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热液金矿床控矿断裂性质与成矿流体的物理化学
2011-08-03
热液金矿床的成矿物理化学条件与控矿断裂构造环境有着密切联系。作者对比了不 同构造环境(小秦岭、焦家、玲珑和太白金矿) 流体包裹体物理化学参数特征,表明韧性剪切带环 境中的金矿成矿流体压力大、CO2/ H2O 数值也高。不同构造环境中流体K+ / Na + 、F - / Cl - 的差 别不仅与容矿岩石化学特征有关,也与构造应力作用有关,同一矿田内,甚至同一断裂带内,因 所处构造部位不同,成矿流体压力也不同,致使其他物理化学参数的系统变化,这对地质找矿具 有实际意义。
地 球 学 报 ACTA GEOSCIEN TIA SINICA Bulletin of the Chinese Ac ade my of Geological Sciences 第 19 卷 第 2 期 9 9 8 年 5 月 Vo1. 19 No. 2 May 1 8 1 9 9 热 液 金 矿 床 控 矿 断 裂 性 质3 与 成 矿 流 体 的 物 理 化 学 Ξ 徐 九 华 谢 玉 玲 申 世 亮 (北 京 科 技 大 学 资 源 工 程 学 院 ) 摘 要 热 液 金 矿 床 的 成 矿 物 理 化 学 条 件 与 控 矿 断 裂 构 造 环 境 有 着 密 切 联 系 。 作 者 对 比 了 不 同 构 造 环 境 (小 秦 岭 、焦 家 、玲 珑 和 太 白 金 矿 ) 流 体 包 裹 体 物 理 化 学 参 数 特 征 ,表 明 韧 性 剪 切 带 环 + + - - 境 中 的 金 矿 成 矿 流 体 压 力 大 、CO / H O 数 值 也 高 。 不 同 构 造 环 境 中 流 体 K / Na 、F / Cl 的 差 2 2 别 不 仅 与 容 矿 岩 石 化 学 特 征 有 关 ,也 与 构 造 应 力 作 用 有 关 ,同 一 矿 田 内 ,甚 至 同 一 断 裂 带 内 ,因 所 处 构 造 部 位 不 同 ,成 矿 流 体 压 力 也 不 同 ,致 使 其 他 物 理 化 学 参 数 的 系 统 变 化 ,这 对 地 质 找 矿 具 有 实 际 意 义 。 关 键 词 金 矿 床 构 造 环 境 包 裹 体 物 理 化 学 参 数 构 造 环 境 对 成 矿 的 控 制 作 用 ,特 别 是 由 于 构 造 作 用 引 起 成 岩 成 矿 流 体 压 力 的 改 变 ,导 致 流 体 物 理 化 学 参 数 的 变 化 ,从 而 引 起 矿 质 的 沉 淀 ,这 样 的 认 识 在 众 多 的 地 质 文 献 中 已 有 广 泛 的 讨 论 。 然 而 ,作 为 一 门 边 缘 学 科 ——— 构 造 物 理 化 学 概 念 的 提 出 (吕 古 贤 ,1991) 只 是 近 几 年 [ 1 ] 来 的 进 展 断 裂 环 境 对 成 矿 物 理 化 学 条 件 的 控 制 作 用 。 。 本 文 通 过 几 个 不 同 构 造 环 境 中 的 金 矿 类 型 的 对 比 研 究 ,探 讨 不 同 力 学 性 质 的 1 韧 ( 脆 ) 性 剪 切 带 环 境 1 . 1 小 秦 岭 金 矿 田 位 于 豫 陕 交 界 的 小 秦 岭 金 矿 带 是 我 国 第 二 大 黄 金 产 地 。 含 金 石 英 脉 多 产 于 太 古 宇 太 华 群 绿 岩 建 造 中 ,受 典 型 的 韧 性 剪 切 带 控 制 。 对 该 区 文 峪 、东 闯 、出 岔 乱 石 沟 金 矿 床 进 行 了 详 细 研 究 表 明 ,韧 性 剪 切 带 的 标 志 非 常 明 显 。 宏 观 特 征 包 括 :糜 棱 岩 系 列 的 岩 石 大 量 存 在 、粘 滞 型 石 香 肠 、长 英 质 脉 体 褶 皱 、拉 伸 线 理 和 变 形 页 理 发 育 。 微 观 标 志 有 石 英 动 态 重 结 晶 、碎 斑 石 英 、长 石 的 塑 性 变 形 、波 状 消 光 、云 母 鱼 等 。 含 金 石 英 脉 按 控 矿 断 裂 性 质 ,有 两 种 类 型 。 大 多 数 石 英 脉 受 近 EW 向 压 扭 性 剪 切 断 裂 控 制 ,规 模 大 ,延 伸 长 ,如 文 峪 V505、V530 ,东 闯 V507、V502 ,出 岔 V8201 等 ,矿 体 常 呈 雁 行 状 分 布 于 剪 切 断 裂 内 局 部 扩 容 带 ;另 一 类 多 为 NNE 或 NNW 向 张 扭 性 断 裂 ,如 文 峪 V540、V509 ,出 岔 V879 等 ,规 模 小 、延 伸 短 。 对 应 不 同 构 造 活 动 阶 段 可 分 为 4 个 成 矿 阶 段 : ① 黄 铁 矿 石 英 阶 段 ; ② 石 英 黄 铁 矿 阶 段 ; ③ 含 铁 碳 酸 盐 多 金 属 硫 化 物 阶 段 ; ④ 石 英 方 解 石 阶 段 。 该 区 的 流 体 包 裹 体 研 究 结 果 如 表 1。 表 列 数 据 说 明 ,同 一 矿 化 阶 段 石 英 包 裹 体 的 CO2/ H2O 值 ,在 压 扭 性 断 裂 中 较 张 扭 性 中 Ξ 冶 金 工 业 部 人 教 司 有 偿 与 资 助 基 金 项 目 第 一 作 者 :徐 九 华 ,男 ,1951 年 生 ,副 研 究 员 ,从 事 于 矿 床 学 研 究 工 作 ;邮 编 :100083 第 2 期 徐 九 华 等 :热 液 金 矿 床 控 矿 断 裂 性 质 与 成 矿 流 体 的 物 理 化 学 2 05 高 ,如 文 峪 V505 ,杨 砦 峪 V60 一 般 CO2/ H2O 为 0. 45~ 0. 68 ,而 出 岔 V879 为 0. 15~ 0. 23。 这 是 由 于 前 者 的 构 造 差 异 应 力 较 大 ,导 致 流 体 压 力 较 大 ,而 CO2 在 水 中 溶 解 度 随 压 力 增 加 而 增 大 。 不 同 矿 化 阶 段 石 英 包 裹 体 的 CO2/ H2O 差 异 也 反 映 了 构 造 环 境 的 差 别 。 矿 化 阶 段 Ⅲ 仅 发 育 于 脆 韧 性 变 形 晚 期 ,叠 加 于 剪 切 断 裂 中 的 局 部 扩 容 地 段 ,流 体 压 力 较 低 ,故 具 较 低 的 CO2/ H2O ,如 V505 的 Q Ⅲ 包 裹 体 中 比 值 为 0. 07~ 0. 27。 表 1 小 秦 岭 主 要 金 矿 床 流 体 包 裹 体 特 征 Table 1 Flnid incusion characters from main gold deposits in Xiaoqinling 成 分 比 值 (质 量 比 ) 矿 区 样 号 产 出 位 置 / 阶 段 资 料 来 源 + + - - / Cl CO2/ H2O CH4/ CO2 K / Na 0. 002 0. 21 F Q217 Q224 Q225 V 505 ,1687m V 505 ,1721m V 505 ,1755m V 530 ,1700m V 505 , Ⅲ 阶 段 V 505 , Ⅲ 阶 段 V 507 0. 68 0. 64 0. 60 0. 47 0. 27 0. 07 0. 02 0. 34 0. 30 0. 58 0. 089 0. 267 0. 128 0. 624 0. 518 0. 047 0. 446 0. 15 0. 23 0. 13 0. 73 0. 81 0. 298 0. 218 0. 26 0. 013 0. 004 0. 000 0. 005 0. 038 0. 030 / 0. 0009 0. 55 0. 0036 0. 24 北 京 科 技 大 学 文 峪 金 矿 (科 研 报 告 ) , 1 70022 Q Ⅲ21 Q Ⅲ22 Y344 Y347 Y146 Y204 P326 0. 013 0. 43 1 992 0. 0095 0. 07 0. 0008 0. 11 文 峪 / 0. 17 | 北 京 科 技 大 学 武 警 黄 金 九 支 队 科 研 报 告 ) 989 , 东 V 507 0. 0065 0. 0 0. 0073 0. 14 0. 0046 0. 011 0. 011 0. 25 闯 ( V 507 1 V 507 0. 024 0. 011 0. 006 0. 00 未 测 未 测 未 测 未 测 0. 0 0. 11 1. 88 1. 52 0. 90 0. 153 0. 156 0. 158 0. 293 0. 70 10. 6 0. 0 文 峪 ,蚀 变 片 麻 岩 蚀 变 片 麻 岩 黄 铁 绢 英 岩 V 60 ,2032m V 60 ,1900m V 60 ,1842m V 60 ,900m V ,879 Ⅰ 阶 段 V 879 , Ⅰ 阶 段 V 879 , Ⅱ 阶 段 V 879 , Ⅲ 阶 段 V 879 , Ⅲ 阶 段 晶 洞 石 英 [ 2 ] P1724 0. 15 徐 九 华 等 1 524 0. 01 0. 0008 0. 0009 0. 0005 0. 0012 0. 0 杨 砦 峪 [ 3 ] 黎 世 美 等 Ch026 Ch030 Ch027 Ch019 Ch021 Ch052 Ch053 Ch073 0. 0 0. 035 0. 079 0. 0 出 岔 0. 0 北 京 科 技 大 学 武 警 黄 金 九 支 队 992 , , 0. 0 1. 16 1. 68 2. 0 | 乱 0. 0 0. 0 1 石 沟 0. 0 0. 001 0. 79 晶 洞 石 英 0. 0 2. 87 0. 0 V8201 , Ⅰ 阶 段 0. 0 0. 0 [ 黎 世 美 等 3 ] 葫 芦 沟 等 (10) 构 造 蚀 变 岩 型 0. 19 0. 0047 0. 18 0. 094 构 造 环 境 也 影 响 成 矿 流 体 的 氧 化 还 原 条 件 。 压 扭 性 断 裂 内 赋 存 的 矿 化 石 英 脉 (文 峪 - 东 闯 ) 包 裹 体 CH2/ CO2 (0. 008~ 0. 013) 高 于 张 扭 性 断 裂 中 的 该 值 (出 岔 V879 ,CH4/ CO2 = 0 ) ,即 前 者 具 有 相 对 还 原 的 成 矿 环 境 ,流 体 中 含 有 一 定 量 的 CH4 ,而 后 者 的 流 体 中 没 有 检 测 出 CH4 。 这 与 吕 古 贤 等 (1993)“ 扭 压 部 位 绢 英 岩 金 矿 有 相 对 还 原 环 境 ,引 张 带 石 英 脉 金 矿 氧 [ 1 ] 。 化 条 件 更 高 ”的 结 论 是 一 致 的 构 造 环 境 的 不 同 对 蚀 变 和 矿 化 类 型 有 影 响 。 文 峪 - 东 闯 - 杨 砦 峪 金 矿 主 矿 脉 受 近 EW 向 韧 性 剪 切 带 控 制 ,为 典 型 的 石 英 脉 型 矿 化 ,而 出 岔 - 乱 石 沟 ,尤 其 是 V884 脉 ,晚 期 强 烈 的 张 扭 性 构 造 活 动 引 起 碎 裂 岩 发 育 ,伴 随 网 脉 状 硅 化 和 钾 质 蚀 变 ,形 成 蚀 变 岩 型 矿 化 ,反 映 在  20 6 地 球 学 报 ——— 中 国 地 质 科 学 院 院 报 1998 年 + + 流 体 成 分 上 ,后 者 具 较 大 的 K / Na 。 1 . 2 招 掖 金 矿 带 位 于 胶 东 西 北 部 的 招 - 掖 金 矿 带 为 我 国 最 大 黄 金 产 地 。 该 区 金 矿 床 按 构 造 蚀 变 类 型 分 为 玲 珑 式 和 焦 家 式 。 玲 珑 式 含 金 石 英 脉 型 矿 床 产 于 新 太 古 界 胶 东 群 经 混 合 花 岗 岩 化 形 成 的 玲 珑 花 岗 岩 中 。 容 矿 构 造 为 主 干 韧 性 剪 切 带 (破 头 青 断 裂 带 ) 旁 侧 的 次 级 断 裂 ,其 性 质 也 为 [ 1 ] 压 扭 性 剪 切 带 体 研 究 已 积 累 了 大 量 资 料 矿 ,包 括 焦 家 、新 城 和 三 山 岛 等 大 — 特 大 型 金 矿 。 一 般 认 为 矿 化 与 早 期 韧 性 剪 切 形 成 的 糜 棱 ,也 有 的 学 者 认 为 是 脆 性 剪 切 带 (林 文 通 ,1995) 。 玲 珑 金 矿 床 的 流 体 包 裹 [ 1 ,2 ] 。 焦 家 式 金 矿 为 赋 存 于 黄 铁 绢 英 质 碎 裂 岩 中 的 蚀 变 岩 型 金 [ 4 ] 岩 和 晚 期 脆 性 叠 加 的 碎 裂 岩 有 关 5~ 7 ] (裘 有 守 ,1998) 。 该 类 金 矿 的 流 体 包 裹 体 研 究 也 积 累 了 [ 不 少 资 料 。 现 有 资 料 表 明 ,破 碎 带 蚀 变 岩 型 金 矿 成 矿 期 的 差 异 应 力 大 于 石 英 脉 型 金 矿 。 吕 古 贤 1 ] ,测 算 焦 家 金 矿 差 异 应 力 为 85. 6~ 127. 6MPa(最 大 位 错 密 度 法 ) ,而 玲 珑 金 矿 田 为 67. 3 [ 等 ~ 120. 8MPa。 用 Twiss 公 式 计 算 的 焦 家 金 矿 差 异 应 力 为 39. 4~ 59. 2MPa ,玲 珑 金 矿 田 成 矿 期 为 25. 6~ 46. 1MPa。 利 用 包 裹 体 计 算 的 成 矿 流 体 压 力 也 表 明 焦 家 矿 田 比 玲 珑 矿 田 大 ,前 [ 5 ] [6 ] [2 ] 者 为 23. 5~ 106. 8MPa ,80MPa ,后 者 的 流 体 压 力 为 22~ 86MPa ,10~ 150MPa (平 均 [ 1 ] 7 3MPa) 。 这 种 构 造 差 异 应 力 和 流 体 压 力 的 差 别 ,影 响 了 流 体 中 CO2 等 成 分 的 含 量 。 从 现 有 资 料 看 ,焦 家 金 矿 田 成 矿 流 体 中 CO2/ H2O 大 于 玲 珑 矿 田 (表 4) 。 另 外 ,压 力 的 降 低 有 + + 利 于 增 加 Na 的 活 度 ,而 不 利 于 K 的 活 度 。 因 此 ,在 成 矿 温 度 相 差 不 大 的 情 况 下 ,流 体 压 + + 力 较 大 的 焦 家 矿 田 就 具 有 较 高 K / Na 值 。 在 同 一 矿 田 内 ,甚 至 在 同 一 矿 脉 内 ,构 造 应 力 也 通 过 流 体 压 力 改 变 流 体 的 物 理 化 学 参 数 。 玲 珑 金 矿 田 主 矿 脉 V108 是 一 个 较 好 的 例 子 (表 2) 。 表 中 CO2/ H2O 和 热 液 中 溶 质 都 随 + + 着 断 裂 构 造 深 度 而 变 化 ,尤 其 是 K / Na 变 化 更 为 明 显 。 表 2 玲 珑 金 矿 V 108 成 矿 压 力 与 流 体 成 分 Table 2 Ore forming pressure and fluid components of vein 108 in Linglong gold deposit 离 子 成 分 / mol/ L + + 盐 度 ω (NaCl eq) % 位 置 CO2/ H2O(质 量 比 ) K / Na pH 压 力 / MPa + + - Cl Na K 上 部 中 部 下 部 0. 099 (12) 0. 102 (20) 0. 129 (16) (10) (16) (8) 0. 31 0. 34 0. 34 0. 20 0. 28 0. 32 0. 38 0. 44 0. 60 0. 64 0. 82 0. 94 4. 8(10) 6. 8(16) 8. 7(9) 4. 7~ 4. 8 1. 80~ 21. 0 4. 6~ 4. 7 33. 8~ 27. 7 4. 5~ 4. 6 45. 8~ 37. 0 括 弧 内 数 字 为 样 品 数 2 角 砾 岩 扩 容 带 环 境 横 亘 于 北 秦 岭 凤 州 — 商 南 一 带 ,断 续 长 约 400km 的 泥 盆 系 含 金 角 砾 岩 带 正 渐 为 世 人 所 瞩 目 。 位 于 陕 西 省 太 白 县 境 内 的“ 双 王 型 ”金 矿 ——— 太 白 金 矿 为 典 型 的 代 表 。 含 金 角 砾 岩 带 呈 NWW 向 赋 存 于 中 泥 盆 统 铁 白 云 质 、粉 砂 质 绢 云 板 岩 、钠 长 质 板 岩 中 。 角 砾 岩 的 角 砾 成 分 主 要 为 绢 云 板 岩 、钠 长 板 岩 等 ,与 围 岩 成 分 一 致 。 角 砾 常 具 较 好 的 可 拼 性 ,粒 径 自 岩 屑 至 几 十 厘 米 大 的 岩 块 不 等 ,胶 结 物 以 含 铁 白 云 石 为 主 ,次 为 方 解 石 、石 英 和 黄 铁 矿 ,金 矿 物 主 要 [ 8 ] 赋 存 于 胶 结 物 中 。 含 金 角 砾 岩 带 的 分 布 与 区 域 上 基 底 深 断 裂 有 关 。 石 准 立 等 (1993) 认 第 2 期 徐 九 华 等 :热 液 金 矿 床 控 矿 断 裂 性 质 与 成 矿 流 体 的 物 理 化 学 2 07 [ 9 ] 。 对 太 白 金 矿 流 体 包 裹 体 进 为 角 砾 岩 是 在 晚 期 近 EW 向 挤 压 造 成 近 SN 向 扩 容 而 形 成 的 + - - 行 了 初 步 研 究 (表 3) ,发 现 脉 石 英 包 裹 体 具 较 低 的 CO2/ H2O、K / Na + 、F / Cl 。 这 些 现 象 很 可 能 与 较 低 的 流 体 压 力 有 关 (后 述 ) 。 含 铁 白 云 石 包 裹 体 的 CO2/ H2O 并 不 低 的 原 因 ,可 能 - 是 因 寄 生 矿 物 是 碳 酸 盐 造 成 的 。 无 论 是 石 英 还 是 铁 白 云 石 几 乎 都 没 有 检 测 出 F 。 表 3 太 白 金 矿 流 体 包 裹 体 成 分 特 征 Table 3 Composition of fluid inclusions from Taibei gold deposit 包 裹 体 成 分 比 值 样 号 产 出 特 征 资 料 来 源 + + - - / Cl CO2/ H2O CH4/ CO2 K / Na F 铁 白 云 石 胶 结 角 砾 岩 中 石 英 细 脉 T029 0. 096 0. 018 0. 044 0. 0 0. 0 本 文 T047 角 砾 岩 带 中 石 英 脉 Ⅰ 阶 段 含 铁 白 云 石 Ⅱ 阶 段 含 铁 白 云 石 Ⅱ 阶 段 含 铁 白 云 石 0. 034 0. 43 0. 36 0. 30 0. 036 0. 0 0. 713 2. 84 3. 03 0. 71 [9 ] S88201 S86156 S88031 0. 0 0. 0018 0. 0026 0. 003 0. 0 石 准 立 等 3 构 造 环 境 对 成 矿 物 理 化 学 条 件 的 控 制 上 述 几 类 脉 金 矿 床 不 同 构 造 环 境 中 流 体 包 裹 体 特 征 ,反 映 了 构 造 对 成 矿 物 理 化 学 条 件 的 控 制 ,规 律 如 下 (表 4) 表 4 不 同 构 造 环 境 金 矿 床 脉 石 英 包 裹 体 物 理 化 学 参 数 对 比 Table 4 A comparison of physi-chemical parameters of fluid inclusion in vein quartz from the gold deposits in varities of tectonic environments 参 数 小 秦 岭 文 峪 - 东 闯 玲 珑 焦 家 矿 田 太 白 金 矿 - - ① F / Cl 0. 0005~ 0. 25 0. 08~ 0. 32 0. 59~ 2. 03 0. 079~ 0. 43 0. 0~ 0. 0078 Ⅰ + Ⅱ : 0. 02~ 0. 38 0. 37~ 11. 0 0. 31~ 0. 71 / 0~ 0. 003 0. 044~ 0. 71 0. 034 、0. 092 + + ② ② K / Na 0. 07~ 2. 87 0. 13~ 0. 81 0. 0~ 0. 013 CO2/ H2O CH4/ CO2 0. 018 、0. 036 [ 10 ] [9 ] Ⅰ Ⅱ :220~ 360 :198~ 280 Ⅰ :280~ 338 Ⅰ :204~ 420 Ⅱ :147~ 387 (未 计 铁 白 云 石 ) 205~ 370 Ⅱ :240~ 250 [10 ] t h/ ℃ Ⅲ :180~ 280 :180~ 240 132~ 190 (本 文 ) Ⅲ :180~ 200 Ⅳ [ 10 ] [11 ] p/ MPa 22~ 80(本 文 ) 30~ 54 70~ 140 [ 11 ] [1 ] [6 ] [5 ] ( 最 低 成 矿 压 力 ) 125~ 225 93. 0~ 155 41. 6~ 74. 7 (平 均 ) [1 ] 24~ 41 ,出 岔 - 乱 石 沟 ) 67. 3~ 120. 8 (最 大 ) 10~ 150 80 23. 5~ 106. 8 [ 1 ] 39. 4~ 59. 2 85. 6~ 127. 6 (最 大 ) 差 异 应 力 / MPa ( ① 未 计 异 常 特 高 (低 ) 值 ; ② 未 计 铁 白 云 石 - - + + 1) F / Cl 、K / Na 的 比 值 范 围 从 高 至 低 ,依 次 为 焦 家 、玲 珑 → 小 秦 岭 → 太 白 。 这 里 ( 反 映 了 容 矿 主 岩 岩 性 特 征 ,焦 家 、玲 珑 金 矿 田 的 矿 床 主 要 赋 存 于 长 英 质 岩 石 (玲 珑 花 岗 岩 ) 内 或 其 附 近 ,小 秦 岭 金 矿 田 的 矿 床 容 矿 岩 石 多 为 灰 色 片 麻 岩 、斜 长 角 闪 岩 。 前 者 容 矿 岩 石 含 + + + K 较 高 (钾 长 石 含 量 高 ) ,加 之 焦 家 矿 田 钾 质 蚀 变 发 育 ,故 成 矿 流 体 中 K / Na 较 高 。 太 白 + + 金 矿 容 矿 岩 石 多 为 钠 长 石 化 岩 石 ,所 以 流 体 中 K / Na 较 低 。 另 一 方 面 ,构 造 环 境 引 起 的 流 体 压 力 变 化 也 是 不 可 忽 视 的 一 个 因 素 。 吕 古 贤 等 (1993) 研 究 指 出 ,温 度 对 于 Na 和 Cl 的  20 8 地 球 学 报 ——— 中 国 地 质 科 学 院 院 报 1998 年 摩 尔 活 度 影 响 不 大 ,但 压 力 的 降 低 有 助 于 它 们 活 度 的 提 高 。 相 反 , K 和 F 对 温 度 较 敏 感 ,且 - + + 压 力 的 增 高 反 而 提 高 它 们 的 活 度 。 因 此 ,流 体 中 F / Cl 和 K / Na 在 不 同 构 造 环 境 中 的 差 别 正 是 反 映 了 构 造 应 力 对 成 矿 物 理 化 学 条 件 的 控 制 作 用 。 ( 2) CO2/ H2O 的 范 围 从 高 至 低 ,依 次 为 小 秦 岭 → 焦 家 、玲 珑 → 太 白 。 这 与 CO2 在 水 中 的 溶 解 度 大 小 随 着 压 力 降 低 而 减 小 的 规 律 是 一 致 的 。 表 4 中 小 秦 岭 地 区 文 峪 — 东 闯 金 矿 的 成 矿 压 力 ( Ⅰ 、Ⅱ 阶 段 ) 为 125~ 225MPa ,焦 家 金 矿 田 成 矿 压 力 总 体 范 围 为 23. 5~ 106MPa ,玲 珑 金 矿 田 为 10~ 150MPa ,太 白 金 矿 70~ 140MPa。 总 体 上 看 ,从 强 烈 的 挤 压 构 造 环 境 到 角 砾 岩 引 张 构 造 环 境 ,随 着 成 矿 流 体 压 力 减 少 ,CO2/ H2O 比 值 逐 渐 降 低 。 [ 12 ] 利 用 包 裹 体 方 法 计 算 (或 图 解 ) 的 这 些 压 力 值 实 际 上 为 最 低 成 矿 压 力 。 该 压 力 值 为 b( t , CNaCl) W CO2 均 一 温 度 和 流 体 成 分 的 函 数 。 从 H2O NaCl CO2 体 系 关 系 式 p = a ( t , CNaCl) e [ 13 ] 或 ln p = ln a ( t , CNaCl) + b( t , CNaCl) W CO2 看 出 , (式 中 , p ——— 流 体 压 力 , a 、b ——— 由 温 度 t 、NaCl 浓 度 CNaCl所 确 定 的 常 数 , W CO2 ——— CO2 溶 解 度 ) 计 算 的 流 体 的 压 力 在 NaCl 浓 度 (近 似 看 作 是 盐 度 ) 一 定 时 ,随 着 温 度 增 高 而 增 大 。 因 此 ,上 述 太 白 金 矿 的 最 低 成 矿 压 力 比 焦 家 、 玲 珑 金 矿 田 没 有 明 显 偏 低 的 原 因 之 一 是 前 者 的 包 裹 体 均 一 温 度 较 高 (表 4) 。 而 在 温 度 相 近 的 条 件 下 ,如 小 秦 岭 地 区 金 矿 床 和 胶 东 地 区 金 矿 床 ,由 计 算 得 到 的 最 低 成 矿 压 力 差 别 较 大 , 恰 好 与 代 表 强 烈 挤 压 环 境 的 糜 棱 岩 带 发 育 与 否 是 一 致 的 。 因 此 ,构 造 环 境 对 成 矿 物 理 化 学 条 件 的 影 响 ,主 要 是 通 过 流 体 压 力 实 现 的 。 流 体 中 CO2/ H2O 是 一 个 比 较 敏 感 的 参 数 。 ( 3) CH4/ CO2 比 值 在 不 同 构 造 环 境 的 金 矿 床 中 也 有 较 大 的 差 别 。 一 般 认 为 ,CH4/ CO2 反 映 了 相 对 的 氧 化 还 原 环 境 。 因 为 CH4 相 对 于 CO2 为 相 对 还 原 的 气 体 ,常 富 集 于 断 裂 构 造 的 深 部 。 我 们 在 小 秦 岭 地 区 运 用 CO2/ CH4 比 值 研 究 含 金 石 英 脉 中 矿 液 运 移 方 向 ,与 用 热 [ 2 ] 晕 、CH4/ H2O 及 蚀 变 岩 微 量 元 素 比 值 所 取 得 的 结 果 ,得 到 了 一 致 性 结 论 。 据 Naden 等 14 ] H2O CH4 NaCl 体 系 的 不 混 溶 区 域 比 H2O CO2 NaCl 体 系 大 ,在 H2O [ ( 1989) 实 验 CO2 NaCl 体 系 中 加 入 少 量 CH4 ,将 扩 大 不 混 溶 区 域 ,有 利 于 成 矿 。 太 白 含 金 角 砾 岩 带 中 石 英 包 裹 体 的 CO2/ H2O 远 比 韧 性 剪 切 带 环 境 中 的 小 秦 岭 和 胶 东 金 矿 的 CO2/ H2O 值 小 ,但 CH4/ CO2 却 较 高 。 这 是 否 也 是 一 个 有 利 的 成 矿 因 素 ,值 得 进 一 步 研 究 。 4 小 结 ( 1) 不 同 构 造 环 境 中 金 矿 床 包 裹 体 的 CO2/ H2O 有 较 大 差 别 。 构 造 应 力 较 大 的 韧 性 剪 切 带 环 境 中 的 金 矿 床 ,成 矿 流 体 压 力 愈 大 ,流 体 中 CO2/ H2O 也 愈 高 。 脆 性 断 裂 (角 砾 岩 带 ) 环 境 具 较 小 的 CO2/ H2O。 + - - ( 2) 不 同 构 造 环 境 中 成 矿 流 体 K / Na + 、 F / Cl 不 仅 反 映 了 容 矿 主 岩 的 岩 石 化 学 特 点 ,也 反 映 了 构 造 应 力 对 成 矿 物 理 化 学 条 件 的 控 制 。 3) 同 一 矿 田 内 ,压 扭 性 构 造 环 境 中 成 矿 流 体 压 力 较 张 扭 性 构 造 环 境 的 大 。 从 而 前 者 的 ( 流 体 CO2/ H2O 值 大 于 后 者 ,矿 床 规 模 也 较 大 ,如 小 秦 岭 地 区 。 这 一 特 点 可 用 来 作 为 评 价 含 金 剪 切 带 成 矿 远 景 的 参 考 。 ( 4) 同 一 断 裂 构 造 内 ,不 同 深 度 流 体 压 力 的 变 化 也 影 响 其 他 物 理 化 学 参 数 ,如 离 子 成 分 、 第 2 期 徐 九 华 等 :热 液 金 矿 床 控 矿 断 裂 性 质 与 成 矿 流 体 的 物 理 化 学 2 09 + + K / Na 、CO2/ H2O 等 的 系 统 变 化 。 这 种 变 化 对 矿 脉 预 测 有 一 定 指 导 意 义 。 参 考 文 献 1 吕 古 贤 ,孔 庆 存 . 胶 东 玲 珑 焦 家 式 金 矿 地 质 . 北 京 :科 学 出 版 社 ,1993 ,253. 2 3 4 徐 九 华 ,何 知 礼 ,谢 玉 玲 . 绿 岩 型 金 矿 床 成 矿 流 体 的 地 球 化 学 . 北 京 :地 质 出 版 社 ,1996 ,99. 黎 世 美 ,瞿 伦 全 ,苏 振 邦 等 . 小 秦 岭 金 矿 地 质 和 成 矿 预 测 . 北 京 :地 质 出 版 社 ,1996 ,250. 卢 作 祥 ,胡 家 杰 ,范 永 香 等 . 胶 东 焦 家 金 矿 田 断 裂 控 矿 特 征 及 矿 化 富 集 规 律 . 中 国 金 矿 主 要 类 型 、区 域 成 矿 条 件 文 集 ( 5) ,北 京 :地 质 出 版 社 ,1988 ,85~ 120. 5 6 7 8 杨 士 望 . 论 胶 东 半 岛 西 北 部 胶 东 群 地 层 、金 的 矿 源 层 和 金 矿 床 的 层 控 性 质 . 地 质 找 矿 论 丛 ,1986 ,1 (3) :39~ 49. 王 鹤 年 ,汪 耀 . 山 东 焦 家 金 矿 床 的 成 因 探 讨 . 地 质 论 评 ,1991 ,37 :250~ 258. 李 兆 麟 ,黄 兰 英 . 山 东 三 山 岛 金 矿 床 形 成 物 理 化 学 条 件 研 究 . 矿 床 地 质 ,1985 ,4 (4) :35~ 46. 樊 硕 诚 ,王 文 贤 ,同 敏 忠 . 陕 西 凤 州 — 商 南 矿 化 角 砾 岩 (双 王 型 ) 地 质 特 征 及 含 金 性 评 价 标 志 . 中 国 东 部 金 矿 地 质 研 究 文 集 (4. 秦 岭 东 部 地 区 ) ,北 京 :地 质 出 版 社 ,1993 ,69~ 96. 9 1 1 石 准 立 ,刘 瑾 旋 ,鞠 党 辰 等 . 双 王 — 二 台 子 型 金 矿 床 地 质 特 征 和 成 矿 机 制 探 讨 . 中 国 东 部 金 矿 地 质 研 究 文 集 (4. 秦 岭 东 部 地 区 ) ,北 京 :地 质 出 版 社 ,1993 ,35~ 68. 0 张 韫 璞 ,吕 以 发 ,赵 惠 傅 等 ,山 东 掖 县 北 部 覆 盖 地 区 焦 家 式 金 矿 成 矿 地 质 条 件 及 找 矿 方 向 . 中 国 金 矿 主 要 类 型 区 域 成 矿 条 件 文 集 (5) ,北 京 :地 质 出 版 社 ,1988 ,46~ 84. 1 李 秉 伦 ,周 作 侠 ,谢 奕 汉 等 . 小 秦 岭 金 矿 流 体 包 裹 体 特 征 及 矿 床 成 因 . 国 际 金 矿 地 质 与 勘 探 学 术 会 议 论 文 集 ,沈 阳 :东 北 工 学 院 出 版 社 ,1989 ,513~ 515. 1 1 1 2 3 4 Roedder E. Flid inclusions. Mineralog. Soc. America ,Reviews in Mineralogy ,1984 ,12 :644. 徐 九 华 ,H2O NaCl CO2 体 系 液 相 状 态 方 程 及 其 在 热 液 矿 床 研 究 中 的 应 用 . 地 球 化 学 ,1991 ,(1) :47~ 55. 姜 能 ,王 英 兰 . CH4 在 金 矿 成 矿 中 的 应 用 . 世 界 地 质 ,1995 ,14 :29~ 32. Tectonic Environment of Hydrothermal Gold Deposits and Physico-chemistry of Ore-forming Fluid Xu Jiuhua Xie Yuling Shen Shiliang ( Depart ment of Geology , University of Science and Technology Beijing) Abstract   Metallogenic physico-chemical conditions of hydrothermal gold deposits are greatly associated with ore-controlling fault environment . A comparison of physico-chemical parameters of fluid inclusions from different tectonic environments(including Xiaoqinling ,Jiaojia ,Linglong and Taibei gold deposits) has been studied . The result shows that the pressures of ore-forming fluids of gold deposits in ductile shear zones are higher ,so the values of CO2/ H2O of fluid inclu2 + + - - sions are high. K / Na and F / Cl of fluid inclusions varies in different tectonic environ2 ments ,which is not only related to chemistry of host rocks ,but also related to tectonic stress. Because ore-forming fluid pressures vary ,other parameters of physico-chemistry change sysmat2 icly ,very useful for gold prospecting Key words gold deposit tectonic environmentfluid inclusions physico-chemical parameter
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