矿床形成过程与成矿模型

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(一)成矿作用过程

浅成低温热液金矿床的成矿作用是一个复杂的过程,包括成矿物质来源、存在形式、成矿流体运移和成矿物质沉淀等基本内容,用来反映成矿机理。由于目前所看到的矿体只是成矿作用过程的结果,对其形成过程只有通过已经形成的结果来推测或反演,在这一推测或反演中更多的是借助于一定条件下的实验模拟结果,因此,目前对浅成低温热液金矿的成矿作用过程尚未形成统一的认识,在此列举目前有代表性的浅成低温热液金矿的成矿作用学说,用来反映浅成低温热液金矿一般成矿过程。

由于物理化学环境不同,包括Au在内的成矿元素在成矿溶液中具有不同的溶解度及赋存状态,控制Au的运移和沉淀。浅成低温热液金矿床的成矿元素在成矿热液中主要以复合物的形式存在,HS和Cl是两种最重要的络离子配位基。Gammons等(1997)利用发表的实验数据计算后认为,在500℃时,Au可作为氯化物络合物形式存在,其溶解度最高可大于100×10-6。在冷却、稀释或者酸性中和的情况下,Au可能从氯化物络合物中沉淀出来。另外,如果溶液中混入了Cu,Fe等硫化物,Au也可能从其不饱和溶液中沉淀出来。Cooke等(2000)的实验认为当溶液中H2S(aq)浓度高时,Au在热液中主要与HS结合,以含Au的硫化氢络合物形式存在,如Au(HS)2(aq),此时Au的溶解度受成矿流体的氧化还原性和酸度影响,Au的高溶解度可以发生在:①还原(H2S)(SO-42)到中等氧化(SO-42)≈(H2S)的近中性流体;②中等氧化(SO-42)≈(H2S)到强氧化(SO-42)?(H2S)的强酸性流体。前者与低硫化型浅成低温热液矿床相对应,后者与高硫化型浅成低温热液矿床相对应。

流体的沸腾作用被认为是浅成低温热液金矿床矿质沉淀的一个重要成矿过程,大量的矿物学、流体包裹体和稳定同位素证据表明,沸腾可能是导致浅成低温热液金矿床沉淀的主要原因(Scottametal.,1998)。在浅成低温热液金矿床成矿流体中,成矿介质主要是水,流体包裹体的碳、氢、氧同位素研究表明水的主要来源是大气降水成因的循环地下水,少量为深部侵入体释放的岩浆水。成矿流体中Cl的含量主要取决于水的来源,H2S(aq)等气体主要来源于深部侵入体释放的岩浆流体,部分可能来自岩浆源区,还有部分气体可能来自深部围岩中碳酸盐矿物和硫化物的分解(Moritzetal.,2003)。成矿流体中矿质为金属成矿元素,主要为Au,Ag,Cu,Pb和Zn,矿质可能有两种来源,一种来自深部侵入体释放的岩浆流体,另一种来源是循环到深部的地下水与源区岩石发生水岩反应,将源区岩石中的金属成矿元素萃取出来。深部侵入体的形成对金的来源是十分重要的。模拟计算表明,从深部岩浆分异演化出来的分异岩浆离开原始熔体,侵入浅部形成浅成侵入体(浅成斑岩体),同时引起地表周期性火山喷发,分异岩浆进一步分异演化,分异晚期的流体在岩浆结晶时逸出并向上运移,由于压力降低岩浆分异的流体易于沸腾,并在浅成侵入体上部形成钾化带。与此同时或稍晚,岩浆分异出来的流体中一部分溶解的金将与氯化物结合,Au以氯化物络合物形式(AuCl2-)存在,这种富金及其他金属的流体由于密度大,将下降或在母岩体周围流动,在钾化带附近冷却、稀释或因pH改变而沉淀,伴随沸腾作用沉淀时可能形成富金的斑岩型铜矿,而同时上升的富H2S的蒸气引起上覆岩石发生青磐岩化蚀变,铁质硫化形成黄铁矿,在浅部与冷却的大气降水混合引起蒸气柱凝结,沿蒸气柱边缘形成高级泥化(图4-11)。当岩浆侵位较深,H2S和其他岩浆挥发分不是直接喷出地表,岩浆分异流体中一部分溶解的金除与氯化物结合沉淀外,另一部分溶解的金在沸腾时,伴随大部分H2O和H2S将进入共存气相中,以Au(HS)2(aq)形式迁移。当这个气相向上运移时与受热循环的地下水混合,由于热的大气降水在火山深部热源作用下环流,使溶液具有很高的活化和萃取围岩中Au的能力,因此当两种溶液混合时可能冷却形成低盐度、富H2S岩浆,即以大气降水为主的混合成矿流体,这种富含Au的成矿流体一方面可能因为不同流体的混合而出现沸腾,导致Au等成矿元素沉淀;另一方面成矿流体向浅部迁移,在浅部火山机构附近的裂隙带灌入,由于容矿空间的扩张、温度降低以及物理化学环境的改变,导致Au等成矿元素沉淀。两者均可能最终形成浅成低温热液金矿床,由于围岩酸碱度和岩浆分异流体成分加入多少不同以及成矿流体中H2S组分含量的不同,可以形成冰长石—绢云母型或明矾石—高岭石型浅成低温热液金矿床(图4-11)。

图4-11 浅成低温热液体系成矿作用两个演化阶段示意图

(据Gammonsetal.,1997,修改)

一般低硫化型矿床空间上与偏碱性侵入岩伴生,并位于其上方几千米处,其典型蚀变矿物组合:石英—冰长石—绢云母—碳酸盐,可以作为弱酸性到中性流体的指示剂。成矿流体以大气降水为主,含有来自岩浆的挥发分S和C,蚀变矿物组合和矿脉中的矿物组合反映了近中性的pH值。H2S(aq)是成矿流体中主要的含硫介质,可以使Au(HS)2(aq)更加稳定,因此在低硫化型浅成低温热液矿床中,Au可能以Au(HS)2(aq)形式迁移。矿石沉淀温度小于300℃,盐度小于3.5%w(NaCl),CO2和H2S浓度的升高会增加初始沸腾的深度(Cookeetal.,2003)。而高硫化型矿床空间上与去气的钙碱性岩浆关系更为紧密,特征蚀变矿物组合为深部泥岩化蚀变(石英、明矾石、高岭石、叶蜡石)和残余石英,成矿流体以岩浆分异成分为主,通过来自岩浆的SO2的分解,形成氧化的酸性流体,产生大量的硫酸和少量的H2S,成矿流体则以极端酸性(pH<2)和氧化(w(SO-42)≈w(H2S))为特征(Cookeetal.,2000)。温度变化范围较宽,可以从大于400℃到100℃,但是盐度通常较低,一般小于5%w(NaCl),可是,也有不少高硫化型矿床的含矿流体的盐度要大于5%w(NaCl),如西班牙阿尔马利亚(Almeria)地区的帕莱-伊斯里卡(Palai-Islica)Au-Cu矿床,成矿温度为118~453℃,盐度0.2%~51.4%w(NaCl),反映在浅成低温热液矿床中,Au可以氯化物络合物形式迁移,也可能以Au(HS)2(aq)形式迁移,如果是以硫化氢络合物形式迁移,也可以在成矿流体沸腾作用过程中沉淀,但一般是在岩浆组分含量较高,氧化和酸性环境中发生。矿石沉淀时的温度和盐度较低硫化型矿床要高,突出特点是温度和盐度的变化范围比较大。

流体混合也可能是另一种重要的成矿作用过程,近地表较冷的地下水与成矿流体混合造成的冷却和稀释作用是浅成低温热液金矿床矿质沉淀的另一个重要机制。虽然周期性沸腾作用受到普遍认可,但该模式也遭到了质疑,特别是在实际研究中仅有少数矿床具有沸腾作用的迹象。还有些现象用沸腾作用不能解释,如日本菱刈金矿常发现在较小范围内热液温度可由250℃降到200℃,这样快的冷却速度不能简单地利用沸腾作用来解释,也可能是与冷水混合快速降温的结果。冰长石和高岭石细粒集合体偶尔出现在石英脉中,这与正常情况不符,正常情况下,冰长石和高岭石多为绢云母稳定带所分隔,两者不平衡共生,但如果在150~200℃条件下,且石英超饱和,冰长石、高岭石也可以是稳定的组合,在本古矿脉中发现的特水硅钙石,表明其形成于石英相对饱和的水中,因此特水硅钙石的存在和冰长石、高岭石的共生表明较冷的地下水与上升流体的混合,混合后的成矿流体的快速冷却和稀释使流体性质发生下述变化:①温度下降;②H2S含量减少;③盐度降低。这些变化中,H2S含量减少有利于Au的沉淀,盐度降低不利于Au的沉淀。另外,上升的近中性成矿流体与地表或近地表形成的下渗酸性流体的混合,导致成矿流体pH下降也有利于金的沉淀。

同位素与流体包裹体证据表明,与低硫化型矿床形成主要受流体的沸腾控制不同,高硫化型矿床的形成主要受流体的混合控制,如保加利亚Chelopech高硫化型Au-Cu矿床的原生包裹体研究揭示,可能来自岩浆的热卤水(≥221℃,≥20.4%w(NaCl))和温度更低的稀流体(≤175℃,≤6.3%w(NaCl))混合成矿,Sr-O-S同位素证据也支持上述结论(Moritzetal.,2003)。Carrillo等(2003)认为尽管沸腾作用很重要,但高盐度岩浆流体导入与其他流体混合是西班牙Almeria地区Palai-Islica高硫化型Au-Cu矿床Au与Ag沉淀的最重要因素。然而到目前为止,还不太清楚流体混合是如何导致矿石和脉石的沉淀,或者使金属在地下水中富集。对于高硫化矿床来说,如果金作为氯化物络合物在酸性的氯化物卤水中迁移,那么在与地下水混合期间由于稀释、冷却和/或pH值增加,都可能导致Au沉淀。相反,如果Au以硫化氢络合物在稀的酸性水中迁移,那么Au即可能由于沸腾作用沉淀,也有可能由于流体混合导致氧化而沉淀(Cookeetal.,2000)。

Sillitoe(1997)根据对环太平洋斑岩型矿床和浅成低温热液矿床的研究,提出浅成低温热液矿床与斑岩型矿床相伴生的成矿模式,认为一些浅成热液矿床是斑岩型矿床的高位体系,对此引起普遍关注,但是并不是所有浅成低温热液矿床都与斑岩型矿床相伴生。20世纪90年代以来,许多研究者开始注意到高硫化型浅成低温热液金矿床与斑岩型铜-金矿床具有密切关系,如菲律宾Lepanto高硫化型浅成低温热液型Cu-Au矿床就产出在FarSoutheast斑岩铜矿之上(Hedenquistetal.,1998)、我国延吉小西南岔Au-Cu矿床、紫金山Cu-Au矿区等。福建紫金山矿田不仅有高硫化型浅成低温热液金矿床(紫金山矿床)与斑岩铜矿(中寮矿床)共生,而且在其旁侧的火山盆地边部还发育低硫化型浅成低温热液Ag-Au矿床(碧田矿床),成因上,碧田、紫金山和中寮矿床是以花岗闪长斑岩侵入体为中心的斑岩—浅成热液成矿系统的产物。其中,斑岩型矿床与发育于花岗闪长斑岩顶部的高盐度岩浆流体有关,高硫化型浅成低温热液矿床是从近岩浆源的、改造斑岩铜矿后所形成的含岩浆挥发分的热水中淀积形成的,低硫化型浅成低温热液矿床则是被侵入体侧向加热、侧向流动的中性—弱酸性热水淀积的产物(张德全等,2003)。尽管不少矿床学家对浅成低温热液型矿床与斑岩型矿床之间的关系存在疑问,但是随着在浅成低温热液型矿床深部发现大量的斑岩型矿化,或者在斑岩型矿床附近发现大量的浅成低温热液型矿床的事实,引起了人们对二者之间存在的内在联系的高度重视。

最近,Heinrich等(2004)、Willians-Jones和Heinrich(2005)提出等温退缩—蒸气收缩模式和蒸气冷却收缩模式,认为蒸气冷却收缩是从斑岩铜金矿至浅成低温热液型(铜)金矿形成的主要机理,该模式中地壳较深的层次(3~4km)相分离可能是导致流体中成矿元素重新分配的核心机制,因此也可称之为相分离模式。相分离模式提出富水蒸气是热液体系中金属迁移潜在的重要介质,在一些热液体系中蒸气可能是重要的甚至是主要的成矿流体。大量的流体包裹体研究发现,元素在包裹体中具有气相偏在性(Rusketal.,2004),即Cu,Au,As(可能以HS络合物形式)及B等优先分配到低盐度气水相中,而Na,K,Pb,Zn,Fe,Mn,Rb,Cs,Ag,Sr,Sn和W等优先分配到液态流体相中(可能以Cl的络合物形式),气相包裹体中金属元素特别是Cu优先与S结合并形成含硫金属气相。Pokrovski等(2008)近年来对无硫盐水体系和含硫盐水体系进行了实验模拟,在无硫盐水体系流体相分离过程中,金属元素在各相中的分配主要向液相集中,但和气水相密度呈正相关;而对含硫盐水体系的实验显示,S在气水相中的浓度增大会使Au元素在气水相中的浓度增大,Au倾向于进入气水相。Nagaseki和Hayashi(2008)对Cu和Zn在沸腾体系中的分配特征实验也发现,流体系统有S存在时,Cu倾向于随着S进入气水相。上述实验暗示流体在相分离过程中成矿元素的重新分配与载矿元素(S,Cl等)在流体中发生相分离时的行为密切相关。

深部熔融的岩浆释放出富含Au,Cu等成矿元素的单相岩浆流体蒸气,当冷却减压时,这些蒸气会分离出高盐度的流体或卤水和大量低盐高温高压气液态流体或蒸气(图4-12),相分离出来的高盐度的流体或卤水富FeCl2,Na,K,Pb,Zn,Fe,Mn,Rb,Cs,Ag,Sr,Sn和W等,这种富金属的流体由于密度大,在随后的冷却收缩过程中(图4-12中路径),主要在母岩体顶部或浅部钾化带附近流动,在不同流体混入导致的冷却、稀释、pH改变,或伴随沸腾作用而使成矿元素沉淀,形成斑岩型金、铜矿。相分离出来的富H2S,SO2,Au,As,Cu的低盐度蒸气,在随后的冷却收缩过程中(图4-12中路径),高温蒸气中H2S/Fe摩尔比值增大,黄铁矿沉淀,形成富S贫Fe的液相流体,这种低盐度的岩浆分异流体在较低温度下(甚至在低于300℃)能携带高浓度的Au至浅成低温环境。这些流体以石英-绢云母-黄铁矿蚀变带为通道沿构造破碎带和岩相界面侧向迁移,如果处于酸性、氧化、富S贫Fe的环境,则在斑岩体顶部钾化带附近发生高级泥质蚀变和多孔状石英或流体沸腾,导致Au沉淀,相应形成高硫型浅成低温热液金矿;如果这种相分离出来的低盐度的富H2S,SO2,Au,As,Cu流体沿构造破碎带和岩相界面侧向迁移比较远,或沸腾作用后部分向上迁移的低盐度的含矿热液,在迁移过程中与大气降水混合,Cu,Au等沉淀,形成低硫型浅成低温热液Cu-Au矿床。等温退缩-蒸气收缩模式和蒸气冷却收缩模式把浅成低温热液矿床和斑岩矿床联系起来,很好地解释了高硫型浅成低温热液金矿在空间和时间上与斑岩成矿体系共生关系,以及斑岩型矿床中广泛出现的在斑岩体系的钾化、绢云母化和泥化蚀变带上叠加有较晚的高级泥化蚀变带(石英-明矾石)的现象。

吉林省延吉五凤和五星山浅成低温热液型金矿床

图4-12盐水体系的P-T-X图解(据Willians-Jonesetal.,2005)|喷气孔有关的蚀变和挥发性金属的沉淀;斑岩Cu-Mo-Au成矿作用;浅成低温热液Cu-Au矿床

(二)成矿模型

浅成低温热液金矿床形成的基本条件包括:①适宜的大地构造环境,一般是岛弧区、活动大陆边缘、大陆碰撞造山带以及大陆或弧后裂谷带,能够为成矿提供适合的岩浆活动以及特定性质的侵入岩和火山岩;②成矿体系深部存在一个侵入体,这个侵入体与成矿部位之间可以不直接连通(冰长石-绢云母型金矿床主要为这种情况),也可以通过岩脉或岩颈直接连通(明矾石-高岭石型金矿床主要为这种情况),深部侵入体的主要作用是为地下水的循环提供热源以及部分矿质来源;③有大量成矿流体及成矿物质来源,成矿流体一般是经过复杂演化的复合流体,以大气降水为主混有少量深源岩浆流体。矿质来源可能既有深源岩浆流体的分异,也有来自周围火山岩的淋滤;④存在有利于含矿热液运移和地下水循环的断裂系统,构造对成矿作用的控制明显,构造既是含矿流体运移的通道,也是矿质富集沉淀的主要场所,由于成矿深度在地表浅部,有利的构造条件是脆性断裂带和与火山机构有关的断裂带。成矿流体沿断裂带向上运动,在深度很小(一般小于1.5km)的环境中沉淀成矿物质而形成金矿床。

通过对五凤金矿床和五星山金矿床的成因研究,可知两个矿床无论是矿床地质特征,矿石矿物组合,以及成矿作用等方面大致相同,但五星山金矿床与五凤金矿床有一定的不同之处。五凤金矿床的矿脉均产于断裂带内或是次级断裂中,矿脉中见有大量的方解石脉,金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、碲金矿等,脉石矿物组合为石英、方解石、冰长石等,矿石结构为自形—半自形结构、交代结构等,矿石构造主要为块状构造,主要成矿温度为150~230℃,成矿深度较浅,为914~138m;五星山矿床金矿化主要产在浅成侵入体和次火山岩顶部的接触带附近,属于细脉浸染状矿化,多见细小的石英脉,金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、银金矿等,矿石结构为自形—半自形结构、交代结构、压碎结构等,矿石构造为浸染状构造、细脉浸染状构造等,主要成矿温度为230~280℃,成矿深度为1193~295m,较五凤矿床要深一些,也正是因为如此,五凤金矿床与五星山金矿床在成矿作用过程、微观成矿环境和成矿模式上也略有差别。

古生代期间,古亚洲洋发生大规模的俯冲作用,在西拉木伦河碰撞带以北,古亚洲洋向北俯冲,在西伯利亚板块南缘形成一系列岛弧和活动大陆边缘,西拉木伦河碰撞带以南,古亚洲洋向南俯冲,在华北板块北缘形成活动大陆边缘,这种后退式俯冲作用到古生代古晚期—中生代初期(早三叠世)基本结束,古亚洲洋闭合消亡,西伯利亚板块与华北板块发生拼合。中生代早期(中晚三叠世—早侏罗世),延续西伯利亚与华北两大板块相向运动的惯力,以及佳木斯、兴凯等微板块的拼合,发生陆陆碰撞,形成总体近东西走向的大型逆冲和推覆构造以及A型俯冲,形成大面积的造山A型花岗岩,致使活动大陆边缘转化为陆内造山带。延边地区在古生代处于华北大陆的北缘东段,依然受到古亚洲洋向南俯冲作用的影响,形成二叠纪—早三叠世的活动大陆边缘,晚三叠世—早侏罗世成为吉黑陆内造山带的一部分。由于晚侏罗世—早白垩世古太平洋(法拉隆)板块的向北运移,导致东北大陆内部一系列北东向的大型左行剪切,由此改变了原来近东西向的构造应力场,造山带晚期的构造松弛和构造应力场的改变,导致地壳结构失稳,在地壳均衡作用下,造山带根部发生拆沉,挤压造山带发生松弛,形成伸展拉张构造环境,在此构造环境下软流圈地幔物质上涌,交代下地壳形成富集大离子亲石元素、轻稀土,亏损Nb与Ti,低ISr值,但略高εNd(t)值、略富钾的钙碱性岩浆,岩浆沿着北东向大型左行剪切带之间的北东东向断裂带上侵,喷发产生了两套火山岩———屯田营组和金沟岭组火山岩,此外还产生一系列如五星山产出的同源浅成侵入体和次火山岩,该期岩浆的演化不仅为成矿提供了部分矿质来源,而且为地下水的循环提供了热源。

区内近东西向为主的断裂构造控制着晚侏罗世—早白垩世火山盆地的边缘,盆地内不同方向断裂的交会部位往往形成火山喷发机构,是火山喷发、浅成侵入体和次火山岩侵位以及金矿成矿的有利空间,五凤金矿床赋存在金沟岭组火山岩内,产在石人村火山盆地内五星山-赤岩洞火山喷发机构的放射状、环状裂隙中,五星山金矿床赋存在浅成侵入岩与次火山岩接触带及次火山岩中,产在五星山-赤岩洞火山喷发机构内,属于火山颈相或火山颈附近。这些部位脆性断裂、网脉状裂隙特别发育,有利于含矿热液运移和地下水循环既是含矿流体运移的通道,也是矿质富集沉淀的场所。

火山岩和侵入岩岩石化学分析结果显示为演化岩浆结晶的产物,表明原始岩浆经历了结晶分离作用,岩浆分异产生大量含有H2S络合物和Cl络合物及金属的流体,这种流体向上移动过程中,遇到脆性构造带或网脉裂隙带,由于温度、压力及密度的降低,出现相分离和金属元素的再分配,分离出高盐度的流体或卤水和大量低盐高温高压气液态流体或蒸气,高盐度的流体或卤水富FeCl2,Na,K,Pb,Zn,Fe,Mn,Rb,Cs,Ag,Sr,Sn和W等;相分离出来的水蒸气富H2S,SO2,Au,As,Cu。另一方面,沿着裂隙下渗的大气降水在地下热动力源的作用下发生运移,形成了以热源为中心的对流圈,循环的大气降水可与相分离出来的流体在不同部位、以不同的比例混合,由此形成复杂演化的以大气降水为主混有少量岩浆分异流体的成矿流体。矿质来源一部分来自岩浆分异流体,也有一部分来自周围火山岩的淋滤,循环加热的大气降水在火山岩中流动的过程中,可能会萃取火山岩中的一部分成矿物质。

热的含矿流体从深部上升运移的过程中,由于含矿流体性质不同而具有不同的成矿过程:①对于相分离出来的高盐度的流体或卤水,在其向上运移过程中混入环流的大气降水比较少,主要以沸腾的机制导致金沉淀,流体盐度较高,携带重金属较多,由于CO2和H2S浓度的升高会增加初始沸腾的深度,因此这类流体往往在脱离浅成斑岩体不久,在相对较深的部位就开始沸腾,其中可能混有少数下渗较深的大气降水,使成矿溶液本身的物理化学条件发生剧变,使金属矿物沉淀,并在斑岩体钾化带附近产生高级泥质蚀变和多孔状石英,形成明矾石-高岭石型(高硫型)浅成低温热液金矿床。这类金矿常与斑岩型金-铜矿伴生,在五凤金矿区和五星山金矿区内还没有发现这类矿床,但在延边北部近东西向的火山岩带东端的小西南岔金矿可能属于此类矿床,并与其深部的斑岩型铜矿伴生。②对于相分离出来的低盐度高温高压气液态流体或蒸气,由于流体盐度较低,携带重金属较少,密度较低,因此可以上升到较浅部位,按前述成矿机制,其成矿过程可以出现两种情况:一是,当大气降水循环到深部火山-沉积堆积物时,形成热水,并溶解了金属、钾、钠、氯化物和硫,这种循环的大气降水与向上迁移的相分离出来的低盐度气液态流体混合形成成矿热液,成矿热液在火山通道或次火山岩侵入等部位,由于构造和物理化学环境的突然改变而发生沸腾。这种沸腾可以多次发生,并且在不同时期内沸腾面的位置不一样。沸腾作用一方面形成爆破角砾,在裂隙附近形成细脉和网脉,从而形成一个在沸腾面以上发育的漏斗状网脉构造系统,如五星山北西向次火山岩接触带的网脉构造系统。由于沸腾作用,一方面使金属矿物沉淀出来,一方面与围岩反应发生围岩蚀变。这种沸腾作用是周期性发生的,早期是强烈的沸腾期,接着是无沸腾期或大大缓解的沸腾期,这样可以形成矿化分带,在热液上升过程中,周期性沸腾使金及金属矿物多次沉淀,形成多期成矿,致使矿质富集形成五星山冰长石-绢云母型(低硫型)浅成低温热液金矿床,沸腾残余的含矿流体沿着裂隙或破碎带继续上升;二是,相分离出来的低盐度气液态流体,或沸腾残余的含矿流体在上升过程中,由于这些流体在下部热力作用下,通过裂隙系统上升,含矿热液存在较大的内压力,当上升到近地表附近时,与大量萃取并溶解了金属、钾、钠、氯化物和硫等循环的大气降水相混合,由于冷、热和不同性质热液的混溶作用,一方面物理化学条件的改变使得流体中的金属离子溶解度降低,促使了金属硫化物的沉淀,在断裂隙附近形成细脉和网脉充填形成了五凤矿区大量的石英-方解石脉、石英矿脉,另一方面与围岩反应发生围岩蚀变。在热液上升过程中,这种混溶作用周期性地发生,形成多期成矿,致使矿质富集形成五凤冰长石-绢云母型(低硫型)浅成低温热液金矿床。由于混合的地表循环流体主要是雨水,因此成矿深度一般小于1.5km(图4-13)。

白垩世晚期—新近纪,伊泽奈吉板块的运动改为北西方向,对亚洲板块开始发生强烈俯冲作用,在本区产生再次岩浆活动,此期岩浆具有富集大离子亲石元素、轻稀土,亏损Nb与Ta,高ISr值,低εNd(t)值的特征,形成泉水村组钙碱性基性火山岩系,使本区处于太平洋板块俯冲的大陆边缘环境。此时,对于五凤、五星山金矿床的作用只是形成成矿后的断裂构造。

图4-13 五凤金矿床和五星山金矿床成矿模式图

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