Question

成矿过程及模型

Answer 1

按所见一些成型的金矿床往往多产出在一大型韧性剪切构造带的走向、倾向产状变化部位，如走向拐弯、外突、倾向变缓或是多组构造交汇部位，以及一些配套性的张韧性断裂构造系统中。实际上，这一特征，从构造力学和流体力学分析，这些部位不但是应力松弛减压或应力释放地带，也是矿质流体向减压或低压区快速流向的地带。而且，这一过程，从B＝μ₀ε₀v×E关系式表明，在矿质流体相对向减压部位流动过程的同时，所激发的电场和磁场也会越来越强。反过来，又会使含矿流体成分越富化和规模越来越大。这可能就是一些重要金矿床在空间产出展布上所表现出的一种特殊展布规律。这种外突或配套构造发育规模也会直接关系到矿产规模和成矿强度。

这里，可估算一下，如要从Au的丰度值仅为（3～5）×10^-9的围岩中使其迁移汇集成一个百吨级大型金矿床，则大约需要把一个长60km、宽1km、深5km体积内的Au全部集中起来才能达到如此规模，那么，这又究竟如何将这么大的体积内的Au汇集到一个长仅数百至上千米，宽数十至数百米，深数百米的有限范围的成矿带内呢？显然，可能就是这种构造应力场和物理场效应的一种特殊贡献。

应当说，一个金矿床成矿过程是一个复杂而又漫长的时间过程，许多方面尚需通过大量实际矿床资料才能汇集成较实际的模型。不过，有两点是比较特征，一是矿质热流体的成分系统；二是系统中硫逸度（f_S2）、氧逸度（f_O2）和pH值等。其中的第一项，主体不外造岩、造矿两个成分系列，造岩系列可包括Si、Al、K、Na、Fe、Mg等，以常见的石英脉、花岗斑岩、闪长岩脉及围岩的钾化、钠化、硅化和长英岩化等产出的典型特征；造矿系列可以硫化物和氧化物产出为标志，包括S、Fe、Zn、Pb、Cu的主要组分。或者换句话说，在一个含矿热流体系统中基本可归属为硅酸盐和硫酸盐两种矿物相组合，其间的关键在于硅酸盐和硫化物两相间的不混溶性，且这种不混溶性明显还与热流体系统中的硫逸度（f_S2）、氧逸度（f_O2）和pH值变化密切相关。

按R.G.伯恩斯（1967）的晶体场理论，元素在硅酸盐（或氧化物）和硫化物中的分配，主要取决于金属配位体之间的键型，一般说熔（流）体相在硫饱和或高（f_S2）值得情况下，由于Fe^2＋、Cu^2＋可能还有Pb^2＋与硫、砷等准金属元素有形成大量π键的能力，从而增加了晶体场稳定能（Δ₀）。或者说这些元素与硫和砷形成的π键结构，要比这些元素的离子与氧原子成键的“离子”结构中的晶体场稳定能高。结果使Fe^2＋、Cu^2＋、Pb^2＋等经常富集在硅酸盐矿物共生的硫化物（黄铁矿、黄铜矿、方铅矿）中，并成为金的主要载体矿物。这可能就是含矿热流体中与硅酸盐熔相（花岗斑岩、闪长岩和石英脉等）相关的某些似斑岩型金矿的成矿过程。而对矿质流体系统，从成矿过程中大量发生的硅化、钠化、钾化、长英岩化和绿泥石化、碳酸盐化等，表明其成矿作用明显是个热扩散交代反应过程。且由金以及硫化物类为主要载体矿物说明，此阶段的矿物仍以金属-配位体之间的键主导其元素的分布，而且，按照流体相对富K^＋、Na^＋等碱金属类离子性，还可反映出此时的近矿流体成分是一种相对高pH值的还原物化背景的流体。

此外，对矿质流体系统的成矿过程，特别是对那些与挤压破碎带密切相关的构造蚀变岩型金矿的成矿过程，同样也可借助介质场源关系和汤姆逊效应来解释其成因机制。因为，按前面描述，富离子态的矿质流体与固态围岩间，由于介质类型差异和所含离子种类和数量的不同，以及温度梯度的存在，会在与围岩接触面间产生或建立起一种由低电势指向髙电势或由低温区指向高温区的场源关系。从而控制着具离子态矿质热流体与围岩间整个成分交代反应。有关这方面，已在小岩体成矿和相关章节中讨论过。不过，这里需补充的是，无论按介质场源或汤姆逊效应的场源关系，其场势分布都将遵循E＝qradV式而指向电势降落方向，即围岩一侧。且由于电场强度与磁感应强度呈一种正比关系（B＝μ₀ε₀v×E），其磁场强度也应从介质接触面朝围岩一侧逐渐减弱或消失。这样，如注意到相关元素的物理性能（电、磁性），那么，目前出现在一些已知构造蚀变岩性金矿床（体）中的矿物和蚀变作用的分带性，如矿带（体）向外的硅化、钠化、钾化→绢云、绿泥石化→碳酸盐化的分带性，似乎也在常理之中。亦即显示出一个顺磁质的硅、钠、钾化到无磁性的碳酸盐化过程等。