韧性剪切带型金矿的基本特征和成矿背景

韧性剪切带型金矿的基本特征和成矿背景摘要通过阅读前人们对韧性剪切带型金矿的大量研究成果，综述了韧性剪切带型金矿的基本特征以及成矿地质背景，着重介绍韧性剪切带型金矿的概念、控矿因素、成矿动力学、流体与金矿化的作用、地球化学特征、成矿机制方面的研究成果。

关键词韧性剪切带控矿因素成矿动力学流体与金矿化的作用地球化学特征成矿机制1 韧性剪切带型金矿的概念韧性剪切带型金矿研究自80年代开始受到人们重视，并提出了“含金剪切带型金矿”的概念，这一理论在1986年在加拿大多伦多召开的金矿国际讨论会上得到了强烈的反响。

韧性剪切带型金矿也称韧-脆性剪切带型金矿或含金剪切带型金矿, 是指受韧性和韧-脆性剪切构造体系控制的矿床, 既包括传统的含金石英脉, 也包括由各类岩石破碎蚀变形成的浸染型矿床。

金矿化是在长期的剪切作用过程中逐渐形成的, 剪切作用不仅是控矿因素, 而且是重要的成矿机制[1]。

2 韧性剪切带型金矿控矿因素2.1控矿构造剪切带的分类根据剪切带的规模可以分为一级和二级构造。

一级构造是切穿地壳的区域性大型构造带, 长度一般大于100 km , 常控制小型侵入体的分布; 二级构造是一级构造的次级单元, 长度一般在1～10 km , 宽数cm 至数百m , 其分布及运动方向受一级构造制约[2] 。

根据剪切带中岩石的变形特征, 可以将剪切带分为韧性剪切带、脆-韧性剪切带和脆性剪切带, 它们形成于地壳的不同深度。

大型剪切带的深部为韧性变形, 岩石发生糜棱岩化和强片理化, 两盘有显著位移, 但在填图规模上无不连续界面; 浅部为脆性变形; 中部为脆-韧性转换带。

对于长英质岩石而言, 在正常地热梯度下, 脆-韧性转换带的深度为10～15 km[3] 。

韧性剪切带和脆性剪切带除了在同期变形中因构造层次不同发生空间转换外, 还可以在不同变形期中相互叠加, 如早期的韧性剪切带抬至地壳浅部后, 可以叠加脆性变形[4、5] 。

F.Robert和A.C.Brown[6]还进一步将剪切带内的裂隙区分为剪裂隙和张裂隙。

在陡倾逆冲剪切带内, 剪裂隙产状近于竖直,主要位于剪切带的中部, 上下盘沿剪裂隙发生滑移; 张裂隙产状近水平, 是由上下盘岩石相对张开而形成的。

构造与成矿的关系韧性剪切带型金矿总体展布受一级构造制约, 但往往具体定位于二级构造内。

B.N.Eisenlohr和D.Groves[2]认为这是由于二者物理化学条件不同造成的, 一级构造是流体流经的通道, 是高温带, 有利于金的溶解; 二级构造温度较低, 利于金的沉淀。

含金剪切带常具有韧性与脆性变形的组合特征, 对此, R.H.Sibson等[7] 、E.M.Cameron等[8] 认为金矿形成于脆-韧性转换带位置。

R.H.Sibson等用断层阀模式解释成矿机理。

E.M.Cameron等认为大型剪切带下宽上窄, 脆-韧性转换带象咽喉一样, 流体从韧性带到脆性带时, 压力的突然降低是矿物沉淀的主要机制。

李德威[4]基于对扬子地台南缘及板内变质核杂岩滑脱带中含金剪切带的研究, 提出了与上述观点不同的认识, 他认为大多数含金剪切带是由韧性剪切带经抬升叠加脆性变形的结果, 这可能反映了本区成矿的特点。

2.2 赋矿岩石虽然韧性剪切带型金矿可以产于几乎所有的岩石中, 但不同岩性的产出机率非常不同。

太古宙地盾中的金矿绝大多数产于绿岩带内, 赋矿岩石主要是拉斑玄武质火山岩,其次为中性至酸性侵入岩、酸性火山岩、超镁铁质岩和含铁硅质岩。

如安大略红湖区绿岩带中的金矿有95 %以上都出现在科马提岩—拉斑玄武岩层中[9] 。

B.N.Eisenlohr等[2]强调赋矿岩石具有高Fe/ ( Fe + Mg)比值, 其抗张强度相对较低。

元古宙金矿主要与陆内盆地环境有关, 非造山期岩浆作用与金成矿作用关系密切[10] 。

显生宙金矿主要赋存于浊积岩内[11] 。

容矿岩石普遍经受了浅—中等变质作用, 大多数为绿片岩相,少数可达角闪岩相。

含金石英脉是含金剪切带的一种特殊情况。

含金剪切带型金矿是一类既包括脉状金矿床又包括一些层控浸染型金矿床的、以剪切作用为成矿机制和控矿因素的金矿床。

M.博纳梅宗等经过3年对100多个含金石英脉型金矿床进行的研究表明，含金石英脉型金矿床是金矿化对老的和遭到破碎的无矿石英脉进行浸染而形成的。

这些矿床看似简单，却被不恰当地划成了脉型矿床(如加章大红湖区绿岩带中的脉型矿床。

魁北克省的西格玛金矿;美国密执安州的罗佩斯金矿以及澳大利亚和印度的一些前寒武纪金矿床等[21、22])，实际上它们并非由矿石充填裂隙而成，而是无矿老石英脉被晚期含金矿化浸染的结果。

矿化是因剪切构造作用形成的，呈叠置方式或切割老的无矿石英脉的方式产出。

因此，传统的“含金石英脉”型矿床只代表“含金剪切带”这一至今对其认识还比较差的矿床类型的特殊情况。

与年轻山脉具有极其复杂的硫化物共生组合，且脉石通常富Fe, Mn碳酸盐的含金～银脉相反，这种含金石英脉的硫化物共生组合极为简单，其“脉石”是由石英组成的，石英含量可达95%以上；而有些矿床，还伴生有少量绢云母、绿泥石、黑云母或电气石。

硫化物的含量较少。

主要为黄铁矿、毒砂、黄铜矿，常见有微量闪锌矿及方铅矿，极少数情况下还见有辉锑矿或硫盐。

金的赋存方式有两种：一是赋存在硫化物中，二是呈微粒云状散布在硫化物晶体周围。

后一种方式只有在一种由石英糜棱岩或(和)二氧化硅凝胶体组成的特殊介质条件下才能出现，在这种环境下发生的重结晶作用就形成了微砂糖状石英，其来自富含二氧化硅和在破碎作用下原位发生重新活动的岩石，并充当了金矿化的“储集体气这种石英及硫化物的数量，决定了一个含金剪切带的含金潜力闭。

微砂糖状石英在剪切带内为赋存金所做出的特殊贡献，在于它们起了特定的岩性和构造控制作用。

因此，在没有大量硫化物存在的情况下，唯有富含二氧化硅的岩石为矿化提供了有利的“储集体”。

此外，这些岩石必须是被厚度至少达、控制剪切带格局的断层所破碎和糜凌岩化的。

在剪切带内的微砂坡状石英中使金固定下来是一个聚集过程，每当剪切带重新活动时聚集作用便活跃起来。

显然，一个经历多次重新活动的“老”剪切带，其含金潜力比一个“年径”的剪切带要大。

尽营矿化形态通常呈脉状，但含金剪切带本质上就不同于真正的金矿脉，如不同于年轻山脉的金～银矿脉：年轻山脉的金矿化局限在特定的延伸不大的构造层位上，而含金剪切带内的金矿化发育范围要大得多，垂向上延伸可达1500多米。

2. 3 成矿时代G.J.Davidson 和rge[12]对澳大利亚的金矿进行统计, 发现有3个成矿高峰期, 分别为215～415 、1515～2010 、26～28 亿a , 这与世界范围内的情况是一致的。

其中, 显生宙金矿的成矿类型较多, 除了韧性剪切带型金矿外, 浅成低温热液型、斑岩型、夕卡岩型金矿等也占有重要地位; 元古宙、太古宙金矿主要为韧性剪切带型。

从成岩成矿的相对时间来看, 韧性剪切带型金矿成矿时间大大晚于容矿火山岩的成矿时间, 时间间隔可达300 Ma[9、13]。

大型剪切带的形成常与花岗岩基的侵位有关, 金矿化与热变质作用高峰同期, 属于剪切变形作用的后期。

我国韧性剪切带金矿的成矿时代, 多数研究者强调燕山期或海西—印支期的重要性。

产于新太古代胶东群中的玲珑--焦家式金矿, 花岗岩侵位时代为188～118 Ma , 成矿时代推断为中生代[14、15] 。

小秦岭式金矿的赋矿岩石形成于新太古代—古元古代, 金矿定位于燕山期[16] 。

广东河台金矿的容矿岩石为震旦系浅变质岩, 加里东期隆起, 并遭受区域变质作用和混合岩化, 金活化富集; 海西—印支期金局部富集, 形成矿床[17] 。

2. 4 成矿的多期多阶段性据前人丰富的研究资料表明，剪切变形、接触热变质作用、热液蚀变作用及金矿化作用普遍是同期的[23、24]。

博纳梅宗等(1887)通过对法国海西期基底含金剪切带的详细研究得出了这一结论。

根据金产出的不同方式，可分为3个阶段:含“暗金”的早期阶段。

含细粒金的中期阶段(形成各种不同的脉状充填)和含块金的晚期阶段(活化前两个阶段的矿化，同时出现块金效应，形成数毫米大的金颗粒，并伴有大量银)。

含金剪切带的每一个阶段均具有特征性的地球化学标志，把这些标志填在图上就可对各类含金剪切带开展成矿预测研究，并可对最有利的潜在含金地段确定勘查靶区[25]。

含金剪切带构成了一种大大不同于其它类型的脉状矿床丈（如浅成热液矿床，其形成时间较短暂)。

浅成热液金矿床矿石中的富矿是局部物理～化学条件突然变化的结果[26]。

而含金剪切带的情况则相反，具有经济意义的矿化形成时间很长，这与深部反复发生的构造活动有关，每当发生构造活动时，金的富集作用可在各种岩相内不停地继续下去。

3 韧性剪切带型金矿的成矿动力学研究韧性剪切带型金矿一般受高角度(50～80°) 逆冲断层控制。

根据应力分析, 在水平挤压体制下, 既不利于这种断层的形成,也不利于其活动。

R.H.Sibson等近些年来对断层的成因和运动体制进行了研究, 他们提出的断层阀模式受到了广泛关注。

3.1 高角度逆断层的成因R.H.Sibson等[7] 认为这些高角度逆断层是先存构造的重新活化, 可能的情况有:(1) 拉张体制下形成的高角度正断层, 当区域应力变为挤压时转化为高角度逆断层;(2) 当区域应力方向变化时, 由陡直的走滑断层转化而成; (3) 初始的低角度逆断层逐渐变陡。

3.2 高角度逆断层的运动—断层阀模式R.H.Sibson等[7] 认为, 在水平挤压体制下, 流体的作用对于高角度逆断层的活动是至关重要的。

大型韧性剪切带在深部为韧性变形, 其运动方式是连续的或称非地震性的; 在浅部为脆性变形, 地震性滑动, 地震成核作用发生在脆性层的底部, 即脆-韧性转换带, 它对上部的地震滑动起控制作用。

R.H.Sibson 等[7]的断层阀模式阐述了脆-韧性转换带的断层活动机制。

3.2.1 破裂前断裂处于愈合状态, 对于深部来的流体而言, 上部地壳起到盖层作用。

随着流体的持续涌入, 流体压力逐渐升高, 当达到静岩压力时, 水平裂隙张开。

3.2.2 地震破裂当流体压力超过静岩负荷时, 累积的剪应力将导致陡直脉发生剪切破裂。

破裂过程是首先在地震带的底部发生地震成核作用, 然后产生直达地表的地震破裂, 同时产生大量的渗透性裂隙。

破裂的产生使剪应力得以释放。

3.3.3 破裂后流体充填由于流体压力降低, 剪裂隙及其次生裂隙中将发生流体充填作用, 并在其中发生矿物的沉淀作用。

3.3.3 自愈合流体充填和矿物的沉淀作用, 使剪裂隙逐渐愈合, 渗透率降低。

3.3.4 再循环破裂愈合之后, 流体压力和剪应力再次积聚, 进入下一个循环。