成矿控制因素

控矿因素与成矿规律研究~

1.控矿因素研究
控矿因素即成矿的控制因素，是在地质填图后对各种成矿条件的分析和研究的基础上，根据与成矿空间、时间和成因的相关程度以及各种地质、地球化学条件的内在联系而确定的。根据目前对矿床成因的认识，可以划分出时控、层控、岩控、母岩控矿、构造控矿、深部控矿、保存程度等多个因素。时控性，指区域成矿发生在特定的时间段，可以划分为一定的成矿时代和成矿期。层控性和岩控性，指区域矿化受一定地层层位和岩性的控制，而这种层位是在一定沉积建造中，具有特殊的岩石组合和层序，反映了一定的沉积相及古地理环境。母岩控矿，主要指岩浆活动对成矿的控制，其中岩浆岩成因类型、演化性质及分异程度最为重要，而岩浆形成和侵入—喷出的构造环境（时间和空间）又对类型和演化起制约作用。构造控矿，包括构造形式控矿（控矿空间），也包括构造系统控矿（构造—热事件）及各种构造界面的控矿（不整合面、接触界面及火山机构）。深断裂控矿是近年来认识到的一种重要控矿因素。深大断裂，尤其是超壳断裂是成矿动力、流体及深部物质集中区，是各类地球化学异常的急变带，也是矿产的集中区。保存程度是决定矿产是否存在的最后一个要素，决定于其埋深、剥蚀深度、氧化程度等。
2.成矿规律研究
成矿规律指区域成矿在时间上、空间上、共生关系上及系统性方面的规律性。内容包括成矿时代、成矿期、成矿阶段的确定，成矿域、成矿带、成矿区、矿田的划分及空间分布规律研究，矿床成因类型及其共生关系，成矿作用系统及主要成矿作用类型的研究等。成矿是一种成矿物质在地质过程中的地质地球化学聚集过程，总结这一过程的时间、空间、成因等系统的特征，就是成矿规律研究。在矿产资源调查中，对成矿规律的研究贯穿始终，最终的成果除文字外，主要用区域矿产分布及成矿规律图等图件表示，全面反映各种成矿现象的空间位置及空间分布规律，总结各种控矿因素及其与矿化的空间关系等。

在一个成矿系列的形成过程中，各成矿因素在时间上和空间上分布是不均匀的，当在特定时空域中，各种成矿因素形成最佳匹配时，则有可能形成大型-超大型矿床。现以伸展构造环境（如裂谷）中海底热水沉积矿床（SEDEX型）为例加以说明。
粤北滇黔地区古生代裂谷环境热水沉积成矿系列发育。据对广西大厂、广东长坑、云南白牛厂等10多个矿床的研究（据张湖、翟裕生等1997年研究资料），提出在裂谷环境下影响海底热水沉积型大型-超大型矿床形成的主要因素有：
1.产于裂谷构造内
裂谷构造为本类超大型矿床的形成提供了地质背景、环境和最基本条件。裂谷构造是其他有利成矿条件能发挥作用，并达到最佳组合和匹配一个平台和基础。
2.围岩主要为富含炭质和黄铁矿的硅质岩、碳酸盐岩和细碎屑岩系
这类岩系可以是纯硅灰泥岩系，也可以是不纯（过渡性）岩系。其中一些可以归于礁硅岩套。岩性组合的基本构型是灰-硅-泥序列，在此基础上有一些变种。这类岩性序列在找矿上有重要意义。当然，不排除其他有利成矿岩性序列存在的可能性。
3.成矿时有同生断裂活动
同生断裂与裂谷关系密切，是裂谷活动的产物。同生断裂往往不是一条单一的断裂，而是一套断裂构造体系，既包括与隆起-坳陷的长轴方向一致的伸展断层，也包括与此方向垂直或斜交的调整断层（燕守勋等，1993），还包括低级别和低序次的断裂和破碎带。
同生断裂起的作用是多方面的，如：切入热水储库，导致热水上涌；提供上涌通道并控制喷口分布；决定热水喷涌次数、强弱、时间、范围、集中、分散和停止；促使热水沸腾、水爆，促进矿质沉淀；控制次级小坳陷和小隆起的分布、走向、形态；控制沉积相带的展布和发育状况；控制物质沉淀的位置和水平分带；造成海底滑塌、碎屑流等；破碎沉积物和促成同生角砾岩形成；还可以为成矿提供空间。
4.往往形成于隆起-坳陷交界处附近或浅水-深水过渡带附近
隆起和坳陷的规模可大可小，水的深浅也不一定，但超大型矿床总趋向于出现在交界带、过渡带、相变带等的附近。这里是地球化学条件和地质条件的转变带，更是同生断裂和热水活动出现的位置。在垂直方向上也是如此，从含矿岩系层序分析可知，矿化出现于由浅水沉积向深水沉积转化的过渡带上，成矿时坳陷处于正受到拉伸下陷运动的动态演变时期。
5.发育次级小坳陷
次级小坳陷在成矿上有重要意义，它是聚矿的良好场所。其原因是：热水喷出后，往往流到低洼处（小坳陷）形成卤水池，在这里热水中含的矿质不易流失；沉积环境稳定和宁静，沉积作用发育得充分；物质得以充分分异形成水平分带；易于出现沉积不补偿，加上小坳陷两侧的小隆起的阻挡，对成矿有干扰和稀释作用的外来物质进入较少；闭塞还原环境维持得好。因而次级小坳陷是否存在，在相当大程度上决定了超大型矿床能否形成。
6.发育良好的热水沉积作用，可以伴有热水动力、交代和充填作用
良好的热水成矿作用包括如下条件：热水上涌量大，热水中的成矿元素含量高，热水作用集中。热水作用集中是指热水在数量、时间、范围等方面集中而不分散，这主要受同生断裂控制。
沸腾、水爆、同生角砾和硅化交代等作用在促进热水中物质沉淀成矿方面有重要意义。
研究热水岩石和矿石可以了解热水作用的发育状况。要注意划分地质事件的期次，注意查明后期构造-热液作用对早期热水成岩成矿现象的改造和掩盖。
7.良好的水平分带
水平分带使一定元素聚集在一定的岩相和构造带中，加强了矿质富集程度，减少了分散贫化。根据具体矿床水平分带的规律可以评价找矿远景，推测找矿方向和远景区以及矿带位置等。
能否发育水平分带的四个影响因素是：热水带来的物质种类和数量；不同地段地质条件的差异是否明显；成矿坳陷能否保持较长期的宁静、稳定状态，外来各种干扰是否很少；不同物质的性质差异是否明显。
良好的水平分带有利于成矿，并且有重要的指示意义，但不要认为没有水平分带就一定不能形成超大型矿床。例如，如果热水带来的物质种类单调，或不同物质的性质差异不大，即使物质来源丰富，富集得好，形成的超大型矿床也可以不出现水平分带。
8.发育闭塞还原环境
闭塞还原环境构成了特定的地球化学障，促进了一些种类元素的沉淀。如果区域上的还原环境不强，则局部发育的闭塞还原环境往往反映了次级小坳陷的位置。
闭塞还原性环境的标志是富含炭质和黄铁矿的岩层。
9.成矿时坳陷处于沉积不补偿和稳定宁静状态
在这种状态下很少有外来物质进入坳陷并改变坳陷内水体的地球化学状态和使矿质贫化，因而能形成稳定的、无干扰的、持续沉积、成矿物质充分富集的环境，并显示出沉积分异和水平分带。
实际工作中还应考虑矿床的保存状态，只有保存得好未被剥蚀和未被后期作用破坏的矿床才有实际意义。
表5-5的对比是经验性的、定性的，但它说明了，要形成超大型矿床需要成矿的局部地段各种有利成矿因素达到最佳组合和匹配，成矿条件应该得到充分满足。

表5-5 海底喷流沉积型矿床的成矿条件与矿床规模

○为满足；×为不满足；？为情况不明或满足得不够好。①对大厂矿床的成因有不同认识。

成矿作用是特定条件下地质演化过程的产物，这些使金矿质赖以运移和沉淀的基本条件即为成矿控制因素。夹皮沟地区在长约45km，宽4～10km的狭长地带内，分布有近千条含金石英脉，产出有3个大型金矿床，4个中型金矿床和若干个小型金矿床，其成矿强度之大是令人惊奇的，研究成矿控制因素对于探索金矿成因机制和找矿勘探都是必不可少的重要一环。

一、岩性地层的控矿作用

一般认为，绿岩带某些特定的岩石是金矿化优选的容矿围岩，镁铁质、超镁铁质火山岩和条带状铁建造等特定的岩石组合在许多金矿成因研究中倍受重视；但是深入的研究表明，世界上典型绿岩带，如加拿大苏必利尔构造区绿岩带里的所有岩石类型均含有金矿化（Colvine等，1988）。就夹皮沟地区金矿床的容矿围岩来说，确实又存在选择性，除八家子、四道岔等金矿床赋存于TTG岩石中之外，其它矿床几乎都赋存在斜长角闪岩和斜长角闪片麻岩中，总体上看矿体与变质镁铁质火山岩存在密切空间关系。究其缘由可以从以下几个方面考虑。

1.提供金矿源

在许多绿岩带金矿床的研究中，镁铁质和超镁铁质火山岩被看作是金的来源，这是因为金在地幔中的平均丰度为5×10^-9，约为地壳中金的平均丰度的两倍，因此由上地幔部分熔融而生成的超镁铁质－镁铁质岩携带一定数量可溶的金到地壳上部就是顺里成章的事了。但是后来的研究发现镁铁质岩石的金丰度和其它岩类并无差别，这使得不少学者认为镁铁质火山岩的金含量并非是成矿的必要因素，而有部分学者则相信镁铁质火山岩的原始金丰度是较高的，Keays等（1982）用Pd/Au值等地球化学参数证明镁铁质特别是高镁铁质火山岩的Au含量很高，因而是金成矿最有利的矿源。从逻辑上分析，岩石中的金应该包括两个部分，一是易释放金，另一是不易释放金。金的释放与否主要与寄主岩石或矿物的稳定性有关，镁铁质岩石由于含有较多的变价元素和硫化物，化学性质不稳定，易于被蚀变交代或发生变质反应，这样也就使其中的金易于释放。

2.易于变形

从岩石的物理性质上看，镁铁质火山岩与其围岩广泛分布的长英质火山岩有较大的差别，因而应变强度也不一致。这种能干性的差别为韧性剪切和脆性破裂面的发育提供了有利条件。而金矿床与韧性剪切带等构造又有密切的联系，这势必造成了金矿床与镁铁质火山岩在空间上密不可分。在夹皮沟花岗岩－绿岩带中，变质镁铁质火山岩常呈规模不等的透镜体包裹在TTG岩系之中，两者之间常是韧性剪切带发育的地方，因此金矿床与镁铁质火山岩的空间关系实际上也是构造发育的必然结果。

3.提供沉淀剂

从岩石化学特征上看，变质镁铁质火山岩常含有大量的铁等变价元素，因而有利于氧化还原交代反应的进行，这就为金矿热液的沉淀提供了地球化学圈闭。

二、构造控矿作用

构造是金成矿作用发生的驱动力和成矿物质运移的通道及容矿空间，因而构造特点直接决定了矿化的空间分布特征。

1.区域控矿构造格架

从区域上看，夹皮沟金矿带夹持于青茶馆－白水滩与会全栈断裂之间，这两个断裂将该区切割成3个地体：青茶馆－白水滩断裂为槽台边界内侧，其北东分布的是大面积的显生宙复合岩浆侵入体；会全栈断裂之南西分布的是中太古代麻粒岩－片麻岩地体；二者之间分布的是夹皮沟花岗岩－绿岩带。在遥感影像图上，金矿带呈线形围绕着会全栈环形构造分布（图8-1）（刘允良，1982）。线性构造反映的是花岗岩－绿岩带，而环形构造反映的可能是中太古代的麻粒岩－片麻岩穹隆，这与地质研究的结果相吻合。区域构造的这种特点表明夹皮沟花岗岩－绿岩带可能是一个外来地体拼贴于中太古代古陆核之上，金矿带与两者的缝合构造有关，反映成矿受地壳规模的构造控制。

图8-1　吉林夹皮沟地区复式环形构造（MSST）解译图

（刘允良，1982）

1—构造片岩穹隆构造；2—韧性剪切带；3—线形断裂；4—金矿床

2.剪切变形的控矿特征

夹皮沟地区的金矿床或矿点几乎无例外地受剪切变形构造控制，大到整个矿带，小到细小的矿脉，剪切带控矿反映在各种不同的尺度上。就区域上看，夹皮沟地区的剪切带有两组方向：一组从二道沟到板庙子，呈NW向；另一组呈NNE向或近EW向，有多条，主要由二道沟至本区。前一组规模巨大，具明显的区域性，而后一组规模较小，可能是NW向剪切带的几何分支。剪切带作为一种以位移为特征的构造带具有特定的变形标志：其宏观特征表现为强烈的片理化带、线性延展的蚀变带和退变质带；中观露头尺度上，出现勾状褶皱、A型褶皱、眼球状构造、石英的定向拉长和石香肠等；微观构造特征更为复杂多样，如石英的核幔构造、亚颗粒构造、残斑眼球和旋转眼球构造等以及显微S-C组构、书斜式构造、波状消光、变形双晶、压力影和云母鱼等；超显微的构造特征表现出石英的位错。石英组构的优选方位型式及滑移系是对温度、应力和应变率的反映，实质上它是随着应变的增加由于晶体位错作用的产生而发育的。

（1）剪切带在成矿中的作用

剪切变形对金矿床控制是近年来金矿床研究的热点之一。剪切带既是深部热流体上升的通道，也是成矿作用的一种表现形式，因为大规模的剪切活动释放出大量的构造热动力，使剪切带内矿物发生热液交代、退变质作用，从而使矿质活化迁移。韧－脆性剪切带还是地壳中重要的物理化学条件的转变带，该带以下岩石的渗透率低，而其上较大。因此过渡带下部流体通过构造应力、断层泵吸力和地热梯度或岩浆热加热上升，并在过渡带内发生自由对流，而过渡带以上主要是天水下渗，两种性质和温度不同的流体在过渡带内混合势必造成含矿流体失稳沉淀。

（2）剪切带控矿的时间特点

剪切带和金矿脉在时间上关系不外乎有3种：一是剪切作用在前，成矿在后；二是剪切作用与成矿同时；三是成矿在前，剪切作用在后。在野外观察中常发现含金石英脉具有明显的变形条带状构造，在庙岭等矿床可见含金石英脉被拉断而呈眼球状或透镜状（图8-2）。在高压透射电镜下明显可见含金石英脉中石英的位错现象（图8-3）。据此可以认为，夹皮沟主期含金石英脉就位于剪切带主要发展阶段（大规模剪切、恢复、重结晶）之后，但并没有超越韧性剪切变形的时期，即就位于剪切作用发育的中晚阶段。

（3）剪切带控矿的空间特征

图8-2　糜棱岩中的含金石英脉透镜体（a）和含金石英脉的条带状糜棱岩化（b）

a—产于小北沟：l—含金石英脉；2—糜棱岩b—产于大猪圈：1—石英脉条带；2—含金硫化物和绿泥石条带；3—糜棱岩

图8-3　夹皮沟金矿含金石英脉透射电镜下的位错构造

（据骆辉等，1994）

a—87C743号样；b—88C1004号样

剪切带不论是在纵向上还是在横向上变形强度都很不均匀。在横向上可见从糜棱岩化、初糜棱岩到糜棱岩的变化规律，而纵向上随着深度的增加岩石的剪切变形也有增强的趋势。金矿脉常产于剪切带强应变带、剪切带转折弯曲部位或主剪切带与分支剪切带的交叉复合部位。从矿体角度看，矿脉常充填于里德尔剪切裂隙和张性裂隙内，矿脉与糜棱叶理产状近于一致，但有一定的交角，不同方向的矿脉组合与里德尔剪切裂隙模型一致（图8-4）。

总之，剪切带的控矿作用具有时空结构性。从时间上看，含金剪切带经历了长期演化历史，早期以韧性或脆－韧性为主；而晚期在早期的强应变带上叠加了韧－脆或脆性的剪切变形，金矿化与晚期叠加的剪切变形密切相关。从空间上看，剪切变形带的产状直接控制了金矿体的产状，如二道沟、三道岔等金矿体呈陡倾产出，而本区的大猪圈等金矿床呈缓倾产出；金矿床的产出部位皆是剪切带的复合部位或走向的拐弯部位。

三、岩浆岩的控矿作用

矿化与岩浆活动共同产出的特点在世界绿岩带都很普遍，金矿化与长英质岩浆活动、碱性岩浆活动和煌斑岩、脉岩的关系长期以来一直引起许多学者的极大兴趣。尽管矿化和岩浆活动的成因联系依然悬而未决，但矿化与岩浆活动的时空关系是客观存在的事实。

在夹皮沟花岗岩－绿岩带中存在有4种不同时代形成的侵入岩体、岩脉：新太古代晚期形成的TTG岩系；新太古代末期形成的钾质花岗岩；显生宙形成的花岗闪长岩、闪长岩－二长花岗岩系；华力西—燕山期形成的各种脉岩。它们都与金矿床存在不同性质的联系，如TTG岩系中直接赋存有八家子、四道岔等金矿床，钾质花岗岩与NW向金矿带平行共生，显生宙花岗质复式岩体分布在矿带的北东部，而各种脉岩与矿体密切共生。从成因联系上看，TTG岩系形成在矿化前，主要起容矿围岩的作用；显生宙的花岗岩实际上离矿区较远与成矿关系不明显；各种脉岩基本上切穿矿体，是晚期叠加的产物；只有新太古代末期形成的钾质花岗岩的侵入年代与金矿体的形成时间近似。实际上在矿床的近矿围岩中发育钾长石化可能预示着与钾质的花岗岩浆脱挥发分作用有关。

图8-4　板庙子矿区控矿断裂配置分析图

（据程玉明等，1996）

在有关绿岩带金矿床岩浆成因论中，多数学者认为，金矿化与偏碱性的长英质斑岩和属于橄榄粗玄岩类的煌斑岩有关，在夹皮沟地区这两类岩石实际都不发育，因此综合来看岩浆岩对夹皮沟金矿的控制作用不太明显。

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