成矿物质来源

发布网友发布时间：2022-05-13 20:37

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热心网友时间：2023-10-26 16:49

成矿物质来源是矿床成因研究的核心问题，也是长期以来矿床学研究的焦点之一。尽管目前对绿岩带金矿床的定义及成矿时代尚有歧见，但在成矿物质来源的讨论中都注意到了太古宙基底对金矿床的控制作用。

（一）矿化的地球化学背景

表2-26　花岗岩-绿岩带各类岩石含金丰度（W_B/10^-9）

注：括号中为样品数；资料来源①王亨治等（1984）；②郭福琪（1988）；③胡正国（1989）；④黎世美等（1994）；⑤王来明等（1988）；⑥安郁宏等（1988）；⑦徐金方等（1989）；⑧刘连登等（1991）；⑨田永清等（1991）；⑩沈保丰等（1990）；（11）沈保丰等（1994）；（12）李俊建等（1994）；（13）孙大中等（1986）；（14）高占林等（1987）。

矿化的地球化学背景指的是区域岩石地层单元中金的丰度以及岩石中金与其他微量元素的关联性。前者直接反映区域背景提供金的能力，后者说明金的赋存状态，间接地反映出区域背景提供金的可能性。随着测试技术的提高，国内外最新的资料都显示出绿岩带岩石金的背景含量都很低，一般介于0.5×10^-9～2×10^-9之间（Kerrich等，1991），早些年较高的金测定值需谨慎对待。表2-26给出了夹皮沟等几个绿岩带的岩石含金丰度，可见其金含量很低，均小于克拉克值，并且通常认为最可能是绿岩带矿源的镁铁质-超镁铁质岩石的金丰度和其他岩石类型金丰度相似，甚至更低。但是统计学揭示出岩石中的金分布具有多峰态的正态分布特点（图2-12）说明岩石中含有多个总体的叠加复合。需要提出的是绿岩带目前的含金量并非代表岩石原始的含金量，而是在漫长的地质演化过程中，受各种地质作用，诸如变质作用、韧性剪切作用、热液蚀变作用以及矿化作用影响下，金矿质活化迁移的结果。因此确定绿岩带的原始含金性就成了解决问题的关键，许多学者曾作出多种尝试，Keays（1982）等根据Au与Ir、Pd的相关性计算出太古宙绿岩带中镁铁质-超镁质火山岩的原始含金量较高，可推定为金矿床的矿源层。

图2-12　绿岩带层序中金丰度对数频率直方图

a—夹皮沟岩群；b—夹皮沟绿岩带TTG;c—五台群高凡亚群；d—五台群台怀亚群；e—清原岩群；f—太华岩群（黎世美等，1994；其他据李俊建，1994）

利用Au与其他微量元素作相关分析，大多数绿岩带Au与Cu、Pb、Zn、Mo、Hg、Ag、Sb、As等亲硫性元素关系密切，显示金主要赋存在硫化物中，一些岩石如变镁铁质火山岩还表现出Au与Co、Ni、Cr、V等亲铁元素的相关性，表明Au赋存在黑云母、角闪石等易分解的暗色矿物中。金的这两种赋存状态使得金容易在热液蚀变中被活化迁移，从而有助于形成金矿床。

（二）同位素地球化学

1.硫同位素

表2-27　绿岩带金矿床硫同位素组成

注：Py—黄铁矿；Po—磁黄铁矿；CP—黄铜矿；SP—闪锌矿；Gn—方铅矿。

①田永清等（1990）；②沈保丰等（1990、1994）；③戴仕炳等（1989）；④沈保丰等（1994）；⑤曲亚军等（1992）；⑥骆辉等（1994）；⑦陈路等（1982）；⑧程玉明等（1982、1994）；⑨王义文等（1988）；⑩杨连生等（1984）；（11）杨振升等（1991）；（12）胡小蝶等（1994）；（13）王时琪等（1994）。

绿岩带金矿床的硫同位素δ³⁴S值分布在-18.7‰～＋15.7‰之间（表2-27）。其中浸染型金矿床变化范围不大，与围岩呈同步变化趋势。脉型的夹皮沟金矿以正值为主，变化范围也较小，而小营盘金矿的变化范围较大，且出现了较大的负值。硫同位素的另一个特点是在同一金矿密集区不同矿床之间硫同位素值有差异。在夹皮沟成矿密集区硫同位素变化有一定的规律性，从矿带的西北部到东南部逐渐减小，而同一矿床由浅而深则呈增加的趋势。这一特征说明硫同位素的分馏作用受多种因素的制约，如矿床在整个成矿场中的位置不同，成矿物理化学条件的差异等，因而硫同位素的组成也不尽相同，不能由此认为硫的来源也不同。同理，总硫同位素近于零值也不能说明硫全部为幔源硫，因为对于太古宙沉积岩来说其硫同位素值也为零（Cameron等，1988）。考虑到硫同位素的分馏特点，可以推断排山楼、五台山、夹皮沟等绿岩带金矿床的硫化物δ³⁴S值比相应围岩的δ³⁴S值要大一些，且其变化范围较小，很可能反映硫来源于围岩地层，且硫化物的沉淀是在较还原的状态下进行的。而小营盘、金厂峪等金矿床出现了较大的负值，说明矿液沉淀或迁移中发生氧化作用，在这些矿床中出现了赤铁矿或磁铁矿以及重晶石就说明，成矿时f_（O₂）较大。对这种氧化热流体的来源有两种看法，一种认为来源于I型偏碱性的高氧化的长英质岩浆，另一种认为来于高CO₂蒸气压下镁铁质岩石的变质反应（Cameron,1988;Dis-sanayake等，1992）。

2.铅同位素

绿岩带金矿床的铅同位素如表2-28和图2-13所示，有如下二个方面的特点：

表2-28　绿岩带金矿床铅同位素组成

注：各矿床资料来源同表2-27。

（1）浸染型金矿床和金厂峪脉型金矿床含有较低的放射性成因铅，而夹皮沟等脉型金矿床及排山楼浸染型金矿床含有较多的放射性成因铅。辽北红透山等铜锌块状硫化物伴生金矿床含放射性成因铅最低，铅同位素模式年龄2422～2996Ma，与该绿岩带的Sm-Nd同位素年龄（2844Ma）和Rb-Sr同位素年龄（2624Ma）近于一致，其次是五台山盘道沟BIF中金矿床，它们与国外太古宙绿岩带中典型的块状硫化物矿床及铁建造金矿床的铅同位素组成非常相似。不同绿岩带金矿床之间铅同位素组成的差异性既与不同地区构造铅的特征有关，也反映了成矿时代上的演化关系，还受后期热液的改造叠加作用的影响。因而在形成机理上是非常复杂的。

（2）各金矿床或金矿密集区内铅同位素组成呈明显的线性关系，并与绿岩带表壳岩的铅处于同一条演化线上，从而构成了不具时代意义的混合演化线，这反映矿石铅和绿岩带铅存在非常紧密的联系。

图2-13　²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb图解

1—矿石；2—表壳岩；3—钾质花岗岩；4—排山楼矿区白云质大理岩；5—五台山绿岩带狐狸山金矿床

（三）微量元素和稀土元素地球化学

绿岩带金矿床矿石的微量元素和稀土元素变化规律与绿岩带表壳岩具有一定的相似性和演化关系。如南龙王庙金矿床矿石的Au与Cu、Ag正相关，而与Zn不相关，表壳岩中Au也具有相同的元素亲疏关系。另据曲亚军（1992）研究，排山楼金矿床也具有与南龙王庙相似的地球化学规律，矿石和变质岩的Au皆与Ag、Co、Ni、Cu呈正相关关系，而与Pb、Hg之间呈反相关，两者稀土元素配分模式基本一致。此外小营盘金矿的含金石英脉与该区遭受退变质作用的基性麻粒岩稀土元素配分图谱基本一致（具Eu负异常、轻稀土元素强烈富集、重稀土元素亏损）。夹皮沟八家子矿石石英的稀土元素配分模式与围岩斜长角闪片麻岩中石英一致。

上述种种证据表明绿岩带是绿岩带金矿床成矿物质的重要来源，但深源如麻粒岩化变质作用、幔源-壳源岩浆活动也可能提供部分金矿质。事实上，矿质来源不可能是惟一的，这是因为成矿作用不是地壳局部表层的活动，而是一种三维地壳规模的事件，不是特定地质体内封闭体系内物质成分再调整，而是上下左右贯通的开放体系。因此，对金成矿作用来说试图寻找绝对单一矿源层的努力在理论和实际意义上都不一定可取，正如Kerrich（1993）指出，“金和成矿流体的源岩在岩石学上是很复杂的，而不是单一特殊的金矿源层，因此矿源层模式（Source Bed Model）正在被大源体（Large Source Volumes）的概念取而代之”。