热液成矿作用地球化学:以金矿为例

文中以金矿为例总结了热液成矿地球化学特征,包括热液蚀变、金在成矿热液中的地球化学行为、富集-沉淀机制以及在硫化物中的存在形式。热液蚀变过程中形成的矿物组合反映了成矿流体的地球化学特征,蚀变模式具有重要的找矿勘探意义。在热液体系中,金主要以Au-Cl或者Au-S络合物的形式进行运移,体系温度、压力、氧逸度以及硫逸度等条件的变化是导致络合物分解、金沉淀的主要机制。在较高压力条件下,金趋向于在热液蒸汽相中富集。As和Sb是金矿热液体系中常见的伴生元素,在较低硫逸度条件下,形成自然砷/自然锑-自然金组合。金从热液中沉淀后主要以显微包裹体或者固溶体金的形式赋存于黄铜矿、毒砂、磁黄铁矿以及黄铁矿等硫化物中,而硫化物中固溶体金的量主要受热液H_2S活动性的控制。     

江苏仑山金矿床流体包裹体、稳定同位素和成矿年代学研究

仑山金矿床位于宁镇矿集区东端。成矿期分为沉积成矿期和热液成矿期,后者可进一步划分为热液Ⅰ阶段和热液Ⅱ阶段。流体包裹体研究表明,热液Ⅰ阶段石英中的气液两相流体包裹体均一温度多集中在330~366℃之间,盐度w(Na Cl_(eq))变化于4.96%~6.74%之间,热液Ⅰ阶段方解石中气液两相流体包裹体均一温度多集中在150~240℃之间,w(Na Cl_(eq))变化于0.71%~9.80%之间,成矿流体为中高温低盐度流体;热液Ⅱ阶段石英、方解石和萤石的流体包裹体均一温度变化于124~260℃,盐度w(Na Cl_(eq))变化于1%~8%之间,成矿流体为中温低盐度流体。氢、氧同位素研究表明,热液Ⅰ阶段成矿流体为岩浆流体,热液Ⅱ阶段成矿流体以大气降水占主导,但仍有少量岩浆流体。硫同位素研究表明,仑山金矿床沉积成矿期硫除来源于三叠系青龙群膏盐层外,有机质也参与了沉积成矿期中金矿的形成。热液Ⅰ阶段硫来源于沉积成岩阶段黄铁矿的活化迁移和富集,岩浆硫也提供了成矿物质。萤石Sm-Nd测年分析表明,仑山金矿床热液Ⅱ阶段成矿年龄为(93.7±3.1)Ma,推断主成矿阶段形成于晚白垩世。仑山金矿床的形成代表着长江中下游成矿带最晚期的成矿作用。     

鄂东南鸡笼山矽卡岩型金铜矿床金、银、碲、铋的赋存状态及其对成矿条件的制约

鸡笼山矽卡岩型金铜矿床是长江中下游成矿带典型的矽卡岩矿床,矿体主要赋存于下三叠统大冶组碳酸盐岩与花岗闪长斑岩接触带内。根据野外观察和镜下鉴定,将成矿过程划分为进矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、石英-硫化物阶段和碳酸盐阶段,其中石英-硫化物阶段为金和铜的主要成矿阶段。鸡笼山金铜矿床中不同类型矿石的矿相学观察和电子探针微区成分分析(EPMA)表明,金、银主要以自然金、银金矿、碲银矿、硫银铋矿等形式产出,主要载金矿物为黄铜矿和黄铁矿;同时发现鸡笼山金铜矿床中发育大量碲-铋矿物(如辉碲铋矿、针硫铋铅矿等)。成矿流体物理化学性质研究表明,鸡笼山金铜矿床中金银元素在高温热液中主要以氯络合物的形式运移,随着温度降低和流体进一步的演化,金银元素转变为以硫络合物、碲铋化物熔体等形式运移。在石英-硫化物阶段,由于硫化作用与流体的沸腾作用,流体中硫逸度降低,碲逸度升高;当流体处于黄铁矿-磁黄铁矿氧逸度范围、酸碱性呈中性-弱碱性、碲逸度(logf_(Te2))为-10.7~-8.4、硫逸度(logf_(S_2))为-11.4~-10.6时,金、银、铜元素近于同时沉淀,碲、铋和砷元素对金和银元素运移和富集起到了重要作用,最终形成了鸡笼山矽卡岩型金铜矿床。     

金厂峪金矿床成矿物理化学条件初探

通过研究金厂峪金矿含金石英的流体包裹体特征,阐明了金矿床形成的物理化学条件,确定了成矿温度、成矿压力以及成矿溶液的性质。对矿床形成时的硫逸度、氧逸度及二氧化碳逸度进行了阐述,并且结合地质地球化学特征探讨了金矿床的成因。     

雪峰山铲子坪金矿床稳定同位素特征及成矿地质意义

铲子坪金矿位于雪峰山构造岩浆岩带的白马山复式花岗岩体外接触带附近。本文通过对铲子坪金矿床岩石地球化学以及稳定同位素的研究,探讨其矿床成矿物质来源及矿床成因。研究结果表明:矿石中金属硫化物的δ34S介于-7.58‰~+0.32‰,平均为-2.44‰,富轻硫,表明硫化物中的硫主要来自花岗岩浆,有部分地层硫酸盐中的硫混入;铅同位素组成相对稳定,变化范围很小。根据铅构造模式图解和△γ-△β图解,铅同位素主要来源于地幔,有部分地壳铅的加入;氢、氧同位素表明成矿流体具有变质热液和岩浆热液的双重性,成矿晚期热液有大气水成分加入;碳同位素表明成矿流体与砂质板岩关系密切,与地幔或深部流体有一定的关系,矿床成矿流体中的CO2很可能为壳幔混合;锶同位素研究表明,铲子坪金矿床的(87Sr/86Sr)i组成特征与华南陆壳重熔性花岗岩初始岩浆水的(87Sr/86Sr)i组成特征基本一致,表明其成矿作用可能与岩浆热液有关。铲子坪金矿成因类型为岩浆热液型。     

河南祁雨沟金矿流体包裹体及矿床成因类型研究

河南祁雨沟金矿位于华北克拉通南缘的熊耳地体．产于燕山期火山隐爆角砾岩筒内。流体包裹体研究表明．祁雨沟金矿不同成矿阶段的石英中的流体包裹体有3种类型：水溶液包裹体、含子矿物包裹体和含CO2包裹体。成矿早期流体为高温（〉350℃）、高盐度（〉30wt％NaCl．eqv）、高氧逸度、富CO2的岩浆流体,经流体减压沸腾、挥发分逸失、氧逸度降低、温度降低演化为导致大量金属硫化物及金沉淀的还原性流体．再经大气降水的混入和降温等过程．演化为晚阶段低温、低盐度的大气降水热液。祁雨沟金矿的地质和成矿流体特征指示其应为爆破角砾岩型．而非浅成低温热液型．     

大兴安岭中南段布敦化铜矿床H-O-S-Pb同位素特征及成矿指示

布敦化铜矿是大兴安岭中南段一个斑岩-热液脉型复合铜矿床,包括南部的金鸡岭斑岩型铜矿段和北部的孔雀山热液脉型铜矿段。本文在详细的矿床地质特征研究基础上,通过对矿体的氢、氧、硫和铅同位素系统研究,探讨了成矿流体和成矿物质来源以及成矿机制。氢、氧同位素组成表明,金鸡岭矿段与孔雀山矿段早期成矿流体主要以岩浆水为主,至成矿晚期有大气降水的参与。硫同位素分析结果表明金鸡岭矿段相对富集重硫,成矿热液的硫同位素组成为+2.54‰-+2.60‰。而孔雀山矿段相对富集轻硫,成矿热液的S同位素组成为-1.84‰--1.71‰,两矿段的硫同位素组成表明硫主要来源于地球深部,铅同位素组成则表明铅具壳幔混合的特点,其来源与岩浆活动密切相关。结合大兴安岭中南段区域地质演化历史认为,布敦化矿床两个矿段的成矿作用均是由流体混合而导致黄铜矿等金属硫化物的大量沉淀。     

General characteristics and research progress of tellurium mineralizationSCIEI北大核心CSCD

碲作为稀散元素,很少形成独立矿床,主要以共伴生形式产出于多个类型矿床中,包括铜镍硫化物和铂族矿床、铁氧化物铜金(IOCG)矿床、块状硫化物(VMS)矿床、斑岩矿床、矽卡岩矿床、造山型金矿、卡林型金矿和浅成低温热液矿床等。研究表明,碲元素可以形成上百种碲矿物,除了自然碲之外,多与Au、Ag、Pb、Bi、Cu等形成碲化物,与S或者Se形成碲的硫化物或硒化物,也可以形成碲酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐等矿物;此外Te还可以以类质同象形式替换寄主矿物中的元素。在成矿带尺度、矿床尺度及其矿石中碲均表现出极不均匀的分布特征,与主矿种Cu、Au、Ag等具有成因关系。碲具有多来源特征,可以源自地幔,也可以是浅部壳源岩浆或是围岩地层提供。碲矿化一般发生在成矿的中晚阶段,流体可通过混合作用、水岩反应、沸腾作用等改变体系的物理化学条件(如pH值、硫逸度、氧逸度、碲逸度、温度等),导致流体pH值升高、硫逸度和氧逸度降低,碲逸度升高,这是诱发碲矿物富集和沉淀的主要机制。碲由于其受控成矿条件较为特殊,需要着重加强碲富集成矿的关键控制因素、成矿物质来源和富集沉淀机制的研究。     

三道湾子金矿床流体包裹体及稳定同位素地球化学特征

三道湾子金矿位于大兴安岭燕山期成矿带东南部,为典型的石英脉型金矿.通过对矿床地质特征、成矿期次及硫、氢、氧同位素组成和流体包裹体测温研究,讨论了成矿流体的来源及矿床形成的温度.黄铁矿δ34S值为-1.1‰～1.7‰,显示硫具地幔来源的特点;石英δ18O水值为-15.3‰～-9.9‰,δDV-SMOW值为-110‰～-85‰,说明成矿流体主要为大气降水;流体包裹体均一温度为181～267℃;表明三道湾子金矿为与火山热液有关的中-低温浅成热液矿床.     

四川丹巴燕子沟造山型金矿床成矿流体特征研究

丹巴燕子沟金矿区在大地位置上处于松潘-甘孜造山带,金矿体分为石英脉型和碳质板岩型,其成矿作用包括成矿前期、主成矿期和成矿期后3个期次.丹巴燕子沟金矿流体属CO2-H2O-NaCl体系,溶液呈酸性,流体包裹体分为两大类,成矿前期和主成矿期流体包裹体具有典型造山型金矿变质热液特点,以均一温度中等、低盐度、低密度、高CO2为特征;成矿期后流体包裹体则具有大气降水的特点,具有均一温度低、低盐度、低密度、低CO2的特征.成矿前期和主成矿期金的主要迁移形式为[Au(Cl)4]-氯络合物,成矿期后以[Au(HS)2]-硫络合物为主,在构造由压扭向张扭转变的过程中,流体温压条件发生较大的变化,加之大气降水沿张性裂隙的渗入,使得流体发生沸腾作用、流体混合作用,硫金络合物含量逐渐升高,pH、Eh、fo2.、fs等物理化学条件发生变化,矿质逐渐沉淀,形成矿体.从流体特征来看,丹巴燕子沟金矿属于造山型金矿床.     

滇西来利山与小龙河云英岩型锡矿成矿流体氧逸度特征对比

来利山锡矿床与小龙河锡矿床是滇西地区典型的云英岩型锡矿床。为揭示它们在成因上深层次的差异性,对来利山锡矿和小龙河锡矿的锡石进行了电子探针成分分析、镜下观察以及成矿环境对比分析。结果表明,锡石中的铁多以Fe~(3+)的形式与Sn~(4+)发生类质同象,氧逸度越高,锡石中Fe~(3+)越多,宏观上表现为锡石的颜色越深。来利山矿区锡石中Fe含量明显低于小龙河矿区,且锡石颜色明显比小龙河矿区颜色浅,反映了来利山锡矿成矿环境相对开放,成矿流体氧逸度偏低,流体中Sn络合物迁移能力较强,在花岗岩体外接触带的围岩裂隙中形成外云英岩型锡矿床;而小龙河锡矿成矿环境相对封闭,成矿流体氧逸度偏高,流体中Sn络合物迁移能力较弱,多在花岗岩体顶部的构造裂隙中形成内云英岩型锡矿床。     

河南祁雨沟金矿同位素地球化学和矿床成因分析

祁雨沟金矿位于华北克拉通南缘的熊耳地体，是典型的爆破角砾岩型金矿。本文全面总结并深入分析了祁雨沟金矿的同位素地球化学研究资料，以氢-氧-碳同位素体系确定成矿流体由岩浆热液向大气降水热液演化，以碳-硫-铅同位素体系厘定成矿物质主要来自岩浆流体系统，以铅、碳同位素确定熊耳地体南侧的中-新元古代地层是不可缺少的成岩成矿物质来源之一。因此认为：在中生代华北与扬子板块碰撞造山过程中，熊耳地体南侧的陆壳板片沿马超营断裂俯冲到熊耳地体之下，通过变质脱水-熔融作用派生了祁雨沟岩浆-流体成矿系统，其成因可由碰撞造山成岩成矿与流体作用模式（即CMF模式）解释。     

海南抱板金矿田流体包裹体地球化学研究

对海南抱板金矿田的外山，抱板和二甲等三个金矿进行的液体包裹体研究表明成矿流体为低盐度（０．１－６ｗｔ％ＮａＣｌ），中低温（２００－２４０℃）热液，处于中低压力（６０－１６０ＭＰａ）下，其ＣＯ２含量较低，探针质谱分析表明流体包裹体中存在Ｈ２Ｓ，结合ＳＯ＾２－４的存在，金在热液中可能是以硫氢络合物的形式迁移的。     

甘肃天水猪波沟金矿床同位素地球化学特征研究

甘肃天水猪波沟金矿是受控于韧脆性剪切带的中低温热液型金矿床。通过对天水市猪波沟金矿床氢、氧、硫、铅同位素特征的分析研究,讨论了该矿区成矿流体性质、物质来源及成矿时代等问题。氢氧、硫、铅同位素结果表明,猪波沟金矿床成矿流体是一种混合源,以岩浆热液为主,有部分大气降水和变质热液的混入;金矿石硫以岩浆硫为主,同时混入了地层中的硫,成矿物质主要来源于上、下地壳,在构造-岩浆热液改造期,成矿流体向上运移的过程中,有地层铅的混入;成矿与燕山期中酸性脉岩侵入关系密切。     

斑岩-浅成低温热液型Cu-Au矿H2O-Cl-S流体性质和演化方式对成矿的制约

斑岩—浅成低温热液型Cu—Au成矿流体最具代表性的是H2O—Cl—S流体。流体的性质强烈控制着Cu、Au的成矿行为,包括溶解性、迁移形式和气—液分配。流体的氧逸度和流体中Cl、S物种相对含量决定金属在流体中的溶解形式,高氧逸度的高温高盐度流体中Cu、Au主要和Cl络合,S-3也可能是促进Au溶解的重要S物种形式。而过量的S有利于Cu、Au等元素以含S离子络合物进入液相流体,与含S中性络合物配分进入气相流体并迁移Au至浅成低温热液环境形成矿床。岩浆需要经历充分的分异,出溶成分和性质有利于金属迁移的流体,形成高品位的斑岩型Cu、Au矿体;上覆叠加浅成低温热液型Au矿体可能需要初始的成矿流体状态进入NaCl—H2O的超临界区、有效的演化方式、良好的流体缓冲环境和有利的Au沉淀场所。相分离和流体—流体反应是沉淀斑岩—浅成低温热液型Cu—Au矿体最重要的流体演化方式。气相流体具有独特的流体性质和演化方式,可能成为十分重要的成矿流体。     

华夏地块造山型金矿床：时空分布规律、地质- 地球化学特征、成矿机制与动力学背景

造山型金矿床具有重要的经济价值,其成矿理论研究对金矿勘查和矿床学学科发展具有重要意义。华夏地块是我国重要的钨- 锡- 银- 铅- 锌多金属成矿带,近年来在华夏地块的变质地体中发现数十处造山型金矿床和矿化点,为该区的成矿理论研究提供了新的课题。较之区域钨锡等多金属矿床的研究程度,造山型金矿床成矿作用研究较为薄弱,尚未进行系统的成矿作用和成因机制总结。华夏地块内发育的造山型金矿床主要包括东华夏武夷山地区的双旗山和何宝山金矿,西华夏云开地区的河台与海南岛的抱伦金矿等。本文重点对上述四个典型矿床的地质- 地球化学特征、成矿时代、成矿流体和成矿物质来源等方面已有数据和文献资料进行系统的归纳总结,以期阐明华夏地块造山型金矿床的时空分布规律、成矿机制和地球动力学背景。研究发现,华夏地块造山型金矿床主要发育浸染状与石英- 硫化物型矿化,金矿体主要赋存于前寒武纪变质地体中,受脆- 韧性剪切带控制。成矿流体为H2O- CO2- NaCl±CH4±N2体系,主成矿阶段成矿温度集中于220~280℃,成矿流体可能具有变质、地幔或岩浆热液来源;而流体不混溶、热液体系氧逸度升高和铋熔体捕获是金沉淀的重要机制。华夏地块存在加里东期、印支期和燕山期三期造山型金成矿事件,分别对应陆内造山、古太平洋板块俯冲及后撤的地球动力学背景。     

新疆准噶尔地区富硫型与贫硫型浅成低温热液金矿床成矿流体与碳、硫、铅同位素

对新疆准噶尔地区浅成低温热液型金矿床中富硫型的阔尔真阔腊金矿、贫硫型的石英滩金矿进行了流依包裹体的均一温度、爆裂温度、包裹体气液相成分、H、O 同位素、矿体围岩及脉石英包裹体 C 同位素、矿体中黄铁矿等 S、Ph 同位素等系统地进行了研究,综合研究表明,本区该类型金矿成矿流体一般温度低、盐度低,来源主要为循环的大气水、矿石中黄铁矿的 S、Pb 同位素均为深源,暗示金的深部来源:矿体石英包裹体中 CO_2的δ~(13)C 为低于-10‰的有机碳,反映了本区年轻的富含有机质的沉积地层参与了金的成矿。此外,本文首次提出了富硫型阔尔真阔腊金矿床成矿流体中有侵入岩浆热液参与,深部有多金属成矿远景;贫硫型石英滩金矿没有侵入岩浆热液的参与,成矿仅与火山古热液活动有关,其成矿较单一。此外,阔尔真阔腊金矿中低温流体活动较强,金矿化也较强:石英滩金矿低温流体活动相对较弱,金矿化也较弱,也体现了该类型金矿床低温流体活动的越强烈,金矿化越强的规律。     

云南会泽超大型铅锌矿床成矿元素迁移和沉淀机制

云南会泽铅锌矿床是扬子块西南缘川―滇―黔接壤区的铅锌银多金属矿集区已探明的唯一超大型铅锌矿床,矿床规模大（Pb＋Zn探明储量超过500万吨）、品位高（Pb＋Zn平均品位大于25%）、伴生元素多（Ag、Ge、Cd、Ga等）,有很高的研究和经济价值。本文在总结该矿床地质特征、成矿流体性质及来源基础上,探讨了成矿流体迁移和沉淀机制。研究表明,低温（150～200℃）条件下,Zn主要以硫氢化物络合物迁移,少量呈氯化物络合物形式;Pb主要以氯化物络合物,少量以硫氢化物络合物形式进行迁移;高温（300～400℃）条件下,Pb、Zn主要以氯化物络合物的形式进行迁移。流体混合作用导致成矿流体温度降低,还原硫和Cl-浓度降低,pH值升高和氧逸度降低是成矿元素沉淀的主要机制。     

新疆天格尔金矿成矿带矿物包裹体研究

天格尔金矿成矿带矿物包裹体的均一温度、爆裂温度、成矿压力、气相成分及物理化学条件的研究表明，金矿化可分为两个成矿阶段，矿化深度１～１．５ｋｍ，成矿热液具有酸性还原特性，金是以金硫络合物形式迁移沉淀的。     

对与氧逸度有关的花岗岩类成矿专属性-含矿性问题的再思考

花岗岩类的成矿专属性与氧逸度密切相关,但氧逸度只是矿床形成时的必要非充分条件之一。本文从成矿专属性和含矿性两个方面讨论氧逸度的成矿学意义,得到两点主要认识：还原性斑岩型Cu-Au多金属矿床具有高氧逸度成因,不同元素的矿化分别对应于氧逸度对演化程度、岩石类型、硫逸度、pH协变图上的不同分区,其中可能以氧逸度和岩石类型这两种因素的配合最具专属性意义;从专属性到成矿性分从岩浆到热液、从热液到矿石两个阶段完成,这期间氧逸度对元素地球化学行为的影响不容忽视,但其在矿质沉淀过程中的角色有时不宜夸大,因为有的沉淀与氧逸度关系不大。