金矿成矿理论与找矿理论.pdf

金矿成矿学概论 1 金金 矿矿 成成 矿矿 学学 概概 论论 说明本文是从有关含金剪切带金矿的论文中节选出来的，故以金矿成矿学概论的形式 推出，很显然本概论并不是笔者的金矿成矿学的全部。 含金剪切带型金矿首先是金矿床，因此其应该具有金矿床的一般性地质属性。因此，笔 者拟就金矿成矿学问题作以不成熟的讨论，其目的在于解答和讨论有关剪切带型金矿提出的 一些思考。笔者认为，只有掌握金矿成矿学的基本理论和金矿床的一般特征，才能够区分出 剪切带型金矿床的特殊性和客观存在的必然性，才能够有针对性的查明剪切带型金矿床的研 究现状中存在的关键性问题，并且能够较好地回答笔者的有关思考。 1 金矿成矿理论与找矿理论金矿成矿理论与找矿理论 金矿成矿学一直是矿床学家所潜心研究的问题，这不仅仅是因为黄金作为人类社会经济 活动和发展的标志，并且至今黄金依然保持货币储存的职能，而显示出对政治经济变化的敏 感性。 1.1 成矿理论概念和要点成矿理论概念和要点 在我国矿产资源开发业已进入了一个重要的新的历史时期的时候，面对“攻深、找盲、求 新、做大”的艰巨任务和市场经济环境，似乎呈现出一派“轻视理论认识、注重方法”的找矿态 势，因而促使笔者不得不就与金矿的成矿学有关的问题作以重新的思考，试图以此提供给同 行一些参考和借鉴。 笔者以为，首先必须承认地质学是一门科学，并且是一门以认识为前提的科学。笔者以 为所谓科学（自然科学和社会科学）不仅仅能够解释客观，而且能够预测未来（和未知）。 赋予地质学的任务就是这样的一门科学，其面临的问题和需要解决的永远是未来学所关注的 课题。因此，地质学是一门探索性极强的认识科学。既然是科学，那么就应该以其科学理论 作为指导，进行地质实践。由此可见，所谓找矿理论就是成功地指导找矿实践的理论。这就 是说，方法找矿永远替代不了理论的指导，真正实现理论找矿之日，就是成矿理论成熟之时。 实现理论找矿必确认找矿模型和成矿模式，因为人们已经意思到，“成矿模式”是实现 理论找矿的“智力拐杖”和“桥梁”。然而令人莫解的是，近年来出现了一个较为普遍的现 象这就是，在很多有关资源大调查的项目中，有关矿床成矿模式的总结方面都是一律的“三位 一体”说。出现了一个不加审慎思索的、遍在性的公式成矿理论＝成矿模式＝找矿理论＝控 矿因素＝成矿规律的“三位一体”（地层＋构造＋岩浆岩）的成矿理念。我想出现这种局面的 重要原因之一，是由于对其中的某些概念的理解不确切所致，其中自然包括了对含金剪切带 金矿成矿学概论 2 的认识。以下笔者就成矿理论、成矿模式和找矿理论的具体解释谈点看法，呈现出来的可能 是错误的或者甚至是谬论。笔者力求按照“求真务实”和“科学发展观”为指导，共同讨论之。 1.1.1 金矿成矿理论要点 金矿成矿理论要点 现代成矿理论的实质和核心问题已不仅是对于成矿物质来源的简单地回答和解释，而且 还要解决成矿物质的“来龙去脉”及其“自组织作用”过程。这是近二十多年来矿床学界最最关 注的问题， 而不同于以往那种只强调物质来源问题和矿床的成因问题的理论探讨和自圆其说。 早在 1943 年 W.H.White 曾经提出过，金的沉淀是源于（岩浆热液形成的）成矿流体库的 “残余含矿流体”的观点，尤其是自 20 世纪 70 年代末期 Fyfe 等人（1978）的著名论著地壳 中的流体发表以来，国际地质界业已开始了对成矿物质来龙去脉的追根溯源的探索，并且 成为了现代矿床学的前瞻性课题。如 80 年代，前苏联科拉超深钻井的研究者提出了“液态矿 源”观点（科兹洛夫斯基 E.A，1984）。伺后，我国学者张秋生教授提出了地壳深部（19km） 存在着富硫的金属液态矿源（1987）。1985 年 12 月在菲律宾马尼拉召开的专题讨论会，会 议重点讨论了建立热液金矿成因模式问题， 其涉及低硫系 （冰长石－绢云母型） 和高硫系 （明 矾石－硫砷铜矿型）；1987 年 1 月在智利召开的国际矿床模型项目第四次讨论会的内容是火 山中心的热液成矿体系。会上，美国的 C.G.坎宁安将美国西部热泉、酸性硫酸盐型和冰长石 －绢云母型金矿床的特征与地热系统特征进行比较，来证实它们之间的成因联系。加拿大的 潘特利夫描述了加拿大西部火山中心中，浅成热液的贵金属矿床的特征，认为这些特征与深 约 3km 的岩浆热液作用有关。1991 年 8～9 月，在法国召开的矿床应用地质协会（S G A）25 周年年会，其中心议题为“金属的来源、搬运和沉淀”。1990 年 4 月在新西伯利亚市召开的第 三届全俄“内生矿建造成因模式”会议，主要讨论了内生成矿体系的构造-动力学类型及其成因 模型对区域、局部的详细预测，以及在解决成矿规律问题方面的作用。1996 年 8 月在北京召 开的第 30 届世界地质大会上，也设立了“矿床的物质来源、搬运和聚集”专题等等。此外，人 们关注的另一个问题是成矿流体的形成及其条件，以及成矿流体形成后的聚集样式和条件。 按笔者的理解，成矿理论应该具体分解为以下几个要点 ①成矿物质是从哪里来的；是怎么从那里来的；又是以什么形式来的，以及那里是怎样 的时空状态，即成矿流体聚集的状态和聚集的地质条件； ②为什么有的矿床是贫而大/贫而小，有的矿床富而大/富而小呢 ③成矿流体是经过什么样的路径抵达容矿空间的，其中包括流体路径的构造样式及其与 容矿构造的时空关系。还需要进一步解释的是，成矿时的断层阀作用及其成矿构造的脉动性 与成矿物质沉淀的有序性的统一； ④成矿流体进入容矿空间之后，成矿物质的沉淀富集机理和动力学机制的解析； ⑤成矿理论与找矿理论的关联，从而实现理论找矿的问题。 金矿成矿学概论 3 1.1.2 成矿模式与成因模式成矿模式与成因模式 如上所述，地质成矿理论研究的最终目的是在于指导地质找矿，也就是将地质成矿理论中 的成矿信息，归纳总结成为矿床成因模式和成矿模式，从而实现以地质成矿理论指导下的地 质找矿（图 1）。如图中所示，实现理论找矿的途径是需要建立矿床模式。其中涉及两个概 念问题，即一是矿床的成因模式（Metalgenesis mode）；二是矿床的成矿模式（ Mode of ore-foramation）。对此，在通常的文献中这两个术语常常混淆或者统称为成矿模式，实际上 图图 1 找矿理论框架找矿理论框架 两者是有较大的区别的。笔者的看法是，所谓矿床的成因模式是在矿床成因研究的基础上， 建立的模式， 例如过去提出的斑岩矿床的“板块构造模式”、 “两层楼模式”和“地下水对流模式” （图 2）、“卡林金矿的酸性淋滤成因模式”（含与海底火山喷气喷流作用有关）海底对对流成 矿模式等等。由此可见，矿床成因模式是在矿床成因研究的基础上，试图以最最简单的概括 性语言或者图示表述成矿物质的“来龙去脉”及其成矿体系的自组织作用过程。其中所谓的成 矿体系的自组织作用是指在环境变化的条件下，体系的自我调解过程，从而达到体系的状态 与环境的统一（或者说平衡）的过程，称为体系的自组织作用。例如 R W 博依尔（1979）的 扩容带金矿成矿模式（图 3）实际上是成因模式。换言之，成因模式是不能够用于直接指导 地质找矿的理论模型，成因模式却具有普遍理论指导价值和意义。例如，以西澳学派为代表 的，曾经试图建立与太古代绿岩带有关的绿岩带型金矿变质成因模式。 所谓成矿模式是以最简洁概括性的语言或图示，表述矿床形成时的空间状态和成矿的地 质要素。例如前苏联学者 B .A .布里亚科的金矿变质-穹隆成矿模式（图 4）。成矿模式常常 是局部的或者是类似矿床的成矿模型；主要表述，矿床形成时空状态和成矿的地质要素的综 合，因此成矿模式具有地质找矿的实际意义和价值。 金矿成矿学概论 4 图图 2 金矿形成的一般模式金矿形成的一般模式（据 A A Keays，1982） 花岗岩体侵位提供“热能”使流体处于流动状态，从围岩中淋滤金和其它元素。在这个模式中一般假定 ① 某些类型岩石作为 金的矿源岩②在 A 点的所有金进入溶液A③点的金在 B 点成矿沉淀（引用者指出这些假定是错误的） 图图 3 金矿成矿的扩容模式金矿成矿的扩容模式（R W 博依尔，1989） 图图 4 矿化片麻花岗岩穹隆构造成矿模式矿化片麻花岗岩穹隆构造成矿模式（据 B A 布里亚克，1981） 1-结晶片岩（氯帘-角闪岩相及更高变质相）；2-变质型伟晶岩和混合岩；3-再生-交代型黑云母花岗岩和片麻状花岗岩；4- 高温不含金石英脉；5-与少硫化物建造含金石英脉（共生的细脉浸染型硫化物矿化的含金带）；6-多金属矿化及含金多金属 少硫化物建造含金石英脉（a-矿石中金品位高于银品位；b-矿石中金品位稍高于银品位）；7-少硫化物建造的含金石英脉， 其中含银品位高于含金品位 3-4 倍；8-含矿的变质-热液型交代岩发育晕圈；9-绿片岩相分布区；10-变质和矿化流体的运动 方向；Ⅰ-Ⅵ-可能的剥蚀面Ⅰ-未剥蚀的穹隆；Ⅱ-弱剥蚀面；Ⅲ-Ⅵ-深切（矿下部）剥蚀面 矿床成矿模式实际上是在矿床（矿区/矿带）的成矿规律的研究基础上建立的。因此，成 矿模式不同于成因模式的是，在于它是主要表述成矿时的时空状态和成矿定位的条件。因此， 成矿模式实质上是成矿规律的高度概括。与成因模式比较，成矿模式更有利于地质找矿，而 显示出其实用的价值。所以有人称为成矿模式是地质找矿的“智力拐杖”和“桥梁”（陈毓川， 金矿成矿学概论 5 1993）。由于矿床的成因模式主题是表征成矿物质的来龙去脉，实际上业已属于成矿学的研 究范畴。 综上， 成矿理论应定义为 所谓成矿理论是阐述成矿物质的“来龙去脉”及其成矿体系自组 织演化的成矿过程。例如大家所熟知的“花岗岩成矿说”、“层控论”、块状硫化物矿床的“海底 火山喷气说”、斑岩铜矿的“板块构造”说、“边缘成矿”理论、界面成矿理论等等。笔者基于对 矿床的成矿理论的认识认为，成矿理论将要涉及以下几个需要必须回答和解决的课题 ①、成矿物质来源的层次，包括幔源中的岩浆源的性状（体系状态），成矿物质在岩浆 中的状态，如何从岩浆中分异，并且能够达到成矿所需要的物质的质和量；壳源的物质来源 的层次、状态和形成矿床的物质聚集的地质地球化学条件。 ②、成矿物质的运移路径、状态及其条件。 ③、成矿物质及其载流体沉淀富集成矿的过程和机理。 当前，对于金矿床的成矿理论除了必须阐述成矿流体的“来龙去脉”之外，还十分强调成矿流 体的形成过程和条件，以及揭示成矿富集的条件和机理等。 1.1.3 关于成矿体系的自组织成矿作用关于成矿体系的自组织成矿作用 人们有关现代成矿作用的定义是成矿体系的自组织成矿作用，即意味着成矿体系的成矿 作用过程中，随着环境的变化，成矿体系必然发生自我的调节和变化的过程，称为成矿体系 的自组织作用过程，亦即成矿作用过程。故成矿作用称之为体系的自组织作用。 根据这一理论思维，笔者创建了目前流行的成矿体系找矿理论，及其基本概念。 1.2 找矿理论的要点和概念找矿理论的要点和概念 根据地质找矿的历程，笔者以为大体经历了三个时期第一时期是前人为我们开发的已 知矿床的工程评价和旧采遗迹的勘查；第二个时期是对已知矿化点的评价和勘查，所谓露头 矿找矿阶段；目前所处的第三个时期是对业已评价过的矿化点、矿床的再评价和再开发。因 此，目前的地质找矿与勘查的风险性最大，找矿的难度也最大。这就不仅仅需要有新的找矿 理论认识的指导，更迫切地需要建立适合于“攻深、找盲、求新、做大”的找矿理论指导，以 实现最大限度地减少风险的理论找矿目的。 1.2.1 地质找矿的基本原则地质找矿的基本原则 找矿理论实质上就是从成矿理论中提取的能够判别矿床存在的成矿场信息，能够揭示矿 化地质体的空间展布状态的规律性认识。众所周知，我们面对的找矿地质实际是成矿定位之 后被改造变位的结果，因此需要对成矿时的时空状态进行恢复。据此，具体金矿床找矿操作 的原则是 金矿成矿学概论 6 ⑴找矿预测的有效性原则 目前执行的矿产勘查规范首先提出了预测阶段，并指出“成矿预测是矿产勘查的理论依 据，又是重要的技术手段，随着找矿对象的改变，找矿难度的加大，成矿预测的作用日趋重 要。目前国内外的矿产勘查工作证明，地质找矿工作已由直接阶段转变为以间接推断为主的 理论找矿阶段。另一方面，各种矿产在地壳中的分布是极不均匀的。在许多的物化探异常、 矿（化）点、矿化带或成矿带中，具有工业意义的矿化只是其中很少一部分，相当一些地段 客观上就不存在矿床。因此，如何根据成矿规律和成矿信息，正确判断成矿远景区就成为找 矿成败的关键。成矿预测的重要意义就在于它是实现科学性找矿的重要途径”。所以找矿预测 实质是以成矿理论为基础，以找矿理论为指导的理论找矿。 实现找矿预测的有效性需要找矿理论。目前的找矿预测或者成矿预测有效性的难点是大 比例尺（110000～12000）的定位预测。因此这就需要一个能够定量解释成矿物质的沉淀条 件（成矿温度、压力和组分组成变化的度）的找矿理论，从而实现定位预测。笔者认为，定 位成矿预测必须遵循恢复和建立成矿时的各个地质要素的状态及其总和组成的成矿场的原 则。对于金矿的定位成矿预测来讲，主要是按照成矿时的成矿构造体系的空间性状、范围和 对成矿流体运移及其性状变化的控制作用。只有这样才能够相对定量的给出矿化体的空间范 围、成矿后剥蚀矿化体被剥蚀了多少，还残留了多少，矿化富集部位的深度等，以达到定位 预测找矿的目的。这不仅是当前地质找矿的难点，同时也是成矿预测的难点。 ⑵工程验证的原则 地质找矿必须进行各项山地工程的揭露，以验证找矿预测的有效性和找矿理论应用的正 确性。当部署找矿（重型）工程的时候，则必须按照矿床、体的目前状态，即成矿后的被改 造的空间状态进行。显然，对于金矿来讲则应按照成矿后成矿构造体系的状态作为勘探设计 依据原则。 ⑶间接找矿的原则 在进行地质找矿时，特别是解决“攻深、找盲和做大”的找矿任务时，人们常常是采用所谓 的有效找矿方法，而忽视了找矿理论的指导，其结果往往是事倍功半，甚至是无功而言。笔 者以为所有的找矿方法都是对认识的验证。因此，笔者强调在应用找矿方法时，主要的目的 是解决深部地质问题，是提供解决深部或者隐伏区是否具有成矿的地质要素。只有如此，才 能够真正达到攻深找盲的目的。 ⑷ 就矿找矿的原则 笔者认为直到目前为至“就矿找矿”的原则依然奏效。 众所周知的日本菱刈金矿的找矿、 加 拿大的赫姆洛金矿的找矿、包括我国甘南阳山金矿带的找矿无一例外的都是遵循这一找矿原 则，实现找矿的重大突破的。 金矿成矿学概论 7 1.2.2 找矿模式找矿模式 在目前，人们通过对矿床的深入研究提出了适合于相似矿床的找矿模型，例如斑岩铜矿 的蚀变-矿化分带模型（青磐岩化→泥化→绢英岩化→钾长石化，对应的矿化分带是黄铁矿化 →黄铜矿化→辉钼矿化）；日本黑矿的“三层楼”模式（膏矿→黑矿→黄矿）；江西钨矿的“五 层楼”模式（网脉带→细脉带→复脉带→石英脉带→大脉带）；胶西北金矿床提出的“二层楼” 模式（上部为石英脉型，下部为蚀变岩型）;浅成低温热液金矿床的蚀变-矿化分带模式（从外 至内青磐岩化→泥化→硅化；从上至下硅帽的 As-Sb-Hg-Ag→硅化的金矿石带→泥化带的重 金属矿化带）等等。运用找矿模式找矿的成功实例有美国的科拉马祖斑岩铜矿，克莱麦克斯 钼矿。前苏联学者运用黑矿分带模式成功地解剖了乌拉尔含铜黄铁矿矿床；卡林型金矿的超 微细粒浸染型特征，不纯碳酸盐岩赋矿岩系特征等等；霍姆斯塔克金矿作为碳酸盐相铁建造 的赋矿岩系的找矿指导意义等等，都是运用找矿模式指导找矿实践的成功范例。当前，人们 已经不满足于单纯的地质找矿模式，而力求地质-化探-物探的综合找矿模型的建立，即提出 所说的综合找矿模型。笔者十分欣赏王世称先生的名言，所谓综合成矿信息预测是以人们的 先验认识为指导的，信息间的关联与转换。其中的先验认识就包含了找矿理论的认识。 所谓“先验认识”就是告诉我们，应该以成熟的成矿理论和找矿理论作为指导的找矿实 践，已经孕育着必须采取“先入为主”的理念。 综上所述，地质找矿理论可定义为所谓地质找矿理论是建立在地质成矿理论基础上， 提取矿化体的成矿信息、找矿程序及其控矿要素的综合。从这个意义上讲，找矿理论是指导 找矿的依据；其具有十分明显的可操作性特点，而不同于成矿理论。 1.2.3 矿床中矿体赋存规律是找矿理论的理论核心矿床中矿体赋存规律是找矿理论的理论核心 矿体赋存规律即是通过成矿圈闭的研究、矿体形态、规模、产状及矿体间的时空分布关 系来确定的，查明矿床体空间展布或者说赋存规律对于指导矿床找矿勘查具有十分重要的意 义。这就是说，只有查明矿床体的空间位置和范围，才能够有效地进行成矿预测和勘查工程 的有效布设。 众所周知，矿体是组成矿床的基本地质单元，查明矿床中矿体赋存规律即矿体间的时空 分布关系。这种时空关系对于金矿床来讲是通过控矿构造体系的时空演化状态关联起来的。 从而出现了各个矿体间在形态、展布样式和层次；矿化类型、规模与质量、产状等矿床地质 地球化学方面的时空演化关系。从而为由已知到未知、由浅至深地质找矿勘查提供最直观和 最可靠的地质找矿方向与标志，而成为勘查工程布署的最基本的设计依据。 根据大量的找矿勘查实践与理论上的分析，在上述的研究内容中，对于热液矿床最重要 的是查明矿体乃至矿床总体矿化的侧伏产状侧方向伏与侧伏角。如果说，矿体的侧伏产状 金矿成矿学概论 8 是指导对矿体勘查的依据的话，那么矿床总体矿化的侧伏产状则是对整个矿床地质找矿勘查 的最基本的地质依据。 对于金矿床（体）来讲，其矿体的空间展布规律事实上是控矿构造的性质和控矿构造的 空间展布规律的查定问题，而控矿构造的查定的前提是查明成矿后控矿构造的变动及其空间 状态的确定。由此可见，控矿构造的查定并不是一个很简单的地质工作。需要我们进行十分 细致的构造研究。即能够从成矿后的各种各种形迹中筛选出成矿期的控矿构造。 综上所述，笔者提出矿床体的赋存规律是找矿理论的核心，是实现成功的成矿预测和找 矿勘探的前提，显然也是成矿预测研究的主要内容与成果之一。 众所周知，成矿规律、成矿模式和成矿预测三者间的内在关联，构成了现代成矿学的三大 主题内容或组成。对此，笔者作以概略的解释，并结合图 5 表述如下 图图 5 成矿规律、成矿模式、成矿预测与地质找矿的关联成矿规律、成矿模式、成矿预测与地质找矿的关联 所谓成矿规律是揭示矿化体客观存在的必然性，是以阐述矿床与矿床之间，矿床中的矿体 之间时空演化关系和成矿要素。如图所示，对于金矿床的成矿规律研究是建立在成矿地质环 境和背景的基础上，阐述成矿体系的形成和演化，及成矿体系的自组织作用过程。从而才能 够得出切合实际的不同级别矿化体的成矿规律。由此可见，成矿规律实质上是成矿学的主体 内容。如前所述成矿模式是通过成矿规律研究的基础建立的，并且是成矿预测的智力“桥梁” 与“拐杖”。据此，我们还从理论角度将三者关联起来，即成矿理论→找矿理论→理论找矿的 金矿成矿学概论 9 必然关系。 1.3 有关金矿成矿理论的概要回顾有关金矿成矿理论的概要回顾 1.3.1 概要回顾与简评概要回顾与简评 ⑴ 概要回顾 浦志伟（1992）在黄金开发史和金矿床成因（R W Boyle，1981）一书的译著序言中 写到“目前流行的一些有关金矿成因的观点，实际上是先辈们在文艺复兴时期、中世纪，甚 至更早的时候就以较为原始的形式提出过的；而各种学派又周期性地交替处于主导地位。这 充分显示出创造性思维在探索中的能动作用，以及人类对自然认识沿螺旋式轨道不断深化的 趋势”。现今依然是水火不容，壳源与幔源各持己见的状态。加之层控理论处于岌岌可危的态 势，无力面对含矿岩系中金的丰度作为判别标准的提法和无法回答“大洋中脊”的成矿作用的 实际，而出现了在幔源论的强大攻势下的软弱状态。特别是由于金的向心性和亲铁亲硫性， 以及金矿床产于各种各样的地质环境中和条件下存在的实际，成为了各种学派立论的前提和 依据。由此展现出从古至今对金矿成因的反反复复、莫衷一是的认识历史与现状和主因。 上个世纪 20～30 年代艾孟斯（1924）的经典著作世界金矿床问世以来，花岗岩成矿 的观点处于统治地位；20 世纪 70 年代以来乌尔夫（1976）8 卷本的层控矿床手册发表以 来，按照成矿元素丰度进行地质找矿热潮来势异常迅猛，刹那间席卷了整个矿床界；与此同 时，博依尔（1979）的巨著金矿床及其地球化学的发表，被首先应用于中国北东部金 矿类型及找矿方向研究项目以及博依尔的“混合岩化说及剪切带扩容成矿模式”被广泛地接 受；使得火成论受到猛烈地冲击，与此同时，我国的季克俭的“三源论”天水作为水源-岩浆作 为热源-矿源层作为矿源，也很盛极一时；似乎可以从“三位一体”中找到他的踪影。20 世纪 80 年代博依尔（1984）的另一部著作金矿开发史及矿床成因被译成中文介绍了世界金矿 床成因的历史和典型金矿床的研究历史及其作者本人的述评。直到 20 世纪 90 年代末期，人 们在研究成矿物质的活化和迁移形式的研究中发现了一个极其值得思考的问题。这就是在岩 石中以什么样形式赋存的金才能够进入溶液并且能够最终成矿；第二个问题是对于地壳金的 丰度产生了疑虑，认为丰度值偏高，应该＜110 －9（涂光炽，1991）；与此同时，对于成矿 区的各种岩石的含金丰度的大小作为判别提供成矿物质来源的问题也提出了质疑；第三个问 题是对于博依尔提出的，对花岗质岩石成矿的质疑。他指出如果花岗质岩石是成矿物质的提 供者的话，那么为什么含金石英脉还能够穿切固化了的岩体呢从而引起了“层控论”与“火成 论”的再度论战，此次论战实际上从 20 世纪 80 年代初至 90 年代中叶乃至到迄今为止仍然没 有停止过。更确切地讲，从层控论的再度兴起的 70 年代至今“层控论”与“火成论”的论争，始 终没有间断过。不同观点都在希望得到否定对立观点的支持。 金矿成矿学概论 10 ⑵ 两种观点的主要论点 “层控论”从 1982 年津巴布维讨论会是层控论的鼎盛时期，在大会主席的结束报告中指出 “绿岩带中金的丰度为 7.6ppb， ＞7.6ppb的绿岩将能够形成金矿床”。 关于带状铁建造的金矿床 问题； 特别是金的成矿物质来源于“地壳与地幔的结合处－太古代绿岩带” （A A Keays， 1982） 的提法得到了支持。20 世纪 80～90 年代关于大陆超森钻井的实施（前苏联、西欧的意大利 和德国）提出了“液态矿源”理论，其中包括已故的矿床学家张秋生（时任国际矿床委员会主 席）提出金矿集中区的古大陆边缘地壳深部 19km以下存在着富含硫和金属的液态矿源层；西 欧超深钻井给出了碳泥质沼泽地区中的硫是以羰基硫的形式存在的即〔COS〕， 〔COS＋H2O ＝H2S＋CO2〕，以及十分明确地提出地壳中古流体和现代流体的来源就是产生流体的岩石本 身。由此，“建造水”的概念被提出。 “火成论”于 1986 墨尔本的国际金矿讨论会提出了十分引人关注的两个大的论题其一是提 出了碱性煌斑岩成矿理论。碱性煌斑岩岩浆位于地幔与地核的接合部；其二是韧性剪切带成 矿控矿理论。目前，在我国中央电视台多次放映太平洋中脊“黑烟囱”形成块状硫化物矿床的 科教片和提到与之相关内容的报道，。1996 第 30 届世界地质大会有关岩浆成矿论的报 道，据说西澳的层控学派业已对于绿岩带变质成矿发生了动摇，开始倒向了绿岩带中的花岗 岩成矿理论认识。主要依据是花岗岩成岩年龄与金矿的成矿年龄的相近（邱玉民口头通讯， 1996）。 需要指出的是，尽管层控论受到冲击，但是有关成矿物质源于矿源岩/矿源层的理念，以 及“胚胎矿”预富集的观点还占有相当的市场和影响。例如近期有人撰写文章介绍了金矿“矿 源层（岩）”研究的新进展（阎立伟等，2004），然而文中引述的最新资料仅是上世纪 90 年代中叶，可谓新而不新。不过从中可见，矿源层/矿源岩是成矿物质的来源的观点还是明确 的。 矿源-水源-热源的“三源论”成矿观点是我国学者季克俭等（1989，1994）提出的，其主要 论点是矿源源于矿床的周边围岩；水源主要是大气降水；热源是浅成侵入的岩浆岩。主要依 据是被岩浆热能加热的大气降水具有极强的渗透和交代围岩的能力，并从中汲取成矿物质， 形成了成矿流体。同时有关矿石和蚀变围岩中的氢氧同位素测定结果表明，几乎显示出以大 气降水为主，并且与保存大气降水的岩系直接相关。 1.3.2 有关现代成矿理论认识的拓展有关现代成矿理论认识的拓展 需要指出的是，很多成矿理论的提出大多数带有假说的色彩。这是因为，自然界矿床的 形成过程人们是从来没能够亲自考查过，同时也不太可能提供实验进行成矿过程的模拟。伴 随科技长足进步，必然给包括地学在内的各个学科领域输入新的动力引擎，从而大大地促进 各个学科的新的飞跃和发展。自从 20 世纪 60 年代以来，新技术、新方法的引入和出现和应 金矿成矿学概论 11 用（同位素地质学、流体包裹体研究、成岩成矿实验的拓展、微区测试技术的应用），特别 是通过一系列国际地质合作项目的实施和开展，使得人们有能力、有条件进行更为全面地科 学调查和从不同学科和方法进行对比研究。例如值得关注的几个大的事件是对现代热液- 热泉、海底热液成矿；生物成矿的考查；大洋中脊成矿现象的观察、大洋、大陆超深钻井等 等，为成矿理论的提出提供了实际支持。 ⑴ 现代成矿的矿床和研究 例如 60 年代通过全球有关热液体系的考查，提出了“活动地热系统与热液矿床”（D E 怀 特；1981）。如红海海渊发现了含金属的热卤水和沉积物；东太平洋海隆的沉积物中发现了 热液成因的金属组分；1972～1973 年在北纬 26附近缓慢扩张的大西洋中发现了温泉和低温 热液矿床；1977 年在加拉帕戈斯中等速率扩张中心发现了温泉和化学合成喷口中发现了生物 群；1978 年在北纬 21东太平洋海隆发现了现代高温热泉形成的残余块状硫化物矿床；1979 年在这个残余块状硫化物矿床附近几公里处发现了现代高温黑烟囱型排放。以往人们认为， 高温热液活动和块状硫化物所需热体制与太平洋中到高的扩张速率有关。1985～1986 年，分 别在北纬 26和北纬 2322’缓慢扩张的大西洋中脊横贯大西洋地学大剖面的热液田和“蛇窝” 热液田，发现了高温黑烟囱、块状硫化物和不同的喷口生物群。除大洋中脊环境之外，在许 多弧后盆地也发现了热液成矿活动。如冲绳海槽 JADE 热液田中的现代矿化，是第一个类似 于日本北鹿地区黑矿型块状硫化物矿床的海底矿床。在劳海盆扩张中心的许多地点，发现了 多种类型的热液矿物，包括首次发现原生金。在与劳海盆相邻的北斐济河盆的一个地点，发 现了硫酸盐和硫化物矿化。在马努斯海盆的扩张中心发现了大规模的块状硫化物矿床，其产 出环境很像加拿大地盾的某些太古代矿床（如诺伦达）。 与此对应，在陆地上的裂谷和深断裂带中也发现了强烈的热液活动。1990 年在贝加尔湖 底发现了一些热液喷口和喷口生物群。与沿着洋中脊系统分布的热液喷口的排泄作用不同， 贝加尔湖的热液喷出口是沿着离开该裂谷底板轴部 18 公里以上的一个侧面断裂带产出。 在陆 地上还发现了两类热液成矿系统，一类是位于火山带的地热成矿系统，另一类是没有显示火 山作用的深断裂卤水成矿系统。前一类以氯化纳和硫酸盐-氯化纳成分的属性水或中性-*弱碱 性水起主要作用，与现代火山作用有关的并赋存于深断裂内，金属含量较高（4.5g/L），含有 砷、锑、汞、金、银和少量铅、锌、铜、铁的矿物和自然元素，例如勘察加的乌宋热液系统 和新西兰的地热系统等，后一类以氯化钙-钠型水起主导作用，产于壳下形成的深断裂内，矿 质是从灼热的卤水中沉淀出来的，金属含量高（230～332g/L），含有黄铁矿、闪锌矿、方辉 铜矿、斑铜矿和自然铅，靠近地表有带状分布的有色金属硫化物，深部则是铁的硫化物。 在大洋底形成的铁锰结核和含金属软泥，是现代成矿作用的另一种重要类型。研究表明， 铁锰结核最大的分布区是在裂谷、大洋中脊系统、转换断层、尤其是产于这些断层的交切点 金矿成矿学概论 12 和出现在现代海底火山作用地区。 在转换断裂带中发现了碳化物、 硅化物和自然元素。 B C 库 泽布内等指出，现代成矿系统有着共同的特点，即在其前锋部分存在强而有力的氧障（地球 化学屏蔽层），它有助于将岩石圈上部能量很大的深部还原流体流与流体化的岩浆熔融体流 改造成为巨大的含金属热液〔盆地地球的水圈和大气圈就是这样的氧障。成矿体系一般位于 氧障带的底部（水体底部、地下水有效排泄区及天水与海水的深部循环区）其主要特点是① 渗流水（主要是天水）和海水在热液中占有优势地位、原生水属于从属地位；②热液中存在 亲硫性（主要是地幔）和亲石性（主要是地壳）金属元素，这些金属以卤化物（主要是氯化 物）、氰化物、硫化物、硫代硫酸盐等配合物形式搬运到排泄地点；③矿石大量沉积产于地 球表面、大陆潜水面及海底和洋底的活动构造中；④矿石主要以硫化物（优势）和氯化物（铁 锰结核）或某些复合矿物（红海软泥）的形式出现。 ⑵ 超深钻井 超深钻井资料提供了一些地区的岩石圈某些特征和现代流体以及古流体的特征。例如前 苏联实施的科拉超深钻井揭示了＞5km 以下的构造大多数是缓倾斜状态的剪切带或者不透水 层，因此提出了热液成矿的深度＜5km；同时发现各种性质的流体的分布是伴随深度的变化 而变化。 欧洲共同体的超深钻井揭示了意大利托斯卡纳地区现代地热田热水系统的超热流体。现 已查明，该区的地热田在低于 3000m深度水平地温可达 250℃以上，本区认为热流高的原因 是由于岩石圈变薄作用和现代洋壳生成有关。在托斯卡纳南部是一个高二氧化碳流动区域， 在地表逸出气孔、苏打泉、硫酸水以及钙华相当发育。热泉的CO2气体的碳同位素填图表面， 其碳同位素值介于δ13C-10‰～＋2‰，与区域碳同位素组成异常值（-2‰δ13C＜＋2‰）很接 近。研究者认为，CO2来源于深部封闭构造中的海相碳酸盐岩石的热变质脱气作用有关。 在钻井的深部早期高温热液矿物组合被低温矿物组合交代斜长石＋阳起石→黑云母＋ 电气石（1.61～1.3Ma）→绿帘石＋钾长石（冰长石）＋绿泥石、透辉石→透闪石＋阳起石。 地热田的 3000～4000m深部热储岩中热液石英、电气石、斜长石、冰长石、绿帘石等“key minerals”的成因矿物相、流体包裹体以及同位素地球化学等研究表明，地热田的热流体活动 与阿尔卑斯-亚平宁造山期后期晚第三纪上新世-第四纪花岗岩浆活动和构造变质事件有关， 至少有三次流体与储岩发生交互作用的记录⑴、岩浆阶段的高温热液（450～500℃）以 H2O-CO2气体为主含有CH4和N2的氯化锂卤水。其沸腾形成了LiCl-H2O水合物的NaCl-KCl流 体，围岩热变质（500℃）的去碳和脱气作用形成了含碳流体。岩浆热液与含钙围岩的交互作 用形成了矽卡岩类矿物组合，与变质杂岩的交互作用则形成了黑云母-电气石组合。⑵、减压 阶段。在古生代变质基底上覆的三叠纪碳酸盐岩系中形成加热的含Ca-Mg的卤水，温度为 400～500℃，压力介于静岩压力和流体压力之间，水岩交互作用的结果导致了低温矿物组合 金矿成矿学概论 13 叠加在高温矿物组合之上。⑶、后期-现代阶段。由岩浆热流体和大气水掺合形成了地热田热 水流体（简称地热流体），温度为 400～350℃，流体压力为＜流体压力，低盐度，产生硅化 和碳酸盐化等低温围岩蚀变，以及可能形成浅成热液汞、锑、金矿化。 从Larderello地热田 12 口深井流出的流体中发现了气态羰基硫化物（COS）和H2S气体。 COS含量达 0.005～0.1μmol/mol，COS/CO2的比值介于 2.210 －7～1.710－6之间，两者都与井 内的温度呈正相关。热水系统中的COS和H2S气体对浅成热液硫化物的沉淀具有重要的意义。 地热田深部水蒸气具有高温 （3000m深处达400℃） 和重同位素特征水蒸气和大气层的3He/4He 比值R/Re为 0.556～3.20， 反映了地热田的氦气是地幔源 （R/Re≥5） ， 红海放射性地壳源氦 （R/Re ＜1）的混合。 此外，通过对欧洲中部结晶基底和中-新生代盖层的古流体的研究表明，德国下萨克森中- 新生代沉积盆地的若干个钻井岩芯P2-T、J-K3砂岩的碳酸盐胶结物、石英碎屑岩次生镶边，碎 裂石英缝合物中的流体包裹体进行了研究。在流体包裹体内封存的地层水或沉积卤水的古温 度一般高于 100℃。 由于盆地热卤水与碎屑长石、 碳酸盐和硫酸盐的交互反应， 导致了CaCl2含 量伴随深度增加，以至于在流体包裹体中出现了NaCl或CaCl的子晶。与成岩同时形成的气体 包裹体的气体成分与盆地地热梯度和古温度演化有关。在正常的成岩古地热梯度 20～ 30/km℃，并有强烈下降的盆地范围以CH4和KHN流体为主，在异常的成岩古地热梯度 40～ 50/km℃的盆地范围以CO2为主。对上二叠纪Zechstein统灰岩和蒸发岩中同生的、成岩后孔隙 充填的碳酸盐和其他盐类矿物流体包裹体的研究表明，热流体离子浓度程度与深度无关。在 深度 3000～4800m存在Ca-Na-Cl和Na-Ca-Cl两种溶液类型，后者NaCl过饱和出现了石盐子矿 物。在蒸发岩中的地下水侵蚀含有高含量的氯离子。 通过阴极发光光谱技术方法区分砂岩石英碎屑次生镶边的世代。对晚世代的石英碎屑次 生镶边以及岩石孔隙、裂隙充填物石英、方解石、硬石膏和石盐等矿物流体包裹体的研究， 查明了成岩后的流体性质和系统特征。在 1700～4700m深度，成岩后的流体包裹体均一温度 可达 170～230℃。 储存在不同时代砂岩的流体类型有较大的差别， J～K3砂岩 Na-Cl、 Na-Ca-Cl 体系；P2-T砂岩Ca-Na-Cl和Na-Ca-Cl体系。同成岩和成岩后的Ca-Na-Cl或Na-Ca-Cl流体体系 具有继承性，都以高盐度、低Cl/Br比值为特征。同生盆地卤水温度随储存的深度升高。在盆 地基底和盖层活动的、与华力西期后铅锌和萤石-重晶石矿化有关的矿化流体与上述的盆地热 卤水很相似，但Cl/Br比值高达 250～400。 德国基底实施的KTB超深钻井位于欧洲中部华力西结晶基底波希米亚地块西缘的基底出 露区-巴伐利亚的上法耳茨地区。KTB地壳剖面的岩性从上至下为副片麻岩类和基性岩，在孔 深 6860～7320m之间遇到了Franconian线性构造带的深延部分之后， 岩性又重复出现副片麻岩 类和变质基性岩夹层。岩石类型组合有角闪岩-变辉长岩、角闪岩-角闪片麻岩（变层凝灰 金矿成矿学概论 14 岩），研究黑云母片麻岩（变质沉积岩）。变质温度和压力的峰值副片麻岩 650℃，800～ 1000MPa；变质基性岩 700～750℃，1000～1400MPa；变质年龄峰值475Ma。造山期后的 冷却年龄 （30Ar/40Ar） 角闪石 380～390Ma （＜500℃） 、 白云母 365Ma （350℃） 、 黑云母 317Ma （＜300℃）（Duyster等，1995）。岩石的交代作用或退变质作用为绿片岩-次绿片岩相。侵 入的岩脉有横贯细晶岩和钙碱性煌斑岩。KTB钻井的惊人发现是钻井的深部存在大量的游离 流体。泵抽试验和自动记录数据显示了深部流体可以从很远的和渗透率高的部位流入钻井， 充满游离流体的裂隙带出现的频率与钻井深度不相关，但流体流的规模与深度有关。从孔深 400m到 9101m终孔遇到重要的富含流体破碎带或含流体层有 20 多层次，主要有两种不同的 流体系统富烃（C、H）的“干”流体和含盐（Ca-Na-Cl）热水流体，前者局部出现在副片麻 岩中石墨化断裂带； 后者多出现在角闪岩中。 规模最大的含盐水流体流浅部出现在孔深 1325