与新生代侵入岩有关成矿作用的矿源、水源和热源

作者&投稿:经瑶 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
与新生代侵入岩有关的成矿流体探索~

大自然赐于人类的固体矿产中,仅有极少数矿产不曾经由液体演化阶段。因此,成矿流体的性质及其成生、运移、聚集和淀积,对于矿床的形成起着至关重要的控制作用。最近10年来,国际上召开了一系列学术会议,专门讨论“水岩相互作用”与“地质流体”,就充分显示人们对该领域的关注和热情。
1993年,在英国海滨城市托市奎举办的“地质流体”国际会议,明确提出,地质流体由油、气、成矿溶液和地下水4部分组成。愚见认为,把地质流体只限于这样4部分,显然有失偏颇。
据我们考证,汉语“流体”语汇很可能是舶来品,它大概译自英文“fluid”。fluid在《简明不列颠百科全书》中的注释是“任何液体或气体,或泛指与静止时不能承受切向力或剪切力,而当受到这类应力时,会发生持续变形的任何物质。这种在切应力作用下,物体的一部分相对另一部分的持续的、不可复原的位置变化就是流动。它是流体独有的特征”。如此看来,汉语术语“流体”堪称传形、传神的佳译。
正本清源、故名思义地理解地质流体,它至少应包括各种成分的熔融体、气态溶液、液态溶液、熔融体-气液过渡流体(简称浆液)等。如果某地质流体,经过演化能直接转换成矿体或矿石有用部分者,我们谓之成矿流体。
基此,我们认为,西南三江地区,与新生代侵入岩有关矿产的成岩、成矿机制虽然复杂,但就其成矿流体的性质而言,基本上可以归纳为5类:即矿浆、低熔岩浆-热液过渡流体、岩浆期后气热溶液(可有少量地下热卤水渗入)、有岩浆热液渗入的地下热卤水和前述4种成矿流体的部分或全部组合。
几乎所有与侵入岩有关的成矿作用,都可以将其成矿过程大致表述为岩浆→矿浆→浆液过渡流体→气液首尾衔接的4阶段模式。而且,每个阶段都有析出矿石矿物的可能。不过,总的说来,多半是后3个阶段才最有可能析出具工业意义的矿石矿物聚集。
矿石矿物从各种成矿流体中沉淀并形成矿体的机制,大体有冷凝、稀释、压力变化、pH值改变、氧化-还原反应、水-岩反应、流体混合和前述机制的部分组合8种。自不待言,这8种机制不是孤立的,在大多数情况下,均是兼而有之综合作用,方能造就有工业价值的矿质自成矿流体中淀出。甚至还缺不了成矿流体之外的各种地质作用的有效配合。说得明白些,成矿流体的形成、迁移和演变成固体矿产,是统一地质场作用下各种内外地质作用耦合的结果。

图8-17 西南三江地区新生代构造-岩浆-成矿系统演化模式图

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依据不同的分类原则可将矿床划分为不同的成因类型,较通用的分类如下:
  (一)成矿深度分类:
  依据矿床形成时成矿位置距地表的深度将热液矿床分为表成、浅成、中深成和深成矿床。
  表成及浅成矿床的矿体延深小,向下多急剧尖灭;矿化元素垂直分带不明显,矿石成分复杂,多阶段矿石常叠加在一起,高、中、低温矿物组合常混在一起;矿化程度及矿石品位的分布多不均匀。
  中深和深成矿床的矿体常延深较大,不同元素及矿物组合垂向分带明显;矿石成分简单,品位较均匀,矿石结构较粗。
  (二)成矿温度分类:
  依据矿床的形成温度常将热液矿床分为高温热液矿床、中温热液矿床和低温热液矿床。
  1、高温热液矿床:高温热液矿床具有如下特征:
  a、成矿温度:>300ºC
  b、矿石的矿物组合:常为黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、磁铁矿、镜铁矿、绿柱石、锂云母、黄玉、铌(钽)铁矿、萤石等矿物某些矿物。
  c、围岩蚀变:常见钾长石化、钠长石化、云英岩化、电气石化、硅(石英)化等。
  2、中温热液矿床:中温热液矿床具有如下特征:
  a、成矿温度:200—300ºC。
  b、矿石的矿物组合:常为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等。
  c、围岩蚀变:常见绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化、硅(石英)化等。
  3、低温热液矿床:低温热液矿床具有如下特征:
  a、成矿温度:<200ºC。
  b、矿石的矿物组合:常为辉锑矿、辉铜矿、辰砂、雄黄、雌黄、金银的硒化物及碲化物等。
  c、围岩蚀变:常见高岭石化、白云石化、明矾石化、玉髓化及蛋白石化。
  (三)形成环境及热液来源分类:
  依据矿床的形成环境和热液来源将热液矿床分为侵入岩浆热液矿床、地下水热液矿床、火山热液矿床和变质热液矿床。
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矿床的埋藏要素一般指埋藏的深浅。

矿床成因说的研究发展步入到现今阶段,一个鲜明的时代特色就是比较重视矿床的矿源、水源和热源,而且矿源、水源和热源的多源性业已得到人们的理解和赞同。与此相应,西南三江地区与新生代侵入岩有关矿产的矿源、水源和热源具有潜在的丰富性和成因上的多样性认识,便运应而生。尽管如此,在矿源、水源和热源多源性上,与新生代侵入岩有关矿产的“三源”中,应该公允地认为,新生代侵入岩的岩浆及其有关的热液,才是这三源的主要源泉。

图8-15 金沙江-红河富碱侵入岩带岩体分布图

1—屏边白榴橄辉岩、白榴碧玄岩;2—普洱玄武岩;3—通天玄武岩;4—玄武岩;5—冷家坪霓辉石英正长岩;6—铜厂石英正长岩;7—哈播石英正长岩;8—坝勒花岗斑岩;9—东竹林比幅山花岗斑岩、老王寨更长玄武岩;10—头合阱石英二长斑岩;11—大莲花山石英二长斑岩;12—姚安正长斑岩、粗面岩;13—马厂箐花岗斑岩;14—卓潘碱性岩;15—海东碱性玄武岩、煌斑岩;16—干海子正长斑岩;17—宝丰寺花岗斑岩;18—鲁地拉正长斑岩;19—北衙正长斑岩;20—剑川粗面岩、玄武岩、基性岩;21—玉召块花岗斑岩;22—老君山正长岩;23—桃花石英二长斑岩;24—小桥头石英二长斑岩;25—楚波花岗斑岩;26—甭哥正长岩;27—阿南多塘花岗斑岩;28—马牧普石英正长斑岩;29—色错二长花岗斑岩;30—色礼二长花岗斑岩;31—各贡弄花岗斑岩;32—马拉松多花岗斑岩;33—多霞松多花岗斑岩;34—莽总二长花岗斑岩;35—扎拉尕二长花岗斑岩;36—玉龙二长花岗斑岩;37—恒星错二长花岗斑岩;38—夏日多二长花岗斑岩;39—芒康粗面岩;40—贡觉玄武岩、英安岩;41—囊谦玄武岩、粗面岩

之所以得出这个认识,是基于下述宏观地质判据。

(1)本区相当多的超大型、大型、中型和小型矿床(点),在空间分布上,几乎与新生代侵入岩形影相随,同样成带分布,分段集结。

(2)本区(乃至相邻地区)的相当多超大型、大型、中型和小型矿床(点)成矿时间,与新生代侵入岩的成岩时代大体相当。可以认为,本区及邻区成矿作用也具有的“大器晚成”和“后来居上”,已日益博得人们的首肯和重视;这在极大程度上,也反衬出本区某些矿床的成生与新生代侵入岩关系密切。

(3)在单个矿床中,也许成矿与成岩之间存在时差(大多数情况是成矿较成岩晚)。但是,这类“时差”恰好说明,矿源、水源和热源与新生代侵入岩有关。

(4)矿体直接赋存于新生代侵入岩内及外接触带中,矿石矿物或呈副矿物或呈细脉(含微脉)、网脉状产出。

(5)成矿深度与新生代侵入岩的侵位和定位深度具有相近性,其宏观表现形式是矿化通常以岩体为中心而具有某种垂直分带性。与之相应,有的与矿化密切相关的蚀变作用也具有类似的垂直分带性(图8-16)。

(6)矿化围绕新生代侵入岩呈明晰的水平分带性。例如,玉龙斑岩铜矿就是其范例。一般说来,黄铜矿、辉钼矿多产出于钾质蚀变和绢英岩带中;而黄铁矿则以绢英岩带最为富集,在远离岩体的绢英岩-泥化蚀变围岩内有少量方铅矿、闪锌矿发育。据原西藏第一地质大队的研究,Pb、Zn矿化的出现与否,可作为大致判断玉龙斑岩铜(钼)矿体边界的有效标志,而且屡试不爽。

上述宏观地质判据与将在下面讨论的其它判据相比,大多具有直观性或现代地质理论的指导,也很容易为人们所接受。而其它的微观地质判据,只有当与地质判据并行不悖时,方具解释意义。所以,地质判据是判断矿床与新生代侵入岩有关标志中,最重要、最根本的第一位判据。同时,也是检验其它判据的试金石。不过,我们必须充分意识到,地质作用的长期性、重叠性会使地质判据变得复杂,甚而变得模棱两可,从而导致宏观地质判据具有不确定性和多解性。基于下述微观地质判据,结合宏观地质判据,我们更有把握地认为,西南三江地区不少矿床同新生代侵入岩有着密不可分的亲缘关系。这些判据计有:

图8-16 新生代玉龙斑岩铜矿蚀变和矿化剖面

(据芮宗瑶等,1990)

1—斑岩体边界;2—蚀变带边界;3—矿体边界。υγπ1—第一期二长花岗斑岩;υγπ2—第二期二长花岗斑岩;Proυγπ—青磐岩化二长花岗斑岩;Mu-S—杂色泥质砂岩(上三叠统甲丕拉组);Ma-Do—大理岩和白云岩(上三叠统玉卡组);Bio-Kf—黑云母-钾长石化带;Q-Ser-Kf—石英-绢云母-钾长石化带;Argillic—深度粘土化带;Pro—青磬岩化带;Sk—夕卡岩化带;Tour—电气石化;Hr—角岩化;Br—角砾岩化带

1.同位素地质判据

尽管同位素地质判据指标矿源、水源和热源的不确定性和多解性的特点比较突出,但仍不失其现阶段研究“三源”的重要手段,特别是在探讨矿质的初始来源时,所能提供的信息量及其可信度,是其它判据不能匹敌和替代的。兹以号称我国第一大铜矿床的玉龙斑岩Cu(Mo)矿为例加以说明。

由硫同位素约束、氢氧同位素约束、铷-锶同位素约束、钐-钕同位素约束和铅同位素约束等提供的成因信息来看,玉龙斑岩铜矿床的矿源、水源和热源应以钙碱性的中酸性岩浆为主,属于较典型的岩浆-热液矿床。但玉龙矿床的Sm-Nd同位素研究,虽工作开展不多,但取得的认识都令人震聋发聩。例如,玉龙斑岩带诸岩体的Sm-Nd模式年龄值多为

=240~200Ma。这些年龄值代表斑岩的原始岩浆从CHUR地幔中形成时至现在所经历的时限。看来,斑岩的母岩浆早在中生代早期就滞留在江达-绿春陆缘弧火山岩之下。该母岩浆显然是在晚古生代末—中生代早期金沙江洋壳向西向江达-绿春陆缘火山弧下面俯冲时形成的。由此证明,玉龙斑岩带的斑岩属滞后型岩浆活动产物(王增等,1995)。

2.稀土元素地球化学判据

实践表明,稀土元素的丰度、配分型式及其特征比值等,可以作为岩石、矿床成因的示踪剂,进而可以通过岩石与矿床之间的稀土元素相关数值的比较,视其共性、差异性的大小,帮助推断矿床与新生代侵入岩的关系疏密程度。一般看来,西南三江地区新生代侵入岩及其有关矿化,若属幔型岩浆时,其∑REE和∑Ce/∑Y高,而Y/∑REE、δEu低;若属壳幔型中酸性岩浆时,则以低的∑REE中等的∑Ce/∑T、Y/∑REE和δEu为其特征;若属壳型酸性岩浆时,其∑REE中等,∑Ce/∑Y低,δEu和Y/∑REE高。

3.微量元素地球化学判据

岩石、矿石和某些单矿物中微量元素特征,可以作为矿质来源的判据。兹以研究程度较高的玉龙斑岩Cu(Mo)矿床为例,试剖析如下:

从大离子亲石元素看,斑岩体Pb、Sr、Ba相对丰度与石英闪长岩类似,但Rb含量较高,对此合理的解释最好是岩浆源本来就存在一个富K、Ba、Sr的矿物相,而且熔融后,岩浆经历过一定的分异作用,并不同程度地同化了富Rb(和F)的壳源物质。

就高场强元素言,玉龙矿带斑岩体的Y-Zr、TiO2-Zr和Nb-Zr图解表明,它们与安第斯岛弧型岩浆作用相似,即它们与安第斯岩浆母源类似,有较高程度的部分熔融作用而残留下较多的角闪石±黑云母±锆石来形成,或者通过较低程度的部分熔融作用而残留下较多的角闪石+黑云母+锆石来形成(马鸿文,1990)。

按过渡族元素与亲铅元素来说,由于过渡族元素属镁铁质岩中的特征组分,而大都趋于认为,镁铁质岩为幔源衍生物,故其丰度在颇大程度上可以反映出所研究岩石中的幔源所占比例。基此,依据玉龙斑岩铜矿的矿石中,V、Cr、Ni、Co等过渡族元素的丰度值较高,推论源区的幔源组分比重较大。

已知前述,与新生代侵入岩有关矿化的矿源、水源和热源主要来自新生代侵入岩的岩浆-热液。但部分矿源、水源和热源可能来自围岩。比如,玉龙斑岩铜矿之所以生成,有一定的地层条件(详见后述)。不过,对于与新生代侵入岩只有间接有关的金属矿床来说,地层(含火山岩)在提供矿源、水源上,所起的作用非常重要。



与新生代侵入岩有关成矿作用的矿源、水源和热源
答:可以认为,本区及邻区成矿作用也具有的“大器晚成”和“后来居上”,已日益博得人们的首肯和重视;这在极大程度上,也反衬出本区某些矿床的成生与新生代侵入岩关系密切。 (3)在单个矿床中,也许成矿与成岩之间存在时差(大多数情况是成矿较成岩晚)。但是,这类“时差”恰好说明,矿源、水源和热源与新生代侵入岩有...

新生代侵入岩的成岩、成矿模式
答:综合前述,在西南三江地区金属矿床的成矿历程中,新生代侵入岩的活动是关键的成矿因素,交代蚀变是促使矿化发生的催化剂,而构造则是控制岩浆、沉积和变质作用的主导因素。构造、岩浆与交代蚀变三者的综合作用和有机配合,才造就了本区极富特色的、很有成矿远景的、与新生代侵入岩有关的金属矿床。图8...

与新生代侵入岩有关的成矿流体探索
答:几乎所有与侵入岩有关的成矿作用,都可以将其成矿过程大致表述为岩浆→矿浆→浆液过渡流体→气液首尾衔接的4阶段模式。而且,每个阶段都有析出矿石矿物的可能。不过,总的说来,多半是后3个阶段才最有可能析出具工业意义的矿石矿物聚集。矿石矿物从各种成矿流体中沉淀并形成矿体的机制,大体有冷凝、稀...

矿质析出的可能机制
答:根据我们的研究并参考前人的资料,浅见以为,西南三江地区与新生代侵入岩有关的金属矿床中,矿石矿物自成矿流体中沉淀的机理,大致可以归并七种主要的机制,即冷凝作用、压力变化、稀释作用、pH值变化、氧化—还原反应、流体—固体反应和流体混合等。受篇幅所限,恕不展开。但要指出,这7种机制在绝大多数...

侵入岩与成矿关系
答:中、新生代,颇有特色的燕山陆内造山和深部地质作用,使得区内岩浆活动最为强烈,与金属成矿的关系密切,形成重要的构造-岩浆成矿带。中生代以来,辽西地区以NE、NNE为主,冀北地区近EW向的构造格架直接影响了燕辽地区中生代火山-侵入岩的展布。晚三叠世—早侏罗世岩浆侵入活动为零星分布的基性—中...

岩浆热液参与的热卤水成矿流体
答:详细的温压地球化学、同位素地球化学和成矿地质背景的综合分析表明,兰坪—思茅盆地和哀牢山带不少Cu、Pb、Zn和Au、Ag等矿床的生成,与新生代侵入岩有着或明或暗、或多或少的关联,显示出新生代侵入岩或者为有关成矿作用提供过部分热源,或者提供过部分成矿物质,或者提供过矿化剂元素等。就目前看来...

与侵入岩有关的成矿作用
答:铜陵地区矿床的形成与中酸性侵入岩有密切的成因联系,同时,沉积作用、构造作用及变质作用的相互叠加对成矿的贡献也很大。构造运动控制了沉积作用、岩浆活动和变质作用,从而也控制了成矿作用和矿床的分布。 10.3.1 成矿物质来源 10.3.1.1 成矿物质的沉积来源 (1)地层的含矿性 沉积成矿物质的存在一直受到科研人员的注...

地层提供成矿物质的评估
答:与新生代侵入岩密切有关的金属矿床中,我们认为地层提供成矿物质的可能性一般说来是毫无疑义的。但是,所起的作用相当小。比如,玉龙斑岩铜矿之所以生成,有一定的地层条件(详见后述)。不过,对于与新生代侵入岩只有间接或者有转弯抹角的沾亲带故关系的金属矿床说来,地层(含火山岩)在提供成矿物质上...

直观地质判据
答:第三,在单个矿床中,也许成矿与成岩之间存在时差。但是,这种“时差”恰好说明矿质的聚集、析出与新生代侵入岩岩浆的分异演化有关。这种“时差”既是成矿物质主要源于岩浆的证据,又是岩浆分异演化的结果;第四,矿体直接赋存在新生代侵入岩内及外接触带中,矿石矿物或作侵入岩的副矿物呈浸染状产出...

中、新生代火山岩和相关侵入岩及其与金矿关系
答:②中、新生代的金矿和有关的有色金属矿床空间分布,与相关的构造-岩浆活动带有密切的对应性。③金矿成矿的物质-能量运动形式,与有关火山岩、次火山岩和相关侵入岩的系列组合,以及壳、幔的结构和组成有一定的继承性。④与岩浆作用和岩浆地热作用同期形成的金矿,可以根据火山岩、火山-沉积岩、次火山岩和相关侵入岩...