重新认识和划分矿床类型_隐伏岩金矿体定位预测的一个重要前提.pdf

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1、收稿日期:19991228作者简介:张宝林(1963),男,博士后,研究员,地球化学专业,主要从事区域成矿与隐伏矿床定位预测研究。基金项目:中国科学院“九五”重大资助项目(KZ9512A1240420123);中国科学院“创新工程”重大资助项目(KZCX12Y203202);国家重点基础研究资助项目(G1999043207);国家自然科学基金青年资助项目(49802021);中国博士后科学基金资助项目重新认识和划分矿床类型 隐伏岩金矿体定位预测的一个重要前提张宝林,蔡新平,韩金良(中国科学院 地质与地球物理研究所,北京100029)摘 要:目前流行的岩金矿床分类方案是依据地表已遭受一定剥蚀的矿

2、床地质特征和成因理论而建立的,为了有效地开展隐伏岩金矿体定位预测工作,必需重新认识和划分矿床类型,弄清哪些特征真正具有可比性。文中分析了现有分类方案中几个亟待解决的问题,结合金矿的“特殊性”,提出应简化矿床类型、将成矿区带作为分类的目标,将成矿系统作为分类的基础。关键词:隐伏矿体;定位预测;分类;金矿床中图分类号:P618 文献标识码:A 文章编号:10052321(2000)S002310820世纪90年代以来,金矿勘查的主要对象已经从地表露头矿转向了隐伏矿床。由于目标本身隐伏于地下,增加了找矿的难度。若要对矿体的埋藏深度、三维形态、平均品位、成矿规模等指标作出预测,仅凭地表获取的地质、遥感

3、、物化探异常信息是远远不够的。金矿具有很强的“特殊性”1,一般来说,岩金矿体体积小、形态复杂,矿床勘探类型绝大多数属于、类,需要有比较密集的山地工程才能控制住。在这种情况下,就必须从矿床形成与演化的全过程即成矿系统的角度入手,全面认识矿床的特征,特别是要搞清已知矿床的储矿构造、矿体在三维构造格架中的位置、矿床的剥蚀程度等关键问题,用新的成矿理论指导找矿预测2。其中,重新认识和划分已知矿床的类型是开展隐伏矿床定位预测研究的一个重要前提。1 岩金矿床分类研究现状矿床分类是矿床学研究和地质勘查工作的客观要求。黄金虽然是人类认识的第一种金属,但与铁、锰、铜、铅、锌、银、镍、铬、钴、稀土、铂族元素等金属

4、矿种相比,对金矿成矿规律的认识仍很肤浅,尤其是对成矿类型的认识还不成熟2。迄今为止,在地表出露的各类岩石中几乎都发现了金矿,使得金矿“对围岩基本没有选择性”的特征显得尤为突出3。目前,国内外尚无统一的岩金矿床分类方案,不同的矿床学家、学术组织、教材都提出了各自的分132第7卷 增刊2000年8月地学前缘(中国地质大学,北京)Earth Science Frontiers(China University of Geosciences,Beijing)Vol.7 SupplAug.2000类标准,主要包括含矿岩系、矿石类型、成矿元素组合、成矿物源、成矿温度等。结合我国的特点,涂光炽先生对岩金矿床

5、分类工作提出了一些基本原则4:从本国的实际情况出发、也适当参考国外的现状和发展,尽可能将成因类型与工业类型结合起来,尽可能概括最新的研究成果,应是多因素的全面分析,不是只考虑一两种因素,实用、简单、易行,有利于找矿与理论研究。“七五”以来,我国发现了一系列的新类型金矿,如“蚀变岩型”、“微细粒浸染型”、“斑岩型”、“火山岩系”、“超基性岩型”、“碱性岩型”、“隐爆角砾岩型”、“热泉型”、“长城型”、“穆龙套型”,为黄金产量的快速增长奠定了基础,但如何进一步在矿化异常不显著的地区和已知矿床的深部及外围寻找隐伏矿床却始终是个难题。回顾以往的勘查工作,往往只找单一类型矿床,特别是关注含矿岩系,几乎形

6、成了定式:先是在某一地区发现了一种新类型矿床,然后就在周围及其它地区寻找同样的矿床,并取得一定的找矿效果,但此后相当长的一个时期内却再也没有新的找矿突破。造成这一现象的根本原因在于,这些所谓的新类型矿床,仅仅是新的地表含金岩石,找矿标志主要是矿床的浅表特征,而不是制约矿床形成的最关键因素。由此可见,隐伏矿床预测工作需要有新的思路。近些年来,一些研究者对于传统意义上的斑岩型、矽卡岩型、低温热液型、中温热液型金矿提出了新的分类思路510。蔡新平等针对隐伏矿床定位预测工作的特点,提出要建立能够反映矿体和矿床在三维构造框架内的占位规律和成矿元素地球化学场特征的“矿床结构模型”2。值得注意的是,近一个时

7、期以来,与矿床分类有关的研究工作中都不同程度地运用了成矿系统的观点,将位于同一成矿集中区内的矿床归入同一成矿系统,建立了矿床垂向分布模式,进而指导找矿工作1115。特别是将成矿作用的构造因素和流体因素结合起来进行了深入的研究1622,这是“成矿系列”理论在新形势下的新发展。翟裕生先生在全面阐述“成矿系统”概念时,还特别强调了矿床形成以后的变化(物理的、化学的)及其对于建立成矿系统的意义23,24。我们认为,矿床形成以后的变化是造成目前矿床类型划分标准混乱的主要原因之一。2 岩金矿床分类中亟待解决的问题2.1 重新确定分类标准以往的一些研究者习惯于按不同的围岩将产在同一矿化集中区内的不同矿床冠以

8、“XX式”,从而划分出一系列的矿床类型,多则10几个,少则35个25。然而,世界上没有完全相同的两个矿床。在同一地区,通过围岩类型的对比虽然能够不同程度地扩大该类矿床的找矿远景(如美国内华达地区的卡林型金矿、胶东地区的蚀变岩型金矿、冀西北地区的钾化蚀变岩型金矿),不同地区之间同类岩石的对比也在找矿工作中发挥了一定的作用,但有时造成的困难也不少(如世界各地寻找砾岩型金矿、陆相火山岩型金矿等)。尽管人们根据不同地区矿床特征的对比已经建立了大量的成矿模式,但除了在环太平洋火山岩区寻找低温热液型金矿的工作取得了最大突破之外,其它类型的成矿模式在指导找矿的工作中并未发挥出应有的作用。这种现象值得深思,说

9、明以岩性或含矿岩系作为分类标准存在较大问题。此外,人们在研究成矿规律时,也在一定程度上忽略了区域性差异、剥蚀程度这两大关键因素,而是将处232矿 产 资 源 研 究地 学 前 缘2000,7(增刊)于世界各地、不同空间部位的矿床特征进行了直接对比、统计,可想而知,这样总结的成矿规律实际上是一锅糊涂粥。我们认为,既然金成矿作用对于岩石类型没有选择,就说明控制成矿热液沉淀的最主要因素不是围岩的化学成分,而是与成矿的内部因素(如流体的压力、温度、成分的变化等)关系更为密切,应当将控制成矿作用的内因(成矿流体特征)及其外部表现(储矿构造特征)作为分类的主要标准,并兼顾金矿成群成带产出等主要特征。2.2

10、 客观而准确地使用流体包裹体提供的温压数据流体包裹体分析技术的广泛应用,极大地提高了矿床学研究水平,但同时也给矿床分类工作带来了较多的问题。如某些分类方案只将成矿温度作为分类标准,而对于成矿时的压力条件却很少顾及。还有一个误区,就是认为低温必定是浅成,甚至将epithermal直接翻译为“浅成低温热液矿床”。而实际情况是:低温热液矿床既可以是浅成,也可能是中深成6,7。这就如同变质相的划分,既可以有高温低压变质相,也可以出现低温高压变质相,超高压变质作用更是在较低的地温梯度下发生的26。因此,只考虑温度,不考虑压力或深度的矿床分类方案是不完全也是不客观的。实际上,即使是在浅部,金矿沉淀期间的温

11、度和压力也是变化很大的,一般都具有沸腾 沉淀成矿机制。过去,许多研究者将卡林型金矿简单地理解为低温热液矿床,花了很大精力去分析微细粒金的赋存状态和含矿溶液沉淀所需的物理化学条件。而现在,研究人员已经认识到了成矿构造背景和成矿流体沉淀条件的重要性。最新的研究结果表明,卡林金矿带是大规模成矿流体运移、沉淀的结果。之所以与碳酸盐岩关系密切,是因为在特定的成矿构造背景条件下,此类围岩的渗透性好,利于流体的运移和减压沉淀,再加上有利的逆冲推覆构造封闭,为含矿流体的集中沉淀创造了有利条件27。从本质上看,卡林型金矿也是属于沸腾 混合 氧化机制的蚀变岩型金矿。据此结果扩大了卡林金矿带的找矿空间,发现了夕卡岩

12、型、斑岩型、火山岩型金矿。金矿是后生矿床,属于热液交代或充填成因,与构造和压力的关系最为密切。原生流体包裹体反映的是成矿流体骤然减压时发生混合、沉淀的环境以及沉淀后受到地下水作用的信息。但是,过去的研究工作中,几乎只从包裹体成分反推成矿的物理化学条件,而对于成矿的内部因素和演化过程却很少考虑。由此才出现了这样的窘境:科研人员长期以来将主要精力放在了大量矿床流体包裹体成分的研究上,积累了无数的分析数据,并据此探讨成矿流体的来源、运移规律、成矿的温压条件等。但流体包裹体的成分是否真实地代表了成矿流体的成分?究竟如何准确地使用这些数据?由于在流体与围岩相互作用机理方面的研究欠缺,从而严重制约了理论指

13、导找矿的步伐。2.3 成矿热液来源与“矿源层”过去,成矿热液来源一直是矿床的分类标准。然而,随着稳定同位素分析技术的广泛应用,人们发现,几乎所有的金矿流体包裹体中都有天水混入,只是混入的比例不同,难以预测,这就给热液成因分类标准提出了严峻的挑战。但深入分析一下,就会发现,如果围岩是碳酸盐岩和火山岩,则矿石中的天水成分就高;如果围岩是高级变质岩和岩浆岩,则天水的混入程度就少得多。这似乎表明,热液成分与沉淀时围岩的渗透性及压力的关系更为密切,而并不能代表成矿物质的来源。“矿源层”也是一个值得探讨的问题。长期以来,许多研究者都将金矿的成矿物源归结于“矿源层”,特别是出露地表的前寒武纪变质岩系,认为其

14、中的金含量高,提供了成矿物质。3322000,7(增刊)地 学 前 缘矿 产 资 源 研 究而在另外一些地区,虽然前寒武纪变质岩系的金含量很低,但认为是其中的金活化出来形成了金矿,因而也是矿源层。怎样认识这种矛盾的现象?根据最新的分析结果,世界各地前寒武纪变质岩本身的含金量都不高,接近金的克拉克值,只是到了矿区附近才显著提高,因此,金含量的增高是后期成矿热液叠加作用的结果28。这样来看,人们对“矿源层”的认识是有偏差的,将结果当成了原因。“矿源层”实际上是成矿物质的来源区,它应当位于地下深部,如果有成矿物质活化,也只能在地下的高温、高压环境下发生,而目前我们所见到的矿床、矿化异常及其围岩不过是

15、复杂成矿作用的结果而已。3 深部隐伏矿床分类原则探讨目前实行的岩金矿床分类原则存在许多不合理的方面,亟待改进,以便使之适合于深部隐伏盲矿体的预测。在现代技术水平下开展隐伏岩金矿床的定位预测工作,要做到“三定”是不现实的29,确定成矿深度和成矿元素的存在才是比较现实的目标2。近几年来,成矿深度、压力、剥蚀程度、高压流体与岩石相互作用的机理等与寻找隐伏金矿床关系密切的问题受到了研究者的重视3036。笔者认为,新的分类方案应当是既有利于研究,又能够指导找矿。因此,应当以成矿集中区、大规模成矿流体运移规律为主线,充分考虑到金矿成群、成带产出的特征。为此,提出如下的分类原则与同行商榷。3.1 简化矿床类

16、型目前各家提出的分类方案,大都分出了十几到几十种类型,这显然是没有考虑到成矿深度和剥蚀程度的影响所致,划分的类型越多,越是难以对比和具体操作。我们认为,应当将矿床的最主要特征和成矿的主要控制因素作为分类的标准,从而简化矿床类型。例如,迄今为止在各类岩石中发现的各种岩金矿床基本上可以归入3类:石英脉型(大脉和脉带)、蚀变岩型(细脉浸染状,包括卡林型和一部分斑岩型金矿)、角砾岩型(胶结物含矿,包括隐爆角砾岩型和一部分斑岩型金矿)。它们与二氧化硅(典型的成矿流体)的关系最为密切,只是表现形式不同。其中,石英脉型(大脉、脉带)金矿几乎无一例外地产在前寒武纪高级变质岩中,而蚀变岩型和角砾岩型金矿则与各时

17、代(主要是中新生代)的侵入体和火山作用关系最为密切。3.2 将成矿区带作为分类的对象金矿成群成带集中产出的特征对于寻找隐伏盲矿体具有十分重要的意义,在一个没有任何金矿化显示的空白区内,很难预测找矿前景。但如果已知矿床位于成矿区带内,则有较大把握在其深部和外围寻找隐伏矿床,扩大储量和规模,这已经被大量的找矿实例所证实37。从多年的科研与找矿实践中还发现,真正能够进行有实际意义的对比,同时又能将对比结果用于指导找矿的,只能是在成矿区、带之间,而不是单个矿床。世界上没有两个完全一样的矿床,真正的共性是成矿环境。例如,通过对比胶东、冀东和小秦岭金成矿区的地质特征,可以发现其含矿岩系相似,均为前寒武纪变

18、质岩。石英脉型金矿的流体包裹体成分也极为相似,均具有低盐度、高CO2/H2O比值的特征,常见明金,表明成矿流体沉淀时具有相对封闭的环境。而产在碳酸盐岩区的卡林型金矿床和中新生代火山岩区低温热液金矿床的对比结果表明,虽然其各自的含矿岩系不同,但成矿流体均具有高盐度的特征,金矿物均以微细粒状为主,表明成矿流体沉淀期间有大量的结晶中心,是一种较为开放的环境。由此432矿 产 资 源 研 究地 学 前 缘2000,7(增刊)进一步证明,岩金成矿的主要控制因素不是围岩岩性和流体成分,而是构造条件和围岩的力学性质,隐伏矿体定位预测的主要找矿标志应当是寻找有利的矿床保存条件。3.3 将成矿系统作为分类的基础

19、目前,人们对成矿热液来源的认识早已跳出了岩浆成矿的桎梏,发现了与岩浆同源而不混溶或与岩浆活动并无直接关系的成矿流体的大量存在。特别是认识到金矿成矿物源具有深源性,属于非线性成矿作用范畴。因此,针对深部隐伏矿体定位预测的矿床分类方案应该充分体现出深部流体成矿作用的特点,应当把成矿系统的观点作为分类的基础。深部矿源的上升主要通过三条途径,即火山活动、热液活动、岩浆活动。因此,可以将尚未遭受剥蚀的原始金矿床归入三个系统:火山成矿系统、热液成矿系统、岩浆成矿系统。通过对高温高压流体深部过程的研究,可以认识各个成矿系统的分布及活动规律,发现不同类型矿床之间的联系,进而指导找矿。目前已知的大量地表或浅部矿

20、体都是这些成矿系统遭受一定剥蚀之后的表现,过去划分的不同类型金矿可以归入同一成矿系统。例如,某些与侵入岩有关的金矿可以看作是岩浆成矿系统与热液成矿系统互相叠加或遭受不同剥蚀之后的结果。许多绿岩带型金矿虽然赋存在太古代韧性剪切带内,但成矿作用主要发生在中生代,可以归入岩浆成矿系统。斑岩型金矿和浅成低温热液型金矿整体上可以归入火山成矿系统。卡林型金矿和低温热液型金矿可归入热液成矿系统等。4 结论总之,对矿床类型的重新认识和划分,有利于在老矿山深部及外围开展成矿预测工作。国内外大量的找矿实例说明,许多超大型矿床都是在已知矿山的基础上进一步发展而成的。此外,随着开采和勘探工作的进行,人们对矿床类型的认

21、识也是不断发展的。近些年来,通过在河北金厂峪、黑龙江团结沟、云南墨江等典型金矿床深部及外围开展“就矿找矿”工作2,28,3739,我们深深地体会到,重新划分矿床类型对于隐伏矿床定位预测具有重要的意义。我们的具体作法是:在已知矿山深部开展成矿预测工作之前,首先通过地质、地球物理、地球化学的研究工作,全面认识矿床形成后的变化特征,确定已知矿体的成矿深度、剥蚀程度、储矿构造,建立成矿系统。通过流体成矿构造动力学的研究,掌握矿体的空间分布规律。在此基础上,才可能对深部成矿构造部位进行定位预测,进而开展有关的验证工作。参考文献:1 张宝林,蔡新平,王杰,等.试论金矿的特殊性及其在地质研究和找矿工作中的意

22、义J.贵金属地质,1997,6(1):4753.2 蔡新平,张宝林.矿床结构模型及某些类型金矿床的定位预测J.地质科学,1998,33(3):238247.3 涂光炽.中国金矿床若干特征A.国际金矿地质与勘探学术会议论文集C.沈阳:东北工学院出版社,1989.13.4 涂光炽.中国金矿研究新进展.第一卷(上篇)M.北京:地震出版社,1994.14.5 刘连登,李颍,兰翔.论角砾/网脉 斑岩型金矿J.矿床地质,1998,18(1):2936.6 刘连登,陈国华,吴国学,等.我国浅成热液金矿的分类探讨J.长春科技大学学报,1999,29(3):2225322000,7(增刊)地 学 前 缘矿 产

23、资 源 研 究226.7 Groves D I,Goldfarb R J,Gebre2Mariam M,et al.Orogenic gold deposits:a proposed classification in the contextof their crustal distribution and relationship to other gold deposit typesJ.Ore Geology Reviews,1998,13(15):727.8 Goldfarb R J,Philips G N,Nokleberg W J.Tectonic setting of synoro

24、genic gold deposits of the Pacific RimJ.Ore Geology Review,1998,13(15):185218.9 赵一鸣.两类不同构造环境中形成的含金夕卡岩J.矿床地质,1998,17(增刊):187190.10 李颍,兰翔,刘连登.斑岩型金矿分类探讨J.地质与勘探,1999,35(6):1922.11 牛树银,罗殿文,叶东虎,等著.幔枝构造及其成矿规律M.北京:地质出版社,1996.398412 李红阳,侯增谦.初论幔柱构造成矿体系J.矿床地质,1998,17(3):247255.13 赵一鸣.98魁北克加拿大地质学会 “矿化夕卡岩热液系统”学术

25、讨论会简介J.矿床地质,1998,17(3):285286.14 秦克章.额尔古纳南段中生代斑岩 次火山岩 浅成低温成矿系统J.矿床地质,1998,17(增刊):201206.15 范宏瑞,谢奕汉,王英兰,等.与火山 潜火山作用有关的浅成热液金(铜银)矿床流体成矿系统J.地质论评,1999,45(增刊):154159.16 贾跃明.流体成矿系统与成矿作用研究J.地学前缘,1996,3(4):253258.17 翟裕生.关于构造 流体 成矿作用研究的几个问题J.地学前缘,1996,3(4):230236.18Sibson R H.Structural permeability of fluid2

26、driven fault2fracture meshesJ.Journal of Structural Geology,1996,18(8):10311042.19Mapani B E S,Wilson C J L.Evidence for externally vein forming and mineralizing fluids:an example from theMagdala gold mine,Stawell Victoria,AustraliaJ.Ore Geology Reviews,1998,13(15):323343.20Michel J E brak.Hydrother

27、mal breccias in vein2type ore deposits:a review of mechanism,morphology and size dis2tributionJ.Ore Geology Reviews,1998,13(15):111134.21Sibson R H,Scott J.Stress/fault controls on the containment and release of overpressured fluids:examples fromgold2quartz vein system in Juneau,Alaska,Victoria,Aust

28、ralia and Otago,New ZealandJ.Ore Geology Reviews,1998,13(15):293306.22 邓军,翟裕生,杨立强,等.剪切带构造 流体 成矿系统动力学模拟J.地学前缘,1999,6(1):115128.23 翟裕生.论成矿系统J.地学前缘,1999,6(1):1319.24 翟裕生.成矿系统的基本结构与主要类型A.中国科学院地球化学研究所等编.资源环境与可持续发展M.北京:科学出版社,1999.189195.25 陈衍景,富士谷,著.豫西金矿成矿规律M.北京:地震出版社,1992.72165.26 从柏林,王清晨.超高压变质作用与成矿J.地质与

29、勘探,1997,33(1):4952.27Greg B A.Characteristics and origin of sediment2hosted disseminated gold deposits:a reviewJ.Ore Geology Re2views,1998,11(6):383403.28Cai Xinping,Zhang Baolin,Qin Dajun,et al.Regional mineralization of gold and its typical deposits in southernbelt of northern margin of North Chin

30、a fault2block regionA.Jin Chengwei,ed.Geology of Main Gold Metallo2genic Belts in Northern Part of ChinaM.Beijing:Seismological Press,1996.78132.29 刘鹏鹗.试论隐伏金矿体的预测精度J.地质与勘探,1996,32(1):2732.30 吕古贤.关于构造作用力影响“静水压力”问题J.科学通报,1995,40(3):286.31 吕古贤.山东省玲珑金矿田成矿深度的研究与测算J.科学通报,1995,40(15):13991402.32 吕古贤,郭涛.阜山金

31、矿区构造变形岩相特征与成矿流体构造物理化学特征研究J.矿床地质,1998,17(增刊):939942.33 魏俊浩,赵旭东.冀西北水晶屯金矿床剥蚀程度的判别方法J.矿产与地质,1995,9(1):2327.632矿 产 资 源 研 究地 学 前 缘2000,7(增刊)34 陈国华,刘连登,王晓东,等.胶东脉型金矿成矿深度与矿体延深的模型研究J.长春科技大学学报.1999,29(2):161165.35 张宝林,蔡新平.黑龙江北部砂金富集区内的岩金找矿模式 以黑河地区为例J.矿床地质,1998,17(增刊):881884.36 张宝林,蔡新平,王杰,等.大、小兴安岭北部中生代火山岩区岩金矿床剥蚀

32、程度的初步研究J.地质论评,1999,45(增刊):414421.37 张宝林,蔡新平,王杰,等.资源危机金矿深部与外围找矿前景的若干判别标志J.地质与勘探,2000,36(3)(待刊).38Zhang Baolin,Cai Xinping.Denudation degree of lode gold deposits in northern Heilongjiang,ChinaA.In:Stan2ley C J et al,eds.Mineral Deposits:Processes to ProcessingM.Rotterdam:A.A.Balkema Publishers,1999.1

33、3691372.39 蔡新平,徐兴旺,张宝林,等.滇西墨江金厂金矿床时空四维结构模型J.矿床地质,1999,18(1):5562.RE2UNDERSTANDING AND RE2CLASSIFYING THETYPES OF ORE DEPOSITSAN IMPORTANTPREREQUISITE TO THE POSITIONINGPROGNOSIS OF CONCEALED LODEGOLD DEPOSITSZHANGBao2lin,CAI Xin2ping,HAN Jin2liang(Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy

34、of Sciences,Beijing100029,China)Abstract:The popular classification schemes of lode gold deposits have been established basicallyaccording to the geological characteristics and genetic theories of those partly denudated lodegold deposits.In order to proceed effectively with the positioning prognosis

35、 of concealed lodegold deposits,it is necessary to re2understand and re2classify the types of ore deposits and to re2veal those real comparable properties among ore deposits.The paper analyzes several urgentlysettled issues in relation to the existing classification schemes of lode gold deposits.In

36、combina2tion with the peculiarities of gold deposits,the paper suggests that the types of ore depositsshould be simplified,the metallogenic zones and belts should be considered as the objects ofclassification and the metallogenic system should be taken as the basis for classification.Key words:concealed ore bodies;positioning prognosis;classification;lode gold deposits7322000,7(增刊)地 学 前 缘矿 产 资 源 研 究