成矿理论

浅成低温热液矿床成矿作用

—以波尔盖拉金矿床及高松山金矿床为例

浅成低温热液矿床成矿作用

—以波尔盖拉金矿床及高松山金矿床为例

浅成低温热液型矿床是金、银矿床的一种重要类型。按林格伦(1922，1933)对浅成热液的定义，这类矿床包括贵金属(碲化物或硒化物)、贱金属、汞和辉锑矿等矿床，矿床是在低温(小于200℃)和中压条件下从有火成喷气的含水溶液中形成的，是指发生在浅处并常在火山岩中定位的矿化体，常出现一些不协调的矿物组合，即在同一矿床中同时出现高温矿物组合和低温矿物组合。现代矿床学研究认为这类矿床普遍存在过较高的成矿温度(200～300℃)，有时可达400℃，成矿压力低于112MPa。尽管如此，现在仍然沿用了/浅成低温这个术语，但概念的内涵已经发生了变化，并不意味着这类矿床必须形成于低温(如小于200℃)条件下。浅成低温热液矿床包括火山、次火山热液矿床，热泉型矿床以及微细浸染型矿床。前两类矿床的成矿围岩通常为火山岩、次火山岩。后一类矿床的成矿围岩为碳酸盐岩和碎屑岩。本文将只讨论前两类矿床。目前比较流行的分类如下：Silberman等(1986)将浅成热液矿床划分为高硫和低硫的富矿囊型以及高硫和低硫热泉型；Heald等(1987)分为明矾石-高岭石型(酸性硫酸盐型)和冰长石-绢云母型；Bonham(1986)将这类矿床为低硫型、高硫型和碱性岩型。其中以Heald的分类和Bonham的分类应用最广。

1.成矿背景及成矿作用

浅成低温热液矿床形成的构造环境主要为岩浆弧和弧后的张裂带。这种岩浆既可以是陆缘岩浆弧，也可以是岛弧环境。这样的构造在全球主要有3条，即:环太平洋成矿带、地中海-喜马拉雅成矿带和古亚洲成矿带。在环太平洋东西两带均发育有火山、次火山内外两条带。在环太平洋东带，浅成低温热液型矿床除沿美洲西海岸岩浆弧分布外，在弧后几百公里有一条平行于火山弧的弧后引张带。该带在不同地段表现形式不同，在北美，表现为盆地-山脉省，正断层广泛发育，地堑(盆地)和地垒(山脉)相间平行排列，其双峰式火山作用表明拉张应力场的存在，系弧后裂谷作用早期阶段的表现。盆岭省为北美一条长700 km的裂谷系的一部分。包括哥伦比亚河玄武岩的运道岩墙和斯内克河平原西部的地堑。在南美的安第斯山脉东侧，有大片高原碱性橄榄玄武岩发育，说明在火山弧的内侧，弧后引张作用广泛存在。在西太平洋也存在两条成矿带，一条从日本列岛经我国台湾、菲律宾、加里曼丹岛、巴布亚新几内亚及所罗门群岛，形成于岛弧环境。日本的菱刈、串木野、春日，中国台湾的金瓜石矿及新西兰的豪拉基矿带，巴布亚新几内亚的波尔盖拉矿均

属该成矿带。另一条成矿带分布在大陆内部，从俄罗斯鄂霍茨克北缘，经我国东北东部，南至华南地区。我国一些重要矿床如二道沟、五凤、山门、冷水坑、遂昌、治岭头、大岭口、紫金山、梅仙、嵩溪等矿床即产于这一成矿带中。在环太平洋带，虽然分布在东西太平洋两岸的浅成低温热矿床数目近于相等，但分布在岛弧和大陆边缘的矿床数明显不均衡，其中14个超大型矿床中有10个分布在大陆边缘。分布在岛弧区的矿床全部为金矿，而以银为主要开采金属的矿床只有两个分布在大陆边缘。成矿作用形成于复杂的地质环境中，一般与两个或多个方向发育的几个世代的断层或裂隙有关。矿床产出位置受区域性深大断层控制，多数情况下区域性大断层与火山口交汇部位是成矿的有利部位。大多数情况下，矿床并不直接产于深大断层中，火山口环形边界控制了某些金矿床的分布。这类矿床中均发育有断层或破裂，大多数为正断层，浸染状矿化主要产于孔隙度很高或破裂密集发育的部位，层面构造也是重要的控矿构造。

浅成低温热液矿床的成矿时代一般较新，大多数形成于第三纪。形成于太平洋东岸岛弧的矿床比西岸大陆边缘的矿床平均年龄要晚。东太平洋岛弧区金矿床的形成年龄一般小于20Ma，美洲西部的成矿年龄主要为39～10 Ma。我国东部浅成低温热液金、银矿床的成矿年龄为145～67 Ma，如二道沟金矿、五凤金矿、浙江遂昌金矿、福建紫金山金矿、粤东北嵩溪银锑矿等均形成于侏罗-白垩纪。这段时期可能是浅成低温热液矿床形成的又一个重要时期。浅成低温热液金矿床形成年龄较新的原因可能是由于这类矿床形成较浅，容易被剥蚀，矿床不易被保存造成的。随着时代变老，矿床数目越来越少，在前寒武纪地体中，浅成低温型金属矿在加拿大安大略的Cobalt地区，苏必利尔湖的Silver湾，和加拿大西北地区的大熊湖Bathurst湾区的那些小而富的银-钴-镍矿床就表现出很多这类矿床的地质特征。某些太古宙绿岩型金矿，如安大略省的Hemlo的那些矿床和南非的Muchison山脉的那些矿床，具有特征的低温浅成热液元素组合，包括Sb、Hg、Bi、As。这些矿床可能代表一种与大陆火山伴生的浅成低温热液矿床的太古宙原始同类物。

中国浅成低温热液型金矿的矿化深度普遍较浅，反映该型金矿的浅成特点。如不考虑长期剥蚀作用的因素，矿体多赋存于近地表或地表下100～1000m范围内，国外少数矿床矿化深度可达2km。矿体主要以脉状为主，包括复杂的树枝状脉、板状脉、细脉和网状脉，其次为浸染状矿层和产在爆发角砾岩状的细脉浸染状矿筒、囊状透镜体。矿石一般为贫硫化物型，含金品位变化较大。主要矿石矿物为自然金、自然银、银金矿和(载金)硫化物(矿物)等，如:黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等;脉石矿物为石英、玉髓、绢云母、方解石、明矾石、冰长石等。而以玉髓、明矾石、冰长石等为较具特征的标志性矿物。浅成低温热液型金矿的矿化常常发生在具有良

好分异的火山岩区、陆上火山碎屑岩和许多小型的次火山侵入体内。矿化方式为脉状、网脉状和浸染状，不同的矿化方式多共存于一个矿床中，而以一种方式为主。有些矿床的矿化具有分带性，地表为热泉沉淀，向下为浸染状及网脉状矿化，最下部为脉状矿化。网脉状矿化多发育于构造拐弯、交汇和构造切割脆性岩层的部位;浸染状矿床的矿化产于蚀变围岩中，矿体与围岩渐渐过渡。冰长石-绢云母型矿床只有少数是浸染型矿床，而石英-明矾石型矿床则以浸染型矿床居多。

浅成低温热液型金矿床的围岩主要是一些陆相火山岩(次火山岩)。这些赋矿岩石具有偏酸性或碱性的特点。低硫化的冰长石-绢云母型金矿床的围岩是典型的钙碱安山岩、英安岩、流纹英安岩或流纹岩;高硫化的石英-明矾石型金矿床围岩主要是流纹英安岩，这说明该类型矿床的围岩可能就是提供成矿物质和能量的深部侵入体的一个连续整体。浅成低温热液型金矿床的热液蚀变十分明显。综合全国各地该类型金矿床的研究发现其围岩蚀变具有很大的相似性。主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化;其次为高岭土化、冰长石化、明矾石化。另外，在中国东北地区还有发育普遍而强烈的萤石化。金矿化常与硅化有关而且十分普遍，似乎硅化成了该类型金矿成矿的一个必要条件。围岩蚀变一般还具有明显的分带性。Bonham 等关于浅成低温热液型金矿床的分类就是基于其蚀变矿物组合的不同而划分的。冰长石-绢云母型矿床在靠近网脉、裂隙附近主要发育钾长石化(特征矿物即是冰长石)、硅化(石英、玉髓)和绿泥石化;向外依次为绢云母化带、青盘岩化带。这一围岩蚀变作用是由近中性的热水或天水促发的，含矿流体呈中-弱酸性，具低的盐度和低硫的特征。石英-明矾石型矿床在靠近网脉、裂隙附近主要发育硅化和高级泥化(主要是明矾石和高岭石，其次为叶腊石、地开石等);向外依次为泥化带、青盘岩化带。

有关浅成低温热液型金矿床的成因，多年来已经提出了多种成因模式及假说，有代表性的包括:岩浆热液成因说、同源说、沉积改造成因说、大气降水成矿模式及热泉沉积模式说等等。虽然我们已经知道区域构造背景是该型金矿形成的一个重要控制因素，但是不同类型的浅成低温热液金矿热液流体是如何在这一背景下最终定位形成的，仍然是一个关于成矿流体来源、运移、沉淀的问题。但是，目前为止人们还不太清楚流体混合是如何导致矿石和脉石的沉淀，或者使成矿物质在地下热水中富集的。从已有的发现及研究来看，浅成低温热液型金矿的成矿系统被认为主要是与岩浆弧区的火山)次火山活动及晚古生代后的碰撞造山期的岩浆活动有关。总之，该类型金矿的成因与各类岩浆岩的关系十分密切，当前的研究主要集中在与斑岩及碱性岩的研究上。Sillitoe(1997)在对环太平洋区的大型浅成低温热液型金矿研究时指出，大约20%的该类型金矿与碱性岩有关，而这类岩石在整个太平洋地