金礦床本質(zhì)特征與礦床成因觀(劉連登).ppt

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1、1 金礦床本質(zhì)特征與礦床成因觀 兼論金礦與韌性剪切帶時空及 成因的三種關(guān)系 劉連登 （吉林大學地球科學學院） 2 金礦的根本地質(zhì)屬性和根本地球化學屬 性，通稱金礦床本質(zhì)特征。據(jù)前者劃分的金 礦類型，并確認中深成和淺成的脈型金礦， 是中國最重要的金礦類型；據(jù)后者劃分的金 礦地球化學類型，確認碲型、鉍型和銻型三 種類型。多源成礦說認為，以 “環(huán)境”、 “背景”、“條件”和“物源”四要素為制 約，詮釋“特征”成生的原因、方式和過程， 即礦床成因。后生脈型金礦與韌性剪切帶， 有三種不同的時空和成因關(guān)系，回顧 1988年 以來筆者和各家在此領(lǐng)域研究的進展，并作 些思考。 3

2、金礦床本質(zhì)特征與礦床成因觀 兼論金礦與韌性剪切帶時空及成因的三種關(guān)系 1 金礦床本質(zhì)特征與金礦類型 2 金礦床本質(zhì)特征是詮釋成因的目的物 3 金礦與韌性剪切帶三種時空和成因關(guān)系的 進展與思考 4 結(jié)論 4 1 金礦床本質(zhì)特征與金礦類型 在邏輯學中，本質(zhì)特征稱“根本屬性”、 “獨特屬性”、“具有區(qū)別事物的屬性”。金 礦床本質(zhì)特征分為：金礦地質(zhì)本質(zhì)特征和金礦 地球化學本質(zhì)特征。 1.1金礦地質(zhì)模型的地質(zhì)本質(zhì)特征描述內(nèi)容 1.2 中國最重要金礦類型：中深成脈型金礦和 淺成脈型金礦 1.3 金礦的碲型、鉍型和銻型地球化學類型 1.4

3、金礦地球化學類型相關(guān)問題的討論 5 1.1 地質(zhì)模型的金礦地質(zhì)本質(zhì)特征描述內(nèi)容 一類（一組）金礦與另一類（另一組）金礦相區(qū)別 的根本地質(zhì)屬性，稱金礦地質(zhì)本質(zhì)特征。據(jù)地質(zhì)模型的 思維和方法，金礦地質(zhì)本質(zhì)特征描述內(nèi)容如下： (1)金礦成礦地球動力學環(huán)境 (2)金礦產(chǎn)出地質(zhì)背 (3)金礦地質(zhì)本質(zhì)特征礦脈與礦質(zhì)成分和組構(gòu)、 圍巖蝕變、脈巖與礦體、成礦深度和成礦時代 （地質(zhì)時代和同位素年齡） 礦例： (1)膠東煙臺淺成網(wǎng)脈型金礦 (2)吉林小西南岔淺成系脈型銅金礦 6 7 礦例： (1

4、) 膠東煙臺淺成網(wǎng)脈型金礦 8 礦例 ： (2)吉林小西南岔淺成系脈型銅金礦 9 10 11 1.2 中國最重要金礦類型：中深成脈型金礦 與淺成脈型金礦 礦床類型，是礦床工業(yè)類型和礦床成因類型 相結(jié)合的用語 (鐘漢等， 1985；涂光熾， 1987) ， 其具有地質(zhì)和經(jīng)濟雙重屬性。礦床地質(zhì)根本屬性 即金礦類型的地質(zhì)屬性；在全球或國內(nèi)或地區(qū)的 金礦產(chǎn)量或儲量中至少占 5%，并具良好勘查前景 的，即金礦類型的經(jīng)濟屬性。 中國金礦床：進度與思考 （張貽俠等， 1996）對我國主要金礦類型已有論述。脈型金礦 實施（型、亞型、次亞型）三

5、級分類，對理論 12 研究和應(yīng)用均有重要意義。中深成脈型和淺成脈 型是我國最重要的兩種金礦亞型，它們均有若干 次亞型。 筆者自 1998年以來，建議將習稱是脈狀金礦改 稱脈型金礦。這不僅突出其是一種金礦類型，而 且強調(diào)金礦脈及其中的金礦體是兩個概念。脈型 金礦指，金礦脈中金礦體形態(tài)并不一定以脈狀為 主，金礦脈中的金礦體在走向和側(cè)伏方向（垂向） 均呈分段富集、分段重現(xiàn)。脈型金礦的金礦體在 礦脈中的分段律和重現(xiàn)樣式，是其第三級重現(xiàn) （成礦）規(guī)律。 13 14 15 16 17 18 19 20 1.3 金礦的碲型、鉍型和銻型地球化學類型 一類（一組） 金

6、礦與另一類（另一組）金礦 相區(qū)別的地球化學根本屬性，即金礦地球化學本 質(zhì)特征。據(jù)金礦地球化學本質(zhì)特征，已確認鉍型 金礦（劉連登等， 2004）、碲型金礦（劉連登等， 2005）和銻型金礦。金礦地球化學類型是據(jù)下列 準則，對金礦類型的重新歸類。 準則 1：組成金礦的金礦物以自然金為主，同 時還有碲金礦或黑鉍金礦（或自然鉍與自然金呈 固溶體分解結(jié)構(gòu)，或鉍質(zhì)自然金）或方銻金礦。 已知僅（美）克里普克里克碲型金礦例外，其幾 乎不含自然金（博伊爾， 1979）。 21 準則 2：礦石礦物成分有碲或鉍或銻的礦物， 以及含碲或鉍或銻的礦物，而且它們是主要載金 礦物。

7、 準則 3：金與碲或鉍或銻含量具正相關(guān)性， 系數(shù)在 0.5 0.9間。 準則 4：碲型金礦與堿性、偏堿性巖漿時空相 隨成因相關(guān)，鉍型金礦與偏堿性巖漿巖時空相隨 成因相關(guān)，銻型金礦可能與花崗巖類相關(guān)。 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 1.4 金礦地球化學類型相關(guān)問題的討論 碲型金礦有，東坪、哈達門溝、小營盤、后 溝、上宮、金駒山、三道灣、平邑、雙旺、（美） 克里普克里克、（澳）卡爾古利戈登邁爾、（加） 克克蘭湖和斐濟瓦庫圖拉等一系列礦床。鉍型金

8、 礦有，小西南岔、（吉林）嵐家、（皖）包村和 朝山、（遼）五龍和祁雨溝等金礦。銻型金礦有， 沃溪和黃金洞金礦，龍山可能也屬銻型金礦。國 外的鉍型和銻型金礦待補充。 金礦地球化學類型有重要理論意義，其不僅 深化金礦地質(zhì)和成因的認識，而且對金礦勘查有 重要指導意義。五龍鉍型金礦據(jù)鉍為指示元素， 預測深部未知礦體獲良好的勘探效果（林名河， 1992）即為例證。 47 小西南岔礦床的鉍金富礦脈，呈緩傾斜脈 產(chǎn)出而不同于其他礦脈（劉向友等， 2007），包 村和朝山鉍型金礦的鉍金成礦在獅子山銅礦田 亦見（唐永成等， 1998；任云生等， 2004）；因 此鉍型金礦的成礦細節(jié)尚須專

9、題研究。 前述的澳和加的兩個碲型金礦的確認，說明 部分太古代綠巖帶后生脈型金礦屬巖漿熱液成因， 而非習稱的變生（質(zhì)）熱液成因。我國貧太古代 綠巖帶金礦（劉連登， 1996）的原因之一，是未 見太古代碲型金礦。國外有些學者也認為，太古 代綠巖帶脈型金礦的類型要重新認識。 48 2 金礦床地質(zhì)本質(zhì)特征 是詮釋成因的目的物 金礦床地質(zhì)本質(zhì)特征，不僅是劃分金礦類型 的依據(jù)，而且也是詮釋礦床成因的目的物。多源 成礦說認為 (張秋生、劉連登， 1982)，將成礦作 用或成礦物質(zhì)來源與礦床成因等同，并不可取。 當代多源成礦說認為：成礦物質(zhì)指礦質(zhì)與介 質(zhì)，任何

10、礦質(zhì)都是在介質(zhì)中運移和聚集成礦的； 而礦質(zhì)與礦質(zhì)，介質(zhì)與介質(zhì)、礦質(zhì)與介質(zhì)都存在 異源性?！耙辉傻V論”將成礦物質(zhì)來源與熱液 礦床成因等同尚有可取之處，而“多源成礦說” 則認為物源只是熱液金礦成因的制約因素之一。 49 現(xiàn)在仍然不可能證明單獨一種熱液就產(chǎn)生一 種特定的礦床（ D.E.White, 1974），水的來源與 性質(zhì)不具判別熱液礦床成因的意義 (H.L.Barnes等 ， 1979； C.S.Hutchison， 1983）。脈型金礦的 鉛和硫同位素示蹤，往往顯示它們具異源性；而 以碳酸鹽巖為圍巖的卡林型金礦，其碳氧同位 素組成顯現(xiàn)源自海相碳酸鹽巖。

11、絕大部分大型超大型礦床，往往是不同期 次、不同成礦作用的疊加成礦的產(chǎn)物，對其不僅 要指出是疊加成礦的產(chǎn)物，更要說明其主導成礦 作用 決定礦床地質(zhì)本質(zhì)特征和引領(lǐng)勘查取向 的成礦作用。因此將成礦作用與礦床成因等同不 利于理論研究和勘查（應(yīng)用）研究。 50 2.2 金礦床本質(zhì)特征（為主）與成礦地質(zhì) 條件（為輔）互動相關(guān) 金礦床本質(zhì)特征既具體又易于總結(jié)，而成礦 地質(zhì)條件相對較抽象又難以總結(jié)。因此，由金礦 床本質(zhì)特征反演（分析）成礦條件應(yīng)予重視。金 礦床本質(zhì)特征越清楚，反演（分析）成礦地質(zhì)條 件越明確；反之，成礦地質(zhì)條件越清楚，總結(jié)的 金礦床本質(zhì)也越深刻。 總之，

12、據(jù)礦床本質(zhì)特征反演 (分析 )成礦地質(zhì) 條件，而后者只是制約前者的外因，二者是有主 輔之分的互動相關(guān)。成礦地質(zhì)條件不僅決定金礦 勘查取向，而且也是詮釋金礦成因的制約因素。 礦例：臺灣金瓜石礦田淺成熱液金礦床組合 的成礦地質(zhì)條件分析。 51 52 53 2.3 金礦床成因詮釋的制約“四 要素” 以金成礦地球動力學環(huán)境、金礦床產(chǎn) 出地質(zhì)背景、金礦床成礦地質(zhì)條件和成礦 物質(zhì)來源等四要素為制約，詮釋金礦床本 質(zhì)特征成生的原因、方式和過程，即礦床 成因。 礦例：以膠東中深成脈型金礦和淺成脈 型金礦為例，詮釋它們的成因。 54 55 56 3 金礦與韌性

13、剪切帶三種時空和成 因關(guān)系研究的進展與思考 上世紀 80年代，金礦與韌性剪切帶 （ DSZ， ductile shear zone ）的關(guān)系成為 研究熱點問題。劉連登（ 1988）將金礦與 韌性剪切帶時空和成因關(guān)系分為兩類，進 爾分為三類（劉連登等， 1990， 1992， 1993）韌性剪切作用改造成礦、同韌 性剪切帶金礦和后韌性剪切帶金礦。據(jù)近 23年筆者和各家的實踐檢驗，論述這一命 題的進展與思考。 57 58 59 3.1 韌性剪切作用再造成礦 時間上與韌性剪切作用同時形成，為連續(xù)地 質(zhì)過程。空間上富含金銅礦脈產(chǎn)于韌性剪切帶中， 兩者同空間。成因上相關(guān)，

14、由韌性剪切作用導致 原礦體中載金黃銅礦差異性再活化（物理化學 塑性流動），形成富金銅礦脈。 礦例：紅透山太古代綠巖帶鋅銅塊狀硫化物 礦床中的富金銅礦脈，大荒溝塊狀硫鐵礦中富銀 鋅礦脈。因韌性剪切作用，導致原有載金、銀的 硫化物差異性再活化，形成富金銅礦脈、富銀鋅 礦脈。 60 61 62 63 64 3.2 同韌性剪切帶金礦 脈型金礦產(chǎn)于變質(zhì)巖區(qū)，空間上金礦體受韌 性剪切帶的局部地段控制，時間上金成礦與韌性 剪切帶“連續(xù)間斷”（同一過程的韌性剪切帶略 早，金成礦略晚），成礦時代趨近區(qū)域變質(zhì)作用 晚期，礦質(zhì)主體來自礦源巖，介質(zhì)以變生（變質(zhì)） 熱液為主，屬變生熱

15、液金礦，即成因上與 DSZ不 相關(guān)。 礦例：目前僅見遼北南龍王廟金礦一例（劉 連登等， 1989），被廣泛引述。 65 66 67 68 69 3.3 后韌性剪切帶金礦 后韌性剪切帶金礦，曾被廣泛論述為韌性剪 切帶型金礦或糜棱巖型金礦。例如：廣東河臺、 遼寧排山樓，江西金山、冀東、金廠峪、吉林夾 皮溝 但據(jù)下列準則，它們應(yīng)屬后韌性剪切帶 金礦。在我國后韌性剪切帶金礦不乏大型 超 大型金礦，故用此描述性術(shù)語。 空間上韌性剪切帶間接控礦，直接控礦的是 疊加在其上的碎裂巖和脆性斷裂，即受脆 /韌型疊 加構(gòu)造控制（劉連登等， 1994）。時間上 DSZ與 金

16、礦是地質(zhì)間斷，即 DSZ形成后經(jīng)構(gòu)造變動和巖 脈侵入之后，方形成金礦床。成因上金礦與 DSZ 70 不相關(guān)，主要屬巖漿熱液成因。 礦例：甘肅陽山超大型金礦。其控礦構(gòu)造為 脆 /韌型疊加構(gòu)造，其有復雜深化歷史。中晚三 疊世為早期韌性變形、早侏羅世為韌脆性變形 、晚侏羅世為早期疊加脆性變形、早白堊世和第 三紀早期為晚期疊加脆性變形；石英細脈中鋯石 SHRIMP鈾鉛年齡為， 195.4-200.9Ma、代表捕 獲的斜長花崗斑巖鋯石的年齡；平均年齡為 126.9 3.2Ma和 51.2 1.2Ma、代表捕獲的白堊 紀和第三紀隱伏巖體的鋯石年齡（齊金忠等， 2008）。 礦例：膠

17、東、排山樓、金廠峪、夾皮溝、河臺 和璜山等后韌性剪切帶金礦的判據(jù)。 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 (據(jù)王斯亮， 2000) 86 (據(jù)王斯亮， 2000) 87 88 4 結(jié) 論 金礦床本質(zhì)特征及其相關(guān)礦床成因觀認為，巖 漿巖（含同源酸性脈巖和中性脈巖）與熱液脈型金 礦（中深成和淺成）時空相隨同源相關(guān)，它們是深 部巖漿先后“分離熔融”的產(chǎn)物，故稱熱液脈型金 礦深部巖漿同源成礦說（劉連登， 1989， 1994， 1996， 2001）。該成礦理論使熱液脈型金礦的成 礦地質(zhì)條件更清晰。同源巖體不僅宏觀上決定脈型 金礦的

18、產(chǎn)出位置，其與脈型金礦的平距在一定程度 上決定金礦規(guī)模，且二者的“深度相”具對應(yīng)性（ 如中深脈型金礦與中深成巖體的深度相對應(yīng)，淺成 脈型金礦與淺成巖體的深度相對應(yīng)）；控礦構(gòu)造除 脆性斷裂外，包括脆 /韌型疊加構(gòu)造；容礦圍巖則 太古代變質(zhì)巖優(yōu)于其它時代的巖石。 89 金礦床理論和勘查研究，應(yīng)以認識礦床本質(zhì)特 征、鑒別金礦類型為前提。在此基礎(chǔ)上，據(jù)金礦本 質(zhì)特征反演成礦地質(zhì)條件，以成礦地質(zhì)條件引領(lǐng)勘 查取向。就后生熱液金礦而言，“跟著構(gòu)造走，圍 繞異常轉(zhuǎn)”（時任山東省地礦局總工艾憲森語， 1990)；對后韌性剪切帶而言，則應(yīng)沿脆 /韌型疊加 構(gòu)造追索隱伏金礦床。脆 /韌型疊加構(gòu)造是，

19、三個不 同期次和不同性質(zhì)的構(gòu)造疊加而成的“長壽斷裂構(gòu) 造”（劉連登， 1994）。一期是韌性剪切帶（糜棱 巖帶），二期是糜棱巖帶的碎裂 碎粒巖化（與脆 性構(gòu)造相關(guān)），三期是節(jié)理和裂隙構(gòu)造疊加在碎裂 碎粒糜棱巖帶內(nèi)。脆 /韌型疊加構(gòu)造不同于按構(gòu)造 深度相劃分的“脆 韌性剪切帶”。 90 金礦時空重現(xiàn)（成礦）三級規(guī)律，對金礦勘查有重 要指導意義。一級重現(xiàn)規(guī)律是，金礦區(qū)域重現(xiàn)“帶行 律”，在膠東中深成和淺成脈型金礦的“帶行律”結(jié) 構(gòu)不同。二級重現(xiàn)規(guī)律是，金礦局部重現(xiàn)呈“等、平 律”，其指金礦重現(xiàn)等距性規(guī)律和平距同源巖體遠近 呈現(xiàn)的規(guī)模大小規(guī)律。三級重現(xiàn)規(guī)律是，金礦脈中礦 體重現(xiàn)呈

20、“分段律”，不同亞型或次亞型金礦的重現(xiàn) 樣式不同（劉連登等， 1994；陳國華， 1998）。 熱液金礦（含脈型金礦）探礦深度極限值，受成 礦深度、控礦構(gòu)造性質(zhì)及規(guī)模和金礦化強度制約，其 中成礦深度是影響金礦體延深尺度的重要外因?？傮w 說，中深脈型金礦的探礦深度極限值大于淺成脈型金 礦的。 因時間所限，此次未講述金獨立的成礦期或成礦 階段的問題。在中深成脈型金礦床中存在金獨立成礦 期的疊加成礦；而在淺成硫化物單脈型金礦中，則相 91 對常見金獨立成礦階段。但目前缺乏系統(tǒng)的研究， 而此命題的研究將導致金礦成礦理論的“革命”性 變革（劉連登， 2002）。

21、中國并未形成有世界影響的成礦理論（翟裕生， 1994），目前依然如故。但全球性金礦地質(zhì)與成因 的總結(jié)，不含中國的都是不全面和不完整的。礦產(chǎn) 勘查是成礦理論指導下的應(yīng)用研究，也是我國創(chuàng)造 有世界影響成礦理論的“主戰(zhàn)場”。成礦理論研究 與勘查（應(yīng)用）研究嚴重脫節(jié)，是我國迄今未形成 有世界影響成礦理論的根本原因之一。愿我們共同 努力，開創(chuàng)中國金礦成礦學新紀元。 本課件中的顯微照片選自羅鎮(zhèn)寬等（ 1993）、 蔡長京等（ 1994）和盧靜文等（ 2010）的專著，謹 此致謝。 希望不要因我所講內(nèi)容，影響諸位的創(chuàng)新思維。 對任何見解在趨同之前，請先分析其依據(jù)！ 92 謝 謝 93 金礦床成礦理論與找礦技術(shù)培訓班 主辦單位：武警黃金部隊、地科院礦產(chǎn)資源 研究所、中國地質(zhì)學會 2011-11-05 北京 九華山莊