Question

成矿源区深度探讨

Answer 1

国内外的研究表明，埃达克岩与金铜成矿作用有明显的关系，这是埃达克岩一个极具经济价值之处。埃达克岩不同于其他花岗岩的最大特征是其形成的深度大、温度高、氧逸度高和黏性低。而金铜可能只有在高氧逸度和很大的压力下才能被流体萃取出来。喜马拉雅型花岗岩大多与金有关，铜较少，暗示铜比金萃取的条件更苛刻。因此，金铜与埃达克岩有关，喜马拉雅型花岗岩与金有关，钨锡主要与南岭型花岗岩有关，在某些情况下也与浙闽型花岗岩有关，说明钨锡在较低的压力下被萃取。南岭型花岗岩不同于埃达克岩的最大特点是源区深度浅、水含量低和氧逸度低（汪洋，待刊）。如图9.4所示，下地壳底部可能是最佳的岩浆熔融区和矿液汇聚区，近下地壳底部的陆壳既可以作为岩浆的源区，也可能是钨锡金铜的矿源区（除此之外，底侵的玄武岩也是重要的岩浆源区和金铜矿源区）。在低压下（＜1.0 GPa或更低）和低氧逸度下，钨锡被激活，溶解于流体中汇聚成矿液，而金铜可能由于压力不足而被“锁住”，未被激活。因此，钨锡与南岭型（部分与浙闽型）花岗岩伴生。压力增加（＞1.0 GPa），氧逸度增加，金被激活，钨锡被锁住，铜可能还未达到激活的条件，因此，与喜马拉雅型花岗岩伴生的主要是金。压力继续增加（＞1.5 GPa），金和铜被激活，因此，与埃达克岩伴生的主要是铜，其次是金。以前认为，华北产金，长江中下游富铜，华南产钨锡，可能与它们源区的组成不同有关。但是，华南不只有钨锡，也有金和铜，且规模不小，如福建的紫金山，而紫金山恰恰与埃达克岩有关暗示铜需要更高的压力。湖南是钨锡大省，可是，在长沙东北也有铜矿产出，而该铜矿的围岩火成岩也是埃达克岩（如石蛤蟆和赤马花岗闪长岩，据彭头平等，2004）和喜马拉雅型花岗岩（如金井花岗岩，据李鹏春等，2005）。看来，源区对于成矿的控制作用是勿庸置疑的，但在某些条件下压力也起了重要的作用。雍永源（2007）在总结钨锡成矿条件时指出，由于原子结构和地球化学特点存在较大的共同性，锡钨两元素在矿床中常常互相伴生或共生，故两矿种往往有着较为相同的成矿条件，即：首要条件是有陆壳重熔花岗岩浆的侵位活动，其次是有富集锡、钨等成矿元素的壳源岩石（矿源层）和发育的脆－脆韧性变形形迹。据蒋少涌等（2006）的见解，世界上绝大多数锡矿床都是跟高度分异的黑云母花岗岩有关，这些花岗岩都是还原的，多属于钛铁矿系列，有很低的氧逸度（个别例外，如骑田岭花岗岩）。低氧逸度既有利于钨锡萃取，也有利于南岭型花岗岩的熔融，而产出钨锡需要有合适的源区，南岭型花岗岩形成的压力低。因此，钨锡成矿最重要的是源区（富集钨锡）和岩浆（南岭型花岗岩，满足钨锡成矿需要的低压和低氧逸度）两个条件。华北在中生代时为高原（张旗等，2001 a，b），产出金铜矿；华南在中生代时为平原，产出钨锡矿。华北和华南成矿作用的不同主要决定于成矿源区深度的不同。东北不一样，东北（以及中亚造山带）从三叠纪以来即处于平原状态，与华南的情况类似，压力不够，不利于金铜的富集，有利于钨锡的富集。但是，由于源区主要由洋壳组成，没有合适的钨锡来源，也很少有钨锡成矿。东北也有少量金铜和钨锡产出，出现金铜可能与当时当地局部地区地势较高有关，出现钨锡可能与当时当地局部地区地势较低且有陆壳存在有关。钨锡经常相伴，但是，也有区别，例如，湘赣两省以钨为主，几乎囊括了全球一半以上的钨矿资源；而滇桂以锡为主，东南亚锡更多，钨则很少，也说明成矿与源区是否富钨或富锡有很大的关系。

图9.4 不同类型花岗岩和钨、锡、金、铜矿化关系的模式图

通常认为，金和铜来自地幔，这种解释适合于形成在板块消减带的金铜矿床，而很难解释由下地壳深熔作用形成的花岗岩及其矿床。因为，下地壳熔融的埃达克岩与地幔很少有关联（图9.4）。中国大多数金铜矿床与C型埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩的密切关系说明，金和铜应当主要源于玄武岩而非地幔，金铜在玄武岩中的平均含量高于地幔岩也说明了这一点（见本章第1节）。例如，安第斯埃达克岩与斑岩铜矿有密切的关系，安第斯埃达克岩与中国东部埃达克岩有某些类似的特点，岩石均富K，如秘鲁的Cordelliear Balanca岩基和中安第斯火山岩带（Andean Central Volcanic Zone，CVZ）都属于高钾钙碱性系列（Atherton and Petford，1993；Feeley and Hacker，1995），CVZ弧下陆壳厚达70 km。Kay and Kay（2002）认为安第斯埃达克岩的成因主要与玄武质岩浆底侵导致的下地壳加厚作用有关。安第斯中部和北部的埃达克岩源于加厚的下地壳底部的部分熔融，众多特大型斑岩铜矿的铜也很难用地幔的来源来解释。金铜来自玄武岩的认识也不排斥金铜幔源说，因为，通过玄武质岩浆的底侵作用可以将大量金铜从地幔带到下地壳底部。

从上面的现象我们可以得出一个印象，即：金铜成矿作用与钨锡成矿作用似乎是互相排斥的，金铜大多与埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩有关，与浙闽型和南岭型花岗岩无关；而钨锡主要与南岭型（部分与浙闽型）花岗岩有关，与埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩无关。埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩代表加厚的地壳，指示存在高原和山脉，我们应当到高山上去找金铜矿；而南岭型和浙闽型花岗岩代表正常地壳或地壳减薄伸展的产物，产于平原区，我们应当去平原区找钨锡矿。因此，“上山”找金铜，“下山”找钨锡，似乎可以作为找矿的前提来使用。