太古代岩石分布区及太古代金矿床

太古代岩石分布区及太古代金矿床我国从已探明的金矿储量来看,太古代岩石分布区是我国主要的金矿产出环境,仅华北陆台就集中了我国黄金储量的70%以上。但从成矿时代来看，太古代形成的金矿数量很少,这与世界其它国家形成鲜明对照，这可能与我国太古代岩石的特点有关：变质程度高、缺少科马提岩、碳酸盐相和硫化物相。主要在显生宙成矿，且以中生代为主，这就要求我们在加强寻找太古代脉状金矿的同时，对显生宙形成的金矿找寻也应加强。印支期韧性剪切带中的金矿形成环境：挤压环境、伸展环境、水平剪切均可形成。古老韧性剪切带印支期继承性活动控矿。实例：辽西排山楼金矿出露太古宙小塔子间组和大营子组，主要由TTG岩和少量表壳岩组成。此外，区内发育一些中生代花岗岩和一系列的脉岩。韧性剪切带发育，主要有两个方向：（1）东西向，倾向北（30—70°），三条，宽大，早；（2）北东向，倾向北西（45--75°），两条，宽大，晚。其中印支期东西向韧性剪切带控制了排山楼金矿的空间分布、形态和产状。目前圈出了35个矿体，含矿石英脉与韧性剪切带产状一致，工业储量：3.8-4.44g/t,25.881t表外储量1.55g/t,17.936t，为一大型金矿床。太古代岩石分布区及太古代金矿床太古代岩石分布区及太古代金矿床显生宙构造—岩浆活化区的中深脉状金矿如胶东地区，一系列矿床形成于中生代，绝大多数产于中生代形成的花岗岩质岩石中，受断裂构造控制明显。金矿床类型可分为：–焦家式（蚀变岩型）：受规模大的破碎带控制，发育大量的构造岩（碎斑岩和碎裂岩），其中的空间是弥散性的，细小的连通空间，以交代作用为主，形成浸染状蚀变岩型金矿床。–玲珑式（石英脉型）：构造规模较小，构造岩不发育，空间为连通空间，发生蚀变后既阻止进一步蚀变的发生，以充填方式为主，形成石英脉型金矿床。太古代岩石分布区及太古代金矿床浅成低温热液金矿床华北克拉通北缘是一条近东西向的浅成低温热液成矿带，矿床产于克拉通基底之上的中生代火山盆地，并集中分布于辽吉地块、燕山山脉和太行山北端，断裂构造和火山机构控制了矿床定位，本成矿带可能是西伯利亚与华北古板块碰撞所致（2004）。辽吉地块：如香炉碗子、东堡子金矿；燕山地区(含冀东、冀北、辽西地区)：河北丰宁县的牛圈银金矿床，涿鹿县的相广锰银矿床，辽宁义县的红石砬子金矿，内蒙古赤峰地区的金厂沟梁、小长皋沟和二道沟金矿等。太行山北端：义兴寨、耿庄和堡子湾等矿床。太古宙基底上的元古宙盆地（裂谷）区金矿元古代也是一个主要的金矿时代，以澳大利亚为例，已探明的储量超过1000吨，主要类型有7种①铁—氯化物为主导的，角砾岩控矿的Cu-U±Au矿，奥林匹克坝(273t)，②产于含铁建造中的层控Au±Cu矿床（152t），③不整合面型的U±Cu/PGM/Au矿床（53tAu），④韧性剪切带中的铁氧化物为主导的Au±Cu矿床（146.7t），⑤元古代块状硫化物矿床中的Au矿床（150t），⑥空间上与长英质侵入体有关的铁硫化物脉和交代型矿床（150.7t），⑦空间上与区域变形作用有关的铁硫化物脉和交代型矿床（159.9t）。太古代岩石分布区及太古代金矿床元古代形成的金矿含有较重要的Cu，其它元素如U、REE、Bi、Co和Mo等高含量，许多矿床与赤铁矿或磁铁矿有关，而不是与铁的硫化物有关。我们吉林地区，元古代浊积岩型金矿的寻找应引起注意。浊积岩型金矿典型的当属乌兹别克斯坦的穆龙套金矿，其富矿岩石主要为变质砂岩、板岩、片岩、千枚岩，或多或少含有碳质物和原生沉积成因的硫化物，矿床明显受地层控制，S、Pb同位素特征显示，富矿围岩就是矿源层。构造上主要受褶皱构造控制，矿体多产在背、向斜的轴部，转折端鞍状脉、层间脉或网脉状。另外还有青海大场金矿除了成矿时代新、成矿深度稍浅外其它特征和穆龙套金矿类似。太古代岩石分布区及太古代金矿床矿床模型（式）矿床模型作为一种科学方法来研究矿床已经受到越来越广泛的重视，其目的：（1）加深对成矿的认识，综合成矿理论，（2）指导科学找矿，从目前类比找矿仍然是我们所利用最多的方法，矿床模型的建立对相似地质环境下矿床的寻找具有重要的意义，实际上我们讨论的浅成低温热液矿床是矿床本质特征的高度综合。目前，矿床模型的分类尚不统一，仍然众说纷纭。矿床描述性模型：–经验模型：用文字和图表形式描述矿床的本质属性和基本地质特征，往往包括了重要的控矿条件和各种矿化标志及地球物理、地球化学等特征。现在大多数模型属于此类。如：Cox和Singer（1986）合写的矿床模式（MineralDepositModels）太古代岩石分布区及太古代金矿床–成因模型：也是一种定性的描述性模型，在反映控矿条件和矿化标志的基础上，把矿床成因内容也反映出来的模型（矿质、介质来源、成矿过程等）。实际上，矿床模型的建立，须大量的实际资料和合适的成矿理论的指导。以上属于综合性的模型。反映矿床某些属性的模型：品位—吨位：对一类矿床经济属性的定量描述，基于矿床品位，吨位数据反映其品位和吨位变化频率分布，进而掌握其变化规律。累计概率曲线在应用上不太成熟。–矿床产出几率模型：概率模型–吨位/面积(T/S)，吨位/体积(T/V)模型太古代岩石分布区及太古代金矿床流体地质流体地质及其作用的研究正构成了当今地学的重大前沿问题，美国国家研究理事会（NRC）（1993）判定的“固体地球化学的研究机会”中，把“地球内部和地球表面的流体”定为五大重要研究领域之一，其中又把地壳中的流体压力和流体成分作为最优先研究的机会，其它许多发达国家也相继把流体作用列为本国科学研究的重点。太古代岩石分布区及太古代金矿床流体特点类型：幔源流体：（1）洋壳俯冲（2）核幔脱气地壳流体：（1）岩浆活动—构造（2）变质作用—构造（3）大气水循环幔源流体:上地幔的氧逸度在FMQ（铁橄榄石—磁铁矿—石英）和IW（自然铁--方铁矿）之间，多数更接近FMQ，故上地幔流体成分应以H2O-CO2为主，少数以H2O-CH4为主（fo2接近IW）。其次，上地幔中含挥发份矿物的稳定区间对幔源流体的组成也有影响。据现有资料，–深度大于300km时，H2O和CO2很难形成独立的流体相存在，因为此时，水镁石和菱铁矿是稳定的，而消耗H2O和CO2。太古代岩石分布区及太古代金矿床–66--300km之间，H2O/CO2(重量比)0.3时，可形成以水为主的流体相（Egglor,1987）,金云母、白云石或菱镁矿可稳定存在，金云母的形成可消耗水，但受H2O/K2O比值的制约，H2O/K2O比值0.3时，形成的金云母并不消耗全部水，但白云石橄榄岩或菱镁矿橄榄岩可分别消耗7%和20%的CO2（Egglor,1987），故此时流体相不可能单独存在。–55-66km之间，Olaffson:角闪石、白云岩稳定。Am—peridotite（橄榄岩）:0.7%的水，故此时，水和二氧化碳都可能长期存在。–53—Moho之间：Au稳定，而碳酸盐不稳定。在f02很低时CH4、CO2、H2组成的流体可在任何深度上稳定存在。Brenan（1993）通过实验研究了F、Cl在磷灰石和流体间的分配情况，并利用幔源磷灰石的成分推测幔源流体中Cl和F的含量可分别达20%和1%。太古代岩石分布区及太古代金矿床物质组成高温实验（与压力成正比）：Ryabchikov（1980）：1100℃，压力分别为11、20、30Kb条件下，水与金云母橄榄岩达到溶解平衡时，K2O的含量可达3.8%、6.5%和20%，并推断出溶质总含量为20%（20Kb）和50%（30Kb）。另外，各类元素存在不一致溶解现象：–Eggler（1987）总结了低压（8Kb）条件下，水与单矿物或矿物组合发生溶解反应时，SiO2、Al2O3、Na2O、K2O等更易分配进入溶液中。–Schneider（1986）水与天然铁闪石或金云母橄榄岩发生溶解反应时，上述组分比TiO2、MgO、FeO、CaO更易进入流体相中。–Ryabchikov等（1989）H2O-CO2+尖晶石橄榄岩，Ca、Na、Fe、Ti更易分配进入溶液，而Mg、Al的溶解度则较小。太古代岩石分布区及太古代金矿床流体挥发份组成不同对流体的溶解能力影响很大水为含二氧化碳的水溶解的溶解能力要大的多，10.4—18%溶质显过铝性（AlK+Na的原子数），溶质标准矿物成分为石英、长石和少量铁镁矿物。H2O/(CO2+H2O)比值为0.91（摩尔比），溶质含量仅为1.0%±，且溶质呈过碱性特征。总之，高温高压流体可溶解大量的常量元素。Navo等（1988）在金刚石中的显微流体包裹体中首先发现了（20—1270）×10-6的金属氧化物。SiO2、K2O、CaO、FeO、Al2O3、MgO、TiO2、Na2O、P2O5、BaO、SrO、La2O3、Ce2O3等，并含有Mn、Th、V、Cl、S等组分。太古代岩石分布区及太古代金矿床Guthie等（1991）金刚石镶边层中发现了显微小孔洞，并认为是古老的流体包裹体，在这些小孔洞中发现了细小的晶体（0.5μm），在强电子束下，能移动，表明它是一种流体而非玻璃，进一步鉴定这些晶体（子矿物）：磷灰石、高钙和低钙碳酸盐、云母及石英，流体Xco2为0.4±。Shraunder等（1994）发现两个端元组分（1）富水流体相（2）碳酸盐端元，前者富水和二氧化硅，后者富含碳酸盐、氧化钙、氧化铁、氧化镁、五氧化二磷，两者中都含有较高氧化铝、氧化钾。SiO2Mg/(Mg+Fe)值成反比，而与H2O/(CO2+H2O)比值成正比。Schrauder等（1996）流体比熔体更富K、Na、Br、Rb、Sr、Zr、Cs、Ba、Hf、Ta、Th、Ln等。太古代岩石分布区及太古代金矿床Brenan等（1991）通过实验研究了Ce、Gd、Yb、Ba、Cs、fCO、Na在橄榄岩流体间的分配情况。在纯水中，只有Na、Cs强行进入流体中，Ba、Sr、Ce分配系数接近1，Gd、Yb不易进入流体。当流体中加入了盐类物质时，会大大加强上述元素分配到流体中的能力，此时Yb01--H2O分配系数仍大于1。Tatsmi（1986）：12Kb，850℃蛇纹石脱水实验，发现进入流体的顺序：CsRbK=BaLaSrTb=YbBallhaus等（1994）880—900℃，4—10Kb条件下研究了Fe、Ni、Cu、Pt、Au等元素在流体相和硫化物之间的分配。Fe：1000—13600ppm，Cu、Au（1）600—2000ppm（2）150—300ppm。太古代岩石分布区及太古代金矿床流体意义（一）化学意义：搬运大量、常量和微量元素（二）动力学意义：–构造•影响岩石圈变形特点，会增加变形强度，会增加韧性变形（1）机械角度：水降低岩石的断裂和摩擦强度，有利于脆性变形。(2)化学角度，水解弱化，压力溶解，颗粒间物质迁移。•高温高压流体会在围岩中产生热应力。Turcote(1987)：T升高100℃，会产生450Mpa的热应力,有利于岩石发生韧性变形。变质核杂岩构造在形成过程中，流体对低角度正断层的发生起主要作用。太古代岩石分布区及太古代金矿床–岩浆活动•水——幔源流体促使岩浆活动发生•易溶组分Fe、Cl、B硅碱质的加入会降低熔点，使固体相有时可降到400°，C，F、Cl、B能使各种成矿组分碱金属Li、Na、K、Rb、Cs进入岩浆。太古代岩石分布区及太古代金矿床动力学意义–变质作用•麻粒岩相变质作用，幔源CO2促进了麻粒岩相变质作用中脱水干化的过程。•Jamtveit等（1990）：促使Granulite→edogite变质作用的发生Norway西部：⑴剪切作用的发生+富水流体的渗透，×水大于等于0.75。⑵早阶段：榴辉岩形成于张性脉中，可能与水压破裂机制有关。主阶段：榴辉岩化沿剪切带发生，可从几厘米规模到几十米。榴辉岩的形成消耗水、碱质，并释放出二氧化硅，发生温度700℃±。太古代岩石分布区及太古代金矿床动力学意义太古代岩石分布区及太古代金矿床成矿作用–幔源C-H-O流体分