的富集阶段;中后期阶段以硫盐和硫化物为主,有柱硫铋铅矿、针硫铋铅矿、砷黝铜矿、银黝铜矿等,是银矿富集阶段;后期为方铅矿-石英阶段和石英-碳酸盐阶段。第Ⅱ期成矿作用与花岗闪长斑岩和花岗斑岩有关,可分3个亚期,从老到新依次为:Ⅱ-1矽卡岩化亚期,接触带形成石榴子石-透辉矽卡岩,含透闪石和阳起石、磁铁矿和少量自然金。Ⅱ-2气成-热液矿化亚期,形成热液角砾岩,由含电气石的石英所胶结,局部有浸染状黄铁矿、黄铜矿化。Ⅱ-3多金属硫化物热液成矿亚期,早期以绢云母、黄铁矿化为代表,含少量电气石和毒砂;早中期为石英-多金属硫化物阶段,常伴生有毒砂、辉铋矿、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿、方铅矿及铅、铜、银、铋和锑的硫酸盐矿物,是银相对富集阶段;后中期含自然金的石英-白云石阶段,可形成独立金矿;晚期为无矿石英脉阶段。最后存在一个表生作用阶段,形成次生氧化富集带,以褐铁矿、针铁矿为代表,伴有孔雀石、蓝铜矿、白铅矿、铅钒等。

金属硫化物和硫盐类矿物的空间分带较明显。垂直分带自下而上依次为:①下部为含金斑岩铜矿,金属矿物以黄铁矿-黄铜矿-毒砂组合为代表,脉石矿物为钾长石和石英,其硫盐矿物组合从下面上呈有规律的变化。②下部斑岩铜矿与上部次火山岩金矿体的过渡带。③上部是次火山岩金矿体,脉石矿物以大量电气石-石英为特征,金矿物为自然金,金矿床以发育铜的硫化物和硫盐类为特征。水平分带由岩体中心向外依次为钾长石-绢云母-高岭石组合→电气石→石英组合→外接触带角岩化围岩中有低温蚀变的透闪石-绿泥石组合。金主要分布在内外接触带的电气石-石英组合中。此类金矿可以灰头山金矿为代表。

3.斑岩型铜金矿(伴生金)

斑岩型铜金矿的蚀变作用主要分3个阶段,由老到新依次为:①钾长石化阶段,金属矿物主要是磁铁矿,其次是黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿;脉石矿物主要是钾长石、石英,其次是黑云母、钠长石、磷灰石、电气石和硬石膏。②石英、绢云母、绿泥石化阶段,早期,金属矿物主要是黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、砷黝铜矿和黝铜矿,其次是毒砂、磁黄铁矿和自然金;脉石矿物主要是绢云母、石英,其次是白云母、水白云母和伊利石。晚期,金属矿物以黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、砷黝铜矿和黝铜矿为主,其次为镜铁矿、斑铜矿、辉铋矿、自然金和碲银矿;脉石矿物主要为水白云母、伊利石、石英和绿泥石,其次是绢云母和绿帘石。③方解石、硬石膏化阶段,早期,金属矿物以黄铁矿、黄铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿为主,其次是镜铁矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿、斑铜矿、辉铋矿、自然金和碲银矿;脉石矿物主要是方解石、白云石、含铁白云石,其次是锰菱铁矿、萤石、重晶石和沸石。晚期,金属矿物主要是黄铁矿、黄铜矿,其次是辉铜矿;脉石矿物主要是硬石膏,其次是石膏。

以上3个阶段的蚀变作用,从早到晚由岩体内部,逐渐向外推移。主要的矿化蚀变阶段,即Ⅱ阶段石英-硫化物阶段,也即石英-绢云母-绿泥石-硫化物阶段,其矿化蚀变强度受接触带控制,成矿溶液同时向岩体内部和围岩反向运移,形成了以接触带为中心的蚀变分带:①从接触带向花岗闪长岩岩体内部,依次出现石英-绢云母化带、绿泥石(绿帘石)-水云母化带和绿泥石(绿帘石)-伊利石-钾长石(黑云母)化带。②从接触带向外在千枚岩夹变质沉凝灰岩背景上依次出现石英-绢云母化带、绿泥石(绿帘石)-水白云母化带和绿泥石(绿帘石)-伊利石化带。垂直方向分带自下而上依次为钾长石-硬石膏-硫化物:石英-绢云母-硫化物组合和碳酸盐-硫化物组合。此类金矿可以德兴和玉龙为代表。

4.浅成侵入体接触带型金矿

金矿的含金矿物主要有:金、银金矿和金银矿,部分还见有金(银)的碲化物,如针碲金矿、针碲金银矿、碲金银矿、碲银金矿等;次要的有黄铁矿、毒砂、黄铜矿、磁黄铁矿、斑铜矿、闪锌矿、磁铁矿、自然铋和碲化物等;较少见的有方铅矿、辉钴矿、白钨矿、辉钼矿、雌黄和雄黄等。金富集的矿物学标志为:一是黄铜矿(斑铜矿)-毒砂-黄铁矿组合发育;二是有铋的碲化物,其中包括碲铋矿、辉锑铋矿、碲铅矿和碲银矿。

接触带的交代岩可以是镁质或钙质的矽卡岩。镁质矽卡岩组成矿物有透辉石、镁橄榄石、金云母、透闪石和硅镁石;钙质矽卡岩组成矿物有,透辉石-钙铁辉石系列中的辉石以透辉石为主,钙铁-钙铝榴石系列以钙铁榴石为主,另有磷灰石、符山石和方柱石等。靠近矽卡岩的侵入体中,常发育碱交代,形成石英-碱性长石交代岩或方柱石矽卡岩。金矿化主要发生在矽卡岩形成之后的退变质阶段,伴有较强的酸性淋滤作用,矽卡岩矿物部分地被方解石、白云石、石英、绿泥石、阳起石-透闪石、蛇纹石、绢云母和黄铁矿等所交代,形成黄铁绢英岩、滑石-菱镁岩和青磐岩等交代岩,叠加在矽卡岩之上,并伴生有金和金属硫化物。

蚀变分带从矽卡岩到碳酸盐岩的围岩中依次出现:富透辉石矽卡岩、富石榴子石矽卡岩、含金和硫化物的粗粒钙铁辉石矽卡岩、大理岩和未受明显改造的灰岩。从金属矿物组合的角度,从接触带向围岩方向依次出现:含金硫铋铜矿、辉钼矿、斑铜矿矿化的石榴子石矽卡岩;含金、铋黄铜矿、磁黄铁矿矿化的绿帘石-阳起石中部带;含金辉砷镍矿、毒砂和辉钴矿矿化的石英-方解石-绿泥石交代岩外带;脉状石英、方解石、绿泥石、方铅矿和闪锌矿带。接触带的金矿以长江中下游为代表(赵一鸣等,1990;常印佛等,1991)。

5.远接触带热液型金矿

岩体与灰岩接触带的蚀变从里往外依次为:矽卡岩化石英闪长岩;石榴子石-透辉石矽卡岩、矽卡岩化大理岩和大理岩。金矿体离接触带较远,主要受碳酸盐岩和层间裂隙控制,其矿化蚀变的矿石矿物主要有自然金、自然银、金-银矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、胶状黄铁矿、白铁矿、铁闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等;脉石矿物主要为石英、硅灰石、透闪石、蛇纹石、白云石、绿泥石、绢云母、滑石等。矿石类型以块状和浸染状硫化物矿石为主。远接触带热液型金矿可以马山金矿为特征。

(三)与超浅成和浅成侵入岩有关金矿形成的物理化学条件

与超浅成和浅成侵入岩有关金矿热流体的温度较高,Au 多以的形式搬运,但不同类型金矿形成的具体物理化学条件的差别还是很大的。

1.角砾岩化斑岩金矿形成的物理化学条件

由 I型岩浆形成的角砾岩化斑岩,其成矿过程的物理化学条件:①成矿早期、主成矿期和晚期矿化的温度区间分别为425~360℃、351~324℃以及246~202℃,其主成矿期温度区间很窄,反映了金矿化在小的裂隙中较的局部富集,晚期的温度突然下降,与大量大气降水的加入有关。②成矿的压力条件,经石英矿物包裹体中CO2的测定,其形成压力大致相当于51~110MPa,推测其形成深度在500~2000m的范围内。③成矿流体的 pH值为6.37~7.08,属于中性的环境,但早期、中期和晚期稍有变化,平均早期为6.75,中期为6.37,晚期为7.08。④流体含盐度,早期沸腾时 w(NaCl,eq.)可达71.28%,但在主成矿期的石英中仅0.68%,晚期仅为 0.02%,除了由于沸腾和大量金属硫化物的沉淀因素之外,可能还与大气降水的参与有关。⑤成矿流体的 Eh值早期平均为0.83,主成矿期降低到0.63,晚期变化较小,为0.61,相应的分别为-25.39、-31.03。⑥成矿流体中Na+K,平均早期为72.93,主成矿期降为13.61,晚期进一步下降到6.39,各阶段相应的Na/K分别平均为 4.64、2.27 和 2.31。⑦S/Cl 各期分别平均为 2.57/7、4.0/0、4.0/0;/Cl-分别平均为 64.07/84.65、17.04/27.76、50.99/0.34,表明在早期和主成矿期特别是300℃以上的阶段金以氯化物的络合物形式搬运的可能性最大,在主成矿期结束以后,Cl-含量显著降低而则显著增高。⑧矿物包裹体中,早期 CO2质量分数平均为2.552×10-6,主成矿期为2.96×10-6,晚期为1.36×10-6,相应H2O的平均含量为736×10-6、918×10-6和2114×10-6。⑨祁雨沟角砾状斑岩的成岩年龄为132.63~112.66Ma,而赋金的黄铁矿为103Ma(Ar40-Ar39法),说明矿化与岩体的角砾岩化呈同步关系;铅的同位素组成,斑岩206Pb/204Pb 为 17.199~17.473,207Pb/204Pb 为 15.391~15.544,208Pb/204Pb 为37.447~37.975,而金矿寄主矿物黄铁矿的铅同位素组成分别为17.272~17.557,15.437~15.695,37.390~37.805,说明铅是同源的,而且主要是深源的;硫同位素组成在基底变质岩系中为-1.8‰~+4.6‰,金矿床为-3.5‰~+2.7‰,也表明都为深源硫,有继承性。⑩氢、氧同位素,在主成矿期石英的δ18O 为+4.6‰~+0.7‰,晚期为-1.35‰~+2.80‰,为-51.9‰,说明早期以岩浆水为主,晚期有大气降水参与;方解石δ13C为-5.8‰~-4.2‰,反映了碳的混合来源。

2.角砾岩化超浅成侵入岩型金矿(过铝型岩浆)形成的物理化学条件

由过铝型岩浆形成的角砾岩化斑岩,其成矿的物理化学条件有以下特点:①成矿与容矿围岩呈同步关系,斑岩多期次形成时间区间为107.7~103.5Ma,有关浅成侵入岩为96.0~92.2Ma,成矿时间为107.7~66.2Ma。②矿体定位的深度为0.3~1.2km,由于沸腾前的内压力(蒸气压)达到了1215~1346MPa,远远超过了外压力,所以在岩体顶部和边部较大范围内形成了热液沸腾角砾岩。③成矿过程的蚀变温度区间较大(500~100℃),与金矿化有关的蚀变温度为360~160℃,金矿化相对集中在300~260℃和240~160℃两个阶段。④流体的含盐度中等,w(NaCl,eq.)=8.0%~12.0%,pH值为4.45~4.49,流体密度为 0.85~1.07g/cm3,属酸性流体。⑤Eh为-0.515~+0.333,为-11.5~-5.9,为-10~-4。⑥斑岩体石英为10.4‰~10.9‰(平均10.6‰),位于正常岩浆水的高值端员,系地壳重熔形成的原始混合岩浆水。主成矿期的为6.3‰~10.3‰,δD为-58‰~-48‰,为再平稳混合岩浆水;晚期为 4.0‰~2.6‰,有较多的大气水参与。⑦流体 c(Na+)/c(K+)为0.78~0.95,K+略高于Na+;c(Cl-)/c(F-)为 172~426,表明 Cl 的含量远高于 F;c/c(F-)为 0.3~4.0;流体以富Na+、K+、Cl-、F-、CO2和 H2O为特征;早期属 NaCl-KCl-H2O体系,主成矿期为体系,晚期为NaCl-KCl-H2O体系。

3.斑岩铜金矿形成的物理化学条件

由深源岩浆形成的中-中酸性火山岩体铜金矿,形成的物理化学条件有以下特点:①成矿和成岩时间呈同步关系,岩体年龄为168~100Ma,矿化蚀变年龄为157~112Ma,容矿岩体(87Sr/86Sr)=0.7044,为幔源分异型。②成矿流体矿化蚀变温度有3个区间:600~540℃,470~250℃,220~150℃,分别代表了高温气成热液,高-中温热液和中-低温热液3个阶段,主要成矿阶段温度相对集中在470~185℃之间。③含盐度较高,w(NaCl,eq.)为42%~59%,其中KCl为16%~20%,NaCl为26%~39%。④成矿流体的硫逸度在400~300℃时,其为-1.67~-9.52;300~125℃时,其为-3.23~-15.70,值不仅随温度变化,而且也随金-银矿物的金-银比值而改变。⑤成矿流体的氧逸度随温度从400℃到250℃而变化范围为-22.5~-33.5。⑥流体的 pH值从 400℃到250℃变化范围为3.9~4.2,主要为酸性流体,而且随温度降低酸性有所增高。⑦流体的δ34S为-4.0‰~+3.1‰,其中钾化-硫化物阶段为-1.7‰~+0.2‰,石英-硫化物阶段为-1.2‰~+3.6‰,碳酸盐-硫化物阶段为-0.8‰~+3.0‰,可见硫主要来自深部地壳或上地幔。在矿体外围,受大气降水环流影响,δ34S有所增高。⑧氧同位素,岩体中石英的为+7.72~+9.53(750℃),在早期阶段为再平衡混合岩浆水,在主成矿阶段开始以再平衡岩浆水为主,逐渐有大气降水的影响,使温度进一步降低,迅速降低。

由上可见,在600~420℃阶段富含挥发分、碱金属和赋金属的中酸性岩浆,因其较低的密度有较强的上升能力和从围岩中萃取金的能力,并加热地下水,使之在斑岩周围发生对流循环,导致上升热液和下降冷流之间的相互作用。600~420℃为气成阶段,流体处于临界、超临界状态,=10-8~10-2,=10-27~10-20,含盐度 w(NaCl,eq.)为7%~40%,流体呈中性到弱碱性,使斑岩发生黑云母化。420~350℃气成-高温热液阶段,液态流体处于准临界状态,=10-10~10-3,=10-32~10-23,含盐度 w(NaCl,eq.)为15%~60%,成矿流体近于中性,使斑岩发生黑云母-钾长石化、硬石膏化,并有少量辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿等沉淀。350~200℃高-中温液阶段,呈热水状态,=10-16~10-4,=10-56~10-33,含盐度 w(NaCl,eq.)为24%~50%,成矿流体呈弱酸性,使岩体广泛发生绢云母化(水白云母化)、硅化、绿泥石化、白云石化、含铁白云石化、方解石、萤石化和石膏化,使早期黑云母-钾长石化发生退化蚀变,是含金黄铁矿、黄铜矿和镜铁矿集中析出阶段,也是主成矿期。200~80℃低温热液阶段,=10-8~10-7,=10-56~10-33,含盐度 w(NaCl,eq.)为5%~3%,成矿流体呈弱酸性—弱碱性,使岩体和围岩发生白云母、伊利石、方解石、石膏和绿泥石化,且岩体和围岩早期变质矿物发生退化蚀变,并有一部分黄铁矿、黄铜矿、硫盐、自然金和银金矿也在此阶段析出。

4.浅成侵入体接触带内、外金矿形成的物理化学条件

浅成侵入体接触带矽卡岩中含金铜矿形成的物理化学条件为:①镁矽卡岩的流体具Mg-Na(K)-CO2-Cl的成分,温度为830~570℃;钙矽卡岩具Na(K)-Ca-Cl的成分,温度区间为630~260℃,退变质或酸性淋滤阶段流体温度为430~170℃,含盐度变化大,w(NaCl,eq.)为5%~26%。②压力为0.5~1.1MPa,大致相当于1.6~3.6km的深度环境,矽卡岩阶段主要集中在0.3~60.8MPa,相当于1~2.5km的深度环境,含水硅酸盐阶段主要集中在0.2~0.5MPa,大致相当于0.7~1.6km的深度环境。③流体的pH值为3.5~7.0,说明多数矽卡岩矿床形成在低氧逸度酸性介质条件中。④矽卡岩成矿流体的为+4.73‰~+7.93‰,δD为-75‰~+4.73‰,磁铁矿为-27~-32。⑤与下地壳-上地幔源岩体有关的矽卡岩,其δ34S 组成范围很小,一般小于 6‰,较高的也小于10‰,大约为-5~-12。⑥碳同位素,岩浆成因的碳酸岩,其δ18O 为-7‰左右,海相碳酸盐岩为0‰左右,实际上矽卡岩中方解石的δ18O都介于两者之间,说明多数情况下可能是岩浆水和碳酸盐岩围岩在接触交代作用过程中发生同位素交换的产物。⑦矽卡岩矿床的铅主要来源于岩浆,可能有围岩地层铅不同程度的混入。⑧矽卡岩中金属元素主要以氯化物的络合物形式搬运,与铜矿同时沉淀的金的搬运形式也相似。

远接触带热液型铁-硫-金矿的成因与区域地球化学背景有密切联系,但形成的物理化学条件有较大差别,主要表现为:①金矿和岩体铅同位素组成基本一致,金矿体方铅矿206Pb/204Pb为18.22~18.78,207Pb/204Pb为15.34~15.77,208Pb/204Pb为38.43~39.48,岩体中相应的比例分别为18.30、15.77和40.14。②δ34S在岩体中为+3.41‰~+5.54‰,平均为+4.60‰,而在矿体中为+4.56‰~+10.4‰,平均为6.39‰,在地层中沉积的胶状黄铁矿为+5.7‰~+8.2‰,平均为 6.73‰。③ 石英包裹体流体的为-10.58‰~-5.22‰,δD为-99.49‰~-77.48‰,氢、氧同位素表明远接触带的成矿流体以复合源的大气降水为主。④成矿流体 c(Na+)/c(K+)为1.17~2.9,平均1.63,不同于典型岩浆水(<1),c/c(Cl-)为 0.0906~0.3536,平均为 0.216,说明Cl-在阴离子中占主导地位。安徽马山此类金矿中含金硫铁矿在地层中沉积年龄为 350~280Ma,经改造形成热液型金矿的时间为160~137Ma,可能是同生-沉积后,经岩浆活动期间加热的复合源大气降水热液再次富集的产物。

综上所述,火山岩和浅成侵入岩地区的金矿,近矿蚀变矿物组合在三维空间和时间过程的不同阶段都是变化的,这种“四维变化”,正是成矿热流体体系与控矿环境之间进行物质-能量交换过程的产物。各类金矿蚀变矿物组合“四维分带”的区别,与岩浆-热流体体系和控矿环境各自的物质组成不同,以及相互作用过程的地质和物理化学条件差别有关。由此可见,金矿矿化蚀变的水平分带、垂直分带和时间阶段是成矿热流体与控矿环境相互作用过程的“四维记录”,是研究金局部富集机制和建立成矿的地质学、蚀变岩石学和物理化学基础。


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