Question

黑色岩系型矿床

Answer 1

一、内容概述

黑色岩系（Black Rock Series）又称黑色页岩（Black Shales），是含有较多有机碳（C_有机≥1%）及硫化物（铁硫化物）的暗灰色—黑色的硅质岩、碳酸盐岩、泥质岩及相应变质岩石组合的总称。1989年国际地质对比计划254项目“含金属黑色页岩及有关矿床”把“黑色页岩”定义为“一种黑色或灰色的细粒（粉砂或更细）沉积岩，通常为泥质，含相当高的有机质（C_有机≥0.5%）”。涂光炽（1999）将黑色页岩系矿床定义为赋存于高含量有机碳（一般含量＞0.5%）的浅变质碎屑岩系中的层控矿床。碎屑岩系中常含碳酸盐岩、硅质岩和火山岩，但以砂岩、板岩为主。这一定义较全面地反映了黑色岩系矿床的基本特征。Sozinov（1990）根据岩石类型和物质成分将黑色岩系（黑色页岩）分为四种类型：陆源黑色页岩建造、硅质黑色页岩建造、碳酸盐黑色页岩建造和火山成因（碳酸盐）黑色页岩建造。黑色岩系通常含有丰富的 PGE、Cu、Ni、Mo、Au、U、V、Mn、Fe、Co、Bi、Cr、Se等金属元素，这些元素在适当条件下均可形成一定规模的矿床。

近几年，国外对黑色岩系有关矿床的研究取得了重要进展。黑色岩系与成矿关系密切，黑色岩系不但本身含矿，而且作为矿源层为后生矿床的形成提供成矿物质，如穆龙套金矿、库姆托尔金矿、波兰含铜页岩型Cu-Ag矿床、哥伦比亚祖母绿矿床（Cheilletz et al.，2001）、广西大厂锡多金属矿床（Pašava et al.，2003）。黑色岩系改变了成矿流体的性质，导致金属矿物沉淀，如波兰Kuperschier铜矿床中富铜高银的矿石可能是由下伏的Rotliegendes层位的含铜溶液与Kuperschifer黑色页岩层内经生物作用将硫酸盐还原生成的H₂S发生反应，导致铜大量沉淀成矿（Michalik et al.，2001；Blundell et al.，2001）。Pašava等（2003）认为黑色岩系对广西大厂锡多金属矿床中锡的沉淀起了重要的作用。

黑色页岩系对后生成矿也具有重要的影响，例如哥伦比亚祖母绿矿床被认为是赋矿的白垩纪黑色页岩与盆地卤水进行水岩反应，由钠质交代作用和阳离子交换导致成矿，铍主要来自黏土岩（Cheilletz et al.，2001）。对广西大厂锡多金属矿区赋矿的泥盆纪页岩和成矿流体的系统研究，不仅证明了区内的层状和网脉状锡多金属矿同为与花岗岩有关系的成矿系统产物，还发现大量的有机质以CO₂、CH₄等形式赋存于成矿流体中，这些有机质被认为来源于围岩（Pašava et al.，2001）。锗是一种稀散元素，但在不少以黑色页岩为主的煤层中广泛存在和富集。在我国西南和俄罗斯远东地区发现煤中锗高度富集成为独立矿床，甚至达到超大型规模（Seredin et al.，2001）。尽管对锗的来源问题仍有同生和后生之争，但煤中富锗仍反映了有机质对锗成矿的重要控制作用。由于黑色岩系是一种强还原环境的产物，在许多矿区发现大量罕见矿物及其组合（Distler et al.，2001），包括多种单质金属、金属合金或互化物、硫盐矿物、磷酸盐类、钨酸盐类、碲化物、Pt-Cu-Fe金属固溶体以及砷铂矿、硫铂矿、Sn-Sb固溶体、Ni-Sb固溶体和大量的Fe-Ni-S和Cu-S矿物系列。

二、应用范围及应用实例

研究实例

图1 哈萨克斯坦巴克尔奇克（Bakyrchik）金矿床模型

（据Daukeev et al.，2004）

巴克尔奇克（Bakyrchik）金矿床在构造上位于斋桑-准噶尔华力西期褶皱带库兹洛夫凹陷西南边缘北西向西卡尔巴断裂与近东西向库兹洛夫断裂交会部位（图1）。出露地层主要为石炭纪巨厚的类复理石建造。矿床探明储量277t，含矿岩系有机质含量高，从0.2%至1.5%～2.0%之间，金的平均品位9.4×10^-6，矿石中伴生有银、铅、钨、铝、锑、砷等元素（Daukeev et al.，2004）。矿区内发育晚石炭世—早二叠世花岗闪长岩、斜长花岗岩株，地球物理资料表明，矿区深部2～5km有巨大隐伏岩体。矿体呈条带状、似层状和透镜状产出。库兹洛夫凹陷西南边缘西卡尔巴北西向断裂与库兹洛夫近东西向断裂交会部位控制金矿带分布，剪切带、断裂及其交会部位控制矿床的分布，断裂控制矿化深度达1～1.5km。矿化类型为含金石英脉型、黄铁细晶岩型和浸染状硫化物碳质型。围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、绿泥石、黄铁矿化、铁白云石化、碳酸盐化和弱石墨化等。同位素地球化学显示：沉积成岩期温度为60～140℃，成矿流体主要来自海水，含矿岩系中硫同位素δ¹³C值主要处于-14‰～＋31‰之间，为生物成因；主成矿期温度为250～350℃，成矿流体主要来自变质流体，石墨中δ¹³C值在-22‰～＋26.8‰之间，碳酸盐中δ¹³C值为-2.5‰～＋18‰之间，具变质成因特征，由地表（0.5km）到深部（1.5km），δ¹³S值逐渐增加，表明硫主要为深部硫与生物硫的混合。金矿的形成经历了沉积 成岩期、构造 变质热液期（主成矿期）和岩浆热液叠加改造期。

总之，该矿床具有如下特征：①矿床受韧性剪切带和断裂的交互部位控制；②容矿岩系中含较高的同生金、有机碳和球状、草莓状黄铁矿，有机碳含量较高；③岩浆热液活动与金矿化的叠加富集有关；④矿化类型为含金石英脉型、黄铁细晶岩型和浸染状硫化物碳质型，其中浸染状硫化物碳质型为最主要的矿化类型；⑤围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、绿泥石、黄铁矿化、铁白云石化、碳酸盐化和弱石墨化等；⑥特征的As-Sb-Mo-W-Sn-Pb-Au地球化学标志。

三、资料来源

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