韧性剪切带中金成矿机理浅析.pdf

大地构造与成矿学 第卷 目前 , 不论是国 内或是 国外 , 都发现了一批与剪切带有关的金矿床 。 国外的例子有西澳 大利亚发育在耶 乐岗地块中的太古代金矿床 「 , 艾森诺尔 , 加拿大魁北克阿比提比 绿岩带中的西格玛金矿床 , 罗伯特 〕 , 加拿大的安大略北部的雷德湖绿岩带中的金 矿床 , 休岗 〕等在国内 , 华北地台的许多金矿床都与剪切带有关 , 例如处于南缘 的小秦岭金矿床 , 染世伟 〕 , 处于内蒙大青山乌拉尔金矿床 , 李树勋等 〕 , 河北金 厂峪金矿床〔 , 杨振升等〕 。 剪切带中的金矿床特点是金矿床与剪切带石夕主间上密切相关 , 大而有经济意义的 金矿床分布在剪切带内 , 小而无意义的矿化点产在剪切带的外部或边缘 。 有些金矿床或载金 矿 物常常表现 为成带性 、 皇透镜状 、 脉状 、 布丁状及肠状 , 表明它们是剪切带的一部分 含金剪切带产金量 占有极其重要的位置 , 如金英哩 。。 , 金巨人 , 印度科拉 尔 , 霍林格尔毋 , 中国夹皮沟金矿 区等 。韧性剪切带 中金矿 产量初步 , 统计约为 一 , 占世界总产金量的 。 在西澳地区韧性剪切带中金产量占其总产金 量的 。 剪切带中金矿床与剪切带仅是在空间上吻合还是两者之间有着内在必然的联系 , 是 多年 来地球化学家 、 矿床学家 、 地质构造学家等一直关心和研究的问题 。 现就 目前研究的成果综述 如下 剪切带做为金 由深至浅迁移通道 考察世界上几个特大型受剪切带控制的金矿床 , 它们都直接与科马提岩 、 拉斑玄武岩和 成分与其相当的侵入体有关 。澳 大利亚的卡尔古利金矿床的容矿岩石为 “ 金哩 ” 粗玄岩 , 南非 巴伯顿金矿 的容矿岩石为科马提岩 , 加拿大的阿比提比的克艾迪生金矿床产在拉尔德群的科 马提质的岩石中 。 等在研究了西澳耶 尔岗地块中发育的剪切带后指出 , 这些 剪切带中都发育有来 自地慢的碳酸岩以及煌斑岩脉 。 剪切带中的基性岩脉经变质作用后 , 形成 了斜长角闪岩脉或是辉石角闪岩脉 , 如吉林夹皮沟金矿区即如此 。 剪切带 中发育的这些岩石类 型 , 其物探特征是在剪切带 中常有较高的磁异常强度 , 〕 。 现 在的研究认为 , 一般 剪切 带发育深度较 大 。 认为韧一脆性 剪切带发生于一 舍尔曼则认为发生准塑性流动为一 , 塑性流动深度为一 , 而粘性流动 则 。 这样的深度达到 了下地壳 , 甚至于地慢 。 按照黎彤的计算 , 金在地壳中丰度为 一’, 地慢中为丁 , 地核中为 。 一 在酸性岩石中为 一 , 在中性岩石中为 一 , 在超基性岩石中为 一”。 当剪切作用发生时 , 一方面可将深部岩浆可有用元 素如导入浅部 , 另一方面被剪岩石中元素可活化出来而得以富集 。 剪切带不仅是构造带 , 还是变质带 。许多研究者注意到 了在 剪切带发育的地区常发育有麻 粒岩相岩石的存在 , 如在夹皮沟剪切带就发育有变质成因的紫苏辉石 , 孙胜龙〕 。研究 这些麻粒岩 , 其显著特点是其 中缺 乏大阳离子 , 诸如 、、、 等「 , 〕 。 之所以如此 , 一 认为 , 麻粒岩主要形成于 士 , 处于地壳增 厚及相对稳定时期 , 由地慢去气作用去气等而形成了以为主的流体沿剪切带上移 , 导致角闪石脱水形成了麻粒岩 , 地壳下部流体沿剪切带上移 , 引起大阳离子亲石元素向地壳 上部迁移 , 这一过 程导致与硫化物的溶解 , 随流体一起向上迁移 , 太古代脉状金矿床就是 第 期 ‘ 孙胜龙 韧性剪切带中金成矿机理浅析 缸王打 ’ 仪弘 。 。 在地壳的中部沿韧牲剪切带形成 ‘ 、 一 尸 、帅 均发现 , 发育在剪切带中太古代脉状金矿末其普遍特点是围岩的碳酸盆化 , 它可进一步分为近矿蚀变与区蜂蚀变两种类型汾析碳酸盐中碳同位素教摒表明,其把 ,值均 具有相似性 , 即平均值为编 二 编 , 这表 明它们有一个固定的混合来源 。如案取温度 为 号 , 碳酸盐与 ‘ 。之间分馏高达 编的话 , 那么 占 踢 估计在一编一协疾纪 , 相当予初生印 的护姆 工 , 编、分编 , ‘ 这些数据有利于 主 来源于地慢去气作用的模式 “ 一 “ 飞 ,」 飞 ‘ 一 〔 一 ’ , ‘一 丫‘ 剪切作用形成了有利于金矿床富集构造 作为 级构造的韧堆剪切带具有规模大 , 应变强 、 、 “ 切割 ” 深等多期污动特点刃能够汇集 多源含矿流体 , 早期发生于地壳深部的固态流变作用而汲取地慢流体 、 动力 ,变质作用而 派生 的变质流体部分熔融作用而步生的热液流体以及乓期鸯与的天水流体 , 它卯是形成糜棱岩 型奔矿化 矿牢的主幕流侠 , 一 这些流体控制了金矿牢的区禅分布与规模 ,一 一 , , 几 但晕 , 这些流体在剪切带最如何该化的 。 , , 租晰,邓砂曾用构造解析的方法研 究了阿咚绿岩带中的西格玛奔矿驴片变形演化与含金石英琴 形成之间的关系 。在该 矿区存 在两种产状的金矿床 , 即近垂直和近水平的两种矿脉 , 矿脉以前者为主 。 为研究这两种矿脉之 向的关系 , 他耐 通过对韧性剪切带丙和外部应变椭球体之间的差异性分析 , 提 出了如卞演化 象袭儡盘瓢瓤拿瓢畜架黯蕊瓢票黔 贾 窦 氰 性转变为脆性变形时 , 便发生了一些张性破裂 , 矿液的无填而形成了近水平的扩脉厂招夕 ’进 一步剪切作用 , 一些不规则脉为适应剪切作用 , 沿韧性剪切带发生位移 , 在连续拚压作用下 ’, 将已形成的张性矿脉发生破坏 。 由此看来 , 韧性剪切带和两种护脉类垫的是向是由变形过程中 应变椭球体的定向控制 , 一 两杯矿脉不仅为同期形成 , 而且成因相简 , 是剪切作用过程中不同 阶段的产物 。 ‘ 、 等详细讨论了西澳的耶尔岗地块绿岩带中的卡尔古利金矿床与韧性剪切 带的关系 。认为 含金的变质流体进入剪切带主要受奸理轰育粗度的控村、这一点可由黄铁矿化 及 白去母化的发育被限定在叶理带上得到证实 , 并且与矿化有关的黄铁矿和其他矿物的结构 特点如黄铁矿单晶体的拉长和方铅矿解理弯曲等 , 以及黄铁矿化程度伴随着应变程度的减 弱而降低 ,协因此、 金矿化戈床少基本是伺构造期作用的事件石 , ’ ‘ ’ 一 在变质变形带申产生了大量的流体沿糜棱叶理循环 但在地表条件下 侧定具有叶理的 少 岩石 、, 却具有二种极低的透渗率护这舒躯动大规模流体通过这些封而的告石是有疑间的 。 因而 他们来纳了讯等“运用很 血 的封阶裂隙过程来分析这类加速流体 的流动 、其墓本的机制为 , , 在每一个显微裂隙事件中建立起一种高的流体压办梯度 , 这种流体 、 盆力梯度使流体庆周围两容石中流进而加天了这种流体运动的速度 几 当带人裂隙申的流体压 力处于平衡时 , 便出现 了矿质过饱和并发生沉淀作用 、。邻 今 丘的裂隙演化又把这种流体放出弃封 闭了这种裂隙 。这种 过程的重复循环则将流体由深至浅输出 , 同时也引起流体由少到多并加速 流动 , 最终达到了形成一定规簿的矿床流体 。 一 “ 、卜 一 一 「 ,, 以及亩等认为地壳岩石发生断裂破坏、 主要 原 因来源于地震破坏作用因而提出 “地震泵 ” 的模型解释剪切带 中流体演化在地壳 大地构造与成矿学 第卷 深度存有一个脆一韧性过渡带 , 在这一带或其附近 , 也是震源所在位置 。经过 若干年如 的年后地震就括动一次 , 在地震活动之前 , 岩石处于高应变和低流体压力状态 , 有可能将探部以及局围的流体虹吸进剪切带中 , 在地震发生时 , 岩石则处于低应变 、 低压力 以及高流体压力状态 , 有可能将虹吸的流体被排除释放 。 由于有 夕之下岩石主要为塑态 变形 , 因此释放的流体主要是进入之上的岩石裂隙中 。 剪切带中流体就是如此周而复 始一次次将深部流体排放到地壳浅部 。其 中的地震作用起到 了 “泵” 的作用 , 岩石的破裂与否 限定了流体的吸入与释放 , 因此断层作用对流体起到了断层阀 一 作用〔 〕 。 剪切过程有利于水 一 岩反应 , 形成有利于金富集物理 一化学环境 在剪切作用过程中形成了大量糜棱岩 , 它破坏了原有矿物的晶格结合力 、 并使矿物粒度 变细 。在化 学反应中 , 细粒化过程增加了化学反应接触面积 , 因此也增加了化学反应速度和反 应能 。 比则证 明 , 由于剪切作用使矿物颖粳表面积发生变化 , 将影响到体系 自由 能变化 一宁 粤 , 〕 , 式中为颗粒未变化前的自由能 , 为常氢为颗 粒半径 。 假设颗粒从劝 拼 减少到 林 , 则 △ 变化为 , 显然细粒化作用有利于溶 , 丫 “ 解作用的进行 。 当汇集到剪切带中的各种派体沿着被剪切细小矿物颗粒边界流动 , 就引起了矿 物的氢化作用 、 水解作用 、 碳酸盐化作用 、 黄铁矿化作用等 , 这谏得不论是围岩矿物或是流 体中元素 , 如 、、、、、、、、、、 以及一些成矿元素如发 生迁移或重新分配〔 , 〕 。例如 长石类矿物形成白云母 。 , ‘ 。‘ 长石类矿物形成方解石 。。 牙 斗 一 角闪石形成绿泥石 、 方解石和黄铁矿 , , 〔 。 〕 ,, 〔 , ‘ ,。〕斗 上述这些反应 , 不可能处于封闭体系下进行 。 如果处于封 闭体系 , 则组分的运移只能通过 位错蠕变与扩散蠕变来进行 ,例如糜梭岩 中斜长石残斑风围环绕着细粒斜长石或石英的基 质 , 测定其成分 , 新生基质斜长石常稍富钠 , 这就是一种沿颗粒边界的扩散作用形式 。 租 。 仇十 。之所 以如此 , 是 由于 十 的活动能较之与要大 , 因此 , 在同一能量场作用 下 , 首先运移的是 十 而不 是 。 与 十 形成的 早基质石英沉淀出 , 钠质斜长石是由钠长石和钙长石两种组分混 合而成 。如 果在边界有水组分的存在 , 则发生了如下反应 〔 默御 十 〔二 类睿亥」 一 〔 默酷 。卜以 十 乓 。 第期孙胜龙韧性剪切带 中金成矿机理浅析 一钮 时 心 块 七云金二咖 一 如果这洲反应要不断进行 , 就需要不断迁出 或濒不断加入 , 显然在封闭体系中 , 这是不呵能的 。镇种过程仅可能在矿物边界发生少量的缉云母化。 〕 几 、 扮 ⋯ 「 显婆只有在开放体系中 , 才能形成大量的蚀变矿物和载金 矿物 。 始 扭和 丸 铭”用仁扩 。十 伽 的摩尔比值以及妇八叼租八 、 , 琪 人等参数 , 讨论阿坡爆律绿岩带中蚀变分带与金矿的关系 、 其结果表眠金富集在碳酸盐协由云母和碳酸 盐分护长石型抽变躺之间的过镶带上 ‘ 但大多数金矿康的直接蚀变岩是黄铁绢云岩 , 一 对于诊李过程中形成的大量载金矿物 , 如黄铁矿 、 碳酸盐 、 绿泥石以及石英等 , 它们的 阳离子主要来自围岩 , 如 十 主要来 自围岩中角闪石 、 黑云母等 , 则主要来台围岩的斜 长石等乡对于朋离子如犷 、 厂等则主要来自地壳深部的去气作用或是深撅的旦或 。 因此虽然是瀚金矿物 , 一 其组分可能有费不同的来源 , 几这在过去的研究中是被忽略子, 几 一沐 尽 八 哆 一丫俄 一 以及户 ,一等络阴离子迁移的观点沪泛被按受, 但黄铁 矿中拿刚主甄琳履隙金 、 一 包体金等形式存么最有可熊的解释是当金以不同 彻 一 络阴离子 「 迁笋琴舞梭岩化形成的下 ,份风围 , 形成了稳定的咚城 , 而 飞人娜贝 缓被解离 , 由于不进入黄 铁犷晶铬丽游离出米 , 」 在黄铁矿快速绒晶时 , 游离匆亡来不及排净时 , 就成为包体金 , 在后 期构造作用过程中成为晶隙命或裂隙金 。 、 一 几 、 , , 一 卜 一 哪 ,跄算以”那 开究了中很热液石英脉型金矿床中石英的基些特点 、 一认为石英是 来自 初生非晶质二氧化硅胶体结晶 。在脆一韧性 剪切带中 , 一方面使颗粒变细成为分散系 厂 易成胶 体 , 另一方面在脆 一韧性过 程中产生的粘滑裂隙 一 可以引起流体压 力大大降 低 , 非晶质迅速达到饱和而沉淀出 。压 力降低过程又引起了流体的不混溶和使溶解的金 硫络合物具不稳定性 。 但是胶状可以起到稳定金络合物作用 , 使之在热液流体中以悬浮 态进一步迁移 、 沉淀 】 仇胶体在 中温热液中将变得不稳定发生迅速脱水作用并结晶成石英 , 在结晶过 程中一些杂质元素 如将被推到晶体的边缘 。这一模型解释了 下列 间题在 中 一低温热恻脉状金矿床中石英 具有典型的他型聚集组构 幻金在石奥边部瘩成 , 有时形成 。角三边 结构和不连续块金象印度科拉尔金矿含金量均匀分布在的石英脉中 。此 外带电胶体也可用来解释矿物表面具有吸附余颗拉现象 。 ,, 卜 一 泌卜 ,、 ‘卜 一 飞 剪应力可使低应力载金矿物发生富集作用 卜 , 、一 ‘ 一 ’ 一 气几 ‘ , , , ‘一 一 护 剪切带申动力成矿作用还远没有得到充分重视 。作者理解的动力成矿 作用是体系基本处 子无永条件下 一, 一些固态矿物经剪切作用发生了童大的变形而产生字机械位移’ 往移的前提条 件是犷物 ‘ 或矿体的脆性 一韧性 一 塑性转化点不同 , 在塌气压渐进过程 中 转化点低的矿 物或矿体优先进入韧性塑性状态 , 它可以向低庄部位进行塑态 “ 流动 ” 迁移 , 在剪 切带长期发展演化过程中 , 最后起到富集作用 。 ‘ 孙腔她付卯 一 根据实验设备的现状以及岩石中金含量低的特点 , 设计出用岩石粉沫和 矿 石粉沫相混合为实验样品的实验 。 将采 自吉林夹 皮沟金矿区的辉绿岩和含金黄铁矿含 雄 群馨锣翠 缪穿黯粼缘奢 谧纂 舞粼 、 豁 时轴向压 力由 的尝粉与矿粉 , 经温度 逐渐加军移巧 , 围压限定为 叫称 , 实验装果表朋 , 原来混合均匀 、, 压力作甩发生了黄铁矿与岩粉的分离 。黄铁矿 赋存状态主要为 , 呈不 大地构造与成矿学 第卷 规则梯型或长方型矿条柱体纵剖面得到矿条长一曳 , 宽 , 测得靠上瓷 盖的两个矿条与压应力方向分别为 。和行 在靠下瓷盖黄铁矿呈小球状分布 ,漫线状排布的 小球与轴应力方向呈 ’ 这一实验表明 、剪应力作用可以使黄铁矿 以及其中的金发生迁移 , 并使这些矿物或有用元素富集在剪应力集中部位 。邱小平 对广东凡口铅锌矿床的围岩 , 无矿化的碳酸盐岩石进行高温 、高压三轴实验。经 电子探针分析实脸后的残斑和流变基质中的 元素含量情况 , 结果为铅 、 锌无素在剪切带流变带内明显富集 , 铅柑劝蓄集在中央 , 锌相对 富集在其边缘 , 在局部还测定出有新生成方铅矿微粒 。再次证 明了应力作用可以使元素发生迁 移富集的事实 。 卜 总之 , 对剪切带内金成矿机理的研究已涉及到许多领域 , 有些目前已从定性开始向定量 化方向迈进 , 尤其是对剪切带中常 、 微量元素及同位素研究是如此 。 垃 等 , , 提 出用剪切带中不相容元素例如 、、 必等去标定其他元素的迁出与带入 量 。 , 提出了一个对比剪切带中蚀变与未蚀变岩石化学成分的图示法和简便公式 。 一 等 , 以解决蚀变过程中岩石体积变化 。 虽还不够完善 , 但对剪切带中金成 矿机理的研究起到了推动作用 。 此外利用实验模拟相似性原理 , 对有关的野外成告成矿现象的 模拟再现 , 也是当前研究剪切带金成矿机理的重要方面 。 相信在今后由于多学科共同努力 , 对 剪切带中金成矿机理一是会搞倩楚 , 并会得出一些定量判据 , 为寻找出剪切带型大 一超大型金 矿床做出贡献 。 参考文献 血 改饥 过桩 讨讹扣改一 抽 时二 吧石 以 职 以二 , 印 ””“ 啼 “ , 「 一 。 可竹 。,。 二 。。一。。 卜 。 卜一 记 。 , , , 二一 ,,, 日 一一一一一一 一 一 一 叼 一一 二 。℃ 二 , 科 一尽 叭姐 肠 , , 二 一 、卜 , , , ,一 甲 , 切 此卜 “ ‘ 叨 容 即加 盔玩 氏 , 触 例 一 , 二一 一 卯 , 一 , ‘一 山幼 、 加 认 仍加 , , 盖 以二 抽耽犯 一 浇 ” 孟月月了月了月了月︺甘 ︸ 吕 曰幻八六己“ ︸﹄︺曰︸即 几 峨卫︸,工 二,占几 , ,二 第期孙胜龙韧性剪切带中金成矿机理浅析 名 的块 幼翻卜 功解 ,, 氏行 二 , 吕 孙胜龙 夔库力外妙伟 赞 集的实姗究 矿产与地质‘ 卜 李树勋等变形吸变黄成矿中国科学技术出版社 , ’ 盯 , 二 叩 , ,, 刘景波等韧性剪切带糜梭岩类质平衡分析地球科学一中国地质大学学报 , “ 邱小平构造动力成岩成矿棋拟实验成果分析及其地质意义地球化学 , 〔本丈 , , 牛无月收到 门卜