Question

矿床模型概述

Answer 1

在对造山带脉金矿床的矿床学、岩石学和地球化学特征研究了近一个世纪之后，该类型矿床的成因仍有争议，主要有以下4种假说:①金矿是由与花岗岩有关的岩浆热液流体沉淀而成(Burrows et al.，1986);②地表大气水对流而沉淀形成(Nesbitt，1988);③幔源流体与下地壳麻粒岩相互作用的产物(Colvine et al.，1988);④在俯冲增生杂岩中由俯冲洋壳和沉积物经变质产生的流体而形成(Kerrich et al.，1990;Goldfarb et al.，1991a)。所有这些成因模式都是基于不同矿床的各种地质学和地球化学证据(主要是H、O、C、S等同位素研究)而获得的。然而，这些同位素数据是具有多解性的。很多碳酸盐δ¹³C数据可由幔源流体、地壳岩浆或地壳脱水等所解释，而硫化物的S同位素组成也存在类似情况。同样，许多计算出的流体的δ¹⁸O和δD值的投点覆盖了变质流体和岩浆流体的范围。总体而言，Sr和Pb同位素数据显示流体来自地壳和地幔的混合(Jia et al.，1999)。新的氮同位素研究结果表明，加拿大和西澳大利亚太古宙金矿中白云母N含量为20×10^-6～200×10^-6(平均为76×10^-6)，δ¹⁵N在+10～+24之间。太古宙Abitibi矿带内的过铝花岗岩中黑云母和钾长石的δ¹⁵N在-5～+5之间，N含量为10×10^-6～50×10^-6(Jia et al.，1999)。根据这些结果，Jia和Kerrich(1999)认为白云母中的N既不可能来自花岗岩类结晶析出的正岩浆流体，也不可能来自具有N含量低和δ¹⁵N亏损等典型地幔N特征的幔源流体。由于全球大气水的N同位素组成平均值为(+4.4±2.3)(Owens，1987)，金矿床中热液白云母的N也不可能来源于大气水。而且，大气水对流发生在静水压力下，而矿脉的结构分析表明金沉淀于静岩流体压力条件下的流体水压致裂过程。因此，深层次的大气水对流成矿的可能被排除。总之，含碳的低盐度水溶液和氮组分特征等指示成矿流体与变质流体假说一致，流体来源于富¹⁵N的火山沉积岩和硅质碎屑沉积岩的从绿片岩相到角闪岩相过渡的变质作用，构造环境为俯冲-增生杂岩带，流体沿区域性断裂构造带上升至地壳岩序列中而成矿。

造山型金矿床发育在造山增生作用过程中，但在不同地区产出的造山型金矿床所涉及的构造背景和过程有所差异，Goldfarb等(2001)归纳了以下几种主要的成矿动力学机制模式(图1-4)。

1)以岩石圈俯冲作用为标志的汇聚造山带，板块俯冲导致地壳增厚，形成岩浆弧。相关的流体在深处形成造山型脉状金矿床，向上对流流体在加厚地壳的顶部形成富Hg-Sb矿床。热模拟实验表明，在俯冲作用和碰撞作用过程中，放射成因的地壳物质的大量增生，使地壳温度升高，从而形成与矿化有关的热液流体。在一些增生的洋底上，或者在下伏沉积岩中，含水和含硫矿物的出现，对于大陆边缘的地壳大型流体的储存来说是至关重要的，这些流体可能是金的重要搬运载体。

2)对新太古代造山型金矿床而言，则可能是地幔柱的俯冲，这种机制的结果与洋壳俯冲模式类似。

3)Goldfarb等(1997)在研究极地阿拉斯加约110Ma的Farallon板块时提出，俯冲板块的回撤引起软流圈物质的上涌，从而导致矿床的形成。Landefeld等(1988)也曾提出俯冲带向海洋一侧后退的观点来解释美国加利福尼亚州侏罗纪Mother Lode金矿床的成因。

4)在大洋俯冲过程中，由于软流圈物质的上涌，从而在板块上形成一个天窗，这样便有可能将热加到生长的大陆边缘上，从而导致金矿床的形成。

5)在地幔物质对流过程中，岩石圈根受到热的作用而遭受侵蚀，从而使地壳底部受到熔融，花岗岩浆的上侵，导致金矿的形成。

6)地幔岩石圈发生拆沉作用，地壳受到拉伸，从而使地幔物质上涌而形成金矿床。

图1-4 造山型金矿床形成的几种可能的成矿动力学机制模式图