关于造山型金矿
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发布时间：2022-04-22 13:51
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时间：2022-07-12 23:32
一、造山型金矿的命名及存在的争议Groves et al.(1998)较早地评述了变质地体中金矿床命名中存在的问题。他们强调这些矿床在某些方面具有共同的特点，如构造背景、构造控制因素、蚀变地球化学、元素组合以及流体和同位素组成。这些金矿床大多数是以金为主要的成矿元素(如Au＞Ag，低Cu－Pb－Zn)，发育于变质火山岩(绿岩)、浊积岩/板岩(汇聚地楔)地体。Groves et al.(1998)把这类矿床命名为“造山型”金矿，其形成于造山旋回的晚期，成矿流体主要来自于地壳浅部或者中部的变质流体，但不排除深部来源的变质流体参与了成矿作用的可能性。然而，造山型金矿这个概念并没有被人们广泛接受，但到目前为止，也没有更好的命名能够取代它。
一些学者提出发育于变质带中的金矿床，一部分与造山型金矿具有类似的特征，而另一部分在时空上则明显与花岗岩类侵入体有关，应该称之为与侵入体有关的金矿(Silli-toe，1991;Sillitoe et al.，1998;Thompson et al.，2000;Lang et al.，2001)，如在Abitibi金矿带，一些与正长岩有关的金矿可以划分为与侵入体有关的金矿;而又有一些学者(如Mueller，1991;Mueller et al.，1996，2000)建议某些具角闪岩相背景的含钙硅质的造山型金矿床(如西澳大利亚Yilgarn克拉通造山型金矿)应当是矽卡岩型金矿。总之，一些学者提出的与侵入体有关的金矿床可能代表了一组独特类型的金矿，因为这些金矿都形成于靠近岩浆－热液系统的地方，而不是来源于更大区域上的流体的沉淀，大部分学者认为这些金矿的成矿流体是变质流体。
造山型金矿主要发育于经历了中、高温和低、中压变质作用的变质地体中(Powell et al.，1991)，而这些地区随后发生了大规模的花岗质岩浆的侵入，因此这些金矿又被认为是与某一侵入体有时间和空间上的联系，是该侵入体远端成矿系统的组成部分，它们具有明显的成因联系。
变质带中一些含金矿床的元素组合也有明显不同(如Cu±Pb±Zn+Au±Ag±Ba;Cu±Au±Mo，W±Sn±Au)，这些矿床类型包括与侵入体有关的矿床、富金的火山成因的块状硫化物矿床、叠加金的火山成因的块状硫化物矿床、变形的Cu±Au±Mo斑岩矿床或者叠加的等。这些不同类型的矿床可能在不同时期的相互叠加而导致了矿床类型上认识的差异。
在活动*边缘、具有较长演化历史(如100～200Ma)的复合变质带中，对矿床的成因应当考虑不同时期不同类型的矿床的相互叠加。在这些变质带中，如果后期的隆升剥蚀作用没有剥蚀到高级变质地体的根部，那么在这些地区造山型金矿可能被保存下来(Goldfarb et al.，2001)，而斑岩型Cu－Au－Mo和浅成低温Ag－Au矿床主要形成于火山－侵入体岩浆弧相对较浅的部位和弧后盆地。相对来说，这些矿床在变质地体中的保存能力较差。这类矿床主要形成于造山作用之前，包括压缩和转换压缩变形。区域变质作用和后火山岩浆作用期间，主要形成造山型矿床。在造山作用的主要阶段，斑岩型Cu－Au－Mo矿床、浅成低温Ag－Au矿床和火山成因的块状硫化物矿床会遭受变形和较低的变质作用，但是会在随后的地壳增厚、造山带隆升过程中遭受剥蚀，导致在中生代以前的变质地体中，这些矿床较少，而造山型金矿较多(Kerrich et al.，2001)。
二、造山型金矿的总体特点
造山型金矿的特点已经被许多学者讨论过(Kerrich et al.，1994;Groves et al.，1994;McCuaig et al.，1998;Goldfarb et al.，2001)。造山型金矿主要形成于汇聚板块边缘，与板块俯冲或者岩石圈拆沉过程中的地体汇聚、转换和碰撞有关。它们主要形成于造山带演化过程中变形－变质－岩浆演化的晚期(Groves et al.，2000)，围岩主要是区域变质的绿片岩相到低角闪岩相的岩石。更重要的是，矿石的形成是同构造、同动力的，至少与围岩的主要透入性变形作用的一个阶段有关，因此，它们不可避免地受到强烈的构造的控制，如断层、剪切带、褶皱以及强弱相间的变形带等(Hodgson，19)。在垂向上可延伸1～2km，金属分带较弱，但是具有较强的、明显的侧向围岩蚀变分带。在成矿作用过程中，有K、As、Sb、LILE、CO2和S的加入。而在特定的环境中，有Na和(或)Ca的加入，如赋存于角闪岩相岩石中的金矿床(Ridley et al.，2000)。由于热液系统温度梯度变化较大，近端的围岩蚀变从地壳浅部的绢云母－碳酸盐－黄铁矿到黑云母－碳酸盐－黄铁矿，到黑云母－角闪石－磁黄铁矿，再到地壳深部的黑云母(金云母)－绿帘石－磁黄铁矿等(Ridley et al.，2000)。在造山型金矿中，石英－碳酸盐脉非常发育，并且通常是含金的。尽管在许多成矿系统中，石英－碳酸盐脉发生硫化作用，然而靠近脉体高Fe/(Fe+Mg+Ca)含量的岩石则大多发生了矿化(Bohlke，1988)。
造山型金矿主要的元素组合是Au－Ag±As±B±Bi±Sb±Te±W。而在一些矿床中，高含量的Ag、Sb和As往往被当作副产品开采。矿石中Cu、Mo、Pb、Zn含量从背景值到稍微富集均可存在，金的成色较高(一般大于900)，具有高的Au/Ag比值。金主要从低盐度、近于中性的H2O－CO2±CH4±N2流体中沉淀出来，金主要以还原性的硫的络合物形式迁移。CO2的浓度一般大于5mol%，由于压力的剧烈波动而导致相的分离造成H2O/CO2/CH4的比例变化较大(Sibson et al.，1988)。在太古宙绿岩地体的造山型金矿中，热液流体的δ18O变化于5‰～8‰，而在显生宙的造山型金矿中，热液流体的δ18O一般较2稍大。由于在金的沉淀过程中，由H2S/SO4和CO2/CH4组成的缓冲剂流体的还原状态是变化的，导致S和C同位素也是变化的(Mikucki，1988)，因此，在流体源区，这些离子的同位素组成可能本来就是不同的。
在矿区尺度上对造山型金矿控制因素的研究已经比较深入了。在一些金矿省中，地壳尺度的变形带，特别是含有大量的长英质侵入体、蛇纹石化蛇绿岩碎片和(或)煌斑岩脉的地带(如加拿大的Abitibi成矿带、澳大利亚的Norseman－Wiluna成矿带、加纳的Ashanti成矿带、美国的Juneau和Mother脉状金矿带)对造山型金矿的形成具有至关重要的作用。在岩石地层的构造薄弱带，如主要的强硬层、背斜和隆升带以及沿着侵入体接触带，都可以为成矿流体的运移提供通道(Groves et al.，2000)。一般情况下，尽管大规模的花岗岩类侵入体是形成造山型金矿省的一大特色，但是在成矿省之间或者在成矿省内部，造山型金矿与特定的花岗岩类组成没有空间上的关系(Kerrich et al.，1994;Bierleinetal.，2001b;Goldfrab et al.，2001)，这是因为在汇聚板块边缘，花岗岩类与造山型金矿在板块的碰撞会聚过程中是有明显先后关系的。
在矿床尺度上，所有的造山型金矿矿体也都表现出强烈的构造控制。尽管在成矿省内部或者成矿省之间，金矿体的控制因素是变化的，但是，具有反转剪切性质的断裂比正常或者主要以走滑剪切为主的断裂更容易发生矿化(Sibson et al.，1988)。尽管在太古宙金矿成矿省中，造山型金矿的围岩主要是火山岩或者是侵入体，但是，造山型金矿的围岩是可变的，从中元古代到古近纪的金矿省中，围岩主要是沉积岩。在任何成矿省中，储量较大的金矿都赋存在有利的物理或(和)化学环境的岩石地层中。
造山型金矿主要赋存于从次绿片岩相到麻粒岩相的变质岩中。除了Kolar金矿和Muruntan金矿，这两个矿床都赋存于绿片岩相岩石中外，世界上许多的大型金矿都归属于造山型成矿系统。
Grovesetal.(2000)讨论了世界上造山型金矿的形成时代，特别强调了西澳大利亚的Yilgarn克拉通的造山型金矿。他们认为造山型金矿主要形成于D1－D4变形序列的D2－D4的递进变形过程中，通常情况下，是形成于赋矿火山—沉积围岩沉积稍后的20～100Ma之间。但是，这个时间间隔在一些成矿省中跨度是比较大的。极少前寒武纪或者早古生代的金矿与邻近的花岗岩类侵入体有明确的同生关系，邻近的或者赋存金矿的侵入体一般都早于金的矿化，这种现象在西澳大利亚的Yilgarn克拉通表现最为明显(Groves et al.，2000)。在澳大利亚中Victorian金矿带，金的矿化作用晚于赋矿围岩大约80Ma(Bierlein et al.，2001)。更为重要的是Muruntau金矿金的矿化作用晚于邻近的花岗岩类大约30Ma，因此，把Muruntau金矿划为与侵入体有关的金矿是值得怀疑的。在年轻的地体中，造山型金矿是否与花岗岩类同时形成，就可以很好地确定出来，如在Alaska东南部的Juneau金矿带，始新世的造山型金矿与浅成侵位的Coast岩基的一些侵入体同时形成，这些侵入体形成于向内陆方向的10km处(Miller et al.，1994)。
Mikucki et al.(1998)专门讨论了造山型金矿金的沉淀机制。他认为对于交代型矿床或者浸染状矿床来说，还原性的含金络合物的脱硫化作用是金的主要沉淀机制。脱硫化作用主要是成矿流体与高Fe/(Fe+Mg)比值的岩石反应的结果(Phillips et al.，1983;Bohlke，1988)。对于石英－碳酸盐脉中的自然金来说，在水压致裂作用过程中，流体压力的大规模波动以及相的分离是金从络合物中分离出来的可能主要机制。在浅成带金矿中，一些学者认为物理化学条件的变化、金的溶解度的变化、外来流体的混合作用也是金沉淀的主要机制(Hagemann et al.，1994)。根据现有的O、H同位素数据，这些机制不能代表所有的矿床。流体的还原作用以及流体后混合作用导致的金络合物的不稳定也可能是金的沉淀机制之一(Coxetal.，1995)，特别是在含有有机质的沉积岩石中，流体－岩石的水－岩反应可以产生CH4或者其他的碳水化合物，或者N2。这种现象也许可以解释为什么在单一成矿省中，赋存于变质沉积围岩中的含金石英脉的流体包裹体为什么富集这些挥发组分，而切割侵位于相同岩石地层的侵入体含金石英脉中的流体包裹体的非含水流体相的主要成分几乎都是CO2。
有关造山型金矿成矿流体的来源及其流体地球化学特征，Ridley et al.(2000)已专门做过论述。他们指出:对造山型金矿流体包裹体的详细研究表明，这类矿床的成矿流体主要是低盐度的CO2－H2O流体，这类包裹体的特点不同于其他类型金矿中的流体包裹体(如浅成低温金矿、斑岩型Cu－Au矿床、火山块状硫化物矿床)，但是单个矿床可能会有例外。同变质矿床广泛地发育于角闪岩相地区的事实表明，成矿流体来源至少代表变质峰期的深度，因此，成矿流体深部来源是可以接受的，尽管大量的与成矿有关的矿物以及流体包裹体的稳定同位素和放射性同位素数据均不支持这一观点。Ridley et al.(2001)认为这没有什么奇怪的，只要流体经过大规模的迁移，流体流经的途径和沉淀的地点具有不同的元素(如K/Rb)和同位素比值均可形成金矿。有限的流体包裹体、地球化学和同位素分析不可能完全区分出造山型金矿成矿系统中变质来源的流体与深部岩浆来源的流体。
对造山型矿床来说，与金的成矿时代有关的问题主要包括成矿流体的潜在来源、金成矿期地壳尺度的流体系统的格架，这是因为这个问题影响到其他成因模型的部分组成及其建立。然而，在许多地方，金的成矿时代还是不十分明确，这主要是由于缺乏可靠的数据和合适的与成矿有关的矿物(Kerrich et al.，1994)。一些矿床的构造年龄(与赋存构造有关的矿化年龄)，特别是赋存于角闪岩相，甚至更高级变质程度岩石中的金矿，其构造年龄是不明确的，这主要是由于难以区分在剪切过程中形成的矿床和由叠加剪切带形成的矿床(Robert，2001)。成矿年代确定的另一个难点是在一些金矿区存在几个世代金的沉淀，如加拿大Vald'Or金矿(Couture et al.，1994)、澳大利亚的Kalgoorlie金矿(Clout et al.，1990)、乌兹别克斯坦的Muruntau金矿等(Yakubchuk et al.，2002)。
到目前为止，还没有一个单一的模式能够全部解释造山型金矿的成矿流体和成矿物质的来源。大多数学者认为变质的含金流体来源于含矿的火山沉积物或者沉积物占优势的地体的深部。一些学者则认为来自更深的变质源区，如俯冲的洋壳或者其先前熔体的残留物。在一些地区，金的多期次矿化事件说明，仅仅简单地用赋存变质带或者盆地的变质作用来解释流体的来源是不可能的。同样，金的来源也是一个正在探讨的、悬而未决的问题。
最近的一系列文献中，许多作者都同意把变质地体中的脉状金矿划分为造山型金矿(Bouchot et al.，2000;Hagemann et al.，2000)，尽管对某一个矿床来说，这样的分类还存在着争议(Sillitoe et al.，1998)。McCuaig et al.(1998)总结了世界上脉状金矿的特点(表8－5)，包括以下内容:
1)金的成矿时代主要与造山带演化晚期的会聚过程有关，包括单个或者多个外来地体的会聚。
2)矿床定位于会聚构造的附近，在复合变质火山－侵入或者沉积地体的内部或者边界附近。在少数情况下，矿床定位于地体的内部，而与区域构造的关系不甚明确。在这种情况下，可能与外部的碰撞会聚而导致岩石圈内部发生拆沉有关。
3)脉状金矿主要产于地质构造复杂地带，如岩性的变化、应变梯度、变质梯度等部位，这主要与会聚环境有关。
4)超大型脉状金矿主要与绿片岩相变质地体有关。
5)矿床受构造控制，主要与岩石圈断裂的次级构造或者更高级的构造有关。
6)矿床主要定位于脆－韧性转换区域。
7)金的沉淀是同动力的，特别是高角度逆断层区域，但有些矿床定位于转换断层区域。
8)在绿片岩相变质地体中，蚀变矿物组合主要是石英、碳酸盐、云母、钠长石、绿泥石、黄铁矿、白钨矿和电气石等。
9)具有明显的异常元素组合，如Au，Ag(±As，Sb，Te，W，Mo，Bi，B);与区域背景值相比，具有较低的Cu，Pb，Zn异常。
10)成矿流体主要是H2O－CO2流体，具有低盐度(一般NaCl＜6%)、5%～30%molCO2±CH4和较少的不混溶的H2O－CO2。
11)在脆－韧性剪切带，成矿流体的压力由超静岩压力向次静岩压力或者静水压力波动。
12)脉状系统在垂向上可延伸2km，在矿床内部，缺乏分带或者具有较弱的分带，但是在矿区尺度上，却具有一些金属元素分带。
13)在单一矿床中，稳定同位素和放射性同位素组成则比较集中，而在矿床之间，则具有一定的变化范围。
14)金的成矿作用主要与变质作用峰期同期或者稍晚于变质作用峰期。
15)在许多矿床中，煌斑岩脉在时空上与成矿作用密切相关。
16)赋矿构造是多期次的，赋矿构造的重新活动可以产生次生的矿物组合，以及导致原始同位素组成的重置。
三、造山型金矿的构造环境
正如Sillitoe(2000)所论述的那样，在变质地体中，在矿床尺度的规模上，不能简单地用单一的因素来确定任何大型金矿床的类型。例如，造山型金矿的成矿年龄、赋矿岩石类型、控矿构造、与侵入体的空间关系、成矿流体的还原状态，在不同的矿床中，这些参数都是不断变化的，因此，从更大的尺度来研究对这些矿床的构造控制因素对于揭示矿床的成因类型可能是有用的。
与岛弧有关的矿床，如斑岩铜矿Cu－Au和浅成低温Ag－Au矿床，在汇聚板块边缘的俯冲系统的几何状态控制着大型矿床的定位(Sillitoe，1997;Kerrich et al.，2000;Kay et al.，2001)，这种构造背景可能也是形成造山型金矿的主要原因。Goldfarb et al.(1999)首次证明了Alaska南部相对年轻的汇聚碰撞事件中板块运动的变化与造山型金矿形成之间的关系。一些学者对构造数据的解释结果也显示年龄较老的造山型金矿具有同样的构造背景(deRonde et al.，1994)，如Wyman et al.(1999)认为大型的Abitibi金矿省可能形成于俯冲板片翻转的构造背景下;Kerrich et al.(2000)和Goldfarb et al.(2001)认为在变质地体中，俯冲扩张的洋脊、俯冲板片的翻转以及其他一些地质过程导致的软流圈上升、地壳增厚而造成热异常的出现，从而形成大型的造山型金矿省。然而，更为重要的是，如何在与俯冲作用没有直接相关证据的变质地体的火山岩和侵入岩中厘定出与俯冲作用有关的过程。
从全球尺度来看，大型脉状金矿成矿省主要发育于地球演化的4个时代(图8－5;表8－5):①新太古代(2.7Ga);②古元古代;③晚古生代;④中生代。这4个时代与主要的*会聚事件有关，部分属于超*循环的一部分。这些脉状金矿形成的地球动力学背景主要有:①外来地体的转换会聚;②先存的*边缘，如Cordilleran构造带。这完全不同于陆－陆碰撞造山带，如Alpine－Himalayan造山带。前者属于外部造山带，而后者属于陆内造山带(Barley et al.，1992)。由陆－陆碰撞造山而形成的造山型金矿，一般认为其规模都比较小。
在板块会聚区域，脉状金矿床和钾玄质煌斑岩在时空上密切共生，二者都赋存于代表不同构造单元地体边界的岩石圈构造中(Wyman et al.，1988;Kerrich et al.，1990;Rock et al.，19)。转换会聚的地质构造背景有利于脉状金矿和钾玄质煌斑岩的发育。脉状金矿和钾玄质煌斑岩的依存关系说明在后碰撞阶段，脉状金矿和钾玄质煌斑岩不是外来地体地质构造演化的产物，而是形成于碰撞后的板块边界，这种时空关系排除了脉状金矿形成于碰撞的早期或者很晚的阶段的可能性(Kerrich et al.，1994)。根据Superior南部成矿省的构造特点、赋存脉状金矿的变质地体的特性，Polat et al.(1997)认为这些地体是高温、低压类型的俯冲会聚地质体，俯冲－会聚、变质作用、岩浆作用与金的成矿作用在时空上密切共生。地体边界的岩石圈构造所代表的地震泵系统控制着大型脉状金矿的形成;而陆内造山带由于构造的连通性较差，往往不能形成大型的脉状金矿床。
图8－5 世界上主要大型金矿分布图(据Grovesetal.，2003)
表8－5 造山型、与侵入体有关以及异常金属元素组合等类型典型金矿
续表
(据Grovesetal.，2003)
Kerrich(1995)较早把地球动力学背景引入金矿床的分类方案中，把金矿分为:①汇聚板块边缘的造山带金矿床;②陆缘至克拉通内部的卡林和类卡林型金矿床;③与岛弧有关的浅成低温热液型金矿床;④洋弧至陆弧的斑岩铜－金矿床;⑤非造山和晚造山期的铁氧化物铜－金矿床;⑥富金的海相火山块状硫化物矿床和火山喷流矿床。Groves et al.(1998)则把中温中成金矿床统一定义为造山型金矿床。然而，在此后对一些金矿的分类研究发现，许多划归为造山型的金矿却有着与造山型金矿不同的特点，如俄罗斯的Olym-piada和SuKhoiLog金矿;Cathelineau et al.(2003)在研究西欧晚白垩世造山型金矿时，也发现西欧的造山型金矿和Groves et al.(1998)所定义的造山型金矿有较大的差异，并把它命名为“Variscan”型造山型金矿。最近，Groves et al.(2003)认识到可能把造山型金矿的定义扩大化了，建议把变质地体内的金矿划分为造山型金矿、与侵入体有关的金矿和具有异常金属元素组合的金矿三大类型，并提出了区分它们的准则(表8－6)，归纳了不同类型金矿的地质构造背景、赋矿岩石、蚀变分带、成矿流体特点及其与区域变质作用和岩浆作用的关系。
与不同类型金矿成矿特征对比分析发现，把金山金矿归为造山型金矿是合适和恰当的。
表8－6 造山型金矿、与侵入体有关的金矿以及异常金属元素组合金矿的特征对比
续表
(据Grovesetal.，2003)
