Question

矿床成因及成矿模式

Answer 1

本书的研究显示：华南黑色岩系铂多金属矿与围岩黑色页岩及磷块岩等同生沉积于缺氧还原环境的扬子地台局限盆地中，PGE等贵金属主要来源于盆地中循环流体对基底隐伏的武陵期基性侵入岩（铁质基性-超基性岩浆）的汲取后与正常海水混合平衡的含矿热液，V、P、Mo等来源于盆地中有机质。因此，该类铂多金属矿大致可称为“盆地热卤水沉积成因”，其成矿过程如图6-1 所示：成矿作用发生在早加里东期，成矿年龄为（541±16）Ma（毛景文等，2001），新元古代一系列的岩石圈活动导致海平面上升，扬子板块处于海侵时期，大量陆源风化物质和生物体被海水所淹没。缺氧还原环境下，在扬子陆棚海和江南边缘过渡带的局限盆地里沉积了一套巨厚的震旦纪碎屑岩及碳酸盐岩建造。缺氧环境下的局限盆地中，海水中的藻类、浮游生物活体在新陈代谢过程中吸附、浓集了V、P、Mo、Tl、As等元素。生物遗体经过细菌的菌解作用产生大量的腐殖酸（干酪根的前身），同时产生的CO₂、CH₄则使沉积界面处于持续稳定的还原状态；硫还原细菌将海水中的硫酸盐还原后生成大量的S^2-释放，为华南黑色岩系提供了丰富的硫源。

图6-1 华南黑色岩系铂多金属矿成矿模式图

Fig.6-1 The diagram show the Metallogenic model of PGE polymetallic deposits in the Lower Cambrian black rock series of South China

盆地建造水在武陵期和雪峰期的构造岩浆活动中受热向热卤水转变，在缺氧的沉积环境下生成了还原的热卤水［＞300℃，盐度（w_NaCl）大于35%（eq）］，当静岩压力小于静水压力时，沉积岩中产生大量裂隙和微裂隙，并发生“去流体作用”，混合了雪峰期花岗岩岩浆热液的盆地热卤水（建造水），伴随着花岗岩浆活动中溶解的大量SiO₂，通过沉积岩中的裂隙涌出；热卤水中的Fe²⁺与海水中的S^2-结合生成了最早期的胶状黄铁矿。这一时期是铂多金属成矿的第一阶段，即石英-黄铁矿阶段。

不同性质水体混合——“地球化学阱”导致絮凝作用的发生，并加强了混合和絮凝作用，使金属离子和粘土矿物有更多的絮凝和吸附机会，并且粒度逐渐增大，在成岩早期和H₂S相互作用形成胶黄铁矿沉淀下来，然后再逐步演化成大颗粒黄铁矿。此为铂多金属成矿的第二阶段，即是黄铁矿阶段。

热卤水不断地汲取碳酸盐基底及基底隐伏的层状侵入岩（武陵期基性-超基性岩浆岩），并与之发生物质交换，从而形成富含双峰式元素组合的CaCl₂-NaCl-H₂O体系的

含矿热卤水（基性元素有PGE、Au、Ag、Fe、Ni、Cu等，酸性元素有Mo、Zn、Sn、U、REE等离子）。在不断增厚的巨厚沉积物压力作用下，沉积岩中的含矿热卤水顺层侧向迁移，PGE³⁺、Au⁺可能分别与HS^-、Cl^-、S^2-、-COOH、-NH₃、

等无机离子或有机离子形成配合物的形式在热液中迁移，并沿着这些微裂隙向上运移与NaCl-H₂O体系的海水接触。

海水和含矿热卤水发生不均匀混合，在与越来越多的海水交汇后，含矿热卤水温度、盐度亦随之降低。含矿热液从裂隙中释放的同时，其压力和热量亦随之释放，流体的物理化学条件因此发生突发式的变化，其中大量的金属离子当即沉淀，少量继续侧向迁移沉淀。这可能就是铂多金属矿石呈透镜状分布的主要原因，在野外亦观察到矿体下部有垂向的裂隙分布。在该矿层下伏磷块岩中常见的近乎垂直切割地层的碳酸盐石英网脉可能代表了盆地热卤水上升的通道。在铂多金属矿形成之后，由于后期构造作用的影响，在矿层之上的局部形成了后期碳酸盐石英脉。

含矿热液中的Fe、Ni、As等金属离子与S^2-结合生成胶状黄铁矿、硫钼矿、针镍矿、辉砷镍矿等硫化物和碳酸盐矿物沉积，交代了有机质碎屑中呈胶状存在的藻类、细菌等生物残体。在还原条件下，部分PGE、Au、Ag等离子易从高价离子状态被还原成低价金属离子或原子以不可见态被吸附、赋存于硫化物和干酪根中。部分铂多金属还可能与S^2-生成对硫配合物迁移，或与有机酸配合，在热液中再度迁移聚集。这个时期对应于铂多金属成矿的第三阶段，即碳酸盐-多金属硫化物阶段。

铂多金属矿的成矿作用是早期的岩浆岩构造作用-热液成矿作用-同生沉积作用-生物有机成矿作用，并可能有后期的表生淋滤作用叠加。