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黔西南卡林型金矿的成矿机制及成矿预测

聂爱国  
【摘要】: 中国西南地区广布的峨眉山玄武岩是目前国际地学界公认的我国唯一的火成岩省。它的形成与特殊的地幔动力作用过程——峨眉地幔热柱活动有关。峨眉地幔热柱活动及成矿是一个前沿性的研究课题,也是近年来地学工作者研究的热点问题之一。 作为滇黔桂金三角主体的黔西南卡林型金矿是当前中国较有代表性的卡林型金矿。许多部门及学者运用多种研究手段和技术对它进行较为深入地研究,取得较大的研究成果;但目前还没有人真正地将峨眉地幔热柱活动与黔西南卡林型金矿的成因有机地结合起来,对峨眉地幔热柱活动是如何影响卡林型金矿的区域成矿背景、如何诱发热水、如何产生成矿物质、热水沉积作用如何导致金矿床的形成具体过程等等深层次问题,目前国内外研究较少。同时,热水沉积成矿作用在地球上是否具普遍性、整个热水沉积成矿作用的驱动力是什么、成矿流体的来源和如何运移等这些问题至今矿床学界还没有得到令人信服的解释。本论文以黔西南卡林型金矿床为例,研究在峨眉地幔热柱作用下,黔西南卡林型金矿床集中区(简称矿集区)金矿的形成过程,通过峨眉地幔热柱活动形成卡林型金矿床的机制研究,将对上述问题给予一定的解释和回答。 峨眉地幔热柱是中国典型的地幔热柱之一。据地震层析成像编制的地幔热柱三维速度结构图,揭示了峨眉地幔热柱在50~450km深度上为一复合低速柱,由若干个呈“梅花状”分布的次级亚热柱组成。其初始地幔热柱蘑菇状头部直径约1000~1500km,尾部区位于攀枝花一带,直径约250km。这一复合低速柱反映了峨眉山地幔热柱的纵向与横向不均匀性和多级演化特征。活动期为晚古生代至新生代早期。岩浆活动总体演化由基性到酸性,由喷发到侵入,由海相到陆相,物质从幔源到壳幔混合来源。裂谷作用由泥盆纪至三叠纪,从南东向北西依次开裂迁移演化。 伴随峨眉地幔热柱构造作用出现的基性-酸性岩浆活动,始于晚古生代泥盆纪,大规模发育于晚古生代二叠纪至整个中生代,可延续到新生代早期。其中,早期阶段(晚古生代)以基性岩浆大规模喷发活动为主,晚期阶段(中生代-新生代早期)以酸性及碱性岩浆大规模侵入为主,伴随少量的基性-超基性岩浆侵入活动。这种由基性到酸性和碱性的岩浆演化,共包括大约7个活动时期。根据峨眉地幔热柱活动特殊性,结合峨眉地幔热柱活动时期,以及峨眉地幔热柱区域成矿的具体特点,通过系统研究和对比,将峨眉地幔热柱活动区域成矿按区域矿床成矿系列和部分成矿亚系列进行划分,共分成4个区域矿床成矿系列、6个成矿亚系列。黔西南卡林型金矿床就是其中的重要一员。 黔西南地区的沉积地层发育良好,分布广泛。但最主要的赋金地层在扬子地层区是上二叠统和下三叠统,在右江地层区则是中三叠统,分别称之为龙头山层序和赖子山层序。黔西南地区微细浸染型金矿床(卡林型金矿床)可细分为三个亚类:陆源硅质碎屑岩微细浸染型金矿床,不纯碳酸盐岩微细浸染型金矿床,以及火山碎屑岩(凝灰岩)微细浸染型金矿床。 在漫长的卡林型金矿形成过程中,热水沉积作用起到十分重要的作用。在峨眉地幔热柱的整个活动时期,岩浆活动强烈而频繁这为黔西南酿造出一个很好的热水形成环境,热水在该区广泛存在,并且通过长期对流循环模式形成含大量成矿物质的热水,黔西南金矿中的金在热水中主要是以AuH_3SiO4_~°形式迁移,其次是[AuCl_2]~-和[Au(HS)_2]~-的迁移形式。在成矿构造-热液循环体系中,含矿热水在构造驱动下沿控矿断裂构造带迁移上升,到达浅部或近地表的次级容矿或赋矿断裂构造破碎带,含矿热水体系由相对封闭体系到半开放-开放体系,特别是伴随有热水隐爆作用发生时,压力的突然释放、气体挥发份的大量散失、成矿热液发生沸腾,伴随含矿热水的多种物理化学条件或参数的改变,导致热水体系快速远离平衡态,使热水组分的浓度增大,络合物失稳,SiO_2的浓度达到过饱和状态,主要呈AuH_3SiO_4~0、次为[AuCl_2]~-和[Au(HS)_2]~-络合物形式运移的金伴随着大量隐晶-微晶二氧化硅-似碧玉岩和热液期黄铁矿及含砷、锑、汞等硫化物的沉淀而成矿。 金的络合物离子的解离反应式通常为: AuH_3SiO_4~0+H_2O→Au(自然金)+H_4SiO_4+O_2 [AuCl_2]~-→Au(自然金)+Cl_2↑ [Au(HS)_2]~-→Au(自然金)+HS~-或者[Au(HS)_2]~-+CH_4+H~+→Au(自然金)+H_2S+C_(有机) 综观黔西南卡林型金矿的成矿,峨眉地幔热柱活动是矿集区金矿形成的先决条件,是它提供了金等成矿的物质来源和动力来源;同时它改造了该区沉积环境,峨眉山玄武岩浆的多次间歇喷发,区内地壳颤动频繁,使潮坪相、边缘台地相、孤立台地相、台盆相等频繁交替更迭,形成复杂的含矿系(即玄武质粘土岩、粉砂质粘土岩夹薄层凝灰质生物碎屑灰岩的沉积建造),在扬子地台形成龙头山层序、在右江造山带形成赖子山层序的赋金地层。 黔西南卡林型金矿的形成,正是峨眉地幔热柱多期次构造活动的结果。峨眉地幔热柱活动形成黔西南卡林型金矿,其金的物质来源及成矿过程可用以下模式概括:金的主要来源:地核→地幔→地壳→近地表存在状态:气体→气-液混合相→含矿流体→固体主要通道:地幔热柱→亚热柱→幔枝→构造扩容带表现形式:构造变形→岩浆活动→变质作用→成矿作用成矿过程:幔柱活动→热水循环→热水沉积作用形成矿源层→热液叠加改造作用再富集成矿 金的最终成矿作用同时还受活化剂、活化环境等的明显控制。本文提出了黔西南卡林型金矿形成的三阶段模式:金的物质来源模式、含金建造形成模式、矿集区卡林型金矿成矿模式。 通过综合分析、研究认为黔西南卡林型金矿的形成过程是:黔西南地处濒临特提斯-喜马拉雅构造域与濒太平洋构造域的结合部位的特殊大地构造位置,峨眉地幔热柱活动持续时间漫长,在海西期东吴运动作用下,贵州最为强烈、规模较大的一次峨眉地幔热柱活动形成黔西南兴义、安龙、兴仁、贞丰一带的环境较为闭塞、潮坪-台地相及台地相与台地边缘斜坡相的过渡地带的沉积环境;同时,峨眉地幔热柱活动产生的晚二叠世早期峨眉山玄武岩浆喷发,为基性岩浆活动的高峰期,伴随着海底火山大量热水活动,喷出的成矿物质随火山气液直接热水沉积或玄武岩及火山碎屑岩发生海解释放出大量成矿物质,经热水沉积作用再结合生物吸附这些成矿物质死亡后通过有机质分解使大量的Au及其它微量元素呈极分散均一状态进入这一特殊的沉积盆地环境,随着古海平面的变化,沉积形成二叠系龙潭组包括陆源碎屑物质、碳酸盐岩物质、玉髓、有机物质及大量含矿物质的复杂的含矿煤系地层,形成紫木凼、水银洞、戈塘、泥堡、核桃树等金矿的主要含金建造(矿源层)。三叠纪时期,基本继承了前期的地质构造格局,沿坝索-册亨深断裂和坡坪同生断裂带分布的礁相带,成为南、北两大相区的分界线:北部地区基底抬升,形成水下隆起,沉积了陆表海型台地相的碳酸盐岩、细碎屑岩及粘土岩等:南部地区沉降强烈,形成了印支凹陷区,沉积了巨厚的复理石建造。另外,由于裂谷的形成和发展,在南盘江以南的广西境内,形成裂谷凹陷中心,在与坝索-册亨深断裂之间构成斜坡地带,主要包括兴义南部、册亨大部、贞丰南部以及望谟等地带,沉积了陆缘海型深水盆地相的浊积岩、凝灰浊积岩。斜坡地带往往是地球化学的转换带,而一些礁相带的凹凸弯曲部位可形成局部的封闭条件,引起成矿物质的相对聚集和沉淀。在桂西北地区的三叠纪时期,由于峨眉地幔热柱活动,形成多次火山活动,喷出的成矿物质随火山气液直接热水沉积或火山喷出岩发生海解作用带出大量的成矿物质经热水沉积作用,在黔西南南部的部分地区和部分层位中形成含金、砷、锑等背景值较高的岩石,如新苑组、许满组、边阳组等,这些层位构成烂泥沟、丫他、百地、洛帆、板其、豆芽井等陆源硅质碎屑岩型金矿的含金建造(矿源层)。 处于成岩期二叠系“大厂层”、含矿煤系地层和中三叠统浊积岩地层等含金建造(矿源层)中的Au及其它微量元素呈极分散均一状态;但在峨眉山玄武岩的多次喷溢作用下,这一地域形成含、隔水层岩石频繁交替的复杂沉积韵律构造。海水、大气降水、地下水(包括承压水、潜水、包气带水等)以及岩浆水等深渗循环不断从含金建造(矿源层)中萃取大量的Au等成矿物质形成含金硅络合物、金硫络合物等形式迁移的含矿热水,在燕山期峨眉地幔热柱再次活动作用下,由于强烈的构造运动,使热水相对封闭的平衡体系遭到破坏,在构造应力驱动下使封存在沉积盆地巨厚沉积柱中的这些含矿热水与地表水混合,在强烈热液叠加改造作用下,地球化学条件发生强烈变化,含矿热水的原有平衡被破坏,在应力释放的矿区背斜轴部、层间滑动带、断裂破碎带中这些含矿热水发生交代、充填作用,金等成矿物质随黄铁矿发生共沉淀,金被黄铁矿等吸附或包裹,形成矿体。结果形成“大厂层”中火山碎屑岩(凝灰岩)型、龙潭组煤系地层中不纯碳酸岩盐岩型、中三叠统浊积岩地层中陆源硅质碎屑岩型等三种卡林型金矿床(点)和其它元素异常、矿化。 论文最后通过室内理论研究及野外现场验证,结合成矿预测依据、区域内金的异常特征、分散流异常Au、As平均含量乘积划分、综合信息提取与分析,对于黔西南卡林型金矿的成矿预测,可初步划定Ⅰ、Ⅱ两级成矿预测远景区共7个。其中:Ⅰ级成矿预测远景区5个,包括盘县的归顺远景区、兴仁县的下山远景区、望漠县的白层-洛东远景区、包树-大观远景区和兴义市的雄武远景区。Ⅱ级成矿预测远景区2个,包括关岭县的顶云-永宁镇远景区、花江远景区。


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