模型三十八 浅成低温热液型金矿床找矿模型
一、内容概述
自美国学者Lindgren于1922年提出浅成低温热液(Epithermal)这一术语以来,许多研究者不断对浅成低温热液型金矿的定义及分类进行补充和完善。目前,浅成低温热液金矿的基本含义是:金矿床形成于低温(300℃)、低压(10~50MPa)条件下,热液活动主要发生在火山-浅成岩体系统浅部;金矿化作用主要与火山活动有关,矿化作用发生在火山活动晚期,最终定位于火山地热系统波及范围内(王洪黎等,2009;Corbett G,2002)。浅成低温热液矿床主要集中发育在环太平洋带、加勒比和欧洲南部等地区。浅成低温热液金矿床主要形成于板块俯冲带上盘大陆边缘及岩浆弧和弧后的张裂带,主要集中于环太平洋、地中海-喜马拉雅和古亚洲3个巨型成矿域,伴生矿种较多,主要是银、铜、铅、锌矿床。矿体主要呈条带状脉、复合矿脉、裂隙网脉和席状脉产出。
流体包裹体研究表明,成矿流体为低温热液,偶尔可见含子晶的水溶液包裹体,缺乏H2O-CO2包裹体(陈衍景等,2007)。许多研究者认为浅成低温热液金矿床形成过程中有岩浆热液的参与,尽管其含量较少,但对成矿元素的运移起了至关重要的作用(Williams,2005;Heinrich C A,2005)。与成矿有关的侵入岩对成矿系统的贡献主要取决于岩浆的来源、岩浆分异过程控制挥发组分和出溶组分的能力3个关键因素(Lang,2001)。浅成低温型矿床缺乏高温蚀变组合,只发育典型的低温蚀变组合,总体上具有淋滤蚀变特征。近年来的研究显示,斑岩铜矿与浅成低温热液矿床在空间上存在密切联系。Corbett(2002)用图解方式表述了浅成低温热液型矿床与其他类型矿床之间的内在联系(图1)。最近,Heinrich et al.(2004)、Willians和Heinrich(2005)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。
浅成低温热液矿床分为高硫化型和低硫化型两种类型。两种类型浅成低温热液金矿床的形成受区域构造背景控制,高硫化型矿床主要形成于挤压应力场环境,而低硫化型矿床主要产于张性或中性环境下。由于成矿构造背景不同,两者的成矿机理也不相同,沸腾可能是导致低硫化型浅成低温热液型矿床贵金属和贱金属沉淀的主要原因,沸腾期间的去气(如H2S、H2Te、Te2)作用可以促进银金矿和贱金属硫化物的沉淀;高硫化型矿床的形成主要受流体的混合控制(Carrillo,2003)。低硫型矿床自下而上显示由绢云母经伊利石变为蒙脱石的分带性,高硫型矿床顶部发育孔状石英/硅酸盐、硅华和高级泥化带。低硫化物矿石通常与含石英和/或玉髓以及数量不等的冰长石、方解石、菱镁矿、含钾云母、绿泥石和黄铁矿有关。高硫化物金±铜±银矿石与石英、深成黏土矿物、云母和硫酸盐脉矿物紧密相关,深成的硫、明矾石和自然硫非常典型。一些在低硫化物矿床中常见的矿物(如方解石、菱锰矿、冰长石)在高硫环境下缺乏。
结合流体相稳定关系和流体包裹体分析结果,Henrich建立了成矿的热动力学模型,将浅成低温矿床与斑岩型矿床联系起来,并较完整地解释了空间上的蚀变关系(倪志勇等,2011)。金从岩浆热液被运移到低温环境基本的化学要求是:①研究流体中的S与除铁结合外,存在多余的S;②在流体运移过程中,围岩可以不断中和由H2S=H+ +HS-产生的H+,使多余的HS-/H2S维持在较高值。前一条件可以通过从流体的相分离实现,后一条件要求围岩中存在大量富K矿物(如钾长石等)。这一模式使斑岩型矿床与浅成低温矿床的内在联系得到合理解释。
图1 岩浆弧背景下浅成低温热液型、斑岩型Au-Ag矿床和矽卡岩型矿床形成的概念模型
(据Corbett,2002)
二、应用范围及应用实例
(一)日本菱刈金矿
菱刈(Hishikari)低硫型浅成低温热液金矿床位于日本Kyushu金矿省的南部,该地区主要由Shimanto沉积岩、晚更新世至更新世的安山岩-流纹英安岩和冲积层组成。菱刈矿区包括Honko、Sanjin和Yamada 3个矿床。菱刈矿床中的矿脉总体走向NE50°,北倾70°到直立,具有对称条带结构和拉断构造、断层泥及拖曳褶皱等变形指示,表明这些矿脉是在拉伸条件下形成的。在Honko⁃Sanjin带,高品位的金矿化与围岩的绿泥石-伊利石蚀变有关,金矿化年龄为0.90~0.97Ma(Watanable et al.,2001)。矿脉主要含石英、冰长石、蒙脱石,含少量高岭土、白钙镁沸石和方解石,主要金属矿物有银金矿、硒银矿-辉硒银矿、深红银矿、黄铜矿、黄铁矿和白铁矿,含少量闪锌矿、方铅矿和辉锑矿。这些矿脉含有许多具有不同粒度矿物的条带,从围岩到矿脉中央,一个典型的矿物沉淀顺序为从冰长石经过冰长石-石英到石英,然后再出现蒙脱石。这种连续性在单个矿脉中可重复。稳定同位素研究发现(Faure,2002;Hayashi,2001),菱刈矿区的成矿流体为岩浆水和大气水的混合,或者是岩浆水与沉积岩发生强烈交换的大气水。深部地壳流体沿着与Shishimano流纹英安岩与岩浆水和大气水发生混合。深部地壳流体可能被储存在脆-韧性转换带之下(Gough,1986),并且在伸展环境下,与上地壳中沿垂直裂隙上升的Shishimano流纹英安岩岩浆一起流出释放(图2)。
图2 菱刈(Hishikari)矿床成矿模式图
(据Hosono et al.,2004)
总之,该矿床具有如下特征:①矿床在拉伸条件下形成,矿脉具有对称条带结合和拉断构造、断层泥及拖曳褶皱等变形指示;②矿脉含有许多具有不同粒度矿物的条带,从围岩到矿脉中央,矿物沉淀顺序为从冰长石→冰长石-石英→石英→蒙脱石;③围岩蚀变主要有硅化、萤石化、泥化、冰长石、明矾石化。
(二)菲律宾Lepanto铜金矿床
Lepanto铜金矿床位于环太平洋火山带的菲律宾北部Mankayan地区,中央科迪勒拉造山带近南北向背斜的东翼。矿区内Far Southeast 斑岩型Cu-Au矿床和浅成低温热液贵金属和贱金属矿床相伴生,二者在空间上相近。另有一角砾岩筒穿切斑岩型岩化、Balili火山碎屑岩与Imbanguila英安岩(Hedenquist et al.,1998)。
大部分矿体围岩为基底变质火山岩和火山碎屑岩。Lepanto高硫型矿床以Imbanguila英安岩为基底,由Lepanto断层和与之相交的不整合所控制。硅化和石英-明矾石蚀变晕呈蘑菇状沿不整合面分布。热液蚀变有硅化、明矾石化、泥化等,渗滤硅化带在英安角砾岩和不整合面发育最好。矿田蚀变带如图3所示,钾硅酸盐化位于斑岩体中心部位,向外为叶蜡石-水铝石-黏土矿物蚀变带,此带延伸至浅成低温热液矿区,构成其蚀变外带,“硅帽”与石英-明矾石化蚀变带和高硫矿化密切相关,与高硫型矿体具有一致的空间分布特征。蚀变的类型和形式与围岩的成分密切相关,淋滤硅化带在英安岩、角砾岩和不整合面发育最好。含矿硅化带具有泥化蚀变晕,并含有原地高岭石、迪开石、水铝石、叶蜡石和自然硫。
总之,该矿床具有如下特点:①该类型矿床在空间和成因上与斑岩铜金矿床关系密切;②矿田由Lepanto断层和与之相交的不整合所控制;③蚀变的类型和形式与围岩的成分密切相关。围岩蚀变主要有硅化、石英-明矾石化、泥化等,“硅帽”、蚀变带与高硫矿化密切相关,与高硫型矿体具有一致的空间分布特征。
图3 Lepanto⁃Far Southeast矿田蚀变剖面图
(据Hedenquist et al.,1998)
三、资料来源
陈衍景,倪培,范宏瑞等.2007.不同类型热液金矿系统的流体包裹体特征.岩石学报,23(9):2085~2018
毛景文,张作衡,王义天等.2012.国外主要矿床类型、特点及找矿勘查.北京:地质出版社,51~73
王洪黎,李艳军等.2009.浅成低温热液型金矿床若干问题的最新研究进展.黄金地质,30(7):9~13
Carrillo R F J,M orales R S,Boyce A J et al.2003.High and intermediate sulphidation environment in the same hydrothermal deposit:The example of Au⁃Cu Palai Islica deposit,arboneras(Almera)// Eliopoulos et al.Proceedings of the Seventh Biennial SGA Meeting⁃Mineral Exploration and Sustainable Development.Rotterdam:Mill press Science Publishers,445~448
Corbett G.2002.Epithermal gold for explorationists.AIG Journal Applied Geoscientific Practice and Research in Australia,1~26
Heinrich C A.2005.The physical and chemical evolution of low⁃salinity magmatic fluids at the porphyry to epithermal transition:a thermo⁃dynamic study.Mineralium Deposita,9:864~889
Hosono T,Nakano T.2004.Pb⁃Sr isotopic evidence for contribution of deep crustal fluid to the Hishikari epithermal gold deposit,southwestern Japan.Earth and Planetary Science Letters,222:19~36
Lang J R,Baker T.2001.Intrusion⁃related gold systems:the present level of understanding.Mineralium Deposita,36:477~489
Peter M,Hillary D,Thirlwall M F et al.2002.Small scale variations of 87 Sr⁃86 Sr isotope composition of baritein the Madjarovo low⁃sulfidation epithermal system,SE Bul galia,implications for source of Srfuxes and pathways of the ore⁃forming fluids.Mineralium Deposita,37(6~7):669~677
Williams⁃Jones A E,Heinrich C A.2005.Vaportransport of metals and the formation of magmatic hydrothemal ore deposits.Economic Geology,100(7):1287~1312
矿床模型是针对某一类型成矿系统经整理归纳后建立的一套描述或反映其基本特征信息的集合(或文字或图表)。矿床模型的建立是源于对成矿系列和典型矿床的深入研究,而又随着研究工作不断深入逐渐完善,并且随找矿实践又不断丰富,以达到全面反映矿床形成的全过程。建立矿床模型是对传统认识的践行,即从经验性资料出发、分析研究和成矿客观规律的总结,上升至理论,再去指导实践。
任何一种矿床成矿模型的建立,仅代表对研究对象的深化,而不是认识的终结,更不是束缚人们认识与实践的桎梏。建立矿床模型是推进成矿作用研究和指引矿产勘查的一种形式。矿床模型建立是一个不断认识、完善的过程。
20世纪80年代以来,国内外出现了许多涉及成矿系列与单个矿床的成矿模型和找矿标志的文献,总结了对矿床模型的研究取得的重大进展和因此而带来的找矿突破,即在已知矿床外围或已知矿体深部发现了一批新矿床或隐伏矿体,丰富和拓宽了矿床模型研究的视野和内容。
陈毓川、翟裕生和赵一鸣等(1979,1985,1987,1992,1994)曾对我国成熟的成矿模型进行了总结;施俊法、唐金荣、周平和金庆花等编译出版了国外50余个矿床的找矿模型(2010);陈平和陈俊明(1996)通过对山西不同成矿区带典型矿床的剖析,分别建立了山西主要成矿区带成矿系列及成矿模型。所有这一切工作成果,为在晋东北地区开展中生代岩浆热液型多金属矿床成矿规律研究和开拓找矿思路提供了依据。
晋东北地区于中生代,在太平洋板块构造动力作用下,滨西太平洋区域内形成以北西向构造为主的一系列褶皱-断裂带,同时在继承古构造形迹基础上,又发育有北东向断裂构造。在两组断裂构造交切部位,过渡性地壳同熔型岩浆活动形成一系列中酸性—酸性浅成-超浅成侵入岩和次火山岩系复合杂岩体(群、带)。由于构造多期活动,使已成岩体发生断裂,给岩浆期后残余气水溶液的运移提供了有利通道。这些气水溶液在运移过程中,浓度不断增高的富含成矿物质气水溶液,在与围岩接触交代蚀变过程中,又从围岩中萃取 Mo、Cu、Pb、Zn、Au 和 Ag 等多金属元素和K、Na等碱性成分,使溶液由酸性渐变为碱性,pH 值进一步升高;随温、压条件逐渐降低,流体发生沸腾,CO2和 H2S 逸出,不同成矿元素分阶段从络合物中分解析出,在岩体冷却裂隙、岩体边部、爆破角砾岩筒和围岩中的各种构造裂隙、破碎带中分解析出,继而在有利部位沉淀成矿(图5 -1)。
此成矿模型主要强调下列特点:
1)此成矿系列主要分布在燕山台褶带内部以及与五台山—恒山台隆两个构造单元接界附近。在太平洋板块构造动力驱动下,形成近等间距展布的4个北西向构造断裂-岩浆活动带。在太行次级构造断块北缘沿大同—阳原基底断裂形成天镇—阳高构造-岩浆活动带,为中生代岩浆活动和岩浆期后残余热液的运移提供了有利通道。
2)过渡性地壳同熔型中酸性—酸性浅成—超浅成侵入体与次火山复合杂岩体是成矿作用的主导因素。成矿物质除源自岩浆残余热水溶液之外,还有在运移途中通过与围岩接触交代蚀变,从围岩中萃取Mo、Cu、Tb、Zn、Au和Ag等成矿组分。因此,拥有双重矿源特点。
3)在一定范围内或矿床中,不同元素、不同矿物和不同矿石建造在空间上显示规律性垂直分带和水平分带。不同类型矿床既有一定差别,又有一定内在联系,从而构成与中生代中酸性—酸性浅成—超浅成次火山复合杂岩体有关的成矿系列。复合杂岩体上部及内外接触带,将是斑岩型和矽卡岩型钼、铜、金矿床的成矿部位,岩体外围是岩浆热液充填交代多金属矿床可能出现的范围。矿田或矿床分布范围基本不超出重、磁垂向二阶导数上延零值线圈定的隐伏岩体范围,或由岩体侵位形成的热晕环带低温线范围。并且,岩体倾伏端和构造封闭部位,往往是矿床(体)最佳赋存部位。空间上,岩体呈群、矿化呈片集中分布在延拓高度大于3 km的早期北东向、晚期北西向和南北向重磁解释构造线交汇部位。
图5-1 晋东北地区中生代次火山岩浆热液型多金属矿床成矿模式图
燕山期中酸性—酸性复合岩体:1—花岗斑岩;2—花岗闪长斑岩;3—石英斑岩、长石石英斑岩;4—隐爆角砾岩及隐爆角砾岩筒;5—侵位前的导岩断裂和侵位过程中的导岩断裂;6—矿床或矿体;7—不同矿床的成矿部位:①伯强式细脉浸染型铜、钼、金矿床;②太那水式(包括刁泉铜金矿床,茶坊铁、金矿床,刘庄铁、金、多金属矿床等);③耿庄式(包括庄旺、古道沟金矿,铁塘硐铁、金矿,蒿地堂多金属矿等);④太白巍山式银、银锰矿床及附近的一系列金、银矿床(点);⑤义兴寨式(包括辛庄金矿床及东长城、冉庄和寨东沟、耿庄—马家岔等一系列金矿点);⑥高繁式银、金矿床;⑦远成热液铅、锌、银、金矿脉
4)与多金属成矿作用关系密切的岩体,常为分异良好的浅成—超浅成侵入体与次火山复式岩体。中深成相和岩性单一的壳源型酸性侵入岩系列极少与多金属成矿作用有关。分异良好的浅成相石英闪长岩-花岗闪长(斑)岩-花岗斑岩-石英斑岩和正长辉长岩-正长闪长岩-正长花岗岩-石英二长岩-石英正长岩两个组合(系列),是与多金属矿床成矿关系密切的侵入岩系列。早期高温热液阶段往往形成细脉浸染型与矽卡岩型铁、铜、钼矿床,中后期中低温气水热液与铜、铅、锌、锰、金和银矿床形成关系密切,少数地区还出现丰度很高的Sb、As、Hg等元素分带异常。花岗闪长岩-英安斑岩-隐爆角砾岩属超浅成次火山相,封闭条件差,常成为热液充填交代蚀变矿化岩石。壳源型中深成相花岗闪长岩-二长花岗岩-黑云母花岗岩系列不利于多金属矿床的形成,但是它却常伴有铌、钽、铀矿化。在以闪长岩为主的复合岩体四周,往往形成Fe⁃Au或Fe⁃Au⁃Cu矿化元素异常组合;在以花岗闪长岩为主体的复合岩体周围,形成Cu⁃Fe⁃Au、Cu⁃Mo⁃Au和Cu⁃Ag⁃S矿化元素组合。在以花岗斑岩-石英斑岩为主体的复合岩体四周,常形成Ag⁃Mn⁃Pb⁃Zn 矿化元素组合。
5)多金属矿床对围岩地层的依赖性不明显。下自中太古代深变质岩,上至侏罗纪火山岩,均可成为热液多金属矿床的赋矿围岩。但是,因各类构造裂隙是控矿要素,所以,矿床类型常以充填交代型为主,对接触交代型矽卡岩型矿床来讲,显然是钙镁碳酸盐岩较其他岩性更为有利。
6)深大构造断裂破碎带为导岩重要通道,次级派生断裂及古老变质岩中的滑脱裂隙常是良好的赋矿场所。控岩构造具有先成早断裂和滨西太平洋构造域构造系统的双重特点。宏观上看,北西向与北东向主干断裂交汇部位是区域性导岩与储岩构造。虽然有NNE、NNW、NEE和NWW4组呈带状分布的构造断裂系统,但却以NNW向为主通道。在主干断裂与次级断裂交汇部位,断裂面由陡变缓和断裂两侧常是矿化集中出现的部位。从矿区范围看,容矿构造多数也受浅成—超浅成侵入体叠加改造,不少矿体赋存在次火山岩体原生冷凝裂隙、接触带、火山角砾岩带以及隐爆角砾岩筒中。导岩的区域性北东向主干断裂经历了长期复杂的演化过程。时间上,经五台期→吕梁期→燕山期的不断继承演化;性质上,从早期韧-脆性→晚期的脆性变形演化;方向上也有从五台期北东向转变为吕梁期北西向→燕山期北西和北东向断裂的承生演化。即便是燕山期浅部脆性断裂具有由张扭→压扭→张扭性的演化过程。这种演化使成矿空间由充填-破碎→扩展→再充填的变化,从而产生脉动成矿。
7)成矿母岩体常具多旋回性,所以成矿作用也是多阶段性的:早-中期阶段,Au常伴生在Cu⁃Fe⁃Mo矿体共生组合中,且以伴生形式出现;至热液阶段才开始形成独立岩金矿体;岩浆活动后期进入中低温热液阶段后,为 Au、Ag、Pb、Zn和 Mn等多金属的主成矿期。从平面上看,矿床(点)往往以成矿岩体为中心具有一定的水平分带现象。在岩体内外接触带常形成细脉浸染型和矽卡岩型 Mo、Cu矿化(滩上、伯强、刁泉)、Fe矿化(太那水、茶坊、义兴寨和刘庄)、伴生金;从接触带至远离岩体,矿化类型依次为充填交代型(构造蚀变岩型)Cu⁃Au、Ag、Ag⁃Pb⁃Zn⁃Au⁃Mn;远离岩体中心的为充填型中低温脉状Pb⁃Zn元素组合(太那水矿区外围和太白巍山十八盘等远成矿床)。从垂深方向看,与浅成—超浅成相复合岩体密切相关的金矿化常为伴生型金矿化,如Cu⁃Au、Mo⁃Au、Fe⁃Au组合,Au与高温成矿元素伴生;与超浅成相次火山岩有关的金矿化为Au、Ag、多金属元素矿化组合。金成色不高;灵丘县太白巍山支家地大型银矿床和小青沟—流沙沟大型银、锰矿床形成温度更接近地表。控制矿床分带的因素很多,如成矿元素的地球化学特征、距离成矿岩体的远近和垂向分带、围岩性质、构造裂隙性质与发育程度、不同的矿化阶段、成矿温度和压力变化及矿床形成深度等,而且,在热液矿床中的矿床分带现象又非常复杂。认真分析和深入研究岩浆热液矿床及异常元素分带,将是矿产勘探和成矿预测的重要方法之一。
8)近地表的热液化学反应为:流体从矿源向外围迁移,与就近的围岩发生化学交代反应,随温度和溶解度降低,形成的离子络合物从溶液中沉淀出金属矿物;近地表处热流体与氧化能力较强的地下水混合,或因压力降低,引起沸腾,成矿物质沉淀。
9)各种热液蚀变发育在构造岩或钙镁碳酸盐岩易于交代的背景上。常见蚀变有硅化、钾化、碳酸盐化、黄铁矿化、绢云母化、高岭土化与褐铁矿化等,少见青磐岩化。蚀变岩常是矿体的组成部分,因此,也是重要的找矿标志之一。
10)含金石英脉的矿物组合复杂,中低温金属硫化矿物不同程度出现。常见低温条件下产生的胶体结构和低压条件下形成的角砾状、梳状构造及网状脉带。因较陡的温度梯度,常形成高、中、低温度矿物的共生现象。
11)从已知资料看,本地区此类矿床的矿体规模小、形态复杂、厚度和品位变化大,且常见“风暴品位”。多金属硫化物共生现象十分普遍。太白巍山矿床中锰矿体是这个成矿系列中少见的共生组合。
12)在晋东北地区,中生代岩浆热液矿床中也不乏大中型矿床,如阳高县堡子湾金矿床、繁峙县义兴寨金矿床、伯强铜钼矿床和灵丘县太白巍山银锰矿床等。对每个矿集区通过综合分析研究和必要投入,定会促成新的找矿突破,其中寻找斑岩型铜、金、钼等多金属矿床应为主攻目标。
自20世纪70年代以来,国内外许多学者在深入研究岩浆热液型多金属矿床地质特征的基础上,已经建立了许多成矿与找矿模型;学习与借鉴这些成矿与找矿模型,对于我们开展老矿山深部和外围找矿,已成为找矿突破战略行动的捷径。自开展这项工作以来,通过综合研究和成矿预测,在甘肃早子沟金矿、新疆维权银铜矿、河南上宫和老湾金矿、四川拉拉铜矿和青海什多龙铅锌矿区等许多老矿山深部和外围都相继发现了新工业矿体,新增储量有望达到大、中型规模。
成功的成矿与找矿模型能够反映矿床形成四维空间成矿作用演化规律以及各个阶段在不同空间部位的产物。找矿实践已经证明或正在证明,成矿模型研究是理论指导找矿的重要桥梁,对从整体上研究隐伏或外围矿床赋存部位,制定合理勘查战略与选择最佳找矿手段,对提高地质找矿的科学性有重要意义,同时也是多、快、好、省的一种找矿方法。
J.D.Lowell等(1970)在对美国圣玛纽埃—卡拉马祖等27 个斑岩铜矿研究基础上,总结出经典斑岩铜矿蚀变分带模型(图5-2和图5-3)。他指出,斑岩铜矿的热液蚀变通常有一个钾蚀变核心,向外依次出现同心圆状石英绢云母化、泥化和青磐岩化。这种模型适用于含矿岩体多为石英二长岩的范围,因此,也称“二长岩模型”。
V.F.Hollister等(1970)提出的“闪长岩模型”中的蚀变分带通常只有一个钾蚀变核心,周围是青磐岩化蚀变。这种蚀变只适用于闪长岩有关的斑岩铜矿。铜矿化在“二长岩模型”的石英-绢云母化蚀变中特别发育,而在“闪长岩模型”中铜矿化只在钾化带及其周围青磐岩化的蚀变带中出现。
图5-2 美国圣玛纽埃—卡拉马祖矿床蚀变分带图
(据周平等,2010)
图5-3 美国圣玛纽埃—卡拉马祖矿矿化分带示意图
(据周平等,2010)
边缘矿化带包裹在黄铁矿矿带中
Silltioe(1979)通过对前南斯拉夫和罗马尼亚斑岩铜矿的研究后,在欧洲铜矿工作会议上,根据喀尔巴阡—巴尔干矿带斑岩铜矿床地质特征,提出了“喀尔巴阡—巴尔干斑岩模型”(图5 -4)。这是一个“四位一体”的复合矿体模型,即①斑岩体内的斑岩铜矿(含铜0.45%~0.60%,Au和 Mo很少);②含矿岩体与中生代碳酸盐岩地层接触带出现的矽卡岩型铜矿床,含铜品位增高;③在中生代碳酸盐岩地层中交代成因的铅锌矿床;④在上部与斑岩体同期同源火山岩盖层中,同生成因的块状硫化物矿床(黑矿型)。这个模型的成矿斑岩体为石英闪长斑岩、石英二长闪长岩和花岗闪长岩,围岩为同源同期的安山岩与凝灰岩等。热液蚀变有钾长石化、绢云母化、青磐岩化和硅化等。该模型主要包括上部火山岩中的块状硫化物矿床和下部斑岩体内的斑岩型铜矿床。
图5-4 斑岩铜矿喀尔巴阡—巴尔干模型
(据施俊法等,2010)
1—石英闪长斑岩;2—安山质火山岩;3—石灰岩;4—变质基底;5—强泥岩化;
6—石英绢云母化;7—钾硅酸盐化;8—含硫砷铜矿的块状硫化物矿;9—铅锌交代矿;10—含铜矽卡岩矿
在欧洲一些国家,利用此模型在前南斯拉夫莫克地区硫砷铜矿、铜蓝和黄铁矿块状硫化物矿体的下部,找到了该成矿系列深部的斑岩铜矿体。
在匈牙利的雷克斯克硫砷铜矿-锑硫砷铜矿块状硫化物铜矿体之下600 m深处,也发现了斑岩铜矿体。该矿山是具有160余年采金的老矿山,经1959年综合研究和4个深钻孔验证,发现了铅、锌矿的富集显示,后来又施工12个钻孔,才发现低-中品位的斑岩铜矿。其实,在过去石油钻孔中就已经遇到铜矿化,只是没有从成矿系列与找矿模型理论去认识,直到1968年才察觉到在深部可能有斑岩型铜矿时,才开始大规模勘探,从而发现了这个隐伏的斑岩型矿床,并摸清了较富的伴生矽卡岩矿。
Sillitoe(1991)通过对智利金(铜)矿床地质特征的研究总结,建立了斑岩铜矿成矿系列与浅成低温热液成矿系列垂直叠置模型(图5-5)。该模型的实质是,智利的高硫化浅成低温热液型金矿化往往发育在以侵入体为中心的斑岩型矿化的上方,而低温浅成硫化物热液型矿床、深部位的接触交代型和脉型金矿床则产在斑岩型矿化的上部或边缘。这个模型已被环太平洋西岸大量发现的矿床所证实。
图5-5 智利若干典型金矿床相对于理想化斑岩系统的产出位置
(据Sillitoe,1991)
图中乔克林皮金矿的关系部分是推测的。CM—接触交代型;HS—高硫化低温热液型;
LS—低硫化低温热液型;P—斑岩型
以上这些找矿获得成功的矿床模型,为我们在老矿山深部和外围找矿突破战略行动提供了一条重要的思路。一方面,在晋东北地区许多浅成、超浅成中低温热液型矿床的深部,是否有斑岩型钼、铜、金矿床存在的可能?另一方面,在平面上注意寻找浅成中、低温裂隙充填型热液矿床与斑岩铜、金矿床是否有伴生关系。这一点正是我国将老矿山深部和外围找矿列为找矿突破战略行为重要任务之一的重要原因。
一、概 述
“浅成低温热液”这一术语可追溯至1922 年,是由美国学者 W. Lindgren 在对热液矿床按其形成的温度和深度进行分类研究时首次提出的。在其 1933 年给出的定义中, “浅成低温热液”用来规范流体的来源、成矿深度和成矿温度等。该词具有浅成热液和低温热液的双重涵义,即地壳深部热液上升到浅部 ( <1. 5km) ,在较低温度 ( 50 ~ 200℃) 和压力条件下形成的矿床,矿床形成的温度与其形成深度一般为正消长关系。我国的一些地质学家曾将浅成低温热液型金矿床称为陆相火山岩型金矿床、火山 - 次火山岩型矿床等,强调的是火山 - 岩浆本身的热液系统,同时也注重成矿地质环境的低温、浅成等特点。目前,浅成低温热液金矿的基本含义包括: 在低温 ( < 300℃) 、低压 ( 10 ~50MPa) 条件下,以大气降水为主的低盐度成矿流体,在火山 - 浅成岩体系统浅部由热液活动形成的矿床; 矿化作用主要发生在火山活动晚期,最终定位于火山地热系统波及范围内。从这种意义上说,浅成低温热液金矿包括了火山岩型、次火山岩型以及部分斑岩型金矿床。这类矿床因规模大、分布广,已经引起了国内外同行的广泛关注 ( 卿敏等,1993; 刘应龙,1999; 陈根文等,2001; 江思宏等,2004; 胡朋等,2004; 郭玉乾等,2009; 王洪黎等,2009) 。
已有资料初步显示,浅成低温热液型金矿床主要形成于岩浆弧及弧后的张裂带,主要集中产在环太平洋、地中海 - 喜马拉雅和古亚洲 3 个巨型成矿域,伴生矿种较多,主要是银、铜、铅、锌矿床。表 1 列出了部分代表性金矿床。
表 1 全球部分重要浅成低温热液型金矿床及其储量
资料来源: P. Laznica,2006; 吴美德,1993
20 世纪 80 年代,浅成低温热液型金矿床被划分为低硫化型和高硫化型; 或者划分为明矾石 - 高岭石型 ( 酸性硫酸盐型) 和冰长石 - 绢云母型 ( 低硫化型) 。在此基础上,N. C. White 等 ( 1990) 系统总结了低硫化和高硫化低温热液矿床的特征。G. Corbett ( 2002) 将低硫化型矿床进一步划分为岩浆弧型和裂谷型两类,然后再根据矿床形成深度和矿物组合将岩浆弧型划分为石英 - 硫化物 Au ± Cu型 ( 如凯利安矿床、拉多拉姆矿床) 、碳酸盐 - 贱金属 Au 型 ( 如安塔莫凯矿床) 、低温热液石英脉Au - Ag 型 ( 如伊迪克里克矿床) 等矿床 ( 表 2) 。这些矿床在形成深度、矿物组成、围岩蚀变等方面都存在较大差异。裂谷型低硫化浅成低温热液矿床,如日本的菱刈,由冰长石 - 绢云母型 Au - Ag矿石组成,形成于岩浆弧或弧后的裂谷环境,它不仅产有石英 - 硫化物 Au ± Cu 型矿体,而且还产有多金属 Au ± Ag 型矿体。
表 2 不同类型低温热液金矿床的主要特征
资料来源: G. Corbett,2002
从矿床空间展布看,上述各类低硫化型低温热液矿床也具有一定的分带性和叠置的情况。一般来说,表 2 中列出的前 3 种低硫化型矿床随时间推移而渐次更替,石英 - 硫化物 Au ± Ag 型矿床产在最深部,靠近斑岩型铜金矿床,其次为碳酸盐 - 贱金属型 Au 矿床,再次为浅成低温热液石英脉型金银矿床。浅成低温热液石英脉 Au - Ag 矿床最靠近地表。例如,在巴布亚新几内亚的莫罗贝金矿田,哈马塔 ( Hamata) 石英 - 硫化物金矿床处在最深部位,希登瓦利 ( Hidden Valley) 、凯里门盖和 “上脊”( Upper Ridges) 碳酸盐 - 贱金属型矿床处在中间部位,伊迪克里克 ( Edie Creek) 富矿的浅成低温热液石英脉型 Au 矿床则是在更靠近地表的部位。此外,凯里门盖矿床显示数百米规模的垂直分带,从石英 - 硫化物 Au ± Cu 型,到碳酸盐 - 贱金属 Au 型,最高部位和侧向为浅成低温热液 Au - Ag矿化型,所有这些矿床都产在一条断层与爆破角砾岩筒边缘的接触部位。
二、地 质 特 征
1. 区域地质背景
从大地构造环境上看,浅成低温热液型金矿床主要产于会聚构造环境,形成于板块俯冲带上盘大陆边缘及岛弧的岩浆弧和弧后岩浆带。智利的高硫化型与低硫化型金矿床表明,它们的形成在构造背景上具有一定的差异。高硫化型矿床形成的构造背景为: 板块垂直俯冲,俯冲倾角中等,区域应力场为弱挤压或扭压性质,板块聚合速度快。而低硫化型矿床形成的构造背景为: 板块斜向俯冲,俯冲倾角较陡,区域应力场为中等,板块聚合速度较快。
大多数情况下,浅成低温热液矿床在空间和时间上与陆相火山岩或次火山岩侵入体有关。一般是中心型到近源型,主要产于中性到酸性火山环境中,还可以产在双峰式火山岩套中,很少产在基性火山岩中。在钙碱性或碱性岩套内也产有重要矿床。总体来说,该类型矿床产在 I 型或 A 型岩浆岩、在某种程度上显示出碱金属富集的岩套中,成因与岩浆岩关系密切,成岩、成矿时代接近。
岩浆岩主要为钙碱性岩或斑岩。与成矿有关的岩浆组分具高钾特征。例如,环太平洋地区浅成低温热液金矿床与钾质火山岩密切相关。与成矿有关的侵入岩对矿床成矿系统的贡献主要取决于岩浆的来源、岩浆分异过程控制挥发组分能力和出溶组分能力 3 个关键因素。
2. 矿床地质特征
( 1) 矿体产状
矿体主要呈条带状脉、复合矿脉、裂隙网脉和席状脉产出 ( 图 1) 。矿体很少能够充满整个脉体构造,沿走向和倾向被不够品位的矿脉和脉石包围。矿化一般形成于较浅的位置,但延深大,可达 500 ~ 1000m 以上,其中美国科姆斯托克、克里普尔克里克矿床垂向矿化范围超过 1km。
对于低硫化矿床而言,矿化以开放孔隙和孔洞充填为特征,通常为陡壁脉、层状脉充填物,并有多期角砾岩化;近地表处为网状脉或浸染状矿化,具体取决于当地赋矿岩石的原生和次生渗透性。
对于高硫化矿床而言,矿化一般为浸染状,或者产在白云母 - 叶蜡石蚀变中,或者产在石英脉中; 开放孔隙和孔洞充填不常见; 矿化通常与前进泥质蚀变有关。
( 2) 蚀变类型
主要蚀变类型有硅化、碳酸盐化、黏土化、冰长石化和明矾石化。不同矿床蚀变类型大体相同,在空间呈现规律性的分带。
1) 硅 化: 硅 化是 浅 成 低 温 热液 金 矿床的 常 见 蚀变。“灰硅石”是隐伏矿体的指示标志。
图 1 智利埃尔印第奥矿床剖面图( 引自戴自希,1990)
2) 碳酸盐化: 碳酸盐化是碳酸盐 - 贱金属 Au 矿床的特征之一。碳酸盐化在空间上常出现分带现象,表现为地壳较高部位以铁碳酸盐为主 ( 菱铁矿) ,到中间部位变为以锰碳酸盐 ( 菱锰矿) 、镁碳酸盐 ( 铁白云石、白云石) 为主,在最深的地壳部位为钙碳酸盐 ( 方解石) 。矿物沉淀在很大程度上起因于上升矿液与重碳酸盐水的混合,后者往往派生于高部位长英质侵入体。
3) 黏土化: 有叶蜡石化、高岭土化、蒙脱石化、伊利石化。虽然黏土化蚀变与矿体没有直接关系,但作为矿体外围蚀变,黏土化蚀变易于识别,是浅成热液矿床勘查的重要标志。对于低硫化矿床而言,水、岩比值高的地区有密集的白云母; 随着温度的降低,黏土化成为主要蚀变,气体蒸发,可以产生泥质蚀变; 它们位于由深部流体产生的蚀变周边或叠加在该蚀变之上。对于高硫化矿床而言,深部矿床中有强烈的叶蜡石 - 白云母蚀变; 浅部矿床中有块状氧化硅核 ( 通过酸淋滤和氧化硅活化而成) ,氧化硅核具狭窄的冰长石和高岭石带,向外是白云母和夹层黏土。
4) 冰长石化和明矾石化: 冰长石化是钾长石的低温变种,是一种典型的低温热液矿物,是低硫化型矿化的标志性矿物,它是金银矿化的矿体定位的重要标志。明矾石化蚀变是近矿蚀变,与矿体关系密切,是高硫化型矿化的标志矿物,指示矿体的主要赋存部位。
( 3) 矿石矿物组合
金、银是主要的矿化元素,一般形成 Au - Ag 组合的矿床,也有可能为 Ag - Pb 组合的矿床。同时,还有较高含量的 Hg、As、Sb 及微量的 Tl、Se 和 Te。Au/Ag 比值范围变化较大,银的含量明显高于金。主要矿石矿物为自然金、自然银、螺硫银矿、含银砷碲硫盐,局部有硫化物的富集。常见方铅矿、闪锌矿,铜常以黄铜矿形式出现,在有些矿床中产有硫砷铜矿、黝铜矿和砷黝铜矿,有些矿床中还产有大量的辰砂、辉锑矿和硒化物。
( 4) 成矿时代与成矿温度
浅成低温热液矿床的形成时代与所处的大地构造演化有密切的关系,成矿时代主要为中新生代。例如,据郭玉乾等 ( 2009) 报道,菲律宾的勒班陀矿床的成矿年龄为 1. 5 ~1. 2Ma,印度尼西亚莱罗基斯 ( Lerokis) 和卡里库宁 ( Kali Kuning) 矿床的成矿年龄为 4. 7Ma,阿根廷的 Agua Rica 成矿年龄为 4. 9 ~6. 3Ma,智利的拉科伊帕和埃尔印第奥矿床的成矿年龄分别为 20 ~24Ma 和 11 ~12. 5Ma。
我国东部地区除台湾的金瓜石金矿形成于更新世外,其余多数浅成低温热液金矿形成于中生代的侏罗纪—白垩纪时期,成矿年龄均在 145 ~ 67Ma 之间,如黑龙江团结沟金矿的成矿年龄为 144Ma、辽宁二道沟金矿成矿年龄为 127Ma、山东七宝山金矿成矿年龄约 124Ma、福建紫金山矿区该型金( 银) 矿床的成矿年龄在 94 ~111Ma 等,20 世纪 90 年代以来,在我国西北地区发现一大批形成于晚古生代的浅成低温热液型金矿床,如新疆阿希金矿床,其成矿时代为 ( 275 ±5) Ma。
低温热液型金矿床的流体包裹体研究表明,成矿温度一般在 200 ~ 300℃,平均温度为 240℃ 左右,盐度一般低于 3% ( NaCl) ( 质量当量) 。
( 5) 矿床空间分带
英国矿床学家 R. H. 西里托 ( 1997) 指出,在火山岩区许多斑岩型铜矿系统高部位多发育有浅成热液贵金属矿脉和含硫砷铜矿块状硫化物矿脉。它们发育在上部泥化蚀变带内,是斑岩型铜矿床系统上部火山岩段的一个组成部分,它们共同组成火山岩区的热液系统。他认为,在低温热液矿床下可能有斑岩型铜矿。这种低温热液系统与斑岩系统在空间上相互套叠。一个典型实例是,菲律宾勒班陀高硫化型浅成低温热液矿床产在远东南斑岩型铜金矿床之上 ( 图 2) 。
图 2 菲律宾勒班陀矿床 ( 浅成低温热液型) 与下伏远东南 ( 斑岩型) 铜金矿床的关系( 引自 A. Jr. Arabis 等,1995)
从成矿作用来看,套叠作用是十分重要的。因为通过两种或更多种矿化环境产物的叠加,会生成新的特大型矿床。套叠作用可导致以侵入体为中心的系统早期沉淀的金属受到热液淋滤,发生再富集。从勘查角度看,这种套叠模型提示我们,在浅成低温热液金矿床的深部,要注意寻找斑岩型矿床。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
关于此类矿床成因,L. J. 布坎南 ( 1981) 对北美西南部 60 多个矿床进行了对比研究,从矿床容矿围岩、成矿时代、裂隙构造、金属垂向分带等 14 个方面,总结了低温浅成热液金矿床的特征,进而提出了墨西哥瓜纳华托矿床综合性浅成热液金银矿床成矿模式 ( 图 3) 。A. 潘捷列耶夫 ( 1988) 曾以加拿大科迪勒拉的浅成热液金—银矿床为例,介绍了该类型矿床的成因模式。在该文中,也引用了L. J. 布坎南 ( 1981) 提出的成因模式。
图 3 墨西哥瓜纳华托浅成火山热液金银矿床成矿模式理想剖面图( 引自 L. J. 布坎南,1981)
该模型示出了浅成热液矿床的垂直和水平矿化分带。在古地表附近是玛瑙和黏土矿物,向深处变为无矿方解石,然后是石英和方解石,再向下是石英、方解石、冰长石和贵金属,最后在更深层位上变为石英、冰长石和贱金属。上部贵金属和下部贱金属之间的分界面是流体周期性的沸腾面。沸腾作用形成爆破的角砾,在断裂附近形成细脉和网脉,从而形成一个处在沸腾面以上的漏斗状构造系统,及由下部大脉构造和上部小脉、网脉组成的构造体系。在这个界面上,CO2、H2S 为蒸气相,剩余流体中 pH 值升高,温度略有降低,氧逸度略升高。由于发生沸腾作用,首先是贱金属沉淀,然后是银的硫化物沉淀,最后是金的沉淀。由于断裂系统的周期性裂开,引起周期性的沸腾,并在静水压力条件所允许的深度以下引起矿物沉积,从而在矿床内形成角砾岩化和条带状矿脉充填。这个模式将矿物分带、蚀变分带与矿床成因有机地结合起来。
R. B. 伯杰 ( 1983) 曾对此类矿床的成因提出了 3 种模式: ①热泉沉积模式,该模型认为贵金属是在热液系统的近地表部分沉积的,这一部分的热液系统在地表的表现形式是热泉、喷气孔和间歇喷泉,矿化作用发生在喷口之下很浅的地带和/或在角砾岩内; ②叠置对流模型,该模型认为贵金属是在较冷的地表腔与热液腔界面上或沿界面沉积的,形成侧向分带; ③封闭对流腔模型,由于垂向对流,贵金属沿连续的垂直带沉积。
近年来,Heinrich ( 2004) 、Jones 等 ( 2005) 等先后提出了等温退缩 - 蒸气收缩模式和蒸气冷却式。这两种模式思路基本一致,认为深部熔融的岩浆释放出富含 Au、Cu 等成矿元素的岩浆流体蒸气,这些蒸气分离出少量的富含 FeCl2卤水和大量低盐度的富含 H2S、SO2、Cu、As、Au 等水蒸气,在随后的冷却收缩过程中高温蒸气中的硫铁比值增大,黄铁矿沉淀,形成贫铁富硫的液相流体,这种低盐度的岩浆热液流体能在较低温度下携带高浓度的 Au 至浅成低温环境。这些流体携带金属物质,沿构造通道或岩相界面侧向迁移,由于发生流体沸腾,岩浆流体与大气降水混合,Cu、Au 等沉淀,从而形成浅成低温热液矿床。
G. Corbett ( 2002) 建立了低硫化型和高硫化型浅成低温热液型金矿床产出的构造环境、成矿流体的演化模式,以及各亚类矿床的空间相互关系 ( 图 4) 。
低硫化低温热液 Au - Ag ± Cu 矿床的发育源自于近中性的稀释流体,这种流体主要为热液循环单元内的天水,通常受相当大深度处的矿源侵入岩的驱动。因此,低硫化矿床一般主要发育在被活化的扩容构造环境,其常见特征主要是由多次热液矿物沉积事件构成的条带状矿脉。有些矿物沉积事件主要源自于岩浆来源的含金流体,在深部循环的天水携带有岩浆组分时,会导致低品位金矿化的形成,而在浅部循环的天水有时是无矿的。地下水系统可能会向下涌入热液系统,或者是与热液循环单元相互作用,成为矿质淀积过程的一种重要特征 ( 图 4) 。
图 4 低硫化型与高硫化型浅成低温热液型金矿床产出的构造环境与成矿流体的演化( 引自 G. Corbett,2002)
2. 找矿标志
关于浅成低温热液矿床的找矿模型与标志,国外有众多文献论述,这里以戴自希 ( 1990) 的资料为基础,进一步总结此类矿床各类找矿标志。
( 1) 地质构造找矿标志
1) 从整个环太平洋构造 - 成矿域来看,无论是高硫化型还是低硫化型的浅成低温热液矿床,它们所处的地质构造部位大体相同。浅成低温热液金矿床往往产在岛弧和大陆边缘环境。根据现代火成岩的分布及其类型,可以识别出早先的汇聚板块的边缘或岛弧环境。
2) 浅成低温热液矿床往往与火山活动形成的火山机构和由火山作用形成的构造有关,常常形成于破火山口环境中,因此,在区域勘查中要注意古火山机构的识别,尤其是火山中心、破火山口、火山洼地、火山穹窿等。
3) 由于破火山口往往有火山角砾岩筒,矿体产在破火山口中的角砾岩带或破火山口周边的放射状及环状断裂中。这种破火山口在地貌上常形成低平火山口,并且被季节性湖泊所占据。
4) 多数浅成低温热液矿床是在浅部形成的。因此,在已知深剥蚀地区的远景不大。剥蚀深度可以根据保存下来的火山岩范围和侵入体的性质及规模估算出来。根据矿脉充填类型和充填程度、蚀变类型和蚀变强度、流体包裹体的成矿温度,可以推测矿体在现代地表以下的深度。
( 2) 基底找矿标志
中、新生代火山岩层之下的基底地层是控矿的重要因素之一。因此,能否形成浅成低温热液矿化的主要因素不是火山岩的分布,而是地表以下的深部侵入体的分布。一般认为,基底地层为金矿化提供了有利的条件。一是地层含金性为金矿化提供部分金的来源; 二是基底的张性断裂、裂隙为矿液运移和沉淀提供了良好的场所。例如,在日本菱刈金矿床,新第三纪火山岩之下的基底为白垩纪至老第三纪,主要为黑色页岩和砂岩组成的四万十群。原来只考虑在新第三纪安山质凝灰岩中勘查此类矿床,后令人惊奇地在四万十群中发现高品位矿脉,并在四万十群与安山岩类不整合面上赋存富矿。由于基底突起所产生的 NEE 向裂隙,导致热液流入,而基底突起的原因是侵入体斑岩岩浆所致。因此,在寻找此类矿床时,在大面积火山岩中要有基底的出露,并在其界面附近基底有隆起带和构造窗,以及基底上的火山构造洼地,尤其是火山洼地内,带有隆起结晶基底的上升断块的边缘部分,找矿远景较大。
( 3) 岩石学找矿标志
1) 偏酸性的火山岩 ( 安山岩和英安岩类) 发育的地区,地热系统发育,岩浆活动为热液活动提供了热源,促进热液的对流循环,并把岩浆组分带到热液系统中。国外大量研究表明,富碱的火山岩往往具有相同的地球化学特征,即具有异常高的氧逸度和富含挥发分。因此,应当确定区域陆相火成岩区的范围,即火山岩和侵入岩,其中钙碱性火成岩区远景最大。
2) 浅成低温热液矿床在空间上往往与隐爆角砾岩有关。它是次火山作用的产物,形成于次火山岩岩枝顶部,依据岩石破碎程度和成分不同,可以划分为爆破中心带和爆破外侧破碎带。中心带角砾圆滑且粒径小,成分复杂,胶结物含量多于角砾成分,表现为基底胶结,角砾岩多出现硅化蚀变和重结晶现象。金及金 - 银矿化多与爆破中心有关,矿体形成于爆破中心,爆破外侧破碎带角砾多为围岩角砾,成分较为单一且粒径较大,角砾棱角清楚,胶结物较少,金及银多金属矿化多发生在外侧破碎带中,矿体多呈脉状和网脉状 ( 郭玉乾等,2009) 。
( 4) 蚀变找矿标志
浅成低温热液矿床的蚀变较为常见,范围较宽,单凭某种蚀变很难准确地确定矿化范围。但低pH 值蚀变矿物组合的分布范围与下伏矿体的大小成正相关。据此可以确定矿化远景的范围。其中,矿物组合包括下列某几种或全部矿物: 明矾石、绢云母、伊利石、冰长石、高岭土以及其他黏土矿物。这些矿物在矿体周围形成一个晕圈。例如,在墨西哥瓜纳华托地区,裂隙附近的低 pH 值蚀变矿物组合,包括伊利石、蒙脱石和埃洛石,向外过渡为绢云母、伊利石和蒙脱石。
( 5) 地球物理找矿标志
1) 浅成低温热液金矿床形态变化多端,从细脉状到大的浸染型矿床,所处的地质环境亦多种多样。因此,浅成热液金矿的地球物理特征范围较宽。伴随着矿床的热液蚀变作用常常引起岩石物性的明显变化。例如,磁化率和剩磁减弱。一般情况下,因钾的含量增加使放射性强度增大,电阻率的变化可达两个数量级,密度的增加或减小取决于围岩和蚀变作用的性质 ( R. J. Irvine 等,1992) 。
2) 航磁测量对圈定控制浅成热液金矿位置的主构造是有效的,也可探测出由热液蚀变作用而导致磁性破坏所引起的磁力低值异常。放射性测量可探测伴随着热液蚀变而产生钾的富集。滤波和图像处理方法对增强磁测和放射性数据以揭示细小构造和蚀变系统尤其有用。地面地球物理方法对圈定钻探靶区起着重要作用。井中重力测量有助于圈定主构造、基底隆起和蚀变带。埋藏的良导蚀变系统可由电阻率方法、电磁法及大地电磁法确定。
3) 从矿床发现过程来看,地球物理方法在矿体的定位中发挥了作用,其最有效的方法是 CSAMT和电阻率法。例如,日本菱刈金矿床的主要标志为: ①低电阻、高重力异常区; ②矿脉上部的黏土化蚀变、基底隆起和不整合面附近的破碎带及热泉。其中,地球物理方法在该矿床发现中起着关键的作用。
( 6) 地球化学找矿标志
1) 在区域上,与蚀变作用有关的常量元素 ( K、Na、Ca、Mg、Si) 地球化学标志,可圈定大范围的热液蚀变带,与金有关的元素可有效地圈定潜在矿化的热液系统。
2) 水系沉积物测量、土壤测量及大样可堆浸金方法 ( BLEG) ,都存在 Au、As、Sb、Hg 等元素的异常。在一些矿床中,明显存在汞的异常 ( 如印度尼西亚的凯利安金矿) 。
3) 矿床矿物和原生晕具有垂直分带性 ( 表 3) ,Hg、As、Sb 为典型矿床前缘晕元素,Mo、W、Co、Ni 为典型矿床的尾部晕元素。
表 3 高硫化型和低硫化型金 - 银矿床矿物地球化学晕的某些特点
资料来源: В. Б. Чекваидзе 等,2006
4) 近年对日本菱刈矿床的研究表明,矿体周围的蚀变岩明显存在氧同位素的分带现象,全岩氧同位素分区和石英脉的填充矿化有关 ( B. E. Taylor,2007) 。据称,氧同位素分带有可能延伸到地表,有时可延伸到盲矿体之上 200m,从而可能有效地指示深部矿化的部位。
( 7) 其他标志
从矿床空间分布来看,套叠模型揭示了斑岩型铜金矿床与浅成低温热液型金矿床的空间关系,同时将两者的成因统一起来 ( P. C. Eaton 等,1993; R. H. 西里托,1997) 。在寻找以侵入体为中心的矿化系统时,必须考虑这种套叠模式,尤其在勘查高硫化的低温热液矿床时更应注意。套叠作用的野外证据有: ①斑岩侵入体和 ( 或) 晚期岩浆玻璃质石英网状细脉 ( 最初是作为钾硅酸盐矿物组合的一部分) 上叠加有高级泥质蚀变矿物组合和高硫化矿物组合; ②保存有火山残余物,例如,在智利不少地区容易识别出扇形塌陷。在野外缺少地貌证据的情况下,岩屑崩落和 ( 或) 由此形成的含矿蚀变和矿化岩块的爆发产物表明,扇形塌陷影响含矿化套叠的热液系统的上部。
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