我国的与火山岩有关的金矿背景

与火山岩有关的金矿床的成因类型~

通过典型地区的解剖和与国内外同类矿床的对比研究，以及金元素局部富集成工业矿体的地质条件，我们把与火山岩有关的金矿分为浅成热液型和火山喷气-沉积型两类及五个亚类（表2-2）。
表2-2 与火山岩有关金矿床的成因类型


（一）近地表火山热流体系统金矿床
近地表火山热流体系统金矿床占中国火山岩地区金矿床总数的47%，储量的44.3%。其矿床定位时一般形成深度小于1000m，温度低于300℃。此类金矿容矿围岩主要为喷出相（熔岩、火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩）、侵出相（火山穹丘）和通道相（岩颈和岩筒）的火山岩。当火山的变质基底被构造抬升而基底变质岩系接近地表或出露地表，或者由于成矿热流体系统对流循环的范围较大且较深时，火山浅成热液型金矿体可以同时定位于火山岩和基底变质岩中，如辽、蒙交界的金厂沟梁-二道沟金矿和浙江治岭头金矿。由于成矿区的地球化学背景和热流体的组成等形成条件不同，特征矿物（脉石和金属矿物）组合和金属元素组合也有差别，可进一步细分为低硫、高硫和富碲的三个亚类。
1.低硫浅成热液型金矿
其脉石矿物以石英-冰长石-绢云母组合为特征，又称之冰长石-绢云母型，其成矿温度为120～300℃，主成矿期为160～280℃，含盐度较低。我国这类金矿有新生代、中生代和古生代三个不同的成矿期。由于成矿期后的改造，有时冰长石可转化为钾长石、钾白云母或绢云母，所以在部分浅成热液型金矿中不一定能够找到大量冰长石。其容矿围岩的岩性较不稳定，包括从变质的超镁铁质岩（菱镁岩、滑石菱镁片岩）、破碎带玄武岩、钙碱性中-酸性火山岩到含炭质的火山碎屑沉积岩等；其容矿地质环境包括火山穹丘系统、破火山口系统到脆-韧性剪切带系统等，种类复杂，既可以受破火山口控制，也可以受远离火山口的复合断裂-裂隙系统控制，在区域上常与汞-锑、铀和铅-锌矿共生。
2.高硫浅成热液型金矿
以出现大量明矾石和高岭石为特征，又称石英-明矾石型。由于明矾石的大量出现与SO2气体在400℃以下和存在水的条件下发生“歧化作用”而生成H2S和H2SO4，硫酸溶液与围岩相互作用，形成大量高价硫的矿物，所以形成酸性硫酸盐型金矿。其脉石矿物以石英-明矾石-高岭石（迪开石）组合为特征，金属矿物组合中以发育硫砷铜矿和铜蓝为标志。其成矿温度为140～325℃，主成矿期为200～300℃，含盐度的变化区间较大，一般中等，沸腾时明显增高。矿体受英安质火山穹丘系统及其下部石英二长质、花岗闪长质或花岗质斑岩系统所控制，矿床上部为金矿，下部为金-铜矿。高硫浅成热液型金矿，容矿围岩以流纹英安质-英安流纹质喷出相或侵出相为主，其下为斑岩体，常与铜矿伴生。需要指出的是，在对高硫浅成热液金矿的鉴别时，金属矿物组合中发育硫砷铜矿和铜蓝也是一个重要特征。
3.富碲浅成热液型金矿床
其脉石矿物组合与低硫浅成热液型的相近，区别在于一部分硫被碲所取代，发育金、银和部分其他金属元素的碲化物。其成矿温度为120～270℃，含盐度低到中等，沸腾时增高。其容矿围岩以玄武粗安质、粗安质、粗面质或响岩质为主，并分布在富碲的区域地球化学背景场区，如华北陆块的北缘和南缘，以及扬子陆台的东北缘。当剥蚀程度较浅时，金矿体的地表部分不同程度地保存有热泉型金矿的残留体，如泉华沉积和草莓状黄铁矿等标志。富碲的浅成热液型金矿，国外有的学者把它归入与碱性岩相关的金矿中，据我们研究认为，虽然在有些偏碱性-碱性的火山岩和侵入岩中金矿确实有富碲化物的特征，但同时也发现有些富碲的矿床并不一定产在富碱的火成岩中，或者富碱的火成岩并不一定产出富碲的金矿，因此我们认为富碲的矿床很可能受区域地质-地球化学背景场的特性所制约，所以暂不用“碱性岩型”的术语。
（二）火山喷气-沉积型金矿床
火山喷气-沉积型（又称块状硫化物型），多半与块状硫化物型多金属矿共生，主要为伴生金，在特定条件下局部区段可以富集形成独立的矿体。此类伴生金矿占中国火山岩地区金矿总数的3.7%，储量的2.2%。根据贵金属与贱金属的关系，可进一步分为两个亚类：一是与块状硫化物型锌-铜矿伴生的金矿，二是与块状硫化物型锌-铅-银矿伴生的金矿。金的品位都不高，但储量可达一定规模，其中与铜矿伴生的金品位稍高，与锌-铅矿伴生的银品位较高。由于海底喷气-沉积过程中，金的络合物可能比铜、铅、锌等金属搬运得更远才沉淀下来，所以含金的沉积物只起金的预富集作用，往往达不到工业品位，只有经过以后的进一步改造，在特定条件下才可以局部富集成为金的工业矿体。

到目前为止，世界上已发现的与火山作用相关的独立金矿床，几乎全部分布在陆相火山岩区，海相火山岩区一般只形成伴生金矿床。因此，多数地质工作者在研讨与火山作用相关的金矿床时，不言而喻都是指的陆相环境。
20世纪70年代以前，金矿地质工作者在讨论与火山作用相关的金矿化分类时，是以传统的W.林格仑的岩浆分异说的理论为指导，承认岩浆分异过程中有岩浆水的存在。鉴于公认的事实是内生金矿床均表现为热液矿床形式，因此，凡与火山作用相关的金矿床统称之为火山热液金矿床。
80年代以来，由于地质理论的迅速发展、天体地质学的影响、新矿床不断发现等，迫使矿床学不得不从单一的岩浆分异学说为理论基础的思路中解脱出来。首先表现在反映矿床成矿作用的分类上，呈现了一片繁杂的景象。对金矿床来说，尤其是氢氧同位素地质学的发展，使许多金矿地质工作者对火山作用晚期、期后是否存在火山热液持怀疑态度，同时由于不同矿床差异性的存在以及研究者强调的矿床的标型特征各异，因此产生了一系列新的分类方案，例如：
（1）矿床中特殊固有组分（金、银、碲）比值为基础的分类（M.M.康斯坦丁诺夫，1981）
①金-碲型（以美国克里普尔克里克为代表）；②金型（以罗马尼亚阿普塞尼山为代表）；③金-银型（以美国科姆斯托克为代表）。
（2）以火山岩金矿形成环境进行分类（E.A.叶列瓦托尔斯基，1982）
①近地表热泉型金矿（以美国麦克劳克林为代表）；②深部对流循环系统金矿（以美国科罗拉多州尤里卡为代表）。
（3）以地球化学和矿体形态为基础的分类（N.C.怀特等，1990）
①脉状（以日本菱刈、美国科罗拉多州克林德为代表）；②网脉状（以美国麦克劳克林为代表）；③浸染状（以中国台湾金瓜石为代表）。
（4）以矿物组合、蚀变特征及地球化学环境为基础的火山岩地区浅成低温热液金矿床
其中方案（4）影响最大，这种分类，目前已为大多数中外金矿地质研究者所认可和采用。
笔者研究认为，本区金矿具有多源性和多成因特点（后述），那么对于本区金矿的分类和研究成果不仅要突出本区特色，还要为当前国际研究成果接轨。考虑本区金矿特征和同类金矿分类研究现状，基本思想顺应了方案（4），试图通过矿床矿物组合、蚀变作用特征等进行矿床分类。
“浅成低温热液矿床”的概念原是1933年由W.林格仑首先提出来的，他按岩浆分异的理论，以深度和温度为准则，将热液矿床分为深成热液矿床、中深成热液矿床和浅成低温热液矿床。20世纪50年代，前苏联、中国等金矿地质工作者则正式将浅成低温热液矿床的概念引用到金矿床研究中来，并将其视为与中新生代陆相火山岩相关的金矿床的一种重要特征。如同前述，其核心是强调火山-岩浆自身的热液系统。80年代，仍然使用这一术语，但赋予了新的含义和规范：浅成低温金矿是在近地表处形成的，金矿化垂直深度一般不超过1500 m，其赋存围岩多为安山岩、英安岩及火山碎屑岩和次火山岩相，金矿多形成于张性构造环境，区域断裂及火山机构在金矿床形成中起十分关键的导矿构造及控矿构造作用。破火山口是很有利的成矿场所。世界上3个最大的该类型金矿（如美国的克里普尔克里克金矿594 t、多米尼加的普韦布洛维霍金矿600 t和巴布亚新几内亚的利西尔拉多拉姆金矿500 t）均产在破火山口中。金矿形成温度在300℃以下，压力为1×107～5×107 Pa，成矿流体以大气水为主，热液活动主要发生在火山系统的浅部，矿化发生于火山活动期后，最终定位于火山地热波及范围之内，成矿与地热和热泉活动密切相关，围岩则较广泛，除火山岩、次火山岩外，还赋存于附近的沉积岩乃至火山活动的基底变质岩系中。
由此，许多学者提出了浅成低温热液金矿的进一步分类（表3-2），其中最有影响的是P.谢尔德（1987）的分类：①冰长石-绢云母型（中-弱还原环境）；②酸性硫酸盐型（氧化环境）。另外还有B.R.别格等（1989）的分类：①冰长石-绢云母型；②高岭石型。Bonham（1986）将浅成低温热液型金矿床划分为低硫化物型（LS）、高硫化物型（HS）和碱性岩型。Corbeett（2002）分类：低硫型（LS）和高硫型（HS），又将低硫型矿床划分为两类，即岩浆弧型和裂谷型，然后又根据矿床形成的深度和矿物组合将岩浆弧型进一步划分为石英-硫化物Au±Cu型、碳酸盐-碱金属Au型、多金属Au-Ag矿脉型和浅成低温热液石英Au-Ag型等4类矿床，而裂谷低硫化物型为冰长石-绢云母Au-Ag型。日本学者（第29届国际地质大会，1992）又提出菱刈型（冰长石-石英脉型）和南萨型（硅化岩型），并分别与冰长石-绢云母型和酸性硫酸盐型相对比。不难看出，上述分类基本是相同的，其实际材料都是来自于新生代火山活动的环太平洋带重要金矿床的研究成果。
近几年，对我国东部地区中生代上叠火山盆地或火山岩带中的浅成低温热液金矿床的研究成果，基本上采用了上述分类和对比（例如团结沟，金厂沟梁—二道沟，紫金山等），当然也引用或增加了一些其它类型名称（例如热泉型、泉华型、斑岩体系等）。
笔者认为，P.谢尔德和日本学者对浅成低温热液金矿的分类比较有代表性，易于操作，值得我们借鉴。
表3-2 浅成低温热液系统金矿主要分类一览表


当然，“浅成低温热液金矿”并不能全部概括所有与火山作用相关的金矿床，特别是与次火山岩地质体相关的部分金矿，它们有时和浅成低温热液金矿为构成一个斑岩体系内的不同类型，有时则独立存在。已故谢家荣先生早在60 年代就针对我国与次火山岩体（斑岩）相关的金矿与著名的美国朱诺金矿相比较，命之为“斑岩金矿”。随后，由于安第斯山“斑岩铜矿”模式的建立，金为其伴生元素，因而“斑岩金矿”一度曾被一些研究者摒弃而统称之为火山热液金矿。但是，随着浅成低温热液金矿的深入研究，这些与次火山岩（斑岩）相关的金矿床并不存在浅成低温热液金矿特征。因此，最近一些学者（李兆鼐、毋瑞身等，1994）在总结我国火山岩、次火山岩地区金矿时，将浅成低温热液金矿与斑岩金矿区别开来。笔者研究成果采纳了这种意见。
我们知道，世界上许多大型、超大型金矿属浅成低温热液型金矿范畴，这些金矿主要分布于环太平洋带、地中海带和蒙古-鄂霍茨克带，大多属于新生代活动大陆边缘的火山岛弧带，部分为板内中生代断陷火山盆地（我国东部沿海和俄罗斯远东地区）。像欧亚大陆内部西天山造山带这样的构造环境里，保存了未经区域变质的陆相火山岩系，并找到浅成低温热液金矿床是难以想像的，意义非凡。因此，阿希、伊尔曼得等金矿的发现及其浅成低温热液系统金矿成因的确定，不仅具有地区性实现找矿突破的巨大意义，而且在理论上也丰富了浅成低温热液系统金矿成矿规律的内容，打破了过去对本类矿床在成矿时代、产出背景等认识上的局限性。

我国显生宙与火山岩有关的金矿，主要分布于东部滨太平洋构造带和西部海西期褶皱造山带中。目前已知的赋矿火山岩形成的地质时代在东部地区主要为中生代和新生代，在西部地区主要为古生代。

我国早古生代火山岩系主要分布在西北和北部地区的加里东褶皱带中，其中与火山岩有关的金只作为伴生元素出现，很少出现独立金矿床。如甘肃白银厂铜矿、祁连红沟铜矿等。小兴安岭北段的多宝山铜矿，金也仅作为伴生组分而存在。

晚古生代的含金火山岩系，主要分布在西北和西南地区。在海西褶皱带或复合造山带中，含金火山岩系常呈带状平行于区域构造线展布，并具有一定的控矿层位。如新疆东准卡拉麦里—阿尔曼泰地区下石炭统那林卡拉组（C₁n）中，产出有南明水41号金矿、清水西14号金矿；西天山地区下石炭统大哈拉军山组（C₁d）中产出有阿希金矿、塔吾尔别克金矿、伊尔曼德金矿、恰布坎卓塔金矿等；东天山下石炭统雅满苏组（C₁y）中产有康古尔塔克金矿；西准地区下石炭统太勒古拉组（C₁t）和包古图组（C₁b）中产有齐依求金矿；甘肃北山地区下石炭统白山组（C₁b）中产有北山南金矿和马庄山金矿；云南哀牢山地区下石炭统老王寨组（C₁l）中产有老王寨金矿。

中、新生代的含金火山岩系主要分布在我国东部滨太平洋构造带，据已有资料，我国东部容矿火山岩的时代主要为晚侏罗世和早白垩世，其次为第三纪和更新世。其中又以晚侏罗世最为重要，产于该时期火山岩中的金矿床数量也最多，如吉林延吉五风金矿、延边刺猬沟金矿、内蒙古熬汉奈林沟金矿，辽宁义县红石砬子金矿、辽宁北票二道沟金矿，浙江龙泉八宝山金矿，安徽霍山东溪金矿等。产于早白垩世的含金次火山岩系中的金矿有：山东五莲七宝山金矿，江苏江宁铜井金矿，福建紫金山金矿等。新生代火山岩系中的金矿有中国台湾基隆金瓜石金矿、中央山脉屏风山合欢金矿，云南腾冲两河金矿等。

从含金火山岩系产出的地质构造环境来看，我国西北地区古生代与火山岩有关的金矿床，其产出的大地构造背景以古板块缝合线部位的大陆边缘岛弧带为主，属活动陆缘或成熟岛弧环境。在南方扬子地块的西南缘哀牢山地区，含金火山岩系形成于陆缘坳陷带环境，其中发育有大量的基性火山岩，显示出坳陷带的大陆裂谷性质（孙培基，1996）。

我国东部地区中生代时，由于库拉－太平洋板块沿北西方向向古亚洲大陆俯冲挤压，引起强烈的构造变动和岩浆活动而成为大陆边缘活化区。燕山中期，特别是晚侏罗世—早白垩世，活化强度达到高潮，造成了我国东部北北东向大规模的壳源重熔钙碱性岩浆的喷溢和侵入（李之彤等，1988；寿志熙，1982），形成了广泛的中生代火山－侵入岩带。因此，我国东部含金火山岩系形成的构造背景为板内活化带背景，反应的是先挤压，后拉张构造环境。而三江和藏南地区中生代火山岩属造山带火山岩，具有古沟－弧－盆体系的特点（莫宣学等，1993；王忠实，1992）。

新生代火山岩主要分布于我国东部、滇藏和台湾省，以钙碱性系列的玄武岩为主。与金矿有关的新生代火山岩分布在台湾和云南腾冲地区。台湾省新生代含金火山岩形成的构造背景为岛弧向板内过渡的环境。云南腾冲地区新生代晚期火山活动十分强烈，主要为一套拉斑玄武岩、高铝高钾玄武岩系列，为陆内拉张裂古环境下的产物。

由此可知，我国东部沿海岛屿（台湾）发育了与第三纪岛弧火山岩有关的浅成热液型金矿；东部大陆边缘则发育了中生代与陆壳重熔火山岩有关的金矿，主要产出于中生代上叠式火山盆地中，其构造环境为板内活化带环境；云南腾冲热泉型金矿则产出于陆内裂谷环境。西部地区与火山岩有关的金矿则主要产出于古板块俯冲带附近的岛弧或大陆边缘以及板内环境。

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