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文檔簡(jiǎn)介
金的地球化學(xué)與找礦戴塔根
緒言
在國(guó)際上,金的主要用途包括:黃金儲(chǔ)備(充當(dāng)貨幣)、黃金首飾和裝飾、電子工業(yè)、金幣和記念章。金的計(jì)量和成色表示法,國(guó)際上,黃金的計(jì)量常用盎司(Ounce):1盎司=31.1035克(英制),1盎司=28.3495克(公制)。在日常生活中,黃金的成色除了用百分?jǐn)?shù)(%)外,常用“開(K)”。1K=4.1666%;24K=99.998%;22K=91.6652%;18K=74.9988%。世界各地在找礦方面,據(jù)《世界礦產(chǎn)資源年評(píng)》資料2007年~2008年全球金礦勘查有較大進(jìn)展的重要金礦勘查區(qū)有:在加拿大的努納瓦特省,米拉瑪?shù)V業(yè)(MiramarMining)公司在霍普灣(HopeBay)地區(qū)已勘查獲金資源量115.1t,在安大略省,皮郎去奧礦山(PelangioMines)公司在迪同爾湖(DetourLake)地區(qū)勘查新發(fā)現(xiàn)新資源量149.3t。在魁北克省Osisko勘查公司在馬拉蒂克(Malartie)地區(qū)勘查新發(fā)現(xiàn)金推測(cè)資源量261.3t。在魁北克省亞姆(Iamgold)公司在韋斯特伍德(Westwood)地區(qū)勘查發(fā)現(xiàn)金資源量102.6t,在不列顛哥倫比亞省Terrane金屬公司在Mt.Milligan地區(qū)勘查發(fā)現(xiàn)銅金礦,含金資源量133.7t。美國(guó)的阿拉斯加州黃金勘查取得了較大進(jìn)展,最引人注目的是北方皇朝礦產(chǎn)(NorthernDynastyMinerals)公司在阿拉斯加地區(qū)佩布爾(Pebble)東部地區(qū)勘查新發(fā)現(xiàn)1244.4t金和1900萬t銅和120萬t鉬資源量;諾娃黃金資源(NovaGoldResources)公司也在該州的多林溪(DonlinCreek)地區(qū)勘查新發(fā)現(xiàn)金資源量914.4t。巴里克黃金(BarrickCold)公司在內(nèi)華達(dá)州的科爾特斯山(CortezHills)礦勘查獲金資源量342.1t。西部金田(WesternGoldfields)公司在加利福尼亞州的馬斯基特(Mesquite)礦勘查新發(fā)現(xiàn)金資源量112t。在埃及,森塔明埃及(CentaminEgypt)公司在蘇凱瑞(Sukari)礦進(jìn)一步勘查獲得金資源量233.3t。在剛果(金),班榮(Banro)公司在Twangiza礦區(qū)進(jìn)一步獲金資源量121.3t。在馬里,蘭德黃金資源(RandgoldResources)公司在盧魯(Loulo)礦區(qū)勘查新發(fā)現(xiàn)金資源量112t。在塞內(nèi)加爾,米納勒爾(MineralDeposits)公司在薩伯達(dá)拉(Sabodala)礦勘查新發(fā)現(xiàn)金資源量84.0t。在智利,安第納礦產(chǎn)(AndinaMinerals)公司在沃爾坎(Volcan)地區(qū)勘查新發(fā)現(xiàn)資源量90.2t。在哥倫比亞,灰星資源(GreystarResources)公司在安格斯圖拉(Angostura)礦進(jìn)一步勘查獲得資源量:金311.0t,銀1648.5t。在多米尼加共和國(guó),巴里克黃金公司在舊普韋布洛(PuebloViejo)地區(qū)勘查新發(fā)現(xiàn)金資源量65.3t,銀資源量236.4t。在墨西哥,圣安東(SanAntonResources)公司在圣安東(SanAnton)地區(qū)勘查新發(fā)現(xiàn)資源量:金102.6t,銀4198.9t,銅32萬t。帕拉蒙特黃金資源(ParamountGoldResourcer)公司在圣米蓋爾(SanMiguel)地區(qū)勘查新發(fā)現(xiàn)推測(cè)金資源量為1088.6t。在土耳其,安納托里亞礦物開發(fā)(AnatoliaMineralsDevelop)公司在克普勒(Copler)礦勘查獲資源量:金87.1t,銀227.1t。在中國(guó),2008年在金礦勘領(lǐng)域中有新的發(fā)現(xiàn),2008年10月27日山東省國(guó)土資源廳和山東省地礦局聯(lián)合對(duì)外宣布,山東省地礦局第六地質(zhì)大隊(duì),在膠東焦家金礦成礦帶深部又發(fā)現(xiàn)一特大型金礦,探明金礦資源量103t。據(jù)介紹,這一礦床位于萊州市境內(nèi)焦家金礦成礦帶南段,礦床類型為破碎蝕變巖型。新疆某黃金勘探支隊(duì)于2008年11月在新疆奇臺(tái)縣境內(nèi)北塔山地區(qū)初步勘探到儲(chǔ)量預(yù)計(jì)為24t的黃金礦帶。青海省澤庫(kù)縣瓦勒根金礦巖金普查項(xiàng)目經(jīng)過省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查大隊(duì)數(shù)年的地質(zhì)勘查,找礦獲得重大突破,至2008年年底概算金資源量達(dá)24t,達(dá)到大型礦床規(guī)模。2008年世界黃金儲(chǔ)量和儲(chǔ)量基礎(chǔ)單位:t國(guó)家或地區(qū)儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量基礎(chǔ)國(guó)家或地區(qū)儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量基礎(chǔ)南非600031000烏茲別克斯坦17001900俄羅斯50007000加納16002700澳大利亞50006000墨西哥14003400印度尼西亞30006000秘魯14002300美國(guó)30005500巴布亞新幾內(nèi)亞13002300加拿大20004200中國(guó)12004100智利20003400其他1000022000巴西20002500世界總計(jì)47000100000據(jù)《2007-2008世界礦產(chǎn)資源年評(píng)》世界黃金礦山產(chǎn)量單位:t國(guó)家或地區(qū)2006年2007年2008年國(guó)家或地區(qū)2006年2007年2008年中國(guó)247.2280.5221.5巴西49.356.549.2南非295.7269.9220.1馬里56.952.340.7澳大利亞247.1246.3215.0墨西哥39.043.049.7美國(guó)251.8239.5229.7阿根廷秘魯202.0169.6179.9智利40.440.938.9俄羅斯172.8169.2157.2坦桑尼亞44.840.136.6印度尼西亞116.3146.763.2菲利賓36.138.837.1加拿大103.5101.296.4委內(nèi)瑞拉26.524.48.4烏茲別克斯坦75.175.373.2哥倫比亞24.024.019.2加納69.975.179.5其他283.2289.0184.1巴布亞新幾內(nèi)亞60.561.466.6世界總計(jì)2486.22475.92164.3據(jù)《2007-2008世界礦產(chǎn)資源年評(píng)》世界黃金生產(chǎn)成本和金價(jià)單位:美元/oz國(guó)家或地區(qū)成本2002年2003年2004年2005年2006年2007年澳大利亞現(xiàn)金成本/總成本187/251223/291254/326282/359327/433431/556加拿大現(xiàn)金成本/總成本180/245208/277197/274258/332323/433407/516南非現(xiàn)金成本/總成本179/196291/312361/395363/415381/459457/541美國(guó)現(xiàn)金成本/總成本206/274216/277249/314278/338357/430401/498其他國(guó)家現(xiàn)金成本/總成本161/230182/249255/315221/294268/348349/451中國(guó)綜合成本243.8270.3300.0313.4389.4428.16世界平均現(xiàn)金成本/總成本180/235224/277253/313271/339317/401395/496倫敦金價(jià)309.68363.32409.17444.45603.77695.39美元/人民幣8.288.288.288.197.977.60據(jù)《2007-2008世界礦產(chǎn)資源年評(píng)》金的地球化學(xué)
金的化學(xué)性質(zhì)金在元素周期表中位于第六周期第一副族(IB),與銅、銀構(gòu)成銅族元素。金的原子序數(shù)為79,原子量196.976,熔點(diǎn)1063℃。它只有一種天然穩(wěn)定同位素Au197。金的電子殼層構(gòu)型為[He]4f145d106s1。價(jià)電子層為5d106s1,最外層電子是一個(gè),次外層電子是10個(gè)(銅、銀也相同)。在元素周期表中金的左邊為Fe、Ni、Co、Pt族等親鐵元素;右邊為Zn、Cd、Hg、Pb、As、Sb、Bi、S、Te等親硫元素;因此,金既有親硫性,又有一定的親鐵性。金在元素周期表中位于鑭系元素之后(元素序數(shù)57—71,充填4f層),金原子內(nèi)部4f14電子亞層全部充滿,引起鑭系收縮。鑭系元素之前的Ba原子半徑為0.217nm,鑭系元素之后的Hf原子半徑為0.156nm。隨著核電荷的增加很多,而原子半徑增加不大,導(dǎo)致核電荷對(duì)外層價(jià)電子吸引力增強(qiáng),因而金的外層價(jià)電子不易失掉。因此,金具有高電離勢(shì),高電負(fù)性及高氧化—還原電位(所有金屬中金具有最高的氧化—還原電位)的化學(xué)性質(zhì),不易形成離子,常以原子狀態(tài)存在。金在自然界中呈自然元素或金屬互化物產(chǎn)出。金的電離勢(shì)高(Au+=9.18ev,Au3+=31ev),電負(fù)性高(2.3)和氧化還原電位高(Au++e-Au0+1.68v,Au+3+3e- A
u0+1.498v),從而決定了金的惰性,在自然界多呈自然金產(chǎn)出。金在空氣中或水中,在低溫或高溫中,都不與氧直接起作用。不溶于水和單一酸(HCl,HNO3,H2SO4等),化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。但金可溶于王水等混合酸中,如:
Au+4HCl+HNO3 HAuCl4+NO+2H2O或
Au+HNO3+3HClAuCl3+NO +2H2OAuCl3+HCl HAuCl4金在王水中先被氧化為三價(jià)金離子Au3+,再與氯離子結(jié)合生成金氯絡(luò)陰離子[AuCl4]-。金常見的價(jià)態(tài)有0價(jià)(Au0)、正一價(jià)(Au+)和正三價(jià)(Au3+)三種。金可以Au+、Au3+氧化態(tài)出現(xiàn),但金在自然界中很少出現(xiàn)以一價(jià)、三價(jià)離子狀態(tài)存在的穩(wěn)定化合物。Au+呈簡(jiǎn)單陽(yáng)離子在水中不穩(wěn)定,即使溶解度很小的AuCl在水溶液中也要分解,產(chǎn)生歧化反應(yīng):3Au+
=2Au+Au3+
在水中Au+只有以絡(luò)陰離子形式出現(xiàn),才能穩(wěn)定存在。例如:[AuS]-、[Au(CN)2]-、[AuS2]3-、[Au(S2O3)]-等。例如Au+在氰化溶液中穩(wěn)定,呈[Au(CN)2]-,這是氰化法溶解提金的重要方法之一:2Au+H2O+1/2O2+4KCN(或NaCN)=2K[Au(CN)2]+2KOH,然后用鋅作還原劑回收氰化物溶液中溶解的金:2K[Au(CN)2]+Zn= K2[Zn(CN)4]+2AuAu3+在水溶液或酸性或堿性溶液中都可形成穩(wěn)定的絡(luò)陰離子。常與Cl-、[HS]-、S2-、[CO3]2-、Br-、I-、[CN]-、[CNS]-等形成易溶絡(luò)合物。金與鹵族元素在加熱條件下反應(yīng)生成一價(jià)或三價(jià)鹵化物,如AuF3、AuCl3或AuF、AuCl。金與鹵族元素結(jié)合的傾向性按Cl-、Br、I-順序增強(qiáng)。一價(jià)金的鹵化物可溶于相應(yīng)的氫鹵酸或堿金屬鹵化物溶液,形成H[AuCl2]或Na[AuCl2]等絡(luò)合物,然后分解為H[AuCl4]或Na[AuCl4],其反應(yīng)式如下:AuCl+HCl =H[AuCl2]3H[AuCl2] =H[AuCl4]+2Au+2HCl三價(jià)金的鹵化物較一價(jià)金的鹵化物穩(wěn)定;AuCl3溶于水(68g/100ml,25℃),AuBr3微溶于水,AuI3不溶于水。金與硒化合可形成硒金銀礦(Ag3,Au)Se等。金與碲化合較常見,可形成多種金銀碲化物礦物,如碲金礦AuTe2、針碲金銀礦AuAgTe4、碲金銀礦Ag3AuTe2、亮碲金礦Au2Te3等。金的豐度
金在的克拉克值及其濃集系數(shù)金在地球各圈層的分布和地球的豐度(ppb)圈層質(zhì)量百分比(%)地殼0.4地幔68.1地核31.5地球整體100地殼的金的豐度(ppb)大陸地殼上部大陸地殼下部大陸地殼3.01.83.4地殼中金豐度現(xiàn)在多采用4ppb,但也有采用3.5ppb或5ppb的。在進(jìn)行區(qū)域背景的豐度與地殼的豐度對(duì)比時(shí),應(yīng)取上部大陸地殼的金豐度。金在地殼中豐度很低(0.0035g/t),它僅相當(dāng)于銀的1/21,銅的1/18000,鉑的1/13,汞的1/25。在貴金屬元素中,金的地殼豐度最低,遠(yuǎn)低于其它有色金屬。金的濃集系數(shù):金的濃集系數(shù)通常認(rèn)為為1/1000左右。一般而言,銅的濃集系數(shù)為100,銀為200,鐵為5—6,由此可見,要使分散的數(shù)量很低的金富集成礦需要經(jīng)過長(zhǎng)期的多種類型的地質(zhì)作用和適宜的地質(zhì)、地球化學(xué)環(huán)境才能成礦。金在地殼巖石中的分布各類巖石中金的平均含量巖石類型巖石名稱金的含量(ppb)巖漿巖花崗巖1.7流紋巖1.5花崗閃長(zhǎng)巖3.0閃長(zhǎng)巖3.2輝長(zhǎng)石4.8玄武巖3.6橄欖巖6.6沉積巖砂巖3.4頁(yè)巖2.7碳酸鹽巖3.4變質(zhì)巖片麻巖3.9片巖3.2金在各類巖石中分布較均勻,都在同一數(shù)量級(jí),接近克拉克值,不同巖石類型巖石金的豐度只有少許差別。金在礦床礦物中的分布金在礦床礦物中含量較高,尤其是硫化物中金含量最高,在不同類型礦床礦物中金含量又有較大變化。鐵的硫化物中含金順序?yàn)椋憾旧埃军S鐵礦>磁黃鐵礦>白鐵礦>鎳黃鐵礦。多金屬硫化物中含金量:黃銅礦>閃鋅礦>方鉛礦。脈石礦物、淺色礦石礦物中:石英、玉髓>白鎢礦>鐵白云石>白云石。成礦作用中金的主要地球化學(xué)性質(zhì)
金的親鐵性金是強(qiáng)烈親鐵元素。金的親鐵性表現(xiàn)在:地球中的金主要富集于地核中,地核的鐵鎳核心含金為地殼硅酸鹽成分的650倍;鐵隕石含金為球粒隕石的6倍,為無球粒隕石的180倍,球粒隕石中金屬相又為非金屬硅酸鹽相的100倍。巖漿巖中鎂鐵質(zhì)巖類含金比硅鋁質(zhì)巖高數(shù)倍。鎂鐵礦物含金比硅鋁礦物高數(shù)倍至數(shù)十倍。磁鐵石英巖、鐵白云石大理巖也含金較高。如磁鐵黃礦含金可達(dá)0.048g/t,輝石0.016g/t,橄欖石0.014g/t。金的親硫性金具有一定的親硫性。具體表現(xiàn)為:這與金的電子構(gòu)型有關(guān),金屬銅型離子,銅型離子具有強(qiáng)烈的親硫性,而金只有弱親硫性,金并不與硫化合,形成金的硫化物,而是呈自然元素狀態(tài)賦存于硫化物中。金與硫化物密切共生,特別是金常與鐵、銅、鉛、鋅、鉍、銻等硫化物共生。金礦床中金主要與黃鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、方鉛礦、輝銻礦、閃鋅礦等相伴產(chǎn)出。硫化物含金量比硅酸鹽礦物高出數(shù)十至數(shù)百倍。熱液中金易與硫形成Au-S絡(luò)合物進(jìn)行遷移,它是熱液中金的主要運(yùn)移形型。硫化物為金礦床中金的載體礦物或緊密伴生礦物,是金礦找礦的重要標(biāo)志。金的穩(wěn)定性及不穩(wěn)定性
金具有穩(wěn)定性和不穩(wěn)定性雙重化學(xué)性質(zhì)。金的穩(wěn)定性在于:不被水及單酸(HCl、H2SO4、HNO3)溶解;含金溶液中的金離子能為各種金屬及金屬離子還原而析出;在表生作用條件下,金主要呈自然金碎屑狀態(tài)遷移,形成砂金礦床。金的穩(wěn)定性主要取決于金具有高的電離勢(shì)(I1=9.22ev,I3=30ev),高的電負(fù)性(2.4),金的外層電子不易失去等原因。金還有不穩(wěn)定的一方面。金在熱水中,當(dāng)存在氧化劑的條件下,能形成多種絡(luò)合物,常以Au-Cl、Au-S、Au-Te、Au-As、Au-Sb、Au-Te-S、Au-As-S、Au-Sb-S等絡(luò)合物運(yùn)移。高溫?zé)o水條件下,金可從黃鐵礦、毒砂等硫化物的晶格中遷出,形成自然金集合體或金粒嵌布于載金礦物的晶隙或裂隙內(nèi)。海水中可溶金主要呈[AuCl2]-、[AuCl4]-狀態(tài);當(dāng)成礦流體的PH=4—9時(shí),金能以[Au(S2O3)2]3-等形式出現(xiàn);當(dāng)金溶解于有硫化物的溶液時(shí),則形成Au-S絡(luò)合物等;當(dāng)PH=5—8,出現(xiàn)有機(jī)質(zhì)并能析出[CN]-、[CNS]-時(shí),可溶金以[Au(CN)2]-、[Au(CN)4]-、[Au(CN)2Cl2]-、[Au(CNS)4]-等形式出現(xiàn);當(dāng)存在氧化劑(Fe2O3、MnO2等)時(shí),金能溶于H2SO4、H3AsO4、H3PO4、H2TeO4、HCl、HCl+CuCl2溶液、FeCl3、Fe2(SO4)3以及堿性氫氧化物中;當(dāng)有H2S存在時(shí),金可溶于K、Na碳酸鹽溶液中。金還能以膠體金形式搬運(yùn)(這種細(xì)分散狀態(tài)的金顆粒處于1—100nm范圍內(nèi)),在天然水中出現(xiàn)。在表生條件下,砂金礦中常有金絲、樹枝狀金或狗頭金出現(xiàn)。金礦床附近砂金礦中金粒大于原生金,都表明金是化學(xué)沉積(膠體化學(xué))成礦的。自然金(粒狀狗頭金)
金的成礦專屬性
金是地殼中含量最低的元素之一(4ppb),相當(dāng)于常見金屬鐵、鋁、鉀、鈉、鈣、鎂的千萬分之一,銅、鉛、鋅的千分之一。金在各種巖漿巖中的含量均很低,與地殼豐度值屬于同一數(shù)量級(jí)。因此,原始巖漿不易直接形成巖漿型金礦床,至今尚未發(fā)現(xiàn)該類型獨(dú)立金礦床。在沉積過程中,除部分砂礦外,大多是通過沉積后再次富集作用,才能形成工業(yè)礦床。如蘭德型金礦為變質(zhì)砂礦成因(不整合于太古界地層之上的粗砂巖、礫巖中富含金)。金的成礦作用包括沉積、改造、變質(zhì)、巖漿活動(dòng),其中熱液起了重要作用。所以,金礦床主要為后生成礦作用產(chǎn)物,類型復(fù)雜繁多,巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖均可作為金的礦源巖,為后生的金礦床形成提供物質(zhì)來源。從金礦床資料來看,含金熱液多次、長(zhǎng)期富集對(duì)金礦床形成十分有利,尤其是火山巖中的金礦床或卡林型金礦床,熱水或地下水長(zhǎng)期循環(huán)對(duì)流對(duì)這些金礦床的形成更為重要。關(guān)于金的成礦作用是否存在專屬性目前看法很不統(tǒng)一。目前有兩種不同看法,一些研究者認(rèn)為金與基性巖漿的聯(lián)系帶有普遍性,另一些研究者強(qiáng)調(diào)與酸性巖漿有關(guān)。1.金礦床與基性巖漿有關(guān)具有這種觀點(diǎn)的以北美的學(xué)者為主,他們的依據(jù)是:⑴基性巖的含金高,酸性巖的含金低;⑵從造巖礦物的含金量來看,深色礦物(Fe、Mg礦物)比淺色礦物(Si、Al礦物)含金量高;⑶世界上70%的特大型金礦床與基性火山巖變質(zhì)而成的綠巖帶有關(guān)(其豐度值比地殼高出1—3倍)。如加拿大的波邱潘金礦(儲(chǔ)量1600噸)、西澳大利亞的卡爾古利金礦(儲(chǔ)量1130噸)、美國(guó)的霍姆斯塔克金礦(儲(chǔ)量>1000噸)、印度的科拉爾金礦(儲(chǔ)量800噸)。因此,多數(shù)人認(rèn)為來自地幔的基性—超基性巖漿是地殼金礦物質(zhì)的主要來源,這與太古代原始地殼的形成有關(guān)。⑷形成有與基性—超基性巖漿熔離作用有關(guān)的含金銅鎳硫化物礦床,如加拿大肖德貝里鎂鐵質(zhì)基性—超基性巖中的銅鎳硫化物礦床,平均每年回收1.7噸金,我國(guó)甘肅金川銅鎳礦床中,伴生金含量0.06—0.2g/t,吉林紅旗嶺銅鎳礦床中含金0.47g/t。2.金礦床與酸性巖漿有關(guān)
主張這種觀點(diǎn)的以前蘇聯(lián)學(xué)者為主。其依據(jù)是:⑴世界上約有70—80%的金礦床總是與時(shí)代相近的巖漿巖,特別是花崗巖類有著空間和時(shí)間上的聯(lián)系。N.佐赫對(duì)俄羅斯遠(yuǎn)東44個(gè)金礦床統(tǒng)計(jì),有43個(gè)金礦床與花崗閃長(zhǎng)巖有成因聯(lián)系。我國(guó)的金礦床亦大部分與中酸性巖漿巖有關(guān),如湖北雞籠山及豐山洞矽卡巖型的銅金礦床與花崗閃長(zhǎng)巖有關(guān),黑龍江團(tuán)結(jié)溝斑巖型金礦床與花崗閃長(zhǎng)斑巖有成因關(guān)系,河北峪耳崖金礦床與花崗巖有關(guān),江西金山金礦亦認(rèn)為與花崗閃長(zhǎng)斑巖有關(guān)。華北一帶金礦絕大部分金礦附近均有花崗巖分布。⑵認(rèn)為金在硅酸鹽熔融體中,因金的電負(fù)性高,Au—O離子鍵性程度低,難以進(jìn)入復(fù)雜的架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物,故分異作用的晚期易于富集成礦。⑶隨著巖漿向酸性演化,巖漿中揮發(fā)性組分(如H2S、HCl、NH3、H2O、HF等)的含量量愈來愈多,而使金的溶解度增大,有利于金的遷移和富集,形成金礦床。例如金對(duì)H2S、HCl或Cl、SO2等有特殊的親和力,易形成穩(wěn)定的絡(luò)合物[AuCl2]-、[AuS]-等進(jìn)入溶液,有利金的遷移富集成礦??偟膩碚f,由于金具有高的電離勢(shì)、高的電負(fù)性及高的氧化還原電位,故在巖漿作用階段表現(xiàn)出不易富集的性質(zhì),在各類巖漿巖中金處于分散狀態(tài)。金不易進(jìn)入酸性巖漿形成的巖漿巖,金一般不富集于巖漿分異的殘余熔體內(nèi),而進(jìn)入流體相。因此要形成具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的金礦床,只有通過巖漿熔體中硫化物相的熔離作用及巖漿結(jié)晶分異過程中形成流體相的分餾作用等兩種途徑。至于礦源層,現(xiàn)在多認(rèn)為屬于多來源,金礦礦源層的巖石類型既包括巖漿巖,也有沉積巖及變質(zhì)巖。這些巖石的平均含量非常相近,均在地殼豐度的同一數(shù)量級(jí)范圍內(nèi),可以說金對(duì)礦源巖石無特殊成礦專屬性。但通常認(rèn)為,實(shí)際上火山巖、火山沉積巖比其它巖石含金略高,基性巖與超基性巖又比酸性巖更有利于作為金的礦源來源?;鹕綆r除作為金的直接礦源層外,尤其是古老基性巖可作為初始礦源層,成為衍生礦源層中金的來源。應(yīng)該指出,不少金礦區(qū)內(nèi)外原始巖石含金并不高,因此要從礦源層中淋出金來形成金礦床,主要靠長(zhǎng)期循環(huán)熱水溶濾作用才可以實(shí)現(xiàn)。所以礦源層的含金性高低,并不一定是成礦的最主要問題。許多金礦與太古代綠巖有關(guān),可能就是由于經(jīng)歷了長(zhǎng)期或多期熱液活動(dòng)的結(jié)果。根據(jù)熱液的成因類型而論,現(xiàn)在認(rèn)為金礦的溶液既有巖漿熱液,又有變質(zhì)熱液,還有地表水,地下水形成的熱液等,它們都可形成規(guī)模巨大的金礦床。成礦熱液類型也不存在專屬性。隨著地球的發(fā)展演化,在地史早期(太古代、元古代)成礦溶液是以變質(zhì)熱液成因?yàn)橹?,而在地史晚期巖漿熱液、地表水及地下水加熱形成的熱液占了主導(dǎo)地位。內(nèi)生成礦作用中金的地球化學(xué)一、巖漿作用中金的地球化學(xué)巖漿階段的金主要分散在造巖礦物及副礦物中。金在造巖礦物和副礦物中含量變化大,一般鐵鎂礦物中金含量比長(zhǎng)英質(zhì)礦物高,副礦物中金更加富集。金在各類巖石中的含量可參考遲清華等編的《應(yīng)用地球化學(xué)元素豐度數(shù)據(jù)手冊(cè)》。金在高溫還原條件下的巖漿熔體中呈分散狀態(tài)存在,不易形成金礦床,但在巖漿處于充分分異條件下,揮發(fā)組分得到富集,金呈分散狀自然元素礦物產(chǎn)出,在重力分異下,金向巖漿熔體底部遷移沉淀,與硫化物一起在基性—超基性巖體底部形成銅鎳硫化物型礦床,如加拿大肖德貝里、甘肅金川等。熱液作用中金的地球化學(xué)熱液作用是金礦床形成的最主要成礦作用,許多金礦床的形成與熱液活動(dòng)有關(guān)。因?yàn)闊嵋鹤饔糜欣诮鸬幕罨?、遷移和富集。(一)金的遷移形式與條件成礦過程中,金的遷移形式取決于遷移介質(zhì)的成分和性質(zhì)。主要遷移形式有以下幾種:呈膠體溶液形式遷移金呈膠體微粒(1—100nm)在水中以水溶膠進(jìn)行遷移。據(jù)維洛爾資料,在溫度大于300℃時(shí),金主要呈氯絡(luò)合物形式遷移,當(dāng)溫度低于300℃以下,金以膠體形式析出。據(jù)博伊爾資料,金膠體在100℃內(nèi)是穩(wěn)定的,當(dāng)溫度升高時(shí),穩(wěn)定性降低。若有SiO2存在時(shí),在350℃時(shí)仍可穩(wěn)定,因?yàn)镾iO2對(duì)金膠體可起保護(hù)作用,使其能在溫度較高的熱液中遷移。自然金的粉碎、磨蝕、金化合物的水解、各種載體中細(xì)粒分散金和顯微金的釋放,在一定條件下均可產(chǎn)生金的膠體溶液。在中低溫?zé)嵋旱V床中,具有膠狀構(gòu)造礦石中的微細(xì)金,也可能由膠體溶液形成。部分含金石英脈也可能是金溶膠與SiO2溶膠一起在熱液中穩(wěn)定遷移,在擴(kuò)容帶中一起析出,形成自然金與石英密切共生之故。呈簡(jiǎn)單化合物形式遷移金可以呈AuCl、AuBr、AuI等鹵化物形式在溶液中遷移。由于這些化合物溶解度很低,呈這種遷移形式的可能性很小。Au+在自然界水體中很不穩(wěn)定,Au+易歧化為Au0和Au3+。然而,金在天然酸性含氯水溶液中,可以呈三價(jià)氯化物形式遷移。AuCl3穩(wěn)定,易溶于水;但當(dāng)它在運(yùn)移中遇到硫酸鹽、碳酸鹽、硫化氫和氫氣等物質(zhì)時(shí),發(fā)生氧化還原反應(yīng),形成自然金。呈絡(luò)合物形式遷移因?yàn)榻鹁哂泻軓?qiáng)的絡(luò)合能力,與許多無機(jī)和有機(jī)配位體形成絡(luò)合物。當(dāng)金離子和配位基團(tuán)絡(luò)合時(shí),會(huì)放出大量絡(luò)合能,這些絡(luò)合能在很大程式度上能補(bǔ)償金電離時(shí)所消耗的電離能,從而使固態(tài)金的溶解浸出變得更為容易。金的絡(luò)合物是金在熱液中遷移的主要形式。大量實(shí)驗(yàn)研究表明,金在熱液中最主要遷移形式,在酸性溶液中為Au-Cl絡(luò)合物,如[AuCl2]-、[AuCl4]-;中、堿性溶液中呈Au-S絡(luò)合物,如[Au2(HS)2S]2-、[Au(HS)2]-、[AuS]-等。部分礦床中金呈Au-Te、Au-Te-S、Au-Sb-S、Au-As-S絡(luò)合物。(1)Au-Cl絡(luò)合物在酸性含氯濃度較高水溶液中(PH<5)及高溫條件下,金呈下列絡(luò)合物形式遷移:Na[AuCl2]-、Na[AuCl4]-、Na3[AuCl4]3-、Na[Au(OH)Cl]-、Na2[AuCl3O]2-。高鹽度熱鹵水作用所形成的金礦床,在成礦過程中,金可能呈上述形式遷移,這可從礦石內(nèi)石英氣液包體中高濃度NaCl、KCl子晶得到證明。當(dāng)溶液中PH值及溫度、壓力降低時(shí),或?yàn)檫€原環(huán)境時(shí),則使溶液中穩(wěn)定的絡(luò)合物或揮發(fā)物發(fā)生分解,沉淀出自然金。⑵Au-S絡(luò)合物①在含H2S的中低溫堿性溶液中,金可以呈[AuS]-、[AuS2]-、[Au(S2O3)2]3-、[Au(HS)2]-、[Au2(HS)2S]2-形式存在。且主要以[Au2(HS)2S]2-形式存在。②當(dāng)溶液呈中性時(shí),金主要以Au(HS)2-形式存在。③當(dāng)溶液呈酸性時(shí),金則主要以HAu(HS)20形式存在。在含硫化物溶液中,在中性PH值范圍內(nèi),金的溶解度最高,且主要呈Au(HS)2-形式。PH值降低或升高都造成金在熱液中溶解度的下降。⑶金酸鹽形式在不含Cl-、[HS]-、S2-的堿性介質(zhì)中,當(dāng)氧逸度很高時(shí),金不能與硫結(jié)合,而由氧配位形成Na3[AuO3]、Na[H2AuO3]等絡(luò)合物。當(dāng)這些絡(luò)合物分解時(shí),形成不含硫化物的金礦床,如產(chǎn)于古老變質(zhì)巖區(qū)單一型含金石英脈。⑷多金屬?gòu)?fù)硫絡(luò)合物形式在堿性氧化含砷、硫、銻溶液中,金呈[Au(AsO4)2]3-、[Au(AsS)3]2-、[Au(SbS3)]2-、[Au(AsS2)]0等形式遷移。當(dāng)絡(luò)合物解體后,金被還原沉淀,形成含金多金屬硫化物礦床。⑸[Au(OH)]-、[Au(OH)4]-形式
在某些不含Cl-、H2S的氧化堿性熱液中,Au以[AuO2]-形式遷移。這種絡(luò)陰離子相當(dāng)于[Au(OH)4]-,因?yàn)楹笳呤乔罢咚猱a(chǎn)物[AuO2]-+2H2O= [Au(OH)4]-當(dāng)溫度大于200℃時(shí),[AuO2]-膠體與SiO2聚合態(tài)硅化物穩(wěn)定遷移??偟膩碚f,在高溫、富氯、氧化和酸性的介質(zhì)條件,有利于金的氯化絡(luò)合物形式遷移,在中—低溫、富硫、還原和中性到偏堿性的熱液環(huán)境中,金主要呈硫絡(luò)合物形式遷移。成因分類(F.S西蒙思)
含金石英脈型、淺成熱液、浸染狀金礦、近代砂金、古代砂金礦、海成砂金、副產(chǎn)品金礦.博伊爾將世界金礦分為9種類型。關(guān)于金礦類型工業(yè)類型
鎢、銻、金礦,銻金礦等按含礦巖系(當(dāng)代中國(guó)金礦地質(zhì))
我國(guó)主要含金巖系分為:太古宙含金綠色巖系(變質(zhì)基性—中酸性火山—沉積巖系);元古代-早古生代含金淺變質(zhì)巖系;古生代-三疊紀(jì)含金沉積巖系;顯生宙含花崗巖質(zhì)雜巖系;顯生宙含金火山巖系;和中、新生代含金砂礫巖系(層)等6大類。4.中國(guó)金礦床的分類(金礦課題組)
因?yàn)楹饚r系指的是在一定的地質(zhì)環(huán)境下形成的一套與金成礦有關(guān)的巖石組合,它賦有地質(zhì)環(huán)境的地域空間和地質(zhì)時(shí)域的時(shí)空雙重要素,含金巖系本身也是金礦床在成礦地質(zhì)作用過程中重要的依存標(biāo)志,這種標(biāo)志易為人們所認(rèn)識(shí)和掌握而成為明顯的找礦地質(zhì)前提。在分類方法上以含金巖系所反映的成礦地質(zhì)背景為基礎(chǔ),結(jié)合與故體形態(tài)相聯(lián)系的控礦構(gòu)造特征,兼顧工業(yè)利用現(xiàn)實(shí),運(yùn)用傳統(tǒng)的礦床命名方式,將我國(guó)已知金礦床共分6大類23式:六類含金巖系(一)--太古宙含金綠色巖系
由鎂鐵質(zhì)、超鎂鐵質(zhì)和長(zhǎng)英質(zhì)火山巖系及上覆沉積巖組成,經(jīng)后期地質(zhì)作用而形成綠色巖系,并常與同構(gòu)造期的鎂鐵-長(zhǎng)英質(zhì)侵入巖體相伴產(chǎn)出,組成太古宙克拉通基底。主要分布于華北地塊周邊地區(qū),也零星見于揚(yáng)子地塊、華夏地塊和塔里木地塊新太古代變質(zhì)雜巖出露地段六類含金巖系(二)
--元古代-早古生代含金淺變質(zhì)巖系
由細(xì)碎屑巖、碳酸鹽巖、火山碎屑沉積巖或火山巖組成。常含碳質(zhì)和硫化物,變質(zhì)程度較淺。六類含金巖系(三)--古生代-三疊紀(jì)含金沉積巖系
由含碳的泥質(zhì)、砂質(zhì)、鈣質(zhì)細(xì)碎屑巖、硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖和鈉長(zhǎng)角礫巖等組成,多分布于顯生宙以來的褶皺造山帶特別是印支褶皺帶中,大致可分為含金泥質(zhì)細(xì)碎屑巖系、含金碳酸鹽巖系、含金碳硅泥巖系和含金鈉長(zhǎng)碳酸鹽巖系。六類含金巖系(四)--顯生宙含金花崗質(zhì)雜巖
在我國(guó)特定的地質(zhì)環(huán)境下,顯生宙重熔花崗巖和同熔花崗巖對(duì)金的成礦作用具有十分重要的意義,重熔型花崗巖類主要出現(xiàn)于華北地塊基底隆起區(qū)以及華南褶皺第系邊緣地帶,在膠東和云開地區(qū)是重要的賦金地質(zhì)體,同熔型花崗巖類多見于板內(nèi)坳陷帶或深斷裂帶附近,多為中生代復(fù)式巖體并常與同源火山巖系相伴生。與金有關(guān)的花崗質(zhì)雜巖類可分為交代-重熔型花崗巖類、同熔型花崗巖類和偏堿性花崗質(zhì)雜巖類。六類含金巖系(五)
--顯生宙含金火山巖系
包括古生代火山巖和中新生代火山巖及其潛(次)火山巖,前者以超基性-中性火山巖為主,形成蛇綠雜巖或火山碎屑巖系。六類含金巖系(六)--中-新生代含金砂礫巖系(層)
主要出現(xiàn)于以前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系或其他含金地質(zhì)體為基底的中新生代小型陸相沉積盆地邊緣的河流相碎屑沉積物中,其中可以分為已膠結(jié)的含金砂礫巖系和未膠結(jié)的第四紀(jì)含金砂礫層四種。
六大類金礦床(一)
--太古宙含金綠色巖系中的金礦
夾皮溝-金廠峪式金礦(含金石英脈)
南龍王廟-排山樓式金礦(含金糜棱巖帶)
六大類金礦床(二)--元古代-早古生代含金淺變質(zhì)巖系中的金礦
沃溪-四道溝式金礦(含金石英脈)
河臺(tái)-金山式金礦(含金糜棱巖帶)
桐柏式金礦(含金層間構(gòu)造或剪切帶)
荒溝山-南岔式金礦(含金層間構(gòu)造帶)
東風(fēng)山式金礦(含金硅鐵巖帶)
上宮式金礦(含金破碎蝕變巖帶)
六大類金礦床(三)
--古生代-三疊紀(jì)含金沉積巖系中的金礦
板其-金牙式金礦(含金泥砂質(zhì)細(xì)碎屑巖系)
九源-叫曼式金礦(含金碳酸鹽巖系)
拉爾瑪式金礦(含金碳硅泥巖系)
雙王式金礦(含金鈉長(zhǎng)碳酸鹽巖系)
六大類金礦床(四)--顯生宙含金花崗質(zhì)雜巖系中的金礦
玲瓏-焦家式金礦(含金石英脈及破碎蝕變巖帶)
峪耳崖式金礦(含金石英脈及細(xì)脈浸染帶)
東坪式金礦(含金石英脈及鉀長(zhǎng)石化帶)
雞籠山式金礦(含金矽卡巖帶)
六大類金礦床(五)--顯生宙含金火山巖系中的金礦
阿希式金礦(古生代含金火山巖系)
老王寨-金廠式金礦(古生代蛇綠雜巖系)
八寶山式金礦(中生代含金火山巖系)
團(tuán)結(jié)溝-紫金山式金礦(中生代含金次火山巖系)
兩河式金礦(新生代熱泉金礦)
六大類金礦床(六)--中、新生代含金礦礫巖系(層)中的金礦
(1)小金山式金礦(中生代含金砂礫巖)(2)韓家園子-月河式金礦(第四紀(jì)河流沖積砂金)。三.我國(guó)主要類型金礦床綜合找礦模型
綠巖帶型金礦。又劃分為3個(gè)亞類,即產(chǎn)于花崗質(zhì)雜巖中的礦床,產(chǎn)于綠巖地體中的金礦床;產(chǎn)于堿性雜巖和花崗斑巖中的金礦床。
變質(zhì)碎屑巖型金礦。
沉積巖系型金礦。又劃分3個(gè)亞類,即微細(xì)粒浸染型,碳硅泥巖型及構(gòu)造角礫巖型。
火山次火山巖型金礦。又劃分為2個(gè)亞類,即爆破角礫巖型及火山巖型。
矽卡巖型金礦。(一)綠巖帶金礦地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)綜合找礦模型
與花崗巖-綠巖地體有關(guān)金礦稱為綠巖帶型金礦,它們分布于華北地臺(tái)上被顯生宙構(gòu)造-巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈活化的太古宙花崗巖-綠巖地體中。綠巖帶金礦找礦模型-區(qū)域地球化學(xué)特征
綠巖帶型金礦賦礦圍巖主要有花崗質(zhì)雜巖體、綠巖地體和堿性雜巖體。綠巖地體主要是經(jīng)不同程度混巖化的角閃質(zhì)巖石如斜長(zhǎng)角閃巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖等。所有金礦都賦存于特定構(gòu)造中,但并不是所有構(gòu)造都含金,因此研究不同時(shí)代,不同方向構(gòu)造地球化學(xué)可有效指出含礦構(gòu)造及含礦構(gòu)造的賦礦部位。所有的金礦田都具明顯的區(qū)域地球化學(xué)異常,礦田異常的指示元素主要有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、Bi、As、Sb、Hg。不同礦田元素組合有一定差異,但都有Au、Ag。綠巖帶金礦找礦模型-區(qū)域地球物理特征
控礦斷裂帶,韌性剪切帶上多顯示為重力梯度帶及磁場(chǎng)過渡帶或負(fù)磁異常帶。與綠巖帶型金礦床(田)在空間分布上有伴生關(guān)系的花崗巖類侵入巖體一般反映為重力低與負(fù)磁異常。綠巖帶金礦找礦模型-礦床地質(zhì)特征
綠巖帶型金礦主要有石英脈型和構(gòu)造蝕變巖型,有些礦田以一種為主,有些礦田兩種兼有,如膠東招遠(yuǎn)金礦帶既有蝕變巖型又有石英脈型。礦床中金屬礦物主要是黃鐵礦,其次有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等,而磁鐵礦、輝鉬礦、輝鉍礦、毒砂等僅出現(xiàn)在某些礦床中。礦床均屬熱液型金礦,但細(xì)分又可分為混合巖化-重熔巖漿熱液(膠東)、區(qū)域巖漿熱源熱液或變質(zhì)熱液型金礦如小秦嶺、夾皮溝、金廠峪等。礦床成礦成暈具有多期多階段疊加特點(diǎn),成礦階段,大體上可分為四個(gè):①黃鐵礦-石英階段;②石英-黃鐵礦階段;③多金屬硫化物階段;④碳酸鹽階段。其中②、③階段為主成礦階段,②、③成礦的疊加,往往形成富礦。①、④階段不成礦。綠巖帶金礦找礦模型-礦床地球化學(xué)特征
礦床元素組合該類型金礦床所有礦床都出現(xiàn)的共性元素為Au、Ag、Cu、Pb、Mo,多數(shù)礦床出現(xiàn)的元素有As、Sb、Bi僅在少數(shù)礦床出現(xiàn)的元素是Ba、Co、Zn、W。金礦床地球化學(xué)異常模式的共性和特性是;a.前緣特征元素有Hg、As、Sb、F、Ba,其中As、Sb、Hg幾乎在每個(gè)礦床前緣暈都有,而F、Ba僅出現(xiàn)在部分礦床,的有礦床Ba異常不在前緣;b.尾暈特征元素有Mo、Mn、Co、Ni、Bi、Ti、Cr、V(Zn),其中Mo、Co、Bi為多數(shù)礦床所共有。c.以礦體為中心向外濃度降低的元素有Au、Ag、Cu。
礦床地球化學(xué)垂直分帶的共性與特性綠巖帶型金礦的總體分帶帶序列:通過對(duì)21個(gè)典型金礦床的地球化學(xué)垂直分帶序列的概念統(tǒng)計(jì),總結(jié)出了該類礦床,總體垂直(軸向)分帶序列,從上→下是:Hg、As、Sb、(F、Ba)、Ag、Cu、Au-Zn、Mo、Bi-Co、Ni、V、Ti、Mn;b.礦床地球化學(xué)參數(shù)垂直變化規(guī)律的共性與特性。研究金礦床地球化學(xué)參數(shù)垂直(軸向)變化規(guī)律是確定找盲礦和判別金礦剝蝕程度指標(biāo)的關(guān)鍵和依據(jù),對(duì)比其共性和特征對(duì)正確應(yīng)用判別指標(biāo)具有重要意義。(二)變質(zhì)碎屑巖型金礦找礦模型
變質(zhì)碎屑巖型金礦床的分布在區(qū)域上多受違韌性剪切帶所控制。在1:200000航磁與布格重力異常圖上也多反映為重力、磁場(chǎng)梯度帶或過渡帶。航磁與重力法可劃分探礦韌性剪發(fā)帶的展布位置。(三)沉積巖系金礦床地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)綜合找礦模型
碳硅泥巖型金礦,礦床也賦存于一定層位,礦體受斷裂控制,Au、As、Sb是主要的找礦指示元素,由于礦化類型及礦物(包括礦石、蝕變礦物)的不同,元素有所變化。各種方法的作用與微細(xì)粒浸染型金礦相同。
構(gòu)造角礫巖型金礦,用Au、As、(Ag、Ba)可以圈出含礦角礫巖帶及含礦角礫巖體,用Au、Ag、(As、Bi)可以尋找淺埋及出露的礦體,盲礦有Au、Ag、As中低異常及Hg異常。各種方法的作用與微細(xì)粒型金礦相同。沉積巖系金礦床找礦的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)
Au、As、(Sb)是共同性的直接找礦的指示元素。由于伴生礦物的不同及礦石類型的不同,還伴有其他元素(Ag、Cu、Pb、Zn、Se)。這些元素是圈定含礦層位、含礦斷裂帶,出露及淺埋礦的主要指示元素。礦田、礦床多處于金的高背景區(qū)內(nèi)。
1:500000~1:200000水系沉積物測(cè)量可以圈出礦化區(qū),尋找剝蝕出露面積較大及淺埋礦床,了解含礦層位、含礦構(gòu)造展布范圍,縮小靶區(qū)。
1:100000~1:25000土壤地球化學(xué)測(cè)量,當(dāng)工作地區(qū)地表是以殘坡積物為主時(shí),可用此方法圈定礦化范圍,確定出露及淺埋礦的位置、范圍、走向,了解礦化與構(gòu)造層位的關(guān)系,提出地表輕型山地工程位置。地表巖石地球化學(xué)剖面測(cè)量,可采用各項(xiàng)指標(biāo)來判斷剝蝕程度預(yù)測(cè)盲礦,鉆孔及坑道巖石地球化學(xué)測(cè)量,可以尋找工程附近漏失盲礦體及進(jìn)行深部盲礦預(yù)測(cè)。我國(guó)的沉積巖系金礦床在區(qū)域地球物理背景上,黔西南微粒浸染狀型金礦床賦存地區(qū)屬典型的沉積巖弱磁場(chǎng)區(qū),巖漿巖活動(dòng)不發(fā)育,僅在十分平衡的弱磁場(chǎng)背景上疊加一些由富含火山物質(zhì)的碎屑巖所起的局部弱磁正異常。通過分析全區(qū)1:100000航磁圖上1:200000重力布格異常圖發(fā)現(xiàn),區(qū)內(nèi)大中型金礦床的區(qū)域地球物理背景可分為兩類,多數(shù)賦存于相對(duì)低的磁場(chǎng)與重力場(chǎng)中,另一類賦存于磁場(chǎng)與重力場(chǎng)的梯度帶上,從統(tǒng)計(jì)意義來看,可作為選擇遠(yuǎn)景區(qū)的標(biāo)志之一。李壩金礦田則處于由深斷裂引起的重力梯度帶上以及推斷是由深斷裂侵入的酸性巖體所引起的低緩磁異常邊緣。(四)火山次火山巖型金礦地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)綜合找礦模型火山次火山型金礦找礦模型研究工作一覽表:成礦區(qū)開展研究的礦床(點(diǎn))建立的找礦模型
熊耳山-崤山祁雨溝、康山·區(qū)域金礦田地質(zhì)-地球物理找礦模型·區(qū)域金礦田地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型·祁雨溝金礦床綜合找礦模型·康山金礦床地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型甘肅北山
南金山、馬莊山、小宛南山、龍山
·馬莊山與南金山火山巖型金礦床地質(zhì)-地球化學(xué)找礦模型·小宛南山金礦床綜合找礦模型哀牢山北段
老王寨、庫(kù)獨(dú)木、冬瓜林·老王寨、庫(kù)獨(dú)木、冬瓜林金礦綜合找礦模型
小計(jì)910(礦田2,礦床8)綜合分析我國(guó)綠巖帶型、變質(zhì)碎屑巖型、沉積巖系型以及火山-次火山型金礦田(床)地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)綜合找礦模型
區(qū)域地球化學(xué)特征礦田地球化學(xué)異常特征礦床地球化學(xué)特征金礦床原生疊加概念模型及其找礦標(biāo)志
可以得出以下結(jié)論:區(qū)域地球化學(xué)特征
賦礦圍巖及其微量元素含量特征金礦的賦礦圍巖具有多樣性,各時(shí)代地層、巖漿巖、各種巖石類型均有金礦產(chǎn)出。時(shí)間上從太古宙-元古宙-古生代-新生代都有金礦形成。巖性上從變質(zhì)巖-變質(zhì)碎屑巖、各種沉積巖、火山次火山,中基性-中酸性巖漿、堿性雜巖中都已發(fā)現(xiàn)了金礦體或金豐度值金礦化。
典型金礦床的地層、巖漿巖特征研究表明與綠巖帶型金礦有關(guān)的綠巖地體含金在(3.2~10)×10-9,與變質(zhì)碎屑巖金礦有關(guān)地層含金(2.9~10)×10-9,總的來看,上述地層金含量都較高而且各典型礦區(qū)地層Ag、Cu、Pb、Zn、As等親硫元素都較高,高于克拉克值和其他地層。產(chǎn)于沉積巖中的金礦也具同樣特點(diǎn)。
與成礦有關(guān)的花崗巖的特征各礦區(qū)(帶)與成礦有關(guān)花崗巖中Au及Ag、Cu、Pb等元素的高含量可作為有利Au成礦的標(biāo)志,但在重熔花崗巖中Au含量高低則有兩種解釋。有些認(rèn)為含量低說明老地層在重熔過程中金析出進(jìn)入成礦溶液,對(duì)成礦有利,有些人認(rèn)為含量高,與礦源層含Au高有繼承性。礦田地球化學(xué)異常特征
不同類型金礦田異常元素組合有一定差異,綠巖帶型和變質(zhì)碎屑巖型金礦田都有Ag異常,沉積巖系型和火山次火山型金礦田都有As異常,其他元素如Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Mo只出現(xiàn)于特定類型金礦床(田)的異常中。普查找金礦,Au是直接有效的指示元素,其他元素的出現(xiàn)有利判斷礦床(田)類型,如以Au、As、Sb為主的異常組合多指示沉積巖系型金礦;以Au、Mo、As、Sb為輔的異常多為綠巖帶型金礦,以Au、Ag、(As、Sb)為主伴有Cu、Pb、Bi、Mo、W、Zn異常,多為變質(zhì)碎屑巖型;火山次火山型以Au、As為主,哀牢山金礦伴,北山南金礦山金礦伴有Ag、Mo,祁雨溝含金角礫巖筒伴有Cu、Bi、(元As)。礦床地球化學(xué)特征--礦床蝕變和金屬礦物組合特征
所有金礦床的蝕變都有硅化、黃鐵礦化和絹云母化,而且三者的疊加是形成富礦的標(biāo)志,而碳酸鹽化、綠泥石化與金的富集關(guān)系不如前者,其他蝕變?nèi)缍旧盎亲冑|(zhì)碎屑巖和沉積巖系型金礦的特征蝕變。金礦床出現(xiàn)的主要金屬礦物有黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、毒砂、磁黃鐵礦、磁鐵礦、輝銻礦、輝鉍礦等。其中黃鐵礦在各種類型金礦床都是主要載金礦物,方鉛礦、黃鐵礦、閃鋅礦在綠巖帶型、變質(zhì)碎屑巖型、都是次要礦物,沉積巖系型金礦則以再現(xiàn)毒砂、黃鐵礦為主并伴有雄黃、辰砂、輝銻礦為特征,變質(zhì)礦床碎屑巖型金礦除出現(xiàn)與綠巖帶型金礦相同的黃鐵礦(主),方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦外,還有含量較高的毒砂和磁黃鐵礦。
綠巖帶型金礦:Au、Ag、Cu、Pb、Mo(Bi、As、Sb、Ba、Zn);變質(zhì)碎屑巖型金礦:Au、Ag、As、Sb(Cu、Pb、Zn、Mo、Bi);沉積巖系型金礦:Au、As、Sb、Hg(Ag、Bi、Pb、Mo、Ba);火山次火山巖型金礦:Au、As、Ag、Mo(Cu、Bi、W)。礦床地球化學(xué)特征--礦床地球化學(xué)異常分帶特征
前緣暈特征指示元素:Hg、As、Sb、(F、I、Pb、Ba、Ag)。As、Hg(Sb)在多數(shù)礦床都是前緣暈特征元素,F(xiàn)、I、Pb、Ba、Ag只在部分礦床出現(xiàn)在前緣暈。尾暈特征指示元素:Mo、Sn、Zn、Mn、Co、Ni、V、Ti其中Mo、Co、Ni為多數(shù)礦床所共有。金礦床巖石地球化學(xué)測(cè)量指示元素的軸向(垂直)綜合分帶序列。通過總結(jié),我國(guó)主要類型金礦床指示元素的綜合分帶序列:從上向下是:Hg、As、Sb(I、F、Ba、Pb)-Ag、金礦床原生疊加概念模型及其找礦標(biāo)志--金礦床原生疊加暈的概念模型
根據(jù)礦體構(gòu)造蝕變帶中的賦存空間,可將金礦床(體)的原生疊加暈分為三種簡(jiǎn)單情況,分別建立了其原生疊加暈的概念模型、串珠狀礦體的原生疊加暈?zāi)P汀=鸬V床原生疊加概念模型及其找礦標(biāo)志--金礦疊加暈找礦應(yīng)用的五條參數(shù)準(zhǔn)則
當(dāng)Au異常強(qiáng)度較低時(shí),如果有Hg、As、Sb、F、Ba等前緣特征指示元素的強(qiáng)度異常出現(xiàn),指示深度部盲礦存在。當(dāng)Au異常含量很低(<0.n10-6),若有Mo、Bi、Mn、Co、Ni等特征尾暈元素的強(qiáng)異常,則指示深部無礦。反分帶準(zhǔn)則:當(dāng)計(jì)算金礦床指示元素的垂直分帶序列時(shí)出現(xiàn)反分帶,即Hg、As、Sb、F、I、B、Ba等典型前緣暈元素出現(xiàn)在分帶序列的下部,則指示深部還有盲礦或第二個(gè)富集中段。
共存準(zhǔn)則:即礦體及其原生暈中既有較強(qiáng)的Hg、As、Sb、F、Ba等前緣暈元素的強(qiáng)異常,又有Bi、Mo、Mn、Co、Ni等尾暈元素的強(qiáng)異常,若為礦體則指示礦體向下延深較大,若為弱礦化,則指示深部還有盲礦。反轉(zhuǎn)準(zhǔn)則:計(jì)算礦體成暈的地球化學(xué)參數(shù)(比值或累乘比)時(shí),若有3個(gè)以上標(biāo)高連續(xù)上升或下降,第四個(gè)標(biāo)高突然反轉(zhuǎn),即由降轉(zhuǎn)為升或由升變?yōu)榻?,這種現(xiàn)象指示礦體向下延深很大。幾種典型金礦床地質(zhì)特征與找礦標(biāo)志
一、斑巖型銅金礦(一)地質(zhì)特征1.區(qū)域構(gòu)造背景斑巖銅金礦床所處的大地構(gòu)造環(huán)境是大陸邊緣和島弧地帶。產(chǎn)在以花崗巖為基底的大陸邊緣的俯沖消亡帶之上的礦床有阿根廷下德拉阿倫布雷拉和加拿大菲什湖等礦床,產(chǎn)在大洋巖石圈基底之上島弧中的礦床有菲律賓的坦珀坎、阿特拉斯等礦床以及巴布亞新幾內(nèi)亞的潘古納礦床等。礦床產(chǎn)出的構(gòu)造背景是島孤的火山環(huán)境,特別是火山旋回的衰退階段,以及大陸邊緣與斷裂有關(guān)的火山作用發(fā)育地區(qū)。2.礦床地質(zhì)特征
1)容礦巖石礦床往往產(chǎn)在鈣堿性或高鉀鈣堿性侵人體中,巖石屬I型,為磁鐵礦系列。其巖石類型包括英云閃長(zhǎng)巖至二長(zhǎng)花崗巖,英安巖,與侵入巖同時(shí)期的安山巖流和凝灰?guī)r,還有正長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)巖和同時(shí)期的高鉀低鈦的火山巖(橄欖玄粗巖)等。侵入巖具有細(xì)一中粒細(xì)晶質(zhì)基質(zhì)的斑狀結(jié)構(gòu)。圍巖成分一般為安山質(zhì)火山巖,當(dāng)然也有其他類型的圍巖,包括流紋巖、粉砂巖、砂巖、灰?guī)r、頁(yè)巖等。巖體侵入時(shí)代主要為白堊紀(jì)一第四紀(jì),侵位的深度一般為1~2km。(2)礦化特征礦化呈細(xì)脈浸染狀,礦石礦物由黃銅礦、斑銅礦、自然金、銀金礦、針碲金銀礦和碲銀礦等組成。礦石中磁鐵礦含量較高,而且一般伴有交代成因的透明石英,金與黃銅礦(±斑銅礦)礦化有密切關(guān)系,金品位與銅品位成正比。礦床中的金至少有一部分為自然金,金與黃鐵礦沒有直接關(guān)系,在某些富金的礦帶中黃鐵礦反而少見;富金的礦床一般貧鉬,但不是沒有鉬。富金的斑巖系統(tǒng)附近往往可能存在可整體開采的淺成低溫?zé)嵋航鸬V床。礦化從斑巖系統(tǒng)中心的浸染狀銅礦化帶到邊緣的金一銀礦脈帶的側(cè)向分帶是漸變的,而不是突變的。在富金斑巖系統(tǒng)的上部可能有硫砷銅礦脈存在,如菲律賓的勒班陀(Lepanto)低溫?zé)嵋恒~一金礦脈和1987年發(fā)現(xiàn)的位于其東南部下方的“遠(yuǎn)東南”(FarSouthEast,ESE)巨大斑巖銅金礦床,說明火山巖區(qū)一些高硫化銅金脈礦與富金斑巖銅礦具有空間和成因上的聯(lián)系。另外,斑巖銅金礦也常與矽卡巖型金銅礦相伴生。(3)熱液蝕變
斑巖銅金礦和斑巖銅礦一樣具有明顯的熱液蝕變和蝕變分芾。礦化多賦存在中心的鉀硅酸鹽蝕變帶,向外為絹英巖化蝕變和青磐巖化蝕變帶等。金品位高的礦石見于長(zhǎng)石穩(wěn)定的鉀硅酸鹽型蝕變帶,該蝕變帶中黑云母和鉀長(zhǎng)石是有代表性的蝕變礦物。鉀硅酸鹽蝕變向外漸變?yōu)榍嗯蛶r化蝕變,在該蝕變帶中綠泥石含量增加。(二)找礦標(biāo)志
(1)區(qū)域地質(zhì)找礦標(biāo)志1)斑巖銅金礦床一般與島弧構(gòu)造條件和大陸邊緣環(huán)境有關(guān),尤其是島弧地質(zhì)環(huán)境已知賦存有大量巨型的斑巖銅金礦床,是尋找這類礦床的前提。2)容礦地層一般以火山巖及伴生的火山碎屑巖為主,所以陸上的火山環(huán)境有利尋找這類礦床。3)礦化與I型磁鐵礦系列的次火山侵入體有關(guān)。4)斑巖銅金礦床與淺成低溫?zé)嵋恒~金礦脈、矽卡巖型銅金礦床在空間上有疊置關(guān)系,所以在內(nèi)出現(xiàn)這些類型礦床時(shí),就要注意尋找相互依存的礦床。(2)局部地質(zhì)找礦標(biāo)志1)礦化是在同源斑巖侵人體侵位時(shí)形成的,因此,有斑狀石英閃長(zhǎng)巖到二長(zhǎng)巖等巖株的存在就能提供勘查目標(biāo)。2)識(shí)別區(qū)內(nèi)的熱液蝕變類型,富金斑巖銅礦金含量高的礦石主要見于鉀硅酸鹽蝕變帶,代表性的蝕變礦物為黑云母和鉀長(zhǎng)石。3)礦石礦物組合中磁鐵礦含量較高,而且一般伴有交代成因的透明石英。(3)地球物理找礦標(biāo)志
1)高磁鐵礦含量(可以產(chǎn)生高達(dá)4500γ的磁響應(yīng))與某些富金斑巖銅礦伴生,表明地面磁法或者航空磁法是圈定這類礦床的有效手段。2)環(huán)狀或圓形磁力高與黑云母一磁鐵礦蝕變帶有關(guān);磁力低與普遍的絹英巖化或中間泥巖蝕變有關(guān)。3)航空和地面放射性測(cè)量數(shù)據(jù)有助于圈定鉀硅酸鹽蝕變。4)陸地衛(wèi)星TM、SLAR(機(jī)載側(cè)視雷達(dá))和航空照片可用來鑒定被侵蝕的破火山口和區(qū)域性構(gòu)造。5)花崗巖巖基和斑巖巖株的空間組合表明許多斑巖銅金礦床產(chǎn)在大的重力低附近。6)激發(fā)極化法測(cè)量對(duì)圍繞含銅巖石的黃鐵礦暈有很好的響應(yīng)。(4)地球化學(xué)找礦標(biāo)志
l)斑巖銅金礦床上方通常不同程度地存在Cu、Au、Mo、Ag、Zn、Ph、As、Hg、Te、Sn、S元素的異常或元素組合異常。2)對(duì)于未知區(qū)來說,水系沉積物地球化學(xué)測(cè)量方法是篩選靶區(qū)的有效方法。3)在確定遠(yuǎn)景區(qū)之后,土壤取樣、巖屑取樣是圈定斑巖礦化系統(tǒng)的有效方法。在這過程中,如果化探異常與物探(磁法或激發(fā)極化法)異常相吻合,則更進(jìn)一步證實(shí)了斑巖成礦系統(tǒng)的存在。二、鐵氧化物銅金型礦床(IOCG)地質(zhì)特征與找礦標(biāo)志
(一)地質(zhì)特征1.構(gòu)造背景關(guān)于1OCG礦床的成礦背景,最早提出該類型礦床產(chǎn)于克拉通或古大陸邊緣與伸展構(gòu)造密切相關(guān)的地區(qū)。伸展拉張環(huán)境,如走滑斷裂,通常是深源巖漿及其相關(guān)流體上涌和大氣降水下滲的有利通道;而構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)換部位,如中上地殼韌一脆性轉(zhuǎn)換帶,常因物理一化學(xué)條件的突變,使得成礦物質(zhì)更容易聚集成礦。因此,沿古大陸向拉張性大陸弧的轉(zhuǎn)換帶常常是礦床產(chǎn)出的最有利部位。氧化鐵-銅-金礦床(IOCG)定義
Sillitoe(2003)所述氧化鐵-銅-金礦床(IOCG)最早定義含有大量磁鐵礦和/或赤鐵礦并伴隨有黃銅礦±斑銅礦,與一定構(gòu)造-巖漿環(huán)境有關(guān)而且變化范圍大的礦產(chǎn)組合。IOCG礦床與深成侵入巖和廣義的同時(shí)期活動(dòng)的斷裂有密切的關(guān)系。根據(jù)礦床形態(tài)、巖性和構(gòu)造特點(diǎn),IOCG礦床可以分為幾種類型:脈狀、熱液角礫巖、鈣質(zhì)矽卡巖、沿層交待層狀(mantos)和前幾項(xiàng)或部分的復(fù)合型。脈狀礦床往往產(chǎn)在侵入巖體內(nèi),尤其是等粒輝長(zhǎng)質(zhì)閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖,而大型礦床則與出現(xiàn)在距侵入巖體接觸帶2km的火山-沉積序列中。IOCG礦床通常與成礦前沿?cái)嗔亚秩氲逆V鐵質(zhì)巖墻(多為閃長(zhǎng)質(zhì)成分)有關(guān)。IOCG礦床形成伴隨有鈉質(zhì)、鈣質(zhì)和鉀質(zhì)或復(fù)合性的蝕變作用,通常見到向上或向外蝕變分帶為從磁鐵礦-陽(yáng)起石-磷灰石到鏡鐵礦-綠泥石-絹云母,擁有礦化元素Cu-Au-Co-Ni-As-Mo-U-LREE,還可以見到一些圍繞閃長(zhǎng)巖接觸帶的鈣質(zhì)鐵矽卡巖根據(jù)近年來對(duì)IOCG礦床產(chǎn)出的大陸動(dòng)力學(xué)構(gòu)造背景的研究結(jié)果,至少可將其構(gòu)造環(huán)境歸納為3類:①與非造山巖漿有關(guān)的大陸地塊內(nèi)部,如元古宙大陸裂谷盆地中經(jīng)過流體疊加改造形成的奧林匹克壩礦床;②與中性巖漿有關(guān)的較年輕大陸邊緣弧,如與洋殼俯沖背景下島弧造山帶伸展環(huán)境相關(guān)的智利一秘魯IOCG成礦帶;③褶皺和推覆帶,如澳大利亞芒特艾薩線形褶皺帶內(nèi)的斯坦、奧斯本、蒙特艾洛特、歐內(nèi)斯特亨利等礦床。從不同時(shí)代成礦的IOCG礦床來看,很多前寒武紀(jì)大型一超大型礦床都形成并分布于太古宙大陸邊緣100km以內(nèi)或靠近太古宇與元古宇巖石界面附近。它們?cè)跁r(shí)空分布上都與克拉通內(nèi)部非造山型花崗巖或A型花崗巖有關(guān),與板塊俯沖有關(guān),或與由地幔柱導(dǎo)致的次大陸巖石圈部分重熔有關(guān)。而相對(duì)較年輕的IOCG礦床在時(shí)空分布上則與次堿性和堿性花崗巖有關(guān),其構(gòu)造環(huán)境是與板塊俯沖相關(guān)的大陸邊緣弧,礦床產(chǎn)于長(zhǎng)期活動(dòng)的平行斷裂帶內(nèi),受壓扭性構(gòu)造和盆地反轉(zhuǎn)所支配。2礦床地質(zhì)特征
(1)控礦構(gòu)造各種不同級(jí)序和不同形式的斷裂構(gòu)造,如斷層與高滲透性底層巖石交匯處、張裂斷層的凹凸部位、逆掩斷層內(nèi)部及旁側(cè)、韌脆性剪切帶分支處、各種褶皺核部以及高、低滲透性底層巖石的接觸部位等,是控制IOCG礦床的產(chǎn)出深度和空間展布的主要因素。例如,在構(gòu)造交匯或構(gòu)造與巖性界面相交部位形成了拉坎德拉里亞礦床;在走滑斷層的膨脹嚙合部位形成薩洛博礦床;在走滑斷層主線之間構(gòu)造連接線沿線部位形成了曼托威爾德礦床;當(dāng)?shù)V床在淺部產(chǎn)出時(shí),在熱液型角礫巖和脈體中發(fā)生礦化形成礦床,如奧林匹克壩、阿萊毛。所以,從某種程度上說,靠近深大斷裂及其次級(jí)構(gòu)造是形成IOCG礦床的必要條件之一,多期活動(dòng)的條帶狀斷裂控制著礦床的空間展布。(2)容礦巖石
lOCG礦床可在不同地質(zhì)時(shí)代和各巖層或巖體中產(chǎn)出,巖層或巖體的成礦專屬性不明顯。代表性的容礦巖石有低品位的鐵礦層、條帶狀鐵質(zhì)建造或富鐵巖石,也有鎂鐵質(zhì)到長(zhǎng)英質(zhì)火山巖或深成侵入巖,還可能是片麻巖和片巖。無論是哪種巖石,若要成為10CG礦床的成礦主巖,必須具備下述幾個(gè)條件:①滲透性好和易發(fā)生化學(xué)反應(yīng);②靠近深大斷裂及其次級(jí)構(gòu)造;③與侵入巖體具有密切的空間關(guān)系;④角礫巖化和熱液蝕變十分發(fā)育;⑤地處明顯的氧化環(huán)境。
(3)熱液蝕變
IOCG礦床熱液蝕變分布很廣泛,且不同巖性對(duì)應(yīng)著不同的蝕變組合。具代表性的熱液蝕變類型有鈉(鈣、鐵)化蝕變、鉀(鐵)化蝕變和絹云母化蝕變。一般來說,在較深部位的蝕變?yōu)殁c(鈣、鐵)質(zhì)或鈉(鐵)質(zhì),向上至淺層過渡為鉀(鐵)質(zhì),近地表則表現(xiàn)為絹云母化和硅化,在圍巖局部多發(fā)生強(qiáng)烈的鐵質(zhì)蝕變。在橫向展布上,IOCG礦床周圍多發(fā)育形成廣泛分布的蝕變暈。無礦化或弱礦化(BarrenIronstone,下圖)與礦化(MineralizedIronstone,上圖,樣品來自Cloncurry地區(qū))ErnestHenry,Australia50mmCarlman,Chile20mm20mmCarola,ChileCanderlaria,Chile20mm20mm20mmMantoverde,Chile從熱液蝕變類型及其特征來看:①鈉(鈣、鐵)化蝕變最早形成,分布范圍較廣,一般大于lkm。屬于一種區(qū)域性熱液蝕變帶,其產(chǎn)出方式可以是單一的鈉化蝕變帶,主要由斜方輝石和榍石組成,也可以是富鈉的鈣堿性蝕變帶,主要由斜方輝石、鐵閃石、綠鈣閃石、角閃石和石榴子石組成;②鉀(鐵)化蝕變帶與銅、鐵和金硫化物集合體具有密切的時(shí)空分布關(guān)系,代表性的礦物有鉀長(zhǎng)石、黑云母、磁鐵礦或赤鐵礦、絹云母、綠泥石、碳酸鹽巖、鐵一銅硫化物、鈾和稀土礦物,局部地段見有鈉一鉀化蝕變帶,代表性礦物組合有鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、陽(yáng)起石、磁鐵礦、磷灰石、綠簾石、黃銅礦、黃鐵礦和斑銅礦;③鐵化蝕變主要是指那些與氧化物集合體密切共生的熱液蝕變,代表性礦物組合為磁鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、鐵白云石、綠泥石、角閃石和磷灰石,如果在成礦區(qū)范圍內(nèi)分布有富鈣的火山-沉積巖,那么,受構(gòu)造-巖漿活動(dòng)影響,完全有可能形成矽卡巖化帶,代表性礦物組合為磁鐵礦、石榴子石、斜方輝石和方柱石。
(4)礦體形態(tài)
IOCG礦床是一種后生礦床,其礦體產(chǎn)出形態(tài)復(fù)雜多樣,有不規(guī)則管狀、漏斗狀、(似)層狀、脈狀、條帶狀、角礫筒狀、透鏡狀及不規(guī)則體等。與其他類型礦床相比,1OCG型礦床的最大特點(diǎn)是廣泛發(fā)育角礫巖筒礦體。例如,奧林匹克壩礦床主礦體位于一個(gè)巨大的角礫巖簡(jiǎn)中,加拿大育空地區(qū)韋爾內(nèi)克(Werecke)山一帶礦床的主礦體也受控于角礫巖筒,瑞典基魯納地區(qū)出露40個(gè)鐵-磷礦床,其礦化主要呈角礫巖狀,也包括層狀或?qū)涌匦?。在南美安第斯成礦帶中,除脈狀礦體之外,局部可見獨(dú)立存在的角礫巖筒礦體和矽卡巖礦體。當(dāng)多個(gè)類型的礦體存在時(shí),就構(gòu)成超大型復(fù)合礦床。Orebody
(5)礦石礦物組合
IOCG礦床的主要礦物有赤鐵礦(鏡鐵礦、赤鐵礦和假像赤鐵礦)、低鈦磁鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦和黃鐵礦;次要礦物有銅(銀、鎳、鉆和鈾)砷化物、鈣鈾云母、氟碳鈰礦、輝鉍礦、鈦鈾礦、鈰磷灰石、硫銅鈷礦、輝鈷礦、硅鈾礦、銅藍(lán)礦、藍(lán)輝銅礦、磷鋁鈰礦、斜方砷鐵礦、孔雀石、輝鉬礦、獨(dú)居石、瀝青鈾礦、品質(zhì)鈾礦、磷釔礦、金(銀、鉍和鈷)碲化物、自然鉍(銅、金和銀)和蛭石。脈石礦物有鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、絹云母、碳酸鹽、綠泥石、石英、角閃石、輝石、黑云母和磷灰石。另外,可能還有褐簾石、重晶石、綠簾石、螢石、黑柱石、石榴子石、鈣鈦礦、金云母、金紅石、方柱石、榍石和電氣石。IOCG礦床的元素組合變化范圍較大,代表性元素組合有Fe-REE-Nb、Fe-Cu-Au和Fe-Cu-Au-U-Ag-REE。另外,此類礦床含量較高的元素還可能有Co、F、B、Mo、Y、As、Bi、Mn、Se、Ba、Pb、Ni、Zn。(6)成礦時(shí)代
礦床可見于太古宙至上新世的巖石中,以形成于古元古代至中元古代的礦床較多,例如,瑞典、南非、加拿大等國(guó)主要的IOCG礦床多集中形成于古元古代;澳大利亞IOCG礦床多形成于中元古代,巴西的薩洛博礦床,賦存在太古宇薩洛博群的變質(zhì)火山一沉積巖系里,是巴西新太古代至古元古代IOCG礦床的典型代表,而智利IOCG礦床相對(duì)較為年輕,多形成于中生代。2.礦床成因和找礦標(biāo)志
(1)礦床成因IOCG礦床的成因模式很多,爭(zhēng)議也很大,但它們都有一個(gè)共同之處,即所有的模式都需要有鹽度較高、貧硫、相對(duì)氧化的流體,以解釋成礦系統(tǒng)中存在的豐富的鐵氧化物和少量的硫化物。這些模式爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在于流體來源與形成機(jī)理,其實(shí)質(zhì)就是巖漿成因與非巖漿成因之爭(zhēng)。對(duì)此,主要形成了3種不同的認(rèn)識(shí)論,即巖漿流體說、地表/盆地流體說和變質(zhì)流體說。前者屬巖漿成因論,而后兩者屬非巖漿成因論。
巖漿成因假說認(rèn)為,IOCG礦床的形成與花崗巖或是其他火成巖,抑或是與親堿性的較基性巖漿肓關(guān)。該模式中涉及的氧化貧硫含金屬鹵水從同時(shí)期的巖漿中析出,此后的礦質(zhì)沉淀則受多種作用的綜合驅(qū)動(dòng)。對(duì)于以巖漿熱液成因?yàn)橹鞯母邷厣畛傻V石,各種低溫?zé)嵋菏录虻蜏乇砩录?huì)使其品位上升或下降。至于巖漿流體的具體來源有多種推斷。其中,流體源含CO2,是巖漿成因模式中的一個(gè)重要因素,這是因?yàn)樵谂c礦化有關(guān)的流體包裹體中普遍存在CO2,而且在與IOCG成礦深度相應(yīng)的較廣的壓力范圍內(nèi),CO2對(duì)流體從巖漿中析出起著控制作用。此外,CO2的存在還可以影響硅酸鹽熔融體與流體之間的堿質(zhì)配分,有可能生成具有高Na/K比值的鹵水,這種鹵水可能是許多IOCG礦床中廣泛發(fā)育和分布的鈉質(zhì)蝕變作用的主導(dǎo)因素。非巖漿成因假說的兩類模式:一是流體主要派生于地表或淺部盆地的模式,即地表/盆地流體說;二是在下地殼到中地殼變質(zhì)環(huán)境中演化的流體模式,即變質(zhì)流體說。兩類模式都需要能提供非巖漿氯化物的專屬環(huán)境。在地表/盆地流體模式中,侵人體的主要作用是驅(qū)動(dòng)非巖漿鹵水的熱對(duì)流。流體的含鹽性可能來自溫暖、干旱環(huán)境中蒸發(fā)過的地表水,或來自循環(huán)水與先存蒸發(fā)鹽沉積物的相互作用。變質(zhì)流體模式不需要火成熱源,盡管同期侵人體可能存在并且向流體提供了熱量和組分(如Fe、Cu)。另外一些研究結(jié)果顯示,IOCG礦床可能是由一種以上的巖漿或非巖漿成因熱液流體混合形成的。據(jù)稱,奧林匹克壩、薩洛博、拉坎德拉里亞、歐內(nèi)斯特亨利、斯坦、曼托斯布蘭科斯等礦床的成礦作用就屬于這種類型。例如,在奧林匹克壩礦床形成過程中,一方面深部較熱、還原性的富金屬循環(huán)熱液流體或巖漿源熱液流體上升,另一方面較高鹽度干鹽湖水產(chǎn)生的較冷、氧化性熱液或大氣水下滲,二者間持續(xù)不斷地進(jìn)行周期性的混合,并發(fā)生氧化還原作用生成Cu-Au-U礦質(zhì)沉淀,形成從下部黃銅礦±黃鐵礦到上部斑銅礦±輝銅礦的分帶。Plumeexperimentinyourkitchen綜上所述,關(guān)于IOCG成因的主要問題在于,礦床究竟是通過巖漿與地幔或下地殼有直接聯(lián)系(特別是對(duì)非常大的礦床而言),還是完全形成于地殼內(nèi)部巨大的能夠有效富集先前分散于大范圍巖石內(nèi)的金屬的熱液系統(tǒng)。要解決這個(gè)問題,尚需開展進(jìn)一步的研究,以獲取更多的關(guān)鍵性資料。(2)找礦標(biāo)志
區(qū)域地質(zhì)找礦標(biāo)志1)沿克拉通或古大陸邊緣向拉張大陸弧的轉(zhuǎn)換帶通常是IOCG礦床產(chǎn)出的有利部位。2)與非造山帶巖漿有關(guān)的大陸地塊內(nèi)部裂谷盆地、與中性巖漿有關(guān)的較年輕大陸邊緣弧拉伸環(huán)境以及褶皺和推覆帶等是IOCG礦床產(chǎn)出的3大動(dòng)力學(xué)構(gòu)造背景。3)構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)換部位,如中上地殼韌脆性轉(zhuǎn)換帶,是成礦物質(zhì)聚集成礦的良好場(chǎng)所。4)靠近深大斷裂及其次級(jí)構(gòu)造的位置是形成IOCG礦床的必要條件之一。5)存在大面積的巖漿巖,包括與地幔底侵有關(guān)的巖漿作用。局部地質(zhì)找礦標(biāo)志
1)多期次活動(dòng)的斷裂是控制礦床空間展布的重要因素。2)破碎的火山或火山碎屑巖,可能是大型-超大型IOCG礦床的呈礦圍巖,當(dāng)有深大斷裂存在時(shí),其成礦可能性更大。3)地表可能有呈脈狀和不均勻浸染狀產(chǎn)出的Cu或Cu-Au小礦點(diǎn)。4)滲透性較差的巖層(如塊狀大理巖化碳酸鹽巖)有助于流體匯集,其下面可能發(fā)育有IOCG礦床。5)當(dāng)淺部存在礦化角礫和磁鐵礦被交代形成大量鏡鐵礦時(shí),深部可能存在IOCG礦床。6)粗晶方解石-鐵白云石構(gòu)成的鐵錳碳酸鹽化脈帶區(qū),在礦床頂部或遠(yuǎn)端可能伴有的褐鐵礦和黃鐵礦暈,可作為深部隱伏IOCG礦床的指示標(biāo)志。7)磁鐵礦一磷灰石系統(tǒng)組合,是指示IOCG礦床的一項(xiàng)重要標(biāo)志。蝕變找礦標(biāo)志
1)在輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖體或閃長(zhǎng)巖體接觸帶內(nèi),強(qiáng)烈發(fā)育的熱接觸變質(zhì)角巖帶和接觸交代巖(鈉鈣質(zhì)或鉀質(zhì)蝕變)帶,是大型復(fù)合型IOCG礦床很好的指示標(biāo)志。2)火山-沉積巖中廣泛發(fā)育的硅化、絹云母化、黃鐵礦化以及高級(jí)泥化蝕變組合,可能是IOCG礦床的指示標(biāo)志。3)大多數(shù)IOCG礦床具有“上部鉀化、下部鈉化”的蝕變特征,屬較為典型的堿質(zhì)鉀鈉硅酸鹽化蝕變相。脈狀和面狀產(chǎn)出的鈣質(zhì)矽卡巖與硅質(zhì)矽卡巖常位于堿質(zhì)鉀鈉硅酸鹽化蝕變相之上,密集脈帶型和面狀鈣質(zhì)矽卡巖與硅質(zhì)矽卡巖可作為尋找隱伏IOCG礦床的找礦標(biāo)志。4)絹云母-綠泥石-碳酸鹽蝕變暈,是以赤鐵礦為主的礦床(如奧林匹克壩)很好的指示標(biāo)志。5)鉀長(zhǎng)石-黑云母或鈉長(zhǎng)石-黑云母或綠泥石-黑云母蝕變暈,是以磁鐵礦為主的礦床的重要指示標(biāo)志。
地球物理找礦標(biāo)志
1)成礦區(qū)具有較顯著的磁場(chǎng)和重力異常,尤其是區(qū)域性的磁異常。2)以磁鐵礦為主的成礦系統(tǒng)通常顯示出較強(qiáng)的磁異常。3)金屬硫化物礦物相對(duì)于容礦巖石通常會(huì)顯示出較強(qiáng)的電導(dǎo)特征,因此,可采用激發(fā)極化法(IP)和電阻率測(cè)量法尋找大型的礦化體(甚至是低品位礦化);電磁法(EM)對(duì)高電阻差最有效,它可以用于尋找IP和電阻率測(cè)量無法獲得響應(yīng)的小型高導(dǎo)礦化體。4)可采用放射性法(如K和Th/K測(cè)量)進(jìn)行巖性填圖,有時(shí)還可以識(shí)別地表或地表10~⒛cm以內(nèi)的鉀化蝕變帶(暈)。地球化學(xué)找礦標(biāo)志
1)礦石中含F(xiàn)e、Cu、Co、Mo、Au、Ag、As,有時(shí)還含Bi、Te、Hg、U、Pb、Zn;在非硫化物蝕變帶,含Mn、Bi、P、LREE、F、Κ或Na、Ca、Ba、W、Th、Sn,但沒有Nb和Zr。2)土壤中可能存在Cu、Au、Hg金屬活動(dòng)態(tài)異常,且Cu、Au異常呈帶狀分布。3)地球氣中可能
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