成矿时代与成矿模式

成矿模式~

成矿模式是矿床成因和控制因素的集中反映，是建立在对成矿物质来源、流体来源、成矿与构造-岩浆-热事件的时空关系研究基础上对成矿作用所作的高度概况和提炼，由于对绿岩带金矿床成矿物质来源、流体来源、成矿构造背景等的看法不同，因而相应的成矿模式也就相互有别。如TTG岩浆热液模式（Burrows和Spooner等，1986,1990,1991）；侧分泌模式（Boyle,1979;Groves等，1985;Powell等，1991;Phillips,1993）；多阶段模式（Goldwin,1984;Hutchinson,1978,1993）；大气水循环模式（Henley,1985;Nesbitt,1988）；麻粒岩化模式（Cameron,1988;Card,1989）；克拉通化模式（Colvine,1989;Foster,1993）；橄榄粗玄岩（包括煌斑岩、高钾钙碱性火成岩）模式（Rock等，1989）；地壳连续系列模式（Groves等，1992,1993）；陆-陆或弧-陆碰撞模式（Wyman等，1988;Ker-rich等，1990,1992;Hoffman,1991）；（造山带）滞后热反弹模式（Hodgson等，1989）等。国内对绿岩带金矿成矿模式的争议也颇多，其中又以成矿时代所引发的争议最为突出，已提出的成因模式有变质热液说、岩浆热液说、多期多阶段说、混合成矿说、液态矿源层说和地体拼贴说等。
根据上述对金成矿问题的讨论，我们对绿岩带金矿床提出下列成因模式（图2-20）。

图2-20　绿岩带金矿床成矿模式示意图

1—地幔岩石圈；2—老基底（或古陆核）；3—变超镁铁质、镁铁质火山岩；4—变镁铁质-安山质火山岩；5—变长英质火山岩-沉积岩；6—片麻状TTG;7—钾质花岗岩；8—煌斑岩、基性、超基性侵入岩（脉）；9—剪切带；10—脆性断层；11—变质热液（包括麻粒岩化热液）；12—深源岩浆热液；13—深熔岩浆热液；14—地表水；15—金矿体；16—软流圈，板底垫托岩浆
（1）在早前寒武纪古陆核的边缘活动带或类似现代洋弧-弧后-大陆弧环境形成了厚大的以镁铁质火山岩为特征的绿岩建造，将地幔中的金带至地表形成了金的初始富集和同火山喷气-沉积作用的块状硫化物伴生型金矿床。
（2）与绿岩带造山运动（变形变质作用）相关的深部流体或岩浆上升将深部的金带至上地壳，同时由于深部热液上升或造山带热反弹引起了造山带内部的增温或地温梯度增大，进而引发了中上地壳内的变质脱水、部分融熔和大气水、同生水的循环，将绿岩带内的金“洗出”，各种不同来源的流体充分混合、交换、均一形成了含金流体，沿剪切带运移，在韧-脆性过渡带由于物理化学条件的改变而发生沉淀。浸染型金矿床多受顺层的剪切带控制，其构造动力学背景以层间滑脱或拆离为特征。金的沉淀可能与有利的地球化学圈团和构造扩容空间有关，脉型金矿床的产出受切层的剪切带控制，以走滑或斜滑的构造运动矢量为特征，金的沉淀主要与构造扩容、水力压碎及氧化还原条件的明显变化有关。

尚家庄辉钼矿Re-Os同位素模式年龄为（115.5±1.6）～（117.6±1.6）Ma，平均年龄为（116.4±1.6）Ma，显示成矿年代为中生代白垩纪早期。荣成冷家钼矿成矿年龄为（113.5±1.6）Ma，与丁正江等（2013）测得的围岩（黑云二长花岗岩）的岩浆锆石U-Pb加权平均年龄（113.4Ma±1.8Ma）高度吻合。
大邓格金多金属矿床的伟德山花岗岩崮庄岩体K-Ar同位素年龄为113Ma，同样位于苏鲁造山带的威海范家埠金矿成矿年代为120Ma左右，与华北克拉通岩石圈减薄的峰期时间一致，表明苏鲁造山带的金及有色金属矿成矿受岩石圈减薄的构造背景控制。因此，大邓格金多金属矿床的主成矿年代为白垩纪，与伟德山花岗岩的形成时代一致，大致形成于113Ma左右。
胶东中部的牟平—乳山成矿带上最大的金矿——乳山金矿（即金青顶金矿）含金石英脉中锆石SHRIMP U-Pb年龄为（117±3）Ma，牟平邓格庄金矿绢英岩Rb-Sr全岩等时线年龄为（118±9）Ma，与胶东中东部钼、铜、铅锌多金属矿成矿时代一致。
最新的石英包裹体Rb-Sr法和单矿物Ar-Ar法测得的焦家金矿年龄集中在（124±1）～（120.2±0.2）Ma之间。宋明春等（2010b）对比前人关于胶东地区金矿成矿时代，指出近年来采用高精度方法（Ar-Ar、SHRIMP U-Pb）对成矿期的绢云母、流体包裹体、石英、锆石的年龄测试结果更能客观集中地反映金成矿的真实年龄，并指出胶东金矿成矿年龄在121.3～113.5Ma之间。
伟德山花岗岩同位素年龄测试结果多在135～85Ma之间，且集中于127～105Ma，同样说明伟德山花岗岩主体形成于早白垩世。
上述对胶东钼矿、多金属矿、金矿成矿时代的研究和伟德山花岗岩成岩时代的研究表明，胶东大规模金矿成矿时代与钼-铜-铅锌多金属矿成矿时代相符，与伟德山花岗岩的主成岩时代一致（120Ma左右），与这一时期胶东地区构造机制转换、岩石圈减薄和幔源岩浆活动有关。
胶东中生代花岗岩类侵入岩多形成于侏罗—白垩纪，主要包括四种类型：陆壳重熔型玲珑花岗岩，形成于160～140Ma（苗来成等，1998）；壳幔混合型郭家岭花岗岩，形成于130～126Ma（Wang L G et al.，1998；罗镇宽等，2002）；壳幔混合型伟德山花岗岩，年龄值范围多在135～85Ma之间，集中于127～105Ma；碱质A型崂山花岗岩，年龄值集中于115.4～90Ma（宋明春等，2003）。由此可见，金及有色金属矿的同位素年龄略晚于郭家岭花岗岩年龄，略早于崂山花岗岩年龄，位于伟德山花岗岩年龄值高峰段范围内（图8-2）。

图8-2 胶东地区金及有色金属矿与侏罗—白垩纪花岗岩形成时代序列轴

5.1.5.1 成矿时代

（1）地质依据

依据基础地质资料分析和研究认为，区内金矿床的主成矿期应为中生代白垩纪。其依据如下：①金矿床产于沂水-汤头断裂主裂面下盘的糜棱岩化碎裂岩和花岗质碎裂岩中，碎裂岩的形成时代与中生代沂水-汤头断裂的强烈活动时间相一致，即白垩纪。②金矿的形成与中生代岩浆活动关系密切，在龙泉站金矿ZK101孔中见有蚀变的闪长岩，其岩石类型与铜井岩体相似，为中生代岩浆活动的产物，区内金矿的形成应在岩体形成之后。

（2）K-Ar同位素年龄特征

本区金矿成矿过程中，钾长石化是一种重要的蚀变矿物，也是判别矿化强弱的重要指示矿物。在本次课题研究中，对区内的金矿成矿时代采取了K-Ar同位素测年样，选择龙泉站金矿、南小尧金矿和牛家小河金矿石中的钾长石矿物，送中国科学院矿产资源研究所同位素室，测定本区金矿蚀变成矿年龄。使用仪器：MM5400静态真空质谱仪；测试条件：样品在1500℃左右熔化的同时，加入准确定量的³⁸Ar稀释剂测定混合稀释后的同位素比值（⁴⁰Ar/³⁸Ar）_m和（³⁸Ar/³⁶Ar）_m，求出样品的放射性成因⁴⁰Ar，再根据样品的K含量计算其年龄。原始测试数据列于表5-22中，测试结果见表5-23。结果表明：本区金矿的形成应在中生代白垩纪。南小尧金矿产于近东西向断裂中，年龄与龙泉站金矿差距较大，可能暗示近东西向断裂及其中的矿床形成时间较晚。

表5-22 K-Ar法年龄测定结果

表5-23 成矿年龄结果

另据中国地质大学、山东沂南金矿、山东地矿局地质八队1992年《铜井金场矿田成矿规律与成矿预测》研究，沂南县铜井地区次火山岩的全岩及单矿物20件K-Ar测年数据主要在110～126 Ma间；另外有一组Rb-Sr等时线年龄为113.4 Ma，亦可为本区金矿的形成时限提供佐证。

（3）单颗粒锆石微区U-Pb年龄特征

1）样品采取、加工与制备。对沂沭断裂带内的沂南金矿、南小尧金矿和石埠岩体采集了单颗粒锆石微区U-Pb年龄样。南小尧金矿样品采自南小尧金矿深30 m处，矿石为黄铁矿化硅化闪长岩质碎裂岩，在碎块的边部，集中有粒度1～2 mm较大的黄铁矿，而在碎块内部黄铁矿粒度较小，为0.005～0.5 mm的黄铁矿。沂南金矿样品采自目前采出的金矿石，为黄铁矿化硅化闪长岩，石埠岩体为二长花岗岩。

对所取矿石破碎到40目后进行粗淘，再经过精淘后对样品进行强磁选、电磁选和重液分离。对重矿物在双目镜下挑选单颗粒锆石10 g，经磁法和密度分选后、淘洗、挑纯，然后将锆石样品和标样一起用环氧树脂固定于样品靶上，样品靶表面经研磨抛光，直至锆石新鲜截面露出。对靶上锆石进行镜下反射光、透射光照相后（图5-12，图5-13），进行CL 分析。样品在西北大学大陆动力学国家重点实验室做单颗粒锆石微区U-Pb年龄测定。

图5-12 南小尧金矿NX03T-5中锆石透射光图像

2）测试条件及测试精度评述。LA-CPMS法单颗粒锆石微区U-Pb年龄测定是在西北大学大陆动力学国家重点实验室的Agilent 7500型ICP-MS和德国Lambda Physik公司的ComPex102 ArF准分子激光器（工作物质ArF，波长193nm）以及MicroLas公司的GeoLas 200M光学系统的联机上进行的。激光束斑直径为30 μm，激光剥蚀样品的深度为20～40 μm。实验中采用He作为剥蚀物质的载气，用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM 610进行仪器最佳化，采样方式为单点剥蚀，数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式，每完成4～5个测点的样品测定，加测标样一次。在所测锆石样品分析15～20个点前后，各测两次NIST SRM 610。锆石年龄采用国际标准锆石91500作为外标标准物质，元素含量采用NIST SRM 610作为外标，29Si作为内标。测试条件及分析精度符合有关质量要求。

图5-13 沂南铜井金矿YNG中锆石透射光图像

3）分析方法。锆石样品靶的制备，首先将锆石单矿物粘在双面胶上，然后用无色透明的环氧树脂固定^［194］，待环氧树脂充分固化后抛光至锆石露出一个平面，但无需镀金。样品靶的大小可以根据激光剥蚀池的大小而定，可以将数个锆石样品和标准锆石样品粘在同一块样品靶上，以提高激光剥蚀池的空间利用率^{［208，209］}。

锆石U-Pb年龄测定在ICP-MS带有动态反应池（DRC）的四极杆ICP-MS Elan6100DRC，该仪器可在标准模式和DRC模式下运行^［209］。激光剥蚀系统为德国GeoLas 200M光学系统，它具有如下优点：在样品表面形成近乎完美的平顶斑束；对不同斑束可以提供相同的能量密度；对极难剥蚀的高透明度物质如石英、碳酸盐和氟化物等可进行可控剥蚀^［210］。激光斑束直径可在4～120 μm内变化，单脉冲能量可达210 mJ，最高重复频率20 Hz，平均功率4 W。经光学系统匀光和聚焦，能量密度＞28J/cm²，当样品或矿物较容易剥蚀时可通过降低激光高压或者调节衰减器来降低能量密度。

实验中采用He作为剥蚀物质的载气。用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NlsTsRM610进行仪器最佳化，使仪器达到最高的灵敏度、最小的氧化物产率、最低的背景值和稳定的信号。采样方式为单点剥蚀，数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式进行^［195］。

LA-CPMS进行锆石定年的灵敏度和信号稳定性将直接影响最终同位素比值的误差，因此仪器参数优化将直接影响最终的结果，利用深紫外激光易于为样品吸收并且能量较高的优点，在优化仪器各个参数后，本研究中40 μm的激光剥蚀斑径条件下，²³⁸U的灵敏度一般大于800 cps/μg·g^-1，而一般的锆石样品中²³⁸U的含量＞50 μg/g，从而得到²³⁸U的信号＞40000 cps，四极杆质谱测定此强度能够得到准确度和精度都较好的结果^［192］。

4）锆石U-Pb同位素年代测试结果。从南小尧金矿矿石中分选出的锆石多为自形中长柱状，相应透射光图像显示，锆石发育环带结构（图5-14，图5-15），属岩浆结晶成因锆石，但常见锆石发育深灰色边缘，构成核-幔结构。本次研究采用激光探针质谱（LA-CPMS法单颗粒锆石）技术完成了30个锆石测点的U-Pb同位素年龄测定工作，测定数据结果见表5-24，由图5-16、图5-17可见，测年数据95%的平均值集中于（2435±11）Ma。在图5-18、图5-19中显示，锆石测点集中于谐和线上，相应的²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄加权平均统计年龄为（2438±13）Ma和（2503±54）Ma，此年龄可以代表了岩石的形成年龄，也就是说，赋矿岩石二长花岗岩的形成时代为新太古代晚期或古元古代早期，是区内大陆地壳增生和克拉通化完成时期，这一构造-热事件在区内表现非常强烈，这与区内基础地质资料所获得的证据相吻合；而下交点（116±20）Ma和（99±7）Ma，则可能为后期热事件的改造年龄，它代表了区内后期强烈热事件的历史记录，因为这一年龄特征正是白垩纪火山-岩浆活动最强烈时期，也是沂沭断裂带强烈活动时期。

图5-14 南小尧金矿中锆石阴极发光图像

图5-15 沂南铜井金矿中锆石阴极发光图像

5）地质意义讨论。本次研究对南小尧金矿矿石中的锆石进行U-Pb同位素年龄测定，其结果显然是古元古代形成的侵入岩，（2438±13）Ma基本代表了岩体的年龄，而该岩体的变质变形特征也表明其是古老的岩体。但是，从区域成矿上分析，金矿的形成与中生代岩浆活动关系密切^{［211，212］}，作者在研究该区金矿成矿时代时，对龙泉站金矿、南小尧金矿和牛家小河金矿石中的钾长石矿物进行K-Ar法测定，其年龄值分别为（141.92±2.06）Ma、（94.29±1.38）Ma、（95.92±1.40）Ma，本区金矿的形成应在早白垩世中-晚期^［212］。另在沂南县铜井地区测定的20件全岩及单矿物K-Ar测年数据，年龄值在110～126 Ma之间，另外有一组Rb-Sr等时线测年数据为113.4 Ma^［6］。而本次研究锆石U-Pb同位素年龄测定中下交点的年龄值为（116±20）Ma，可能代表了区域成矿的大致时限，亦与上述成果中的年龄基本一致，这与胶东金矿的研究成果有相似之处^［213］。

图5-16 样品NX03中锆石表面年龄频谱图

图5-17 YNG中锆石表面年龄频谱图

表5-24 南小尧（NX03）铜井（YNG1）金矿激光探针质谱锆石U-Pb同位素年龄测定结果

续表

续表

5.1.5.2 成矿阶段

根据蚀变矿物特征及其穿插关系，区内金矿的成矿作用大致可划分为4个成矿阶段：

A.石英-黄铁矿阶段：主要生成矿物为石英、黄铁矿等，是早期的矿化，但矿化较弱。

B.石英-绢云母-黄铁矿阶段：主要生成矿物为石英、绢云母、黄铁矿等，该阶段使糜棱岩质碎裂岩普遍发生黄铁矿化、绢云母化蚀变，形成黄铁矿化、绢英岩化蚀变，但金矿化微弱。

图5-18 南小尧金矿（NX03）激光探针质谱法锆石U Pb同位素年龄谐和图

C.金-石英-多金属硫化物阶段：该阶段生成的矿物成分复杂，以黄铁矿、石英为主，其次有黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、银金矿、自然金等，其中石英呈圆粒状、不规则状，大部分具塑性流动构造。黄铁矿多呈自形-半自形粒状、浸染状分布，部分聚集成细脉状；金矿物与多金属硫化物大多沿黄铁矿的裂隙或晶隙分布。

图5-19 沂南金矿激光探针质谱法锆石U-Pb同位素年龄谐和图

D.碳酸盐化阶段：是晚期矿化阶段，该阶段形成的矿物主要为方解石脉和黄铜矿物，其中碳酸盐矿物多呈细脉状产出，黄铜矿多为自形晶，呈团块状、脉状产于方解石脉中。

5.1.5.3 成矿模式

根据上述成矿作用和成矿物质来源的分析，以基础地质矿产资料为主要依据，对区内金矿的成矿模式提出如下设想。

1）太古宙时期，来自地幔（或地核）的携带丰富金质的中-基性岩浆的强烈喷发，形成了以中-基性喷出岩为主的火山岩建造——泰山岩群初始矿源层，它具有类绿岩带的性质。

2）发育于太古宙-古元古代的多期区域变质作用，尤其是新太古代晚期第一幕变质作用，形成北东东向展布的热背斜（麻粒岩相带），它在从高能带向低能带迁移过程中，不断淬取泰山岩群（矿源层）中的成矿物质，在泰山岩群中沿轴面片理及低压扩容空间充填成矿，形成变质热液型金矿。晋宁期的碰撞造山作用及岩浆活动，不仅产生了广泛的韧性剪切变形，而且是区内金矿的初始定型。

3）中生代燕山早期，由于沂沭断裂强烈活动，使区内形成了系列北东向断裂构造，同时存在有广泛的构造-岩浆热事件，整个隆起区再度大规模活化。以中酸性成分为主的岩汁上涌对元古宙二长花岗岩等进行了广泛的交代、改造作用。中生代岩体沿袭活化的东西向基底构造的侵位使区内的热事件达到高峰，它足以使矿源层和衍生矿源岩内的金质发生活化、迁移。在岩浆演化过程中，挥发组分逐渐增多，金质与挥发组分、碱质（K、Na等元素）等形成易溶络合物而进入流体相。在温度、压力等一系列物理、化学作用影响下，含矿热液总是由高能带部位向低能带部位迁移，在已形成的北东向脆性断裂及裂隙中沉淀、富集形成金矿床。当含矿热液流经宽大的构造破碎带时，由于天水的加入加速了金质的沉淀，形成了规模较大的破碎带交代型（蚀变岩型）金矿；而当充填于构造裂隙时，则形成规模相对较小且富的金矿（石英脉型）；在中酸性岩体与灰岩接触处则形成矽卡岩型金矿（接触交代型）。随着时间的推移，含矿热液表现为由岩浆水向大气降水漂移。

图5-20 沂沭断裂带金多金属矿区域成矿模式图

4）经过燕山早期强烈活动后的短暂松弛，至燕山晚期构造活动再度强烈，大规模的火山喷发、岩浆侵入东山再起，而在区内则主要表现为沿东西向和北东向断裂交汇处形成小规模的火山喷发及潜火山侵入作用，深源的金质再次被带至地壳浅部，成矿物质多沿已存的断裂运移，对早期的金矿床进一步叠加，而在同熔岩浆-火山活动区则形成独立的金矿——潜火山热液型金矿（五莲七宝山式）。同时，沿断裂构造形成了铜、铅锌等多金属矿床，至此结束了沂沭断裂带内生金矿和多金属矿的成矿过程。其成矿模式可用图5-20来简略地表示。

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上高县13870752680： 确定成矿时代的方法有哪些? - ？
曹剂三九：[答案] 首先确定成矿作用是什么,然后判断哪种作用时代可以代表成矿时代,最后用同位素地质测年法确定年龄,一般用U-Th法,或U-Pb法,半衰期长. 比如岩浆成矿作用时代自然是岩浆活动时间了;沉积成矿作用大约可以认为是沉积岩年龄. 复杂的是热...

上高县13870752680： 铊能否与水起化学反应? - ？
曹剂三九： 熔点为304 ℃,沸点为1 457 ℃,密度为11.85 g/cm3(20 ℃).软的银白色金属,在潮湿的空气中容易失去光泽,跟蒸汽反应生成TlOH,受酸作用,跟HNO3反应迅速.因有毒,很少应用,但仍用于特种玻璃中

上高县13870752680： 铊的化学用处是什么啊?？
曹剂三九： 铊,分散稀有元素, 其地球化学参数与钾、铷相近,能以类质同象形式进入含钾矿物中,从而表现出亲石特征.同时又具有亲硫性,常以伴生组分广泛出现在汞、砷、铜、铅、锑、铁、锌、银、金、锡矿床中.虽然自然界中铊多呈分散状态存在...

上高县13870752680： 矿床成矿特点是指什么 - ？
曹剂三九： 矿床地质特征 成矿流体特征 与成矿有关的地层、构造、岩浆岩特征 成矿时代 成矿构造背景 诸如此类……

上高县13870752680： 请问研究矿床的成矿时代有哪些办法? - ？
曹剂三九： 1、可以用地球化学的方法:根据矿床中一些放射性元素的衰变规律及其半衰期反推,计算得到矿床的成矿年代; 2、可以用地质的方法:内生矿床,可以根据岩体的产状、岩体与地层的接触关系、岩浆侵入的地层判断岩浆和沉积岩层哪个先形成,从而得知岩体侵入的年代;外生矿床,也可以根据矿床赋存和接触的地层判断它形成于哪个时代.因为地层都是已知了形成时间的.通过比较时间的先后就可以得知矿床的形成时代.

上高县13870752680： 请问研究矿床的成矿规律要从哪些方面进行研究?？
曹剂三九： 首先从成矿规律的概念来看,它指矿床形成的空间关系、时间关系、物质共生关系及内在成因关系等的总和.那么,实际上研究成矿规律主要要研究矿床的成矿区域、成矿时代和成矿系列.

上高县13870752680： 金矿选矿设备,选金设备,选金矿设备 - ？
曹剂三九： 金矿的采选: 开采金矿床的类型金矿资源主要分两大类:一类为脉金矿,矿床大多分布在高山地区,由内力地质作用(主要是火山作用、岩浆作用、变质作用)形成,脉金矿又称山金矿、内生金矿. 另一类为砂金矿,由山金矿露出地...

上高县13870752680： 变质矿床的形成、作用和类别(三千字左右) - ？
曹剂三九： 变质矿床-基本概念 变质矿床是指在变质地区,因受区域变质作用影响使成矿物质富集而形成的矿床,以及原有矿床经受强烈的区域变质,成为具有另一种工艺性质的矿床.由内生作用或外生作用形成的岩石或矿石在遭受变质作用时,由于地质...

上高县13870752680： 研究成矿规律的意义是什么? - ？
曹剂三九： 成矿规律既是进行成矿分析的向导,又是成矿分析的结晶,它对预测找矿工具有重要的指导作用.谢谢~~

上高县13870752680： 生命起源的概括 - ？
曹剂三九： 关于地球生命起源有这样几种理论:1、原始海洋起源说,这个学说是现在支持最多的,其中米勒实验是最有力的证据,米勒模仿原始大气的成分,通过火花放电在模仿的原始海洋中发现了小分子氨基酸,这些小分子有机物在原始海洋中或许是...