Question

成矿机制和成因模式

Answer 1

关于耳泽矿床的成因，曾有两种不同认识：火山沉积改造型和地下水渗滤溶洞充填型。

通过工作，我们注意到以下几点事实：

1）矿体相对围岩具有明显的后成性。

2）控制矿体的空间具有明显的构造破碎带特征，它们具有先压后张的性质，而溶蚀形成的溶洞中显然不可能有此构造力学性质。

3）溶洞主要是在近地表环境中形成的，因此充填于溶洞中的矿物以显示氧化电位较高为特征。但耳泽矿床中的菱铁矿石却表明了它是在还原环境中形成的。

4）矿石中的硫化物组合较为复杂，在耳泽矿石中存在的毒砂、砷黝铜矿、方铅矿、硫铁铋铅矿、硫铜铁矿，为岩浆热液矿床中的硫化物组合。特别值得一提的是，Zn、Cu系列互化物矿物目前仅发现于铜、镍硫化物矿床、火山岩及陨石中，锌铜矿在耳泽矿石中的发现，在一定程度上也反映了本矿床的形成和岩浆热液具内在联系。

5）构成矿石的矿物中，不论是石英、菱铁矿，还是方解石，其中的气液包裹体均很发育，包裹体中的气液比在15%左右，最高可达30%。在不同时间形成的石英中，包裹体的均一温度是不同的，呈浸染状分布在菱铁矿中的他形石英内，温度最高，一般变化于200～250℃；Ⅶ号矿体的脉状石英中，温度变化于180～240℃；然而，在矿石氧化过程中形成的水晶均一温度几乎全在200℃以下，最低在130℃。黄铁矿等硫化物的爆裂温度变化于120～272℃，温度最低者是在褐铁矿中呈网脉分布的黄铜矿，矿体中黄铁矿的平均温度达190℃，低于石英的温度，这和它的形成阶段基本一致。

表5-28 石英包裹体中液相成分

表5-29 石英包裹体中气相成分

6）包裹体的成分分析表明（表5-28、5-29），在液相成分中，阳离子仅为Na⁺和K⁺，且w（Na⁺）＞w（K⁺）。在阴离子中，Cl^-的含量普遍大于F^-，阳离子的矿化度普遍大于阴离子的矿化度。在气相成分中，H₂O占有明显的优势，CO₂ 的含量普遍在H₂O的1/2 以下，CH₄ 甚至可以忽略不计。矿床中石英包裹体的成分与基性岩脉伴生的石英的成分（R—31）有相似性。包裹体的以上特征表明，金的成矿热液是一种富含Na、K，并以Na为主的碱性氯化物溶液，因而可认为金的钠氯络合物是它主要的迁移形式。

7）石英中的δ¹⁸O普遍较高（表5-30），而且从菱铁矿中浸染分布的石英→脉体石英→褐铁矿中的水晶，该值趋于增高，符合氧同位素组成的变化规律。如果按均一法测温结果，依分馏方程1000 Inα_石英—水 =3.57×10⁶T^-2 -2.71（G.福尔，1979）换算成值，则看出从菱铁矿石中的呈浸染分布石英褐铁矿体中的水晶是依次降低的。此外，我们还直接测定了石英包裹体中H₂ O的δD和δ¹⁸ O，把测定值投入图5-21，其投点主要在天水范畴，郑明华（1989）所测数值的投点接近于岩浆水。

表5-30 石英的氧同位素组成

图5-21 耳泽金矿床成矿热液的氢、氧同位素组成

8）从矿区内不同产地及产状硫化物的硫同位素组成（表5-31）看，所有样品中δ³⁴S值比较高，但产状不同，仍呈现一定的规律性差异。在原生菱铁矿石中，硫化物的硫同位素δ³⁴S普遍较低，变化于4.8‰～7.6‰，平均为5.94‰。在褐铁矿石中，残留的黄铁矿δ³⁴S则明显偏高，为6.00‰～15.00‰，平均为10.1‰。矿床外围大理岩中黄铁矿的δ³⁴S值，虽然有些样品数值较低，但整体看也是较高的，平均为11.96‰，这些黄铁矿明显是在围岩沉积—变质之后沿裂隙侵入进去的。耳泽矿区外围地层中的黄铁矿δ³⁴S值最低，和地层同时形成的黄铁矿的δ³⁴S为负值，而产于典型基性火山岩中的黄铁矿为2.3‰～3.2‰。茶花铁矿区的几个样品也均产于较典型的火山岩系地层中，但它们和褐铁矿密切伴生，其值也是较高的，平均为8.43‰。矿床中黄铁矿等硫化物的硫同位素组成较分散，而且数值也较高，但它们和茶花火山岩铁矿中硫化物的硫同位素组成基本一致。反映了耳泽矿床的硫来源和火山活动有一定关系。根据以上事实，我们认为，耳泽矿床中的含金菱铁矿矿石是岩浆热液和渗入地下的天水组成的含金混合溶液构造裂隙充填冷凝而成的。从红土坡矿体的产状看，热液充填构造裂隙的特征是较清楚的。它和耳泽矿床的矿石矿物组成之所以不同，除了在热液组成上有差别外，可能与两个矿床产出的环境不同也有较密切的关系。红土坡矿床形成于氧化作用较强的环境中，铁基本以Fe³⁺形式出现，单独形成赤铁矿。而耳泽矿床由于形成于还原作用较强的环境中，铁基本仅以Fe²⁺形式产出。红土坡矿床产出的空间位置高于耳泽矿床也充分说明了这一点。

表5-31 耳泽矿区等地硫化物的硫同位素

9）从两矿床和围岩的关系看，成矿作用显然发生在岭麦沟组沉积—变质之后。通过对耳泽矿床Ⅲ号矿体中的方铅矿同位素年龄的测定（表5-32），根据单阶段铅演化所计算的模式年龄为139 Ma。与郑明华在耳泽矿床中菱铁矿等矿石和蚀变围岩获得的Rb-Sr年龄（分别为118.4 Ma、121 Ma、136.7 Ma、139.7 Ma）基本一致，属于燕山中晚期范畴。从区域发展史看，此时正是整体上升剥蚀，断块运动和花岗岩浆活动昌盛时期，它为岩浆热液的产生以及天水渗入地下，共同构成含矿热液创造了有利条件。

表5-32 耳泽矿区中方铅矿的铅同位素组成

10）从金的来源看，由于矿体是在围岩沉积—变质之后形成的，因此成矿物质来自异地是无疑的。其完全来自燕山期侵入岩浆的可能性甚小，而主要应来自周围地层。从前述本区各时代地层含Au丰度表明，Au含量较高的主要是两类岩石：一类是火山岩类；另一类是铁矿化白云质结晶灰岩。对后一类岩石，Au的较高含量实际上与后期叠加的铁矿化有明显的关系。

图5-22 碳酸盐岩构造裂隙中远成热液金矿床成矿模式理想剖面图

在区域火山岩类中，只要岩性相近，即使它们产出的时代或空间位置不同，其Au的含量也很接近的。根据110个样品的微量元素相关矩阵分析，与Au呈正相关的元素主要有Fe、Ca、Mg、Mn、Co、Cr、Ni、Cd、As、Sb，而这些元素则正是中基性岩浆岩中的特征元素，Au与它们相似的地球化学行为促使其共同在本区中基性火山岩中得到相对富集。在区域内，上述富Au岩系主要发育在震旦系陡山沱组、奥陶系人公组、二叠系岗达概组下部、上三叠统曲嘎寺组、图姆沟组等地层中。因此，基于Au主要来自周围地层的认识，我们认为，上述地层，特别是岗达概组下部和上三叠统曲嘎寺组构成了本区金矿床或矿化的源地。

据此可以推测耳泽和红土坡矿床的形成过程是：岭麦沟组沉积—变质之后，本区处于上升剥蚀时期，大量天水渗入地下，循环于上述岩系中，构成了最初的成矿溶液。与此同时，在燕山期中晚阶段本区外围发生的较大规模花岗岩侵入活动对本区产生了较大影响，它们所派生的热液有一部分参加到成矿溶液中。另外，岩浆活动所产生的热能对加热地下水溶液也起了积极作用。这些混合热液在地下循环过程中，除溶解和吸取了碳酸盐岩地层的部分成分外，同时也萃取了区内广泛发育的火山岩地层中的Au、Fe、Co、Ni、As、Cu、Pb、Zn等元素。当富含成矿元素的热液在构造应力的配合下，在上升的过程中，首先侵入到岗达概组的层间破碎带等构造裂隙中，在相对还原环境中，冷凝结晶了黄铁矿-石英-菱铁矿建造含金矿石。在进一步向上侵入的过程中，由于热液氧化电位增高，溶液中的Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，单独形成赤铁矿，其碳酸盐溶液则构成了方解石，从而产生了红土坡型赤铁矿-方解石建造金矿床。其成矿模式可简示在图5-22中。这两类金矿床，从矿石矿物组成、矿体产状等特征表明，它们应属于一种新类型金矿床，特别是红土坡矿床更是如此。它与叫曼方解石脉型金矿存在较大的差异。